(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動される駆動軸が互いに平行になるように配置された第１ロータ及び第２ロータの外周に被破砕物を破砕するための複種類の破砕歯を有したロールクラッシャにおいて、
半径方向に開けられた穴である解砕歯固定穴を有し、回転駆動される円筒状の前記第１ロータ及び第２ロータのロータ本体と、
前記解砕歯固定穴に挿入部が挿入固定され、回転方向に角度を有して連続する２つのくさび面を有し、前記くさび面の頂部は前記ロータ本体の半径方向とマイナスの切れ刃角を成し、かつ一体物で構成されたものであり、主に楔効果により被破砕物を破砕するための複数の解砕歯と、
前記ロータ本体の外周面上に前記被破砕物が搭載されるように前記ロータ本体の上部が開放されている破砕室と、
前記破砕室の前記第１ロータと前記第２ロータの両側に配置され、凹凸状の形をした固定歯と、
前記解砕歯固定穴の側壁と前記解砕歯の挿入部との間に配置された解砕歯取付コッタと前記解砕歯取付コッタが移動しないように固定するためのコッタ固定金具と
からなることを特徴とするロールクラッシャ。
【請求項２】
請求項１に記載のロールクラッシャにおいて、前記コッタ固定金具を係合するために前記解砕歯固定穴に形成された係合部と、前記解砕歯取付コッタと前記コッタ固定金具とを一体に連結するボルトとからなることを特徴とするロールクラッシャ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート、アスファルト、自然石を所定の大きさ塊に解砕するためのロールクラッシャに関する。更に詳しくは、道路、コンクリート構造物等を補修、建て替え等のとき排出されるコンクリート、アスファルト等の廃材のリサイクルのための解砕、又は自然石を所定の大きさの塊に破砕するためのロールクラッシャに関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリートや、アスファルトの廃材が建物の建替えや道路補修工事により、産業廃棄物として多く排出されるようになり、それらは従来は埋立処分されていた。しかしながら、埋立処分場も環境破壊等の問題から少なくなり、再利用が望まれている。そこで、近年コンクリート等の廃材を所定の大きさの塊に破砕して解砕し、再利用を図るために回転する回転歯で破砕する解砕機が開発されている（例えば、特開平５−３０９２８２号公報等）。
【０００３】
本発明の発明者等も回転する回転歯を備えたロールクラッシャーを提案した（例えば、特開平１１−３１９５９６号、公報、特願平１１−１４３９３６号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、コンクリートの廃材は、大きさや厚みが不規則であり、それらを解砕機に投入しても、適宜な大きさの塊になりにくかったり、また破砕時に、回転するロータの間の隙間に引っ掛って、ロータが回転不能になったりしてしまう。また、破砕歯は投入されるコンクリート片で摩耗し、ロータの外周に設けられた解砕歯の損耗がはげしく、ロータ自体の交換、若しくは肉盛り溶接をしなければならなくなり、コストを上昇させる原因となっていた。
【０００５】
これらの解砕歯は、何れも単一機能の解砕歯を円筒状のロータ本体の外周に配置したものであり、原料が目詰まりを起こす原因でもあった。即ち、同一形状、同一機能の解砕歯が並んでいるだけであるので、例えば原料が大きな球に近い場合には解砕歯が原料に食い込むことなく空回りすることもあった。本発明はこれらの問題点に鑑みて発明されたものであり、次の目的を達成するものである。
【０００６】
本発明の目的は、如何なる形状、サイズの原料でも回転不能になり難いロールクラッシャを提供することにある。
本発明の他の目的は、投入原料を誘導することなく自動的に破砕領域に移動することができるロールクラッシャを提供することにある。
本発明の更に他の目的は、異なる破砕機能で原料を破砕することができるロールクラッシャを提供することにある。
本発明の更に他の目的は、解砕歯をロータ本体に強固に固定できる固定機構を備えたロールクラッシャを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のロールクラッシャは、回転駆動される駆動軸が互いに平行になるように配置された第１ロータ及び第２ロータの外周に被破砕物を破砕するための複種類の破砕歯を有したロールクラッシャにおいて、半径方向に開けられた穴である解砕歯固定穴を有し、回転駆動される円筒状の前記第１ロータ及び第２ロータのロータ本体と、前記解砕歯固定穴に挿入部が挿入固定され、回転方向に角度を有して連続する２つのくさび面を有し、前記くさび面の頂部は前記ロータ本体の半径方向とマイナスの切れ刃角を成し、かつ一体物で構成されたものであり、主に楔効果により被破砕物を破砕するための複数の解砕歯と、前記ロータ本体の外周面上に前記被破砕物が搭載されるように前記ロータ本体の上部が開放されている破砕室と、前記破砕室の前記第１ロータと前記第２ロータの両側に配置され、凹凸状の形をした固定歯と、前記解砕歯固定穴の側壁と前記解砕歯の挿入部との間に配置された解砕歯取付コッタと前記解砕歯取付コッタが移動しないように固定するためのコッタ固定金具とからなる。
【００１２】
前記発明のロールクラッシャにおいて、前記コッタ固定金具を係合するために前記解砕歯固定穴に形成された係合部と、前記解砕歯取付コッタと前記コッタ固定金具とを一体に連結するボルトとからなるものであっても良い。
【００１３】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
以下、本発明の実施の形態１を図面に従って説明する。図１は、本発明を２軸のロータを備えたロールクラッシャに適用したときの平面図である。図２は、図１のII−II線で切断したときの断面図である。図３は、図１のIII−III線で切断したときの断面図である。ロールクラッシャ１には、第１ロータ２及び第２ロータ３が配置されている。第１ロータ２の駆動軸４（図２参照）と第２ロータ３の駆動軸（図示せず）は、互いに平行になるように配置されている。第１ロータ２と第２ロータ３は、実質的には同一構造であるが、破砕歯が互いに違いになるように駆動軸４の軸線方向の位相が異なるように配置されている。
【００１４】
以下、第１ロータ２の構造を説明する。駆動軸４は、回転駆動手段である電動機、又は油圧モータ（図示せず）等に連結され駆動される軸である。駆動軸４の外周には、キー５を介して第１ロータ本体６が連結固定されている。第１ロータ本体６の外周面７には、３種類の解砕歯１０、圧縮歯１１、切削歯１２が等角度間隔に突出するように配置されている。
【００１５】
解砕歯１０は、主に大塊の破砕原料を楔効果により噛み込み破砕するための歯である。解砕歯１０は、図３に示すように第１ロータ本体６の外周に等角度間隔に配置され、本例では４個配置されている。解砕歯１０は、後述する方法で第１ロータ本体６に固定されている。解砕歯１０は、本例では使用されている３種の歯の中で第１ロータ本体６の外周面７から半径方向に最も飛び出している歯である。圧縮歯１１は、主に原料を圧縮破砕するためのものである。圧縮歯１１は、破砕機能も備えているが原料の噛み込みを支援するためのものである。即ち、駆動軸４の軸線方向でいうと二つの解砕歯１０の間に配置され、解砕歯１０の原料の噛み込みを支援する機能も備えている。
【００１６】
圧縮歯１１の第１ロータ本体６への固定は、外周面７に溶接により固定されている。圧縮歯１１は、概略正方体を成しており主に原料を圧縮する平面部１８と、角部は、約４５度に面取り１３されている。圧縮歯１１は、図３に示すように第１ロータ本体６の外周に等角度間隔で、解砕歯１０の間で、かつ本例では４個配置されている。切削歯１２は、原料を少しづつ削るためのものである。
【００１７】
切削歯１２の外周には、鋸歯状の凹凸（切刃）１４が形成されている。ロールクラッシャ１に投入された原料の形状によっては解砕歯１０にも圧縮歯１１にも接触せず、破砕されずに破砕室８にとどまることがある。このような原料のときに、切削歯１２の凹凸１４によって原料を少しづつ削り、その原料を最終的に解砕歯１０、若しくは圧縮歯１１に接触して破砕させるためのものである。
【００１８】
切削歯１２の第１ロータ本体６への固定は、外周面７に溶接により固定されている。本例では、等角度間隔に８個配置されている（図２参照）。３種類の解砕歯１０、圧縮歯１１、及び切削歯１２の第１ロータ本体６の外周面７からの高さは、それぞれ解砕歯１０をｈ1、圧縮歯１１をｈ2、及び切削歯１２をｈ3とすれば、ｈ1＞ｈ2＞ｈ3の関係にある。
【００１９】
これらの破砕歯は、高さが大きい程破砕室８に投入された原料と接触し、原料を破砕する確率は高くなる。第２ロータ３の各破砕歯の配置は同一であるが、第１ロータ２と対向する軸線方向位置の配置が互いに対向しないように形成されている。即ち、第１ロータ２の解砕歯１０と圧縮歯１１が配置されている位置には、第２ロータ３の切削歯１２が向き合う位置に配置されている。
【００２０】
第１ロータ２の切削歯１２が配置されている位置には、第２ロータ３の解砕歯１０と圧縮歯１１が向き合う位置に配置されている。従って、第１ロータ２と第２ロータ３の間の空間である破砕空間１５は、平面視でジグザク状に形成されている（図１参照）。なお、破砕空間１５は、第１ロータ２の駆動軸４と第２ロータ３の駆動軸との間隔は、間隔調整機構（図示せず）により調節することができる。
【００２１】
破砕室８の上部外周には、ホッパー１９が配置されているが、ホッパー１９は後述するように第１ロータ２と第２ロータ３の間の中間部である破砕空間１５に原料を誘積極的に導する必要はない。言い換えると、破砕室８の上部にはホッパー等のような原料を破砕空間１５に案内する手段は配置されていないし、後述するように配置する必要がない。
【００２２】
第１ロータ２と第２ロータ３の両側には、解砕歯１０の高さｈ１と切削歯１２の歯の高さｈ3に対応して隙間を均一にするように、凹凸状の形をした固定歯１６，１７が配置されている。固定歯１６は、原料が詰まり過負荷が発生したときに第１ロータ２を逆転させて、第１ロータ２と固定歯１６との間で原料を破砕するためのものである。同様に、固定歯１７は、原料が詰まり過負荷が発生したときに第２ロータ３を逆転させて、第２ロータ３と固定歯１７との間で原料を破砕するためのものである。
【００２３】
［解砕歯１０とその固定機構］
図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、解砕歯１０の形状を示す図であり、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は正面図、図４（ｃ）は左側面図である。解砕歯１０を第１ロータ本体６に取り付け固定したとき、第１ロータ本体６の外周面７から露出する露出部２３は異形の形を成している。解砕歯１０のくさび面２０は鈍角である楔角αを成している。
【００２４】
楔角αは、楔効果により原料に食い込み破砕するものであり、解砕歯１０を第１ロータ本体６に取り付け固定したとき、くさび面２０の頂部２１は半径方向と切れ刃角βのマイナスの角を成す。従って、解砕歯１０が楔角αで原料に食い込み破砕するとき、みかけの楔角αより鋭角として破砕作用する。
【００２５】
くさび面２０は、主に正転（ここでは破砕方向を意味する。）しているときに原料に接触し、主に楔効果（原料への食い込み）により破砕、粉砕するものである。くさび面２０の裏面は、このくさび面２０と概略４５度の角度を成す面取り部２２が形成されている。露出部２３の下部両側には、一体に突出したスカート部２４が形成されている。スカート部２４の裏面は円筒面２５であり、円筒面２５は第１ロータ本体６の外周面７に密着する曲率に形成されている。
【００２６】
くさび面２０の背面には、長方体状の窪みであるコッター取付け用穴２６が形成されている。コッター取付け用穴２６は、後述する解砕歯取付コッタ３５  を固定するための穴である。露出部２３の下部には、概略長体状の挿入部２７が一体に形成されている。挿入部２７の前方位置には、係合凹部２８が形成されている。係合凹部２８は、第１ロータ本体６に挿入されたとき、係合するためのものである。
【００２７】
解砕歯１０の挿入部２７は、第１ロータ本体６に形成された解砕歯固定穴３０に挿入されて固定されている。解砕歯固定穴３０の一側面は、他側面に対して傾いた傾斜面３１が形成されている。解砕歯固定穴３０の傾斜面３１と対向する他側面には、凸部３２が形成されている。解砕歯１０の挿入部２７が解砕歯固定穴３０に挿入されると、係合凹部２８が凸部３２に挿入され係合する。
【００２８】
解砕歯固定穴３０には、解砕歯１０の挿入部２７と傾斜面３１との間の隙間に解砕歯取付コッタ３５が挿入されている。解砕歯取付コッタ３５は、Ｌ字状にの形をしており先端が細いテーパー状を成している。従って、解砕歯取付コッタ３５を挿入部２７と解砕歯固定穴３０の傾斜面３１との間に圧入すると、解砕歯１０は解砕歯固定穴３０内に固定されることになる。
【００２９】
解砕歯取付コッタ３５の上端の鍔部３６は、第１ロータ本体６の外周面７に接している。鍔部３６の上面には、ネジ穴３７が形成されている。ネジ穴３７は、解砕歯取付コッタ３５を解砕歯固定穴３０から引き抜くためにボルト等をねじ込み、これを治具で引き抜くためのものである。ネジ穴３７は、通常は使用しないのでゴミが入らないようにネジがねじ込んである。
【００３０】
但し、引き抜き用のボルトを使用せず、第１ロータ本体６と、解砕歯取付コッタ３５のネジ穴３７の横の鍔部３６と第１ロータ本体６の外周面７との間にタガネ等を打ち込み取り外すことも可能であり、この場合はネジ穴は必要ない。解砕歯取付コッタ３５の上部外周は、コッタ固定金具４０で押さえられ、コッタ固定金具４０の先端はコッター取付け用穴２６に挿入されている。コッタ固定金具４０の固定は、解砕歯１０とを溶接部３９で両者を固定する。
【００３１】
［解砕歯１０の破砕抵抗］
図５（ａ）に示すように、くさび面２０に作用する破砕抵抗Ｆは、第１ロータ本体６は回転しているので、解砕歯１０から接線方向ではなく一般にこれと角度を成す斜方向に働く。解砕歯１０に働く破砕抵抗Ｆを三つの分力に分解すると、主分力ＦV（破砕方向の分力）は、ロールクラッシャ１の駆動トルクや駆動動力に関係するものである。背分力ＦPは、動力は消費しないが原料や解砕歯１０を破砕、又は変形させるものである。前述したように、主分力ＦVの大きさは、楔角αが小さいほど、破砕速度が高いほど小さい。背分力ＦPの大きさは、楔角αが小さいほど小さい傾向にある。
【００３２】
破砕抵抗Ｆに起因するモーメントは、概略すると互いに方向が異なる２点の反力Ｒ1、反力Ｒ2で支持される。即ち、反力Ｒ1は、解砕歯１０の背面で解砕歯取付コッタ３５の最外周部に、他の反力Ｒ2は、解砕歯１０の係合凹部２８と解砕歯固定穴３０の凸部３２との係合部である。
【００３３】
従って、破砕抵抗Ｆの反力は、破砕抵抗Ｆから離れた２ヶ所で支持されているので解砕歯１０を外周面７に溶接して取付けた場合等に比して取付強度が強い。また、例えば２個の解砕歯１０の間に原料が挟まって、図５（ｂ）に示されるように側面から破砕抵抗ＦSが負荷されたとき、間隔を持って反力Ｒ3、反力Ｒ4で支持されるので、側面からの抵抗にも取付強度を確保できる。
【００３４】
［作  動］
前述したロールクラッシャは、概略すると次のような作用で原料Ｍを破砕する。図１１は、本発明のロールクラッシャを従来構造のホッパーを用いたときの作動を説明する断面図である。便宜的に投入原料中の比較的粒径の小さい小粒径（又は異形、板状も意味する。）の原料を小塊原料ＭＳとし、大きな板状の板原料ＭＰとする。ホッパー５０は、原料を第１ロータ２及び第２ロータ３との間に誘導するために下部５１が漏斗状に絞られている。
【００３５】
従って、板原料ＭＰは、ホッパー５０の下部５１に引っ掛かり原料が供給されなくなる。本発明のホッパー１９は、破砕室８の上部には原料を案内する部分は配置されてなく開放されている。このために、以下に例示するような破砕が進行する。図７は、大きな異形原料ＭＢと小粒径原料ＭＳとの相互作用による破砕プロセスの例を示す断面図である。ホッパー１９内に原料が投入されると、破砕室８の上部には原料を案内するものがないので、原料はランダムに破砕室８内の全面に投入される。このとき、解砕歯１０の間は空間があるので小粒径原料ＭＳはこの空間に挟まれ、第１ロータ２及び第２ロータ３の外周面に搭載される（図７参照）。搭載された小粒径原料ＭＳは破砕空間１５側に両ロータの回転により送られる。
【００３６】
第１ロータ２及び第２ロータ３が互いに逆方向に回転し、小粒径原料ＭＳは圧縮歯１３で相手側のロータの圧縮歯１３，又は切削歯１２に押し付けて、圧縮破砕を起こす。互いの切削歯１２は、小粒径原料ＭＳが破砕空間１５に詰まり留まっているいるとき、これを切削して隙間を作り小粒径原料ＭＳを落下させて詰まりを解除する。
【００３７】
大きな異形原料ＭＢは、解砕歯１０が最も直径が大きいのでこのくさび面２０に接して、破砕空間１５側に移送される。第１ロータ２及び第２ロータ３の両方の解砕歯１０が同様の作用で破砕空間１５側に、即ち第１ロータ２及び第２ロータ３の中間部にホッパー等で案内することなく寄せることができる。従って、大きな異形原料ＭＢでも図７に図示したように、即ち第１ロータ２及び第２ロータ３の解砕歯１０に挟まれるような姿勢となり、これらの解砕歯１０により破砕空間１５に移動し破砕、又は楔効果により切断される。
【００３８】
図８は、最大級の大きさの塊である大塊ＭＭを解砕するときの解砕の状況を示す図である。大塊ＭＭがホッパー１９に投入されると、第１ロータ２及び第２ロータ３の解砕歯１０が主に最大原料ＭＭを支持し受け止める。このために、解砕歯１０の先端が楔効果で最大原料ＭＭに食い込みを繰り返す。このために、大塊ＭＭにひび割れを起こし、または少しづつ削られて徐々に小径になる。
【００３９】
図９は、前述した板原料ＭＰが第１ロータ２及び第２ロータ３を覆ったときの破砕プロセスを示す断面図である。第１ロータ２及び第２ロータ３の解砕歯１０間に挟まれた小塊原料ＭＳは、ロータの回転により板原料ＭＰを押し上げて板原料ＭＰを立ち上げて、結局は第１ロータ２及び第２ロータ３の間の破砕空間１５に送られ破砕し易い姿勢になる。図１０に示す断面図は、小塊原料ＭＳ同士の破砕例を示すプロセス図である。第１ロータ２及び第２ロータ３の解砕歯１０間に挟まれた小塊原料ＭＳは、互いに接触して共に破砕を行う。
【００４０】
なお、破砕抵抗が大きくなり第１ロータ２及び第２ロータ３を駆動する原動機の負荷限度を超えるとき、原動機を逆転させて第１ロータ２及び第２ロータ３を逆転させる。又、片方を正転、他方を逆転させる機能を備え、原料の噛み込み方向を容易に変えることができる。
【００４１】
［実施の形態２］
図６は、解砕歯の他の取付け構造を示す断面図である。解砕歯固定穴３０の側面には、固定金具係合穴４１が形成されている。固定金具係合穴４１には、コッタ固定金具４２の一端が挿入されている。解砕歯１０の挿入部２７と傾斜面３１との間の隙間に解砕歯取付コッタ４３が挿入されている。解砕歯取付コッタ４３は、Ｌ字状にの形をしており先端が細いテーパー状を成している。従って、解砕歯取付コッタ４３を挿入部２７と解砕歯固定穴３０の傾斜面３１との間に圧入すると、解砕歯１０は解砕歯固定穴３０内に固定されることになる。
【００４２】
解砕歯取付コッタ４３の上端の鍔４５は、第１ロータ本体６の外周面７に接している。鍔４５の上面からコッタ固定金具４２の方向にネジ穴が形成されている。ネジ穴にはボルト４４がねじ込まれている。ボルト４４をコッタ固定金具４２にねじ込むことによって、コッタ固定金具４２と解砕歯取付コッタ４３とは一体に固定される。ネジ結合であるから、着脱が容易となる。
【００４３】
（その他の実施の形態）
前記実施の形態のロールクラッシャは、第１ロータ２及び第２ロータ３の２軸タイプであったが、単軸、固定歯と単軸による破砕、単軸と反撥板、３軸、４軸等のタイプにも適用できることはいうまでもない。前述した実施の形態では、第１ロータ本体６の外周面７に３種類の解砕歯１０、圧縮歯１１、及び切削歯１２が配置されていた。しかしながら、解砕歯１０と圧縮歯１１、解砕歯１０と切削歯１２のみを配置しても良い。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明のロールクラッシャは、如何なる形状の原料でも破砕が可能である。また、複種類の破砕歯の中で、主として解砕を行う解砕歯の反力を離れた２位置で受け止めるために、取付剛性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明を２軸のロータを備えたロールクラッシャに適用したときの平面図である。
【図２】図２は、図１のII−II線で切断したときの断面図である。
【図３】図３は、図１のIII−III線で切断したときの断面図である。
【図４】図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、解砕歯１０の形状を示す図であり、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は正面図、図４（ｃ）は左側面図である。
【図５】図５（ａ）は、解砕歯へ負荷される破砕抵抗とそ分力、及びその反力を示すベクトル図であり、図５（ｂ）は、解砕歯に横方向からの力とその反力を示すベクトル図である。
【図６】図６は、解砕歯の他の取付け構造を示す断面図である。
【図７】図７は、異形原料と小粒径原料との相互作用による破砕プロセスの例を示す断面図である。
【図８】図８は、大塊原料の破砕プロセスの例を示す断面図である。
【図９】図９は、板原料が第１ロータ及び第２ロータを覆った原料の破砕プロセスを示す断面図である。
【図１０】図１０は、小塊原料同士の破砕プロセスを示す断面図である。
【図１１】図１１は、本発明のロールクラッシャに従来構造のホッパーを用いたときの作動を説明する断面図である。
【符号の説明】
１…ロールクラッシャ
２…第１ロータ
３…第２ロータ
６…ロータ本体
１０…解砕歯
１１…圧縮歯
１３…切削歯
１４…凹凸
１５…破砕空間
１６…ホッパー
１７…固定歯
１９…ホッパー
２０…くさび面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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