JP3901455B2

JP3901455B2 - 一軸破砕機

Info

Publication number: JP3901455B2
Application number: JP2001021965A
Authority: JP
Inventors: 英明磯見; 大輔坂本; 匡史西澤; 浩隆村上; 治彦大柳
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2001-01-30
Filing date: 2001-01-30
Publication date: 2007-04-04
Anticipated expiration: 2021-01-30
Also published as: JP2002219372A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、産業廃棄物などを破砕する一軸破砕機のロータに回転力を与える動力伝達経路に流体継手を用いた一軸破砕機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホッパから投入される廃棄物を固定刃と１つの軸で回転する回転ロータの外周に取付けた回転刃の組合わせから成る破砕部材間にプッシャで押圧して破砕する一軸破砕機が種々の文献により公知である。その一例として嵩高い廃棄物を処理するのに適した破砕機が実公平５−１３４１０号公報により開示されている。この公報による一軸破砕機は、台板の端と側壁との間の開口を排出口とし、台板の端に固定刃を固定して上記開口位置に回転ロータに取付けた回転刃を設け、台板上を摺動するプッシャでその上方のホッパから投入される廃棄物を回転刃に押圧し、回転刃と固定刃の間に噛込まれた廃棄物を剪断破砕するように構成されている。
【０００３】
回転刃の下方には多数の小孔を設けたスクリーンが設けられ、このスクリーンの小孔以下に破砕された破砕物は落下して排出され、小孔以上の大きさの廃棄物は上方に持上げられて固定刃側に移動し再び破砕作用を受ける。上記回転刃は回転ロータの半径方向にやや斜めにかつ取付位置の凹所から若干突出する複数の平刃から成るが、回転刃の形式についてはこの他にも回転ロータに円周方向に多数のＶ溝を設け、このＶ溝の適宜位置に設けた取付部材を介して四角形状のチップを回転刃として設けたものが知られている。
【０００４】
このような一軸破砕機では、廃棄物を破砕する際に廃棄物中に鉄塊や岩石のような異物が混じっていると回転刃や固定刃に破損が生じ、破損した回転刃や固定刃の破片でさらに別の回転刃や固定刃も次々と損傷することになる。このため、異物破損に対する対策として、異物噛込時の過大負荷に対応して駆動モータの電流値が過大となったことを検出し、この検出信号によりモータを停止させ、回転ロータを自動停止させて回転刃の損傷が広がらないようにする方法が一般に採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した異物噛込時に過大負荷を検出してモータを停止させる方法では、瞬時に発生する異物噛込による衝撃を緩和させることはできず、異物を噛込んだ瞬間に駆動系の減速機や回転刃や固定刃に既に損傷が発生しており、モータを停止させるだけでは減速機や回転刃や固定刃の損傷を防止することは困難である。従って、モータを停止させ回転ロータの回転を止めることにより次々と他の回転刃や固定刃に損傷が広がるのを防止することができるだけである。
【０００６】
回転ロータを回転させる駆動系は、モータの回転力を減速機、Ｖベルト、Ｖプーリを介して回転ロータの回転軸に伝達する動力伝達手段から構成され、各構成部材の回転慣性力（ＧＤ²）が大きいため異物噛込時に発生する衝撃力はモータ発生トルクの約６００％と極めて大きく、これが減速機に作用して減速機に損傷を与え、又その衝撃力の反力が回転刃に作用して回転刃が損傷するものと推定される。従って、異物噛込時の衝撃力を緩和する手段を駆動系に挿入する以外に衝撃力を減少させたり、発生しないようにすることは不可能であるが、現状では衝撃力を抑制する対策は全く行なわれていないと言ってもよい。
【０００７】
この発明は、上記の問題に留意して、回転刃と固定刃との間に異物を噛込んだ際に生じる衝撃力が回転ロータの動力伝達系の部材に伝達されて減速機などが損傷しないように衝撃力の緩和手段を備えた一軸破砕機を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決する手段として、廃棄物を投入するホッパの下方に台板と、この台板の端に固定刃と、台板の端と側壁との間に複数の回転刃を有する回転ロータとを設け、廃棄物を回転刃に対して押圧する押込プッシャを台板上に摺動自在かつ進退動自在に設けると共に、回転ロータの下方に多数の小孔を有する排出スクリーンを設け、回転ロータの回転軸に駆動部から回転力を伝達する動力伝達系に衝撃緩和手段を挿入し、上記固定刃と回転刃の破砕部材間に異物を噛込んだ際の衝撃力を緩和するように構成した一軸破砕機としたのである。
【０００９】
上記の構成の一軸破砕機は、廃棄物中に異物が含まれていたため回転刃と固定刃の間に異物を噛込んだ際に衝撃緩和手段を動力伝達系に挿入することにより衝撃力を緩和して減速機やモータに損傷が生じないようにしている。衝撃緩和手段として流体継手を用いるのが最も有効である。流体継手を用いた場合、モータの起動時は回転ロータとの間で回転の伝達が遮断されて徐々に動力が伝達されるが、モータ自体は起動時間が短くなる。
【００１０】
運転中に異物を噛込んだ際は流体継手により衝撃力は大きく減少（緩和され）してモータへ伝達される。この衝撃力の原因は回転ロータ、減速機、モータのＧＤ²に起因し、従来のようにＶベルト、Ｖプーリを介在した場合に比して６０％の衝撃力の減少を得ることができる。異物噛込時の衝撃力が大きく減少するため、減速機、モータに損傷が生じなくなる。しかし、異物を噛込んだまま無理に回転刃を回転させるのは好ましくないため、異物の噛込み時の回転数が流体継手の入、出力軸間でどれだけ異なって来るかを回転センサで検出して噛込状況を検出して、噛込の程度が大きい場合はモータを停止させるのがよい。
【００１１】
衝撃緩和手段としては、電磁クラッチを用いることもできる。この場合は、異物の噛込みがあったことを振動センサによりキャッチし、その検出信号で電磁クラッチを作動させて衝撃力の伝達を緩和すればよい。
【００１２】
【実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は実施形態の１軸破砕機の外観斜視図（一部断面部分含む）、図２は図１の中央縦断面図である。図１において１は供給ホッパ、２は本体フレーム、３は押込プッシャ、４は台板である。図２に示すように、押込プッシャ３は台板４上を摺動自在かつ進退動自在に設けられ、本体フレーム２の側壁に設けた案内部材３ａにより押込の際に廃棄物からの反力で浮き上がらないように案内されている。
【００１３】
台板４の一端と本体フレーム２の側壁との間には複数個の回転刃５ａを取付けた回転ロータ５が設置され、これを挾んで台板４の端に破砕用固定刃６（その反対側のロータ中心点を中心に対称位置に第２破砕用固定刃を設けることもある）が設けられている。回転ロータ５の下方には多数の小孔を設けた排出スクリーン８が設けられている。排出スクリーン８は、後述するように、回転刃５ａと固定刃６の間に異物を噛込んだ際に開放できるようにするため、支持軸８ｘの軸線上で回転自在に支持されている。
【００１４】
排出スクリーン８は、図示のように、複数の所定間隔に設けられるスクリーン枠８ａ、８ａ’の基部を横フレーム８ｂに固定し、このフレーム８ｂに接続された側壁フレーム８ｃの上端を支持軸８ｘで回転自在に支持し、側壁フレーム８ｃに軸７ｘで取付けた油圧シリンダ７で駆動することにより開放自在とされている。１５は側壁を閉じる窓であり、通常運転中はばね等で垂直状に保持され、排出スクリーン８が開放される際の駆動力で開放される。
【００１５】
９は排出スクリーン８から落下した破砕物を下方向へ排出するための排出口、１１は回転ロータ５の片側の突出軸に連結されている減速機、１０ａは流体継手、１０はこの減速機を駆動するモータ、１２は油圧ポンプである。油圧ポンプ１２からの圧油は、図２に示す油圧シリンダ７、１３へ送られ、油圧シリンダ７により排出スクリーン８が所定角度開放自在であり、又、油圧シリンダ１３はその突出ピストン１３ａが連結材１４を介して押込プッシャ３に連結され、これにより押込プッシャ３は進退動自在とされている。
【００１６】
詳細な図は省略しているが、回転ロータ５にはその外周にＶ字状の溝５ｂが多数所定のピッチで互いに平行に設けられ、このＶ字溝５ｂ内に複数個の回転刃５ａが取付座を介して設けられている。回転刃５ａは、隣り合うＶ字溝５ｂに設けられているもの同士がその頂点を連ねると螺旋状にジグザグ状となるようにそれぞれ配置されている。又、回転刃５ａは四角柱のチップ片状に形成され、中央に取付用のねじ穴が設けてある。取付座にねじボルトにより回転刃５ａが取付けられ、従って回転刃５ａの頂点は回転ロータ５のＶ字溝の頂部よりさらに少し突出状に設けられている。
【００１７】
なお、破砕用固定刃６は（第２破砕用固定刃も）回転ロータ５のＶ字溝５ｂと対向するＶ字状の刃を多数、回転ロータ５の幅と略同じ幅にわたって設けたものから成り、かつ回転ロータ５のＶ字溝５ｂと固定刃６のＶ字刃とが向い合ったときに略四角形状（又は菱形）の空間ができるように固定刃６のＶ字刃を形成している。
【００１８】
従って、回転刃５ａは上記略四角形状空間を通過して、その斜め上方へ向う２つの陵辺と固定刃６のＶ字刃との間に噛み込んだ廃棄物を剪断破砕により破砕する。又、回転刃５ａは表、裏面が平行に形成されているため表面のエッジ陵辺が摩耗すると反対面に取り付け直して繰り返し使用される。このため回転刃の陵辺の８つが剪断破砕に利用される。
【００１９】
図３は一軸破砕機の平面図であり、回転ロータ５、押込プッシャ１３、排出スクリーン８のそれぞれの駆動部を制御する制御回路のブロック図も併せて示している。モータ１０と減速機１１の間に挿置されている流体継手１０ａには、その入力側と出力側の軸上に回転センサＳ₁とＳ₂がそれぞれ取付けられており、制御部２０へそれぞれの測定信号を送り、回転ロータ５とモータ１０の回転数に一定以上の差が生じると異物の噛込みが生じていること、及び上記差の値の程度によって異物の噛込がどの程度のものかを検知することができる。
【００２０】
回転センサＳ₁、Ｓ₂は電磁式又はホール素子を用いたもの、あるいは光学式のものなど回転速度を測定できるものであればよい。電磁式、ホール素子によるものでは、回転軸に小磁石を取付け、センサに対して小磁石が接近離反することにより回転速度を検出する。排出スクリーン８、押込プッシャ３の駆動部である油圧シリンダ７、１３は油圧配管系路に設けられている電磁弁Ｖにそれぞれ制御部２０から信号を送信して制御され、異物噛込時に開放操作及び異物押圧操作ができる。
【００２１】
上記のように構成した実施態様の一軸破砕機では廃棄物を固定刃６と複数の回転刃５ａにより剪断破砕を繰り返して破砕する。供給ホッパ１から廃棄物が投入されると、その前に後退させておいた押込プッシャ３を前進させて廃棄物を回転ロータ５に押付ける。回転ロータ５の複数個の回転刃５ａが回転して廃棄物をかじるように破砕用の固定刃６との間に噛み込んで剪断破砕により細かく破砕する。上記破砕で十分細かく破砕された廃棄物は排出スクリーン８上へ押し出され、スクリーンの多数の小孔から落下して排出口９から排出される。
【００２２】
しかし、上記破砕でスクリーン８のメッシュを通過できる程十分に細かく破砕されないものも必ず含まれており、これら廃棄物はスクリーン８を通過できず、回転刃５ａで押されてスクリーン８の内周面を移動し上方へ向う。そして再び固定刃６との間で破砕が行なわれ、次第に廃棄物は小さく破砕されていく。
【００２３】
このような破砕作業を繰り返している間に廃棄物中に異物が含まれていると、この異物を回転刃５ａと固定刃６の間に噛込んだ瞬間に回転ロータ５は回転を停止する。この場合、異物とは回転刃と同等以上の強度、固さを有し、所定以上の回転速度で回転する回転刃と衝突すると回転刃に損傷を与えるような金属、岩石などの材料である。このような異物を回転刃の間に噛込んだ場合、回転ロータ５が回転していることにより与えられている所定トルクの慣性力で回転移動する回転刃に対して異物から衝撃力が加えられ、回転ロータ５を介して減速機１１、流体継手１０ａへ伝達される。
【００２４】
しかし、この実施形態の破砕機では、流体継手により衝撃力は流体継手を用いない従来のプーリ、ベルトによる動力伝達系に作用する大きさの４０％程度に緩和され、回転刃５ａの減速機１１が直ちに損傷することはないが、異物を噛込んだまま回転ロータ５を回転させることは好ましくないため、一定以上の衝撃力以上ではモータ１０を停止させるように制御される。一定以上の衝撃力は、例えばモータの負荷トルクが定格トルクより数％増加する程度では通常の破砕作用の範囲内であるから、少なくとも定格トルクの２倍以上のトルクとなったときとし、その設定値は弾力的に設定できるようにする。
【００２５】
流体継手１０ａの入、出力軸には回転センサＳ₁、Ｓ₂が設けられているため、入、出力軸の回転数をそれぞれ測定し、制御部２０でその回転数の差を検出することによって回転刃５ａに噛込まれた異物の噛込状況を検知することができる。この場合、異物が小さく衝撃力が小さければ回転数の差も小さく、それだけ異物の噛込みによる影響が小さいが、回転数の差が大きくなればそれに応じて衝撃力は大きいこととなる。従って、回転センサＳ₁、Ｓ₂による噛込状況の検出に応じてモータを停止制御すればよい。
【００２６】
上記実施形態では動力伝達系に挿入される衝撃緩和手段を流体継手として説明したが、流体継手と同等の効果を得る手段として電磁クラッチを用いてもよい。しかし、この場合は回転ロータ５の回転軸５ｘ上に振動センサを取付け、この振動センサで異物噛込時の衝撃動を検出して異物の噛込状態を捉え、その検出信号により電磁クラッチを作動させて衝撃力を緩和させる。
【００２７】
なお、この発明の破砕機では、包装材、プラスチック、フィルム、シート類、グラスファイバー製品、パソコン外装類、冷蔵庫、皮革類、紙類、わら・木材類、トタン板、ケーブル・コード類、軽金属ボックス、ゴム類、電子部品廃棄物等を破砕対象としている。
【００２８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、この発明の１軸破砕機は回転ロータへ駆動部から動力を伝達する動力伝達経路に衝撃緩和手段を設けて異物噛込み時に回転ロータへの衝撃力を緩和させ、衝撃力の大きさに応じて回転ロータを停止するようにしたから、動力伝達経路の構成が安価となり、異物を噛込んでも回転刃、固定刃や減速機、モータが損傷を受けることなく停止させることができ、駆動系の重要部品の修復作業をしなくてもよいという種々の利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一軸破砕機の外観斜視図
【図２】図１の中央縦断面図
【図３】一軸破砕機の平面図
【符号の説明】
１供給ホッパ
２本体フレーム
３押込プッシャ
４台板
５回転ロータ
５ａ回転刃
６破砕用固定刃
７油圧シリンダ
８排出スクリーン
９排出口
１０モータ
１０ａ流体継手
１１減速機
１２油圧ポンプ
２０制御部

Claims

廃棄物を投入するホッパの下方に台板と、この台板の端に固定刃と、台板の端と側壁との間に複数の回転刃を有する回転ロータとを設け、廃棄物を回転刃に対して押圧する押込プッシャを台板上に摺動自在かつ進退動自在に設けると共に、回転ロータの下方に多数の小孔を有する排出スクリーンを設け、回転ロータの回転軸に駆動部のモータから回転力を伝達する減速機を含む動力伝達系に固定刃と回転刃の破砕部材間に異物を噛込んだ際の衝撃を緩和する衝撃緩和手段として流体継手を挿入して衝撃を緩和し、異物噛込み時の衝撃が一定以上の衝撃力ではモータを停止制御する手段によりモータを停止させるように構成した一軸破砕機。