JP2938345B2 - 切断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、投入物を切断する切断
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、可燃物、不燃物等の投入物を切断
する切断装置としては、紙類のシュレッダー及び産業廃
棄物の破砕機等が一般的である。例えば、回転式破砕機
は、ケーシング内に収容された回転刃、その回転刃を回
転駆動するための駆動モータ、回転刃に臨むように設け
られ被破砕物を投入するための投入口、破砕物を排出す
るための排出口等を備えたものが知られていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
は最悪の事態を考慮して最も大きな負荷のかかる投入物
を予想して最大負荷限界を定め、これを稼働能力の限界
として設計、製造していたため、必要以上に大型化する
と共に無駄な電力を消費していた。また、最大負荷限界
を比較的小さく設定して設計、製造した場合には、負荷
限界を越える物が投入されることがあり、その場合には
逆転排出もしくはリトライを繰り返すなどして処理して
いたため、作業効率がよくなかった。

【０００４】また、投入物が切断された後の切断物を選
別する装置として、風力により軽量物と重量物とに選別
する浮遊選別装置や磁力により鉄と非鉄とに選別する磁
力選別装置が知られていたが、例えば被切断物である投
入物が予め分別して収集されている場合、その分別結果
を有効に利用することが有利であるにもかからわず、そ
のような装置が知られていなかった。

【０００５】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、請求項１又は２記載の発明は装置を小型化でき、
切断の作業効率が向上する切断装置の提供を目的とす
る。加えて請求項２記載の発明は切断物の選別作業を効
率的に行うことができる切断装置の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の切断装置は、投入物を切断する切断
装置において、前記投入物の切断容易の程度を検知する
検知手段と、前記検知手段の検知結果に応じて切断速度
を決定する切断速度決定手段と、前記切断速度決定手段
により決定された切断速度にて前記投入物を切断する切
断手段と、を備えた切断装置において、前記検知手段が
金属検知手段であることを特徴とする。

【０００７】請求項２記載の切断装置は、請求項１記載
の切断装置であって、第１排出口と、第２排出口と、前
記切断手段により切断された切断物を第１及び第２排出
口のいずれかに選択的に搬送する搬送手段と、前記切断
手段により切断された切断物を風力及び磁力により選別
し、風力によって前記切断物を第１排出口に搬送し、磁
力によって前記切断物を前記搬送手段に供給する選別手
段と、前記金属検知手段による検知結果が所定期間にわ
たって非金属のとき前記搬送手段に第１排出口への搬送
を指令し、それ以外のとき前記搬送手段に第２排出口へ
の搬送を指令する制御手段と、を備えたことを特徴とす
る。

【０００８】

【作用】請求項１又は２記載の切断装置は、まず投入物
につき検知手段が切断容易の程度を検知し、次いで切断
速度決定手段がこの検知結果に応じて切断速度を決定
し、切断手段がこの切断速度にて前記投入物を切断す
る。例えば、検知結果が紙、布等の場合は切断しにくい
たため、切断し易い金属等の場合よりも切断速度を小さ
くしトルクを大きして切断する。また、切断容易の程度
の検知は、金属検知手段により金属か非金属かを検知し
たり、回転ベラを設けて投入物が回転ベラを回転させた
ときの抵抗値により投入物の重量を検知したり、赤外線
センサにより投入物の幅（厚さ）を検知したりすること
により実行しうる。

【０００９】請求項２記載の切断装置では、選別手段が
切断手段により切断された切断物に風力及び磁力により
選別する。即ち、風力によって切断物を第１排出口に搬
送し、磁力によって切断物を搬送手段に供給する。この
とき、第１排出口に搬送される切断物は、主として紙、
布、ビニール、プラスチックフィルム等の非金属軽量物
である。一方、搬送手段に供給される切断物は、主とし
て金属類である。そして、搬送手段は、供給された切断
物を第１及び第２排出口のいずれへ搬送するかにつき、
制御手段により制御される。即ち、制御手段は、金属検
知手段による検知結果が所定期間にわたって非金属のと
きには搬送手段に指令して切断物を第１供給口へ搬送さ
せる。一方、検知結果がそれ以外のときには、搬送手段
に指令して切断物を第２排出口へ搬送させる。

【００１０】

【実施例】本発明の好適な実施例について図面に基づい
て以下に説明する。図１は本発明の一実施例の説明図で
あり、図１（ａ）は正面概略図、図１（ｂ）は側面概略
図である。図２は電磁選別機の説明図である。図３は制
御系統図である。

【００１１】切断装置１は、ホッパ１３、カッタ１４、
アルミ磁選部２０、磁力付与部２２、スクリュコンベア
１６、制御装置１７（図３参照）等からなる。また、切
断装置１の第１排出口２４には第１パイプライン３１が
連結され、第２排出口２５には第２パイプライン３２が
連結されている。更に、第２パイプライン３２の搬送先
には図２に示す電磁選別機４８が設けられている。

【００１２】ホッパ１３はケーシング１０の上部を構成
し、上方から下方にかけて絞った形状に形成されてい
る。ホッパ１３には、カッタ１４を構成する一対の回転
刃１４ｃ，１４ｃに臨むように設けられた投入口１３ａ
が設けられている。またホッパ１３には、投入口１３ａ
とカッタ１４との略中間位置に金属センサ１８が取り付
けられている。この金属センサ１８は投入物が金属であ
るか否かの検知信号を後述の制御装置１７（図３参照）
に出力する。

【００１３】カッタ１４はケーシング１０の略中央であ
ってホッパ１３の下部に設置され、互いに噛合した一対
の回転刃１４ｃ，１４ｃにより構成されている。一対の
回転刃１４ｃ，１４ｃの軸１４ｂ，１４ｂはケーシング
１０に横設され、軸１４ｂ，１４ｂの一端にはそれぞれ
ギア１４ｅ，１４ｅが固定されている。一対のギア１４
ｅ，１４ｅは相互に噛合し、その一方のギア１４ｅはカ
ッタ駆動モータ１４ｇに接続されている。従って、この
カッタ駆動モータ１４ｇを駆動することにより、一対の
回転刃１４ｃ，１４ｃは相互に逆向きに回転駆動される
（図１（ｂ）の矢印参照）。また、カッタ駆動モータ１
４ｇは後述の制御装置１７に接続され、制御装置１７の
指令信号により所定の回転速度で回転するように制御さ
れる。

【００１４】アルミ磁選部２０は一対の回転可能な交番
磁界発生用の電磁石２０ａ，２０ａにより構成され、繰
出部２１にて両電磁石２０ａ，２０ａが離間して設けら
れている。ここで繰出部２１とは、投入された被切断物
がカッタ１４により切断され切断物として排出される箇
所であり、カッタ１４の下部周辺を指す。一対の電磁石
２０ａ，２０ａは略円筒形に形成され、それぞれの回転
軸２０ｂ，２０ｂに取り付けられたモータ（図示せず）
により互いに内向きに回転するように構成されている
（図１（ｂ）の矢印参照）。アルミ磁選部２０をアルミ
片が通過すると、交番磁界によりアルミ片の表面に渦電
流が発生し、この渦電流により交番磁界に反発する磁界
が形成されるため、アルミ片はアルミ磁選部２０を構成
する電磁石２０ａ，２０ａの回転方向即ち下方向に飛ば
される。

【００１５】磁力付与部２２はケーシング１０の外側で
あってスクリュコンベア１６の下側に設けられ、磁石に
より構成されている。この磁力付与部２２は、繰出部２
１を通過する切断物に対して下方向の磁力を付与する。
スクリュコンベア１６はケーシング１０の下部に設けら
れている。スクリュコンベア１６の回転軸１６ｂはケー
シング１０に横設され、その一端にギア１６ｅが一体接
合されている。このギア１６ｅはコンベア駆動モータ２
３に設けたギア２３ｅと噛合されており、従ってスクリ
ュコンベア１６はコンベア駆動モータ２３の駆動により
回転駆動される。また、コンベア駆動モータ２３は後述
の制御装置１７に接続され、制御装置１７の指令信号に
より正転・逆転する。コンベア駆動モータ２３が正転す
るとスクリュコンベア１６はコンベア上に載置された切
断物を第２排出口２５へ搬送し、逆転すると第１排出口
２４へ搬送する。

【００１６】制御装置１７は、周知のＣＰＵ１７ａ、Ｒ
ＯＭ１７ｂ、ＲＡＭ１７ｃ及び入出力インタフェース１
７ｄ等から構成され、これらはバスライン１７ｅにより
接続されている。入出力インタフェース１７ｄには金属
センサ１８、カッタ駆動モータ１４ｇ、コンベア駆動モ
ータ２３が接続されている。制御装置１７は、ＲＯＭ１
７ｂに記憶された制御プログラム（図４、図５参照）を
ＣＰＵ１７ａが実行し、カッタ駆動モータ１４ｇ、コン
ベア駆動モータ２３に対して指令信号を送る。

【００１７】第１パイプライン３１は主として非金属類
を搬送するためのパイプラインであり、切断装置１のケ
ーシング１０に設けた第１排出口２４に連結されてい
る。切断装置１のケーシング１０には空気取入パイプ３
３が設けられ、また第１パイプライン３１に取り付けら
れた図示しないバキュームポンプが第１パイプライン３
１内の空気を吸引して図１（ａ）にて左方向に空気を流
通させると同時に、空気取入パイプ３３から一定の風量
をケーシング１０内に吸引する。従って、繰出部２１に
は空気取入パイプ３３から第１排出口２４に向かって一
定の風量の空気が流通している。

【００１８】第２パイプライン３２は主として金属類を
搬送するためのパイプラインであり、第１パイプライン
３１の下方に配置され、切断装置１のケーシング１０に
設けた第２排出口２５に連結されている。この第２パイ
プライン３２内の空気も第１パイプラインと同様にして
吸引され、図１（ａ）にて左方向に空気が流通してい
る。

【００１９】第２パイプライン３２の搬送先には、図２
に示す電磁選別機４８が設けられている。電磁選別機４
８はホッパ４８ａを備えており、このホッパ４８ａが第
２パイプライン３２に接続されている。ホッパ４８ａの
下方には回転筒４８ｂが配されており、回転筒４８ｂ内
には断面が半円状の永久磁石４８ｃが相対位置を固定さ
れて収納されている。これにより、第２パイプライン３
２によって搬送された主として金属類を含む切断物（以
下「被選別物」という）がホッパ４８ａに投入される
と、被選別物に含まれている鉄等の磁性金属Ｆを永久磁
石４８ｃで引付けて回転筒４８ｂの表面に付着させるこ
とができる。また、表面に付着している磁性金属Ｆを、
回転筒４８ｂの回転に伴って永久磁石４８ｃの引付け力
が相対的に弱い範囲（回転筒４８ｂの図示左下部分）に
まで移動させて、落下させることができる。さらに、回
転筒４８ｂの下方には磁性金属ホッパ４８ｄおよび磁性
金属回収箱４８ｅが配されており、回転筒４８ｂから離
脱した磁性金属Ｆを磁性金属ホッパ４８ｄを介して磁性
金属回収箱４８ｅに落下させることができる。

【００２０】回転筒４８ｂの永久磁石４８ｃ側の下方に
は開口４８ｆが設けられており、この開口４８ｆの下方
には一対の回転軸４８ｇ、４８ｈに巻回された無端ベル
ト４８ｊが横設されている。回転軸４８ｈには交番磁界
発生用の電磁石４８ｋが内蔵されている。これにより、
回転筒４８ｂ側から落下してきた被選別物を無端ベルト
４８ｊに載置して搬送可能である。また、電磁石４８ｋ
による交番磁界の作用で渦電流が発生するので、被選別
物に含まれるアルミニウム等の非磁性金属ＡＬは無端ベ
ルト４８ｊから飛ばされることになる。したがって、非
磁性金属ＡＬは飛ばされて無端ベルト４８ｊから離れた
側に落下し、紙、プラスチック、ガラス等の非金属Ｇは
無端ベルト４８ｊの折り返し部分から下に落下するので
非磁性金属ＡＬと非金属Ｇとを分離できる。

【００２１】さらに、無端ベルト４８ｊから飛ばされた
非磁性金属ＡＬと無端ベルト４８ｊの折り返し部分から
落下した非金属Ｇとの落下コース分離させるための仕切
り板４８ｍが設置されており、非磁性金属ＡＬと非金属
Ｇとが落下中に混合することを防止している。これによ
り、無端ベルト４８ｊから離脱した非磁性金属ＡＬ、非
金属Ｇはそれぞれ別個の落下コースを辿り、非磁性金属
ＡＬは非磁性金属回収箱４８ｎに落下し、非金属Ｇは非
金属回収箱４８ｐに落下することになる。

【００２２】次に、本実施例の切断装置の作用について
説明する。紙、布、ビニール、プラスチック、磁性金
属、非磁性金属等、可燃物や不燃物が混入した被切断物
をホッパ１３の投入口１３ａから投入し、これらが金属
センサ１８を通過すると、制御装置１７のＣＰＵ１７ａ
はＲＯＭ１７ｂに記憶されたカッタ制御プログラムに基
づき、図４に示すフローチャートに従ってカッタ制御処
理を実行する。即ち、まず金属センサ１８の検知信号が
金属か否かを判別する（Ｓ１００）。金属ならば（Ｓ１
００でＹＥＳ）、切断し易いため、カッタ駆動モータ１
４ｇの回転速度を高速に設定し（Ｓ１１０）、処理を終
える。一方非金属ならば（Ｓ１００でＮＯ）、紙や布等
であり切断しにくいため、回転速度を低速に設定してト
ルクを増加させ切断力を増加させ（Ｓ１２０）、処理を
終える。

【００２３】このように、次にカッタ１４に供給される
被切断物が金属か非金属かを判断し、それに応じてカッ
タ１４の回転刃１４ｃの回転速度を制御するため、最大
負荷限界が広がり装置の小型化が可能となると共に、リ
トライ又は逆転排出の必要がなく切断作業の効率が向上
する。また、被切断物を切断する際に適切な速度で切断
するため、切断面整状及び切断寸法、形状を揃えること
ができる。この結果、切断物同士が互いに引っかかった
りもつれ合ったりすることがなく、その後の選別精度が
向上するという効果が得られる。

【００２４】このようにして、被切断物がカッタ１４に
より切断されると、切断物は繰出部２１に繰り出され
る。繰出部２１には、空気取入パイプ３３から第１排出
口２４にかけて一定の風量の空気が流通すると同時に、
アルミ磁選部２０及び磁力付与部２２によりスクリュコ
ンベア１６に向かって磁力等が加えられている。従っ
て、繰出部２１を通過する切断物のうち浮遊物即ち主と
して紙、布、プラスチックフィルム等の非金属軽質物
は、流通する空気により第１排出口２４に搬送され、第
１パイプライン３１へ送出される。一方、繰出部２１を
通過する切断物のうちアルミニウムは、アルミ磁選部２
０の働きによって風力に抗して下方向に弾き飛ばされ、
スクリュコンベア１６上に載置される。また、繰出部２
１を通過する切断物のうち磁性金属は、スクリュコンベ
ア１６の下方に設けた磁力付与部２２により下方向の磁
力を受け、スクリュコンベア１６上に引き寄せられる。
更に、繰出部２１を通過する切断物のうち風力の影響を
受けない程質量の大きな重質物（土砂、ガラス等）や他
の金属類は、風に飛ばされることなくそのまま下方向に
落下し、スクリュコンベア１６に載置される。

【００２５】スクリュコンベア１６の搬送方向は制御装
置１７により制御されている。即ち、制御装置１７のＣ
ＰＵ１７ａは、ＲＯＭ１７ｂに記憶されたコンベア制御
プログラムに基づき、図５に示すフローチャートに従っ
てコンベア制御処理を実行する。まず、上記Ｓ１００と
同様、金属センサ１８が金属を検知したか否かを判別し
（Ｓ２００）、検知信号が金属ならば（Ｓ２００でＹＥ
Ｓ）、時間Ｔをリセットし（Ｓ２１０）、コンベア駆動
モータ２３を正転させて搬送方向を第２排出口２５に設
定し（Ｓ２２０）、処理を終える。一方、検知信号が非
金属ならば（Ｓ２００でＮＯ）、時間Ｔをインクリメン
トし（Ｓ２３０）、その時間Ｔと所定時間Ｔｃとを比較
する（Ｓ２４０）。Ｔ＞Ｔｃでないとき（Ｓ２４０でＮ
Ｏ）、Ｓ２２０に進む。一方Ｔ＞Ｔｃのとき（Ｓ２４０
でＹＥＳ）、コンベア駆動モータ２３を逆転させて搬送
方向を第１排出口２４に設定し（Ｓ２５０）、処理を終
える。尚、所定時間Ｔｃは、例えば、被切断物を１度に
投入するに要する時間を経験的に求めた値、あるいは、
被切断物がホッパ１３内に存在している期間（金属セン
サ１８の信号の有無又は他のセンサにより検知）を採用
することができる。

【００２６】具体的には、金属センサ１８の検知信号が
金属のとき（Ｓ２００でＹＥＳ）及び検知信号が非金属
の状態が所定時間Ｔｃ継続しなかったとき（Ｓ２４０で
ＮＯ）、スクリュコンベア１６の搬送方向は第２排出口
２５に設定される（Ｓ２２０）。従って、スクリュコン
ベア１６上に載置した切断物は、第２排出口２５に搬送
され、第２パイプライン３２へ送出される。第２パイプ
ライン３２にも一定の風量の空気が流通しており、しか
もこの風量は重質物等を搬送するに十分な量に設定され
ている。従って、第２パイプライン３２に送出された金
属類等は、第２パイプライン３２を搬送され、図２に示
した電磁選別機４８のホッパ４８ａに投入される。その
後、上述した通り、この電磁選別機４８により主として
鉄または鋼である磁性金属Ｆ、主としてアルミニウムで
ある非磁性金属ＡＬおよび非金属Ｇを効率よく、正確に
分離、集積できる。したがって、鉄および鋼（磁性金属
Ｆ）、アルミニウム（非磁性金属ＡＬ）のリサイクルが
容易である。

【００２７】一方、金属センサ１８の検知信号が非金属
の状態が所定時間Ｔｃ継続したとき（Ｓ２２０でＹＥ
Ｓ）、スクリュコンベア１６の搬送方向は第１排出口２
４に設定される（Ｓ１３０）。従って、スクリュコンベ
ア１６上に載置した切断物は、第１排出口２４に搬送さ
れ、第１パイプライン３１へ送出される。このとき、ス
クリュコンベア１６に載置した切断物は、風力の影響を
受けない程質量の大きな重質物例えばガラス、土砂等で
あって金属類は含まれていない。

【００２８】このように制御することにより、主として
金属類を搬送するための第２パイプライン３２に非金属
類が混入する割合を低減させることができる。これによ
り電磁選別機４８にかけられる切断物の絶対量が減少す
るため、電磁選別機４８の負担軽減が図られる。この効
果は、例えば予め分別収集され非金属類のみを含む被切
断物を投入する場合に特に有効である。

【００２９】ここで、本実施例と本発明の構成要素との
対応関係を明らかにする。本実施例の金属センサ１８が
検知手段又は金属検知手段に相当する。また、カッタ１
４が切断手段に相当し、アルミ磁選部２０及び磁力付与
部２２が選別手段に相当し、スクリュコンベア１６が搬
送手段に相当する。更に、制御装置１７のＣＰＵ１７ａ
が切断速度決定手段及び制御手段に相当し、図４のＳ１
００〜Ｓ１２０の処理が切断速度決定手段の処理に、図
５のＳ２００〜Ｓ２５０の処理が制御手段の処理に相当
する。

【００３０】尚、本発明は上記実施例に何ら限定される
ことなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない限り、種々
の態様で実施できることはいうまでもない。例えば、ホ
ッパ１３の投入口１３ａ近傍に赤外線センサを設け、こ
れにより投入された被切断物の厚みを検知し、予め経験
的に求めた最適速度のテーブルによりカッタ駆動モータ
１４ｇの速度を制御してもよい。この場合、例えば電話
帳のごとく切断し難いものでも、低速化してトルクを上
げることにより切断面整状を揃えて切断することができ
る。

【００３１】また、ホッパ１３の投入口１３ａ近傍に回
転ベラを設けこのベラにかかる抵抗値から被切断物の重
量を検知し、予め経験的に求めた最適速度のテーブルに
よりカッタ駆動モータ１４ｇの回転速度を制御してもよ
い。また、金属センサ１８により検知してカッタ１４の
回転速度を制御する方法以外に、カッタ１４の回転刃１
４ｃ，１４ｃにかかる負荷変動から回転速度を制御する
方法も考えられるが、この方法はタイミング的に一瞬遅
れ、カッタ１４にかかる被切断物を切断する際に最適な
速度で切断を実行することが困難であるため、上記実施
例の方が優れている。

【００３２】更に、上記実施例において、予め被切断物
中の金属含有量と切断速度との関係を経験的に作製した
テーブルをＲＯＭ１７ｂに記憶させ、単位時間に占める
金属検知時間の比率から被切断物中の金属含有量を概算
し、上記テーブルを参照してその金属含有量に最適な回
転速度を決定してもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１又は２記
載の切断装置によれば、最大負荷限界が広がるため装置
の小型化が可能となると共に、リトライ又は逆転排出の
必要がないため切断作業の効率が向上する。また、被切
断物を切断する際に適切な速度で切断するため、切断面
整状及び切断寸法、形状を揃えることができる。この結
果、切断物同士が互いに引っかかったりもつれ合ったり
することがなく、その後の選別精度が向上する。加えて
請求項２記載の発明は切断物の選別作業を効率的に行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施例の説明図であり、図１（ａ）は正面
概略図、図１（ｂ）は側面概略図である。

【図２】 本実施例の電磁選別機の説明図である。

【図３】 本実施例の制御系統図である。

【図４】 カッタ制御処理のフローチャートである。

【図５】 コンベア制御処理のフローチャートである。

【符号の説明】

１・・・切断装置、 １３・・・ホッパ、
１４・・・カッタ、 １４ｇ・・・カッタ
駆動モータ、１６・・・スクリュコンベア、 １７・
・・制御装置、１８・・・金属センサ、 ２０
・・・アルミ磁選部、２１・・・繰出部、
２２・・・磁力付与部、２３・・・コンベア駆動モー
タ、 ２４・・・第１排出口、２５・・・第２排出口、
３１・・・第１パイプライン、３２・・・第
２パイプライン、 ３３・・・空気取入パイプ、４８
・・・電磁選別機、

フロントページの続き (72)発明者 中村 晃一 東京都港区芝５丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (72)発明者 長谷川 常栄 東京都板橋区志村２丁目16番20号 コパ ル精密部品株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−85148（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−92144（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B02C 18/00 - 18/44 B02C 25/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 投入物を切断する切断装置において、 前記投入物の切断容易の程度を検知する検知手段と、 前記検知手段の検知結果に応じて切断速度を決定する切
   断速度決定手段と、 前記切断速度決定手段により決定された切断速度にて前
   記投入物を切断する切断手段と、 を備えた切断装置において、 前記検知手段が金属検知手段である ことを特徴とする切
   断装置。
2. 【請求項２】 第１排出口と、 第２排出口と、 供給された切断物を第１及び第２排出口のいずれかに選
   択的に搬送する搬送手段と、 前記切断手段により切断された切断物を風力及び磁力に
   より選別し、風力によって前記切断物を第１排出口に搬
   送し、磁力によって前記切断物を前記搬送手段に供給す
   る選別手段と、 前記金属検知手段による検知結果が所定期間にわたって
   非金属のとき前記搬送手段に第１排出口への搬送を指令
   し、それ以外のとき前記搬送手段に第２排出口への搬送
   を指令する制御手段と、 を備えたことを特徴とする請求項１記載の切断装置。