JP2617829B2 - 旋動式破砕機の駆動システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコンクリートやアスファ
ルト合材等に使用する粗骨材ならびに細骨材を生産する
旋動式破砕機の駆動システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，竪軸回りに偏心して回転しながら
上下動する松毬（まつかさ）状のヘッドに覆い被さるよ
うに取付けられたマントルとその外周に静止して配設さ
れたボウルの内側のボウルライナとで原料が破砕される
タイプの旋動式破砕機，たとえば，コーンクラッシャや
ジャイラディスクにおいては，マントルとボウルライナ
で形成される最小間隙をセットまたはセット値と呼称
し，原料は破砕されてセット値で規制されたサイズの粒
径となつて生産されていた。

【０００３】一方，クラッシャ等のように負荷変動が大
きく，また，起動トルクの大きい産業機械の駆動用動力
は通常運転時の所要動力以上の容量の電動機を使用して
いる。また，起動時の負荷電流を下げるためにリアクト
ル起動装置等を設けている。したがって通常運転時は，
電動機出力の５０〜７０％の負荷で運転しており，電動
機の効率の悪いところで使用している。したがって，無
駄な電力消費と大きな設備費を必要としている。そのう
えエネルギコストを下げる目的でエンジン駆動方式を使
用しているが，この場合上記の電動機駆動と比較する
と，選定基準として所要電動機出力の２倍の出力をもつ
たエンジンを選定している。その理由は，エンジンの場
合，回転数を増すことにより出力が増加することにな
り，回転速度が低下すると出力が低下する。したがっ
て，負荷変動の大きい機械に使用するエンジンは負荷変
動に耐え得るだけの出力をもち，回転速度が低下しない
エンジンを選定しなければならない。それだけの出力を
もったエンジンでなければ，最終的にはエンストをおこ
し運転不能となる。

【０００４】しかし，出力の大きいエンジンで通常時は
５０％以下の出力で運転しているため，エンジン効率が
悪く，燃費が大きい。また大きなエンジンを選定してい
るので，設備費が大きく不経済である。ちなみに，電動
機とエンジン（ディーゼル）での１ＫＷ出力当りのコス
トは，電動機で約２５〜３０円，エンジンで３〜５円で
ある。また電力の場合，基本料金制度のため契約電力の
約５０％程度は使用しなくても料金を支払う必要があ
る。したがって，ランニングコスト低下としてエンジン
駆動が使用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上に述べたように，負
荷変動の大きいクラッシャ等の機器を駆動する動力源の
設備は，通常運転時に要する動力以上の出力をもつ設備
を設置しており，設備費の増加，ランニングコストの増
加となり，不経済なものとなっており，これを改善する
なんらかの対策が望まれている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め，本発明においては，エンジンによって駆動され，供
給ビン，振動フィーダおよび搬送コンベヤ等によつて原
料を供給され破砕する旋動式破砕機の駆動システムにお
いて，該破砕機に破砕機駆動用の補助電動機を備えると
ともに，該破砕機の破砕室にレベル検知器を備え，駆動
軸にスリップ検知器を装着するとともに，該レベル検知
器または該スリップ検知器の過負荷信号を受信し振動フ
ィーダの供給量を変更する指令信号を発信し，かつ，該
補助電動機を駆動する指令信号を発信する制御装置を備
えた構成とした。

【０００７】

【作用】本発明は以上のとおり構成されており，補助電
動機を備えているので，運転中に過負荷が生じて原料レ
ベルが過大となったり，スリップ検知器が過負荷の状態
をキャッチしたときには，制御装置に過負荷信号が伝え
られ，その結果振動フィーダの供給量を減少させるとと
もに補助電動機を駆動してエンジンとともに回転駆動軸
を駆動する。その結果，一時的に生じた過負荷状態を克
服して再びもとの正常な運転に復帰する。

【０００８】

【実施例】以下，図面に基づいて本発明の実施例につい
て詳細に説明する。図１〜図５は本発明の実施例に係
り，図１は旋動式破砕機の駆動システムの系統図，図２
は旋動式破砕機の全体縦断面図，図３は旋動式破砕機の
駆動装置の平面配置図，図４は駆動装置の負荷変動と補
助電動機使用の相関説明図，図５はエンジン回転数とエ
ンジン出力およびエンジン燃料消費量との相関説明図で
ある。

【０００９】図２において，４は旋動式破砕機，１０２
はメインフレームで，メインフレーム１０２の下部中央
部のボス１０３に垂直の主軸１０４が立設される。そし
て，主軸１０４の上半分には中心軸よりいくらか偏心し
た円筒形状のエキセントリック１０５がエキセントリッ
クブッシュ１０６を介して嵌合され，さらにヘッドブッ
シュ１０７を介して松毬（まつかさ）状のヘッド１０８
が嵌装されている。ヘッド１０８の外側には同じく松毬
状のマントル１０９が被覆され，マントル１０９と後述
のボウルライナ１２１との間で原料が破砕される。エキ
セントリック１０５の下端面には上下一対の上部スラス
トベアリング１１８と下部スラストベアリング１１９と
の間で回転するエキセントリック１０５，ヘッド１０８
およびマントル１０９の全荷重や破砕運動中の圧縮荷重
をメインフレーム１０２へ伝達するとともに，主軸１０
４の上端の球面座１１７にヘッドボール１１６が着座し
て円滑な回転を促進する。エキセントリック１０５の下
端外周にはベベルギヤーで構成されるギヤー１１０が固
設され，図示しないＶプーリにより回転駆動され，軸受
１１３により軸承される水平の回転軸１１２の先端のベ
ベルギヤーのピニオン１１１を介してエキセントリック
１０５を回転駆動するようになっている。１１５はフィ
ードプレートであり，ホッパ１２３に投入された原料を
円周等分に分配する。

【００１０】一方，メインフレーム１０２の上端面にテ
ーパ面を介してアジャストメントリング１２２が載置さ
れ，図示しないリリースシリンダを介して常時下側に引
張られメインフレーム１０２と密着されている。アジャ
ストメントリング１２２の内周面には右ねじのテーパネ
ジが螺設され，外周に同様に右ねじのテーパネジを螺設
したボウル１２０と螺合し，ボウル１２０の回転によつ
てボウル１２０が上下動可能に構成される。また，運転
中のアジャストメントリング１２２とボウル１２０の螺
合をロックするため，アジャストメントリング１２２の
上にはこれと同様に内周面に螺設したクランプリング１
２２ａが載置され，ピストンロッドがアジャストメント
リング１２２に締結され，シリンダがクランプリング１
２２ａに固設されたクランピングシリンダ１２４のピス
トンロッドを油圧力により突出することにより両ネジの
当接面に強固な力を与えるようになっている。

【００１１】ボウル１２０の内側にはボウルライナ１２
１が固設され，マントル１０９との間で破砕室を形成す
る。ボウル１２０の上端外周にはアジャストメントキャ
ップ１４０が植込ボルトによつて固設されている。

【００１２】このような旋動式破砕機４は，図１に示す
ようなフローシートにしたがって配設されている。すな
わち，原料は供給ビン１に貯溜され振動フィーダ２によ
って切出され，搬送コンベヤ３を経由して旋動式破砕機
４（以下クラッシャと称する）へ投入される。クラッシ
ャ４はエンジン６，クラッチ付ミッション７，ユニバー
サル継手９，コネクティングロッド１０を介してクラッ
シャ４の回転軸１１２に連結され回転駆動される。エン
ジン６には許容範囲内の負荷変動に対し回転数を一定と
するような速度調整ガバナ８（一定回転となるように燃
料調整をする装置）付とする。破砕された製品は製品コ
ンベヤ５により野積またはトラック輸送される。

【００１３】次に，駆動システムの構成および作用につ
いて説明する。潤滑給油装置１７を始動し，潤滑油がク
ラッシャ４に給油されたあと，給油温度および給油圧が
許容値にあることを温度計および圧力計などのセンサ１
８によりキャッチし，制御装置１４へこの信号が入力さ
れ，燃料供給弁１６が開かれる。この操作と同時にクラ
ッチ付ミッション７を中立の位置にしてエンジン６を始
動する。その後，クラッチ付ミッション７を中立の位置
から設定位置へ変更し，クラッシャ４を静かに駆動す
る。１５は燃料タンク，１９は電源である。クラッシャ
４の回転軸１１２の回転数が定格回転数に達したら，製
品コンベヤ５，搬送コンベヤ３，振動フィーダ２の順に
起動し，供給ビン１の原料を切出してクラッシャ４にて
破砕する。

【００１４】原料供給量が増加し破砕能力以上に原料が
供給されると，破砕室内の原料レベルが増加する。これ
をそのまま放置するとクラッシャ４の駆動装置が過負荷
となるので，レベルスイッチ１３によりこの状況をキャ
ッチして制御装置１４へ入力する。あるいは，原料レベ
ルの増加とは別に，投入原料の破砕性状が変化して硬い
原料が続いたり，原料サイズが大塊の方へシフトして破
砕能力以上に過負荷となりエンジン６の出力以上の負荷
になると，エンジン回転数が低下する。エンジン回転数
が許容回転数以下となるとスリップ検知器１２がこの状
態をキャッチして制御装置１４へこの信号を入力する。
制御装置１４は直ちに原料レベル増加あるいはエンジン
回転数低下の信号を受けて，回転軸１１２にとりつけた
Ｖプーリ１１ｂ，Ｖベルト，Ｖプーリ１１ａを経由して
動力を伝達する補助電動機１１を起動する。このとき，
同様に振動フィーダ２と搬送コンベヤ３に指令信号を発
して供給量を減少させてもよい。

【００１５】このようにして，過負荷によるクラッシャ
４の回転軸１１２の回転数低下を防止するため補助電動
機１１を自動的に起動し，エンジン出力へ動力の援助を
行なう。回転軸１１２が正常回転に戻り原料レベルの増
加が解消されると，供給量をもとの状態に戻し安定状態
を確認したあと，補肋電動機１１を停止してエンジン６
のみの運転に復帰する。図４はこの状態を示したもので
ある。

【００１６】本発明は，現在多量に生産販売されている
輸送用のトラックで，車体および架装物が損傷し，廃車
されたトラックの中古のエンジンおよび駆動装置を有効
利用するとともに，これと電動機を組合わせ併用運転方
式を採用することにより，設備費の低減およびエネルギ
コストの低減を行なうことができる。国内で生産販売さ
れているトラック用エンジンは１００〜３００ＰＳのも
のが多く，最近生産されている自動車用のエンジン（デ
ィーゼル）は非常に性能がよく，また，耐久性があり，
車体や架装物が損傷してもエンジンおよび駆動部分は十
分使用に耐え得る。したがって，これを有効利用するこ
とは省資源にもなり設備コストを大幅に安くすることに
なる。しかし従来技術で述べたような使用方法であれば
用途範囲が少なく燃費効率が悪い。よって，これを改善
するため，エンジンと電動機の組合わせ併用運転をする
ことによりエンジン選定が効率よく広範囲に使用するこ
とが可能となる。すなわち，エンジン選定に際しエンジ
ン出力を通常運転時の所要動力またはそれ以下で選定
し，過負荷時の不足動力および通常運転時での不足動力
をカバーするため電動機で補足するものである。

【００１７】エンジンの燃費改善としては，通常運転時
（長時間使用する状態）にエンジン効率が最高の回転数
と出力を選定する必要がある。上記の通常負荷時選定と
過負荷時選定による燃費差を表示したのが図５である。
しかし，被動力側が，負荷変動が大きく，かつ，回転速
度を略一定を必要とする場合，上記の選定をしていると
回転数の低下をきたし，その結果，エンストを起こして
しまい使用できない。したがって，本発明は，これを補
肋する手段として，負荷の増加をキャッチして，電動機
を起動させて，動力を補足させるのである。たとえば，
負荷が増加して，回転数が低下した場合に，自動的に補
助電動機１１を起動する。図５に表示した△Ｑが本発明
と従来技術との燃費差である。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したとおり，本発明のクラッシ
ャ等エンジン省エネ駆動システムは，正常運転時の負荷
またはそれ以下の出力のエンジンを選定し過負荷時の不
足動力および正常運転時の不足動力を補助および援助す
る動力として別に電動機にて行なうことにより，エンジ
ンは負荷を一定とし，最大効率域で運転し，不足動力を
補助電動機にて駆動するため，下記のような効果があ
る。 （１）エンジンの燃費が良い。 （２）エンジンに過負荷がかからないので無理がかから
ない。 （３）エンジンの選定範囲を広くできるため市販トラッ
ク用エンジンを有効利用可能である。 （４）小型エンジンで可能なため設備が安価である。 （５）電力主体としていないのでエネルギコストが安価
である。 （６）電動機容量が小さくてすむため受電設備が安価で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示す旋動式破砕機の駆動シ
ステムの系統図である。

【図２】本発明の１実施例を示す旋動式破砕機の全体縦
断面図である。

【図３】本発明の１実施例を示す旋動式破砕機の駆動装
置の平面配置図である。

【図４】本発明の実施例に係る駆動装置の負荷変動と補
助電動機使用の相関説明図である。

【図５】本発明の実施例に係るエンジン回転数とエンジ
ン出力およびエンジン燃料消費量との相関説明図であ
る。

【符号の説明】 １ 供給ビン ２ 振動フィーダ ３ 搬送コンベヤ ４ 旋動式破砕機 ５ 製品コンベヤ ６ エンジン ７ クラッチ付ミッション ８ 速度調整ガバナ ９ ユニバーサル継手 １０ コネクティングロッド １１ 補助電動機 １１ａ Ｖプーリ １１ｂ Ｖプーリ １２ スリップ検知器 １３ レベルスイッチ １４ 制御装置 １５ エンジン用燃料タンク １６ 燃料調節弁 １７ 潤滑給油装置 １８ 温度センサ兼油圧センサ １９ 電源

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンによつて駆動され，供給ビン，
   振動フィーダおよび搬送コンベヤ等によつて原料を供給
   され破砕する旋動式破砕機の駆動システムにおいて，該
   破砕機に破砕機駆動用の補助電動機を備えるとともに，
   該破砕機の破砕室にレベル検知器を備え，駆動軸にスリ
   ップ検知器を装着するとともに，該レベル検知器または
   該スリップ検知器の過負荷信号を受信し振動フィーダの
   供給量を変更する指令信号を発信し，かつ，該補助電動
   機を駆動する指令信号を発信する制御装置を備えた旋動
   式破砕機の駆動システム。