JP2007181850A - 圧縮機および圧縮方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 モータの駆動力を利用してピストンロッドを移動させて、適切に処理物を圧縮する。
【解決手段】 圧縮機は、推力モータ１４の回転にしたがって並進可能なプッシャー４８と、その内径がプッシャーの外径と整合し、プッシャーの先端側が一端に挿入され、かつ、その側面にスリーブ部材の内部に処理物を投入するための開口が形成されたスリーブ部材７６と、スリーブ部材７６の他端に設けられ、当該他端を開閉するゲートを有するゲート部材２２と、圧縮機の少なくとも推力モータ１４の回転およびゲート部材２２のゲートの開閉を制御する制御回路１００と、を備える。制御回路１００は、推力モータの駆動電流の電流値を検出する手段を有し、推力モータ１４の正回転により、プッシャー４８を、スリーブ部材７６の内部を他端に向けて前進させる際、電流値が所定の設定値より大きくなったときに、推力モータ１４の正回転を停止し、ゲート９０を開放する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、切削加工により発生した金属切粉など処理物を、圧縮固形化する自動圧縮機に関する。

工作機械から排出された金属切粉などを、一方に開閉自在なゲートを有するシリンダ中に投入して、ゲートを閉めた状態で、シリンダ中で、ピストンロッドをゲートに向けて移動して、金属切粉を圧縮し、その後、ゲートを開放して、圧縮された円筒形状の高密度の固形物をゲートから排出するような圧縮機が実用化されている。たとえば、特許文献１には、外部筒体の内側に、筒体を設け、内側の筒体が、軸方向にスライド自在に構成することで、圧縮された固形物の排出時に、内側の筒体がわずかに後退することで、固形物とゲートとの間の接触摩擦を大幅に減じて、ゲートの開放を容易にするような圧縮機が開示されている。
特許第２９４９６６４号公報

圧縮機は、シリンダ内に投入した金属切粉を、高圧にて圧縮して高密度の固形物を作るため、圧力の制御が重要である。たとえば、投入した金属切粉が少なければ、ピストンロッドを移動しても、シリンダ内部の圧力が上昇せず、したがって、固形物を作ることができない場合がある。その一方、シリンダ内に投入された大量の金属切粉を、ピストンロッドを前進させて圧縮するときに、シリンダ内部のゲートとピストンロッド先端との間で画定される圧縮室における圧力が高まりすぎると、ゲートが内部の圧力に耐えられず、ゲートが破壊されて、高圧の内容物が噴出するというおそれもある。したがって、圧縮室内の圧力を把握して、所望の圧力にて金属切粉を固形化することが非常に重要である。このため、従来の圧縮機では、ピストンロッドを油圧駆動として、駆動系の油圧を計測することにより、圧縮室内の圧を制御している。

昨今、環境保護の観点から、産業廃棄物を適切に処理することが求められている。従来の圧縮機においても、シリンダ駆動のための油が廃油となる。したがって、油の交換のたびに廃油を適切に処理することが必要となり、圧縮機の維持コストを増大させる要因となっていた。したがって、油圧以外の手段を用いつつ、その一方、圧縮室の内部の圧力を適切に制御することができる圧縮機が求められる。

本発明は、モータの駆動力を利用してピストンロッドを移動させて、適切に処理物を圧縮する圧縮機を提供することを目的とする。

本発明の目的は、推力モータと、当該推力モータの回転力を並進運動に変換する変換機構と、変換機構に接続され、前記推力モータの回転にしたがって並進可能なプッシャーと、その内径が前記プッシャーの外径と整合し、前記プッシャーの先端側が、一端に挿入されているスリーブ部材であって、その側面にスリーブ部材の内部に処理物を投入するための開口が形成されたスリーブ部材と、前記スリーブ部材の他端に設けられ、当該他端を開閉するゲートを有するゲート部材と、前記圧縮機の少なくとも推力モータの回転および前記ゲート部材のゲートの開閉を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路が、前記推力モータの駆動電流の電流値を検出する手段を有し、推力モータの正回転により、前記プッシャーを、前記スリーブ部材の内部を前記他端に向けて前進させる際、前記電流値が所定の設定値より大きくなったときに、前記推力モータの正回転を停止し、前記ゲートを開放するように構成されたことを特徴とする圧縮機により達成される。

好ましい実施態様においては、プッシャーが初期的に位置すべき原点位置、および、前記プッシャーの先端が、前記スリーブ部材の他端付近にまで達する位置である先端位置をそれぞれ検出する原点センサおよび先端センサと、を備え、
前記制御回路が、前記ゲートが開放されると、前記推力モータを正回転させることにより、前記プッシャーを先端センサに検知される位置まで前進させ、その後、前記推力モータを逆回転させることにより、前記原点センサにより検知される位置まで、引き戻すように構成される。

より好ましい実施態様においては、さらに、前記原点位置と先端位置との間に設けられた所定の中間位置を検出する中間センサを備え、
前記制御回路が、前記推力モータを正回転させて、前記プッシャーを原点位置から前進させ、前記プッシャーが中間位置に到達したことを、前記中間センサにより検知した際に、前記推力モータの駆動電流の電流値が、前記所定の設定値より十分に小さい他の設定値以下であったときに、前記推力モータを逆回転させて、前記プッシャーを原点位置まで引き戻し、その後に、再度、前記推力モータを正回転させて、前記プッシャーを原点位置から前進させるように構成される。

この実施態様においては、所定の硬さの圧縮された固形物が形成されると推定される電流値に相当する所定の電流値と、中間位置に到達したにもかかわらず、所定の硬さの固形物を得ることが期待できないと考えられる電流値に相当する他の所定の電流値の２種類の値を利用している。以下に述べる別の好ましい実施態様においては、所定の電流値のみが用いられる。

別の好ましい実施態様においては、さらに、前記原点位置と先端位置との間に設けられた所定の中間位置を検出する中間センサを備え、
前記制御回路が、前記電流値が前記所定の設定値以下の状態で、前記プッシャーが前記中間位置に到達したことを、前記中間センサにより検知した場合に、前記推力モータを逆回転させて、前記プッシャーを原点位置まで引き戻し、その後に、再度、前記推力モータを正回転させて、前記プッシャーを原点位置から前進させる。

ある好ましい実施態様においては、前記変換機構が、外周面にネジが形成され、前記推力モータの回転に伴って回転するシャフトと、少なくともシャフトが挿入される部分が中空であり、当該中空の部分の内周面に前記シャフトのネジと螺合するネジが形成されたプッシャーと、前記プッシャーの回転を防止するガイド部材と、を有する。

別の好ましい実施態様においては、前記変換機構が、推力モータの回転に伴って回転するシャフトであって、中央部から一方の側と、他方の側とで、その外周面に反対向きにネジが形成されたシャフトと、前記シャフトの一方の側および他方の側のそれぞれに、その内周面に、前記シャフトのネジと螺合するネジが形成された一対のスリーブと、前記一対のスリーブのそれぞれに、その一端が回転自在に取り付けられた一対のリンク部材であって、その他端が、プッシャーの基部と回転自在に取り付けられた一対のリンク部材と、前記スリーブの、前記シャフトの回転に伴う回転を防止するように構成された回転防止部材と、を有する。

また、本発明の目的は、推力モータと、当該推力モータの回転力を並進運動に変換する変換機構と、変換機構に接続され、前記推力モータの回転にしたがって並進可能なプッシャーと、その内径が前記プッシャーの外径と整合し、前記プッシャーの先端側が、一端に挿入されているスリーブ部材であって、その側面にスリーブ部材の内部に処理物を投入するための開口が形成されたスリーブ部材と、前記スリーブ部材の他端に設けられ、当該他端を開閉するゲートを有するゲート部材と、前記圧縮機の少なくとも推力モータの回転および前記ゲート部材のゲートの開閉を制御する制御回路と、を備え、前記制御回路が、前記推力モータの駆動電流の電流値を検出する手段を有する圧縮機において、
推力モータの正回転により、前記プッシャーを、前記スリーブ部材の内部を前記他端に向けて前進させる際、前記電流値が所定の設定値より大きくなったことを検出するステップと、
前記所定の設定値より大きくなったことを検出したときに、前記推力モータの正回転を停止するステップと、
前記推力モータの停止の後、前記ゲートを開放するステップと、を備えたことを特徴とする圧縮機の制御方法により達成される。

好ましい実施態様においては、前記圧縮機が、プッシャーが初期的に位置すべき原点位置、および、前記プッシャーの先端が、前記スリーブ部材の他端付近にまで達する位置である先端位置をそれぞれ検出する原点センサおよび先端センサと、を備え、
前記ゲートが開放された後に、前記推力モータを正回転させて、前記プッシャーを先端センサに検知される位置まで前進させるステップと、
その後に、前記推力モータを逆回転させることにより、前記プッシャーを前記原点センサにより検知される位置まで、引き戻すステップと、を備えている。

より好ましい実施態様においては、前記圧縮機が、前記原点位置と先端位置との間に設けられた所定の中間位置を検出する中間センサを備え、
前記推力モータを正回転させて、前記プッシャーを原点位置から前進させ、前記プッシャーが中間位置に到達したことを、前記中間センサにより検知するステップと、
前記中間センサによる検知の際に、前記推力モータの駆動電流の電流値が、前記所定の設定値より十分に小さい他の設定値以下であったことを検出するステップと、
前記他の所定値以下であったことを検出したときに、前記推力モータを逆回転させて、前記プッシャーを原点位置まで引き戻すステップと、
その後に、再度、前記推力モータを正回転させて、前記プッシャーを原点位置から前進させるステップと、を備えている。

別の好ましい実施態様においては、前記圧縮機が、前記原点位置と先端位置との間に設けられた所定の中間位置を検出する中間センサを備え、
前記電流値が前記所定の設定値以下の状態で、前記プッシャーが前記中間位置に到達したことを、前記中間センサにより検知するステップと、
前記中間センサにより検知された場合に、前記推力モータを逆回転させて、前記プッシャーを原点位置まで引き戻すステップと、
その後に、再度、前記推力モータを正回転させて、前記プッシャーを原点位置から前進させるステップと、を備えている。

本発明によれば、モータの駆動力を利用してピストンロッドを移動させて、適切に処理物を圧縮する圧縮機を提供することが可能となる。油圧シリンダの代わりに、モータの駆動力を利用することで、廃油の処理の問題を考慮する必要がなくなり、また、装置自体をコンパクトにすることも可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかる、破砕機付きの圧縮機（以下、単に「圧縮機」と称する。）の斜視図である。本実施の形態にかかる圧縮機は、工作機械から排出された金属切粉などを圧縮することで高密度の固形物を作成する。処理の対象となる物体として、金属切粉のほか、各種生活廃棄物、産業廃棄物とすることができる。以下、処理の対象となる物体を、単に処理物と称する。また、圧縮により作られる高密度の固形物をブリケットと称する。

図１に示すように、本実施の形態にかかる圧縮機は、基台１２の上側に、圧縮機本体１０が取り付けられている。本体１０は、推力モータ１４、動力伝搬部材１６、駆動部材１８を有する。図１では現れないが、基台１２の裏側には、ゲート駆動モータ２０およびゲート部材２２が設けられている。

また、基台１２には、破砕機３２、送り込みモータ３２および送り込み部材３６が取り付けられている。破砕機３２、送り込みモータ３２および送り込み部材３６により、破砕部３０が構成される。

図２は、本実施の形態にかかる圧縮機の側面図である。推力モータ１４は、取り付け部材５２により、基台１２上に立設されたフレーム５０に取り付けられる。推力モータ１４のモータ軸４０と、推力スクリュー軸４２とは、駆動チェーン４４により連結され、モータ軸４０の回転が推力スクリュー軸４２に伝達されるようになっている。

フレーム５０には、駆動スクリュー軸受４６を介して、垂直方向に延びる推力スクリュー軸４２が回転自在に取り付けられている。推力スクリュー４２の外周面には、雄ネジが形成されている。スクリュー４２には、その上部がスリーブ状になっており、上部内周面５４に雌ネジが形成されたプッシャー４８が螺入されている。

上述したように、プッシャー上部５６はスリーブ状になっており、その一方、プッシャー下部５８は、中実な金属材料で作られ、かつ、その下端には、処理物と接触する押圧部材６０がネジなどにより取り付けられている。

フレーム５０の四隅に配置されている、立設された支柱の少なくとも１つが、ガイド部材６２として機能する。プッシャー上部５６からガイド部材６２に向かってガイドアーム６４が延びている。ガイドアーム６４の端部６６は、ガイド部材６２を取り囲むスリーブの形態をなしている。したがって、推力スクリュー軸４２が回転する際に、プッシャー４８はその回転に伴って回転せず、ガイド部材６２にガイドされつつ、垂直方向に移動する。

ガイド部材６２には、センサフレーム６８が取り付けられている。センサフレーム６８は、ガイド部材６２と平行して延び、所定の位置に、原点センサ７０、中間センサ７２および先端センサ７４が配置されている。原点センサ７０、中間センサ７２および先端センサ７４は、ガイドアームの端部６６の位置を検出することができる。これらセンサとして、たとえば、光学センサを使用することができる。

プッシャー４８の下端は、スリーブ部材７６内に嵌入している。スリーブ部材７６は、外側スリーブ７８および内側スリーブ８０を有する。内側スリーブ８０の内径は、プッシャー下部５８の外径と一致する。スリーブ部材７６の側面は開口８２が形成されている。破砕機３２の下から開口８２まで、水平方向に、送り込みモータ３４の駆動により回転する送り込みスクリュー８４が延びている。

また、前述したように、基台１２の裏側には、ゲート駆動モータ２０およびゲート部材２２が設けられている。ゲート部材２２は、基台１２の裏側に取り付けられ、ゲート９０が開閉する際に、ガイドするゲートガイド部材８８およびゲート９０を有している。ゲート駆動モータ２０の軸には、ギヤ（図示せず）を介して円盤（図示せず）が取り付けられ、円盤の外周部の一点と、ゲート９０の外面の一点とが、それぞれ回動可能に取り付けられ、これにより、往復クランク機構を形成する。すなわち、ゲート駆動モータ２０の回転に伴って、ゲート９０が、ゲートガイド部材８８にその移動方向を規定されて、基台と平行にスライドする。これにより、ゲート９０の開閉が可能となる。

次に、プッシャー４８およびスリーブ部材７６の構造について、図３を参照してより詳細に説明する。プッシャー４８は、中空で内周面に雌ネジが形成されているプッシャー上部５６と、中実で下端に押圧部材６０が取り付けられたプッシャー下部５８とから構成される。プッシャー上部５６とプッシャー下部５８とは固定されている。

スリーブ部材７６は、外側スリーブ７８および内側スリーブ８０を有する。外側スリーブ８０は、ピン９２によってフレーム５０にしっかりと固定される。その一方、内側スリーブ８０の上面には、外側スリーブ８０に取り付けられたピン９４が挿入する。ピン９４を固定する外側スリーブ７８の庇部９８と内側スリーブ８０の上面との間には、空隙が形成され、その空隙において、ピン９４の軸にスプリング９６が配置される。したがって、内側スリーブ８０は、外側スリーブ７８と垂直方向に相対移動可能であり、かつ、内側スリーブ８０は、スプリング９６により下方（ゲート９０の方向）に付勢される。

図４に示すように、本実施の形態においては、推力モータ１４、ゲート駆動モータ２０、送り込みモータ３４は、制御回路１００に接続され、制御回路１００からの制御信号により作動する。制御回路１００は、推力モータ１４のモータ駆動電流の電流値を受け入れている。また、原点センサ７０、中間センサ７２および先端センサ７４も、制御回路１００に接続される。制御回路１００には、装置に取り付けられた制御盤（図示せず）中に配置され、制御盤上に配置された、オペレータが操作するスイッチ群１０２（図示せず）や、作動状態を示すランプ群１０４も接続される。

本実施の形態において、推力モータ１４としては、いわゆるブレーキモータが使用される。ブレーキモータとしては、たとえば、無励磁作動形（スプリング制動方式）のものを使用することができる。ブレーキモータは、通電していない状態で、モータ軸が固定され、回転しないようになっている。ブレーキモータを採用することで、推力モータ１４が通電されていない状態で、モータ軸が回転しないため、プッシャー４８の重みにより、プッシャー４８が下降してしまうことを防止することができる。

このように構成された圧縮機の動作、特に、制御回路１００における制御にしたがった圧縮機の動作について、以下に説明する。まず、オペレータにより電源が投入され、動作の開始を示すスイッチがオンされたことに応答して、制御部１００は、破砕機３２および送り込みモータ３４を起動する（ステップ５０１）。これにより、破砕機３２に投入された処理物は、送り込みモータ３４の回転に伴って回転する送り込みスクリュー８４により、スリーブ部材７６に形成された開口８２を介して、圧縮室８６に投入される。

制御回路１００は、推力モータ１４に通電し、推力モータ１４を駆動して正回転させて、初期的には原点位置に配置されているプッシャー４８を下方に移動させる（ステップ５０２）。なお、原点位置とは、プッシャーのガイドアーム６４の端部６６が、原点センサ７０に検知される位置（図７の符号７０１参照）をいう。上述したように、本実施の形態においては、推力モータ１４としてブレーキモータを利用しているため、推力モータ１４に通電することで、初めてモータ軸が回転可能となる。

プッシャー４８が下降することで、圧縮室８６の容積は次第に小さくなっていく。このため、圧縮室８６中に投入された処理物が次第に圧縮され圧縮室８６内の圧力が高まり、プッシャー４８の端部に取り付けられた押圧部材６０の圧縮室８６側の面に与えられる圧力（面圧）も高まる。油圧シリンダを利用した従来の圧縮機であれば、油圧から面圧を算出することができる。しかしながら、本実施の形態においては、面圧を直接算出することができないため、推力モータのモータ駆動電流の電流値から面圧を推定する。つまり、圧縮室が縮小して、圧縮室内に投入された処理物が圧縮されるのにしたがって、プッシャー４８を下降させるために推力モータにより多くの電流を流す必要がある。本実施の形態においては、これを利用して面圧を推定する。なお、面圧については後に詳述する。

制御回路１００は、プッシャー４８が下降している間、ガイドアーム６４の端部６６が、中間位置、つまり、中間センサ７２に検出される位置に到達したかどうかを判断する（ステップ５０３）。ステップ５０３でイエス(Yes)と判断された場合には、制御回路１００は、推力モータ１４に設置された電流計（図示せず）からの電流値を計測して（ステップ６０４）、推力モータ１４のモータ駆動電流の電流値が、所定の第１の設定値より大きいか否かを判断する（ステップ５０５）。電流値が第１の設定値以下であれば（ステップ６０５でノー(No)、制御回路１００は、推力モータ１４を逆回転させて、プッシャー４８を上昇させて、原点位置まで戻す（ステップ５０６）。その後、再度、推力モータ１４を再度、正回転させて、プッシャー４８を下降させる。なお、以下も同様であれば、本実施の形態において、正回転から逆回転させる際、あるいは、その逆の際に、いったん、推力モータ１４に通電されない状態が作られるが、モータのブレーキにより、モータ軸の回転ができない状態となるため、プッシャー４８は停止した状態が維持される。

プッシャー４８が中間位置に到達したにもかかわらず、電流値が、第１の設定値以下であることは、圧縮室８６内に投入された処理物が少なく、が所定の体積まで縮小しているにもかかわらず、圧縮室内の圧力がブリケットを作るのに十分でないことを示している。したがって、このような場合には、プッシャー４８を原点位置まで戻し、その間に、さらに処理物を圧縮室内に投入させた上で、プッシャー４８を下降させて圧縮を再開する。

ステップ５０５でイエス(Yes)と判断された場合には、制御回路１００は、推力モータの正回転を維持して、さらに下方にプッシャー４８を移動させる（ステップ５０７）。制御回路１００は、プッシャー４８が下降している間、推力モータ１４のモータ駆動電流の電流値が、所定の第２の設定値より大きいか否かを判断する（ステップ５０８）。この第２の設定値は、第１の設定値よりも十分に大きい。推力モータ１４のモータ駆動電流の電流値が、第２の設定値より大きくなるまで、プッシャー４８は下降する。ステップ５０８でイエス(Yes)と判断されると、制御回路１００は、推力モータ１４を停止させ、その後、推力モータ１４を逆回転させて、プッシャー４８をわずかに上昇させる（ステップ５０９）。 ステップ５０８でイエスとなった時点で、圧縮室８６内において適切な硬さのブリケットが形成され、その面圧が押圧部材６０に与えられていることを意味する。

電流値が第２の設定値に達した状態では、面圧によってブリケットの上面と、押圧部材６０の圧縮室側の面とがしっかりと密着した状態になっている。また、ブリケットの外周面も、内側スリーブ８０の内周面としっかりと密着している。したがって、プッシャー４８がわずかに上昇すると、圧縮室８６において、ブリケットは、プッシャー４８の移動に伴ってわずかに上昇する。上述したように、内側スリーブ８０は、外側スリーブ７８と垂直方向に相対移動可能である。したがって、ブリケットがわずかに上昇すると、ブリケットの外周面と、その内周面が密着している内側スリーブ８０もわずかに上昇する。ブリケットが上昇することによって、ブリケットの下面とゲート９０の上面との間にわずかな隙間が形成される。

次いで、制御回路１００は、ゲート駆動モータ２０を起動して、ゲート駆動モータ２０を正回転させる。これにより、ゲート９０が開放される（ステップ６０１）。ゲート９０が開放されると、制御回路１００は、再度、推力モータ１４を正回転させて、プッシャー４８を先端位置まで下降させる（ステップ６０２）。プッシャー４８が先端位置まで到達すると、つまり、ガイドアーム６４の端部６６が、先端センサ７４に検出される位置に到達すると、制御回路１００は、推力モータ１４を逆回転させて、プッシャー４８を上昇させて、原点位置まで戻す（ステップ６０３）。プッシャー４８が先端位置まで移動する間に、ブリケットはゲートから露出し、ブリケット自身の重さにより落下し、排出物収納容器３８中に落下する。制御回路１００は、ゲート駆動モータ２０を逆回転させて、ゲート９０を閉鎖する（ステップ６０４）。ゲート９０が閉鎖されると、制御回路１００は、タイマーを参照して、次の起動タイミングまで待機して（ステップ６０５）、起動タイミングが到来すると、ステップ５０２に戻る。

本実施の形態によれば、圧縮室内の圧力（プッシャー４８の端部の押圧部材６０の面圧）を、推力モータ１４の駆動電流の電流値から推定し、当該電流値が、適切な硬さのブリケットが形成されていると推定される第２の設定値に達すると、プッシャー４８による押圧を停止して、ゲート９０を開放している。このような構成を採用することにより、油圧シリンダを使用することなく、適切に圧縮室内の圧を制御して、適切な硬さのブリケットを形成することが可能となる。

以下、電流値による面圧の推定について説明する。たとえば、ボールネジ駆動など、ネジの駆動において、締め付け力（トルク）：Ｆ、推力：Ｗ、ネジリード（一回転で進む距離）：ｌ、摩擦係数：μ、有効径：ｄとすると、これらの間では、以下の式が成立する。

Ｆ＝Ｗ×（（ｌ＋μπｄ）／（πｄ−μｌ）
ここで、締め付け力Ｆは、推力モータ１４の出力、つまり、電圧と電流とから決定される。推力モータ１４の駆動電圧は一定であるため、締め付け力Ｆは、電流値によって決められる。また、ネジリードｌ、摩擦係数μ、有効径ｄは決まっているため、上記式において、右辺の括弧内は定数である。したがって、推力Ｗは、変数である電流値によって決められ得る。

さらに、単位面積あたりの面圧は、推力を、スリーブ部材７６の内径で除すれば得ることができる。たとえば、内径５０φのスリーブ部材７６内を前進するプッシャーの推力が１０，０００ｋｇｆであれば、推力１０，０００ｋｇｆを、スリーブ部材７６の面積（約１９．６ｃｍ^２）で除することで、約５１０ｋｇｆ／ｃｍ^２と求めることができる。

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。

たとえば、前記実施の形態においては、推力モータ１４の回転を、プッシャーの並進運動に変換するための変換機構として、ネジおよびガイド部材を利用している。この変換機構の利点は、推力モータ１４の回転と、プッシャーの変位との関係が線形であることである。しかしながら、変換機構は上述したものに限定されるものではない。

図７は、本発明の他の実施の形態にかかる変換機構、プッシャーおよびスリーブ部材の部分断面図である。図７に示すように、他の実施の形態においては、推力モータ（図７においては図示せず）のモータ軸１１４は、一体に形成された回転軸１２２、１２４と連結されている。回転軸１２２、１２４は、フレーム１２０およびフレーム１２０の中央に設けられた中間軸受１２６により、モータ軸１１４の回転に伴って回転するように取り付けられている。

回転軸１２２および回転軸１２４の外周面には、それぞれ逆向きに雄ネジ（図示せず）が形成されている。回転軸１２２、１２４には、それぞれ、回転軸の外周面に形成された雄ネジと螺合する雌ネジが、その内周面に形成されたスリーブ１３０、１３２が螺入されている。スリーブ１３０、１３２の一端には、それぞれ、リンク部材１３４、１３６の一端が回転自在に取り付けられる。リンク部材１３４、１３６の他端は、プッシャー１４８を取り付けるプッシャー基部１４９に回転自在に取り付けられる。この実施の形態において、スリーブ１３０、１３２は、リンク部材１３４、１３６によって、或いは、図示しないがガイド部材のような他の回転防止部材によって、回転軸１２２、１２４の回転に伴って回転しないようになっている。また、前述したように、回転軸１２２、１２４の外周面には逆向きに雄ネジが形成されている。したがって、推力モータ（図示せず）が正回転に伴って、スリーブ１３０、１３２は、相互に近接するように、中間軸受１２６の方向に並進する。その一方、推力モータが逆回転すると、スリーブ１３０、１３２は、相互に離間するように、それぞれ、フレーム１２０の端部に向かって並進する。

このような構成を採用することにより、推力モータ１４が正回転すると、プッシャー基部１４０およびプッシャー１４８が下降して、スリーブ部材７６中に嵌入する。その一方、推力モータ１４が逆回転すると、プッシャー基部１４０およびプッシャー１４８は上昇する。図示しないが、この実施の形態においても、プッシャー１４８の位置の原点位置、中間位置および先端位置をそれぞれ検出するための原点センサ、中間センサおよび先端センサが配置される。或いは、プッシャー１４８の位置の代わりに、回転軸１２２或いは回転軸１２４の原点位置、中間位置、先端位置を、それぞれ検出するために、フレーム１２０に、原点センサ、中間センサおよび先端センサを配置しても良い。原点センサ、中間センサおよび先端センサを利用した、制御回路１００による移動制御は、図５および図６を参照して説明したとおりである。

この実施の形態によれば、推力モータの駆動によるプッシャー１４８の推進力がもっとも必要な位置（先端位置）の付近では、推力モータの回転に比較してプッシャー１４８の移動量が少ないため、大きな推力を得ることができる。その一方、中間位置においては、推力モータの回転に比較して、プッシャー１４８の移動量は大きいため、プッシャー１４８は高速に移動することができる。

また、本実施の形態および上記変形例において、推力モータの回転により回転し、その外周部にネジが形成された軸（推力スクリュー軸４２、回転軸１２２、１２４）と、少なくとも部分的にスリーブ状でありその内周面に、軸のネジと整合するネジが形成され、軸の回転にともなって、スリーブ状の部材が並進するようになっている。ここで、この機構は、ネジの螺合のみによるものであっても良いし、ボールスクリューの機構を採用していても良い。ボールスクリューを採用すれば、摩擦係数を著しく小さくすることができ、効率を向上させることができる。

また、上記実施の形態においては、第１の設定値と第２の設定値の２種類を制御回路に設定し（そのメモリに記憶させておき）、電流値をこれら２種類の設定値とを比較しているが、これに限定されるものではない。以下、第２の設定値に相当する単一の設定値を利用する例について説明する。

図８は、本実施の形態にかかる制御回路において実行されるシーケンスの他の例を示すフローチャートである。図８のフローチャートは、図５のフローチャートのステップの代わりに実行されれば良い。図８のステップ８０１、８０２は、図５のステップ５０１、５０２に対応する。制御回路１００は、さらに、推力モータ１４を正回転させて、プッシャー４８を下方に移動しつつ、推力モータ１４の電流値を計測する（ステップ８０３）。電流が設定値より大きい場合には（ステップ８０４でイエス(Yes)）、制御回路１００は、推力モータ１４を逆回転させて、プッシャー４８をわずかに上昇させる（ステップ８０５）。このステップ８０５は、図５のステップ５０９に相当する。その後、図６の処理が実行されることになる。この例における設定値は、図５に示す例の第２の設定値に相当する。

ステップ８０４でノー(No)と判断された場合には、制御回路１００は、プッシャー４８が中間位置に到達しているか否かを判断する（ステップ８０６）。ステップ８０６では、図５のステップ６０３と同様に、ガイドアーム６４の端部６６が、中間センサ７２に検出される位置に到達したか否かが判断される。ステップ８０６でノー(No)と判断された場合には、ステップ８０３に戻り、さらにプッシャー４８が下方に移動される。これに対して、プッシャー４８が中間位置に達した場合には（ステップ８０６でイエス(Yes)）、制御回路１００は、推力モータ１４を逆回転させて、プッシャー４８を上昇させて、原点位置まで戻す（ステップ８０７）。これは、図５のステップ５０６に相当する。

この例では、プッシャー４８が中間位置に達するまでに、電流値が設定値に達すれば（つまり、設定された面圧に達すれば）、所定の硬さのブリケットが作られたと考えて、ゲート９０を開放するための動作に移行する。その一方、プッシャー４８が中間位置に達したにもかかわらず、電流地が設定値に達していないときには、十分な硬さのブリケットが形成されていないと判断して、プッシャー４８を原点に戻して、圧縮をやり直す。上述した処理を実行することにより、設定値が単独であっても、適切な硬さのブリケットが形成されていると推定される場合には、ゲート９０を開放し、その一方、中間位置まで達しても、形成されつつあるブリケットが適切な硬さに達していない場合には、動作を元に戻し、さらに、処理物が投入された状態で、プッシャー４８を下降させ、再度、ブリケットを形成することができる。

或いは、図９に示すような処理が実行されても良い。ステップ９０１、９０２は、図８のステップ８０１、８０２と同様である。制御回路１００は、推力モータ１４を正回転させて、プッシャー４８を下降させて（ステップ９０３）、プッシャー４８が中間位置に達したら（ステップ９０４）、その後、推力モータ１４の駆動電流の電流値を計測する（ステップ９０５）。計測された電流値が、設定値より大きければ（ステップ９０６でイエス(Yes)、制御回路１００は、推力モータ１４を逆回転させて、わずかにプッシャー１４を上方に戻し（ステップ９０７）、ゲート９０を開放する動作に移行する。その一方、中間位置に達したのにもかかわらず、計測された電流値が、設定値以下であれば（ステップ９０６でノー(No)）、制御回路１００は、プッシャー４８を上昇させて、原点位置まで戻す（ステップ９０８）。これは、図８のステップ８０７と同様である。この例でも、中間位置に達したにもかかわらず、形成されつつあるブリケットが適切な硬さに達していない場合には、動作を元に戻し、さらに、処理物が投入された状態で、プッシャー４８を下降させ、再度、ブリケットを形成する。

また、本実施の形態においては、原点センサ７０、中間センサ７２および先端センサ７４を配置し、プッシャー４８が原点位置、中間位置および先端位置に位置していること（或いは到達したこと）を検出している。図１０は、ガイド部材６２上のセンサの配置例を示す図である。図１０に示すように、原点センサ７０および先端センサ７４は、実質的に、垂直方向に長さを有していないのに対して、中間センサ７２は、垂直方向に一定の長さＤを有する。中間センサ７２は、プッシャー４８が中間位置に到達したにもかかわらず、推力モータ１４の駆動電流の電流値が、設定値に達していなかったときに、プッシャー４８を原点位置に戻して、再度圧縮動作をさせるために利用される。したがって、処理物の材質の相違（たとえば、鉄、アルミニウム、或いは、金属以外）によって、設定値に到達しているか否かを判断する位置が異なることがある。また、実際に装置を動作させているときに、中間位置を調整したい場合も考えられる。そこで、本実施の形態においては、中間位置を、ガイドアーム６４の端部が、中間センサ７２の上端に位置したとき（符号６６ａ）、中間センサ７２の中央部に位置したとき（符号６６ｂ）、中間センサ７２の下端に位置したとき（符号６６ｃ）など、所望の位置に設定することが可能である。

さらに、本実施の形態においては、プッシャーを垂直方向に並進させているが、これに限定されず、プッシャーを水平方向に並進させるような形態を採用しても良い。

図１は、本発明の実施の形態にかかる、破砕機付きの圧縮機の斜視図である。 図２は、本実施の形態にかかる圧縮機の側面図である。 図３は、本実施の形態にかかるプッシャーおよびスリーブ部材の構造をより詳細に示す部分断面図である。 図４は、本実施の形態にかかる制御部を説明する図である。 図５は、本実施の形態にかかる制御回路において実行されるシーケンスの例を説明するフローチャートである。 図６は、本実施の形態にかかる制御回路において実行されるシーケンスの例を説明するフローチャートである。 図７は、本発明の他の実施の形態にかかる変換機構、プッシャーおよびスリーブ部材の部分断面図である。 図８は、本実施の形態にかかる制御回路において実行されるシーケンスの他の例を説明するフローチャートである。 図９は、本実施の形態にかかる制御回路において実行されるシーケンスのさらに他の例を説明するフローチャートである。 図１０は、本実施の形態にかかるセンサの配置を説明する図である。

符号の説明

１０ 本体
１２ 基台
１４ 推力モータ
１６ 動力伝搬部材
１８ 駆動部材
２０ ゲート駆動モータ
２２ ゲート部材
３０ 破砕部
３２ 破砕機
３４ 送り込みモータ
３６ 送り込み部材
３８ 排出物収納容器
４２ 推力スクリュー軸
４４ 駆動チェーン
４６ 駆動スクリュー軸受
４８ プッシャー
５０ フレーム
５６ プッシャー上部
５８ プッシャー下部
６０ 押圧部材
６２ ガイド部材
６４ ガイドアーム
７０ 原点センサ
７２ 中間センサ
７４ 先端センサ
７６ スリーブ部材
７８ 外側スリーブ
８０ 内側スリーブ
８４ 送り込みスクリュー
８６ 圧縮室
８８ ゲートガイド部材
９０ ゲート

Claims (10)

1. 推力モータと、当該推力モータの回転力を並進運動に変換する変換機構と、変換機構に接続され、前記推力モータの回転にしたがって並進可能なプッシャーと、その内径が前記プッシャーの外径と整合し、前記プッシャーの先端側が、一端に挿入されているスリーブ部材であって、その側面にスリーブ部材の内部に処理物を投入するための開口が形成されたスリーブ部材と、前記スリーブ部材の他端に設けられ、当該他端を開閉するゲートを有するゲート部材と、前記圧縮機の少なくとも推力モータの回転および前記ゲート部材のゲートの開閉を制御する制御回路と、を備え、
   前記制御回路が、前記推力モータの駆動電流の電流値を検出する手段を有し、推力モータの正回転により、前記プッシャーを、前記スリーブ部材の内部を前記他端に向けて前進させる際、前記電流値が所定の設定値より大きくなったときに、前記推力モータの正回転を停止し、前記ゲートを開放するように構成されたことを特徴とする圧縮機。
2. プッシャーが初期的に位置すべき原点位置、および、前記プッシャーの先端が、前記スリーブ部材の他端付近にまで達する位置である先端位置をそれぞれ検出する原点センサおよび先端センサと、を備え、
   前記制御回路が、前記ゲートが開放されると、前記推力モータを正回転させることにより、前記プッシャーを先端センサに検知される位置まで前進させ、その後、前記推力モータを逆回転させることにより、前記原点センサにより検知される位置まで、引き戻すように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. さらに、前記原点位置と先端位置との間に設けられた所定の中間位置を検出する中間センサを備え、
   前記制御回路が、前記推力モータを正回転させて、前記プッシャーを原点位置から前進させ、前記プッシャーが中間位置に到達したことを、前記中間センサにより検知した際に、前記推力モータの駆動電流の電流値が、前記所定の設定値より十分に小さい他の設定値以下であったときに、前記推力モータを逆回転させて、前記プッシャーを原点位置まで引き戻し、その後に、再度、前記推力モータを正回転させて、前記プッシャーを原点位置から前進させるように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の圧縮機。
4. さらに、前記原点位置と先端位置との間に設けられた所定の中間位置を検出する中間センサを備え、
   前記制御回路が、前記電流値が前記所定の設定値以下の状態で、前記プッシャーが前記中間位置に到達したことを、前記中間センサにより検知した場合に、前記推力モータを逆回転させて、前記プッシャーを原点位置まで引き戻し、その後に、再度、前記推力モータを正回転させて、前記プッシャーを原点位置から前進させるように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の圧縮機。
5. 前記変換機構が、外周面にネジが形成され、前記推力モータの回転に伴って回転するシャフトと、少なくともシャフトが挿入される部分が中空であり、当該中空の部分の内周面に前記シャフトのネジと螺合するネジが形成されたプッシャーと、前記プッシャーの回転を防止するガイド部材と、を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の圧縮機。
6. 前記変換機構が、推力モータの回転に伴って回転するシャフトであって、中央部から一方の側と、他方の側とで、その外周面に反対向きにネジが形成されたシャフトと、前記シャフトの一方の側および他方の側のそれぞれに、その内周面に、前記シャフトのネジと螺合するネジが形成された一対のスリーブと、前記一対のスリーブのそれぞれに、その一端が回転自在に取り付けられた一対のリンク部材であって、その他端が、プッシャーの基部と回転自在に取り付けられた一対のリンク部材と、前記スリーブの、前記シャフトの回転に伴う回転を防止するように構成された回転防止部材と、を有することを特徴とする請求項１ないし４の何れか一項に記載の圧縮機。
7. 推力モータと、当該推力モータの回転力を並進運動に変換する変換機構と、変換機構に接続され、前記推力モータの回転にしたがって並進可能なプッシャーと、その内径が前記プッシャーの外径と整合し、前記プッシャーの先端側が、一端に挿入されているスリーブ部材であって、その側面にスリーブ部材の内部に処理物を投入するための開口が形成されたスリーブ部材と、前記スリーブ部材の他端に設けられ、当該他端を開閉するゲートを有するゲート部材と、前記圧縮機の少なくとも推力モータの回転および前記ゲート部材のゲートの開閉を制御する制御回路と、を備え、前記制御回路が、前記推力モータの駆動電流の電流値を検出する手段を有する圧縮機において、
   推力モータの正回転により、前記プッシャーを、前記スリーブ部材の内部を前記他端に向けて前進させる際、前記電流値が所定の設定値より大きくなったことを検出するステップと、
   前記所定の設定値より大きくなったことを検出したときに、前記推力モータの正回転を停止するステップと、
   前記推力モータの停止の後、前記ゲートを開放するステップと、を備えたことを特徴とする圧縮機の制御方法。
8. 前記圧縮機が、プッシャーが初期的に位置すべき原点位置、および、前記プッシャーの先端が、前記スリーブ部材の他端付近にまで達する位置である先端位置をそれぞれ検出する原点センサおよび先端センサと、を備え、
   前記ゲートが開放された後に、前記推力モータを正回転させて、前記プッシャーを先端センサに検知される位置まで前進させるステップと、
   その後に、前記推力モータを逆回転させることにより、前記プッシャーを前記原点センサにより検知される位置まで、引き戻すステップと、を備えたことを特徴とする請求項７に記載の制御方法。
9. 前記圧縮機が、前記原点位置と先端位置との間に設けられた所定の中間位置を検出する中間センサを備え、
   前記推力モータを正回転させて、前記プッシャーを原点位置から前進させ、前記プッシャーが中間位置に到達したことを、前記中間センサにより検知するステップと、
   前記中間センサによる検知の際に、前記推力モータの駆動電流の電流値が、前記所定の設定値より十分に小さい他の設定値以下であったことを検出するステップと、
   前記他の所定値以下であったことを検出したときに、前記推力モータを逆回転させて、前記プッシャーを原点位置まで引き戻すステップと、
   その後に、再度、前記推力モータを正回転させて、前記プッシャーを原点位置から前進させるステップと、を備えたことを特徴とする請求項８に記載の制御方法。
10. 前記圧縮機が、前記原点位置と先端位置との間に設けられた所定の中間位置を検出する中間センサを備え、
    前記電流値が前記所定の設定値以下の状態で、前記プッシャーが前記中間位置に到達したことを、前記中間センサにより検知するステップと、
    前記中間センサにより検知された場合に、前記推力モータを逆回転させて、前記プッシャーを原点位置まで引き戻すステップと、
    その後に、再度、前記推力モータを正回転させて、前記プッシャーを原点位置から前進させるステップと、を備えたことを特徴とする請求項８に記載の制御方法。

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