JP3142458U - 超硬合金の焼結体又は予備焼結体の粉砕装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で簡便に試料の粉砕を行うことができる粉砕装置を提供する。
【解決手段】粉砕される超硬合金が投入される超硬合金からなる乳鉢１と、乳鉢１に対し上下可能に支持されるとともに、軸回り方向に回転可能に支持され、先端側に粉砕物を粉砕する超硬合金からなる粉砕部４が設けられた粉砕軸２と、粉砕軸２に形成されたフランジ部１８の下面側の超硬合金により形成された摺接部に摺接する半円状のカム面２７が周面に形成され、このカム面２７の中心に対し偏心した位置を回転中心として粉砕軸２の軸方向と平行な方向に回転操作され、カム面２７がフランジ部２７の下面に対し係脱させながら回転するカム板２１と、カム板２１を回転操作する駆動モータ２６とを備える。粉砕軸２は、カム板２１がカム面２７を摺接部２２に係脱させながら回転することによって上下動され、粉砕部４により、粉砕物を粉砕する。
【選択図】図１

Description

本考案は、セラミックス粉又は金属粉、あるいはこれらの混合粉からなる超硬合金の予備焼結体又は焼結体を粉砕するために用いて有用な粉砕装置に関する。

従来、セラミックス粉である炭化タングステン粉と鉄属の金属粉であるコバルト粉の混合粉を材料とした超硬合金が知られている。この種の超硬合金は、炭化タングステン粉とコバルト粉の混合粉を、プレスで型押し、又は成型した後、仮焼結し、さらには焼結することによって製造される。

このような製造工程を経て製造される超硬合金は、この合金中に含まれるカーボン量により脆化相を生成してしまう。その結果、所望の強度を有する超硬合金が得られなくなってしまう。

そこで、超硬合金の製造においては、製造された仮焼結体や焼結体に含有されるカーボンが所定量にあるか否かを分析するようにしている。このようなカーボン量の分析を行うためには、製造された仮焼結体や焼結体を粉砕して粉末を得る必要がある。

このような分析のために行う超硬合金の仮焼結体や焼結体の粉砕は、乳鉢と乳棒を用いて行っている。乳鉢及び乳棒を用いた粉砕は、分析の試料となる超硬合金の仮焼結体や焼結体を乳鉢に投入し、この試料に乳棒を繰り返し押し当て、あるいは擦り合わせるなどして行っている。

このような粉砕は、人力により、乳棒を用いて乳鉢に投入された試料をひたすら粉砕する工程を繰り返すことによって行われる。

また、ガラスなどの各種物質を人力を用いることなく粉砕する装置として特開平５-３０１０５６号公報（特許文献１）に記載されたようなものがある。
特開平５-３０１０５６号公報

ところで、上述したような人力を用いた粉砕方法では、時間も要し、粉砕する量にも限界があり、所望する量の試料を迅速に得ることができない。

また、特許文献１に記載されるような装置は、構成が複雑であり、安価に提供することができない。

そこで、本考案は、超硬合金の予備焼結体又は焼結体の成分分析用の粉末を、人力を用いることなく容易に得ることができる粉砕装置を提供することを技術課題とする。

また、本考案は、破壊靱性の高い超硬合金の焼結体を粉砕する装置に適用した場合おいても、十分に耐久性を保証することができる粉砕装置を提供することを技術課題とする。

さらにまた、本考案は、簡単な構成で簡便に試料の粉砕を行うことができる粉砕装置を提供することを技術課題とする。

上述したような技術課題を解決するために提案される本考案に係る粉砕装置は、粉砕物であるセラミックス粉又は金属粉、あるいはこれらの混合粉の予備焼結体又は焼結体が投入される超硬合金からなる乳鉢と、上記乳鉢に対し上下可能に支持されるとともに、軸回り方向に回転可能に支持され、先端側に上記乳鉢に収納された粉砕物を粉砕する超硬合金からなる粉砕体粉砕部が設けられた粉砕軸と、上記粉砕軸の基端部側又は中途部に位置して、上記粉砕軸の周囲に形成されたフランジ部と、上記フランジ部の下面側の超硬合金により形成された摺接部に摺接する半円状のカム面が周面に形成され、上記カム面の中心に対し偏心した位置を回転中心として上記粉砕軸の軸方向と平行な方向に回転操作され、上記カム面が上記フランジ部の下面に対し係脱させながら回転するカム板と、上記カム板を回転操作する駆動モータとを備え、上記粉砕軸は、上記カム板が上記カム面を上記フランジ部の摺接部に係脱させながら回転することによって上下動され、上記先端側の粉砕部により、上記乳鉢内に収納された粉砕物を粉砕するようにしたものである。

本考案に用いる乳鉢は、半球状に形成された粉砕物収容部を有し、上記粉砕物収容部の開口部側が、上記粉砕軸が進退する開口部が形成された蓋体によって覆われている。

この蓋体は、軸挿通孔を上記粉砕部の外周側に植立した支持軸に挿通させるのみで上記乳鉢の上面側に取り外し自在に配設される。

また、上記粉砕軸は、中空の軸体によって形成されていることが望ましい。

さらに、上記駆動モータは、回転数の制御が可能とされたものを用いることが望ましい。

本考案に係る粉砕装置は、駆動モータによって回転操作されるカム板により粉砕軸を上下動させ、粉砕軸の先端部に設けた粉砕部により、乳鉢内に投入された予備焼結体又は焼結体を粉砕するようにしているので、成分分析用の粉末を自動的に容易に得ることができる。

また、乳鉢と粉砕部は、超硬合金により形成しているので、破壊靱性の高い超硬合金の焼結体であっても、十分に耐久性を維持して確実に粉砕することができる。

さらに、粉砕軸を上下動させるカム板が摺接する摺接部が超硬合金により形成されているので、カム板の繰り返しの摺接による摩耗を抑えることができ、耐久性のある装置を構成できる。

さらにまた、乳鉢の開口部側を蓋体により覆うことにより、粉砕工程中に、乳鉢内で粉砕された試料の飛散を防止できる。この蓋体は、支持軸に軸挿通孔を挿通させるのみで乳鉢の上面側に配設されるので、その着脱が容易であり、粉砕された試料の乳鉢からの取り出しが容易となる。

さらにまた、乳鉢に対し上下動され、先端側の粉砕部を乳鉢に衝突させる粉砕軸を中空の軸体により形成することにより、衝撃音の低下を図ることができる。

さらにまた、カム板を回転操作する駆動モータに回転数の制御が可能とされたものを用いることにより、粉砕軸の上下動の速度を制御し、破壊靱性を異にする超硬合金を適切に粉砕して分析用試料を得ることができる。

以下、本考案に係る粉砕装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。

本考案に係る粉砕装置は、炭化タングステン粉等のセラミックス粉又はコバルト粉等の金属粉、あるいはこれらの混合粉からなる超硬合金の予備焼結体又は焼結体を粉砕するために用いて有用な粉砕装置である。

この粉砕装置は、図１に示すように、この装置によって粉砕される超硬合金の予備焼結体又は焼結体である粉砕物が投入される乳鉢１と、乳鉢１に投入された粉砕物を粉砕する粉砕軸２とを備える。

乳鉢１は、靱性に富み、耐衝撃性の高い超硬合金によって形成されている。この乳鉢１は、具体的には、炭化タングステン粉とコバルト粉を主たる材料とした混合粉の焼結体により形成されたものであって、図２及び図３に示すように、上面側の中央部に半球状の粉砕物収容部３が設けられている。この粉砕物収容部３には、この装置によって粉砕される粉砕物が投入される。

そして、粉砕部３の開口部側には、図２に示すように、粉砕軸２の先端側に設けた粉砕部４によって粉砕される粉砕物が粉砕物収容部３の外部に飛散しないようにするための円盤状の蓋体５が設けられている。この蓋体５は、外周側に穿設した一対の軸挿通孔６，６を、粉砕物収容部３の外周側に植立するように設けた一対の支持軸７，７に挿通させることにより、粉砕物収容部３の開口部側を覆って乳鉢１の上面側に取り付けられる。蓋体５の中央部には、円形の開口部８が設けられている。この開口部８には、粉砕物収容部３に投入された粉砕物を粉砕する際、粉砕軸２の先端側に設けた粉砕部４が進退する。

蓋体５は、軸挿通孔６，６を支持軸７，７に挿通させるのみで粉砕物収容部３を覆っているので、着脱を迅速に行うことができ、粉砕された試料の乳鉢１からの取り出しが容易となり、試料取り出し後の再設置も迅速に行うことができる、その結果、粉砕作業を効率よく行うことができる。

なお、乳鉢１は、図１に示すように、この粉砕装置の設置基台１０上に設けられた固定部材１１に位置決め支持されて配置される。

ところで、粉砕軸２は、自重により落下されることにより、先端部に設けた粉砕部４により粉砕部３内に投入された粉砕物を破壊し粉砕するものであるので、一定の重量を有する材料により形成される。そこで、本考案においては、粉砕軸２は、比較的比重の大きな鉄若しくはその合金により形成されている。また、粉砕軸２は、内部に空洞を有する中空体として形成されている。これは、落下して、乳鉢１に衝突したときの衝撃音を小さくするためである。

そして、乳鉢１の粉砕部３内に落下して粉砕物を粉砕する粉砕部４は、超硬合金の如き粉砕物を繰り返し粉砕しても、容易に摩耗しないような材料によって構成することが望ましい。そこで、本考案においては、粉砕部４は、乳鉢１と同様に、耐衝撃性の高い超硬合金によって形成されている。具体的には、炭化タングステン粉とコバルト粉を主たる材料とした混合粉の焼結体により形成されている。

そして、粉砕軸２は、図１に示すように、設置基台１０上に垂直に植立するように設けられた矩形状の支持柱１２の一側面側に、乳鉢１に対し上下動するよう支持されている。すなわち、粉砕軸２は、支持柱１２の一側面側に、高さ方向に並列して設けられた支持フレーム１３，１４に支持されている。これら支持フレーム１３，１４の中心部にはリング状のベアリング機構１６，１６が設けられている。これらベアリング機構１６，１６には、例えば、ボールベアリングが用いられる。また、粉砕軸２は、これらベアリング機構１６，１６に支持されて、支持柱１２の高さ方向と平行な軸方向の乳鉢１に対し進退する上下動方向に移動可能に支持されている。この粉砕軸２は、ボールベアリングの如きベアリング機構１６，１６により支持されることにより、軸回り方向にも回転可能に支持される。

なお、粉砕軸２を支持する支持機構は、粉砕軸２を乳鉢１に対し進退する上下動方向に移動可能であって、且つ軸回り方向に回転可能に支持し得るものであれば、ベアリング機構に限定されるものではなく、メタル軸受け等の周知のいずれかの支持機構を用いたものであってもよい。

また、粉砕軸２の基端部側である上方側には、この粉砕軸２を上下動操作する上下動操作機構１７によって操作される操作片とされるフランジ部１８が設けられている。フランジ部１８は、粉砕軸２の周囲を囲むように、粉砕軸２の外周方向に向かって突出するように設けられている。すなわち、フランジ部１８は、円盤状に形成され、中心部に設けた貫通孔１９を粉砕軸２に挿通し、粉砕軸２と一体となるように取り付けられている。

そして、フランジ部１８の下面側には、図4に示すように、上下動操作機構１７を構成するカム板２１が摺接する摺接部２２が設けられている。摺接部２２は、耐摩耗性に優れた超硬合金により構成されている。具体的には、炭化タングステン粉とコバルト粉を主たる材料とした混合粉の焼結体により形成されている。この摺接部２２は、耐摩耗性に優れた超硬合金により形成された円盤状部材を、フランジ部１７の下面側にボルト及びナットからなる固定機構２３を用いて取り付けて構成されている。

この粉砕軸２を上下動させるとともに回転操作する上下動操作機構１７は、支持柱１２の上端部に設けられた支持基台２５上に配置されている。この上下動操作機構１７は、フランジ部１７の下面側に設けた摺接部２２に摺接して、粉砕軸２を上下動させるとともに回転操作するカム板２１と、このカム板２１を回転操作する駆動モータ２６とを備える。

カム板２１は、半円状に形成され、半円状の周面をカム面２７としている。このカム板２１は、駆動モータ２６によって回転操作される回転軸２８の一端部に、この回転軸２８と一体に回転するように取り付けられている。回転軸２８は、粉砕軸２の軸方向に直交する水平方向に延長されるようにして、支持基台２５に回転可能に支持されている。この回転軸２８は、他端部側に取り付けた平歯車と支持基台２５上に配置された駆動モータ２６の駆動軸に取り付けた平歯車２９との間に巻回されたタイミングベルト３０により連結され、駆動モータ２６の回転に同期して回転操作される。

ところで、カム板２１は、半円状のカム面２７がフランジ部１７の下面側に設けた摺接部２２に摺接するようにして回転軸２８に取り付けられている。このとき、カム板２１は、半円状のカム面２７の中心に対し偏心した位置が回転軸２８に支持されて回転操作されるので、１回転する毎に、半円状のカム面２７と摺接部２２とが摺接離脱を繰り返す動作である係脱を繰り返しながら回転する。すなわち、カム板２１は、半円状のカム面２７を摺接部２２に摺接させて回転されるとき、粉砕軸２を上昇させる。そして、カム面２７が摺接部２２から離脱すると、粉砕軸２は、カム板２１による支持が解除され、自重により落下され、先端側の粉砕部４を乳鉢１の粉砕部３内に落下させて粉砕物を粉砕する。そして、カム板２１は、粉砕軸２の軸心から所定半径離間した位置に半円状のカム面２７を摺接させて回転するので、粉砕軸２をカム板２１の回転方向に回転させる。すなわち、カム面２７と摺接部２２との間に作用する摩擦力により、粉砕軸２に対しカム板２１の回転方向の力が作用し、その結果、粉砕軸２が軸心を中心に回転するようになる。

本考案に係る粉砕装置は、粉砕軸２が、軸回り方向に回転しながら落下して粉砕部４により粉砕物を破壊し粉砕するようにしているので、粉体軸２の落下による衝撃力とすり潰すような力が作用することにより、微小な粉砕を迅速に行うことができる。さらには、粉砕物の均一な粉砕を短時間に行うことも可能となる。

また、本考案においては、乳鉢１及び粉砕部４は、靱性に富み、耐衝撃性の高い超硬合金によって形成されているので、十分な耐久性を保証できる。特に、超硬合金を粉砕に用いても、粉砕される超硬合金による損傷を抑え、十分な耐久性を実現できる。

さらに、カム板２１が摺接する摺接部２２を耐摩耗性に優れた超硬合金により構成することにより、カム板２１の摺接による摩耗を抑え、耐久性を向上できる。

上述した実施の形態において、駆動モータ２６として回転数の制御が可能とされたインバータ方式の駆動モータを用いることにより、カム板２１の回転速度を可変し、粉砕軸２の上下動の間隔を調整することによって粉砕物の粉砕状態を可変できる。その結果、破壊靱性を異にする超硬合金に適合する粉砕工程を実行することができる。

なお、本考案に係る粉砕装置は、上述したような超硬合金のみならずその他の固形物の粉砕にも用いことができ、上述したと同様の作用効果を実現できるものである。

本考案に係る粉砕装置の概略構成を示す斜視図である。 本考案に係る粉砕装置に用いられる乳鉢を示す斜視図である。 上記乳鉢の断面図である。 粉砕軸に設けたフランジ部２８に摺接するカム板とを示す斜視図である。

符号の説明

１ 乳鉢
２ 粉砕軸
３ 粉砕部
４ 粉砕部
５ 蓋体
１７ 上下動操作機構
１８ フランジ部
２１ カム板
２２ 摺接部
２６ 駆動モータ
２７ カム面

Claims (5)

1. 粉砕物であるセラミックス粉又は金属粉、あるいはこれらの混合粉の予備焼結体又は焼結体が投入される超硬合金からなる乳鉢と、
   上記乳鉢に対し上下可能に支持されるとともに、軸回り方向に回転可能に支持され、先端側に上記乳鉢に収納された粉砕物を粉砕する超硬合金からなる粉砕部が設けられた粉砕軸と、
   上記粉砕軸の基端部側又は中途部に位置して、上記粉砕軸の周囲に形成されたフランジ部と、
   上記フランジ部の下面側の超硬合金により形成された摺接部に摺接する半円状のカム面が周面に形成され、上記カム面の中心に対し偏心した位置を回転中心として上記粉砕軸の軸方向と平行な方向に回転操作され、上記カム面が上記フランジ部の下面に対し係脱させながら回転するカム板と、
   上記カム板を回転操作する駆動モータとを備え、
   上記粉砕軸は、上記カム板が上記カム面を上記フランジ部の摺接部に係脱させながら回転することによって上下動され、上記先端側の粉砕部により、上記乳鉢内に収納された粉砕物を粉砕することを特徴とする粉砕装置。
2. 上記乳鉢は、半球状に形成された粉砕物収容部を有し、上記粉砕物収容部の開口部側が、上記粉砕軸が進退する開口部が形成された蓋体によって覆われていることを特徴とする請求項１記載の粉砕装置。
3. 上記蓋体は、軸挿通孔を上記粉砕物収容部の外周側に植立した支持軸に挿通させるのみで上記乳鉢の上面側に取り外し自在に配設されることを特徴とする請求項２記載の粉砕装置。
4. 上記粉砕軸は、中空の軸体によって形成されていることを特徴とする請求項１記載の粉砕装置。
5. 上記駆動モータは、回転数の制御が可能とされていることを特徴とする請求項１記載の粉砕装置。