(57)【要約】【課題】スポンジチタン破砕用ジョークラッシャーのメンテナンスによる稼働時間ロス及び補修コストを抑えて、稼働率の向上及びランニングコストの低減を図る。【解決手段】固定刃１に対して斜めに対向配置された動刃２の揺動により、前記固定刃１との間でスポンジチタンを破砕する。動刃２を揺動させるための偏心回転軸３と前記動刃２のと間に設けられるベアリング４の少なくとも内輪及び外輪に、従来の軸受鋼に代えて浸炭鋼を用いる。スポンジチタンに特有の物性に起因する高負荷の繰り返し付加によるベアリング４の破損が抑制され、その交換頻度が大幅に低下する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定刃に対して斜めに対向配置された動刃の揺動により、前記固定刃との間でスポンジチタンを破砕するスポンジチタン破砕用ジョークラッシャーにおいて、前記動刃を揺動させるための偏心回転軸と前記動刃の間に設けられるベアリングの少なくとも内輪及び外輪が浸炭鋼であるスポンジチタン破砕用ジョークラッシャー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスポンジチタンの破砕に使用されるジョークラッシャーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｍｇによる還元反応により四塩化チタンから製造されたスポンジチタンは、切断−破砕の工程を経て粉末化され、更にその粉末を直接に、或いはその粉末をコンパクトと呼ばれるブロックに押し固めて溶解に供される。ここにおけるスポンジチタンの破砕には、従来よりジョークラッシャーと呼ばれる破砕装置が多用されている。ジョークラッシャーの一般的な構成を図１により説明する。
【０００３】
ジョークラッシャーは、垂直な固定刃１と、固定刃１に対して上開きに傾斜して対向配置された動刃２と備えている。破砕すべきスポンジチタンの切断塊は、固定刃１と動刃２との間に上方から投入される。動刃２は、下端部を中心として揺動することにより、固定刃１との間でスポンジチタンの切断塊を細かく押し潰して、下方へ順次排出する。
【０００４】
動刃２を揺動させるために、動刃２の上部は偏心回転軸３にベアリング４を介して支持されており、下部は図示されない支持機構により所定の自由度をもってほぼ定位置に支持されている。偏心回転軸３は定位置で回転駆動されるホイール５に偏心して取り付けられている。
【０００５】
ホイール５の回転に伴う偏心回転軸３の偏心回転運動により、動刃２の上部が固定刃１に対して上下動を伴う接離動作を行い、動刃２の下部は基本的に上下動のみを許容する。これにより、動刃２は上下動を伴いつつ下部を中心とする揺動運動を行い、固定刃１との間でスポンジチタンの切断塊を圧縮破砕（圧壊）する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ジョークラッシャーと呼ばれる破砕装置は、本来は鉱石を砕く破砕機である。構造が簡単で耐久性に優れることからスポンジチタンの破砕に転用されているが、その転用に伴う問題の一つとして、ベアリング４の早期破損がある。
【０００７】
即ち、採石場で使用されるジョークラッシャーでは、動刃２を揺動させるための偏心回転軸３と動刃２の間に設けられるベアリング４の寿命は１０年以上であるが、スポンジチタンの破砕に使用すると、この寿命は約２ヵ月に激減する。このため、スポンジチタンメーカーでは、ジョークラッシャーのメンテナンスによる稼働時間ロス及び補修コストが、稼働率及びランニングコストに大きな影響を与える結果になっている。
【０００８】
本発明の目的は、動刃を揺動させるための偏心回転軸と動刃の間に設けられるベアリングの耐久性に優れたスポンジチタン破砕用ジョークラッシャーを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
鉱石等、硬くて脆い被破砕物をジョークラッシャーで破砕する場合は、固定刃と動刃とによる圧縮及び被破砕物同士の圧縮により、被破砕物が細かく砕け、順次小さくなって固定刃と動刃との間から下方へ排出される。ところが、採石場で使用されるジョークラッシャーでも、稀にフレームや前記ボールベアリングの破損事故が発生する。その原因は木の根や粘土といった粘性物の混入であり、被破砕物の粘りにあると考えられる。
【００１０】
スポンジチタンは鉱石と比較すると軟らかく粘りがある。このような物性の被破砕物は、固定刃と動刃とによる圧縮及び被破砕物同士の圧縮により押し固められ、塊となる傾向がある。このため、破砕が進行しにくく、前記ベアリングに繰り返し高負荷が加わる結果になる。
【００１１】
本発明者らは、このスポンジチタンに特有の物性に起因する高負荷の繰り返し付加が前記ベアリングの破損原因と考え、前記ベアリングの材質の再検討を行った。即ち、通常使用されるベアリングの転動体、内輪及び外輪の材質は、耐磨耗性重視の点から、高炭素クロム鋼に焼入を施して完全硬化鋼とした通称軸受鋼が一般的であるが、本発明者らは、耐磨耗性よりもむしろ耐衝撃性の観点から、この材質の再検討を行った。その結果、Ｎｉ─Ｃｒ─Ｍｏ鋼に浸炭焼入を行った通称浸炭鋼が、スポンジチタンに特有の物性に起因する高負荷の繰り返し付加によるベアリング破損に対して、特に高い耐性を示すことが判明した。
【００１２】
本発明のスポンジチタン破砕用ジョークラッシャーは、かかる知見に基づいてなされたものであり、固定刃に対して斜めに対向配置された動刃の揺動により、前記固定刃との間でスポンジチタンを破砕するスポンジチタン破砕用ジョークラッシャーにおいて、前記動刃を揺動させるための偏心回転軸と前記動刃の間に設けられるベアリングの少なくとも内輪及び外輪を浸炭鋼としたものである。
【００１３】
浸炭鋼とは、低炭素鋼、Ｃ量が０．３％以下、好ましくは０．２％以下の低炭素鋼を９００℃以上の高温に長時間保持して表面から内部へ炭素を拡散させて、表面に硬化層を形成したものである。この浸炭処理では、鋼の結晶粒の粗大化が問題となるので、Ａｌ，Ｖ，Ｎｂなどを微量添加して微細な窒化物、炭化物を析出させ、結晶粒の成長を防止する。また、焼入性を増し、機械的強度を向上させる観点から、Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｏなどが添加される。Ｖ，Ｃｒ，Ｍｏは炭化物生成元素として耐磨耗性、浸炭性を向上させる働きもある。
【００１４】
このようなことから、浸炭鋼の素材としては、低炭素鋼のなかでも特に、ＳＣｒ２２（ＪＩＳ　Ｇ４１０４）などのＣｒ鋼、ＳＣＭ２２（ＪＩＳ　Ｇ４１０５）などのＣｒ─Ｍｏ鋼、ＳＮＣＭ２１，２３，２５（ＪＩＳ　Ｇ４１０３）などのＮｉ─Ｃｒ─Ｍｏ鋼、更にはＳＡＥ４６２０などのＮｉ─Ｍｏ鋼、ＳＡＥ９３１０などのＮｉ─Ｃｒ鋼等が好適に使用される。
【００１５】
このような浸炭鋼は、表面に浸炭硬化層をもち、軸受鋼と同等の強度を有する上に、組織が安定しており、内部の靱性が高い。表面硬化層には大きい残留応力が生じるが、この残留応力が転がり疲れ寿命を向上させる。スポンジチタン破砕用ジョークラッシャーの動刃を揺動させるための偏心回転軸と前記動刃との間に設けられるベアリングに使用した場合、軸受鋼では亀裂が進行してベアリングが早期に破損するが、浸炭鋼では亀裂の進行速度が遅く、ベアリング全体が破損するまでの時間が延長されると考えられる。
【００１６】
特に、スポンジチタン破砕用ジョークラッシャーに使用される前記ベアリングでは、内輪と外輪の間に介在する転動体よりも、転動体から狭い範囲に集中的に荷重を受ける内輪及び外輪で早期に破損が生じる。従って、内輪及び外輪に浸炭鋼を使用することが重要であり、必要に応じて転動体に浸炭鋼を使用することにより、ベアリング全体の寿命を更に延長することが可能となる。
【００１７】
なお、本発明は、ベアリングの転動体がボール状、ローラー状、円錐状、針状など、どのタイプのベアリングにも適用可能で、且つ有効である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を、前述の図１を参照して説明する。
【００１９】
図１に示すジョークラッシャーでは、前述したとおり、垂直に配置された固定刃１に対して、動刃２が上開きに傾斜して対向配置される。動刃２は下端部を中心に揺動可能である。動刃２を揺動させるために、動刃２の上部が、定位置で回転駆動されるホイール５に偏心して取り付けられ偏心回転軸３に、ベアリング４を介して支持されている。
【００２０】
本実施形態では、ベアリング４はボールベアリングであり、その内輪及び外輪、並びに転動体に浸炭鋼が使用されている。
【００２１】
実例として、シングル・トッグル・ジョークラッシャーにおけるベアリング４（サイズ２２３３６，２３２４４）の転動体（ボール）、内輪及び外輪に、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金からなる母材の表層部に浸炭硬化層を形成した浸炭鋼を使用した。母材を構成するＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金の化学成分は以下のとおりである。
【００２２】
重量％でＣ：０．１４〜０．１９％、Ｓｉ：０．１５〜０．３５％、Ｍｎ：０．４５〜０．６０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｎｉ：３．２５〜３．７５％、Ｃｒ：１．００〜１．４０％、Ｍｏ：０．１０〜０．２５％、Ｖ：０．１０〜０．２５％、Ｆｅ：残
【００２３】
転動体（ボール）、内輪及び外輪の全てが前記軸受鋼（ＳＵＪ２又はＳＵＪ３）の場合、約１年の使用で前記ベアリングは５回の交換を余儀なくされ、その平均寿命は約２ヵ月に過ぎなかった。しかるに、そのベアリングの転動体（ボール）、内輪及び外輪に前記浸炭鋼を使用したところ、ベアリングの交換回数は年２回に減り、平均寿命は採石場で使用されるジョークラッシャーの１０年には及ばないものの、従来の約３倍の約６ヵ月に大幅延長された。ちなみに、ＳＵＪ２及びＳＵＪ３の化学成分は以下のとおりである。
【００２４】
（ＳＵＪ２）重量％でＣ：０．９５〜１．１０％、Ｓｉ：０．１５〜０．３５％、Ｍｎ：０．５０％以下、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０２５％以下、Ｃｒ：１．３０〜１．６０％、Ｍｏ：０．０８％以下、Ｆｅ：残
【００２５】
（ＳＵＪ３）重量％でＣ：０．９５〜１．１０％、Ｓｉ：０．４０〜０．７０％、Ｍｎ：０．９０〜１．１５％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０２５％以下、Ｃｒ：０．９０〜１．２０％、Ｍｏ：０．０８％以下、Ｆｅ：残
【００２６】
【発明の効果】
以上に説明したとおり、本発明のスポンジチタン破砕用ジョークラッシャーは、固定刃に対して斜めに対向配置された動刃を揺動させるための偏心回転軸と前記動刃の間に設けられるベアリングの少なくとも内輪及び外輪に浸炭鋼を使用することにより、そのベアリングの大幅な寿命延長を図り、ジョークラッシャーのメンテナンスによる稼働時間ロス及び補修コストを抑えて、稼働率の向上及びランニングコストの低減に大きな効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ジョークラッシャーの構造説明図である。
【符号の説明】
１　固定刃
２　動刃
３　偏心回転軸
４　ベアリング
５　ホイール
【図１】
2004049978.tif 000003