JP4738625B2 - 破砕機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴム、プラスチック廃棄物などを細かく粉砕する際に使用される破砕機に係る。
【０００２】
【従来の技術】
図４及び５に、従来の破砕機の一例を示す。
【０００３】
回転刃３は、円筒状の形状を備え、その外周面に、超硬質工具などからなる多数の切刃が配列されている。回転刃３は、電動機（図示せず）によって矢印の方向に回転駆動される。供給筒２は、先端の開口部を回転刃３の外周面に向けて配置され、破砕対象のワーク１を回転刃３の外周面に向けて導く。供給筒２の先端部の下側には、回転刃３の外周面に沿って、外周面との間に僅かなクリアランスを介して、固定刃２７が設けられている。供給筒２の上面には開口部が設けられ、ホッパー５が接続されている。
【０００４】
供給筒２内にはプランジャー６が収容されている。プランジャー６は、エアシリンダー８によって、供給筒２内で往復駆動される。加圧源（図示せず）から供給される加圧空気は、減圧弁１０で適当な圧力に調整された後、切換弁９を介してエアシリンダー８に供給される。プランジャー６の往復運動は、切換弁９を切り換えることにより、エアシリンダー８のピストンロッドを前進または後退させることによって行われる。
【０００５】
図中、１１はエアシリンダー８が後退限に到達したことを検知する第一センサー、１２はエアシリンダー８が前進限に到達したことを検知する第二センサーである。切換弁９は、制御装置（図示せず）により、第一センサー１１及び第二センサー１２からの出力信号に基づいて切り換えられ、プランジャー６を往復連動させる。なお、図４はプランジャー６が後退するときの切換弁９の位置を、図５はプランジャー６が前進するときの切換弁９の位置を、それぞれ表している。
【０００６】
次に、この破砕機の運転方法について説明する。
【０００７】
先ず、図４に示すように、プランジャー６を後退させた状態で、破砕対象のワーク１がホッパー５から供給筒２内に投入される。次いで、図５に示すように切換弁９を切り換え、供給筒２内でプランジャー６を前進させて、ワーク１を回転刃３に対して押し付ける。ワーク１は、回転刃３によって破砕された後、回転刃３の回転に伴い、回転刃３と固定刃２７との隙間に引き込まれ、更に、細かく破砕された後、容器１９の下方に落下して、回収される。
【０００８】
プランジャー６が、図５に示した状態から更に前進して、前進限に到達すると、第二センサー１２がそれを検知する。それにより、切換弁９が図４に示した状態に切り換えられ、プランジャー６が後退を始める。プランジャー６が後退限に到達すると、第一センサー１１がそれを検知する。それにより、再び、ワーク１がホッパー５から供給筒２内に投入される。上記の工程を繰返すことによって、順次、ワーク１の破砕が行われる。
【０００９】
（従来の破砕機の問題点）
上記のような従来の破砕機では、供給筒２の先端の開口部が、プランジャー６の前面（押付け面）に対して全面的に開口しているために、次のような問題があった。
【００１０】
即ち、ワーク１を破砕する際、ワーク１が回転刃３に接触し始めた比較的初期の段階では、ワーク１が供給筒２内に粗く充填された状態のままなので、プランジャー６による押付け力が弱い。破砕が進むに従って、供給筒２内にワーク１が密に充填されるようになり、次第に押付け力が高まる。
【００１１】
このように、ワーク１の回転刃３に対する押付け力が所定の値に到達する以前の段階においても、ワーク１が回転刃３に接触する。しかし、プランジャー６による押付け力が弱い段階では、供給筒２の開口部の下部近傍にあるワーク１は、回転刃３によってほとんど破砕されずに、回転刃３と固定刃２７との隙間に引き込まれる。その結果、均一な破砕粒度が得られない。
【００１２】
以上のように、従来の破砕機では、ワーク１の回転刃３に対する押し付け力の変動幅が大きく、均一な破砕粒度が得られにくいと言う問題があった。また、従来の破砕機を用いて破砕粒度の均一性を改善するためには、破砕されたワーク１を分級し、再度破砕する必要があり、その結果、破砕作業の能率の低下を招くと言う問題もあった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の様な従来の破砕機の問題点に鑑み成されたもので、本発明の目的は、ワークの回転刃に対する押付け力の変動幅を縮め、それによって、破砕後の粒度の均一性を改善することができる破砕機を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の破砕機は、
外周面に多数の切刃が配列された円筒状の回転刃と、
先端に開口部を有し、この開口部が前記回転刃の外周面に対して所定のクリアランスを介して向かい合うように形成され、破砕対象のワークを前記回転刃に導く筒状の供給筒と、
前記供給筒の先端の開口部の下部近傍に、前記回転刃の外周面に対して所定のクリアランスを介して向かい合うように配置された固定刃と、
前記供給筒の壁面に設けられた開口部に接続され、ワークを前記供給筒内に供給するホッパーと、
前記供給筒内に収容され、前記供給筒内に供給されたワークを前記回転刃の外周面に向けて押し出すプランジャーと、
前記プランジャーを駆動する流体圧シリンダーと、
を備えた破砕機において、
前記回転刃の駆動トルクを検出する負荷センサーと、
前記プランジャーが前進限または後退限に到達したときに、前記流体圧シリンダーへの作業流体の供給経路を切り換え、それによって、前記プランジャーの移動方向の切り換えを行う切換弁と、
前記切換弁に相対的に高圧の作業流体を供給する高圧用減圧弁と、
前記切換弁に相対的に低圧の作業流体を供給する低圧用減圧弁と、
前記高圧用減圧弁を介して前記切換弁に作業流体が供給される状態と、前記低圧用減圧弁を介して前記切換弁に作業流体が供給される状態との間で、切り換えを行う弁装置と、
前記負荷センサーからの出力信号に基づいて、前記弁装置の切り換えを行う弁制御装置と、
を備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の破砕機では、供給筒内にホッパーからワークを投入した後、プランジャーを供給筒内で前進させ、ワークを回転刃に対して押し付けて破砕する。プランジャーを前進させる際、プランジャーを駆動する流体圧シリンダーの作動流体の圧力を次のように切り換える。
【００１６】
先ず、プランジャーが後退限から前進を始めた後、回転刃の駆動トルクが予め設定された所定の値に到達するまでは、高圧用減圧弁からの相対的に高圧の作業流体を、切換弁を介して流体圧シリンダーに供給する。これによって、プランジャーが高速で前進し、ホッパーから投入されたワークは、供給筒内に密な状態に速やかに充填される。次いで、回転刃の駆動トルクの負荷が予め設定された所定の値に到達したことが前記負荷センサーによって検知されたとき、前記弁制御装置から指令に基づいて前記弁装置の切り換えを行い、低圧用減圧弁からの相対的に低圧の作業流体を、切換弁に介して流体圧シリンダーに供給する。これによって、低圧の作業流体に対応する押付け力でワークの粉砕が行われる。
【００１７】
以上のように、本発明の破砕機によれば、ワークを供給筒内に密に充填した後に、ほぼ一定の押付け力でワークの破砕を行うことができる。その結果、破砕の際の、ワークの回転刃に対する押付け力の変動幅が小さく抑えられるので、粉砕粒度の均一性が改善される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１〜図３に、本発明に基づく破砕機の一例を示す。図中、１はワーク、２は供給筒、３は回転刃、７は固定刃、５はホッパー、６はプランジャー、８はエアシリンダー（流体圧シリンダー）、９は切換弁、１１は第一センサー、１２は第二センサー、１５は高圧用減圧弁、１６は低圧用減圧弁、１７及び１８はストップバルブ（弁装置）、２１は負荷センサー、２３は弁制御装置を表す。
【００１９】
回転刃３は、円筒状の形状を備え、その外周面に、超硬質工具などからなる多数の切刃が配列されている。回転刃３は、電動機Ｍによって矢印の方向に回転駆動される。回転刃３の駆動トルクは、電動機Ｍの駆動電流として負荷センサー２１によって検出され、弁制御装置２３（後述）に送信される。なお、上記の負荷センサー２１として、回転刃３の駆動トルクを直接検出するトルクセンサーを用いることもできる。
【００２０】
供給筒２は、先端の開口部を回転刃３の外周面に向けて配置され、破砕対象のワーク１を回転刃３の外周面に向けて導く。供給筒２の上面には開口部が設けられ、ホッパー５が接続されている。供給筒２の先端の開口部の下部近傍には、回転刃３の外周面に沿って、外周面との間に僅なクリアランスを介して、固定刃７が設けられている。この例では、固定刃７は、その上端部分が、供給筒２の先端の開口部の下部近傍を塞ぐように上方に突出している。
【００２１】
供給筒２内にはプランジャー６が収容されている。プランジャー６は、エアシリンダー８によって、供給筒２内で往復駆動される。上記のような固定刃７の形状に対応して、プランジャー６の前面（押付け面）は、プランジャー６が前進限にあるとき、回転刃３の外周面及び固定刃７の上端部分に対して、僅かなクリアランスを介して向かい合うような形状に形成されている。
【００２２】
なお、固定刃７の形状の他の実施例として、上端部分が供給筒２の先端の開口部の中に突出していない（即ち、供給筒２の先端の開口部がプランジャー６の前面押付面に対して全面的に開口している）形状としても良い。
【００２３】
加圧空気は、加圧源（図示せず）から二つのライン（後述）を通って切換弁９に入り、切換弁９を介してエアシリンダー８に供給される。プランジャー６の往復運動は、切換弁９を切り換えることにより、エアシリンダー８のピストンロッドを前進または後退させることによって行われる。
【００２４】
上記の二つラインの内の一方には、高圧減圧弁１５及びストップバルブ１７が設けられ、他方には、低圧減圧弁１６及びストップバルブ１８が設けられている。高圧減圧弁１５は、加圧源からの加圧空気を所定の第一の圧力（高圧空気と呼ぶ）に調整した後、ストップバルブ１７を介して切換弁９へ送る。低圧減圧弁１６は、加圧源からの加圧空気を上記の第一の圧力よりも低い所定の第二の圧力（低圧空気と呼ぶ）に調整した後、ストップバルブ１８を介して切換弁９へ送る。
【００２５】
図中、１１は、プランジャー６が後退限に到達したことを検知する第一センサー、１２は、プランジャー６が前進限に到達したことを検知する第二センサーである。
【００２６】
切換弁９は、制御装置（図示せず）によって、第一センサー１１及び第二センサー１２からの出力信号に基づいて切り換えられ、プランジャー６を往復運動させる。なお、図１はプランジャー６が後退するときの切換弁９の位置を、図２及び図３はプランジャー６が前進するときの切換弁９の位置を、それぞれ表している。
【００２７】
ストップバルブ１７及びストップバルブ１８は、負荷センサー２１からの出力信号に基づいて弁制御装置２３によって制御され、切換弁９を介してエアシリンダー８に供給される加圧空気の圧力を、上記の第一の圧力及び第二の圧力の間で切り換える。
【００２８】
次に、この破砕機の運転方法について説明する。
【００２９】
先ず、図１に示すように、切換弁９が後退側の状態で、ストップバルブ１８を閉じ、ストップバルブ１７を開く。これによって、高圧用減圧弁１５で圧力調整された高圧空気が切換弁９を介してエアシリンダー８に供給され、供給筒２内でプランジャー６が高速で後退する。
【００３０】
プランジャー６が後退限に到達したことが、第一センサー１１によって検知された後、破砕対象のワーク１がホッパー５から供給筒２内に投入される。
【００３１】
次いで、図２に示すように、ストップバルブ１８を閉じ、ストップバルブ１７を開いた状態のままで、切換弁９を前進側に切り換える。これによって、高圧用減圧弁１５で圧力調整された高圧空気が切換弁９を介してエアシリンダー８に供給され、供給筒２内でプランジャー６が高速で前進を始め、ワーク１が供給筒２の先端側に送り込まれる。このとき、ワーク１は、プランジャー６と固定刃７の上端部分の間に挟まれ、速やかに充填状態が密な状態に変わる。供給筒２内でのワーク１の充填状態の変化は、回転刃３の駆動トルクの変化となって現われ、負荷センサー２１によって検出される。
【００３２】
次いで、回転刃３の駆動トルクが予め設定された所定の値に到達したことが負荷センサー２１によって検出されると、弁制御装置２３から指令が発っせられ、ストップバルブ１７を閉じ、ストップバルブ１８を開く（図３に示した状態）。これによって、低圧用減圧弁１６で圧力調整された低圧空気が切換弁９を介してエアシリンダー８に供給され、この低圧空気の圧力で更にプランジャー６が前進する。
【００３３】
ここで、上記所定の値として、供給筒２内にワーク１が密に充填された状態に対応する回転刃３の駆動トルクの値（この例では、電動機Ｍの駆動電流の値）を予め設定しておく。また、上記低圧空気の圧力（第二の圧力）として、ワーク１を回転刃３に対して押し付けて粉砕する際に、その押付け力が適正な値となる圧力を予め設定しておく。
【００３４】
上記所定の位置から更にプランジャー６を前進させると、図３に示すように、ワーク１は、回転刃３に対して押し付けられる。ワーク１は、回転刃３によって破砕された後、回転刃３の回転に伴い、回転刃３と固定刃７との隙間に引き込まれ、更に、細かく破砕された後、容器１９の下方に落下して、回収される。
【００３５】
この状態で、ワーク１の破砕が進む。プランジャー６が前進限に到達したことが、第二センサー１２によって検知されたとき、切換弁９を後退側に切り換え、プランジャー６の後退を開始させる。プランジャー６の後退に伴い、回転刃３の駆動トルクが減少すると、それが負荷センサー２１によって検出され、弁制御装置２３に送信される。それに基づいて、弁制御装置２３から指令が発っせられ、ストップバルブ１８を閉じ、ストップバルブ１７を開く。これによって、高圧空気の圧力でプランジャー６が高速で後退を始める。
【００３６】
プランジャー６が後退限に到達したことが、第一センサー１１によって検知された後、再び、ワーク１をホッパー５から供給筒２内に投入する。上記の工程を繰り返すことによって、順次、ワーク１の粉砕が行われる。
【００３７】
プランジャー６の前進速度を、上記のように、回転刃３を駆動する電動機Ｍの負荷の値に基づいて切り換えることによって、ホッパー５から投入されたワーク１を、供給筒２内に速やかに密な状態で充填することができる。その結果、破砕の際の、ワーク１の回転刃３に対する押付け力の変動幅を小さく抑えることができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の破砕機によれば、供給筒内でプランジャーを前進させてワークを供給筒内の先端側に送り込む際、その途中でプランジャーの前進速度を高速から低速に切り換えることができる。従って、前進速度を切り換える際の回転刃の駆動トルクの値を適切に設定することによって、ホッパーから投入されたワークを、供給筒内に速やかに密な状態で充填することができる。その結果、破砕の際の、ワークの回転刃に対する押付け力の変動幅を小さく抑え、粉砕粒度の均一性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく破砕機の一例を示す図であり、プランジャーが後退限にあるときの状態を表す図。
【図２】本発明に基づく破砕機の一例を示す図であり、プランジャーが前進を始める際の状態を表す図。
【図３】本発明に基づく破砕機の一例を示す図であり、ワークの破砕中の状態を表す図。
【図４】従来の破砕機の一例を示す図であり、プランジャーが後退限にあるときの状態を表す図。
【図５】従来の破砕機の一例を示す図であり、ワークの破砕中の状態を表す図。
【符号の説明】
１・・・ワーク、
２・・・供給筒、
３・・・回転刃、
５・・・ホッパー、
６・・・プランジャー、
７・・・固定刃、
８・・・エアシリンダー、
９・・・切換弁、
１０・・・減圧弁、
１１・・・第一センサー、
１２・・・第二センサー、
１５・・・高圧用減圧弁、
１６・・・低圧用減圧弁、
１７、１８・・・ストップバルブ（弁装置）、
１９・・・容器、
２１・・・負荷センサー、
２３・・・信号処理装置
２７・・・固定刃。

Claims (1)

1. 外周面に多数の切刃が配列された円筒状の回転刃と、
   先端に開口部を有し、この開口部が前記回転刃の外周面に対して所定のクリアランスを介して向かい合うように形成され、破砕対象のワークを前記回転刃に導く筒状の供給筒と、
   前記供給筒の先端の開口部の下部近傍に、前記回転刃の外周面に対して所定のクリアランスを介して向かい合うように配置された固定刃と、
   前記供給筒の壁面に設けられた開口部に接続され、ワークを前記供給筒内に供給するホッパーと、
   前記供給筒内に収容され、前記供給筒内に供給されたワークを前記回転刃の外周面に向けて押し出すプランジャーと、
   前記プランジャーを駆動する流体圧シリンダーと、
   を備えた破砕機において、
   前記回転刃の駆動トルクを検出する負荷センサーと、
   前記プランジャーが前進限または後退限に到達したときに、前記流体圧シリンダーへの作業流体の供給経路を切り換え、それによって、前記プランジャーの移動方向の切り換えを行う切換弁と、
   前記切換弁に相対的に高圧の作業流体を供給する高圧用減圧弁と、
   前記切換弁に相対的に低圧の作業流体を供給する低圧用減圧弁と、
   前記高圧用減圧弁を介して前記切換弁に作業流体が供給される状態と、前記低圧用減圧弁を介して前記切換弁に作業流体が供給される状態との間で、切り換えを行う弁装置と、
   前記負荷センサーからの出力信号に基づいて、前記弁装置の切り換えを行う弁制御装置と、
   を備えたことを特徴とする破砕機。

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