CN102397809A - 多轴粉碎机 - Google Patents

Abstract

本发明提供减轻旋转轴等所承受的转矩，实现轻量、小型化的多轴粉碎机。各旋转刀分别设置在旋转轴的周围的不同位置上。在各旋转轴的轴向以适当的间隔固定5个旋转刀，沿着周方向彼此错开90度共设置4个各旋转刀的刀刃部。此时，在一个旋转轴的周围有20个(4个×5个)的刀刃部，在旋转轴的周围彼此错开18度的位置设置各旋转刀的刀刃部。旋转控制部控制旋转轴中至少一个旋转轴的旋转，以使固定在旋转轴上的各旋转刀的刀刃部和固定在旋转轴上的各旋转刀的刀刃部的旋转角不同。

Description

多轴粉碎机

技术领域

本发明涉及一种通过固定在多个旋转轴上的多个旋转刀对被粉碎物进行粉碎的多轴粉碎机。

背景技术

为了解决环境污染或工业废弃物的增加等问题，形成循环型社会变得越来越重要。例如，在使用以塑料为代表的合成树脂制造成型品或成型部件的注塑成型工厂中，对成型时所产生的被称作“注道流道(sprue runner)”的不需要的部分或成型不合格产品等进行回收，通过粉碎机将所回收的注道流道粉碎为规定大小的粉碎材料，并将其作为再生资源。在这样的粉碎机中，为了使粉碎刀容易切入从投入料斗投入的注道流道(被粉碎物)，首先用粗粉碎刀进行粗粉碎后，用粉碎刀将粗粉碎后的材料粉碎为具有规定的粒状的粉碎材料。在将粗粉碎刀和粉碎刀等的旋转刀固定在一个旋转轴上的单轴式粉碎机中，由于驱动旋转轴的驱动部件少且结构也简单，因此，在以工厂内再生循环为目的的多个作业现场中使用。

另一方面，在进行大型的吹塑成型或真空成型等的情况下，为了粉碎溢料和成型不合格坏料或成型不合格产品等的大型被粉碎物，还可以使用将固定有旋转刀的两个或三个以上的旋转轴以适当的间隔平行地配置并使被粉碎物绞入旋转刀之间的多轴粉碎机。

在该多轴粉碎机中，通过减速机将固定有旋转刀的第一旋转轴直接连接在马达的马达轴上，在第一旋转轴与其它第二旋转轴之间设置齿轮。而且，当启动马达时，通过减速机使第一旋转轴旋转，进而，通过齿轮使第二旋转轴旋转(例如，参照日本特开2002-1139号公报、日本特开2004-105794号公报)。

在以往的多轴粉碎机中，由于用一台马达使两个旋转轴旋转，因此，第一旋转轴不仅受到由固定在自身的旋转刀进行粉碎时所产生的转矩，还受到由固定在第二旋转轴上的旋转刀进行粉碎时所产生的转矩。即，第一旋转轴所受的转矩是第二旋转轴所受转矩的近两倍。

因此，必须将第一旋转轴的轴强度和扭曲的刚性等设置成第二旋转轴的两倍，而且，马达也必须使用额定输出大的马达。另外，在用于从第一旋转轴向第二旋转轴传递旋转的齿轮上也产生很大的外伸负荷(over hang load，作用于轴的悬垂负荷，即，使轴弯曲的力)。若粉碎较轻负荷的被粉碎物(例如，汽车的保险杠、仪表盘等)，则没有太大的问题，但是，当粉碎较重负荷的被粉碎物(例如，树脂制汽油箱、圆筒罐等的大型厚壁树脂制品等)时，需要额定输出大的马达，而且还需要增大旋转轴的轴径和轴承等以提高强度，存在着粉碎机整体的形状、尺寸变大，而且重量也变大，成为价格高昂的机器的问题。另外，还存在着超出从第一旋转轴向第二旋转轴传递转矩的齿轮的允许传递转矩的问题。

因此，本发明人尝试了用马达驱动第一旋转轴，且通过另外的马达驱动第二旋转轴，由此使第一旋转轴所受的转矩减半的方法。但是，如果在由固定于第一旋转轴上的旋转刀粉碎被粉碎物时，固定在第二旋转轴上的旋转刀没有正在粉碎被粉碎物，则第一旋转轴和第二旋转轴所受的转矩产生差。该转矩的差作用于使第一旋转轴和第二旋转轴的旋转同步的齿轮上，给齿轮带来很大的应力，导致齿轮破损。为此，必须采用能够承受大转矩的大型齿轮。而使用大型齿轮，则意味着必须加大第一旋转轴与第二旋转轴的轴间距离，且旋转轴、旋转刀的尺寸加大，存在着粉碎机大型化的问题。

接着，本发明人去掉了使第一旋转轴和第二旋转轴同步的齿轮，试着用独立的马达分别驱动第一旋转轴和第二旋转轴。在旋转轴的轴向以适当的间隔固定多个旋转刀，并在沿着各旋转刀的周方向形成有刀刃部的多轴粉碎机中，为了分散粉碎时产生的转矩，将各旋转刀的刀刃部位置形成在旋转轴的周围的不同位置上。当用旋转刀的刀刃部切断被粉碎物时，承受切断转矩的是该刀刃部所受到的力。但是，当第一旋转轴和第二旋转轴的刀刃部对被粉碎物进行粉碎(切断)的时刻重叠(一致)时，切断转矩变为2倍，当切断重负荷的粉碎物时，会超出允许转矩，粉碎机有可能突然停止，因此，不能将马达的额定输出设定得小，无法实现粉碎机的小型化。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种减轻旋转轴等所承受的转矩，从而能够实现轻量、小型化的多轴粉碎机。

第一发明的多轴粉碎机，平行地横向配置有由各电动机分别单独驱动的多个旋转轴，在各个上述旋转轴上，以在该旋转轴的轴向上相分离的方式固定有多个旋转刀，沿着各旋转刀的周方向形成有刀刃部，其特征在于，将各旋转刀的刀刃部分别设置在旋转轴周围的不同位置上，该多轴粉碎机具有旋转控制部，该旋转控制部通过控制上述旋转轴中的至少一个旋转轴的旋转，以使固定在一个旋转轴上的各旋转刀的刀刃部的旋转角与固定在其他旋转轴上的各旋转刀的刀刃部的旋转角不同。

第二发明的多轴粉碎机，在第一发明中，其特征在于，具有对各个上述旋转轴的旋转刀的旋转位置进行检测的多个位置检测部，上述旋转控制部基于上述位置检测部检测出的检测结果，控制上述旋转轴的旋转。

第三发明的多轴粉碎机，在第一发明中，其特征在于，具有对驱动上述旋转轴的各电动机的驱动转矩或者与该驱动转矩相关的特征量进行检测的多个特征量检测部，上述旋转控制部基于上述特征量检测部检测出的检测结果，控制上述旋转轴的旋转。

第四发明的多轴粉碎机，在第三发明中，其特征在于，具有：特征量差分计算部，其计算上述特征量检测部检测出的驱动转矩或特征量的差分；特征量控制部，其为了减小该特征量差分计算部计算出的差分而进行控制，使上述特征量检测部检测出的驱动转矩或特征量中的小的驱动转矩或特征量增大。

第五发明的多轴粉碎机，在第四发明中，其特征在于，上述特征量控制部为了减小上述特征量差分计算部计算出的差分而进行控制，使上述特征量检测部检测出的驱动转矩或特征量中的小的驱动转矩或特征量增大，使大的驱动转矩或特征量减少。

第六发明的多轴粉碎机，在第三发明中，其特征在于，具有：多个转速检测部，其对驱动上述旋转轴的各电动机的电动机轴的转速进行检测，转速差分计算部，其计算上述转速检测部检测出的转速的差分，上述旋转控制部为了减小上述转速差分计算部计算出的差分而进行控制，使上述转速检测部检测出的转速中的快的转速变慢。

第七发明的多轴粉碎机，在第六发明中，其特征在于，上述旋转控制部为了减小上述转速差分计算部计算出的差分而进行控制，使上述转速检测部检测出的转速中的快的转速变慢，使慢的转速加快。

第八发明的多轴粉碎机，在第三发明中，其特征在于，具有特征量控制部，该特征量控制部进行控制，使得在使驱动一个旋转轴的电动机的电动机轴以规定的转速旋转的状态下，上述各特征量检测部检测出的驱动转矩或者特征量相等。

在第一发明中，将各旋转刀的各刀刃部设置在旋转轴周围的不同位置上。例如，在各旋转轴的轴向以适当的间隔固定有5个旋转刀，沿着周方向彼此错开90度设置各旋转刀的刀刃部，各设置4个刀刃部。此时，在一个旋转轴的周围有20个(4个×5个)的刀刃部，因此，在旋转轴的周围彼此错开18度(360度/20个)设置有各旋转刀的刀刃部。同样地，在其他旋转轴的周围，也彼此错开18度设置各旋转刀的刀刃部。旋转控制部控制至少一个旋转轴的旋转，以使固定在一个旋转轴上的各旋转刀的刀刃部和固定在其他旋转轴上的各旋转刀的刀刃部的旋转角不同。例如，控制旋转轴的旋转，以使在一个旋转轴的任意的旋转刀的位置为与该旋转轴的轴中心水平且最接近于其他旋转轴的轴环(圆筒部)的位置的时刻(此时，可将旋转角设定为0)，其他旋转轴的任意的旋转刀的刀刃部的位置偏离与该旋转轴的轴中心水平且最接近于一个旋转轴的轴环(圆筒部)位置(旋转角为0)(例如，旋转角为9度左右)。由此，能够使两个旋转轴的旋转刀不会同时切断被粉碎物，能够错开在旋转轴等(旋转轴、轴承等)上产生转矩峰值的时刻，减轻旋转轴所承受的转矩，从而可实现轻量、小型化。

在第二发明中，具有对各旋转轴的旋转刀的旋转位置进行检测的多个位置检测部。位置检测部例如可由能够检测金属的高频振动式的非接触式传感器、利用反射光或透射光等的光电传感器等来构成。位置检测部可设置在能够对形成于各旋转刀上的刀刃部位置进行检测的适当的部位。旋转控制部基于由位置检测部检测出的检测结果，控制旋转轴的旋转。例如，以当一个旋转轴的任意的旋转刀的刀刃部的位置为与该旋转轴的轴中心水平且最接近于其他旋转轴的轴环(圆筒部)的位置时，通过一个位置检测部检测刀刃部，且当其他旋转轴的任意的旋转刀的刀刃部位置为与该旋转轴的轴中心水平且离其他旋转轴的轴环(圆筒部)最远的位置时，由其他位置检测部检测刀刃部的形式，在规定的位置设置位置检测部。而且，控制旋转轴中的一个或两个旋转轴的旋转，以使由两个位置检测部检测刀刃部的时刻相同。由此，不会使两个旋转轴的旋转刀同时切断被粉碎物，能够错开在旋转轴上产生转矩峰值的时刻，减轻旋转轴等所承受的转矩，能够实现轻量、小型化。

在第三发明中，具有多个特征量检测部，其对驱动旋转轴的各电动机的驱动转矩或与驱动转矩相关的特征量进行检测。特征量例如是指电动机(马达)的转矩电流或电动机的负荷电流等。当作为特征量检测电动机的转矩电流或电动机的负荷电流时，将所检测出的转矩电流或负荷电流转换成驱动转矩即可。另外，特征量为与驱动转矩相关的特征量，但也可以理解为包括驱动转矩。旋转控制部基于由特征量检测部检测出的检测结果，控制旋转轴的旋转。例如，假设在各旋转轴上固定有5个旋转刀，各旋转刀的刀刃部沿着周方向各错开90度，而共设置有4个。由于在一个旋转轴的周围有20个(4个×5个)的刀刃部，因此，当用旋转刀切断被粉碎物时，在旋转轴旋转一周期间，检测20次特征量的峰值。控制旋转轴中的一个或两个，以使由两个特征量检测部检测出的特征量(特征量的峰值)不会在相同的时刻。由此，不会使两个旋转轴的旋转刀同时切断被粉碎物，能够错开旋转轴上产生转矩峰值的时刻，减少旋转轴等所承受的转矩，可实现轻量、小型化。

在第四发明中，具有：特征量差分计算部，其计算由特征量检测部检测出的驱动转矩或特征量的差分；特征量控制部，其为了减小由特征量差分计算部计算出的差分，进行控制，使由特征量检测部检测出的驱动转矩或特征量中的小的驱动转矩或特征量增大。例如，通过使各电动机的电动机轴以规定的转速旋转，使各旋转轴以相同的旋转速旋转。而且，当由特征量检测部检测出的驱动转矩或特征量存在差分时，增大所检测出的驱动转矩或特征量中的小的电动机的驱动转矩(或者电动机的转矩电流或负荷电流)。由此，能够使两个旋转轴等所承受的转矩相平衡。

在第五发明中，为了减少由特征量差分计算部计算出的差分，特征量控制部进行控制，使由特征量检测部检测出的驱动转矩或特征量中的小的驱动转矩或特征量加大，使大的驱动转矩或特征量减小。即，当由特征量检测部检测的驱动转矩或特征量存在差分时，增大所检测出的驱动转矩或特征量中的小的电动机的驱动转矩(或者电动机的转矩电流或负荷电流)，减小所检测出的驱动转矩或特征量中的大的电动机的驱动转矩(或者电动机的转矩电流或负荷电流)。例如，将驱动转矩或特征量的差分ΔT的1/2加在小的一方，从大的一方减去差分ΔT的1/2。由此，平衡两个旋转轴等所承受的转矩，防止一个旋转轴等所承受的转矩增大的现象。

在第六发明中，具有：多个转速检测部，其对驱动各旋转轴的电动机的电动机轴转速进行检测；转速差分计算部，其计算由转速检测部检测出的转速的差分。为了减小由转速差分计算部计算出的差分，旋转控制部进行控制，使转速检测部检测出的转速中的快的转速变慢。例如，通过使各电动机的电动机轴以规定的转速旋转，使各旋转轴以相同的转速旋转。而且，当由转速检测部检测出的电动机轴的转速存在差分时，减小检测出的转速中的快的电动机的电动机轴的转速。由此，使对负荷转矩小的旋转轴进行驱动的电动机驱动转矩增加，补偿负荷转矩，使得两个旋转轴等所承受的转矩相平衡。

在第七发明中，为了减少由转速差分计算部计算出的差分，旋转控制部进行控制，使由转速检测部检测出的转速中的快的转速变慢，使慢的转速加快。即，当由转速检测部检测出的转速中存在差分时，使检测出的转速中慢的电动机的电动机轴的转速加快，使检测出的转速中快的电动机的电动机轴的转速变慢。例如，将转速的差分ΔV的1/2加在慢的一方，从快的一方减去差分ΔV的1/2。由此，平衡两个旋转轴等所承受的转矩，防止一个旋转轴等所承受的转矩增加的现象。

在第八发明中，具有特征量控制部，其在以规定的转速使驱动一个旋转轴的电动机的电动机轴旋转的状态下，使由各特征量检测部检测出的驱动转矩或特征量相等。当以规定的转速旋转的电动机驱动的旋转轴承受的转矩增加(驱动转矩或特征量增加)时，其他电动机的驱动转矩或特征量也增加，因此，能够使相对于负荷的驱动转矩始终被等分化，使得两个转轴等所承受的转矩相平衡。

发明的效果

根据第一发明、第二发明以及第三发明，能够避免两个旋转轴的旋转刀同时切断被粉碎物，能够错开在旋转轴等(旋转轴、轴承等)上产生转矩峰值的时刻，减轻旋转轴所承受的转矩，能够实现轻量、小型化。

根据第四发明和第六发明，能够使两个旋转轴等所承受的转矩相平衡。

根据第五发明和第七发明，能够平衡两个旋转轴等所承受的转矩，防止一个旋转轴等所承受的转矩增大的现象。

根据第八发明，能够使相对于负荷的驱动转矩始终被等分化，使得两个旋转轴等所承受的转矩相平衡。

附图说明

图1是表示第一实施方式的多轴粉碎机结构的一个例子的主要部分立体图。

图2是表示第一实施方式的多轴粉碎机结构的一个例子的主要部分侧视图。

图3是表示第一实施方式的多轴粉碎机结构的一个例子的主要部分主视图。

图4是表示第一实施方式的多轴粉碎机结构的一个例子的主要部分俯视图。

图5是表示第一实施方式的多轴粉碎机的旋转刀的配置例的示意图。

图6是表示第一实施方式的多轴粉碎机的旋转刀的配置例的主要部分立体图。

图7是表示由第一实施方式的多轴粉碎机粉碎被粉碎物的一个例子的示意图。

图8是表示由第一实施方式的多轴粉碎机粉碎被粉碎物的一个例子的示意图。

图9是表示粉碎时的负荷转矩的分量的一个例子的时序图。

图10是表示作为比较例的不具有使旋转轴的旋转同步的齿轮时的粉碎机的旋转刀的旋转状态的示意图。

图11是表示第一实施方式的多轴粉碎机结构的一个例子的框图。

图12是表示第一实施方式的多轴粉碎机的旋转刀的旋转状态的示意图。

图13A、图13B是表示通过第一实施方式的多轴粉碎机的传感器检测旋转刀的位置的一个例子的时序图。

图14是表示第二实施方式的多轴粉碎机结构的一个例子的框图。

图15A、图15B是表示通过第二实施方式的多轴粉碎机控制转矩的一个例子的时序图。

图16是表示通过第一、第二实施方式的多轴粉碎机来实现负荷转矩的平衡的一个例子的说明图。

具体实施方式

(第一实施方式)

下面，基于表示实施方式的附图说明本发明。图1是表示本第一实施方式的多轴粉碎机100的结构的一个例子的主要部分立体图；图2是表示第一实施方式的多轴粉碎机100的结构的一个例子的主要部分侧视图；图3是表示第一实施方式的多轴粉碎机100的结构的一个例子的主要部分主视图；图4是表示第一实施方式的多轴粉碎机100的结构的一个例子的主要部分俯视图。

对于多轴粉碎机(以下，也称作“粉碎机”)100，在金属制且在中央部设置有开口部(未图示)的基台1上，用螺栓等固定粉碎机主体。粉碎机主体具有上侧和下侧开口的框体50。即，框体50由围绕基台1上设置的上述开口部而设置在基台1上的相向的两个侧壁51、52和相向的两个轴壁53、54构成，且俯视呈矩形状(参照图4)。

粉碎机100具有与侧壁51、52平行地横向配置且两端安装在轴壁53、54的两端上的第一旋转轴10和第二旋转轴20。在第一旋转轴10上，固定有以适当间隔在旋转轴10的方向上相分离的多个旋转刀15(在图4的例中为五个)。同样地，在第二旋转轴20上，在旋转轴20的方向上，以与旋转刀15的间隔尺寸相同的间隔尺寸，固定有多个旋转刀16(在图4的例中为五个)。

沿着一个侧壁51，在基台1上排列设置有马达(第一电动机)11和使马达11的马达轴(电动机轴)的转速减速的第一减速机12。另外，沿着另一个侧壁52，在基台1上排列设置有马达(第二电动机)21和使马达21的马达轴(电动机轴)的转速减速的第二减速机22。

沿着轴壁53排列设置第一传动链13，该第一传动链13具有小链轮131、大链轮132和挂设在各链轮131、132上的链条133。另外，沿着轴壁54排列设置第二传动链23，该第二传动链23具有小链轮231、大链轮232和挂设在各链轮231、232上的链条233。

第一传动链13将第一减速机12的旋转传递到第一旋转轴10上，第二传动链23将第二减速机22的旋转传递到第二旋转轴20。即，第一马达11、减速机12、传动链13和第二马达21、减速机22、传动链23以框体50为中心设置在点对称的位置上。

另外，在上述例子中，将传动链13的大链轮132连接在旋转轴10上，将传动链23的大链轮232连接在旋转轴20上，但也可以将大链轮132连接在旋转轴20上，将传动链23的大链轮232连接在旋转轴10上。由此，能够扩大大链轮和小链轮的间隔距离，能够进一步扩大由大小链轮形成的减速比，从而能够采用更轻量且小型的减速机。

在基台1的下侧，配置有用于收容由粉碎机100粉碎(切断)的粉碎物的收容箱(未图示)。

在框体50的上方，设置有用于投入被粉碎物的投入料斗2。投入料斗2的内部是开放的，从投入口投入的被粉碎物供给至粉碎机主体的框体50内。

在基台1上，设置有用于控制粉碎机100(也包含马达11、21)的动作的控制盘30。控制盘30具有用于控制粉碎机100的动作的各种操作开关、显示粉碎机100的动作状态的显示灯(均未图示)等。

图5是表示本第一实施方式的多轴粉碎机100的旋转刀15、16的配置例的示意图。在构成框体50的侧壁51、52的内侧，平行地横向设置有两个旋转轴10、20。通过减速机12、22、传动链13、23，并利用马达11、21分别驱动旋转轴10、20，以使旋转轴10、20向图5中箭头所示的旋转方向旋转。

在旋转轴10上，沿着旋转轴10的轴向以规定的间隔尺寸配置有多个(例如五个)大径的旋转刀15。在旋转轴10的相邻的旋转刀15之间，嵌入有小径的圆筒状的轴环(圆筒部)153。旋转刀15沿着周方向(旋转刀15的旋转方向)形成有多个(在图5的例中为四个)刀刃部151。

同样地，在旋转轴20上，沿着旋转轴20的轴向以规定的间隔尺寸设置有多个(例如五个)大径旋转刀16。在旋转轴20的相邻的旋转刀16之间，嵌入有小径的圆筒状的轴环(圆筒部)163。旋转刀16沿着周方向(旋转刀16的旋转方向)形成有多个(在图5的例中为四个)刀刃部161。

刀刃部151形成为其前端部(刀尖)从旋转刀15的刀根部152向旋转方向弯曲的臂状。如图5可知，当将轴环(圆筒部)153的半径(例如，距离旋转轴10的中心的半径)作为R1，将刀刃部151的前端部(刀尖)的旋转半径作为R2，将刀根部152的半径作为R0时，成为R1＜R0＜R2的关系。

同样地，刀刃部161形成为其前端部(刀尖)从旋转刀16的刀根部162向旋转方向弯曲的臂状。如图5可知，当将轴环(圆筒部)163的半径(例如，距离旋转轴20中心的半径)作为R1，将刀刃部161的前端部(刀尖)的旋转半径作为R2，将刀根部162的半径作为R0时，成为R1＜R0＜R2的关系。

沿着旋转刀15的周方向等间距地设置有刀刃部151。即，一个旋转刀15的相邻的刀刃部151与旋转轴10的轴中心构成的角度为90度。同样地，沿着旋转刀16的周方向等间距地设置有刀刃部161。即，一个旋转刀16的相邻的刀刃部161与旋转轴20的轴中心构成的角度为90度。

如图5所示，固定在旋转轴16上的相邻的旋转刀16的刀刃部161，设置成相对于旋转轴20的轴中心仅错开角度θ。例如，当旋转刀16的数量为五个且在一个旋转刀16上以90度的间隔设置有四个刀刃部161时，角度θ为18度(360度÷(5×4))。在图5的例中，为了简化并没有图示其他的旋转刀15、16的刀刃部，但其他的刀刃部也相同。

在侧壁51、52的内侧设置有引导壁154、164。在引导壁154的下侧设置有刮板155。刮板155以能够滑动的方式抵接在轴环153的外周，并与旋转刀15的旋转轨道相对应，其前端形成为梳状。另外，在引导壁164的下侧设置有刮板165。刮板165以能够滑动的方式抵接在轴环163的外周，并与旋转刀16的旋转轨道相对应，其前端形成为梳状。

图6是表示第一实施方式的多轴粉碎机100的旋转刀15、16的配置例的主要部分立体图。在图6的例中，为了简化仅分别表示了两个旋转刀15、16。在连接两个旋转轴10、20的轴中心的假想直线上，旋转刀15的刀刃部151的刀尖的旋转轨道与轴环(圆筒部)163的外周最接近。另外，同样地，在连接两个旋转轴10、20的轴中心的假想直线上，旋转刀16的刀刃部161的刀尖的旋转轨道与轴环(圆筒部)153的外周最接近。为了便于说明，能够将此时的刀刃部151、161的旋转角度作为0度。

刀刃部151、161与所对应的轴环(圆筒部)163、153协作，使刀刃部151、161切入被粉碎物而将被粉碎物切断(剪断、剪切)为所需尺寸。因剪切而产生的负荷仅在切断时产生，其不连续且具有峰值，表现为作用于各个刀刃部的转矩。

旋转刀15的刀根部152的外周(旋转轨道)与轴环(圆筒部)163的外周具有适当的间隔。同样地，旋转刀16的刀根部162的外周(旋转轨道)与轴环(圆筒部)153的外周具有适当的间隔。虽然该间隔也依赖于粉碎机自身的大小，但例如为25～40mm等。而且，并不限定为该尺寸。刀根部152、162与所对应的轴环(圆筒部)163、153协作，将被粉碎物卷入两个旋转轴10、20之间而进行轧制。例如，可将60mm左右厚度的被粉碎物轧制为25mm左右的厚度。由轧制产生的负荷，表现为基本上连续作用于所有旋转刀上的转矩。

旋转刀15与相邻的旋转刀16之间具有适当的间隔尺寸。旋转刀15与相邻的旋转刀16设置成各自的侧面之间向相反方向旋转，由此在长度方向上切断(纵向剪切)宽度宽的被粉碎物。由纵向剪切产生的负荷，表现为基本上连续作用于所有旋转刀上的扭矩。

当从框体50上方的开口部投入被粉碎物时，通过旋转刀15、16、轴环153、163的协作，对被粉碎物分别进行剪切、轧制、纵向剪切的加工。被粉碎的粉碎片随着旋转刀15、16的旋转向框体50的下方排出。

图7和图8是表示由第一实施方式的多轴粉碎机100粉碎被粉碎物的一个例子的示意图。另外，在图7、图8中，为了便于说明，仅表示了一个旋转刀16和与之对应的轴环153。

例如，当从投入料斗投入树脂制的汽油箱或圆筒罐等的被粉碎物(也称作“被加工件(work)”)90时，如图7所示，以规定的转速(例如5rpm)旋转的旋转刀16的刀刃部161的刀尖切入被粉碎物，通过刀刃部161和轴环153的协作开始对被粉碎物进行剪切加工。同时，通过刀根部162和轴环153的协作，开始进行轧制加工。另外，通过旋转刀16与相邻的旋转刀15(未图示)的协作，开始进行纵向剪切加工。

进而，随着旋转的进行，如图8所示，被粉碎物90被轧制成所需厚度，而且被切断成所需的大小，从而成为粉碎物91，并被收容于设置在框体50下方的收容箱中。

图9是表示粉碎时负荷转矩的分量的一个例子的时序图。在图9中，横轴表示时间，纵轴表示负荷转矩。在图9中，附图标记A所示的波形表示由剪切引起的负荷转矩(转矩分量)，附图标记B所示的波形表示由轧制引起的负荷转矩(转矩分量)，附图标记C所示的波形表示由纵向剪切引起的负荷转矩(转矩分量)。另外，由附图标记A、B、C表示的波形是简化的波形，实际上还具有时间上的变化分量。另外，各转矩分量因被粉碎物的材质、形状(厚度、宽度、轧制量)等而不同。

作为各负荷转矩分量的比率的一个例子，可举出：由切断引起的负荷转矩的峰值为60％左右，由轧制引起的负荷转矩为30％左右，由纵向剪切引起的负荷转矩为10％左右。另外，图9表示的负荷转矩分别作用于各旋转轴。

如上所述，当在一个旋转轴上设置5个旋转刀，并以90度的间隔在各旋转刀的周方向形成4个刀刃部时，在一个旋转轴上，在旋转轴的周围以彼此错开18度的角度的方式，设置有20个刀刃部。即，在旋转轴旋转一周的期间进行20次剪切。因此，当将旋转轴的转速作为n(rpm)时，由附图标记A表示的因切断引起的负荷转矩的相邻峰值之间的时间间隔t表示为t＝3/n。例如，当在1分钟内旋转3周时，旋转一周所需时间为20秒，由于刀刃部数量为20个，因此，t＝1秒。同样，当1分钟旋转5周时，t＝0.6秒。

下面，说明本实施方式对旋转轴10、20的旋转的控制。首先，在说明本实施方式之前，说明以往的粉碎机。图10表示作为比较例的不具有使旋转轴的旋转同步的齿轮时的粉碎机的旋转刀的旋转状态的示意图。如图10所示，通过马达分别驱动旋转轴10、20，当不具有使两个旋转轴10、20的旋转同步的齿轮时，在粉碎被粉碎物的过程中，在旋转刀15、16、旋转轴10、20等上产生转矩，由于转矩的增加，任意旋转轴的旋转都有可能变慢。在这种情况下，如图10所示，当一个刀刃部151的刀尖的前端部和一个刀刃部161的刀尖的前端部同时位于连接旋转轴10、20的轴中心的假想直线上的时候，刀刃部151与刀刃部161同步旋转，由切断(剪切)被粉碎物引起的大的转矩(参照图9的附图标记A)同时作用于两个旋转轴10、20。下面，说明该情形。

如图5所示，刀刃部151、161的前端部的半径R2比轴环153、163的半径R1大，例如为2倍左右(R2＝2×R1)。因此，即使旋转轴10、20的转速相同，对于由负荷引起的转矩大小，在仅考虑半径不同的情况下，因刀刃部151、161的切断转矩而作用于旋转轴上的转矩，大于通过轴环(圆筒部)153、163作用于旋转轴上的转矩(例如大于2倍左右)。

而且，即使旋转轴10、20的转速相同，刀刃部151、161在圆周向上的移动速度(转速)比轴环(圆筒部)153、163的移动速度(转速)快2倍左右，由于加工半径不同，在仅考虑加工半径不同的情况下，因刀刃部151、161的切断转矩而作用于旋转轴上的转矩，大于通过轴环(圆筒部)153、163作用于旋转轴上的转矩(例如大于2倍左右)。

即，刀刃部切入被粉碎物时使该刀刃部旋转的旋转轴经由被粉碎物承受粉碎所需的大部分的负荷转矩。

下面，说明本实施方式的多轴粉碎机100对旋转轴10、20的旋转的控制。图11是表示第一实施方式的多轴粉碎机100的结构的一个例子的框图。如图11所示，变换器41将50Hz或60Hz的交流电压转换为所需要的频率，将转换后的频率的输出电压提供给马达11。马达11例如为感应电动机，按照由变换器41提供的频率的交流电压而被驱动。通过减速机12使马达11的马达轴的转速减速。减速机12上设置有传动链13的小链轮，通过链条将小链轮的旋转传递给大链轮，并将大链轮的旋转传递给固定有旋转刀15的旋转轴。即，多轴粉碎机100的一个旋转轴以通过减速机12、传动链13减速后的转速来旋转。

同样地，变换器42将50Hz或60Hz的交流电压转换为所需的频率，将转换后的频率的输出电压提供给马达21。马达21例如为感应电动机，按照由变换器42提供的频率的交流电压而被驱动。通过减速机22使马达21的马达轴的转速减速。减速机22上设置有传动链23的小链轮，通过链条将小链轮的旋转传递给大链轮，并将大链轮的旋转传递给固定有旋转刀16的旋转轴。即，多轴粉碎机100的另一个旋转轴以通过减速机22、传动链23减速后的转速来旋转。

控制部40控制多轴粉碎机100的动作，即控制变换器41、42的动作，具有作为旋转控制部的转速控制部43。

作为位置检测部的传感器31检测旋转刀15的旋转位置。例如由能够检测金属的高频振动式的非接触式传感器、利用反射光或透射光等的光电传感器等来构成传感器31。传感器31设置在能够对形成于旋转刀15上的刀刃部151的位置进行检测的适当的部位上。另外，也可以通过传感器31来检测一个刀刃部151是否到达规定的位置或是否通过规定的位置，也可以检测多个刀刃部151的位置。传感器32用于检测旋转刀16的旋转位置，其结构与传感器31相同。

转速控制部43控制旋转轴10、20中至少一个旋转轴的旋转，使固定在一个旋转轴10上的各旋转刀15的刀刃部151和固定在另一个旋转轴20上的各旋转刀16的刀刃部161的旋转角度不同。

图12是表示第一实施方式的多轴粉碎机100的旋转刀的旋转状态的示意图。如图12所示，例如，控制旋转轴10、20中的一个旋转轴的旋转，以使当旋转轴20的任意的旋转刀16的刀刃部161的位置为与旋转轴20的轴中心水平且最接近于另一个旋转轴10的轴环(圆筒部)153的位置时(此时，可将旋转角作为0)，另一个旋转轴10的任意的旋转刀15的刀刃部151的位置偏离与旋转轴10的轴中心水平且最接近于旋转轴20的轴环(圆筒部)163的位置(旋转角为0)(例如旋转角为9度左右)。由此，不会使两个旋转轴10、20的旋转刀15、16同时切入被粉碎物而粉碎被粉碎物，从而能够错开在旋转轴等(旋转轴、轴承等)上产生峰值转矩的时刻，以减轻旋转轴10、20所承受的转矩，能够实现粉碎机100的轻量、小型化。

下面，具体地说明通过传感器31、32控制旋转的情况。图13A、图13B是表示由第一实施方式的多轴粉碎机100的传感器31、32检测旋转刀的位置的一个例子的时序图。在图13A、图13B中，矩形状的脉冲波形表示传感器31、32检测刀刃部151、161的时刻。转速控制部43根据由传感器31、32检测的检测结果，控制旋转轴10、20中的一个或两个旋转轴的旋转。具体而言，转速控制部43向变换器41、42中的一个或两个发出速度指令。

例如，如图12所示，以当旋转轴20的任意的旋转刀16的刀刃部161的位置为与旋转轴20的轴中心水平且最接近于旋转轴10的轴环(圆筒部)15的位置时，通过传感器32检测刀刃部161的方式，设定传感器32的设置位置，而且，以当旋转轴10的任意的旋转刀15的刀刃部151的位置为与旋转轴10的轴中心水平且离旋转轴20的轴环(圆筒部)163最远的位置时，通过传感器31检测刀刃部151的方式，设定传感器31的设置位置。当如此设定传感器31、32的位置时，若旋转刀15、16处于如图10所示的状态，则传感器31、32的检测结果为图13A所示的情况。

而且，如图13B所示，旋转速控制部43控制旋转轴10、20中的一个或两个旋转轴的旋转，使由两个传感器31、32检测到刀刃部的时刻相同步。当刀刃部的检测时刻为图13B所示时，旋转刀15、16的旋转刀成为图12所示的状态。由此，使两个旋转轴的旋转刀不会同时切断被粉碎物，能够错开在旋转轴上产生峰值转矩的时刻，以减轻旋转轴等所承受的转矩，从而能够实现粉碎机100的轻量、小型化。

上述由传感器31、32进行的旋转轴的旋转制御，即，关于旋转刀的位置的时刻修正处理，能够在没有投入被粉碎物的无负荷运转、投入了被粉碎物的负荷运转的任意的情况下进行。

在上述第一实施方式中，通过传感器31、32来检测旋转刀的刀刃部，但旋转刀位置(旋转位置)的检测并不限于此。例如，能够在旋转刀侧面标注规定的标记，来检测该标记。另外，也可以在旋转刀的刀根部设置用于检测位置的部位。

(第二实施方式)

在上述第一实施方式中，通过传感器31、32控制旋转轴10、20的旋转，但也可以检测驱动转矩等的特征量来检测旋转刀的刀刃部的位置。

图14是表示第二实施方式的多轴粉碎机110的结构的一个例子的框图。在图14中，与第一实施方式相同的部分标注了相同的附图标记，并省略对其的说明。控制部60具有转矩量检测部61、转矩差分计算部62、转矩控制部63、转速检测部64、转速差分计算部65、转速控制部66等。

转矩量检测部61具有作为多个特征量检测部的功能，用于检测驱动旋转轴10、20的马达11、21的驱动转矩或检测与驱动转矩相关的特征量。特征量例如为马达11、21的转矩电流或马达11、21的负荷电流等。当作为特征量检测马达11、21的转矩电流或负荷电流时，将所检测出的转矩电流或负荷电流转换成驱动转矩即可。另外，虽然特征量为与驱动转矩相关的特征量，但也可以理解为包含驱动转矩。

另外，当马达11、21的输入电压与输入电流的相位角为θ时，转矩电流Ir＝负荷电流I×cosθ。cosθ是功率因数。根据负荷状态的不同，功率因数cosθ能够使用例如20％～80％左右的值。另外，驱动转矩(转矩、负荷转矩)Tm与转矩电流Ir的关系例如为Tm＝k×Pw/Vf、Pw＝V×Ir×η的关系。其中，k是取决于马达11、21的常数、Pw是输出功率、Vf是马达11、21的马达轴的转速、V是输入电压、η为效率。即，通过检测马达11、21的转矩电流Ir或马达11、21的负荷电流I，能够求出马达11、21的驱动转矩Tm。

转矩差分计算部62具有作为特征量差分计算部的功能，用于计算由转矩量检测部61检测出的各马达11、21的驱动转矩或特征量的差分。

转矩控制部具有作为特征量控制部的功能，用于控制马达11、21中的一个或两个马达的驱动转矩或特征量大小，以减小由转矩差分计算部62计算出的差分。另外，转矩控制将使马达11、21施加的转矩的指令传递给变换器41、42，变换器41、42根据该指令自动改变转换器的速度，以使转矩一致。

转速检测部64检测用于驱动旋转轴10、20的马达11、21的马达轴的转速。

转速差分计算部65计算由转速检测部64检测出的马达11、21的马达轴的转速的差分。

转速控制部66具有作为旋转控制部的功能，用于根据由转矩量检测部61检测出的驱动转矩或特征量控制旋转轴10、20中的一个或两个旋转轴的旋转。另外，转速控制将想要使马达11、21旋转的转速指令传递给变换器41、42，变换器41、42根据该指令控制马达11、21的马达轴的旋转。

图15A、图15B是表示第二实施方式的多轴粉碎机110控制转矩的一个例子的时序图。另外，图15A、图15B所示的转矩波形是图9所示的负荷转矩的各分量合成的波形。另外，转矩波形的相邻峰值的时间间隔t表示与图9相同的时间t。关于旋转刀15、16的旋转位置，如图10所示，当由两个旋转刀的刀刃部151、161切断被粉碎物的时刻相同时，如图15A所示，由转矩量检测部61检测出的各马达11、21的转矩(驱动转矩)的峰值相同。

转速控制部66根据由转矩量检测部61检测出的检测结果，控制旋转轴10、20中的一个或两个旋转轴的旋转。例如，如上所述地，假设各旋转轴10、20上固定有5个旋转刀15、16，各旋转刀15、16的刀刃部151、161沿着周方向错开90度，而分别具有4个刀刃部。由于在一个旋转轴10、20的周围具有20个(4个×5个)刀刃部151、161，因此，当利用旋转刀15、16切断被粉碎物时，在旋转轴10、20旋转一周的期间检测出20次转矩的峰值。

如图15B所示，转速控制部66以使转矩量检测部61检测出的马达11的转矩峰值与马达21的转矩峰值不同步的方式，控制旋转轴10、20中的一个或两个旋转轴。例如，以转矩峰值的时间仅错开t/2的方式控制旋转轴10、20的旋转。由此，不会使两个旋转轴10、20的旋转刀15、16同时切断被粉碎物，能够错开在旋转轴10、20产生转矩峰值的时刻，减轻旋转轴等承受的转矩，能够实现粉碎机110的轻量、小型化。

下面，说明使作用于旋转轴10、20上的转矩(负荷转矩)平衡的方法。另外，对于以下所述的负荷转矩的平衡化处理，通过在第一实施方式中具有与第二实施方式相同的结构，也能够实现相同的功能。

在第一负荷转矩(转矩)平衡化处理的方法中，通过使各马达11、21的马达轴分别以规定的转速旋转，使各旋转轴10、20以相同的转速旋转。而且，当由转矩量检测部检测出的马达11、21的转矩(或者马达11、21的转矩电流或负荷电流)存在差分时，为了减小差分，增大所检测出的转矩中的转矩小的马达的转矩(或者马达的转矩电流或负荷电流)。由此，能够使两个旋转轴10、20等所承受的转矩相平衡。

在第二负荷转矩(转矩)平衡化处理的方法中，通过使各马达11、21的马达轴分别以规定的转速旋转，使各旋转轴10、20以相同的转速旋转。而且，当由转矩量检测部检测的马达11、21的转矩(或者马达11、21的转矩电流若或负荷电流)存在差分时，为了减小差分，增大所检测出的转矩中的转矩小的马达的转矩(或者马达的转矩电流或负荷电流)，减小所检测出的转矩中的转矩大的马达的转矩(或者马达的转矩电流或负荷电流)。

图16是表示通过第一、第二实施方式的多轴粉碎机100、110实现负荷转矩的平衡的一个例子的说明图。如图16所示，在检测出马达11、21的转矩的情况下，在马达21的转矩大、马达11的转矩小，两者存在差分时，减小马达21的转矩，增大马达11的转矩。例如，进行将转矩差分ΔT的1/2加在小的一方，从大的一方减去差分ΔT的1/2的控制。由此，使两个旋转轴10、20等所承受的转矩相平衡，防止一个旋转轴等承受的转矩增大。

在第三负荷转矩平衡化处理的方法中，通过使各马达11、21的马达轴分别以规定的转速旋转，使各旋转轴10、20以相同的转速旋转。而且，当由转速检测部64检测出的马达11、21的马达轴的转速存在差分时，为了减小差分，减小转速快的马达的马达轴的转速，从而增加马达的驱动转矩。另外，此时，转速的控制能够在预先规定的范围(±ΔVs)内进行。通常转速变快的原因在于驱动转矩变小，因此，通过减少转速，来增加转矩。由此，能够增加对负荷转矩小的旋转轴进行驱动的马达的驱动转矩，对负荷转矩进行补偿，使两个旋转轴等所承受的转矩相平衡。

在第四负荷转矩平衡化处理的方法中，通过使各马达11、21的马达轴分别以规定的转速旋转，从而以相同的转速使各旋转轴10、20旋转。而且，当由转速检测部64检测出的马达11、21的马达轴的转速存在差分时，为了减小差分，减小转速快的马达的马达轴的转速，加快转速慢的马达的马达轴的转速。例如，进行将转速的差分ΔV的1/2加在转速慢的一方，从速度快的一方减去差分ΔV的1/2的控制。由此，能够平衡两个旋转轴等所承受的转矩，防止一个旋转轴等所受的转矩增大。

在第五负荷转矩平衡化处理的方法中，在以规定的转速仅使马达11、21中的一个马达轴旋转的状态下，控制马达11、21的转矩，以使由转矩量检测部61检测出的各马达11、21的转矩(或者马达的转矩电流或负荷电流)相等。当以规定的转速旋转的马达所驱动的旋转轴所受的转矩(或马达的转矩电流或负荷电流)增加时，能够增加其他马达的转矩，因此能够使相对于负荷的转矩始终被等分化，使两个旋转轴等所承受的转矩相平衡。

在图14的例中，控制部60具有用于进行转速控制和转矩控制的结构，但也可以仅具有只进行转速控制的结构，或只进行转矩控制的结构。另外，根据使用要求，还能够切换转速控制和转矩控制。

在上述第一、第二实施方式中，能够对在两个旋转轴等(旋转轴、轴承等)上产生的负荷转矩的不平衡相互进行补偿，因此，不需要用于确保大的驱动转矩的额定输出大的马达(例如，11kW)，可使用额定输出小的马达(例如，5.5kW)。另外，由于能够平衡各旋转轴上所产生的转矩而减小差分，因此，即使在单独驱动旋转轴的情况下，也没有必要使旋转轴的强度、扭曲刚性等为其他旋转轴的2倍，减小由作用于旋转轴的转矩引起的外伸负荷，因此，可以消除旋转轴的轴强度、轴承的寿命等的弱点，进而可以实现粉碎机的轻量化、小型化。

在上述实施方式中，说明了具有两个旋转轴的多轴粉碎机，但本发明不仅适用于双轴粉碎机，而且还适用于三轴以上的其它轴粉碎机中。

Claims (8)

1.一种多轴粉碎机，平行地横向配置有由各电动机分别单独驱动的多个旋转轴，在各个上述旋转轴上，以在该旋转轴的轴向上相分离的方式固定有多个旋转刀，沿着各旋转刀的周方向形成有刀刃部，其特征在于，

各个旋转刀的刀刃部分别设置在旋转轴周围的不同位置上，

该多轴粉碎机具有旋转控制部，该旋转控制部控制上述旋转轴中的至少一个旋转轴的旋转，以使固定在一个旋转轴上的各旋转刀的刀刃部的旋转角与固定在其他旋转轴上的各旋转刀的刀刃部的旋转角不同。

2.如权利要求1所述的多轴粉碎机，其特征在于，

具有对各个上述旋转轴的旋转刀的旋转位置进行检测的多个位置检测部，

上述旋转控制部基于上述位置检测部检测出的检测结果，控制上述旋转轴的旋转。

3.如权利要求1所述的多轴粉碎机，其特征在于，

具有对驱动上述旋转轴的各电动机的驱动转矩或与该驱动转矩相关的特征量进行检测的多个特征量检测部，

上述旋转控制部基于上述特征量检测部检测出的检测结果，控制上述旋转轴的旋转。

4.如权利要求3所述的多轴粉碎机，其特征在于，

具有：

特征量差分计算部，其计算上述特征量检测部检测出的驱动转矩或特征量的差分；

特征量控制部，其为了减小该特征量差分计算部计算出的差分而进行控制，使得上述特征量检测部检测出的驱动转矩或特征量中的小的驱动转矩或特征量增大。

5.如权利要求4所述的多轴粉碎机，其特征在于，上述特征量控制部为了减小上述特征量差分计算部计算出的差分而进行控制，使得上述特征量检测部检测出的驱动转矩或特征量中的小的驱动转矩或特征量增大，而使上述特征量检测部检测出的驱动转矩或特征量中的大的驱动转矩或特征量减小。

6.如权利要求3所述的多轴粉碎机，其特征在于，

具有：

多个转速检测部，其对驱动上述旋转轴的各电动机的电动机轴的转速进行检测，

转速差分计算部，其计算上述转速检测部检测出的转速的差分；

上述旋转控制部为了减小上述转速差分计算部计算出的差分而进行控制，使得上述转速检测部检测出的转速中的快的转速变慢。

7.如权利要求6所述的多轴粉碎机，其特征在于，上述旋转控制部为了减小上述转速差分计算部计算出的差分而进行控制，使得上述转速检测部检测出的转速中的快的转速变慢，而使上述转速检测部检测出的转速中的慢的转速加快。

8.如权利要求3所述的多轴粉碎机，其特征在于，具有特征量控制部，该特征量控制部进行控制，使得在使驱动一个旋转轴的电动机的电动机轴以规定的转速旋转的状态下，上述各特征量检测部检测出的驱动转矩或者特征量相等。

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