JP2009243585A

JP2009243585A - 減速機構及び前記減速機構を用いた破砕装置

Info

Publication number: JP2009243585A
Application number: JP2008090725A
Authority: JP
Inventors: Shigenori Inoue; 繁則井上; Shozo Ishimori; 正三石森; Hirotaka Murakami; 浩隆村上; Yoshifumi Hirosawa; 慶文廣澤
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2009-10-22

Abstract

【課題】プーリに冷却ファンとしての機能を持たせながらも、減速機構のケーシングを効果的に冷却することができ、しかもメンテナンス性を向上させることができる減速機構を提供する。
【解決手段】減速ギア機構がケーシングに収容され、プーリ１５を介して電動機とベルト連結される入力軸と、負荷側の回転軸が駆動連結される出力軸を備え、前記ケーシングが負荷側のフレームに取り付けられている減速機構３０であって、前記ケーシングの一側面で入力軸が電動機とベルト連結され、入力軸に取り付けられたプーリ１５に軸心に沿って冷却風を流入させる吸引用の羽根１５ａを設けるとともに、羽根１５ａにより流入された冷却風を前記ケーシングに通風する開口７１がプーリ１５と前記ケーシング間に位置するように配置された風洞７０を前記ケーシングに取り付けている。
【選択図】図８

Description

本発明は、減速ギア機構がケーシングに収容され、プーリを介して電動機とベルト連結される入力軸と、負荷側の回転軸が駆動連結される出力軸を備え、前記ケーシングが負荷側のフレームに取り付けられている減速機構に関し、好ましくは破砕装置に用いられる減速装置に関する。

従来、破砕装置等に用いられる減速機構は、ケーシングの一側面から入力軸及び出力軸が延出するように構成され、当該一側面を負荷側に対向するように配置して、電動機からの動力をプーリとベルトもしくはカップリングを介して入力軸に伝達するとともに、出力軸と負荷側の回転軸をカップリングで駆動連結していた。

このような減速機構では、動力伝達時の発熱、特に高速回転する入力軸の軸受部での発熱により、潤滑油温度が上昇するため、ギアや軸受を熱損傷や磨耗から保護するため、入力軸の他端部をケーシングの他側面から延出させて、当該延出部に冷却風を流入する吸引用のファンを取り付け、当該ファンを覆う風洞により冷却風をケーシングの外面に導いて冷却していた。

しかし、ケーシングの一側面で入力軸が電動機とベルト連結され、ケーシングの他側面で出力軸が負荷側の回転軸と駆動連結されるように入力軸及び出力軸が配置された減速機構では、ケーシングの他側面に負荷側の回転軸が配置されるため、吸引用のファンや風洞を取り付けるような空間が確保できないという問題があった。

特許文献１には、回転軸９１に結合されるボス９２とベルトが巻き掛けられるリム９３とを有するプーリ９０において、前記ボス９２とリム９３とをスポーク９４により連結するとともに、このスポーク９４をファンの羽根として構成し、この羽根により軸方向に送風を生じさせるようにしたことを特徴とするプーリ９０が開示されている。

このようなプーリ９０を入力軸に取り付けることにより、軸受９５を冷却することが考えられる。
特開２００５−２９９８４２号公報

しかし、破砕装置のような大きなトルクを必要とする減速機構に、このような従来のプーリを採用する場合、入力軸の軸受のみを冷却しても十分に冷却することができず、ケーシング外面に冷却風を導く風洞を取り付ける必要があるが、風洞がプーリ及びベルトといった駆動部を覆う安全カバーと干渉して、容易に取り付けることができないという問題があった。

また、安全カバーに風洞の機能を持たせるように構成することも考えられるが、ベルトの通路や交換作業性等を確保しながら、冷却風をケーシング外面に導くように構成するのは非常に困難であった。

さらに、安全カバーは、装置のメンテナンス時に脱着する必要があり、風洞の機能を持たせるべく、当該安全カバーにガイド板等を取り付けると、非常に重量な安全カバーとなり、容易に脱着できないという問題もあった。

そして、そのような安全カバーは、減速機構と電動機に及ぶ非常に大きなものとなるため、減速機構と電動機または負荷側のフレームに跨ってボルト固定する必要があるが、そのような複数の部材に跨って固定すると、減速機、モータ、負荷側夫々の振動周波数が異なり、固定部に異常な応力が作用して破損を招くという問題もあった。

本発明は上述した問題点に鑑み、プーリに冷却ファンとしての機能を持たせながらも、減速機構のケーシングを効果的に冷却することができ、しかもメンテナンス性を向上させることができる減速機構を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による破砕装置の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、減速ギア機構がケーシングに収容され、プーリを介して電動機とベルト連結される入力軸と、負荷側の回転軸が駆動連結される出力軸を備え、前記ケーシングが負荷側のフレームに取り付けられている減速機構であって、前記ケーシングの一側で前記入力軸が前記電動機とベルト連結され、前記ケーシングの他側で前記出力軸が前記負荷側の回転軸と駆動連結されるように前記入力軸及び出力軸を配置し、前記入力軸に取り付けられたプーリに軸心に沿って冷却風を流入させる吸引用の羽根を設けるとともに、前記羽根により流入された冷却風を前記ケーシングに通風する開口が前記プーリと前記ケーシング間に位置するように配置された風洞を前記ケーシングに取り付けている点にある。

上述の構成によれば、風洞が、プーリの羽根により流入された冷却風をケーシングに通風する開口がプーリとケーシング間に位置するように配置されているため、プーリ及びベルトを覆う安全カバーと別体で構成することができ、しかも、風洞にベルトの通路を確保するような必要がないため、冷却風をケーシングの外面に効率的に案内することができるようになる。そして、そのような風洞がケーシングに取り付けられているため、電動機等の他の振動発生源からの影響を極めて低減させることができる。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記風洞を、前記開口が二分されるように上下または左右に分割形成している点にある。

上述の構成によれば、入力軸にプーリやベルトが装着された状態であっても、風洞を容易に着脱することができるようになり、メンテナンス性が向上する。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二特徴構成に加えて、前記プーリ及びベルトを遮蔽する安全カバーを前記負荷側のフレームに取り付け、前記プーリと対向する部位に網目状の開口を形成している点にある。

上述の構成によれば、プーリと対向する部位に網目状の開口が形成されるので、羽根によって吸引される冷却風の流れによって異物が安全カバーを介して風洞に進入するような不都合が回避できるようになる。

本発明による破砕装置は、同請求項４に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成を備えた減速機構を備えた破砕装置である。

以上説明した通り、本発明によれば、プーリに冷却ファンとしての機能を持たせながらも、減速機構のケーシングを効果的に冷却することができ、しかもメンテナンス性を向上させることができる減速機構を提供することができるようになった。

以下に本発明による破砕装置の好ましい実施形態を説明する。
図１から図４に示すように、一軸剪断破砕装置１は、電化製品、建築廃材、プラスチックなどの被破砕物を投入する受入ホッパ２と、ホッパ２に投入された被破砕物を破砕処理する破砕処理部１００と、破砕処理部１００に向けて水平方向から被破砕物を押圧する押込プッシャ３を備えている。

破砕処理部１００の下部には、破砕処理部１００で所定サイズ以下に破砕された被破砕物を選択的に通過させるスクリーン機構８と、スクリーン機構８を通過した被破砕物を受け止める排出ホッパ９が設けられている。

油圧ポンプ（図示せず）からの圧油により伸縮作動する油圧シリンダのピストンに連結されたアーム３ａがプッシャ３の後端に連結され、以って、プッシャ３は台板４上を摺動かつ進退動自在に駆動される。

破砕処理部１００は、受入ホッパ２の下方に配置され、周部に複数個の破砕刃５ａ（以下、「回転刃」とも記す。）が取り付けられた破砕ロータ５と、破砕ロータ５に対向配置された固定刃６，７を備えて構成されている。

破砕ロータ５の周部には、所定のピッチで互いに平行な多数のＶ字状の溝５ｖが形成され、このＶ字溝５ｖ内に形成された複数個の取付座５ｂの夫々に回転刃５ａがボルトで締着されている。それぞれの回転刃５ａは、隣り合うＶ字溝５ｖに設けられているもの同士がその頂点を連ねるとジグザグ状になるように配置されている。

台板４の端部に固定された第一固定刃６と、第一固定刃６と対向して本体フレーム１０に基端側に固定された第二固定刃７との間に位置するように、破砕ロータ５が左右の本体フレーム１０の間に設置されている。

押込プッシャ３により破砕処理部１００に向けて押圧された被破砕物が、破砕ロータ５の回転に伴なって回転する回転刃５ａと固定刃６，７との間で剪断破砕される。

スクリーン機構８は、破砕ロータ５の回転軌跡に沿った弧状に湾曲形成され、多数の小孔が形成されたパンチングメタルで構成され、破砕処理部１００で破砕された被破砕物のうちスクリーン機構８の小孔より小径の被破砕物が、スクリーン機構８から落下して排出ホッパ９に収容される。

破砕ロータ５の回転軸５０の一端側５０ａが、減速機３０の中空の出力軸３７に嵌着され、他端側５０ｂが本体フレーム１０の他側部１０ｂに組み付けた取付架台１１ｂに装着された軸受１２で支持されている。

以下、減速機３０の機構について詳述する。図５（ａ），（ｂ）に示すように、減速機３０は、正面視が略台形状のケーシング３９と、ケーシング３９に収容された減速機構３００を備えている。

減速機機構３００は、電動機Ｍからの動力を入力する入力軸３１と、入力軸３１の周面に形成された第一ギア３２と、第一ギア３２と噛合する第二ギア３３と、第二ギア３３に挿通された回転軸３４と、回転軸３４の周面に形成された第三ギア３５と、第三ギア３５と噛合する第四ギア３６と、第四ギア３６に挿通された出力軸３７を備えて構成されている。なお、第一ギア３２及び第三ギア３５は回転軸の周部に歯が形成された構成であるが、夫々の回転軸に挿通されるものであってもよい。

入力軸３１は、ケーシング３９の内壁に固定された軸受４０，４１で支持され、回転軸３４の両端は軸受４２，４３で支持され、出力軸３７の両端は軸受４４，４５で支持されている。

出力軸３７の一端側は中空に形成され、当該中空部に破砕ロータ５の回転軸５０の一端側５０ａが嵌入される。当該回転軸５０の端部に形成されたキー溝と出力軸３７の中空部に形成されたキーが係合連結されるように構成されている。

ケーシング３９は、上縁部３９ａと下縁部３９ｂが中心線ＣＬに対して対称で、且つ、一端側３９ｃから他端側３９ｄに間隔が次第に狭まるように形成され、当該中心線ＣＬ上に入力段のギア３２の軸心、つまり入力軸３１の軸心Ｐ１と、回転軸３４の軸心Ｐ２と、出力段のギア３６の軸心、つまり出力軸３７の軸心Ｐ３が位置するように減速機構３００が収容されている。

ケーシング３９の上縁部３９ａと下縁部３９ｂに連なる前縁部３９ｅに電動機Ｍからの動力を入力段のギア３２に伝達する動力入力部３１Ａが設けられ、ケーシング３９の後縁部３９ｆ側に出力段のギア３６からの動力を破砕ロータ５の回転軸５０に伝達する動力出力部３７Ａが設けられている。

入力段のギア３２が動力入力部３１Ａ側に偏在するように構成されるとともに、出力段のギア３６が動力出力部３７Ａ側に偏在するように配置されている。

入力段のギア３２に連結された入力軸３１を支持するようにケーシング３９の内壁面に設けた軸受４０，４１のうち、入力段のギア３２が偏在する側に他方の軸受４１より耐軸荷重が大きな軸受４０が装着され、出力段のギア３６に連結された出力軸を支持するようにケーシング３９の内壁面に設けた軸受４４，４５のうち、出力段のギア３６が偏在する側に他方の軸受４４より耐軸荷重が大きな軸受４５が装着されている。

ケーシング３９の一端側３９ｃ及び他端側３９ｄが、外方に向けた凸状の曲面で上縁部３９ａ及び下縁部３９ｂの端部より内側に連なるように形成され、上縁部３９ａ及び下縁部３９ｂの端部近傍に、当該減速機３０を取付架台１１ａに取り付ける取付部４６としてのボルト孔が形成され、中央部に位置決め用のピン孔４７が形成されている。

上述のように構成されているので、減速機３０用の架台を設ける必要が無く、減速機３０を本体フレーム１０の一側部に固定することにより設置スペースが小さくなり、且つ、減速機３０の出力軸３７と破砕ロータ５の回転軸５０の位置出しが容易に行なえるようになる。しかも、中空の出力軸３７に破砕ロータ５の回転軸５０の一端側を嵌着して、当該回転軸３７を減速機３０の軸受４５で支持できるので、軸受の個数を減らすことができる。

そして、減速機３０の出力ギア３６が、出力軸３７に破砕ロータ５の回転軸５０が嵌着される側に偏在するように配置されているため、動力の伝達バランスに優れ、稼動時に発生する振動を効果的に抑制することができ、出力ギア３６が偏在する側に他方の軸受４４より耐軸荷重が大きな軸受４５を装着することにより、コストの増大を招くことなく、より安定且つ信頼性の高い破砕装置を実現できる。

減速機３０は中心線ＣＬに対して上縁部３９ａ側と下縁部３９ｂ側が対称の形状であるので、中心線ＣＬ周りに１８０度回転させ、上縁部３９ａを底面とし取付架台１１ａに取付けることができるため、本体フレーム１０の何れの側部にでも設けることができる。

上述の減速機３０を本体フレーム１０の一側部１０ａに固定することにより、減速機３０用の基台を別途備える必要がなくなり設置スペースが小さくなり、且つ、減速機３０の出力軸３７と破砕ロータ５の回転軸５０の位置出しが容易に行なえるようになる。しかも、中空の出力軸３７に破砕ロータ５の回転軸５０の一端側５０ａを嵌着して、当該回転軸５０を減速機３０の軸受４５で支持できるので、軸受の個数を減らすことで部品点数の低減がはかられる。

電動機Ｍの出力軸と減速機３０の入力軸３１がプーリ１３，１５を介してＶベルト１４で連結され、減速機３０により所定の回転速度に減速された電動機Ｍの動力が、減速機３０の出力軸３７を介して破砕ロータ５の回転軸５０に伝達される。

図６（ａ），（ｂ）に示すように、プーリ１５には減速機３０の入力軸３１を挿通する開口１５ｂと、プーリ１５の回転に伴ない入力軸３１の軸心方向に沿って冷却風を流入させる吸引用の羽根１５ａが設けられ、羽根１５ａにより流入された冷却風を減速機３０のケーシング３９側に通風するように構成されている。

プーリ１５と減速機３０のケーシング３９の間には、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、プーリ１５により流入された冷却風を通風する開口７１が形成された風洞７０が、８（ａ），（ｂ）に示すように、ボルト（図示せず）によって減速機３０のケーシング３９と所定の間隙、好ましくは５０ｍｍ程度の間隙を設けて取付けられる。これによりプーリ１５によって流入された冷却風が、前記開口７１を通過し、風洞７０とケーシング３９の間隙に効率よく案内される。

プーリ１３，１５及びＶベルト１４の外方には、一端を電動機Ｍの基台に設けた支持部材７６、他端を取付架台１１ａに設けた支持部材７７で支持された安全カバー支持部材７２に沿って安全カバー７３，７４，７５が備えられている。

つまり、風洞７０と、プーリ１３，１５及びＶベルト１４を覆う安全カバー７３，７４，７５、安全カバー支持部材７２は別体で構成することができ、しかも、風洞７０にＶベルト１４の通路を確保するような必要がないため、冷却風をケーシング３９の外面に効率的に案内することができるようになる。そして、そのような風洞７０がケーシング３９に取り付けられているため、電動機Ｍ等の他の振動発生源からの影響を極めて低減させることができる。

安全カバー支持部材７２には、まず安全カバー７４を取り付け、次に安全カバー７３，７５を取付けることにより、図９に示すように、安全カバー７４を残して、プーリ１３，１５を露出させることができ、さらに風洞７０は、図７（ｄ）に示すように、分割部７０’が分割形成されているため、プーリ１５を入力軸３１から取り外さず、Ｖベルト１４が装着された状態であっても、容易に着脱することができるようになり、メンテナンス性が向上する。

図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、プーリ１５と対向する安全カバー７５に形成した開口７５ａは、網目状の開口としてのネット７８やパンチングメタルで覆うことで、羽根１５ａによって吸引される冷却風の流れによって異物が安全カバー７５の開口７５ａを介して風洞７０に進入するような不都合が回避できるようになる。なお、安全カバーの上面には取手７９が備えられている。

上述した実施形態では、プーリ１５の回転に伴ない入力軸３１の軸心方向に沿って冷却風を流入させる吸引用の羽根１５ａをプーリの内部に備える構成について説明したが、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、プーリ１５’の外周に羽根１５ａ’を備える構成であってもよい。

さらに、羽根１５ａ及び１５ａ’を可動式にすることで、例えば減速機の設置する面が本体フレームのどちら側にあっても、プーリの回転方向に応じて羽根の方向を可動させ、入力軸３１の方向に通風させることができる。

上述の実施形態では、減速機の入力軸３１に嵌合するプーリのリブを羽根として一体成形する構成について説明したが、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、プーリ１５’’の軸部に羽根１５ａ’’をボルト等により取付ける構成であってもよい。プーリ１５’’と羽根１５ａ’’を別体に成形しているが、プーリ１５’’の内部に羽根１５’’’を備えることで省スペース化が図れる。プーリ１５’’は必要とされる変速比により、羽根１５’’は必要とされる風量により、個別に設計が可能となるので、製造、在庫管理が容易となり、コストダウンも図れる。

上述した実施形態では、風洞及び安全カバーの材質について特に明示しなかったが、種々の金属、プラスチック、その他から適宜選択し得る。

以上説明した一軸剪断破砕機や、減速機及びその軸受等の具体的構成は実施形態の記載に限定されるものではなく、本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計可能であることはいうまでもない。

本発明による破砕装置の概略図本発明による破砕装置の正面図本発明による破砕装置の平面図本発明による破砕装置の左側面図（ａ）は、減速機の要部説明図、（ｂ）は、減速機の正面図（ａ）は、プーリの正面図、（ｂ）は、プーリの要部断面図（ａ）は、風洞の平面図、（ｂ）は風洞の正面図、（ｃ）は風洞の右側面図、（ｄ）は風洞の分割部の説明図（ａ）は、風洞を取付けた減速機及びプーリの平面図、（ｂ）は、風洞を取付けた減速機及びプーリの正面図、一部安全カバーを取付けた破砕装置の正面図（ａ）は、安全カバーの平面図、（ｂ）は、安全カバーの正面図、（ｃ）は、安全カバーの右側面図（ａ）は、別実施形態によるプーリの正面図、（ｂ）は、別実施形態によるプーリの要部断面図（ａ）は、別実施形態によるプーリの正面図、（ｂ）は、別実施形態によるプーリの要部断面図従来のプーリの説明図

符号の説明

１：一軸剪断破砕装置
２：受入ホッパ
３：プッシャ
４：台板
５ａ：破砕刃
５：破砕ロータ
６：固定刃
７：固定刃
５ｖ：溝
５ｂ：取付座
５ａ：回転刃
６：第一固定刃
７：第二固定刃
８：スクリーン機構
９：排出ホッパ
１０：本体フレーム
１０ａ：一側部
１０ｂ：他側部
１１ａ：取付架台
１１ｂ：取付架台
１２：軸受
１３：プーリ
１４：Ｖベルト
１５：プーリ
１５’：プーリ
１５’’：プーリ
１５ａ：羽根
１５ａ’：羽根
１５ａ’’：羽根
１５ｂ：開口
３０：減速機
３１：入力軸
３１Ａ：動力入力部
３２：第一ギア
３３：第二ギア
３４：回転軸
３５：第三ギア
３６：第四ギア
３７：出力軸
３７Ａ：動力出力部
３９：ケーシング
３９ａ：上縁部
３９ｂ：下縁部
３９ｃ：一端側
３９ｄ：他端側
３９ｅ：前縁部
３９ｆ：後縁部
４０：軸受
４１：軸受
４２：軸受
４３：軸受
４４：軸受
４５：軸受
４６：取付部
４７：ピン孔
５０：回転軸
５０ａ：一端側
５０ｂ：他端側
７０：風洞
７１：開口
７２：安全カバー支持部材
７３：安全カバー
７４：安全カバー
７５：安全カバー
７５ａ：開口７５ａ
７６：支持部材
７７：支持部材
７８：ネット
１００：破砕処理部
３００：減速機構
ＣＬ：中心線
Ｍ：電動機
Ｐ１：軸心
Ｐ２：軸心
Ｐ３：軸心

Claims

減速ギア機構がケーシングに収容され、プーリを介して電動機とベルト連結される入力軸と、負荷側の回転軸が駆動連結される出力軸を備え、前記ケーシングが負荷側のフレームに取り付けられている減速機構であって、
前記ケーシングの一側で前記入力軸が前記電動機とベルト連結され、前記ケーシングの他側で前記出力軸が前記負荷側の回転軸と駆動連結されるように前記入力軸及び出力軸を配置し、前記入力軸に取り付けられたプーリに軸心に沿って冷却風を流入させる吸引用の羽根を設けるとともに、前記羽根により流入された冷却風を前記ケーシングに通風する開口が前記プーリと前記ケーシング間に位置するように配置された風洞を前記ケーシングに取り付けている減速機構。
前記風洞を、前記開口が二分されるように上下または左右に分割形成している請求項１記載の減速機構。
前記プーリ及びベルトを遮蔽する安全カバーを前記負荷側のフレームに取り付け、前記プーリと対向する部位に網目状の開口を形成している請求項１または２記載の減速機構。
請求項１から３の何れかに記載の減速機構を備えた破砕装置。