JP3634846B2 - 回転式粉砕機 - Google Patents

Description

【技術分野】
本発明は、例えばプラスチックランナー、加工屑、成形不良品等の被粉砕物を粉砕する回転式粉砕機（破砕機を含む）に関するものである。
【背景技術】
プラスチックランナー、スプール等の被粉砕物を固定刃と回転刃との協働作用にて粉砕する回転式粉砕機は公知であり、該粉砕物をペレットにして精密機械の基板、自動車用ギヤ等の成形材料として再生利用されている。
従来の回転式粉砕機（破砕機を含む）は、ケーシング内の粉砕室に、ブレード形（平板形）の固定刃を装着する一方、粉砕室に回転自在として軸架したローターの外周に径外方向に突出する回転爪部を放射状配置に設けて、該回転爪部と固定刃との協働作用で被粉砕物を切断（剪断）し、粉砕室の下方部にローターの外周を取り囲むようにして半円弧形状で多数の穴を有するスクリーン部材を装着しているのが基本型式であった（実公平２−４４８５７号公報、実公平２−１７６３７号公報参照）。
従来の回転式粉砕機にあっては、ローター（回転刃）の軸心廻りの回転によって径外方向に突出した爪部で被粉砕物を引込むとともに固定刃と爪部との接触によって粉砕（切断・剪断）するものであることから、固定刃と爪部との接触機会が切断チャンスとなり、爪部が放射状配置であることからローター（回転刃）の周方向全体（全域）での切断チャンスではなく、切断チャンスが突出した爪部の数に制約されていた。
これ故、粉砕効率を向上するには、ロータ（回転刃）の回転速度を早くしなければならず、これは騒音・振動の要因となっていた。
また、成形材料として再生利用するには、粉砕物の粒度分布が重要な要素となるが、従来においては細くて長い粉砕物がスクリーンの孔を通過することが多く、粉度分布が悪く再生品を成形等するときトラブルの要因となっていた。
特に、半円弧形状のスクリーン部材の内周面に沿って爪部によって被粉砕物を持廻すことが多くなって発熱の原因となるし、スクリーン部材の孔が目詰まりし易くなって、粉度分布が悪くなるだけでなく、スクリーン部材、固定刃等のメンテナンス頻度も多く、これが粉砕中断となり生産性の低下の要因となっていた。
そこで、本発明は、ローターの外周に回転刃としての爪部を突出するのではなく、ローターの外周面に多数の有底穴を列設することによって、該有底穴の開口縁を回転刃の刃縁として作用させ、ローターの外周全域に亘って固定刃と協働しての切断チャンスとなり、しかも、有底穴が粉砕物の粒度調整機能を有することによってスクリーン部材なしの回転式粉砕機を提供することが目的である。
【発明の開示】
前述の目的を達成するために、本発明は次の技術手段を講じている。
すなわち、本発明に係る回転式粉砕機（但し、スリッター形は除く）は、上部に材料投入口を有しこの材料投入口の下方に連通されて内部に粉砕室を有するケーシングと、前記粉砕室に水平軸心廻りに回転自在として軸架されているローターと、を備え、前記材料投入口に受け入れた被粉砕物を前記粉砕室に備えている固定刃の刃縁と前記ローターに備えている回転刃の刃縁とで切断するように構成されており、前記ローターの外周面上に周方向と軸方向に間隔を有して多数の有底穴が列設されていてこの多数の有底穴の開口縁が前記回転刃の刃縁とされていることを特徴とするものである。
このような構成を採用したことにより、ローターの外周面に周方向と軸方向に間隔を有して列設した多数の有底穴の開口縁が回転刃の刃縁となって固定刃の刃縁との協働作用による切断チャンスが顕著に増大したのである。
これ故、ローターの回転速度は従来では３００〜４００ｒｐｍであったのに対し、２０〜４０ｒｐｍとなって、騒音・振動要因が顕著に少なくなったのであり、被粉砕物のローターによる持回りも少なくなって発熱要因も少なくなったのである。
更に、本発明に係る回転式粉砕機は、前述したローターに列設している多数の有底穴が、被粉砕物の粒度調整機能を有しているのである。
このような構成を採用したことによって、従来、粒度分布（粒度調整）のため不可欠とされていた半円弧形のスクリーン部材を廃止できて発熱の要因をなくすだけでなく、ローターが有底穴の開口縁による刃縁（刃先）と有底穴に入り込んだ切断物だけを排出する粒度分布作用を行い、ここに、粒度分布も（粒度）も均一となって再生利用するときのトラブルも少なくなるのである。
ここで、粉砕物の粒度は、有底穴の開口面積、深さおよびローターの回転数によって設定される。
また、前述した構成において、ローターにはケーシングの上部に形成した材料投入口において被粉砕物の粗砕と有底穴への入り込みのための爪部を径方向に突出して備えていることが推奨される。
このような構成を採用したことにより、材料投入口において被粉砕物を粗砕するとともに該被粉砕物を投入口において動かすことによって、有底穴への入り込みを促して固定刃の刃縁との協働による確実な切断作用を行い、粒度を均一にするのである。
ここで、爪部は従来のローターに突出されていた爪部のように回転刃としての機能は少なく、回転刃としての機能は、専ら、有底穴の開口縁であることから、爪部は被粉砕物の投入口においての動き（停留防止）を確保できればよく、これ故、爪部は棒体、平板等によって構成することもできるのである。
更に、本発明においては、爪部は、ローターの軸心方向で間隔を有して備えられ、ローターの軸心方向中央部位の爪部の回転半径（突出高さ）が大で、ローターの軸心方向両端部位の回転半径（突出高さ）が小とされていることが推奨される。
このように回転半径（突出高さ）を大小異にする爪部を備えることによって、材料投入口の全体に亘って被粉砕物を分散できて、回転刃としての有底穴の刃縁と固定刃の刃縁との切断チャンスを確実にするのである。
ここで、爪部は回転半径（突出高さ）を同径（大・中・小のいずれか）にしたものを採用することも可能であるが、回転半径を大小（大・中・小の３種類を含む）異にするものとすれば、投入口での被粉砕物の分散が良好となるのである。
また、本発明においては、ケーシングには、粉砕室の下方部位にてローターの爪部を案内するための溝を有する円弧形のガイド部材が備えられていることが推奨される。
このように溝を有する円弧形のガイド部材を備えることによって、細くて長い材料が不測に排出することはなく、粒度分布を良好にするのであり、細くて長い材料は溝に侵入した爪部によって投入口に持廻されて再度の切断機会を受けるのである。
このガイド部材は従来のスクリーン部材の機能はなく、細くて長い材料の一部を持廻すだけであることから、発熱要因となることは少ないのである。
更に、本発明においては、前記有底穴の底は、ローターの回転方向でその深さが異なる傾斜底とされ、回転方向先進側が深く、後進側が浅くされていることを特徴とするものである。
このように構成することによって有底穴における粒度調整機能が確実に達成されて粉砕物の粒度分布の均一化が図れるのである。
以上のように本発明に係る粉砕機（破砕機）によれば、ローターの外周面に多数列設した有底穴の開口縁を回転刃の刃縁としたことによって、固定刃の刃縁との切断機会が多くなり、所謂連続切断機会となり、これにより、切断効率が向上することから回転数（速度）を抑えることができ、これによって低振動性，低騒音性を確保し、粒度分布も向上する等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転式粉砕機の主要部を示す側断面図である。
【図２】正断面図である。
【図３】図１の要部（切断開始部）の拡大図である。
【図４】ローターの一部を示す平面図である。
【図５】有底穴の第１例を示す断面図である。
【図６】有底穴の第２例を示す断面図である。
【図７】有底穴の第３例を示す断面図である。
【図８】有底穴の開口形状の変形例１を示す平面図である。
【図９】有底穴の開口形状の変形例２を示す平面図である。
【図１０】有底穴の開口形状の変形例３を示す平面図である。
【図１１】回転式粉砕機の一例を示す全体斜視図である。
【図１２】回転式粉砕機の主要部を示す側断面図である。
【図１３】図１２の要部の拡大図である。
【発明を実施するための最良の形態】
以下、図を参照して本発明に係る回転式粉砕機の実施の形態について説明する。
図１１は粉砕機１の一例を全体斜視図で示しており、車輪２を有する架台３上にケーシング４が載置固定されていて、該ケーシング４の内部には円筒形の粉砕室が画成されており、該粉砕室にローターが水平軸心廻りに回転自在として軸架されている。
すなわち、図１および図２を併せて参照すると、粉砕室に軸架されているローター５は、主軸６とこの主軸６に套嵌されて図ではキー７によって装着されているリング体８と爪部９を有するリング形の粗砕刃１０とで構成されていて、主軸６の両端部が軸受１１によって水平軸心廻りに回転自在としてケーシング４に軸架されており、電動モータ１２の起動力が中継伝動ケース１３に内有したギヤ伝動体又は巻掛伝動体等を介して主軸６の一端から伝達可能であり、該ローター５の起動・停止は制御ボックス１４の操作部材１４Ａによって制御可能である。
ケーシング４の上部には上方拡開状とされた材料投入口１５が形成されており、該投入口１５には図１１で示す投入シュート１６又は必要に応じて付設される補助シュート１７等を介してプラスチクランナー，スプール等の被粉砕物Ａが投入可能である。
勿論、シュート１６，１７等に代替してコンベヤ等によって被粉砕物Ａを投入口１５に供給するようにしても良い。
投入口１５の下部は粉砕室１８に連通されており、該投入口１５の一側下部乃至粉砕室１８の内面には、固定刃１９が装着されている。
図で示した固定刃１９はスペーサ２０の上面に載置されている平板（ブレード）形であって、粉砕室１８の全長に亘って沿接され、ボルト締結手段２１によって交換自在に止着されているとともに、ネジ構造によるアジャスト手段２２によって、固定刃１９の刃先（刃縁）１９Ｃが粉砕室１８に対して進退調整自在とされている。
ローター５の外周面に周方向と軸方向に間隔を有して多数の有底穴２３が列設されており、図示例では直径Ｌ１のリング体８の外周面に開口縁が円形とされた有底穴２３が列設され、該有底穴２３の開口縁で同一円周上に位置する刃縁２３Ａを構成しており、ローター５の軸心廻りに回転（図１の矢符Ｒが回転方向を示す）によって前記固定刃１９の刃先１９Ｃと刃縁２３Ａとで被粉砕物Ａを切断可能に構成している。
有底穴２３がローター５の外周面上（図ではリング体８の外周面上）に、周方向と軸方向とに亘って列設されていることから、固定刃１９の刃縁１９Ｃと有底穴２３の刃縁２３Ａによる切断チャンスは連続的となり、ローター５の回転数を２０〜４０ｒｐｍと小さくしても切断チャンスは充分（増大し）となり、また、切断衝撃も少なくなって、ここに、低振動性，低騒音性を確保しているのである。
また、ローター５が矢符Ｒの方向に回転駆動するとき、投入口１５内の被粉砕物Ａは、固定刃１９によって実質的に堰止められており、多数列設している有底穴２３の開口縁による刃縁と固定刃１９の刃縁とによって切断されて有底穴２３の中に入った切断物だけをローター５の回転によって下方に排出するものであることから、該有底穴２３は実質的に粒度調整機能を有し、その粒度は有底穴２３の開口面積，深さ，ローター５の回転数によって設定される。
従って、本発明にあっては、外周面に多数の有底穴２３を列設しているローター５と、該ローター５をこの軸心廻りで回転自在に軸架している固定刃１９を有するケーシング４と、を備え、前記有底穴２３の開口縁で同一円周上に位置する刃縁２３Ａを構成しており、前記ローター５の軸心廻りの回転によって前記固定刃１９の刃縁１９Ｃとローター５の刃縁２３Ａとで被粉砕物Ａを切断するように構成していることが基本形態（基本構成）であり、すなわち、ローター５は穴形刃物を有することになるから、切断負荷が分散され動力が軽減されるのである。また、ローター５は穴形刃物を有するとともに、ローター５に列設している多数の有底穴２３が、被粉砕物Ａの粒度調整機能を有しているのである。
また、前述した基本形態において、リング体８に主軸６を串刺し状とて組合せ、キー又はスプライン結合によって、リング体８を組立分解自在にすることが、有底穴２３の加工性および有底穴２３を一度の研磨で組み替えによる二度使用できる等の観点から有利ではあるものの、リング体８と主軸６とを一体化したローター５とすることも可能である。
更に、図示した実施の形態においては、前述した基本構成に加えて、ローター５にはケーシング４上部に形成した材料投入口１５において被粉砕物Ａの粗砕と有底穴２３への入り込みのための爪部９を備えている。
このように、ローター５に爪部９を有する粗砕刃１０を備えることによって、投入口１５において被粉砕物Ａを掻き込む乃至引き込む等の運動によって動かし、有底穴２３への入り込みを促進するだけでなく、該被粉砕物Ａを爪部９と固定刃１９との協働で粗粉砕するのである。
この場合、爪部９はその回転半径（直径でも同じ）を同一径とした粗砕刃１０を主軸６上に串刺し状としてキー又はスプラインによって組立分解自在にしてもよいが、図１で示すように直径Ｌ２の粗砕刃１０Ａと直径Ｌ３の粗砕刃１０Ｂのように軸心方向で間隔を有して回転半径（直径）を大小異にする粗砕刃１０を採用することが有利である。
また、粗砕刃１０の刃部９は図１で示すように周方向で位相をずらすことによって、該刃部９が固定刃１９に噛込むとき負荷が分散されて有利となる。
ローター５に爪部９を備えたときには、固定刃１９および図ではスペーサ２０に、爪部９の通過を許すガイド溝１９Ａ，１９Ｂ，２０Ａ，２０Ｂがそれぞれ形成されており、実施の形態では爪部９が大小の爪９Ａ，９Ｂであることから、ガイド溝１９Ａ，１０Ｂ，２０Ａ，２０Ｂも深さを異にする大小に形成されている。
図示の実施の形態では、図２で示すように、直径Ｌ２すなわち、直径又は突出高さが大の粗砕刃１０Ａをローター軸心方向の中央部位に位置させ、直径Ｌ３すなわち、直径又は突出高さが小の粗砕刃１０Ｂを軸方向両端部位に位置させ、ローター軸心中央部での被粉砕物Ａの引込み乃至掻込みを促進して投入口１５全体に亘って分散効率を高めるようにされている。
但し、ローター軸心中央部に直径Ｌ３の粗砕刃１０Ｂを、軸方向両端に直径Ｌ２の粗砕刃１０Ａを配置することでも良い。
ローター５に爪部９を突出したことにより、固定刃１９及びスペーサ２０にはそれぞれガイド溝１９Ａ，１９Ｂ，２０Ａ，２０Ｂが形成され、このガイド溝を介して細長い粉砕物が下方に通過するおそれがあることから、ケーシング４には、ローター５に備えた爪部９を案内するための溝２４Ａを有する円弧形のガイド部材２４が備えられている。
ガイド部材２４は図１で示すように左右に分離されていてその分割体２４Ｂ，２４Ｃがケーシング４の側壁４Ａ，４Ｂにそれぞれねじ締結手段２５Ａ，２５Ｂによって合わせ面２４Ｄを突き合わせた状態で取付けられており、ガイド溝１９Ａ，１９Ｂ，２０Ａ，２０Ｂに侵入した細い長尺粉砕物は、爪部９によってガイド溝１９Ａ，１９Ｂ，２０Ａ，２０Ｂと周方向で連通する円弧形のガイド部材２４の内周側に形成した溝２４Ａ内において持廻されて再度投入口１５に環流されるのであり、ここに、有底穴２３に入り込んだ所定粒径（粒度）の材料だけが下方に排出され、図示省略した受箱等に収容されるのである。
また、爪部９の突出高さを異にするときは、これに応じてガイド部材２４の溝２４Ａの深さも異にされているのであり、いずれにしても爪部９の先端が溝２４Ａの底に接触せず、スキマを有していることが望ましい。
固定刃１９と対向する投入口１５の他側には、被粉砕物Ａの逆流を防止するための障壁体２６が備えられている。
図４〜図１０を参照すると、有底穴２３の種々の実施の形態が例示されている。
まず、図４および図５は、開口縁が円形でかつ断面が半円弧形の有底穴２３が例示され、図６では開口縁が円形で断面台形の有底穴２３が例示されており、この図６においては有底穴２３に入り込んだ砕材料を円滑に排出できて有利となる。
更に、有底穴２３の断面形状は図７で示すように三角形でも図示しないが四形状であっても良く、また、有底穴２３の開口縁形状は、図８で示すように回転方向に長軸を有する長円形、図９で示すように回転方向と交叉する長軸を有する長円形、図１０で示すように、長軸を斜め方向とした長円形の組合せの他、四角形〜八角形等とすることも可能である。
なお、図１〜図１０に示した有底穴２３はひとつのローター５には同じ開口縁形状、深さのものが多数列設されているのである。
また、図示では粗砕刃１０とリング体８とを別体として主軸６に串刺し状に装着し、キー又はスプラインで接合することで交換容易性、加工容易性等を確保しているが、粗砕刃１０とリング体８とを一体物としたものでも良い。
図１２および図１３は、本発明に係る回転式粉砕機の他の有用な実施形態を示しており、基本構成と作用は図１〜図１０と共通するので共通部分は共通符号を援用し、以下、相違点について説明する。
ローター５の外周面に、周方向及び軸方向に間隔を有して多数列設した有底穴２３は、その底がローター５の回転方向で深さを異にする傾斜底とされている。
より具体的には、回転方向先進側の深さが深く、後進側が浅く形成しても良いが、回転方向先進側の深さを浅く、後進側が深くされた平坦な傾斜底に形成することによって有底穴２３による切断物（粉砕物）の粒度調整作用が正確にされているのである。
以上の実施の形態は一例であって本発明は種々の設計変更は可能である。
例えば、図示した障壁２６の位置に固定刃１９を設けて、ローター５を正逆転切換形式とすることもでき、このときは、爪部９は正逆転に対応すべくその突出方向の向きを正逆配置とすることができる。
また、被粉砕物としてはプラスチック等の産業廃棄物の他、タイヤ等の産業廃棄物であっても構わない。
【産業上の利用可能性】
本発明は、プラスチックランナー等を粉砕（破砕）してペレットとなし得る回転式粉砕機として有用に利用できる。

Claims (13)

1. 上部に材料投入口を有しこの材料投入口の下方に連通されて内部に粉砕室を有するケーシングと、前記粉砕室に水平軸心廻りに回転自在として軸架されているローターと、を備え、前記材料投入口に受け入れた被粉砕物を前記粉砕室に備えている固定刃の刃縁と前記ローターに備えている回転刃の刃縁とで切断するように構成されており、前記ローターの外周面上に周方向と軸方向に間隔を有して多数の有底穴が列設されていてこの多数の有底穴の開口縁が前記回転刃の刃縁とされていることを特徴とする回転式粉砕機。
2. ローターに列設している多数の有底穴が、被粉砕物の粒度調整機能を有していることを特徴とする請求項１に記載の回転式粉砕機。
3. ローターには、材料投入口において被粉砕物の粗砕と被粉砕物の有底穴への入り込みのための爪部が径方向に突出して備えられていることを特徴とする請求項１に記載の回転式粉砕機。
4. 爪部は、ローターの軸心方向で間隔を有して備えられ、ローターの軸心方向中央部位の爪部の回転半径が大でローターの軸心方向両端部位の爪部の回転半径が小とされて投入口全体に亘って被粉砕物が分散されることを特徴とする請求項３に記載の回転式粉砕機。
5. 爪部は、周方向で位相がずらされていることを特徴とする請求項４に記載の回転式粉砕機。
6. ケーシングには、粉砕室の下方部位にてローターの爪部を案内するための溝を有する円弧形のガイド部材が備えられていることを特徴とする請求項３に記載の回転式粉砕機。
7. 上部に材料投入口を有しこの材料投入口の下方に連通されて内部に粉砕室を有するケーシングと、前記粉砕室に水平軸心廻りに回転自在として軸架されているローターと、を備え、前記材料投入口に受け入れた被粉砕物を前記粉砕室に備えている固定刃の刃縁と前記ローターに備えている回転刃の刃縁とで切断するように構成されており、前記ローターの外周面上に周方向と軸方向に間隔を有して多数の有底穴が列設されていてこの多数の有底穴の開口縁が前記回転刃の刃縁とされているとともに、有底穴の底はローターの回転方向でその深さが異なる傾斜底とされていることを特徴とする回転式粉砕機。
8. 有底穴の傾斜底は、ローターの回転方向先進側が浅く後進側が深く形成されていることを特徴とする請求項７に記載の回転式粉砕機。
9. ローターに列設している多数の有底穴が、被粉砕物の粒度調整機能を有していることを特徴とする請求項７に記載の回転式粉砕機。
10. ローターには、材料投入口において被粉砕物の粗砕と被粉砕物の有底穴への入り込みのための爪部が径方向に突出して備えられていることを特徴とする請求項７に記載の回転式粉砕機。
11. 爪部は、ローターの軸心方向で間隔を有して備えられ、ローターの軸心方向中央部位の爪部の回転半径が大でローターの軸心方向両端部位の爪部の回転半径が小とされて投入口全体に亘って被粉砕物が分散されることを特徴とする請求項１０に記載の回転式粉砕機。
12. 爪部は、周方向で位相がずらされていることを特徴とする請求項１１に記載の回転式粉砕機。
13. ケーシングには、粉砕室の下方部位にてローターの爪部を案内するための溝を有する円弧形のガイド部材が備えられていることを特徴とする請求項１０に記載の回転式粉砕機。

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