JP5352210B2 - 剪断式破砕機用回転刃とそれを備えた剪断式破砕機 - Google Patents

Description

本発明は、種々の被破砕物を剪断破砕する剪断式破砕機用回転刃と、それを備えた剪断式破砕機に関する。

従来、プラスチックや木片、紙、金属、ゴム、繊維、皮革等の固形状の被破砕物を剪断破砕する剪断式破砕機が知られている。例えば、この種の剪断式破砕機として、本出願人が先に出願した剪断式破砕機がある（特許文献１参照）。

図１０の剪断式破砕機を示す平面図と、図１１の図１０に示すXI−XI断面図とに示すように、この剪断式破砕機１００は、駆動軸１０１と従動軸１０２との軸方向に、複数の回転刃１０３がスペーサ１０４を挟むように交互に設けられている。このスペーサ１０４は、回転刃１０３を軸方向に位置決めしており、上記回転刃１０３の基部を軸方向に位置決めできる外径で形成されている。また、上記回転刃は、このスペーサ１０４の外周よりも突出する刃台部と、この刃台部から周方向に突出して回転方向に尖った複数の刃先部を具備した刃部１０５とを有している。

これらの回転刃１０３は、対向して回転する回転刃１０３の側面間に、例えば、０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度の軸方向隙間を設けた状態で互いの刃部１０５が噛合うようにラップした状態で配設されている。この回転刃１０３の外周に設けられた刃部１０５は、被破砕物１２０を引き込むとともに対向する回転刃１０３との間の剪断作用によって被破砕物１２０を破砕するものである。両軸１０１，１０２は、歯車機構１０９を介して駆動機１０８によって駆動されている。

なお、この回転刃１０３の破砕機本体１０６側には、回転刃１０３に付着した被破砕物１２０を掻き落とすスクレーパ１０７が設けられている。このスクレーパ１０７は、回転刃１０３とスペーサ１０４の間の空間に入り込むような形状に形成されている。
特開平８−３２３２３２号公報

ところで、上記回転刃１０３及びスペーサ１０４は機械加工によって設計上の所定厚に仕上げられるが、機械加工品には必ず設計上の寸法に対する許容誤差が設定されており、その許容誤差範囲内に仕上げられる回転刃１０３及びスペーサ１０４は、全て同一の厚みではなく必ず許容誤差範囲の加工誤差を生じている。

そのため、このような加工誤差を生じた回転刃１０３とスペーサ１０４とを駆動軸１０１と従動軸１０２との軸方向に交互に複数枚設けて上記したように対向させて配設した場合、設計上は上記したように刃部１０５の側面間に軸方向隙間（０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度）が形成された状態で噛合うようにラップする回転刃１０３の軸方向隙間に誤差を生じてしまう。そして、この軸方向隙間の誤差により、対向して回転する回転刃１０３の軸方向隙間が非常に小さくなって、回転刃１０３の側面が接触しながら回転する部分を生じてしまう。

図１２は、従来の回転刃の噛合い時の接触面を示す側面図であり、対向して回転する回転刃１０３の側面が接触する場合、図示する位置関係では破線で示す接触面積Ｌが接触しながら回転することとなる。

一方、上記特許文献１に記載されたような剪断式破砕機１００は、上記回転刃１０３の厚み（所定厚）で被破砕物の破砕サイズ（破砕後の被破砕物の大きさ）を決めており、破砕サイズを小さくしたい場合には、厚みの薄い回転刃１０３を軸方向に多く設けている。上記図１０では簡略的に記載しているが、軸方向に数十枚を設ける場合がある。また、処理能力を上げるために破砕機を大型化する場合も、軸方向に多くの回転刃１０３が設けられる。

しかしながら、軸方向に多くの回転刃１０３を設けると、上記したように接触しながら回転する側面が複数箇所となり、その複数の接触面における摩擦抵抗によって装置全体では大きな摩擦抵抗となって、その摩擦抵抗に抗して破砕機を駆動して破砕するためには大きな破砕動力（破砕トルク）が必要となり、不経済になるとともに、処理効率の低下も生じる。

また、回転刃１０３の間の上記摩擦によって回転刃が発熱し、プラスチック等の破砕した被破砕物１２０の破砕面が熱によって溶けて再結合する場合がある。このような場合、小さく破砕した被破砕物が再結合して大きな塊になり、安定した破砕処理が行えなくなって処理効率が低下する。

そこで、本発明は、破砕動力の低減と、処理効率の低下抑止を図ることができる剪断式破砕機の回転刃と、それを備えた剪断式破砕機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の剪断式破砕機用回転刃は、複数の駆動軸の軸方向に所定厚の回転刃と該回転刃の基部を軸方向に位置決めできる外形を有するスペーサとを交互に設け、該複数の駆動軸を回転刃とスペーサとが対向して噛合うように配設し、該回転刃の側面間に形成した所定の軸方向隙間で被破砕物を破砕する剪断式破砕機の回転刃であって、前記回転刃は、前記スペーサの外周よりも突出する刃台部と、該刃台部から周方向に突出して回転方向に尖った複数の刃先部を具備した刃部とを有し、該回転刃の側面は、該回転刃の外形部分に形成した前記所定厚の半径方向外周刃面と、該半径方向外周刃面と前記スペーサと接する面との間に形成した所定深さの空間を形成する凹状部とを回転刃の両側面に具備し、前記凹状部は、前記回転刃の周方向に連続して形成されるとともに、前記スペーサの外形と一致する内形と、前記回転刃の刃先部の外形形状に沿った外形とに形成されて、該凹状部の外形側に半径方向外周刃面を残した形状で形成されていることを特徴とする。この明細書及び特許請求の範囲の書類中における「所定厚」は、回転刃の厚みであり、被破砕物の破砕サイズに応じて決定される。これにより、対向して回転する回転刃の側面間が接触したとしても、回転刃の周囲では所定厚の半径方向外周刃面によって対向して回転する回転刃との間での剪断破砕機能を保ちながら、回転刃の接触する面積は凹状部を除く半径方向外周刃面の部分とすることができ、並設される複数枚の回転刃の両側面で回転刃の接触面積を大幅に減らして摩擦抵抗を減少させ、破砕動力の低減と処理効率の向上を図ることができる。また、スペーサによる回転刃の確実な軸方向置決めを行うとともに、その外側で凹状部によって回転刃側面に空間を形成して摩擦抵抗を減少させることができ、摩擦抵抗による発熱を抑えて破砕後の被破砕物が再結合することを防止することができる。しかも、凹状部によって回転刃の側面に大きな空間が形成されるので、破砕した被破砕物が回転刃間に詰まるのを抑止することもできる。

また、前記刃部は、前記刃台部と分離できる分割式刃部であり、該分割式刃部は、前記刃台部に固定した状態で該分割式刃部と前記刃台部との側面で連続する前記凹状部を具備していてもよい。このようにすれば、分割式刃部を備えた回転刃においても、対向して噛合う回転刃の接触による摩擦抵抗を減少させることができる。

一方、本発明の剪断式破砕機は、上記いずれかの剪断式破砕機用回転刃を備えている。この剪断式破砕機によれば、対向して回転する回転刃の接触による摩擦抵抗を減少させて、破砕動力の低減と処理効率の向上を図ることができる。また、摩擦抵抗による発熱も抑えて破砕後の被破砕物が再結合することを防止することができるとともに、回転刃の側面に形成される凹状部の空間によって、破砕した被破砕物が回転刃間に詰まるのを抑止することもできる。

本発明によれば、複数枚の回転刃が噛合う時の接触による摩擦抵抗を大幅に減少させて、破砕動力の低減と処理効率の低下抑止とを図ることが可能となる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１参考例に係る回転刃を示す側面図である。図２は、図１に示す回転刃の分割式刃部を示す図面であり、(a) は側面図、(b) は(a) に示すII−II断面図である。図３は、図１に示す回転刃の斜視図であり、図４は、図３に示す回転刃の分解斜視図である。この参考例は、二軸剪断式破砕機の回転刃を例にし、この回転刃は刃台部と分離できる分割式刃部を有する構成としている。なお、二軸剪断式破砕機の構成の説明は省略し、上述した図１０〜図１２に示す構成と同一の構成には、同一符号を付して説明する。

図１に示すように、この参考例の回転刃１は、駆動軸１０１（この明細書及び特許請求の範囲の書類中における「駆動軸」は、「従動軸」でもよい）に挿入するための挿入穴２を有する刃台部３と、その周囲に固定される分割式刃部５とを有している。この分割式刃部５は、６個に分割されており、刃台部３の周囲に固定することにより、この刃台部３の全周を覆うように構成されている。また、分割式刃部５は、半径方向に突出して回転方向前方に向けて尖った刃先部７を具備した刃部６と、上記刃台部３に固定するための取付部８とが一体的に形成されている。取付部８には、上記刃台部３に固定するための取付面９と、刃台部３に係止される係合段部１０とが設けられている。

上記刃台部３は、上記分割式刃部５を周方向に係止する係合突起１１が半径方向に突設されており、この係合突起１１で各分割式刃部５の係合段部１０を支持することによって剪断反力を支持している。また、この刃台部３は側面に接するスペーサ１０４によってほぼ全面が覆われ、上記係合突起１１のみがスペーサ１０４の外周よりも半径方向に突出している。

そして、上記刃台部３の周囲に分割式刃部５が固定された回転刃１の側面には、この回転刃１の外形部分に所定厚Ｔの半径方向外周刃面１４（図２(b) 参照）が形成されるとともに、この半径方向外周刃面１４と上記スペーサ１０４と接する面との間に所定深さの凹状部１２が形成されている。この参考例の凹状部１２は、回転刃１の軸心と同心で周方向に連続する溝状に形成されており、内形１２ａはスペーサ１０４の外形とほぼ同一の円形に形成され、外形１２ｂは分割式刃部５の刃先部７の基部に所定厚Ｔの半径方向外周刃面１４を残した円形に形成されている。

図２(a) に示すように、分割式刃部５としては、側面視では基部に上記刃台部３に固定する取付面９と係合段部１０とが形成され、側面に上記凹状部１２の一部が弧を描くように形成されている。図２(b) に示すように、分割式刃部５に形成された凹状部１２は、その側面から所定深さＤで窪むように形成されている。

上記図１及び図３，４に示すように、上記凹状部１２は、上記分割式刃部５を刃台部３に固定した状態で、分割式刃部５の側面と、刃台部３の係合段部１０とに連続するような溝状に形成されている。つまり、図３に示すように、刃台部３の周囲に分割式刃部５が固定された状態で、この分割式刃部５の側面と刃台部３の側面に形成された凹状部１２が連続し、所定幅の溝状凹状部１２となるようにしている。従って、図４に示すように、固定ボルト１３を外して分割式刃部５を刃台部３から分割した状態の回転刃１は、分割式刃部５の側面と、刃台部３の係合段部１０の側面とに、各々凹状部１２が形成されており、図３に示すように固定した状態で連続した同心円の溝状の凹状部１２となる。

以上のような第１参考例の回転刃１によれば、凹状部１２の外周側に位置する所定厚Ｔの半径方向外周刃面１４が対向して噛合う回転刃１の半径方向外周刃面１４と接するのみで、凹状部１２の側面では対向する回転刃１と接触することはないので、対向して回転する回転刃１の側面間に設けた軸方向隙間（例えば、０．５mm〜１mm）が製作誤差で小さくなったとしても、図１に示す噛合い状態では、破線で示す接触面積Ｌ（この接触面積Ｌは回転に伴って変化する）が接するのみで、噛合う回転刃１の間に生じる摩擦抵抗を減少させることができ、破砕動力を低減させて処理効率の向上を図ることができる。この参考例の接触面積Ｌとしては、例えば、凹状部１２を設けない場合に比べて約１／４程度にすることができる。しかも、回転刃１の周囲では、所定厚Ｔの半径方向外周刃面１４の部分により、対向して回転する回転刃１との間で被破砕物を剪断破砕する機能は保っている。

また、接触面積Ｌが減ることによって摩擦抵抗による発熱を抑えることができるので、熱によって被破砕物１２０の一部が溶けて破砕後に再結合することを防止することもできる。

さらに、回転刃１の側面に形成された凹状部１２により、刃部６で剪断破砕した被破砕物１２０が回転刃１の間で自由に動くことができるため、容易に排出され、雑物が回転刃１の間に挟まったとしても容易に掃除することができ、効率の良い剪断式破砕機の運用ができる。

その上、刃物としての硬度を要する刃部６の加工面積が半径方向外周刃面１４の部分となって小さくなるので、加工に要する時間短縮と加工工具の長寿命化で製造コストを低減させることができる。

図５は、本発明の実施の形態に係る回転刃を示す側面図である。図６は、図５に示す回転刃の分割式刃部を示す図面であり、(a) は側面図、(b) は(a) に示すVI−VI断面図である。この実施の形態は、上記第１参考例と凹状部の形態が異なるものである。上記第１参考例と同様の構成には「２０」を付加した符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図５及び図６(a),(b) に示すように、この実施の形態の回転刃２１は、刃台部２３は上記第１参考例の刃台部３と同一であるが、分割式刃部２５の形態が異なっている。この実施の形態の分割式刃部２５は、外形は上記第１参考例の分割式刃部５と同一であるが、側面に形成される凹状部３２が、内形３２ａはスペーサ１０４の外形とほぼ同一の円形で形成され、外形３２ｂは分割式刃部２５の外形形状に沿った外形の半径方向外周刃面３４を残した形状で、所定深さＤで形成されている。従って、この実施の形態の凹状部３２の面積は、上記第１参考例の凹状部１２よりも大きくなっている。

以上のような実施の形態の回転刃２１によれば、凹状部３２の外周側に位置する所定厚Ｔの半径方向外周刃面３４が対向して噛合う回転刃２１の半径方向外周刃面３４と接するのみで、凹状部３２の側面では対向する回転刃２１と接触することはない。従って、図５に示す噛合い状態では、破線で示す接触面積Ｌの部分のみが接する小さな接触面積Ｌとなり、噛合う回転刃２１の間に生じる摩擦抵抗を第１参考例よりも更に減少させることができ、破砕動力を更に低減させて処理効率の向上を図ることができる。この実施の形態の接触面積Ｌとしては、例えば、凹状部３２を設けない場合に比べて約１／１３程度にすることができる。しかも、回転刃２１の周囲では、所定厚Ｔの半径方向外周刃面３４の部分により、対向して回転する回転刃２１との間で被破砕物を剪断破砕する機能は保っている。

また、この実施の形態によれば、上記第１参考例に比べて更に接触面積Ｌが減ることによって摩擦抵抗による発熱も更に抑えることができるので、熱によって被破砕物１２０の一部が溶けて破砕後に再結合することを防止することができる。

さらに、回転刃２１の側面に形成された凹状部３２により、刃部２６で剪断破砕した被破砕物１２０が回転刃２１の間でより自由に動くことができるため、容易に排出され、雑物が回転刃２１の間に挟まったとしても容易に掃除することができ、効率の良い剪断式破砕機の運用ができる。

その上、この実施の形態によれば、刃物としての硬度を要する刃部２６の加工面積が外形に沿う半径方向外周刃面３４となって更に小さくなるので、加工に要する時間短縮と加工工具の長寿命化で製造コストを低減させることができる。

図７は、本発明の第２参考例に係る回転刃を示す側面図であり、図８は、図７に示す回転刃のVIII−VIII断面図、図９は、図７に示す回転刃の斜視図である。この第２参考例は、刃台部と刃部とが一体的に形成された回転刃４１の例である。

図７に示すように、この参考例の回転刃４１は、駆動軸１０１に挿入するための挿入穴４２を有する刃台部４３と、その周囲に設けられた６個の刃部４６とが一体的に形成されている。そして、この回転刃４１の側面には、図８にも示すように、回転刃４１の外形部分に所定厚Ｔの半径方向外周刃面５４が形成されるとともに、この半径方向外周刃面５４と上記スペーサ１０４と接する面との間に所定深さＤの凹状部５２が形成されている。この参考例の凹状部５２は、回転刃４１の軸心と同心で周方向に連続する溝状に形成されており、内形５２ａはスペーサ１０４の外形とほぼ同一の円形に形成され、外形５２ｂは刃先部４７の基部に所定厚Ｔの半径方向外周刃面５４を残した円形に形成されている。図９に示すように、このように形成された凹状部５２は、回転刃４１の側面で連続する円形の溝状となっている。

以上のような第２参考例の回転刃４１によれば、一体型の回転刃４１においても、凹状部５２の外周側に位置する所定厚Ｔの半径方向外周刃面５４が対向して噛合う回転刃４１の半径方向外周刃面５４と接するのみで、凹状部５２の側面では対向する回転刃４１と接触することはないので、図７に示す噛合い状態では、破線で示す接触面積Ｌの部分が接するのみで、噛合う回転刃４１の間に生じる摩擦抵抗を減少させることができ、破砕動力を低減させて処理効率の向上を図ることができる。この参考例の接触面積Ｌとしては、例えば、凹状部５２を設けない場合に比べて約１／４程度にすることができる。しかも、回転刃４１の周囲では、所定厚Ｔの半径方向外周刃面５４の部分により、対向して回転する回転刃４１との間で被破砕物を剪断破砕する機能は保っている。

また、接触面積Ｌが減ることによって摩擦抵抗による発熱を抑えることができるので、熱によって被破砕物１２０の一部が溶けて破砕後に再結合することを防止することができる。

さらに、回転刃４１の側面に形成された凹状部５２により、刃部４６で剪断破砕した被破砕物１２０が回転刃４１の間で自由に動くことができるため、容易に排出され、雑物が回転刃４１の間に挟まったとしても容易に掃除することができ、効率の良い剪断式破砕機の運用ができる。

その上、この参考例でも、刃物としての硬度を要する刃部４６の加工面積が小さくなるので、加工に要する時間短縮と加工工具の長寿命化で製造コストを低減させることができる。

なお、上述した実施の形態の回転刃２１は一例であり、上記実施の形態に限定されるものではない。

さらに、上述した実施の形態は一例を示しており、本発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。

本発明に係る剪断式破砕機用回転刃は、複数枚の回転刃を並設して噛合わせることによって被破砕物を剪断破砕する剪断式破砕機に利用できる。

本発明の第１参考例に係る回転刃を示す側面図である。 図１に示す回転刃の分割式刃部を示す図面であり、(a) は側面図、(b) は(a) に示すII−II断面図である。 図１に示す回転刃の斜視図である。 図３に示す回転刃の分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係る回転刃を示す側面図である。 図５に示す回転刃の分割式刃部を示す図面であり、(a) は側面図、(b) は(a) に示すVI−VI断面図である。 本発明の第２参考例に係る回転刃を示す側面図である。 図７に示す回転刃のVIII−VIII断面図である。 図７に示す回転刃の斜視図である。 従来の剪断式破砕機を示す平面図である。 図１０に示すXI−XI断面図である。 図１１に示す回転刃の噛合い時の接触面を示す拡大側面図である。

１ 回転刃
３ 刃台部
５ 分割式刃部
６ 刃部
７ 刃先部
８ 取付部
９ 取付面
１０ 係合段部
１１ 係合突起
１２ 凹状部
１２ａ 内形
１２ｂ 外形
１４ 半径方向外周刃面
２１ 回転刃
２５ 分割式刃部
２６ 刃部
２７ 刃先部
３２ 凹状部
３２ａ 内形
３２ｂ 外形
３４ 半径方向外周刃面
４１ 回転刃
４３ 刃台部
４６ 刃部
５２ 凹状部
５２ａ 内形
５２ｂ 外形
５４ 半径方向外周刃面
Ｌ 接触面積
Ｔ 所定厚
Ｄ 所定深さ

Claims (3)

1. 複数の駆動軸の軸方向に所定厚の回転刃と該回転刃の基部を軸方向に位置決めできる外形を有するスペーサとを交互に設け、該複数の駆動軸を回転刃とスペーサとが対向して噛合うように配設し、該回転刃の側面間に形成した所定の軸方向隙間で被破砕物を破砕する剪断式破砕機の回転刃であって、
   前記回転刃は、前記スペーサの外周よりも突出する刃台部と、該刃台部から周方向に突出して回転方向に尖った複数の刃先部を具備した刃部とを有し、
   該回転刃の側面は、該回転刃の外形部分に形成した前記所定厚の半径方向外周刃面と、該半径方向外周刃面と前記スペーサと接する面との間に形成した所定深さの空間を形成する凹状部とを回転刃の両側面に具備し、
   前記凹状部は、前記回転刃の周方向に連続して形成されるとともに、前記スペーサの外形と一致する内形と、前記回転刃の刃先部の外形形状に沿った外形とに形成されて、該凹状部の外形側に半径方向外周刃面を残した形状で形成されていることを特徴とする剪断式破砕機用回転刃。
2. 前記刃部は、前記刃台部と分離できる分割式刃部であり、
   該分割式刃部は、前記刃台部に固定した状態で該分割式刃部と前記刃台部との側面で連続する前記凹状部を具備している請求項１に記載の剪断式破砕機用回転刃。
3. 請求項１又は２に記載の剪断式破砕機用回転刃を備えた剪断式破砕機。

Images