JP2010234235A

JP2010234235A - トルクリミッタを備えた破砕装置の制御装置

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Publication number: JP2010234235A
Application number: JP2009084056A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Hirosawa; 慶文廣澤; Shigenori Inoue; 繁則井上; Hirotaka Murakami; 浩隆村上
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2010-10-21
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: JP5665278B2

Abstract

【課題】破砕ロータのトルクが設定トルク以上になると摩擦プレートと加圧プレートに滑りを発生させることで、変速機構及び駆動機に過大な負荷がかかることを回避できる破砕装置に対して、破砕ロータが駆動している間は、加圧機構を作動して摩擦プレートと加圧プレートを所定圧で確実に圧接した状態に維持でき、摩擦プレートと加圧プレートの発熱による焼き付きや摩耗による破損の虞を低減できる破砕装置の制御装置を提供する。
【解決手段】
制御装置１は、破砕ロータ５のトルクが設定トルク以上になると摩擦プレート２１と加圧プレート２２に滑りを発生させるトルクリミッタ２０を備えた制御装置１００に対して、起動時に加圧機構２６を作動して摩擦プレート２１と加圧プレート２２を圧接した後に電動機Ｍを始動し、停止時に電動機Ｍを停止した後に加圧機構２６を停止する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、トルクリミッタを備えた破砕装置の制御装置に関する。

従来、破砕装置は、駆動機の動力により所定軸心周りに回転する破砕ロータの周囲に固定された回転刃と、破砕ロータの回転軸心に沿って対向配置された固定刃で構成された破砕処理部を備え、電化製品、建築廃材、プラスチックなどの被破砕物を破砕するように構成されている。

このような破砕装置では、破砕処理部の回転刃と固定刃で破砕できない硬さや大きさの異物が被破砕物に混入することがあり、異物が混入した場合は、回転刃と固定刃が破損したり、駆動機から破砕ロータに動力を伝達する変速機構や駆動機に過大な負荷がかかり破損したりする虞があった。

そこで、破砕ロータから過大な負荷を変速機構や駆動機に伝達しないように破砕ロータと変速機構を接続するカップリング部にトルクリミッタを設けることが考えられる。例えば、破砕ロータの回転軸の一端に備えた第一部材と、変速機構の動力の出力軸に備えた第二部材を、複数のピンで接続したようなトルクリミッタが考えられる。

当該トルクリミッタは、変速機構の出力軸と、破砕ロータの回転軸との相対的な回転トルクの差がピンのせん断強度以上になると前記ピンが破断し、破砕ロータの回転軸に動力を伝達しないように構成される。

このようなトルクリミッタを備えることで、被破砕物への異物の混入による回転刃と固定刃、変速機構、駆動機等の破損を防ぐことができるが、復旧するには、第一部材と第二部材を新たなピンで接続しなおす作業を要し、煩雑である。

また、特許文献１には、図１２に示すように、駆動機の動力により所定軸心周りに回転する破砕ロータ９０の周囲に固定された回転刃９１、回転刃９１と協働して被破砕物をせん断し破砕ロータ９０の軸と平行な軸を回転中心として回転し得るように支持された固定刃９２と、固定刃９２を任意に設定した限界トルクが加わらない状態では固定刃９２を固定支持し、且つ前記限界トルクが加わると受け刃を回転させるトルクリミッタ９３を備え、回転刃９１と固定刃９２の間にこれらではせん断できない異物が挟まった場合は、固定刃９２が回転し過大な負荷を逃がすことができる破砕装置が提案されている。

トルクリミッタ９３は、固定刃９２と一体に固定されたクラッチ板９４と、クラッチ板９４と圧接されるクラッチ板９５と、クラッチ板９４，９５を圧接する皿ばね９６及び皿ばね９６による圧接力を調整する調整ナット９７で構成され、調整ナット９７の締め具合により２枚のクラッチ板９４，９５が相対的に回転する限界トルクを調整できるように構成されている。

前記限界トルクを被破砕物のせん断に必要な最大トルクとほぼ同じ程度の値に設定しておけば、回転刃９１と固定刃９２とで被破砕物をせん断している状態では、固定刃にかかる負荷がトルクリミッタ９３の限界トルクを超えることはないので、受け刃の姿勢が崩されることはない。

そして回転刃９１と固定刃９２とでせん断できない異物がこれらの間に挟まった場合は、固定刃９２にトルクリミッタ９３の限界トルクを超える過大な負荷が加わるので、固定刃９２は回転刃９１に押されるように回転してその負荷を逃がし、その際に駆動機を停止して破砕ロータの回転を停止し、回転刃９１と固定刃９２の破損を回避するのである。

特開２００２−７９１２９号公報

しかし、上述の特許文献１に記載のような破砕装置では、回転刃９１と固定刃９２とでせん断できない小さな異物がこれらの間に挟まった場合は、固定刃９２は回転刃９１に押されるように回転してその負荷を逃がすことができるが、回転した固定刃９２を元の姿勢に復旧する作業が必要であり煩雑であった。

また、大きな異物だと固定刃９２が回転しても回転刃９１と固定刃９２の間に挟まったままの状態になる場合がある。その際、駆動機を停止しても破砕ロータは慣性でしばらく回り続けようとするため、変速装置や駆動機そのものに過大な負荷がかかり破損する虞があった。

本発明は、上述した問題点に鑑み、破砕ロータのトルクが設定トルク以上になると摩擦プレートと加圧プレートに滑りを発生させることで、変速機構及び駆動機に過大な負荷がかかることを回避できる破砕装置に対して、破砕ロータが駆動している間は、加圧機構を作動して摩擦プレートと加圧プレートを所定圧で確実に圧接した状態に維持でき、摩擦プレートと加圧プレートの発熱による焼き付きや摩耗による破損の虞を低減できる破砕装置の制御装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明による制御装置の第一特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載したとおり、破砕ロータに固定された回転刃と回転刃に対向配置された固定刃が協働して被破砕物を破砕する破砕処理部と、駆動機からの動力を破砕ロータに伝達する変速機構と、駆動機と破砕ロータの間に設けられ、加圧機構により圧接された摩擦プレートと加圧プレートを介して動力を破砕ロータに伝達し、破砕ロータのトルクが設定トルク以上になると摩擦プレートと加圧プレートに滑りを発生させるトルクリミッタと、を備えた破砕装置に対して、起動時に加圧機構を作動して摩擦プレートと加圧プレートを圧接した後に駆動機を始動し、停止時に駆動機を停止した後に加圧機構を停止する点にある。

上述の構成によれば、トルクリミッタを駆動機と破砕ロータとの間に組み込むことで、破砕ロータの要求トルクがトルクリミッタの設定トルク以上になると、摩擦プレートと加圧プレートに滑りが発生し、駆動機からの設定トルク以上の動力を破砕ロータに伝達することを抑制できる。これにより、駆動機に異常な負荷がかかり破損する虞を回避できる。破砕ロータの要求トルクがトルクリミッタの設定トルクより小になると、摩擦プレートと加圧プレートの滑りがなくなり、駆動機の動力が破砕ロータに伝達される。

このように、破砕ロータのトルクが設定トルク以上であるか否かのみにより駆動機の動力の伝達、伝達抑制を自動で切り替えることができ、復旧作業が不要となる。さらに、加圧機構による摩擦プレートと加圧プレートの圧接力を変えることで、摩擦プレートと加圧プレートに滑りが発生するトルクを簡便に調節できる。

破砕装置の起動時には加圧機構を作動して摩擦プレートと加圧プレートを確実に圧接した後に駆動機を始動し、停止時には駆動機を停止した後に加圧機構を停止するように構成されているため、破砕装置の起動中は、常に摩擦プレートと加圧プレートが所定の加圧状態にあり、回転刃と固定刃とが異物を噛み込み、破砕ロータのトルクが設定トルク以上になる状況が発生しない限り、摩擦プレートと加圧プレートに滑りが発生することなく、発熱による焼き付きや摩耗による破損を低減できる。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載したとおり、上述の第一特徴構成に加えて、起動時に加圧機構による加圧状態を検知し、所定の加圧状態から逸脱していると駆動機の始動を禁止する点にある。

上述の構成によれば、トルクリミッタの摩擦プレートと加圧プレートが所定の加圧状態から逸脱していると駆動機は始動しないので、摩擦プレートと加圧プレートの加圧が不十分な状態での運転を防止でき、摩擦プレートと加圧プレートの加圧状態が不十分である状態での運転を防止でき、発熱による焼き付きや摩耗による破損を低減できる。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載したとおり、上述の第一または第二特徴構成に加えて、起動後に加圧機構による加圧状態を検知し、所定の加圧状態から逸脱していると駆動機を停止する点にある。

上述の構成によれば、トルクリミッタ作動時に、トルクリミッタの摩擦プレートと加圧プレートの加圧状態を検知し、所定の加圧状態から逸脱していると、駆動機は停止するので、摩擦プレートと加圧プレートの加圧状態が不十分である状態での運転を防止でき、発熱による焼き付きや摩耗による破損を低減できる。

同第四の特徴構成は、同請求項４に記載したとおり、上述の第二または三特徴構成に加えて、破砕処理部に被破砕物を押圧するプッシャ機構を備え、所定流量の作動油を供給する調圧機構からプッシャ機構を前進後退駆動する切換弁を介して作動油を供給する第一油路に、加圧機構に作動油を供給する第二油路を分岐接続し、第二油路に加圧機構へ供給される作動油の圧力を調整する減圧弁を設けるとともに、減圧弁の下流側に加圧状態を検知する圧力センサを備えた油圧回路を破砕装置に備え、圧力センサの出力に基づいて加圧機構による加圧状態を検知する点にある。

上述の構成によれば、トルクリミッタの加圧機構の作動油を、プッシャ機構を前進後退駆動するための作動油を供給する油圧回路から供給することができるため、別途トルクリミッタの加圧機構用の油圧回路を備える必要がなくなり、コストの低減が図れる。加圧機構へ供給される作動油の第二油路に、当該第二油路を流れる作動油の圧力を調整する減圧弁を設けることで、加圧機構に供給される作動油の圧力を調整でき、当該減圧弁の下流側に加圧状態を検知する圧力センサの出力に基づいて、摩擦プレートと加圧プレートの加圧状態を検知することができる。

以上説明したとおり、本発明によれば、破砕ロータのトルクが設定トルク以上になると摩擦プレートと加圧プレートに滑りを発生させることで、変速機構及び駆動機に過大な負荷がかかることを回避できる破砕装置に対して、破砕ロータが駆動している間は、加圧機構を作動して摩擦プレートと加圧プレートを所定圧で確実に圧接した状態に維持でき、摩擦プレートと加圧プレートの発熱による焼き付きや摩耗による破損の虞を低減できる破砕装置の制御装置を提供することができるようになった。

破砕装置の概略図破砕装置の側面図破砕装置の平面図変速装置の平断面図トルクリミッタの要部の説明図本発明による変速装置の側面図（ａ）はトルクリミッタによる動力の伝達抑制の説明図、（ｂ）はトルクリミッタによる動力伝達の説明図油圧回路の説明図制御装置の説明図破砕装置の起動制御のフローチャート破砕装置の停止制御のフローチャート従来の破砕装置の説明図

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３に示すように、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、受入ホッパ２に投入された被破砕物を破砕処理する破砕処理部１０と、破砕処理部１０に向けて水平方向から被破砕物を押圧するプッシャ機構を備え、当該破砕装置１は、後述する制御装置１００によって運転を制御されている。

プッシャ機構は、後述する油圧回路６０に備えられた油圧ポンプ５２から供給される作動油により前進後退駆動する油圧シリンダ３ｂのピストンに連結されたアーム３ａが押込プッシャ３の後端に連結され、台盤４上を水平方向に前進後退駆動して、被破砕物を破砕処理部１０に向けて押圧するように構成されている。

破砕処理部１０は、受入ホッパ２の下方に配置され、所定の軸心周りに回転する破砕ロータ５の周面に周方向に形成された溝部に固定された先端ｖ字状の回転刃６と、破砕ロータ５の回転軸５ｃ方向に沿って対向配置され、回転刃６と噛み合って被破砕物をせん断破砕する先端ｖ字状の固定刃７とで構成されている。

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、この溝５ｖ内に形成された複数個の取付座６ｂの夫々に刃体６ａがボルトで締着されている。それぞれの回転刃６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。固定刃７は、先端ｖ字状の刃体７ａが破砕ロータ５の軸心方向に沿って台盤４の端部に設けられた取付座７ｂにボルトで締着されている。

破砕処理部１０の下部には、回転刃６と固定刃７により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。

スクリーン機構８は、回転刃６の回転軌跡に沿った弧状に湾曲形成され、多数の開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１０で破砕された被破砕物のうちスクリーン機構８の開孔より小さく破砕された被破砕物が、前記開孔から落下して排出ホッパ９に収容され、前記開孔を通らなかったものは、再び回転刃６と固定刃７で破砕される。

駆動機としての電動機Ｍは破砕装置１下部の架台に固定され、変速機構としての減速機構３０は本体フレーム１１の一側部１１ａに組み付けた支持体の一例としての取付架台１２ａに固定されている。電動機Ｍの出力軸に取り付けられたプーリ１３と、減速機構３０の入力軸３１に取り付けられたプーリ１５はｖベルト１４により連結され、電動機Ｍの動力は、減速機構３０により所定の回転速度に変速されて出力軸３７から出力され破砕ロータ５の回転軸５ｃに伝達されるように構成されている。

尚、電動機Ｍの出力軸と減速機構３０の入力軸３１を、プーリ１３，１５を介してｖベルト１４で連結せずに、カップリングで連結してもよい。

図４に示すように、減速機構３０は電動機Ｍからの動力が伝達される入力軸３１と、破砕ロータ５へ動力を伝達する出力軸３７と、入力軸３１から出力軸３７へ動力を伝達する複数段のギア機構と、トルクリミッタ２０を備えている。

前記複数段のギア機構は、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で構成されている。第四ギア３６は、中央に開孔が形成され軸受３８を介して出力軸３７に嵌挿され、第四ギア３６の動力が出力軸３７に直接伝達されないように構成されている。

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。

トルクリミッタ２０は、両面に摩擦材が貼り付けられ、回転軸３４からの伝達動力で回転する環状の摩擦プレート２１と、摩擦プレート２１との摩擦力で出力軸３７に動力伝達する環状の加圧プレート２２とが、出力軸３７の軸心周りに配置され、加圧機構２６により摩擦プレート２１と加圧プレート２２は所定の圧力で圧接され、出力軸３７側のトルクが設定トルク以上になると摩擦プレート２１と加圧プレート２２に滑りが発生し、設定トルク未満になると摩擦プレート２１と加圧プレート２２が一体に回転して出力軸３７に動力伝達されるように構成されている。

図５に示すように、第四ギア３６の一側面には複数枚の摩擦プレート２１と加圧プレート２２及び加圧プレート２２の支持部２３を収容可能な環状凹部３６ａが形成され、支持部２３は複数の加圧プレート２２と摩擦プレート２１を交互に整列配置した状態で保持するストッパ２５と、摩擦プレート２１と加圧プレート２２を出力軸３７の軸心に平行な方向に所定の圧力で圧接する加圧機構２６を備えている。

摩擦プレート２１は、内周側に歯部２１ａが形成され、環状凹部の側壁に形成された溝部３６ｂとスプライン結合されることで、第四ギア３６に対して相対回転不可かつ出力軸３７の軸心方向には移動可能となっている。

加圧プレート２２は、外周側に歯部２２ａが形成され、支持部２３の側壁に形成された溝部２３ａとスプライン結合されることで、支持部２３に対して相対回転不可かつ出力軸３７の軸心方向に移動可能となっている。

支持部２３は、中央に出力軸３７を挿嵌可能な開孔が形成され、内周側に溝部２３ｃが形成され、出力軸３７の周囲に形成された溝部３７ｃと噛み合い一体となって回転するように構成されている。

加圧機構２６は、支持部２３に形成された環状のシリンダ部と、前記シリンダ部内に配置され出力軸３７の軸心と平行な方向に移動可能に環状のピストン２６ａとピストン２６ａを軸心方向に作動する作動油を注入する油圧室２６ｂとで構成されている。

ピストン２６ａの周面には、周面に沿って溝が設けられ、当該溝にシール部材２６ｃ，２６ｄが挿入されている。これらのシール部材２６ｃ，２６ｄにより油圧室２６ｂが油密保持されている。

出力軸３７は、破砕ロータ５の回転軸５ｃを嵌入支持する中空軸で構成され、出力軸３７の中空部に形成されたキー溝３７ｈと回転軸５ｃの端部に形成されたキー溝とがキー連結されるように構成されている。

出力軸３７の周部には加圧機構２６の油圧室２６ａに作動油を供給する作動油路３７ａが軸心と平行な方向に沿って形成されている。トルクリミッタ２０の外部から作動油路３７ａを経て油圧室２６ｂ内に作動油が供給され、ピストン２６ａを出力軸３７の軸心と平行な方向に移動させることで加圧プレート２２と摩擦プレート２１を圧接することとなる。

さらに出力軸３７には、環状凹部３６ａの内側側壁と支持部２３の間隙２７から摩擦プレート２１と加圧プレート２２の接合部に冷却油を供給する冷却油路３７ｂが形成されている。尚、供給された冷却油は摩擦プレート２１と加圧プレート２２の外周縁からケーシング３９内に漏れ、ギア機構の潤滑油として使用されるように構成されている。

作動油及び冷却油は、それぞれケーシング３９に備えた給油口３７ｄ，３７ｅから供給される。出力軸３７は、ケーシング３９に対して相対回転するので、作動油路３７ａ及び冷却油路３７ｂに作動油及び冷却油を供給するために、出力軸３７の全周に亘って給油溝３７ｆ，３７ｇが形成してある。供給口３７ｄ，３７ｅから供給された作動油及び冷却油は、それぞれ給油溝３７ｆ，３７ｇから作動油路３７ａ及び冷却油路３７ｂに供給される。

尚、トルクリミッタ２０は、摩擦プレートと加圧プレートを離間させるバネ等の圧接解除機構を備えていないため、加圧機構へ作動油の供給を停止しても摩擦プレートと加圧プレートには適当な摩擦力が働いた状態が維持される。上述のようなトルクリミッタ２０を破砕装置の動力伝達制御装置に採用することで次のような利点がある。

回転刃６の刃体６ａを交換する際には、押込プッシャ３の油圧シリンダ３ｂへ作動油の供給を停止し、電動機Ｍを停止する。これにより、トルクリミッタ２０への作動油の供給が停止され、加圧機構２６は摩擦プレート２１と加圧プレート２２を加圧しなくなる。

この状態で破砕ロータ５を回転させて回転刃６の刃体６ａを交換する場合に、破砕ロータ５は重量物であるため、直接手動で回転させることは困難である。しかし、摩擦プレート２１と加圧プレート２２には適当な摩擦力が働いたままなので、減速機構３０の入力軸３１を回転させると、入力軸３１の回転が出力軸３７に伝達され、破砕ロータ５を容易に回転させることができる。

ケーシング３９は、図６に示すように、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上に入力段の第一ギア３２の軸心、つまり入力軸３１の軸心と、回転軸３４の軸心と、出力段の第四ギア３６の軸心、つまり出力軸３７の軸心が位置する形状で構成されている。

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、当該減速機構３０を取付架台１２ａに取り付ける取付部４６が形成され、当該取付部４６にボルト孔が形成されている。

図４に示すように、ケーシング３９の外部にはオイルポンプ７０が備えられている。オイルポンプ７０は電動機Ｍからの動力で回転駆動し、減速機構３０のケーシング３９内に充填された潤滑油を冷却油としてトルクリミッタ２０に循環供給するように構成されている。オイルポンプ７０は、ケーシング３９側面に形成した排出口から吸込み、給油配管４８を介して給油口３７ｅへと循環供給して、摩擦プレート２１と加圧プレート２２の冷却をする。

オイルポンプは必ずしもケーシング３９に固設する必要はないが、動力コストの低減の観点から入力軸３１の回転を動力源とするトロコイドポンプや、プランジャポンプが好ましい。

トロコイドポンプを採用する場合は、入力軸３１に固定されたインナーギアと、アウターロータの内部で回転させることで吸入と吐出の工程を繰り返すように構成すればよく、プランジャポンプを採用する場合は、入力軸３１に固定されたカムとケーシング３９との相対回転により、吸入と吐出の工程を繰り返すように構成すればよい。何れにせよケーシング３９内に溜まった油を冷却油として冷却油路３７ｂに循環させて、摩擦プレート２１と加圧プレート２２に供給できればよい。

尚、ケーシング３９内の油の排出口はケーシング３９側面の適当な位置に設ければよく、吸込口から冷却油路３７ｂまでの給油配管４８には、油中のゴミの除去をするためのフィルタ６１、その他冷却機、逆止弁等を適宜備えて構成すればよく、オイルポンプ７０の動力源も入力軸３１に限らず、回転軸３４や、出力軸３７であってもよい。

尚、油圧回路６０の作動油は加圧機構２６からケーシング３９内に漏れ、トルクリミッタ２０の冷却油や減速機構３０の潤滑油として使用され、ケーシング３９内の潤滑油を所定の液位で排出する戻し流路４９により、ケーシング３９内の余剰オイルを油圧回路６０のオイルタンク５９に帰還させるように構成されている。戻し流路４９には、油中のゴミがオイルタンク５９に流入することを防止するためのフィルタ６２が備えられている。

破砕ロータ５の回転軸５ｃの一端側が、減速機構３０の出力軸３７に嵌装され、他端側が本体フレーム１１の他側部に組み付けた取付架台１２ｂに装着された軸受１６で支持されている。

このように、減速機構３０を取付架台１２ａに固定することにより、減速機構３０用の支持体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、減速機構３０の出力軸３７と破砕ロータ５の回転軸５ｃの位置出しが容易に行なえるようになる。しかも、出力軸３７に破砕ロータ５の回転軸５ｃの一端側を嵌装して、当該回転軸５ｃを減速機構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図れる。

減速機構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１２ａに取り付けることができるため、本体フレーム１１の何れの側部にでも設けることができる。

以上のように、トルクリミッタ２０を減速機構３０または減速機構３０と破砕ロータ５との間に組み込むことで、出力軸３７側を回転させるのに必要なトルクがトルクリミッタの設定トルク以上の場合は、図７（ａ）に示すように、摩擦プレート２１と加圧プレート２２に滑りが発生し、電動機Ｍからの設定トルク以上の動力を破砕ロータ５に伝達することを抑制できる。

よって、回転刃６と固定刃７が異物を噛み込んでも、減速機構３０に異常な負荷がかかり破損したり、電動機Ｍの負荷が増大して電動機Ｍを破損したりする虞を回避できる。

出力軸３７側を回転させるのに必要なトルクがトルクリミッタの設定トルクよりより小さい場合は、図７（ｂ）に示すように、摩擦プレート２１と加圧プレート２２が加圧機構２６により圧接され、電動機Ｍの動力が破砕ロータ５に伝達される。

このように、破砕ロータ５側の要求トルクの第四ギア３６側の出力トルクに対する大小のみで電動機Ｍから動力の伝達、伝達抑制を自動で切り替えることができるので、復旧作業が不要となる。さらに、加圧機構２６による摩擦プレート２１と加圧プレート２２の圧接力を変えることで、摩擦プレートと加圧プレートに滑りが発生するトルクを簡便に調節できる。

以下に、破砕装置１の油圧回路６０及び制御装置１００について説明する。図８に示すように、破砕装置１の油圧回路６０は、所定流量の作動油を供給する油圧ポンプ５２と、油圧ポンプ５２が出力する作動油の圧力を調整する調圧機構５７と、油圧ポンプ５２から供給される作動油を押込プッシャ３の油圧シリンダ３ｂに供給する第一油路としての供給配管５１と、供給配管５１に設置され押込プッシャ３の前進後退駆動を切り換える４ポート３位置方向制御弁である切換弁５３と、切換弁５３の上流側にシーケンス弁５４が備えられ、切換弁５３の下流側にリリーフバルブ６３が備えられている。シーケンス弁５４は、後述する供給配管４７の減圧弁５０へ供給される作動油を所定圧以上に維持するように構成されている。

リリーフバルブ６３は、油圧シリンダ３ｂの前進中に破砕処理部１０に大きな異物が投入されるなどして押込プッシャ３に大きな負荷がかかり、供給配管５１内の圧力が所定の圧力以上になると開き、油圧ポンプ５２から供給される作動油をオイルタンク５９へ逃がし、油圧回路６０を保護するように構成されている。

さらに、油圧回路６０は、供給配管５１から分岐接続され加圧機構２６に作動油を供給する第二油路としての供給配管４７を備えている。供給配管４７には設置され加圧機構２６へ供給される作動油の圧力を調整する減圧弁５０と、減圧弁５０の下流側に設置され加圧機構２６の加圧状態を検知する圧力センサ５６と、加圧機構２６による摩擦プレート２１と加圧プレート２２の加圧状態を切り換える４ポート２位置方向制御弁である切換弁５８と、押込プッシャ３の前進後退駆動の切換の際の調圧機構５７により油圧ポンプ５２のアンロード運転の際に加圧機構２６へ供給される供給配管５１内の作動油の圧力低下を補償するアキュムレータ５５を備えている。

油圧ポンプ５２は、電磁式２圧２容量制御形のピストンポンプであり、切換弁５３の動作に応じて、調圧機構５７を制御することで低圧大流量と高圧小流量の吐出を行い、押込プッシャ３を前進後退駆動させるように構成されている。

破砕装置１の制御装置１００は、図９に示すように、起動スイッチＳ１と停止スイッチＳ２から信号と、押込プッシャ３の油圧シリンダ３ｂに備えられた前進スイッチＳ３及び後退スイッチＳ４の信号と、供給配管４７に備えられた圧力センサ５６の信号が入力され、電動機Ｍを起動停止制御したり、供給配管４７，５１に作動油を供給する油圧ポンプ５２に起動停止制御したり、油圧ポンプ５２の調圧機構５７を制御したり、押込プッシャ３の前進後退制御のための切換弁５３，加圧機構２６の切換弁５８を制御するように構成されている。

尚、制御装置１００は、破砕装置１内部に備えてもよく、破砕装置１外部の制御盤等の内部に備えてもよい。

破砕装置１の起動時は、起動スイッチＳ１の入力に基づいて、油圧ポンプ５２を起動し切換弁５８を制御し加圧機構２６を作動して摩擦プレート２１と加圧プレート２２を圧接した後に電動機Ｍを始動し、切換弁５３を制御し押込みプッシャ３の前進後退駆動を開始する。

停止時は、切換弁５３を制御し押込プッシャ３の作動を停止し、電動機Ｍを停止し、その後に切換弁５８を制御し加圧機構２６を停止するように構成されている。

さらに制御装置１００は、起動時に圧力センサ５６の出力に基づいて加圧機構２６による加圧状態を検知し、所定の加圧状態から逸脱していると電動機Ｍの始動を禁止し、起動後に圧力センサ５６の出力に基づいて加圧機構２６による加圧状態による加圧状態を検知し、所定の加圧状態から逸脱していると電動機Ｍを停止するように構成されている。

図１０に示すフローチャートに基づいて破砕装置１の起動制御を説明する。制御装置１００は、起動スイッチＳ１がＯＮになると（ＳＡ１）、油圧回路に作動油を供給するため、油圧ポンプ５２を起動する（ＳＡ２）。次に、トルクリミッタ２０を作動させるために、切換弁５８を制御し、トルクリミッタ２０の加圧機構２６に作動油の供給が開始される（ＳＡ３）。

油圧センサ５６が検知する供給配管４７内の圧力が所定の圧力になると（ＳＡ３でＹＥＳ）、トルクリミッタ２０は動力の伝達が可能な状態であるので、破砕ロータ５を回転させるために電動機Ｍを始動する（ＳＡ５）。

電動機Ｍの動力により破砕ロータ５が回転すると、切換弁５３を制御し押込プッシャ３を前進駆動する（ＳＡ６）。ここで、油圧センサ５６が検知する供給配管４７内の圧力が所定の圧力であれば（ＳＡ７でＹＥＳ）、前進リミットスイッチＳ３がＯＮされるまで（ＳＡ８でＮＯ）、押込プッシャ３の前進駆動を続ける。

前進リミットスイッチＳ３がＯＮされると（ＳＡ８でＹＥＳ）、切換弁５３を制御し、押込プッシャ３を後退駆動する（ＳＡ９）。ここで、油圧センサ５６が検知する供給配管４７内の圧力が所定の圧力であれば（ＳＡ１０でＹＥＳ）、後退リミットスイッチＳ３がＯＮされるまで（ＳＡ１１でＮＯ）、押込プッシャ３の後退駆動を続ける。後退リミットスイッチＳ３がＯＮすると（ＳＡ１１でＹＥＳ）、切換弁５３を制御し、再度押込プッシャ３を前進駆動する（ＳＡ６）。

上述のステップＳＡ４，ＳＡ７，ＳＡ１０で油圧センサ５６が検知する供給配管４７内の圧力が所定の圧力でない場合、加圧機構２６による摩擦プレート２１と加圧プレート２２が所定の加圧状態から逸脱しているので、電動機Ｍを停止し（ＳＡ１２）、油圧ポンプ５２を停止し（ＳＡ１３）、異常が発生したことを通報して（ＳＡ１４）、起動制御を終了する。

次に、図１１に示すフローチャートに基づいて破砕装置１の停止制御を説明する。制御装置１００は、停止スイッチＳ２がＯＮになると（ＳＢ１でＹＥＳ）、切換弁５３を制御し押込プッシャ３の駆動を停止し（ＳＢ２）、破砕ロータ５の回転を停止するために電動機Ｍを停止し（ＳＢ３）、トルクリミッタ２０の摩擦プレート２１と加圧プレート２２の加圧状態を開放するために切換弁５８を制御してトルクリミッタ２０が動力を伝達しないようにし（ＳＢ４）、油圧回路に作動油を供給する油圧ポンプ５２を停止して（ＳＢ５）、停止制御を終了する。

以上のように、破砕装置１の起動時には加圧機構２６を作動して摩擦プレート２１と加圧プレート２２を確実に圧接した後に電動機Ｍを始動し、停止時には電動機Ｍを停止した後に加圧機構２６を停止するように構成されているため、破砕装置１の起動中は、常に摩擦プレート２１と加圧プレート２２が所定の加圧状態にあり、回転刃６と固定刃７で異物を噛み込み破砕ロータのトルクが設定トルク以上になる状況が発生しない限り、摩擦プレート２１と加圧プレート２２に滑りが発生することなく、発熱による焼き付きや摩耗による破損を低減できる。

上述した実施形態では、第四ギア３６と出力軸３７の間の軸受３８について詳述しなかったが、破砕ロータ５に異物が噛み込む等によりトルクリミッタ２０の摩擦プレート２１と加圧プレート２２に滑りが発生するときに、軸受３８は第四ギア３６と出力軸３７と摺動するので、価格と耐久性の観点から適当な滑り軸受や転がり軸受が採用される。例えば、固体潤滑剤分散型焼結複層軸受を好適に用いることができる。

上述の実施形態では、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。尚、減速機構３０が備えるギア数はこれに限らない。

上述した実施形態では、出力軸側に備えられた加圧プレートを、出力段のギア側に備えられ、両面に摩擦材が貼り付けられた摩擦プレートに、加圧機構により圧接することで、出力段のギアから摩擦プレートに動力伝達され、加圧プレートから出力軸に動力伝達される構成を説明したが、出力段のギア側に備えられた加圧プレートを、出力軸側に備えられ、両面に摩擦材が貼り付けられた摩擦プレートに、加圧機構により圧接することで、出力段のギアから加圧プレートに動力伝達され、摩擦プレートから出力軸に動力伝達されるように構成してもよい。

つまり、トルクリミッタは、環状の摩擦プレートと加圧プレートが動力被伝達軸の軸心周りに配置され、動力伝達軸からの伝達動力により摩擦プレートと加圧プレートの何れか一方が回転駆動され、他方が両プレートの摩擦力で回転駆動されて動力被伝達軸に動力伝達するように配置され、動力被伝達軸側の要求トルクが設定トルク以上になると摩擦プレートと加圧プレートが滑り、設定トルク未満になると摩擦プレートと加圧プレートが一体に回転して動力被伝達軸に動力伝達されるように加圧プレートを摩擦プレートに圧接する加圧機構を備えた構成であればよい。

何れにせよ、破砕ロータの動力が設定トルク以上になると、摩擦プレートと加圧プレートに滑りが発生し、駆動機からの設定トルク以上の動力を破砕ロータに伝達することを抑制できる。これにより、変速機構のギアに異常な負荷がかかり破損する虞を回避できる。

上述した実施形態では、減速機構３０の内部にトルクリミッタ２０を組み込む場合について説明したが、トルクリミッタ２０を減速機構３０の外部であって、出力軸３７と破砕ロータ５の回転軸５ｃの間に備えて構成してもよく、さらに、変速機構として減速機構を例に説明したが、本発明の変速機構は増速機構にも適用可能である。

上述した実施形態では、トルクリミッタ２０がいわゆる湿式の多板式のトルクリミッタである場合について説明したが、摩擦プレートと加圧プレートの枚数は、電動機、変速機構、破砕ロータ等に応じて適宜選択される。また、その場合必ずしも複数枚用いる必要はなく単数枚でもよい。また、加圧機構による摩擦プレートと加圧プレートの加圧は油圧によるものに限らず、水圧、空気圧、バネ等により行ってもよく、さらに、トルクリミッタは乾式のトルクリミッタでもよい。

上述した実施形態は、何れも本発明の一例であり、該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能であることはいうまでもない。

１：破砕装置
２：受入ホッパ
３：押込プッシャ
３ｂ：油圧シリンダ
４：台盤
５：破砕ロータ
６：回転刃
７：固定刃
８：スクリーン機構
９：排出ホッパ
１０：破砕処理部
１１：本体フレーム
２０：トルクリミッタ
２１：摩擦プレート
２２：加圧プレート
２３：支持部
２６：加圧機構
２６ａ：ピストン
２６ｂ：油圧室
３０：変速機構（減速機構）
３１：入力軸
３７：出力軸
４０：軸受
４７：第二油路（供給配管）
５０：減圧弁
５１：第一油路（供給配管）
５２：油圧ポンプ
５３：切換弁
５５：アキュムレータ
５６：圧力センサ
５７：調圧機構
５８：切換弁
１００：制御装置
Ｍ：駆動機（電動機）
ＣＬ：中心線

Claims

破砕ロータに固定された回転刃と回転刃に対向配置された固定刃が協働して被破砕物を破砕する破砕処理部と、
駆動機からの動力を破砕ロータに伝達する変速機構と、
駆動機と破砕ロータの間に設けられ、加圧機構により圧接された摩擦プレートと加圧プレートを介して動力を破砕ロータに伝達し、破砕ロータのトルクが設定トルク以上になると摩擦プレートと加圧プレートに滑りを発生させるトルクリミッタと、
を備えた破砕装置に対して、
起動時に加圧機構を作動して摩擦プレートと加圧プレートを圧接した後に駆動機を始動し、停止時に駆動機を停止した後に加圧機構を停止する制御装置。
起動時に加圧機構による加圧状態を検知し、所定の加圧状態から逸脱していると駆動機の始動を禁止する請求項１記載の制御装置。
起動後に加圧機構による加圧状態を検知し、所定の加圧状態から逸脱していると駆動機を停止する請求項１または２記載の制御装置。
破砕処理部に被破砕物を押圧するプッシャ機構を備え、所定流量の作動油を供給する調圧機構からプッシャ機構を前進後退駆動する切換弁を介して作動油を供給する第一油路に、加圧機構に作動油を供給する第二油路を分岐接続し、第二油路に加圧機構へ供給される作動油の圧力を調整する減圧弁を設けるとともに、減圧弁の下流側に加圧状態を検知する圧力センサを備えた油圧回路を破砕装置に備え、圧力センサの出力に基づいて加圧機構による加圧状態を検知する請求項２または３記載の制御装置。