JP5252829B2 - 破砕装置 - Google Patents

Description

本発明は、木材等の被破砕物を破砕するための破砕装置に関する。

従来、樹木の剪定枝等を破砕する破砕機構を備えた破砕装置（チッパー）が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなチッパーの破砕機構は、回転軸と、回転軸に連結されて回転軸周りを旋回する支軸と、支軸に回転可能に支持され、支軸と共に回転軸周りを旋回する複数の切削刃体（ハンマ）とを備えている。

このようなチッパーでは、ハンマの旋回軌跡内に被破砕物が供給されると、ハンマが被破砕物の端部に当り、被破砕物の端部が叩き砕かれて破砕される。また、ハンマが被破砕物に当った際には、ハンマが支軸周りに多少回転（後退回転）して逃げることで、破砕機構の負荷が低減されるようになっている。
実開昭６３−１８０２０７号公報

しかしながら、上記構成のチッパーでは、ハンマが被破砕物に当って支軸周りに後退回転すると、ハンマの一部がハンマの旋回軌跡の径方向外側へ僅かに突出する。このため、ハンマの当該突出動作によって被破砕物がハンマと反対側（供給側）へ押し返され、破砕処理能力が低下することがある。

本発明は上記事実を考慮し、ハンマによって被破砕物が反ハンマ側へ押し返されることを防止又は抑制でき、破砕処理能力が向上する破砕装置を得ることが目的である。

請求項１に記載の発明に係る破砕装置は、回転駆動される回転軸と、前記回転軸に連結され、前記回転軸が回転した際に前記回転軸周りを旋回する支軸と、複数の刃及び複数の支持部が設けられ、前記複数の刃のそれぞれが、重心を介して前記複数の支持部のそれぞれと反対方向の端部に設けられ、前記複数の支持部のうちの１つが前記支軸に回転可能に支持され、前記複数の刃のうちの１つと前記重心と前記支軸とが直線状に並んでおり、前記支軸と共に前記回転軸周りを旋回して被破砕物に当たることで被破砕物を破砕すると共に、被破砕物に当らない状態での前記回転軸周りの旋回軌跡の径方向外側に、前記支軸周りの回転軌跡が突出しないように形成されたハンマと、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の破砕装置では、ハンマは、支軸周りの回転軌跡が回転軸周りの旋回軌跡の径方向外側に突出しないように形成されている。このため、回転軸周りを旋回するハンマが、被破砕物に当って支軸周りに後退回転しても、ハンマの一部がハンマの旋回軌跡の径方向外側に突出することがない。したがって、ハンマによって被破砕物が反ハンマ側へ押し返されることを防止又は抑制でき、破砕処理能力が向上する。

また、この破砕装置では、ハンマが回転軸周りに旋回すると、遠心力によってハンマの重心が支軸を介して回転軸と反対方向に配置される。このため、ハンマの重心を介して支軸と反対方向に設けられたハンマの刃が、支軸を介して回転軸と反対方向に配置され、ハンマの旋回軌跡の外周を旋回する。したがって、ハンマの旋回軌跡内に被破砕物が供給されると、ハンマの刃によって被破砕物が破砕（切断）される。しかも、ハンマの刃（作用点）とハンマの重心（力点）と支軸（支点）とが直線状に並んだ状態でハンマの刃が被破砕物に当るため、破砕力を向上させることができる。

さらに、この破砕装置では、ハンマに設けられた複数の支持部のうちの１つが支軸に支持され、ハンマに設けられた複数の刃のうちの１つがハンマの重心を介して支軸と反対方向に配置される。このため、ハンマの重心を介して支軸と反対方向に配置された刃によって、被破砕物を切断することができる。このように、ハンマが複数の刃を備えているので、ハンマの支持部を支軸に差し替えて使用することにより、ハンマの寿命を長くすることができる。

以上説明したように、請求項１に記載の発明に係る破砕装置では、ハンマによって被破砕物が反ハンマ側へ押し返されることを防止又は抑制でき、破砕処理能力が向上する。

図１には、本発明の実施形態に係る破砕装置としての定置式のチッパー１０の構成が縦断面図にて示されている。また、図２には、図１の一部を拡大した断面図が示されている。なお、説明の都合上、これらの図では、装置上方向を矢印ＵＰで示し、装置前方向を矢印ＦＲで示してある。

図１に示されるように、チッパー１０は、中空の機体１２を備えており、機体１２の内部には、ドラム状に形成された破砕室１４が設けられている。破砕室１４の装置後方側には、供給口２８が形成されており、供給口２８には、装置後方側へ突出する供給樋３０が接続されている。供給樋３０は、破砕室１４に対して斜め上方を向くように取り付けられており、供給樋３０の開口部３０Ａから供給樋３０内に投入された剪定小枝等の被破砕物Ｍは、供給樋３０の底面上を滑り、供給口２８側へ流下するようになっている。

また、供給樋３０の内部には、供給口２８の近傍において供給ローラ２４が設けられている。供給ローラ２４は機体１２に対して上下動可能に取り付けられた図示しない軸受板に軸支されており、図示しない駆動力伝達機構を介して伝達されるモータ２２の駆動力によって図１及び図２の矢印Ａ方向へ回転する。

供給樋３０の内部に供給された被破砕物Ｍは、供給ローラ２４と供給樋３０の底面との間に挿入されると共に、上述の如く回転する供給ローラ２４によって破砕室１４へ送り込まれるようになっている。

破砕室１４の内部には、本チッパー１０の主要部を構成する切断機構３２が設けられている。切断機構３２は、機体１２の幅方向（図１では紙面に垂直な方向）を軸方向として配置された回転軸２６を備えている。回転軸２６は、機体１２の側壁に取り付けられた図示しない軸受によって回転可能に支持されており、前述した駆動力伝達機構を介して伝達されるモータ２２の駆動力によって図１の矢印Ｂ方向へ回転する。

回転軸２６には、複数（本実施形態では３枚）の支持板３４が軸線方向に並んで取り付けられている（なお、説明の都合上、図１では３枚の支持板３４のうちの１枚だけが図示されている）。これら３枚の支持板３４は、それぞれ角部が円弧状に面取りされた矩形（本実施形態では正方形）の板状に形成されており、各中央部に形成された貫通孔を回転軸２６が板厚方向に貫通した状態で回転軸２６に対して並列的に固定されている。このため、各支持板３４は、回転軸２６と一体で回転する。

また、各支持板３４の外周部には、複数（本実施形態では４本）の支軸４０が取り付けられている。これらの支軸４０は、回転軸２６の周方向に沿って等間隔で且つ回転軸２６と平行な状態で配置されており、各支持板３４の角部付近を貫通した状態で各支持板３４に固定されている。このため、各支軸４０は、各支持板３４を介して回転軸２６に連結されており、回転軸２６が回転した際に回転軸２６周りを旋回する。

各支軸４０には、それぞれハンマとしての複数のフリーハンマ５０が取り付けられている。これらのフリーハンマ５０は、略矩形平板状に形成されており、各支軸４０の軸線方向に沿って並列的に配置されている（なお、説明の都合上、図１では支軸４０毎にフリーハンマ５０が１つだけ図示されている）。

図３に示されるように、フリーハンマ５０は、幅方向一側と幅方向他側とが対称（左右対称）に形成されており、長手方向一端側（基端側）には、支持部としての一対の円形の貫通孔５０Ａ、５０Ｂが形成されている。これらの貫通孔５０Ａ、５０Ｂは、フリーハンマ５０の幅方向に並んで配置されており、一方の貫通孔５０Ａには支軸４０が貫通している。これにより、各フリーハンマ５０は、支軸４０に回転可能に支持されている。このため、各支軸４０が回転軸２６周りを回転すると、各フリーハンマ５０が各支軸４０と共に回転軸２６周りを旋回する。

各フリーハンマ５０の長手方向他端側（先端側）には、一対の刃５０Ｃ、５０Ｄが形成されている。これらの刃５０Ｃ、５０Ｄは、各フリーハンマ５０の先端側に、一対の切込部５０Ｅ及び一対の面取り部５０Ｆが設けられることで形成されたものであり、各フリーハンマ５０の幅方向に並んで配置されている。

一方の刃５０Ｃは、フリーハンマ５０の幅方向一側へ突出しており、フリーハンマ５０の重心Ｃを介して一方の貫通孔５０Ａと反対方向に配置されている。そして、一方の刃５０Ｃの刃先は、貫通孔５０Ａの中心とフリーハンマ５０の重心Ｃとを通る仮想の直線Ｓ（重心線）上に配置されると共に、フリーハンマ５０の他の部位よりも貫通孔５０Ａの中心から離れた位置に配置されている。このため、フリーハンマ５０が貫通孔５０Ａの中心周り（支軸４０周り）に回転した際には、一方の刃５０Ｃの刃先がフリーハンマ５０の回転軌跡の外周Ｄ（図３参照）を回転するようになっている（以下、この回転軌跡の外周Ｄを刃先円Ｄという）。

また、他方の刃５０Ｄは、フリーハンマ５０の幅方向他側へ突出しており、フリーハンマ５０の重心Ｃを介して他方の貫通孔５０Ｂと反対方向に配置されている。そして、他方の刃５０Ｄの刃先は、貫通孔５０Ｂの中心とフリーハンマ５０の重心Ｃとを通る仮想の直線（図示省略）上に配置されると共に、フリーハンマ５０の他の部位よりも貫通孔５０Ｂの中心から離れた位置に配置されている。このため、フリーハンマ５０が貫通孔５０Ｂの中心周りに回転した際には、他方の刃５０Ｄの刃先がフリーハンマ５０の回転軌跡の外周を回転するようになっている。

上記構成のフリーハンマ５０は、前述したように回転軸２６に回転可能に支持されている。このため、回転軸２６が停止している状態では、重心Ｃが支軸４０（貫通孔５０Ａ）の下方に配置される。またこの状態では、重心Ｃを介して貫通孔５０Ａと反対方向に設けられた一方の刃５０Ｃが重心Ｃの下方に配置され、全てのフリーハンマ５０は、一方の刃５０Ｃを下側へ向けて垂下した状態（図１及び図３において示す最下位のフリーハンマ５０と同じ状態）になる。

一方、回転軸２６が回転して、フリーハンマ５０が支軸４０と共に回転軸２６周りを旋回すると、フリーハンマ５０は、重心Ｃに作用する遠心力によって支軸４０周りに回転され、重心Ｃ及び一方の刃５０Ｃが、支軸４０を介して回転軸２６と反対方向に配置される（図１〜図３の図示状態）。この状態では、刃５０Ｃの刃先と、重心Ｃと、支軸４０の軸心と、回転軸２６の中心とが一直線上（回転軸２６の遠心方向）に並び、フリーハンマ５０の支軸４０周りの回転軌跡が、フリーハンマ５０の旋回軌跡の外周Ｅの範囲内に配置される。そして、フリーハンマ５０は、旋回軌跡の外周Ｅに刃５０Ｃの刃先を配置させて、回転軸２６周りを旋回する（以下、この旋回軌跡の外周Ｅを刃先円Ｅという）。

このため、前述したように供給ローラ２４によって被破砕物Ｍが破砕室１４へと送りこまれると、フリーハンマ５０が刃５０Ｃの刃先から被破砕物Ｍの端部へ振り下ろされる。これにより、被破砕物Ｍの端部は、供給樋３０の端部に固定された固定刃５２との間で叩き砕かれて破砕され、細かい破砕片に分割される。

一方、破砕室１４の装置前方側には、排出口５６が形成されており、排出口５６には、破砕網５８が取り付けられている。破砕網５８は、円弧状に湾曲した板材であり、破砕室１４の内壁の一部を形成している。破砕網５８には、被破砕物Ｍの破砕片を破砕室１４から排出するための複数の排出孔６０が形成されており、排出孔６０を介して排出された破砕片は、破砕室１４の装置前方側に接続された排出樋６２を介して装置外部に排出される構成になっている。

次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

上記構成のチッパー１０では、モータ２２が駆動されると、モータ２２の駆動力が図示しない駆動力伝達機構を介して供給ローラ２４及び回転軸２６に伝達され、供給ローラ２４及び回転軸２６が、各々図１の矢印方向へ回転される。

この状態で、供給樋３０の供給口３０Ａから剪定小枝等の被破砕物Ｍが投入されると、投入された被破砕物Ｍは、供給樋３０の底面を滑り、該底面と供給ローラ２４との間に供給され、供給ローラ２４によって破砕室１４へと送り込まれる。

破砕室１４では、複数のフリーハンマ５０が回転軸２６周りを旋回しており、各フリーハンマ５０の一方の刃５０Ｃの刃先が、フリーハンマ５０の旋回軌跡の外周Ｅを旋回している。このため、破砕室１４へと被破砕物Ｍが送り込まれると、フリーハンマ５０が一方の刃５０Ｃの刃先から被破砕物Ｍの端部に振り下ろされる。これにより、被破砕物Ｍの端部は、供給樋３０の端部に固定された固定刃５２との間で叩き砕かれて破砕され、細かい破砕片に分割される。

ここで、本実施形態では、フリーハンマ５０の刃５０Ｃの刃先が、フリーハンマ５０の他の部位よりも貫通孔５０Ａの中心から離れた位置に配置されている。しかも、刃５０Ｃの刃先は、重心Ｃを介して貫通孔５０Ａの中心（支軸４０の軸心）と反対方向に配置されている（重心Ｃと貫通孔５０Ａの中心を通る直線Ｓ上に配置されている）。このため、フリーハンマ５０が回転軸２６周りを旋回しているときには、刃５０Ｃが支軸４０を介して回転軸２６と反対方向に配置され、刃５０Ｃの刃先と、支軸４０の軸心と、回転軸２６の中心とが一直線上に並ぶ。このため、旋回中のフリーハンマ５０が被破砕物Ｍに当って支軸４０周りに後退回転しても（図３の矢印Ｊ参照）、フリーハンマ５０の一部がフリーハンマ５０の旋回軌跡の径方向外側（刃先円Ｅの径方向外側）へ突出することがない。したがって、本実施形態では、フリーハンマ５０によって被破砕物Ｍが反フリーハンマ５０側（供給口３０Ａ側）へ押し返されることを防止できる。

すなわち、図４に示される従来のフリーハンマ１００の場合、刃１０２の刃先は、重心Ｇを介して貫通孔１０４の中心と反対方向には配置されておらず、重心Ｇと貫通孔１０４の中心（支軸４０の軸心）を通る直線Ｔからフリーハンマ１００の旋回方向にズレて配置されている。このため、回転軸２６周りを旋回しているフリーハンマ１００が被破砕物Ｍに当って支軸４０周りに後退回転すると（図４の矢印Ｋ参照）、フリーハンマ１００の一部がフリーハンマ１００の旋回軌跡の径方向外側（刃先円Ｈの径方向外側）へ突出してしまう（刃先円Ｉ参照）。このため、従来のフリーハンマ１００では、被破砕物Ｍを反フリーハンマ１００側（供給口３０Ａ側）へ押し返してしまう場合があるが、本実施形態では、このような被破砕物Ｍの押し返しを防止できる。したがって、破砕室１４（破砕機構３２）への被破砕物Ｍの供給能力が向上し、結果として破砕処理能力が向上する。

また、本実施形態では、上述のように旋回中のフリーハンマ５０が被破砕物Ｍに当って支軸４０周りに後退回転しても、フリーハンマ５０の一部が刃先円Ｅの径方向外側へ突出することがない。したがって、刃先円Ｅと固定刃５２との距離を短くすることができるので、フリーハンマ５０及び固定刃５２の切れ味を向上させることができ、破砕力を向上させることができる。

しかも、本実施形態では、フリーハンマ５０の刃５０Ｃの刃先は、上述のように重心Ｃを介して貫通孔５０Ａの中心（支軸４０の軸心）と反対方向に配置されている。このため、フリーハンマ５０の刃５０Ｃの刃先（作用点）と、フリーハンマ５０の重心Ｃ（力点）と、支軸４０の軸心（支点）とが直線状に並んだ状態で、刃５０Ｃが被破砕物Ｍに当るため、これによっても破砕力を向上させることができる。

すなわち、従来のフリーハンマ１００の場合、重心Ｇの回転力Ｆのうち、フリーハンマ１００の旋回方向を向いた分力（Ｆｃｏｓθ）が、被破砕物Ｍの破砕に利用される（なお、θは、回転軸２６の中心及び刃１０２の刃先を通る線分と、直線Ｔのなす角度）。

これに対し、本実施形態では、重心Ｃの回転力Ｆがフリーハンマ５０の旋回方向を向くため、回転力Ｆの全てを被破砕物Ｍの破砕に利用することができ、これにより、破砕力を向上させることができる。

さらに、本実施形態では、フリーハンマ５０が左右対称に形成されており、一方の貫通孔５０Ａに支軸４０が貫通されている状態では、一方の刃５０Ｃが重心Ｃを介して支軸４０の軸心と反対方向に配置される。このため、一方の刃５０Ｃによって被破砕物Ｍを破砕することができる。また、他方の貫通孔５０Ｂに支軸４０が貫通されている状態では、他方の刃５０Ｄが重心Ｃを介して支軸４０の軸心と反対方向に配置される。このため、他方の刃５０Ｄによって被破砕物Ｍを破砕することができる。したがって、一方の刃５０Ｃが切れなくなった場合には、支軸４０を一方の貫通孔５０Ａから他方の貫通孔５０Ｂに差し替えることで、他方の刃５０Ｄを利用することができる。このため、フリーハンマ５０の寿命を２倍にすることができる。

なお、上記実施形態では、フリーハンマ５０が一対の刃５０Ｃ、５０Ｄを備えた構成にしたが、本発明はこれに限らず、刃の数は適宜変更することができる。

また、上記実施形態では、フリーハンマ５０が一対の貫通孔５０Ａ、５０Ｂ（共に支持部）を備えた構成にしたが、本発明はこれに限らず、支持部の数は適宜変更することができる。

さらに、上記実施形態では、フリーハンマ５０の一方の刃５０Ｃの刃先が、貫通孔５０Ａの中心とフリーハンマ５０の重心Ｃとを通る仮想の直線Ｓ上に配置された構成にしたが、本発明はこれに限らず、一方の刃５０Ｃは、フリーハンマ５０の重心Ｃを介して一方の貫通孔５０Ａと反対方向に配置されていればよく、一方の刃５０Ｃの刃先が直線Ｓから多少ズレて配置されていてもよい。この場合でも、フリーハンマ５０によって被破砕物Ｍが押し返されることを抑制できる。この点は、他方の刃５０Ｄについても同様である。

また、上記実施形態に係るチッパー１０は定置式であったが、機体１２の底面にキャスタや車輪を取り付けてキャリア式にしてもよいし、エンジンを搭載して自走式にしてもよい。

本発明の実施形態に係るチッパーの構成を示す縦断面図である。 図１の一部を拡大した断面図である。 本発明の実施形態に係るフリーハンマの構成を示す平面図である。 従来のフリーハンマの構成を示す平面図である。

符号の説明

１０ チッパー（破砕装置）
２６ 回転軸
４０ 支軸
５０ フリーハンマ（ハンマ）
５０Ａ、５０Ｂ 貫通孔（支持部）
５０Ｃ、５０Ｄ 刃
Ｃ 重心
Ｄ 支軸周りの回転軌跡
Ｅ 回転軸周りの旋回軌跡

Claims (1)

1. 回転駆動される回転軸と、
   前記回転軸に連結され、前記回転軸が回転した際に前記回転軸周りを旋回する支軸と、
   複数の刃及び複数の支持部が設けられ、前記複数の刃のそれぞれが、重心を介して前記複数の支持部のそれぞれと反対方向の端部に設けられ、前記複数の支持部のうちの１つが前記支軸に回転可能に支持され、前記複数の刃のうちの１つと前記重心と前記支軸とが直線状に並んでおり、前記支軸と共に前記回転軸周りを旋回して被破砕物に当たることで被破砕物を破砕すると共に、被破砕物に当らない状態での前記回転軸周りの旋回軌跡の径方向外側に、前記支軸周りの回転軌跡が突出しないように形成されたハンマと、
   を有する破砕装置。

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