(57)【要約】【課題】マントルやマントルケーブが偏磨耗した場合であっても、マントルコア自体が磨耗することを防止できる旋動式破砕機を提供すること。【解決手段】この旋動式破砕機は、フレームの内側に設けられたコーンケーブと、コーンケーブの内部に回転可能に配置され、截頭円錐面状の外周面を有するマントルコア12と、マントルコア12の外周面に装着され、截頭円錐面状の外周面を有するマントル13と、を備える。マントルコア12の外周面に、環状部材52が着脱可能に設けられており、マントル13は、環状部材52の外周面に連結されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームの内側に設けられたコーンケーブと、
前記コーンケーブの内部に回転可能に配置され、截頭円錐面状の外周面を有するマントルコアと、
前記マントルコアの前記外周面に装着され、截頭円錐面状の外周面を有するマントルと、を備え、
前記マントルコアの外周面に、環状部材が着脱可能に設けられており、
前記マントルは、前記環状部材の外周面に連結されている、旋動式破砕機。
【請求項２】
前記環状部材が、前記マントルコアの下部に連結され、
前記環状部材の上方において、前記マントルコアの外周面と前記マントルの内周面との間の空間に緩衝部材が設けられている、請求項１に記載の旋動式破砕機。
【請求項３】
前記環状部材の内周面と前記マントルコアの外周面とが焼嵌めにより連結されている、請求項１または２に記載の旋動式破砕機。
【請求項４】
前記環状部材の内周面と前記マントルコアの外周面との接触面における周方向の少なくとも１か所にて、前記環状部材および前記マントルコアに貫通穴または凹部が形成され、
前記貫通穴または凹部に、前記マントルコアに対する前記環状部材の回転を防止するための固定部材が挿入されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の旋動式破砕機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マントルがその外面に取り付けられたマントルコアを備えた、ジャイレトリクラッシャまたはコーンクラッシャ等の旋動式破砕機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、大きな原石（岩石）を破砕するための破砕機として、ジャイレトリクラッシャまたはコーンクラッシャ等の旋動式破砕機が使用されている（例えば、特許文献１、２）。
【０００３】
従来の旋動式破砕機のうち、コーンクラッシャを例として、その概要および破砕原理について、図１を参照して説明する。
【０００４】
図１に示した従来の旋動式破砕機は、截頭逆円錐管体状の上部フレーム１とそれに連結された下部フレーム２で形成された内部空間の中央部に、中心軸が破砕機の中心軸に対して傾斜して配置された主軸５が設けられている。
【０００５】
主軸５は、その下部が、偏心軸穴３を有するスリーブ４に回転自在に嵌挿され、主軸５の下端がスラスト軸受等の下部軸受６に支持されている。下部軸受６はさらに下部フレーム２のボス部２ａの下端に連設された主軸昇降用油圧シリンダ７のピストン８に支持されている。
【０００６】
また、主軸５の上端は、滑り軸受等の上部軸受９により回転自在に支持され、上部軸受９は、上部フレーム１の上端に取り付けた円環形状のリム１０に連結されたスパイダ１１に支持されている。
【０００７】
主軸５の外面には、外周面が截頭円錐面を形成するマントルコア１２が、焼き嵌めにより強固に取り付けられている。マントルコア１２の外面には、耐摩耗性材料（例えば、高マンガン鋳鋼）で製造され、外周面が截頭円錐面を形成するマントル１３が取り付けられている。
【０００８】
また、上部フレーム１の内面には、耐摩耗性材料（例えば、高マンガン鋳鋼）で製造されたコーンケーブ１４が備えられている。コーンケーブ１４とマントル１３とにより形成され、鉛直断面が楔状をなす空間により破砕室１６が形成される。
【０００９】
主軸５の中心軸と上部フレーム１の中心軸とは、破砕機の上部空間において交差しており、主軸５は、主軸５の中心軸と上部フレーム１の中心軸とを含む平面において、上部フレーム１に対して傾斜を有している。この両者の中心軸間の傾きにより、主軸５がスリーブ４の下方に設けられた電動機（図示省略）によりプーリ２２、横軸２０、ベベルギア１９等の動力伝達機構を介して回転すると、主軸５は、上部フレーム１に対して偏心旋回運動、いわゆる歳差運動をし、スリーブ４の中心軸上の任意の位置の水平断面において、マントル１３とコーンケーブ１４との距離が周期的に変化する。なお、この距離の変化周期は、主軸の回転周期と同一である。
【００１０】
破砕対象となる岩石（以下、「被破砕物」という。）は、破砕機の上方から投入され、破砕室１６内に落下する。破砕室１６は、コーンケーブ１４とマントル１３との間隔が下方に向かい狭くなり、かつ当該間隔が主軸５の回転に伴い周期的に広狭が変化する。これにより、被破砕物は、落下と圧縮を繰り返しながら、破砕が進行していき、コーンケーブ１４の下部であって、コーンケーブ１４とマントル１３との最も狭い部分の間隔より小さく破砕されたものが、破砕品として下方より回収される。
【００１１】
ここで、被破砕物の破砕によってマントル１３が受ける被破砕物からの反力を緩和してマントルコア１２に伝えるために、マントルコア１２の外面とマントル１３の内面の間には間隙が設けられ、その間隙には、例えば、緩衝材としてエポキシ樹脂の層が設けられている。
【００１２】
また、破砕のための押し付け力を有効に発生させるために、マントルコア１２の外面とマントル１３の内面とが直接接触するメタルタッチの部分が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平８−２８１１３１号公報
【特許文献２】特開平９−５２０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述した旋動式破砕機においては、破砕室１６の磨耗は運転時間の経過とともに増大し、また負荷が大きな破砕室１６の下部で大きくなる。
【００１５】
前記のとおり、特に、破砕室１６の下部の領域で、マントル１３等の磨耗が大きくなると、マントル１３の肉厚が減り、作用する負荷に対する変形が大きくなり、マントル１３とマントルコア１２との接触面部でマントルコア１２側が磨耗することがある。
【００１６】
マントル１３は直接岩石に圧力を及ぼすものであるため、磨耗により比較的短期に交換することを前提とされているのに対して、マントルコア１２は、主軸５と強固に一体として製作され、比較的長期に運用することを想定し、マントルコア１２の交換は、工場等により実施することが一般的である。
【００１７】
このため、マントルコア１２も磨耗して、マントルコア１２の交換等が必要となると、それが突発的であれば長期にわたり、岩石の破砕設備の休止につながり、運転休止による損失が大きい。
【００１８】
また、その摩耗が事前に判明しており、部品が準備されていたとしても、マントルコア１３は、主軸５と一体で製作され、旋動式破砕機の主要コンポーネントであり高価であるため、マントルコア１２の磨耗に備えて予備品を保有することは、岩石破砕施設の運用者にとって負担が大きい。
【００１９】
このように、マントル等の偏磨耗によりマントルに損傷を与えると、破砕機の長期の運転休止による多額の損失、予備品保有による負担増加という問題があった。
【００２０】
本発明は、従来技術の前記問題点に鑑みなされたものであって、マントルコアが磨耗した場合であっても、マントルコア自体を交換する必要が無い旋動式破砕機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前記課題を解決するために、本発明の第１の態様による旋動式破砕機は、フレームの内側に設けられたコーンケーブと、前記コーンケーブの内部に回転可能に配置され、截頭円錐面状の外周面を有するマントルコアと、前記マントルコアの前記外周面に装着され、截頭円錐面状の外周面を有するマントルと、を備え、前記マントルコアの外周面に、環状部材が着脱可能に設けられており、前記マントルは、前記環状部材の外周面に連結されている、ことを特徴とする。
【００２２】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記環状部材が、前記マントルコアの下部に連結され、前記環状部材の上方において、前記マントルコアの外周面と前記マントルの内周面との間の空間に緩衝部材が設けられている、ことを特徴とする。
【００２３】
本発明の第３の態様は、第１または第２の態様において、前記環状部材の内周面と前記マントルコアの外周面とが焼嵌めにより連結されている、ことを特徴とする。
【００２４】
本発明の第４の態様は、第１乃至第３のいずれかの態様において、前記環状部材の内周面と前記マントルコアの外周面との接触面における周方向の少なくとも１か所にて、前記環状部材および前記マントルコアに貫通穴または凹部が形成され、前記貫通穴または凹部に、前記マントルコアに対する前記環状部材の回転を防止するための固定部材が挿入されている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、マントルコアが磨耗した場合であっても、マントルコア自体を交換する必要が無い旋動式破砕機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来のコーンクラッシャの構造を模式的に示す図。
【図２】本発明の一実施形態による旋動式破砕機の主要部を模式的に示す縦断面図。
【図３】図２に示した旋動式破砕機のマントルとマントルコアとの連結構造を説明するための分解斜視図。
【図４】本発明の他の実施形態による旋動式破砕機の主要部を模式的に示す縦断面図。
【図５】図４に示した旋動式破砕機のマントルとマントルコアとの連結構造を説明するための分解斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の一実施形態による旋動式破砕機について、図面を参照して説明する。
【００２８】
図２および図３に示したように、截頭円錐管形状のマントルコア１２が、その内周面と主軸５の外周面とを焼き嵌めにより嵌合させて、主軸５に取り付けられている。
【００２９】
そして、本実施形態においては、マントルコア１２の下部の外周面に、截頭円錐管形状の環状部材５２が設けられている。この環状部材５２は、その内周面とマントルコア１２の外周面とを焼き嵌めにより嵌合させて取り付けられている。
【００３０】
なお、回転防止のために、環状部材５２の下端部を、マントルコア１２の底面に取り付けられた押え部材５９によって支持しても良い。なお、押え部材５９は、環状部材５２の周方向の全体を支持するように構成しても良いし、環状部材５２の周方向の一部を支持するに構成しても良い。
【００３１】
また、環状部材５２の外周面には、截頭円錐管形状のマントル１３が、テーパーフィッティングにより嵌装されている。なお、マントル１３は、上部においても、ナット５６によりマントルコア１２と連結されている。
【００３２】
一般に旋動式破砕機は、前記のとおり、マントル１３には、その下部において最も負荷が大きくなるため、下部においてマントル１３が、環状部材５２を介して、マントルコア１２とメタルタッチさせることとしている。
【００３３】
マントルコア１２の外周面とマントル１３の内周面とにより挟まれた空間であって、環状部材５２の上方の部分には、例えばエポキシ樹脂のような緩衝材が充填され、マントル１３に作用した荷重を緩和してマントルコア１２に伝達している。
【００３４】
マントル１３は、被破砕物である岩石等に直接接触して破砕を行うものであるため、前記の通り高マンガン鋳鋼などの耐摩耗材で製造され、破砕により磨耗するため、比較的短期間の運転により交換される。一方、マントルコア１２も、マンガン鋼に相当する合金鋼により製造され、磨耗はほとんどない製品であるため、長期にわたり使用される。このため、マントル１３が磨耗等により交換される場合には、マントルコア１２を含む主軸組立が再使用される。
【００３５】
マントル１３の外周面の磨耗が進行して板厚が薄くなった結果、マントル１３への荷重等により環状部材５２が楕円状に変形するなどして、環状部材５２がマントルコア１２に対して相対的に回転する方向の外力がかかる可能性がある。
【００３６】
そこで、本実施形態においては、マントルコア１２に対する環状部材５２の回転を防止するために、回り止め用のピン５３を、環状部材５２外表面から貫通させたピン挿入穴５７を通して、マントルコア１２のピン挿入凹部５８に打ち込んでいる。ピン５３の断面形状は、略円形、矩形その他の多角形である。ピン５３には、主として、破砕するためのマントル１３の回転に伴い、せん断応力が作用する。せん断応力を減少させるために、断面積を大きくすることが望ましいことから、ピン５３の断面は、矩形等の多角形断面が好ましい。
【００３７】
なお、回り止めの効果を高めるために、ピン５３による固定部は、周方向に等間隔で複数設けることが好ましい。ただし、固定部が増加すると、位置合わせ等の精度確保が困難となるため、ピン５３による固定部の数は、例えば２ないし３程度が好ましい。
【００３８】
マントルコア１２、環状部材５２、マントル１３などは、図３に示されるように構成されている。なお、図３においては、マントルコア１２、環状部材５２、マントル１３など以外の構成要素については、図示を省略している。
【００３９】
環状部材５２は、下方に向かい広がる截頭円錐管形状をしているため、マントルコア１２への取り付けは、マントルコア１２の上方から行う。マントルコア１２も截頭円錐管形状をしており、両者の嵌合部分である環状部材５２の内周面とマントルコア１２の外周面とはほぼ同一形状である。このため、環状部材５２をマントルコア１２の下部外周面上に搭載して支持することができる。
【００４０】
環状部材５２をマントルコア１２に搭載するに際しては、環状部材５２のピン挿入穴５７とマントルコア１２のピン挿入凹部５８との位置合わせを行い、その後、ピン５３をピン挿入穴５７とピン挿入凹部５８に挿入する。その後、上方からマントル１３がマントルコア１２に嵌装される。
【００４１】
上記の通り、本実施形態においては、環状部材５２、マントル１３のマントル１２への組み付けは、すべて、マントルコア１２の上方から行うことができる。
【００４２】
次に、本実施形態による旋動式破砕機において、マントルコア１２から環状部材５２を取り外す方法について説明する。
【００４３】
通常、焼き嵌めは、例えば、環状部材５２をヒータ等により加熱した状態で嵌合させ、常温に戻る際の熱収縮を利用して強固に密着連結するものである。従って、マントルコア１２から環状部材５２を取り外す場合には、逆に、環状部材５２をヒータ等により加熱することにより膨張させて密着状態を解除して、マントルコア１２から取り外す。
【００４４】
これ以外の方法としては、例えば、環状部材５３をカッタ等により切断することによりマントルコア１２から取り外す。環状部材５２には、焼き嵌めにより円周方向に張力が作用しているため、切断により張力が開放され容易に取り外し可能であり、特に環状部材５２がマントルコア１２に噛み込むなどして前者の方法で取り外しが困難な場合などにおいて有効である。
【００４５】
次に、本発明の他の実施形態による旋動式破砕機について、図面を参照して説明する。
【００４６】
なお、以下においては、上述した実施形態と異なる部分を中心に説明し、特に断らないものについては、下記説明と矛盾がない限り、上述の実施形態と同様である。
【００４７】
図４および図５に示したように、本実施形態においては、マントルコア１２の下部の外周面に、截頭円錐管形状の環状部材６２が、その内周面とマントルコア１２の外周面とを焼き嵌めにより嵌合させて取り付けられている。また、環状部材６２の外周面には、截頭円錐管形状のマントル１３が焼き嵌めにより嵌装されている。
【００４８】
そして、本実施形態においては、マントル１３の外周面の磨耗度合、マントル１３への荷重等により環状部材６２が楕円状に変形するなどして、環状部材６２がマントルコア１２に対して相対的に摺動するのを防止するために、マントルコア１２の外周面と環状部材６２の内周面の相互に対向する位置に凹部を形成し、回り止め用のキー６３を、環状部材６２下方から打ち込んでいる。キー６３の断面形状は、略矩形その他の多角形である。
【００４９】
なお、本実施形態においては、環状部材６２の厚さを、上述の実施形態（図２、図３）における環状部材５２より厚く確保し、キー構造の回り止めが可能となっている。これにより、本実施形態では、回り止め性能がより向上している。
【００５０】
マントルコア１２、環状部材６２、マントル１３などは、図５に示されるように構成されている。なお、図５においては、マントルコア１２、環状部材５２、マントル１３など以外の構成要素については、図示を省略している。
【００５１】
本実施形態においては、環状部材６２のマントルコア１２への取り付けは、マントルコア１２の下方から行う。環状部材６２をマントルコア１２に嵌合させた後、下方から、マントルコア１２の外周面と環状部材６２の内周面の相互に対向する位置に形成された凹部に回り止め用のキー６３を打ち込む。
【００５２】
なお、環状部材６２をマントルコア１２に嵌合させる際は、マントルコア１２の外周面と環状部材６２の内周面の相互に対向する位置に形成された凹部との位置合わせを行う。
【００５３】
その後、回転防止のため、環状部材６２およびキー６３を支持する押え部材６４をボルト６５によりマントルコア１２の底面に固定しても良い。
【００５４】
なお、キー６３による固定部の数は、上述した実施形態（図２、図３）と同様である。
【００５５】
本実施形態においては、環状部材６２、キー６３および押え部材６４の取り付けは、マントルコア１２の下方から行い、マントル１３のマントルコア１２への取り付けは、マントルコア１２の上方から行うこととしている。
【００５６】
ただし、マントルコア１２の外周面および環状部材６２の内周面の嵌合面を下広がりの截頭円錐面とすることなどにより、上述の実施形態（図２、図３）と同様に、環状部材６２を上方からマントルコア１２に搭載し、マントルコア１２の下部外周面により環状部材６２の重量支持をすることが可能である。
【００５７】
このような構造とすることにより、環状部材６２のマントルコア１２への嵌合は、上方から吊り下ろして行うことができる。また、この構造の場合には、押え部材６４の機能は、基本的に、キー６３の落下防止に縮小するため、押え部材６４の負担が減少する他、環状部材６２を含むマントル１３のマントルコア１２への組立作業が容易になる。
【００５８】
以上述べたように、上記各実施形態による旋動式破砕機によれば、マントルコア１２の外周面に着脱可能な環状部材５２、６２を備えて、当該環状部材５２、６２の外周面にマントル１３を連結することにより、破損や磨耗する部分のみを交換できるようになるため、交換や修理が非常に簡単かつ短時間に実施できるようになる。
【００５９】
また、旋動式破砕機において最も負荷が大きく破損や損耗の発生する可能性が高いマントル１３やマントルコア１２の下部に環状部材５２、６２を設け、それ以外の部分には緩衝部材を備えることにより、マントルコア１２の破損や磨耗の発生を防止できる。
【００６０】
また、環状部材５２、６２の内周面とマントルコア１２の外周面とを焼き嵌めにより連結することにより、環状部材５２、６２とマントルコア１２とを確実に密着連結できるとともに、ヒータ等で加熱したり、環状部材５２、６２を切断することにより、マントルコア１２から環状部材５２、６２を容易に取り外すことができる。
【００６１】
また、上記の通り環状部材５２、６２およびマントルコア１２に穴や凹部を形成し、そこに固定部材を嵌合することにより、マントルコア１２と環状部材５２、６２との連結をさらに強化でき、特に、環状部材５２、６２とマントルコア１２との密着連結が弱くなった場合においても、環状部材５２、６２が回転することを阻止できる。これにより、環状部材５２、６２が回転することによるマントルコア１２の磨耗等を防止できる。
【符号の説明】
【００６２】
１  上部フレーム
２  下部フレーム
３  偏心軸穴
４  スリーブ
５  主軸
６  下部軸受
７  油圧シリンダ
８  ピストン
９  上部軸受
１２  マントルコア
１３  マントル
１４  コーンケーブ
１６  破砕室
１９  ベベルギア
２２  プーリ
５２、６２  環状部材
５３  ピン
５５、６５  ボルト
５７  ピン挿入穴
５８  ピン挿入凹部
５９、６４  押え部材
６３  キー（固定部材）
【図１】
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【図２】
2017113738.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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