JP2023042410A - 回転装置、及び粉砕機 - Google Patents

Abstract

【課題】モータが故障するおそれを低減しつつ、モータの回転速度を高めることが容易な回転装置、及び粉砕機を提供する。【解決手段】円柱孔５０が形成された外部軸ケース５１と、円柱孔５０の第一領域Ａ１に収容されるモータＭと、円柱孔５０の第二領域Ａ２に収容されるシャフトユニット７とを備え、モータケースＭ１の外径ＯＤＭは第一領域Ａ１における円柱孔５０の内径ＩＤＡ１よりも僅かに小さく、シャフトユニット７は、円柱孔５０の第二領域Ａ２に収容される内部軸ケース７１と、内部軸ケース７１内に配置されたベアリング７３１，７３２，７４１，７４２と、ベアリングによって回転可能に支持され、一端がモータ回転軸ＭＡと連結され、他端が内部軸ケース７１から突出するシャフト７２とを含み、内部軸ケース７１の外径ＯＤ７１は、第二領域Ａ２における円柱孔５０の内径ＩＤＡ２よりも僅かに小さい。【選択図】図１

Description

本発明は、回転駆動力を出力する回転装置、回転装置の回転駆動力によって粉砕対象物を粉砕する粉砕機に関する。

従来より、モータの駆動力でハンマーやブレード等の回転体を回転させることによって、固形物を粉砕する粉砕機が用いられている。このような粉砕機は、回転体が固形物に衝突する際の衝撃によって固形物を粉砕する。固形物を粉砕する際の衝撃がモータに伝わると、モータを損傷させる等してモータを故障させてしまうおそれがある。モータは一般に高価な部材であり、モータの故障を回避したいというニーズがある。

そこで、モータの駆動力をベルト駆動によって伝達し、攪拌工具（回転体）を回転させるミル（粉砕機）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。モータの駆動力をベルト駆動によって回転体に伝達するようにすれば、回転体に加わった衝撃がベルトで緩衝されるので、モータが故障するおそれが低減する。

特開２００３－１９０８２８号公報

しかしながら、ベルト駆動とすると、ベルトの滑りが発生したり、ベルトやプーリといった構成部材が回転速度の強度限界値に到達したりするためモータの回転速度を高めることが容易でない。また、モータが故障するおそれを低減しつつ、モータの回転速度を高めたい、というニーズは粉砕機に限られず、モータの回転駆動力を出力する回転装置に共通する課題である。

本発明の目的は、モータが故障するおそれを低減しつつ、モータの回転速度を高めることが容易な回転装置、及び粉砕機を提供することである。

本発明に係る回転装置は、内部空間の形状が円柱状の貫通孔である円柱孔が形成された収容部材と、前記円柱孔の一端側の領域である第一領域に、出力軸側の筐体の少なくとも一部が収容されるモータと、前記円柱孔の他端側の領域である第二領域に、少なくとも一部が収容されるシャフトユニットとを備え、前記モータの前記筐体における前記少なくとも一部の外周面は、前記モータの回転軸を中心とする円周状の形状を有し、前記モータの前記少なくとも一部の外周面の外径は、前記第一領域における前記円柱孔の内径よりも僅かに小さく、前記シャフトユニットは、前記円柱孔の前記第二領域に少なくとも一部が収容される円筒状の外殻体と、前記外殻体の内部に配置されたベアリングと、前記ベアリングによって回転可能に支持され、一端が前記モータの回転軸と連結され、他端が外部へ回転駆動力を出力するべく前記外殻体から突出するシャフトとを含み、前記外殻体の前記少なくとも一部の外径は、前記第二領域における前記円柱孔の内径よりも僅かに小さい。

この構成によれば、モータの回転駆動力は、シャフトを介して外部へ出力される。従って、外部で生じた衝撃は、直接モータに加わることなく、シャフトで緩衝される。その結果、モータに加わる衝撃が低減され、モータが故障するおそれが低減される。また、円柱孔の第一領域にモータを内装し、円柱孔の第二領域にシャフトユニットを内装することによって、円柱状の内周面を基準にモータの回転軸とシャフトとが精度よく軸合わせされるので、モータの回転速度を高めることが容易となる。従って、モータが故障するおそれを低減しつつ、モータの回転速度を高めることが容易となる。

また、前記ベアリングの外径は、前記外殻体の、前記ベアリングの配置位置における内径よりも僅かに小さいことが好ましい。

この構成によれば、外殻体の軸心位置とシャフトの軸心位置との一致精度が向上するので、円柱孔の軸心位置とシャフトの軸心位置との一致精度がさらに向上する。その結果、モータの回転軸とシャフトとの軸合わせ精度がさらに向上する。

また、前記ベアリングは、第一ベアリングと、前記第一ベアリングから前記外殻体の軸方向に離間して配置された第二ベアリングとを含むことが好ましい。

この構成によれば、モータの回転軸を水平にしたいわゆる片持ち式構造とした場合であっても、シャフトを水平姿勢で安定して回転支持することができるので、モータ及びシャフトの回転速度を上げることが容易となる。

また、前記シャフトユニットには、前記第一ベアリングよりも軸方向外側から前記第一ベアリングに対して潤滑油を供給するための第一供給孔と、前記第二ベアリングよりも軸方向外側から前記第二ベアリングに対して潤滑油を供給するための第二供給孔とが形成され、前記外殻体における、前記第一ベアリングと前記第二ベアリングとに挟まれた領域には、前記第一及び第二供給孔から供給された潤滑油を排出するための排出孔が設けられることが好ましい。

この構成によれば、潤滑油を効率よく第一ベアリング及び第二ベアリングの転動体に供給できる。

また、前記モータの回転軸と前記シャフトとは、前記回転軸及び前記シャフトのいずれよりも強度が低い軸継手によって連結されることが好ましい。

この構成によれば、シャフトに過度の荷重が加わった際に、シャフトやモータが破損する前に軸継手が破断する。その結果、シャフトユニットの損傷やモータの故障が生じるおそれを低減することができる。

また、本発明に係る粉砕機は、上述の回転装置と、前記シャフトに連結され、前記シャフトの回転駆動力によって回転することによって、粉砕対象物を粉砕する回転体とを備える。

この構成によれば、破砕機において、モータが故障するおそれを低減しつつ、モータの回転速度を高めて回転体の回転速度を高めることが容易となる。

このような構成の回転装置、及び粉砕機は、モータが故障するおそれを低減しつつ、モータの回転速度を高めることが容易となる。

本発明に係る回転装置の一実施形態に係る粉砕機の外観の一例を示す斜視図である。 図１に示す粉砕機本体、粉砕ブロック、及び排出ボックスを、Ｘ－Ｚ平面で切断した断面図である。 図２に示す駆動機構及び粉砕ブロックの部分拡大図である。 図３に示す駆動機構の分解斜視図である。 図３に示すカップリングの組み立て説明図である。 図５に示すカップリングのＶＩ－ＶＩ断面図である。 図３に示す駆動機構及び粉砕ブロックの分解斜視図である。 図３に示す第一ベアリングの配置位置におけるＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線断面図である。 図３に示す第二ベアリングの配置位置におけるＩＸ－ＩＸ線断面図である。 図３に示すモータの配置位置におけるＸ－Ｘ線断面図である。 図３に示す駆動機構の給油経路を説明するための説明図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。各図には、方向関係を明確にするために適宜ＸＹＺ直交座標軸を示している。

図１は、本発明に係る回転装置の一実施形態に係る粉砕機の外観の一例を示す斜視図である。図１に示す粉砕機１は、大略的に、粉砕機本体２と、破砕しようとする被粉砕物Ａを粉砕機本体２へ供給するホッパー３と、粉砕機本体２で破砕された粉体を収容する排出ボックス４とを備えている。

排出ボックス４の上部には、図略のフィルタを取り付けるための開口部４１が設けられている。

粉砕機本体２は、大略的に、略箱状の筐体２１と、筐体２１を支持する支持台２２と、筐体２１の内部に収容された駆動機構５と、筐体２１の＋Ｘ側端部に配置された粉砕ブロック６と、筐体２１内に取り付けられた潤滑装置９とを備えている。粉砕ブロック６の＋Ｘ側は円盤状の前カバー６２によって閉塞されている。前カバー６２の外側から四つのハンドル付ボルト６３によって、粉砕ブロック６が駆動機構５に取り付けられている。前カバー６２の略中央には、バルブ６４が取り付けられている。

ホッパー３内の被粉砕物Ａは、スクリュー３１が回転されることによって、粉砕ブロック６内の後述する粉砕室６９へ搬送される。

図２は、図１に示す粉砕機本体２、粉砕ブロック６、及び排出ボックス４を、Ｘ－Ｚ平面で切断した断面図である。図３は、図２に示す駆動機構５及び粉砕ブロック６の部分拡大図である。図４は、図３に示す駆動機構５の分解斜視図である。

駆動機構５は、大略的に、略円筒状の外部軸ケース５１（収容部材）と、外部軸ケース５１の－Ｘ側の第一領域Ａ１に収容されたモータＭと、外部軸ケース５１の＋Ｘ側の第二領域Ａ２に収容されたシャフトユニット７と、モータＭとシャフトユニット７とを連結するカップリング８（軸継手）とを備えている。

以下、モータＭの軸方向をＸ方向、Ｘ方向と直交する方向をＹ方向、Ｘ及びＹ方向と直交する方向をＺ方向として説明する。本実施形態では、Ｘ，Ｙ方向が水平、Ｚ方向が鉛直（上下）である場合を例示するが、水平、鉛直方向との対応は任意であってよい。しかしながら、後述するように、本発明は、Ｘ方向（モータＭの軸方向）を水平にしたいわゆる片持ち式構造に対して特に好適である。

図５は、図３に示すカップリング８の組み立て説明図である。図６は、図５に示すカップリング８のＶＩ－ＶＩ断面図である。カップリング８としては、いわゆるジョー型の軸継手を好適に用いることができる。カップリング８は、例えば、ハブ８１，８２と、スペーサ８３とを備えている。高速回転に対応する高速対応カップリングは偏芯に対して一般的に許容値（代表例として0.1mm以下）が極めて小さい。このような高速対応カップリングをカップリング８として好適に用いることができる。

ハブ８１は、シャフトユニット７のモータ連結部７２７先端に取り付けられ、ハブ８２は、モータＭのモータ回転軸ＭＡ先端に取り付けられている。

ハブ８１，８２は、それぞれ一対のアームを備えており、スペーサ８３を介してハブ８１，８２の一対のアーム同士が勘合することによって、モータ連結部７２７とモータ回転軸ＭＡとが連結される。スペーサ８３は、例えば樹脂材料によって構成され、ハブ８１，８２の間で振動や衝撃を吸収する。ハブ８１，８２は、シャフト７２及びモータ回転軸ＭＡよりも強度が低い材料で構成されることが好ましい。

図７は、図３に示す駆動機構５及び粉砕ブロック６の分解斜視図である。図１及び図７を参照して、筐体２１の底部には、強度の高い平坦な底板２１１が設けられている。底板２１１の＋Ｘ側端部には、強度の高い板状のベースフランジ２１２が立設されている。ベースフランジ２１２は、筐体２１の＋Ｘ側端部を閉塞するように設けられる。ベースフランジ２１２には、シャフトユニット７を挿脱可能な円形の開口部２１３が形成されている。

外部軸ケース５１の＋Ｘ側端部にはフランジ５１１が設けられ、フランジ５１１がベースフランジ２１２の開口部２１３の縁部に取り付けられている。外部軸ケース５１の－Ｘ側端部は、底板２１１に立設された支持板２１４によって支持される。これにより、外部軸ケース５１は、軸方向がＸ軸に沿うように、水平に支持される。

外部軸ケース５１は、大略的に筒状の形状を有し、その内部空間は、円柱状の貫通孔である円柱孔５０となっている。なお、収容部材の一例として筒状形状を有する外部軸ケース５１を示したが、収容部材は円柱孔５０が形成された部材であればよく、筒状の部材に限らない。収容部材は、例えば直方体形状の金属ブロックに円柱孔５０が形成された部材であってもよい。

外部軸ケース５１の＋Ｘ側端部近傍であって、＋Ｚ側壁面には、壁面を貫通する外部給油孔５２が形成されている。カップリング８の＋Ｚ側に位置する外部軸ケース５１の壁面には、外部給油孔５３が形成されている。外部軸ケース５１の第二領域Ａ２における、－Ｚ側壁面には、壁面を貫通する外部排出孔５４が形成されている。

図３、図４を参照して、シャフトユニット７は、内部軸ケース７１（外殻体）、シャフト７２、第一ベアリング７３１，７３２、第二ベアリング７４１，７４２、ベアリングナット７５１，７５６、カラー７５２～７５５、係合リング７５７、後部カバー７６１、及び後部カバー用カラー７６２を備えている。カラー７５２～７５５は、ベアリング固定用の、いわゆるベアリングカラーである。

シャフト７２は、略棒状形状を有する。シャフト７２には、軸方向略中央の大径部７２１、大径部７２１の軸方向両側に位置し、大径部７２１より小径のベアリング取付部７２２，７２３、ベアリング取付部７２２の＋Ｘ側に位置し、ベアリング取付部７２２よりも小径のベアリングナット取付部７２４、ベアリングナット取付部７２４の＋Ｘ側に位置し、ベアリングナット取付部７２４よりも小径の回転体取付部７２６（他端）、ベアリング取付部７２３の－Ｘ側に位置し、ベアリング取付部７２３よりも小径のベアリングナット取付部７２５、及びベアリングナット取付部７２５の－Ｘ側に位置し、ベアリングナット取付部７２５よりも小径のモータ連結部７２７（一端）が形成されている。

回転体取付部７２６には、後述するハンマー６０が取り付けられる。回転体取付部７２６は、回転駆動力を外部へ出力する出力端となっている。

第一ベアリング７３１，７３２は、ベアリング取付部７２２に外嵌される。ベアリング取付部７２２における第一ベアリング７３１の＋Ｘ側に、カラー７５２，７５３が外嵌される。ベアリングナット７５１は、ベアリングナット取付部７２４に外嵌され、カラー７５２，７５３及び第一ベアリング７３１，７３２を、－Ｘ方向へ押圧するように固定する。

このとき、第一ベアリング７３２が、大径部７２１とベアリング取付部７２２との段差に当接し、第一ベアリング７３１，７３２がシャフト７２に対して位置決めされる。

カラー７５２，７５３は円環形状を有し、その外周には、周状に突起する外周突起が形成されている。係合リング７５７は円環形状を有し、その内周には、内側に周状に突起する内周突起が形成されている。係合リング７５７は、カラー７５２とカラー７５３とに跨るようにカラー７５２，７５３に外嵌され、係合リング７５７の内周突起がカラー７５２の外周突起とカラー７５３の外周突起との間に入り込むようになっている。これにより、カラー７５２，７５３と係合リング７５７とが係合する。

第二ベアリング７４１，７４２は、ベアリング取付部７２３に外嵌される。ベアリング取付部７２３における第二ベアリング７４２の－Ｘ側に、カラー７５４，７５５が外嵌される。ベアリングナット７５６は、ベアリングナット取付部７２５に外嵌され、カラー７５４，７５５及び第二ベアリング７４１，７４２を、＋Ｘ方向へ押圧するように固定する。

このとき、第二ベアリング７４１が、大径部７２１とベアリング取付部７２３との段差に当接し、第二ベアリング７４１，７４２がシャフト７２に対して位置決めされる。

第一ベアリング７３１，７３２及び第二ベアリング７４１，７４２としては、種々のベアリングを用いることができるが、アンギュラ玉軸受とすることが好ましい。

第一ベアリング７３１，７３２を背面背合わせの組み合わせアンギュラ玉軸受けとし、第二ベアリング７４１，７４２を背面背合わせの組み合わせアンギュラ玉軸受けとし、ベアリングナット７５１，７５６によって軸方向に与圧することによって、シャフト７２の軸方向及び径方向の位置決め精度を向上させ、回転中心位置を安定させることが可能となる。

なお、第一ベアリング７３１，７３２の代わりに、単一のベアリングを第一ベアリングとして用いてもよい。また、第二ベアリング７４１，７４２の代わりに、単一のベアリングを第二ベアリングとして用いてもよい。また、第二ベアリング７４１，７４２を備えず、第一ベアリング７３１，７３２のベアリング対のみを、内部軸ケース７１の軸方向中央付近に設ける構造としてもよい。また、単一のベアリングのみを、内部軸ケース７１の軸方向中央付近に設ける構造としてもよい

内部軸ケース７１は、略円筒形状を有する。内部軸ケース７１の内周には、軸方向略中央の中央内周部７１１、中央内周部７１１の軸方向両側に位置し、中央内周部７１１よりも内周が小さいベアリング取付部７１２，７１３が形成されている。

シャフト７２、第一ベアリング７３１，７３２、第二ベアリング７４１，７４２、カラー７５２，７５３、係合リング７５７、及び係合リング７５７は、内部軸ケース７１に内装されている。

後部カバー７６１及び後部カバー用カラー７６２は、円環形状を有している。後部カバー７６１はカラー７５４の外周に外嵌され、後部カバー用カラー７６２はカラー７５５の外周に外嵌される。カラー７５４，７５５の外周には、周状に突起する外周突起が形成されている。後部カバー７６１の内周には、カラー７５４の外周突起と係合するように、内側に周状に突起する内周突起が形成されている。後部カバー用カラー７６２の内周には、カラー７５５の外周突起と係合するように、内側に周状に突起する内周突起が形成されている。

後部カバー７６１及び後部カバー用カラー７６２の外径は、ベアリング取付部７１３の内周より大きく、かつ内部軸ケース７１の外径より小さい。これにより、後部カバー７６１及び後部カバー用カラー７６２が内部軸ケース７１の－Ｘ側端面を覆うようになっている。後部カバー７６１及び後部カバー用カラー７６２における、内部軸ケース７１の－Ｘ側端面を覆う部分が、例えば図略のボルトによって内部軸ケース７１の－Ｘ側端面に締結されている。

後部カバー７６１及び後部カバー用カラー７６２は、カラー７５４，７５５と係合しているので、後部カバー７６１及び後部カバー用カラー７６２が内部軸ケース７１の－Ｘ側端面に締結されることによって、シャフト７２及びシャフト７２に外嵌された部材が内部軸ケース７１内に保持される。

シャフトユニット７は、このように組み立てられた状態でユニット化され、外部軸ケース５１の第二領域Ａ２に挿入される。このとき、ハブ８１にスペーサ８３を取り付けた状態でシャフトユニット７を外部軸ケース５１に挿入すると、外部給油孔５３から、ハブ８１及びスペーサ８３と、モータ回転軸ＭＡに取り付けられたハブ８２とを目視できる。従って、ハブ８１及びスペーサ８３とハブ８２とを勘合させてシャフトユニット７を外部軸ケース５１の第二領域Ａ２に内装することが容易となる。

シャフトユニット７は、ユニット化されることによって、外部軸ケース５１への挿脱や交換が容易とされている。

また、ハブ８１，８２を、シャフト７２及びモータ回転軸ＭＡよりも強度が低い材料で構成することによって、シャフト７２に過度の荷重が加わった際に、シャフト７２やモータ回転軸ＭＡが破損する前にスペーサ８３が破断する。さらに過度の荷重が加わった場合、シャフト７２やモータ回転軸ＭＡが破損する前にハブ８１，８２が破断する。その結果、シャフトユニット７の損傷やモータＭの故障が生じるおそれを低減することができる。強度としては、例えば降伏点や引っ張り強さ等の種々の指標を用いることができる。

例えば、シャフト７２及びモータ回転軸ＭＡが、引っ張り強さ４００（Ｎ／ｍｍ^２）以上の鉄材を用いて構成されていた場合、ハブ８１，８２を、引っ張り強さ２６０（Ｎ／ｍｍ^２）のアルミ材を用いて構成することができる。

前部カバー７７は、中央に円形の開口部７７１が形成された円盤状のカバー本体７７０と、開口部７７１の縁から－Ｘ方向へ円環状に突出するように、カバー本体７７０に突設された突起部７７２とを含む。カバー本体７７０の外径は、内部軸ケース７１の外径より大きい。開口部７７１の内径は、ベアリングナット７５１の外径よりも大きい。突起部７７２の外径は、内部軸ケース７１のベアリング取付部７１２の内径よりも僅かに小さく、突起部７７２の内径は、カラー７５２の外径よりも僅かに大きい。

前部カバー７７は、外部軸ケース５１に内装されたシャフトユニット７の＋Ｘ側に取り付けられ、ベアリングナット７５１が開口部７７１に挿通され、シャフト７２の回転体取付部７２６が前部カバー７７の＋Ｘ側に突出する。

この状態で、カバー本体７７０は、図略のボルトによって、内部軸ケース７１及び外部軸ケース５１の＋Ｘ側端面に締結されている。これにより、内部軸ケース７１が外部軸ケース５１に固定される。

突起部７７２は、内部軸ケース７１内に挿入され、突起部７７２の先端が係合リング７５７に＋Ｘ側から当接する。係合リング７５７は、カラー７５２，７５３と係合するので、内部軸ケース７１と締結された前部カバー７７の突起部７７２が係合リング７５７に当接することによって、内部軸ケース７１内に内装されたシャフト７２等の部材が内部軸ケース７１内に保持される。

図８は、図３に示す、第一ベアリング７３１，７３２の配置位置におけるＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線断面図である。内部軸ケース７１の外径ＯＤ７１は、外部軸ケース５１の第二領域Ａ２における内径ＩＤＡ２よりも僅かに小さく、第一ベアリング７３１，７３２の外径ＯＤ７３は、内部軸ケース７１の内径ＩＤ７１よりも僅かに小さい。

図９は、図３に示す、第二ベアリング７４１，７４２の配置位置におけるＸ－Ｘ線断面図である。内部軸ケース７１の外径ＯＤ７１は、外部軸ケース５１の第二領域Ａ２における内径ＩＤＡ２よりも僅かに小さく、第二ベアリング７４１，７４２の外径ＯＤ７４は、内部軸ケース７１の内径ＩＤ７１よりも僅かに小さい。

図１０は、図３に示す、モータＭの配置位置におけるＸ－Ｘ線断面図である。図１０では、モータＭの内部構造の記載を省略し、モータＭのモータケースＭ１（筐体）の断面のみを記載している。第一領域Ａ１におけるモータケースＭ１の外周面、すなわちモータＭの外周面の外径ＯＤＭは、第一領域Ａ１における外部軸ケース５１の内径ＩＤＡ１よりも僅かに小さい。

ここで、外径ＯＤ７１が内径ＩＤＡ２よりも「僅かに小さい」とは、加工精度を考慮した上で、外部軸ケース５１にシャフトユニット７を収容可能な範囲内で、外径ＯＤ７１と内径ＩＤＡ２との差が極力小さいことを意味する。また、外径ＯＤ７３，ＯＤ７４が内径ＩＤ７１よりも「僅かに小さい」とは、加工精度を考慮した上で、内部軸ケース７１に第一ベアリング７３１，７３２及び第二ベアリング７４１，７４２を収容可能な範囲内で、外径ＯＤ７３，ＯＤ７４と内径ＩＤ７１との差が極力小さいことを意味する。また、外径ＯＤＭが内径ＩＤＡ１よりも「僅かに小さい」とは、加工精度を考慮した上で、外部軸ケース５１にモータＭを収容可能な範囲内で、外径ＯＤＭと内径ＩＤＡ１との差が極力小さいことを意味する。

例えば、外径ＯＤ７１と内径ＩＤＡ２との差、外径ＯＤ７３，ＯＤ７４と内径ＩＤ７１との差、及び外径ＯＤＭと内径ＩＤＡ１との差がそれぞれ０．２ｍｍ以下、より好ましくは０．１ｍｍ以下であることが好ましい。

外部軸ケース５１、内部軸ケース７１、及びモータケースＭ１の加工に用いられる加工装置として、工作物又は工具を回転させて切削加工するものが広く用いられている。このように、工作物又は工具を回転運動させて切削加工する加工方法の特性上、円形断面の外周面及び内周面の加工精度は高め易い。

一方、外部軸ケース５１の内周面、内部軸ケース７１の外周面と内周面、及びモータケースＭ１の外周面は、いずれも円形断面であるため、加工精度を高め易い。その結果、外径ＯＤ７１と内径ＩＤＡ２との差、外径ＯＤ７３，ＯＤ７４と内径ＩＤ７１との差、及び外径ＯＤＭと内径ＩＤＡ１との差を小さくし易い。

外径ＯＤ７１と内径ＩＤＡ２との差、外径ＯＤ７３，ＯＤ７４と内径ＩＤ７１との差、及び外径ＯＤＭと内径ＩＤＡ１との差を小さくすることができれば、外部軸ケース５１内におけるモータ回転軸ＭＡの径方向の位置決め精度が向上し、外部軸ケース５１内における内部軸ケース７１の径方向の位置決め精度が向上し、内部軸ケース７１内における第一ベアリング７３１，７３２及び第二ベアリング７４１，７４２の径方向の位置決め精度が向上し、シャフト７２の内部軸ケース７１内における径方向の位置決め精度が向上する。

その結果、モータ回転軸ＭＡの軸心と、シャフト７２の軸心とを、軸心Ｃに一致させる軸合わせの精度が向上する。

さらに、外部軸ケース５１、シャフトユニット７、及びモータケースＭ１のＸ方向の長さは、任意の長さとすることができ、これらのＸ方向の長さを長くすることが容易である。これらのＸ方向の長さを長くし、第一領域Ａ１及び第二領域Ａ２の長さを長くすることによって、外部軸ケース５１の内周面と内部軸ケース７１の外周面との接触面積を増大し、かつ外部軸ケース５１の内周面とモータケースＭ１の外周面との接触面積を増大することが容易である。

これら周面同士を接触させて軸合わせすると共に、その周面同士の接触面積を増大させることが容易である結果、モータ回転軸ＭＡの軸心と、シャフト７２の軸心とを、軸心Ｃに一致させる軸合わせの精度を高めることが容易となる。

ハンマー６０が取り付けられたシャフト７２と、モータ回転軸ＭＡの同軸度を極めて精緻に確保しなければ、振動が大幅に増大してカップリング８やシャフトユニット７等の破損を生じたり、カップリング８の許容偏芯を超えてカップリング８が破損するおそれがある。モータ回転軸ＭＡとシャフト７２の軸合わせ精度が向上すれば、軸ずれによる振動等が低減されるため、損傷が生じるおそれを低減しつつ、モータＭ及びシャフト７２の回転速度を高めることが容易になる。また、モータＭ及びシャフトユニット７を、外部軸ケース５１に内装するだけで軸合わせできるので、軸合わせ作業が容易になる。

シャフトユニット７には、第一ベアリング７３１，７３２と、第二ベアリング７４１，７４２とが、水平方向に離間して配置されている。その結果、シャフト７２が、その両端近傍でベアリングによって支持されるので、シャフト７２を水平姿勢で安定して回転支持することができる。

モータ回転軸ＭＡを水平にする片持ち式構造では、負荷の重量がモータ回転軸ＭＡと直交する方向に加わるため、モータＭに負担がかかりやすく、モータＭの損耗を招きやすい。一方、シャフトユニット７を用いた場合には、負荷の重量はシャフトユニット７で受け止められ、シャフト７２が水平姿勢で安定して回転支持されているので、モータＭに加わる負担が軽減され、モータＭの損耗が低減される。

また、上述のように、外部軸ケース５１の内周面と内部軸ケース７１の外周面との接触面積を増大させることによって、水平に保持されたシャフトユニット７の回転体取付部７２６側のみにハンマー６０の重量が加わった場合であっても、シャフトユニット７が傾くことなく安定して水平に保つことができる。従って、ハンマー６０の重量によって、モータ回転軸ＭＡの軸心と、シャフト７２の軸心とがずれるおそれが低減される。その結果、モータＭ及びシャフト７２の回転速度を上げることが容易となる。

従って、駆動機構５は、モータ回転軸ＭＡを水平にする片持ち式構造に好適である。

なお、内部軸ケース７１の外径は、図３に示す第二領域Ａ２に収容される部分の全域に渡って外径ＯＤ７１で一定である例を示したが、必ずしも第二領域Ａ２に収容される部分の全域に渡って外径ＯＤ７１で一定でなくてもよい。

内部軸ケース７１の第二領域Ａ２に収容される部分の少なくとも一部の外径が、第二領域Ａ２における外部軸ケース５１の内径Ａ２よりも僅かに小さければよく、内部軸ケース７１の第二領域Ａ２に収容される部分の一部に外径が外径ＯＤ７１よりも小さい部分があってもよい。

しかしながら、内部軸ケース７１の外径を、第二領域Ａ２に収容される部分の全域に渡って外径ＯＤ７１で一定とすることによって、外部軸ケース５１の内周面と内部軸ケース７１の外周面との接触面積が増大し、上述したように、ハンマー６０の重量によってシャフトユニット７が傾くおそれが低減される点でより好ましい。

同様に、モータＭの外径は、図２に示す第一領域Ａ１に収容される部分の全域に渡って外径ＯＤＭで一定である例を示したが、必ずしも第一領域Ａ１に収容される部分の全域に渡って外径ＯＤＭで一定でなくてもよい。

モータＭの第一領域Ａ１に収容される部分の少なくとも一部の外周面の外径が、第一領域Ａ１における外部軸ケース５１の内径Ａ１よりも僅かに小さければよく、内部軸ケース７１の第一領域Ａ１に収容される部分の一部に外径が外径ＯＤＭよりも小さい部分があってもよい。

しかしながら、モータＭの外径を、第一領域Ａ１に収容される部分の全域に渡って外径ＯＤＭで一定とすることによって、外部軸ケース５１の内周面とモータＭの外周面との接触面積が増大し、モータ回転軸ＭＡの軸方向を精度よく軸心Ｃに一致させ、モータ回転軸ＭＡの軸心とシャフト７２の軸心との軸合わせ精度を向上させることが容易となる点でより好ましい。

さらに、モータＭとシャフトユニット７とは、カップリング８によって連結されているので、背景技術のようにベルト駆動した場合とは異なりベルトの滑りが発生しない。その結果、ベルト駆動よりもモータＭ及びシャフト７２の回転速度を高めることが容易になる。

また、シャフトユニット７を備える粉砕機１では、モータＭの回転駆動力が、カップリング８及びシャフトユニット７を介して外部へ出力されるので、外部で生じた振動、衝撃等は、まずシャフトユニット７に加わり、次にカップリング８に加わり、最後にモータＭに加わる。そのため、外部で生じた振動、衝撃等は、シャフトユニット７及びカップリング８で減衰してからモータＭに加わるので、モータＭが故障するおそれが低減する。

さらに、過度な振動、衝撃等が加わると、シャフトユニット７又はカップリング８が破損することによって、過度な振動、衝撃等がモータＭに加わるおそれを低減できる。その結果、モータＭが故障するおそれが低減する。

また、破損したシャフトユニット７を交換する場合、新しいシャフトユニット７を外部軸ケース５１に挿入するだけで、モータ回転軸ＭＡとシャフト７２とを軸合わせすることができるので、粉砕機１のメンテナンス性が向上する。また、シャフトユニット７の脱着が容易であるため、破損したカップリング８の交換も容易となる。また、一般的に製造メーカ以外の分解が禁止されるモータＭと異なり、ベアリングは交換が容易である。従って、シャフトユニット７は、第一ベアリング７３１，７３２又は第二ベアリング７４１，７４２の交換によって修理することが容易である。

これにより、粉砕機１によれば、モータＭが故障するおそれを低減しつつ、モータＭ及びシャフト７２の回転速度を高めることが容易となり、さらにメンテナンス性を向上させることができる。

図２、図３、及び図７を参照して、粉砕ブロック６は、ハンマー６０（回転体）、ハンマー押さえ６８、ライニング６５、ライニングケース６１、前カバー６２、ハンドル付ボルト６３、バルブ６４、ハンマーカラー６６、及び鏡板６７を備えている。

ハンマーカラー６６は、円環形状を有している。ハンマーカラー６６は、前部カバー７７から突出する回転体取付部７２６に外嵌される。鏡板６７は、略円盤状の形状を有し、中央に軸孔６７１が形成されている。軸孔６７１に回転体取付部７２６が挿通され、鏡板６７がベースフランジ２１２に取り付けられ、鏡板６７から回転体取付部７２６が突出する。

ハンマー６０は、中央に取付孔６０３が形成された略円盤状のハンマー基部６０１と、ハンマー基部６０１から径方向外側に突出する例えば１２個のハンマーヘッド６０２とを備えている。１２個のハンマーヘッド６０２は、ハンマー基部６０１の周方向に等間隔に配置されている。鏡板６７から突出する回転体取付部７２６に取付孔６０３が外嵌され、取付孔６０３から突出した回転体取付部７２６の先端に、ハンマー押さえ６８が締結されている。

これにより、ハンマー６０がハンマー押さえ６８とハンマーカラー６６とに挟み込まれるように固定され、ハンマー６０が回転体取付部７２６に取り付けられている。

ライニングケース６１は、軸方向に所定の幅（長さ）を有する円環形状のライニングフレーム６１１と、ライニングフレーム６１１の＋Ｚ側外周から突出する取付枠６１２とを備えている。取付枠６１２がボルトでベースフランジ２１２に締結されることによって、ライニングケース６１がベースフランジ２１２に取り付けられる。

ライニングフレーム６１１の軸方向の幅内であって、－Ｚ側に、略帯状に開口した粉砕物排出孔６１３が形成されている。粉砕物排出孔６１３は、粉砕物ダクト６１４を介して排出ボックス４と連通する。

ライニングフレーム６１１の内側には、軸方向の幅（長さ）がライニングフレーム６１１よりも僅かに小さい略円環形状のライニング６５が内嵌されている。ライニング６５の－Ｚ側には、粉砕物排出孔６１３と対応する形状の開口部６５０が形成されている。開口部６５０には、スクリーン６５１が取り付けられている。スクリーン６５１は、薄い金属板に多数の孔が形成された円弧状の板材である。ライニング６５は、内周面に周方向に凹凸が形成された波板状のギザ付きライニングであってもよく、内周面に凹凸がないギザなしライニングであってもよい。

このようにライニング６５が内嵌されたライニングフレーム６１１が、ライニング６５内にハンマー６０が位置するように、ベースフランジ２１２に取り付けられている。ハンマーヘッド６０２の先端と、ライニング６５の内周面とが僅かな間隔を空けて対向するようになっている。

ハンマー６０が内装されたライニングケース６１の＋Ｘ側に、前カバー６２が取り付けられ、四つのハンドル付ボルト６３によって、前カバー６２とライニングケース６１とが共締めされてベースフランジ２１２に締結されている。

これにより、前カバー６２、鏡板６７、及びライニングフレーム６１１によって囲まれた粉砕室６９が形成され、粉砕室６９内にハンマー６０が配置される。

粉砕室６９内には、ホッパー３からスクリュー３１によって、被粉砕物Ａが搬入される。モータＭを回転駆動させると、その回転駆動力がカップリング８及びシャフト７２を介してハンマー６０に伝達され、ハンマー６０が回転駆動する。これにより、粉砕室６９内に搬入された被粉砕物Ａが粉砕され、スクリーン６５１の孔より小さくなった粉砕物がスクリーン６５１を通過して粉砕物ダクト６１４を通り、排出ボックス４へ排出される。

ハンマー６０が回転すると、遠心ファンと同様の働きによって、外気がバルブ６４から吸気され、粉砕物ダクト６１４から排出ボックス４へ排出する気流が生じる。この気流に乗って、粉砕物が排出ボックス４へ排出される。この気流の空気量を、バルブ６４操作により調節可能とされている。バルブ６４は極力閉鎖され、外気が導入されないほうが微細な粉砕物を得られる。しかしながらバルブ６４を完全に閉鎖し外気を遮断すると、排出ボックス４への気流も停止し、粉砕物の排出が著しく困難となる。従って、バルブ６４の開閉は、必要な破砕物のサイズと、粉砕物の排出とを考慮して適宜調節すればよい。

排出ボックス４に入った気流は、開口部４１に取り付けられた図略のフィルタを介して外部へ排出されると共に、フィルタを通過できない粉砕物は、排出ボックス４に収納される。

また、上述したように、粉砕機１は、モータ回転軸ＭＡとシャフト７２の軸合わせ精度を高め易く、ベルト滑りも発生しないためモータＭ及びシャフト７２の回転速度を高めることが容易である。例えば、ハンマー６０を、ハンマーヘッド６０２の移動速度が音速に近い亜音速に達するような、超高速回転させることが可能となる。

また、ハンマー６０の回転速度を高めることによって、粉砕物をより細かく微細粉砕することができ、あるいは単位時間当たりの粉砕物製造量を増大させて生産性を向上させることができる。

また、上述したように、粉砕機１によれば、ハンマー６０で生じた振動、衝撃等は、シャフトユニット７及びカップリング８で減衰してからモータＭに加わるので、モータＭが故障するおそれが低減する。さらに、過度な振動、衝撃等が加わると、シャフトユニット７又はカップリング８が破損することによって、過度な振動、衝撃等がモータＭに加わるおそれを低減できる。その結果、モータＭが故障するおそれが低減する。

例えば、ハンマー６０の回転駆動中に、硬い被粉砕物Ａがハンマー６０とライニング６５との間に挟まるなどしてハンマー６０が急停止した場合であっても、カップリング８が破損することによって、モータＭが損傷するおそれが低減される。

さらに、粉砕機１は、モータ回転軸ＭＡを水平にする片持ち式構造とすることによって、図１，図３に示すように、前カバー６２を、粉砕機１の側面に取り付けることができる。前カバー６２が粉砕機１の側面に取り付けられていることによって、作業者は、粉砕機１側面のハンドル付ボルト６３を緩めて前カバー６２をライニングケース６１から取り外すことが容易となる。前カバー６２をライニングケース６１から取り外すだけで、粉砕室６９が露出するので、粉砕室６９を清掃、メンテナンスすることが容易となる。

上述したように、駆動機構５は、モータ回転軸ＭＡを水平にする片持ち式構造に好適であるので、前カバー６２を粉砕機１の側面に取り付け、粉砕室６９を清掃、メンテナンスしやすい構造とすることが容易となる。

なお、回転体の一例としてハンマー６０を示したが、回転体の種類は問わない。回転体は、例えばブレードであってもよく、被粉砕物Ａを粉砕できるものであればよい。

図１１は、図３に示す駆動機構５の給油経路を説明するための説明図である。シャフトユニット７の内部軸ケース７１には、第一ベアリング７３１，７３２よりも＋Ｘ方向（軸方向）外側から第一ベアリング７３１，７３２に対して潤滑油１０を供給するための第一供給孔７３３が形成されている。シャフトユニット７の後部カバー７６１及び後部カバー用カラー７６２には、第二ベアリング７４１，７４２よりも－Ｘ方向（軸方向）外側から第二ベアリング７４１，７４２に対して潤滑油１０を供給するための第二供給孔７４３が形成されている。

第一供給孔７３３は、外部軸ケース５１の外部給油孔５２に連通し、外部給油孔５２は油供給管７３４を介して潤滑装置９に接続されている。第二供給孔７４３は、外部給油孔５３に挿通された油供給管７４４を介して潤滑装置９に接続されている。

内部軸ケース７１における、第一ベアリング７３１，７３２と第二ベアリング７４１，７４２とに挟まれた領域には、第一供給孔７３３及び第二供給孔７４３から供給された潤滑油１０を排出するための排出孔７５が設けられている。排出孔７５は、外部軸ケース５１の外部排出孔５４に連通し、外部排出孔５４は油排出管５４１を介して潤滑装置９に接続されている。

潤滑装置９は、オイルミスト（ドライミスト）を供給するいわゆるオイルミスト潤滑を行う潤滑装置である。潤滑装置９は、潤滑油１０をオイルミストにして油供給管７３４，７４４へ供給し、潤滑油１０が、第一供給孔７３３から第一ベアリング７３１，７３２へ供給され、第二供給孔７４３から第二ベアリング７４１，７４２へ供給される。

このとき、第一供給孔７３３及び第二供給孔７４３は、第一ベアリング７３１，７３２及び第二ベアリング７４１，７４２の軸方向両外側に配置され、排出孔７５は第一ベアリング７３１，７３２と第二ベアリング７４１，７４２とに挟まれた領域に配置されているので、第一供給孔７３３及び第二供給孔７４３から供給された潤滑油１０は、第一ベアリング７３１，７３２及び第二ベアリング７４１，７４２の外輪と内輪との間を通り、転動体を潤滑した後に排出孔７５、外部排出孔５４、及び油排出管５４１を経由して潤滑装置９に還流する。

従って、潤滑油１０を効率よく第一ベアリング７３１，７３２及び第二ベアリング７４１，７４２の転動体に供給できる。

なお、潤滑油１０は、オイルミストに限られず、種々の潤滑油を用いることができる。また、必ずしも潤滑油１０を、第一ベアリング７３１，７３２及び第二ベアリング７４１，７４２の軸方向両外側から供給する例に限らない。例えば、第一ベアリング７３１，７３２及び第二ベアリング７４１，７４２の回転数が、グリス潤滑による許容回転数を上回らない場合は、グリス潤滑を行う等によって、オイルミストを用いず、第一ベアリング７３１，７３２及び第二ベアリング７４１，７４２の軸方向両外側から潤滑油を供給する構成としなくてもよい。

内部軸ケース７１の内部空間は、＋Ｘ側でカラー７５２，７５３、係合リング７５７、及び前部カバー７７の閉塞部材で閉塞され、－Ｘ側でカラー７５４，７５５、後部カバー７６１、及び後部カバー用カラー７６２の閉塞部材で閉塞されている。潤滑油１０は、内部軸ケース７１の閉塞された内部空間内に供給されるので、潤滑油１０を無駄なく第一ベアリング７３１，７３２及び第二ベアリング７４１，７４２へ供給することができる。

なお、本発明に係る回転装置の一例として粉砕機を示したが、本発明に係る回転装置は粉砕機に限られず、回転体は被粉砕物を粉砕するものに限らない。また、粉砕ブロック６を備えず、回転駆動力を回転体取付部７２６から外部へ出力する回転装置であってもよい。

また、カップリング８は、シャフト７２及びモータ回転軸ＭＡよりも強度が低い材料で構成される例に限らない。また、カップリング８を用いることなくシャフト７２とモータ回転軸ＭＡとが連結されていてもよい。

１ 粉砕機（回転装置）
２ 粉砕機本体
３ ホッパー
４ 排出ボックス
５ 駆動機構
６ 粉砕ブロック
７ シャフトユニット
８ カップリング（軸継手）
９ 潤滑装置
１０ 潤滑油
２１ 筐体
２２ 支持台
３１ スクリュー
４１ 開口部
５０ 円柱孔
５１ 外部軸ケース（収容部材）
５２，５３ 外部給油孔
５４ 外部排出孔
６０ ハンマー（回転体）
６１ ライニングケース
６２ 前カバー
６３ ハンドル付ボルト
６４ バルブ
６５ ライニング
６６ ハンマーカラー
６７ 鏡板
６８ ハンマー押さえ
６９ 粉砕室
７１ 内部軸ケース（外殻体）
７２ シャフト
７５ 排出孔
７７ 前部カバー
８１，８２ ハブ
８３ スペーサ
２１１ 底板
２１２ ベースフランジ
２１３ 開口部
２１４ 支持板
５１１ フランジ
５４１ 油排出管
６０１ ハンマー基部
６０２ ハンマーヘッド
６０３ 取付孔
６１１ ライニングフレーム
６１２ 取付枠
６１３ 粉砕物排出孔
６１４ 粉砕物ダクト
６５０ 開口部
６５１ スクリーン
６７１ 軸孔
７１１ 中央内周部
７１２，７１３，７２２，７２３ ベアリング取付部
７２１ 大径部
７２４，７２５ ベアリングナット取付部
７２６ 回転体取付部（他端）
７２７ モータ連結部（一端）
７３１，７３２ 第一ベアリング
７３３ 第一供給孔
７３４，７４４ 油供給管
７４１，７４２ 第二ベアリング
７４３ 第二供給孔
７４４ 油供給管
７５１，７５６ ベアリングナット
７５２，７５３，７５４，７５５ カラー
７５７ 係合リング
７６１ 後部カバー
７６２ 後部カバー用カラー
７７０ カバー本体
７７１ 開口部
７７２ 突起部
Ａ 被粉砕物
Ａ１ 第一領域
Ａ２ 第二領域
Ｃ 軸心
ＩＤ７１，ＩＤＡ１，ＩＤＡ２ 内径
Ｍ モータ
Ｍ１ モータケース（筐体）
ＭＡ モータ回転軸
ＯＤ７１，ＯＤ７３，ＯＤ７４，ＯＤＭ 外径

Claims (6)

1. 内部空間の形状が円柱状の貫通孔である円柱孔が形成された収容部材と、
   前記円柱孔の一端側の領域である第一領域に、出力軸側の筐体の少なくとも一部が収容されるモータと、
   前記円柱孔の他端側の領域である第二領域に、少なくとも一部が収容されるシャフトユニットとを備え、
   前記モータの前記筐体における前記少なくとも一部の外周面は、前記モータの回転軸を中心とする円周状の形状を有し、
   前記モータの前記少なくとも一部の外周面の外径は、前記第一領域における前記円柱孔の内径よりも僅かに小さく、
   前記シャフトユニットは、
   前記円柱孔の前記第二領域に少なくとも一部が収容される円筒状の外殻体と、
   前記外殻体の内部に配置されたベアリングと、
   前記ベアリングによって回転可能に支持され、一端が前記モータの回転軸と連結され、他端が外部へ回転駆動力を出力するべく前記外殻体から突出するシャフトとを含み、
   前記外殻体の前記少なくとも一部の外径は、前記第二領域における前記円柱孔の内径よりも僅かに小さい回転装置。
2. 前記ベアリングの外径は、前記外殻体の、前記ベアリングの配置位置における内径よりも僅かに小さい請求項１に記載の回転装置。
3. 前記ベアリングは、第一ベアリングと、前記第一ベアリングから前記外殻体の軸方向に離間して配置された第二ベアリングとを含む請求項１又は２に記載の回転装置。
4. 前記シャフトユニットには、
   前記第一ベアリングよりも軸方向外側から前記第一ベアリングに対して潤滑油を供給するための第一供給孔と、
   前記第二ベアリングよりも軸方向外側から前記第二ベアリングに対して潤滑油を供給するための第二供給孔とが形成され、
   前記外殻体における、前記第一ベアリングと前記第二ベアリングとに挟まれた領域には、前記第一及び第二供給孔から供給された潤滑油を排出するための排出孔が設けられる請求項３に記載の回転装置。
5. 前記モータの回転軸と前記シャフトとは、前記回転軸及び前記シャフトのいずれよりも強度が低い軸継手によって連結される請求項１～４のいずれか１項に記載の回転装置。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載の回転装置と、
   前記シャフトに連結され、前記シャフトの回転駆動力によって回転することによって、粉砕対象物を粉砕する回転体とを備える粉砕機。
   

Images