JP2010260000A - 切断刃の再生方法と再生設備 - Google Patents

Abstract

【課題】 エッジ部が摩耗した切断刃を、安定した品質で再生することが効率良くできる切断刃の再生方法を提供すること。
【解決手段】 固定部から外向きに突出する刃先部を備え、この刃先部は回転方向に尖った先端エッジ部を有し、この刃先部を含む側面外形端にサイドエッジ部を有する切断刃を再生するために、補修可能な前記切断刃のエッジ部に所定の面取りを行う面取り工程Ｓ５と、この面取りを行った切断刃を所定温度に予熱処理する予熱工程Ｓ６と、この予熱処理した切断刃の面取りを行っているエッジ部に硬化肉盛溶接材を連続的に自動肉盛り溶接する肉盛り溶接工程Ｓ９と、この肉盛り溶接した切断刃を所定温度で後熱処理する後熱工程Ｓ１２と、この後熱処理した切断刃の前記肉盛り溶接部分を所定のエッジ部に再生加工する加工工程Ｓ１３，Ｓ１４とを順次行う。
【選択図】 図５

Description

本発明は、剪断式破砕機等に用いられる切断刃を再生する方法と、その再生設備に関する。

従来、プラスチック、木片、紙、金属、ゴム、繊維、及び皮革等の固形状の被破砕物を剪断破砕する剪断式破砕機が知られている。例えば、この種の剪断式破砕機として、本出願人が先に出願した剪断式破砕機がある（特許文献１参照）。

図１８の剪断式破砕機を示す平面図と、図１９の図１８に示すXIX−XIX断面図とに示すように、この剪断式破砕機１００は、回転軸１０１，１０２の軸方向に、複数の回転刃１０３がスペーサ１０４を挟んで交互に設けられている。スペーサ１０４は、回転刃１０３を軸方向に位置決めして固定しており、上記回転刃１０３の基部を軸方向に位置決めできる外径で形成されている。

これらの回転刃１０３は、回転軸１０１，１０２に固定される刃台部１０６と、この刃台部１０６の周囲を取り囲むように固定される分割式の切断刃１０５とを有しており、対向して回転方向Ｒに回転する回転刃１０３の側面間には、例えば、０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度の軸方向隙間を設けた状態で互いの切断刃１０５が噛合うようにラップした状態で配設されている。この回転刃１０３の外周に設けられた上記切断刃１０５は、被破砕物１２０を引き込むとともに対向する回転刃１０３との間の剪断作用によって被破砕物１２０を破砕する。

また、上記切断刃１０５の取付面には係合段部１０７が設けられており、刃台部１０６に設けられた係合突起１０８と係合して破砕反力を受けるようになっている。この分割式の切断刃１０５は、外向きに突出する刃先部の回転方向に尖った先端エッジ部１０９と、側面外形に沿ったサイドエッジ部１１０（側縁）とを具備しており、剪断破砕によって早期摩耗するこれらのエッジ部１０９，１１０を具備した切断刃１０５を分割式とすることにより、磨耗しても切断刃１０５のみを交換できるようにしている。以下の説明では、この分割式切断刃１０５を主に説明する。

ところで、この種の剪断式破砕機における切断刃１０５は、先端エッジ部１０９で被破砕物の引き込み及び破砕を行い、この先端エッジ部１０９及びサイドエッジ部１１０で剪断破砕を行うため、上記先端エッジ部１０９及びサイドエッジ部１１０に早期摩耗を生じる。

この早期摩耗としては、先端エッジ部１０９及びサイドエッジ部１１０がラウンド状になる摩耗であり、この摩耗を生じると破砕性能が低下して破砕効率が落ちてしまう。また、被破砕物によっては上記エッジ部１０９，１１０に欠損等を生じることがあり、この欠損を生じても、破砕性能が低下して破砕効率が落ちてしまう。そのため、このような摩耗・欠損（この明細書及び特許請求の範囲の書類中では、これら「摩耗」と「欠損」とを総称して「磨損」という）が発生した場合には、一般的に、その都度新しい切断刃１０５に交換している。

しかしながら、このような切断刃１０５は、１台の破砕機で複数枚が使用されており、特に上記したような分割式の切断刃１０５を採用している破砕機では、例えば１台で数十個の切断刃１０５が使用されており、交換のために多くの費用を要する。

しかも、このような切断刃１０５は、耐摩耗性を高めるために全体が合金工具鋼のような高価な材料で製造されており、上記したように多くの切断刃１０５が使用されている剪断式破砕機の場合には、その切断刃１０５の全てを新品に交換しようとすると多大な費用を要する。また、資源の有効活用にならない。

そこで、この種の従来技術として、本出願人は、例えば、基材部分（中心台金部）は廉価な炭素鋼等で形成し、刃先部の先端エッジ部等の表面部を耐摩耗性・衝撃性等に優れた特殊粉末合金層で形成して刃先部の寿命を延ばすようにした発明を先に出願した（特許文献２参照）。しかし、この発明のように切断刃１０５の一部を特殊粉末合金層で形成するには、製造設備や加工作業等に費用を要する場合があり、実現化は難しい。

特開平８−３２３２３２号公報 特許第２８５１０００号公報

ところで、上記したように、磨損した切断刃１０５の全てを新品に交換するには多大な費用を要するため、上記磨損を生じた切断刃１０５のエッジ部に硬化肉盛溶接材を肉盛り溶接し、その肉盛り溶接した部分をエッジ部１０９，１１０に再生加工して切断刃１０５自体を再利用しようとする考えがある。

しかし、このような再生は、作業者の熟練度によって肉盛り溶接の品質や状態が異なり、仕上がりに差が生じて安定した品質を保つのは難しい。しかも、多数の切断刃１０５を再生するには非常に多くの時間を要するため、実現化は難しい。

一方、仮に、切断刃１０５のエッジ部を自動機械で再生する場合、切断刃１０５のエッジ部形状が、外向きに突出する刃先部の回転方向に尖った先端エッジ部１０９と、この先端エッジ部１０９に連続するような曲面形状のサイドエッジ部１１０で形成されているため、そのようなエッジ部の一部が磨損しているような場合等に、その部分で自動機械による自動肉盛り溶接が停止してしまうトラブル（以下、「チョコ停」という）が発生し、自動肉盛り溶接の再開のために再起動などの処置によって現状復帰させるまで設備が停止して生産効率を落としてしまう。しかし、切断刃１０５の再生において、この「チョコ停」を防止するための有効な対策はない。

そこで、本発明は、エッジ部が摩耗した切断刃を、安定した品質で再生することが効率良くできる切断刃の再生方法と再生設備とを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る切断刃の再生方法は、固定部から外向きに突出する刃先部を備え、該刃先部は回転方向に尖った先端エッジ部を有し、該刃先部を含む側面外形端にサイドエッジ部を有する切断刃の再生方法であって、補修可能な前記切断刃のエッジ部に所定の面取りを行う面取り工程と、該面取りを行った切断刃を所定温度に予熱処理する予熱工程と、該予熱処理した切断刃の面取りを行っているエッジ部に硬化肉盛溶接材を連続的に自動肉盛り溶接する肉盛り溶接工程と、該肉盛り溶接した切断刃を所定温度で後熱処理する後熱工程と、該後熱処理した切断刃の前記肉盛り溶接部分を所定のエッジ部に再生加工する加工工程とを順次行うことを特徴とする。これにより、補修可能な切断刃のエッジ部に面取りをした後、予熱処理して自動肉盛り溶接で硬化肉盛溶接材料の肉盛り溶接を行い、後熱処理した後に肉盛り溶接部分を所定のエッジ部に再生加工して切断刃を再生させることができる。しかも、自動肉盛り溶接を行うことにより、再生したエッジ部の品質が安定した切断刃とすることができる。

また、前記面取り工程の前又は後に切断刃の摩耗状態に応じて補修可能か否かを判定する判定工程を行い、該判定工程で切断刃の摩耗状態から肉盛り溶接前に手修正が必要と判断した切断刃に対して前記予熱工程後に手修正を行うようにしてもよい。このようにすれば、予め自動肉盛り溶接に適さない摩耗状態の部分があることを溶接前に確認し、そのような部分があれば自動肉盛り溶接前に手修正して自動肉盛り溶接の安定化を図ることができる。

また、前記肉盛り溶接工程後に、該肉盛り溶接の肉盛り状態の適否を検査する検査工程を行い、該検査工程で不適切と判断した肉盛り部分に適正な肉盛り溶接を行う修正工程を行うようにしてもよい。このようにすれば、欠損箇所等に十分な肉盛りができていない場合でも、検査によって肉盛り量を確認して切断刃が予熱された状態で修正することができる。

さらに、前記肉盛り溶接工程を、前記切断刃の外向きに突出する刃先部の回転方向に尖った先端エッジ部の下面にタブを当てて該先端エッジ部の肉盛り溶接を行った後、前記サイドエッジ部に肉盛り溶接を行うようにしてもよい。このようにすれば、先端エッジ部の尖った部分の肉盛り溶接の下面をタブで平面に仕上げることができ、その後のサイドエッジ部の溶接によってもタブを当てた部分の平面を保つことができるので、肉盛り溶接後の加工を簡略化することができる。

さらに、前記予熱工程と、肉盛り溶接工程と、後熱工程との間における切断刃の移動をロボットで行うようにしてもよい。このようにすれば、エッジ部が複雑な形状の切断刃であっても、自動溶接前の予熱処理から自動溶接後の後熱処理までの切断刃の移動を迅速に安定して行うことができる。

また、前記ロボットによる切断刃の移動を、該切断刃の前記肉盛り溶接時における溶接姿勢が、下向きで且つ前上がりとなるように該切断刃を変位させるようにしてもよい。このようにすれば、切断刃の肉盛り溶接時には、硬化肉盛溶接材料の肉盛りが安定するように下向き前上がりの溶接姿勢で安定して行うことができる。

一方、本発明に係る切断刃の再生設備は、固定部から外向きに突出する刃先部を備え、該刃先部は回転方向に尖った先端エッジ部を有し、該刃先部を含む側面外形端にサイドエッジ部を有する切断刃の再生設備であって、補修可能な前記切断刃を搬入出させる搬入出機と、該搬入出機で搬入した切断刃を移動させるハンドリングロボットと、前記切断刃を所定温度に予熱処理する予熱機と、該予熱機で予熱した切断刃を保持し、該切断刃を所定の溶接姿勢に変位させる多軸保持機と、該多軸保持機で変位させる切断刃の姿勢に応じて該切断刃のエッジ部に硬化肉盛溶接材を連続的に自動肉盛り溶接する自動溶接機と、該自動溶接機で肉盛り溶接した切断刃を所定温度で後熱処理する後熱機と、前記切断刃を、前記予熱機に搬送して予熱処理し、該予熱処理後に前記多軸保持機に搬送して保持し、該多軸保持機で姿勢変位させながらエッジ部に前記自動溶接機で肉盛り溶接し、該肉盛り溶接後に前記後熱機に搬送して後熱処理する制御装置とを有していることを特徴とする。この明細書及び特許請求の範囲の書類中における「連続的に自動肉盛り溶接する」ことは、エッジ部の一端から他端まで連続的に溶接することをいう。これにより、補修可能な切断刃は、ハンドリングロボットによって予熱機に移動されて予熱処理された後に多軸保持機で保持され、この多軸保持機で姿勢制御されながら自動溶接機によって硬化肉盛溶接材料がエッジ部に溶接され、後熱機で後熱処理されるので、後熱処理された切断刃の肉盛り溶接部を所定のエッジ部に再生加工すれば切断刃を再生することができる。しかも、自動肉盛り溶接を行うことにより、品質の安定したエッジ部の再生ができる。

また、前記ハンドリングロボットは、前記自動溶接機によるエッジ部の肉盛り溶接時に、反自動溶接機側にフッラックスタブを当てて保持する機能を具備していてもよい。このようにすれば、エッジ部の反自動溶接機側がタブで平面となった肉盛り溶接ができるので、肉盛り溶接後の加工を簡略化することができる。

さらに、前記多軸保持機は、前記肉盛り溶接時に、溶接姿勢が下向き溶接で、且つ前上がりの溶接姿勢となるように前記切断刃を変位させる機能を具備していてもよい。このようにすれば、切断刃の肉盛り溶接時に、硬化肉盛溶接材料の肉盛り溶接が安定して行えるように下向き前上がりの姿勢で安定して行うことができる。

また、前記自動溶接機は、前記多軸保持機による切断刃の変位と協動して、下向きで且つ前上がりの溶接姿勢となるように該自動溶接機が具備した溶接トーチを変位させる機能を有していてもよい。このようにすれば、より安定して切断刃の肉盛り溶接を行うことができる。

本発明によれば、エッジ部が摩耗した切断刃を効率良く再生することができるとともに、再生した切断刃の品質を安定させることが可能となる。また、これにより、剪断式破砕機における切断刃のランニングコストを大幅に削減することが可能となる。

本発明の一実施の形態に係る再生設備を示す平面図である。 図１に示す再生設備のハンドリングロボットの図面であり、(a) は側面図、(b) は(a) に示すII矢視図である。 図１に示す再生設備の多軸保持機を示す図面であり、(a) は平面図、(b) は側面図である。 図１に示す再生設備の自動溶接機を示す側面図である。 図１に示す再生設備による切断刃の再生方法の概略を示すフローチャートである。 図５に示すフローチャートの予熱処理時に予熱機へ切断刃を移動させた状態を示す斜視図である。 図５に示すフローチャートの予熱処理後の切断刃を多軸保持機に保持した状態を示す斜視図である。 図５に示すフローチャートの肉盛り溶接時における切断刃の先端エッジ部を溶接する状態を示す図面であり、(a) は斜視図、(b) は側面図である。 (a) 〜(c) は、図８に示す先端エッジ部の溶接時における手順を示す斜視図である。 図５に示すフローチャートの肉盛り溶接時における切断刃のサイドエッジ部を溶接する状態を示す斜視図である。 (a),(b) は、図１０に示すサイドエッジ部の溶接時における手順を示す斜視図である。 図１１に示すサイドエッジ部とは異なるサイドエッジ部を溶接する状態を示す斜視図である。 図１２に示すサイドエッジ部の溶接時における手順を示す斜視図である。 図１３に示すサイドエッジ部の溶接後にスラグ除去する状態を示す斜視図である。 (a) は、図５に示すフローチャートの肉盛り溶接後の検査の状態を示す斜視図であり、(b) は手修正の状態を示す斜視図である。 図５に示すフローチャートの後熱処理時に後熱機へ切断刃を移動させた状態を示す斜視図である。 (a) は図１６に示す後熱処理を行った後の切断刃を配設した回転刃を示す側面図であり、(b) は他の切断刃を示す側面図である。 従来の剪断式破砕機を示す平面図である。 図１８に示すXIX−XIX断面図である。

以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る再生設備を示す平面図であり、主要部を示している。なお、この実施の形態の図面では、後述する切断刃３の粗加工と仕上加工とに要する構成は省略し、切断刃３に肉盛り溶接を行う構成のみを説明する。

図示するように、この実施の形態の再生設備１の肉盛り溶接を行う構成は、所定範囲で区切られた仕切り壁２内に設けられており、この仕切り壁２内に切断刃３を搬入出させる搬入出機１５と、仕切り壁２内で切断刃３を所定位置に移動させるハンドリングロボット２０と、切断刃３を所定温度まで予熱する予熱機６０と、予熱した切断刃３を所定の溶接姿勢に保つ多軸保持機４０と、この多軸保持機４０で保持した切断刃３に対して硬化肉盛溶接材を自動肉盛り溶接する自動溶接機５０（溶接ロボット）と、肉盛り溶接を行った切断刃３に対して徐冷等の後熱処理を行う後熱機７０とを備えている。上記搬入出機１５には、切断刃３を載置する載置部１６が設けられ、この載置部１６が搬送部１７によって仕切り壁２の内外に移動させられるようになっている。

また、上記ハンドリングロボット２０の作業範囲Ｗ２０内には、複数の切断刃３を所定番地に待機させる待機部４と、溶接時に使用するタブ５を載置するタブ台６と、スラグ除去用のブラシ７と、上記自動溶接機５０の溶接トーチ５５の清掃等を行う溶接トーチ調整機５６とが備えられている。上記切断刃３は、待機部４の所定番地に配置され、切断刃３の種類や予熱時間等が後述する制御装置８０に入力される。この時、後述する「手修正が必要な切断刃」をどの番地に待機させているか等の情報も制御装置８０に入力される。また、タブ５も、タブ台６の所定位置に配置される。

さらに、上記仕切り壁２の外部には、上記所定番地に配置された切断刃３の座標、タブ５の配置座標、その他の各機器の配置座標に基いてハンドリングロボット２０、多軸保持機４０、自動溶接機５０等の動作を制御する制御装置８０が備えられている。また、上記予熱機６０と後熱機７０との温度制御等を行う予熱・後熱機制御装置８１と、仕切り壁２の外部の搬入出機１５上に形成された判定部８２において切断刃３の修正等を行う手修正溶接機８３も備えられている。

上記ハンドリングロボット２０は、待機部４に配置した切断刃３を予熱機６０へ移動、予熱機６０から多軸保持機４０へ移動、多軸保持機４０から後熱機７０へ移動、予熱機６０及び後熱機７０と搬入出機１５との間での移動等、切断刃３を作業範囲Ｗ２０内で移動させる。また、タブ台６上のタブ５、ブラシ７を保持し、多軸保持機４０に保持された切断刃３に接するように移動させる。

上記予熱機６０は、切断刃３を肉盛り溶接に適した温度まで予熱できる機能を有している。

上記多軸保持機４０は、切断刃３を保持し、肉盛り溶接の位置に応じて切断刃３の姿勢を変更できる機能を有している。

上記自動溶接機５０は多軸の自動溶接ロボットであり、作業範囲Ｗ５０内で溶接トーチ５５の位置を変更できるようになっており、上記溶接トーチ調整機５６は、この溶接トーチ５５の先端のワイヤ長調整、トーチのスパッタ除去、トーチ内部の清掃等を行う機能を有している。

上記後熱機７０は、上記ハンドリングロボット２０で開閉口７１から入れた切断刃３を所定温度で徐冷等の後熱処理を行う機能を有している。この後熱機７０は、開閉口７１の外部で載置台７２に切断刃３を載置して入れ、後熱処理した切断刃３は反開閉口側へ順に出すようにしてもよい。

図２は、図１に示す再生設備のハンドリングロボットの図面であり、(a) は側面図、(b) は(a) に示すII矢視図である。図３は、図１に示す再生設備の多軸保持機を示す図面であり、(a) は平面図、(b) は側面図である。

図２(a) に示すように、上記ハンドリングロボット２０としては多関節ロボットが採用されており、床に固定される基台２１と、下部アーム２２、上部アーム２３、及び手首２４を有している。下部アーム２２は、下端部が鉛直な第１軸Ｊ１まわりに旋回可能に基台２１に設けられるとともに、水平な第２軸Ｊ２まわりに前後に角変位可能に基台２１に設けられている。下部アーム２２の上端部には上部アーム２３の基端部が、水平な第３軸Ｊ３まわりに上下に角変位可能に設けられている。上部アーム２３の先端部に取付けられる手首２４は、上部アーム２３の軸線に平行な第４軸Ｊ４まわりに角変位可能に設けられるとともに、上部アーム２３の軸線に直交する第５軸Ｊ５まわりで角変位可能となっている。この手首２４に取付けられる把持部２５は、第５軸Ｊ５に直交する第６軸Ｊ６まわりで角変位可能となっている。

また、この把持部２５には、予熱して高温となった切断刃３（図１）を可動片２６ａで把持できる第１把持部２６と、図２(b) に示すように、この第１把持部２６と直交する方向に移動する可動片２７ａを有する第２把持部２７とを備えている。

上記多関節型ロボット２０の各軸Ｊ１〜Ｊ６に対する各構成の駆動は、それぞれ図示しないサーボモータによって行われ、これらのサーボモータによって、ロボット２０の姿勢が制御され、上記把持部２５が上記作業範囲Ｗ２０（図１）内で移動させられる。また、把持部２５の第１把持部２６と第２把持部２７とは、液圧シリンダ２６ｂ,２７ｂによって開閉される。

図３(a),(b) に示すように、上記多軸保持機４０（ポジショナー）は、基礎上に固定される基台４１と、傾倒部４２、回転部４３、及び保持部４４を有している。傾倒部４２は、水平な第７軸Ｊ７まわりに傾倒可能に基台４１に設けられている。回転部４３は、傾倒部４２上で第７軸Ｊ７と直交する第８軸Ｊ８まわりで回転可能なように設けられている。保持部４４は、回転部４３上の所定位置に切断刃３（図７）を保持するように、位置保持部材４４ａと固定部材４５とを有している。固定部材４５は可動体であり、位置保持部材４４ａとの間で切断刃３を保持する。これにより、保持部４４に保持された切断刃３は、回転部４３の回転と傾倒部４２の傾倒とによって姿勢制御される。

図４に示すように、上記自動溶接機５０は多関節ロボットであり、床に固定される基台５１、下部アーム５２、上部アーム５３、及び手首５４を有している。下部アーム５２は、下端部が鉛直な第９軸Ｊ９まわりで旋回可能なように基台５１に設けられるとともに、水平な第１０軸Ｊ１０まわりに前後に角変位可能に基台５１に設けられている。下部アーム５２の上端部には上部アーム５３の基端部が、水平な第１１軸Ｊ１１まわりで上下に角変位可能なように設けられている。上部アーム５３の先端部に設けられる手首５４は、上部アーム５３の軸線と平行な第１２軸Ｊ１２まわりで回転可能なように設けられるとともに、上部アーム５３の軸線に直交する第１３軸Ｊ１３まわりで角変位可能となっている。この手首５４に取付けられる溶接トーチ５５は、手首５４の制御によって角変位可能となっている。

この手首５４に設けられた溶接トーチ５５は、上記下部アーム５２、上部アーム５３、及び手首５４を図示しないサーボモータで駆動することによって姿勢制御される。この溶接トーチ５５の姿勢制御は、上記多軸保持機４０による切断刃３の姿勢制御とともに行われる。この溶接トーチ５５は、上記作業範囲Ｗ５０内で移動可能となっている。

図５は、図１に示す再生設備による切断刃の再生方法の概略を示すフローチャートである。このフローチャートと上述した図１とに基いて、上記再生設備１による切断刃３の再生方法の概略を以下に説明する。

＜判定＞
まず、摩耗した切断刃３が入庫されると、その切断刃３の摩耗状態から、補修可能か否かの判定が行われる（Ｓ１）。この判定で、補修不可能と判定されると、再生されることなく処分される（Ｓ２）。また、補修可能と判定された切断刃３でも、手修正が必要か否かの判断が行われ（Ｓ３）、手修正が必要な場合は制御装置８０に手修正が必要であることが入力されて記憶される（Ｓ４）。この手修正が必要か否かの判断は、上記「チョコ停」を生じるような磨損があるか否かで判断される。

＜必要加工＞
上記判定で補修可能と判定されると、後述する先端エッジ部３１とサイドエッジ部３２とに必要な面取り・開先加工が行われる（Ｓ５）。この面取り・開先加工は、磨耗したエッジ部３１，３２の均一化、アーク長を一定に保つことによる溶接の安定化、溶融金属の品質一定化、硬度の一定化、等のために行われる。また、この面取り・開先加工としては、肉盛り溶接の肉盛り量、硬化肉盛溶接材料の種類等に応じた面取り・開先加工が行われる。

＜予熱処理＞
予熱処理としては、切断刃３の材質、大きさ等に応じて肉盛り溶接に適した温度に予熱できる予熱機６０において所定時間予熱される（Ｓ６）。

＜手修正＞
上記予熱処理によって所定温度まで予熱された切断刃３で、上記手修正が必要と判定されている切断刃３は（Ｓ７）、上記搬入出機１５により判定部８２まで移送されて作業者Ｍによる手修正が行われる（Ｓ８）。この手修正は、次の自動溶接機５０による自動溶接に問題を生じないようにする肉盛り溶接がエッジ部３１，３２に行われる。

＜肉盛り溶接＞
上記手修正が不要な切断刃３及び手修正を行った切断刃３は、上記自動溶接機５０によってエッジ部３１，３２に後述するように肉盛り溶接３０が行われる（Ｓ９）。この肉盛り溶接３０としては、アーク溶接により、上記面取りを行ったエッジ部３１，３２に行われる。この肉盛り溶接時には、予め制御装置８０に入力されている切断刃３の溶接位置と、多軸保持機４０の座標、自動溶接機５０の溶接トーチ５５先端の座標等によって最適な位置となるように各軸Ｊ１〜Ｊ１３を制御しながらエッジ部３１，３２の一端部から他端部まで連続的に行われる。

＜点検＞
上記肉盛り溶接３０を行った後、その肉盛り溶接３０によって盛られた肉に不足部分等を生じていないかが作業者によって点検される（Ｓ１０）。この点検時に肉盛り不足の部分がある場合には、手修正によって補修されて必要な量の硬化肉盛溶接材料が肉盛りされる（Ｓ１１）。

＜後熱処理＞
上記したように先端エッジ部３１とサイドエッジ部３２とに肉盛り溶接３０が行われた切断刃３は、その後、所定温度で徐冷等の後熱処理が行われる（Ｓ１２）。この後熱処理により、摩耗した切断刃３のエッジ部３１，３２への硬化肉盛溶接材の肉盛り溶接３０が完了する。

＜粗加工＞
上記肉盛り溶接３０が行われた切断刃３は、まず、縦型ミーリングマシン等により、肉盛りされたサイドエッジ部３２と先端エッジ部３１の背面の余肉が粗加工によって除去される（Ｓ１３）。

＜仕上加工＞
次に、ロータリ研磨機等により、両側面の研磨と、先端エッジ部３１の研磨等が行われ、切断刃３の先端エッジ部３１とサイドエッジ部３２とが再生加工されて所定のエッジに仕上げられる（Ｓ１４）。

なお、これら＜粗加工＞＜仕上加工＞の機械加工は、例えば、工具マガジンに格納した複数の切削工具を自動的に交換する自動工具交換機能を有し、目的に合わせてコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）の指令によって工具を自動的に交換して、異種の機械加工を１台で行うことができる工作機械（マシニングセンタ）で行うようにしてもよい。

以下、図６〜図１６に基いて、上記図５のフローチャートに示す主要な工程を詳細に説明する。なお、以下の説明でも分割式切断刃３を例にし、上述した図面中で説明した構成には同一符号を付して、その説明は省略する。

図６は、図５に示すフローチャートの予熱処理時に予熱機へ切断刃を移動させた状態を示す斜視図である。図７は、図５に示すフローチャートの予熱処理後の切断刃を多軸保持機に保持した状態を示す斜視図である。

図６に示すように、予熱機６０は、切断刃３を載置する支持台６１と、この支持台６１と一体的に開閉する蓋体６２が水平方向にスライドするようになっており、図示するように、支持台６１に切断刃３を載置した状態で蓋体６２を閉じれば、切断刃３が予熱機６０内に格納される。この予熱機６０の支持台６１への切断刃３の載置は、上記待機部４の所定番地に配置された切断刃３をハンドリングロボット２０が把持して移動させることにより行われる。この予熱機６０により、切断刃３の材質や大きさ等に応じて肉盛り溶接に適した温度（例えば、１５０〜５００℃程度）まで予熱される。

図７に示すように、上記予熱機６０による予熱処理が完了した切断刃３は、上記ハンドリングロボット２０によって多軸保持機４０へ移動させられ、多軸保持機４０の保持部４４に保持される。この切断刃３の保持は、保持部４４の位置保持部材４４ａに当接するようにハンドリングロボット２０で移動させられた切断刃３が、固定部材４５で位置保持部材４４ａとに挟まれて保持される。

また、上記図５に示す手修正が必要か否かの判断（Ｓ３）で手修正が必要と判断された切断刃３は、この多軸保持機４０に保持される前に上記搬入出機１５で判定部８２まで移動させられて手修正が行われる（図１）。

図８は、図５に示すフローチャートの肉盛り溶接時における切断刃の先端エッジ部を溶接する状態を示す図面であり、(a) は斜視図、(b) は側面図である。図９(a) 〜(c) は、図８に示す先端エッジ部の溶接時における手順を示す斜視図である。図１０は、同肉盛り溶接時における切断刃のサイドエッジ部を溶接する状態を示す斜視図であり、図１１(a),(b) は、図１０に示すサイドエッジ部の溶接時における手順を示す斜視図である。図１２は、図１１に示すサイドエッジ部とは異なるサイドエッジ部を溶接する状態を示す斜視図であり、図１３は、図１２に示すサイドエッジ部の溶接時における手順を示す斜視図である。なお、上記図９、図１１、図１３では、説明上、切断刃３を水平にした状態にし、切断刃３の各角位置（端部位置）に記号(A) 〜(F) を付し、作業順に(1) 〜(9) を付して説明する。

図８(a) に示すように、多軸保持機４０に保持された切断刃３のエッジ部３１，３２への肉盛り溶接は、まず先端エッジ部３１に行われる。この先端エッジ部３１は、回転方向前側に尖っているので、上記ハンドリングロボット２０によって反溶接機側（下面側）にタブ５を当てた状態で、上側から自動溶接機５０の溶接トーチ５５によって肉盛り溶接が行われる。つまり、図８(b) に示すように、タブ５を先端エッジ部３１の下面に沿うように反溶接トーチ側（反溶接機側）に当て、溶接トーチ５５によって上側から溶接することにより、肉盛り溶接の肉が反溶接トーチ側に盛られるのを防止して、溶接後の先端エッジ部３１への再生加工が容易に行えるようにしている。このタブ５（当て板）は、耐火性のセラミック製ブロックや銅などの金属製ブロックが用いられる。

また、この溶接トーチ５５による溶接姿勢としては、基本として溶接トーチ５５の先端を真下方向に向けた下向き溶接で、水平からやや登り勝手となるように切断刃３の姿勢を保ちながら行われる。この溶接姿勢は、上記多軸保持機４０によって切断刃３の姿勢が最適な姿勢となるように制御され、自動溶接機５０によって溶接トーチ５５の姿勢が制御される。

図９(a) 〜(c) に示すように、上記先端エッジ部３１への肉盛り溶接の詳細は、(a) のように、まず先端エッジ部３１の厚み方向両端部(A),(B) 位置に溶接トーチ５５でアークスポット溶接３３，３４を順に行う［(1),(2)］ 。そして、(b) に示すように、その先端エッジ部３１のアークスポット溶接３３，３４間に肉盛り溶接３０が連続的に行われる［(3)］。この肉盛り溶接３０は、先にアークスポット溶接３３を行った(A) 位置から(B) 位置に向けて行われ、アークスポット溶接３３，３４による効果的な溶接だれ防止を図っている。また、(c) に示すように、この例では、２層の肉盛り溶接３０を行うようにしている。この先端エッジ部３１への肉盛り溶接３０は、最も磨耗しやすいので２層以上が好ましい。

次に、図１０に示すように、切断刃３のサイドエッジ部３２に肉盛り溶接がされる。この肉盛り溶接も、溶接トーチ５５による溶接姿勢としては、基本として溶接トーチ５５の先端を真下方向に向けた下向き溶接で、水平からやや登り勝手となるように切断刃３の姿勢を制御しながら行われる。この溶接姿勢も、上記多軸保持機４０によって切断刃３の姿勢が最適な姿勢となるように制御され、自動溶接機５０によって溶接トーチ５５の姿勢が制御される。

図１１(a) ,(b) に示すように、このサイドエッジ部３２への肉盛り溶接３０は、(a) に示すように、切断刃３の反回転方向端部における鋭角部の厚み方向両端部(C),(D) 位置に、アークスポット溶接３５，３６を順に行い［(4),(5)］、(b) に示すように、そのアークスポット溶接３５，３６を行った端部(C),(D) 位置から上記先端エッジ部３１の(A),(B) 位置に向けて肉盛り溶接３０が連続的に行われる［(6),(7)］。この肉盛り溶接３０も、先に行った上記アークスポット溶接３５の(C) 位置から先端エッジ部３１の(A) 位置に向けて行われ、アークスポット溶接３５，３６による効果的な溶接だれ防止を図っている。

次に、図１２に示すように、先端エッジ部３１を挟んだ他方のサイドエッジ部３２に肉盛り溶接がされる。この肉盛り溶接も、溶接トーチ５５による溶接姿勢としては、基本として溶接トーチ５５の先端を真下方向に向けた下向き溶接で、水平からやや登り勝手となるように切断刃３の姿勢を制御しながら行われる。この溶接姿勢も、上記多軸保持機４０によって切断刃３の姿勢が最適な姿勢となるように制御され、自動溶接機５０によって溶接トーチ５５の姿勢が制御される。

図１３に示すように、このサイドエッジ部３２への肉盛り溶接３０は、サイドエッジ部３２の周方向端部(E),(F) 位置から上記先端エッジ部３１の(A),(B) 位置に向けて肉盛り溶接３０が連続的に行われる［(8),(9)］。この周方向端部(E),(F) 位置は、端部の角が鋭角ではないため、上記したようなアークスポット溶接３５，３６を行うことなく肉盛り溶接３０が行われる。

図１４は、図１３に示すサイドエッジ部の溶接後にスラグ除去する状態を示す斜視図である。上記したようにして、切断刃３の先端エッジ部３１とサイドエッジ部３２とに肉盛り溶接３０（図１３）が完了すると、その肉盛り溶接３０のスラグを除去するためにハンドリングロボット２０が第１把持部２６でブラシ７を把持し、サイドエッジ部３２に沿ってブラシ７を移動させることによってスラグが除去される。

また、このようにスラグ除去する時間を利用し、自動溶接機５０の溶接トーチ５５は、次の溶接に備えて、図１に示す溶接トーチ調整機５６によってワイヤーの調整、トーチのスパッタ除去、トーチ内部の清掃、ワイヤー長の調整等が行われる。

なお、サイドエッジ部３２に複数層の肉盛り溶接３０をする場合、奇数層と偶数層とで溶接の進行方向を逆にすることにより、溶接ビード終端における凹みを分散させるようにすればよい。

図１５(a) は、図５に示すフローチャートの肉盛り溶接後の検査の状態を示す斜視図であり、(b) は手修正の状態を示す斜視図である。図示するように、上記自動溶接機５０による肉盛り溶接３０が完了すると、その切断刃３は搬入出機１５によって一旦判定部８２に搬出され、作業者Ｍによる目視の検査が行われる（図１）。この検査は、図１５(a) に示すように、肉盛り溶接３０の盛り量等が検査治具８４によって検査される。この検査で肉盛り量に不足がある場合、図１５(b) に示すように、作業者Ｍが手修正溶接機８３（図１）の溶接トーチ８３ａによって手作業で肉盛り溶接を行って修正する。

図１６は、図５に示すフローチャートの後熱処理時に後熱機へ切断刃を移動させた状態を示す斜視図である。上記したような検査が行われた切断刃３は、再び搬入出機１５によって仕切り壁２の内部に搬入され（図１）、ハンドリングロボット２０によって後熱機７０の載置台７２に載置され、開閉口７１から後熱機７０内に入れられる。この切断刃３は、後熱機７０内で所定時間の後熱処理が行われる。

この後熱機７０によって後熱処理された切断刃３は、上記ハンドリングロボット２０によって上述した待機部４の所定番地に戻される（図１）。この後熱処理された切断刃３は、図示しない加工機によって、上記粗加工と仕上加工とが行われて、先端エッジ部３１及びサイドエッジ部３２が再生された切断刃３となる。

以上のような図８〜図１６に示す切断刃の再生方法は、切断刃３に手修正が必要な物が含まれるような場合の説明であり、手修正を行うことによって自動溶接機５０が自動溶接中に上記した「チョコ停」を生じるのを防止する必要が無いような切断刃３のみの場合には、上記手修正に関する工程を省くようにすればよい。

図１７(a) は、図１６に示す切断刃を配設した回転刃を示す側面図であり、(b) は他の切断刃を示す側面図である。

図１７(a) に示すように、上記再生した分割式の切断刃３によれば、刃台部１０６（図１９と同一構成）の周囲に取付けた状態で先端エッジ部３１とサイドエッジ部３２の全周方向に硬化肉盛溶接材料を肉盛り溶接した回転刃１０として再生することができるので、新品に交換する場合に比べて費用を抑えて切断刃３に要するランニングコストを下げた剪断式破砕設備の運用が可能となる。しかも、回転方向Ｒに向けて回転する回転刃１０のエッジ部全周が硬化肉盛溶接材料となり、エッジ部の硬度が高い回転刃１０を形成することができる。

また、図１７(b) に示すように、上記実施の形態では分割式切断刃３を例に説明しているが、一体式切断刃１１においても同様に再生することができる。この上記切断刃３と刃台部１０６とが一体形成された一体式切断刃１１の場合、上述した多軸保持機４０が一体式切断刃１１を保持して姿勢制御できる構成に変更され、先端エッジ部３１の端部から次の先端エッジ部３１の端部までのサイドエッジ部３２が、連続的に自動肉盛り溶接される。そして、この先端エッジ部３１とサイドエッジ部３２とに肉盛り溶接３０を行った一体式切断刃１１によれば、最も仕事をする先端エッジ部３１とサイドエッジ部３２とが硬度の高い硬化肉盛溶接材料となった一体式切断刃１１として再生することができるので、新品に交換する場合に比べて費用を抑えて一体式切断刃１１に要するランニングコストを下げた剪断式破砕設備の運用が可能となる。このように、本発明は分割式切断刃３に限定されるものではなく、一体式切断刃１１にも適用できる。

なお、上記実施の形態の再生設備１では、再生する切断刃３に肉盛り溶接３０を行う構成を主に説明したが、入庫された切断刃３のエッジ部３１，３２に対する面取り加工を行う装置、及び肉盛り溶接３０を行った切断刃３にエッジ部３１，３２を再生加工する装置（上記縦型ミーリングマシン、ロータリ研磨機等）を含めて連続的に作業が行えるように各機械を配置して再生設備を構成するのが好ましく、上記実施の形態の機械配置は一例であり、各機器の配置は上記実施の形態に限定されるものではない。

さらに、上述した実施の形態は一例を示しており、本発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。

本発明に係る切断刃の再生方法は、剪断式破砕機に使用される切断刃を再生して再利用する場合に利用できる。

１ 再生設備
３ 切断刃
５ タブ
１０ 回転刃
１１ 一体式切断刃
１５ 搬入出機
１６ 載置部
１７ 搬送部
２０ ハンドリングロボット
２５ 把持部
２６ 第１把持部
２７ 第２把持部
３０ 肉盛り溶接
３１ 先端エッジ部
３２ サイドエッジ部
４０ 多軸保持機
４２ 傾倒部
４３ 回転部
４４ 保持部
４５ 固定部材
５０ 自動溶接機
５５ 溶接トーチ
６０ 予熱機
７０ 後熱機
８０ 制御装置
８２ 判定部
８３ 手修正溶接機
８４ 検査治具

Claims (10)

1. 固定部から外向きに突出する刃先部を備え、該刃先部は回転方向に尖った先端エッジ部を有し、該刃先部を含む側面外形端にサイドエッジ部を有する切断刃の再生方法であって、
   補修可能な前記切断刃のエッジ部に所定の面取りを行う面取り工程と、
   該面取りを行った切断刃を所定温度に予熱処理する予熱工程と、
   該予熱処理した切断刃の面取りを行っているエッジ部に硬化肉盛溶接材を連続的に自動肉盛り溶接する肉盛り溶接工程と、
   該肉盛り溶接した切断刃を所定温度で後熱処理する後熱工程と、
   該後熱処理した切断刃の前記肉盛り溶接部分を所定のエッジ部に再生加工する加工工程とを順次行うことを特徴とする切断刃の再生方法。
2. 前記面取り工程の前又は後に切断刃の摩耗状態に応じて補修可能か否かを判定する判定工程を行い、該判定工程で切断刃の摩耗状態から肉盛り溶接前に手修正が必要と判断した切断刃に対して前記予熱工程後に手修正を行うようにした請求項１に記載の切断刃の再生方法。
3. 前記肉盛り溶接工程後に、該肉盛り溶接の肉盛り状態の適否を検査する検査工程を行い、該検査工程で不適切と判断した肉盛り部分に適正な肉盛り溶接を行う修正工程を行うようにした請求項１又は２に記載の切断刃の再生方法。
4. 前記肉盛り溶接工程を、前記切断刃の外向きに突出する刃先部の回転方向に尖った先端エッジ部の下面にタブを当てて該先端エッジ部の肉盛り溶接を行った後、前記サイドエッジ部に肉盛り溶接を行うようにした請求項１〜３のいずれか１項に記載の切断刃の再生方法。
5. 前記予熱工程と、肉盛り溶接工程と、後熱工程との間における切断刃の移動をロボットで行うようにした請求項１〜４のいずれか１項に記載の切断刃の再生方法。
6. 前記ロボットによる切断刃の移動を、該切断刃の前記肉盛り溶接時における溶接姿勢が、下向きで且つ前上がりとなるように該切断刃を変位させるようにした請求項１〜５のいずれか１項に記載の切断刃の再生方法。
7. 固定部から外向きに突出する刃先部を備え、該刃先部は回転方向に尖った先端エッジ部を有し、該刃先部を含む側面外形端にサイドエッジ部を有する切断刃の再生設備であって、
   補修可能な前記切断刃を搬入出させる搬入出機と、
   該搬入出機で搬入した切断刃を移動させるハンドリングロボットと、
   前記切断刃を所定温度に予熱処理する予熱機と、
   該予熱機で予熱した切断刃を保持し、該切断刃を所定の溶接姿勢に変位させる多軸保持機と、
   該多軸保持機で変位させる切断刃の姿勢に応じて該切断刃のエッジ部に硬化肉盛溶接材を連続的に自動肉盛り溶接する自動溶接機と、
   該自動溶接機で肉盛り溶接した切断刃を所定温度で後熱処理する後熱機と、
   前記切断刃を、前記予熱機に搬送して予熱処理し、該予熱処理後に前記多軸保持機に搬送して保持し、該多軸保持機で姿勢変位させながらエッジ部に前記自動溶接機で肉盛り溶接し、該肉盛り溶接後に前記後熱機に搬送して後熱処理する制御装置とを有していることを特徴とする切断刃の再生設備。
8. 前記ハンドリングロボットは、前記自動溶接機によるエッジ部の肉盛り溶接時に、反自動溶接機側にフッラックスタブを当てて保持する機能を具備している請求項７に記載の切断刃の再生設備。
9. 前記多軸保持機は、前記肉盛り溶接時に、溶接姿勢が下向き溶接で、且つ前上がりの溶接姿勢となるように前記切断刃を変位させる機能を具備している請求項７又は８に記載の切断刃の再生設備。
10. 前記自動溶接機は、前記多軸保持機による切断刃の変位と協動して、下向きで且つ前上がりの溶接姿勢となるように該自動溶接機が具備した溶接トーチを変位させる機能を有している請求項９に記載の切断刃の再生設備。

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