JP5357708B2 - 破砕装置 - Google Patents

Description

本発明は、破砕装置の改良に関する。

従来、破砕装置は、たとえば、回転軸と、外周に刃を備えて回転軸の外周に多数装着されるカッタリングとを備えた一対のローラ状のカッタを備え、これらカッタを僅かに隙間を設けて回転軸が平行となるように対向させて構成され、カッタ間に投入された被破砕物をカッタの回転によってカッタ間に引き込みつつ破砕するようになっている（たとえば、特許文献１、２、３参照）。

特開２００２−１１３７０号公報 特開２００２−１１３７１号公報 特開２００２−２７３２５３号公報

このような破砕装置では、カッタにおける刃を交換するに当たり、刃が回転軸の外周に装着されるカッタリングの外周に形成されていることから、一度回転軸を粉砕装置から取り外してから、さらに交換対象であるカッタリングを回転軸から取り外す必要があるので、刃の交換作業に多大な労力と時間を要し、当該交換作業が非常に面倒であった。

そこで、本発明は上記した点を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、刃の交換作業が容易で交換作業時間と労力を軽減することができる破砕装置を提供することである。

上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、表側に刃を備えた複数のプレートを表側を外周側に向けて環帯状に着脱自在にヒンジ結合して形成した一対のカッタベルトと、各カッタベルトを回転駆動する駆動手段と、各カッタベルトに直線部を形成する直線部形成手段とを備え、各カッタベルトを互いの直線部同士が対向するように配置してなり、上記直線部間で被破砕物を破砕することを特徴とする。

本発明の破砕装置によれば、複数のプレートを着脱自在にヒンジ結合しているので、刃を交換にあたり、交換対象の刃を持つプレートのみをカッタベルトから取外して、新たなプレートに交換することができる。したがって、交換対象となるプレートのみをカッタベルトから取外して新しい物と交換すればよく、また、その交換に当たって、カッタベルトの全部を取外す必要も無いので、その交換作業も容易となり、交換作業時間と労力をも軽減することができる。

本発明の一実施の形態における破砕装置の側面視断面図である。 本発明の一実施の形態における破砕装置の平面視断面図である。 本発明の一実施の形態における破砕装置のプレートの拡大斜視図である。 本発明の一実施の形態の変形例における破砕装置の側面視断面図である。 本発明の一実施の形態の他の変形例における破砕装置の側面視断面図である。 本発明の一実施の形態の別の変形例における破砕装置の側面視断面図である。 本発明の一実施の形態の破砕装置のカッタベルト周辺の一バリエーションを説明する斜視図である。 本発明の一実施の形態の破砕装置のカッタベルト周辺の他のバリエーションを説明する斜視図である。

以下、図に示した一実施の形態に基づいて本発明の破砕装置について説明する。一実施の形態における破砕装置１は、図１および図２に示すように、一対のカッタベルト２，３と、各カッタベルト２，３を回転駆動する駆動手段Ｄ１，Ｄ２と、各カッタベルト２，３に直線部２ａ，３ａを形成する直線部形成手段Ｓ１，Ｓ２とを備え、各カッタベルト２，３が互いの直線部２ａ，３ａ同士が隙間Ｗを介して対向するように配置されて構成されている。

そして、この破砕装置１は、カッタベルト２，３間に投入された被破砕物をカッタベルト２，３の回転によって直線部２ａ，３ａ間に引き込んで破砕するようになっている。

以下、各部について詳細に説明すると、カッタベルト２（３）は、複数のプレート４（５）を環帯状に着脱自在にヒンジ結合して形成されている。プレート４（５）は、表側に多数の刃４ａ（５ａ）を備えていて、これら刃４ａ（５ａ）を備えた表側がカッタベルト２（３）の外周となるように連結されている。なお、この破砕装置１の場合、被破砕物を比較的細かく破砕可能なように、プレート４（５）に設けられる刃４ａ（５ａ）の刃丈やピッチ（回転方向幅）を細かくしてあるが、被破砕物の材質や破砕後に得たい大きさに応じてこれらは任意に設定することができる。また、この場合、刃４ａ（５ａ）は、回転方向に対して直交する方向に間欠的に設けてあるが、連続して設けるようにしてもよく、刃幅および刃間隔についても被破砕物の材質や破砕後に得たい大きさに応じて任意に設定することができる。

また、カッタベルト２（３）の内周側を向くプレート４（５）の裏側には、溝４ｂ（５ｂ）が設けてあって、この溝４ｂ，５ｂとなるには、後述する駆動輪６（７）の外周に設けた歯６ａ（７ａ）が歯合してカッタベルト２（３）を回転駆動することができるようになっている。

さらに、図３に示すように、プレート４（５）の本体における左側である一方の回転方向側端には、図示するところでは、凸部４ｃ（５ｃ）が七個設けられており、本体の右側である他方の回転方向側端には凹部４ｄ（５ｄ）が七個設けられている。凸部４ｃ（５ｃ）および凹部４ｄ（５ｄ）の設置数は、図示したところに限られず任意に設定することができる。

この凸部４ｃ（５ｃ）には、回転方向に直交する方向に孔４ｅ（５ｅ）が設けられ、凹部４ｄ（５ｄ）が形成されるプレート４，５の本体には側方から回転方向に直交するように孔４ｆ（５ｆ）が凹部（４ｄ（５ｄ）を通過して設けられている。

そして、プレート４，４（５，５）同士を連結するには、プレート４（５）の凸部４ｃ（５ｃ）を隣のプレート４（５）の凹部４ｄ（５ｄ）内に挿入し、孔４ｅ，４ｆ（５ｅ，５ｆ）にピン８（９）を挿通することによってなされ、各プレート４（５）が互いにヒンジ結合されて環帯状に連結され１つのカッタベルト２（３）が形成される。なお、ピン８（９）は、取外し可能とされていて、ピン８（９）を取外すことで、カッタベルト２（３）をプレート４に分解することができるようになっている。

また、一のプレート４（５）の一方の回転方向側端の端面４ｇ（５ｇ）、すなわち、凸部４ｃ（５ｃ）の端面を含めてこのプレート４における隣のプレート４（５）（以下、「隣接プレート」という）と対向する端面と、当該隣接プレート４（５）の他方の回転方向側端の端面４ｈ（５ｈ）、すなわち、凹部４ｄ（５ｄ）の端面を含めて隣接プレート４（５）における一のプレート４（５）と対向する端面は、これらプレート４，４（５，５）が表面同士が面一となる位置関係となると当接して、プレート４，４（５，５）がカッタベルト２（３）の内周側への撓みを規制するようになっている。端面４ｇ，４ｈ（５ｈ，５ｇ）の形状は、端面４ｇ，４ｈ（５ｈ，５ｇ）の全体同士が密着する形状であってもよいし、部分的に当接する形状であってもよい。

つまり、カッタベルト２（３）は、隣合うプレート４，４（５，５）の表面同士が面一となる直線部２ａ（３ａ）の部位においては、各プレート４，４（５，５）がピン８（９）によるヒンジ結合部にてカッタベルト２（３）の内周側へ折れず、カッタベルト２（３）における直線部２ａ（３ａ）が内周側に撓んでしまうことが無いようになっている。

なお、上述したところでは、各プレート４（５）が、凸部４ｃ（５ｃ）と、凸部４ｃ（５ｃ）が挿入される凹部４ｄ（５ｄ）とを備えて、端部に設けた孔４ｅ，４ｆ（５ｅ，５ｆ）内に挿入されるピン８（９）にて連結される、いわゆる入子式にヒンジ結合されるようになっているが、凸部と凹部を備えずにプレート４（５）をたとえば表側から見て矩形としておき、各プレート４（５）の回転方向の両端部の右側部と左側部に突出するピンを設けておいて、プレート４（５）の一方の回転方向端のピンと隣接プレート４（５）の他方の回転方向端のピンを保持する保持部材でプレート４（５）と隣接プレート４（５）とをヒンジ結合して連結せしめてもよい。ここで、保持部材がピンを回転自在に保持してもよいし、ピンがプレート４（５）に回転自在に取付けられていてもよく、いずれにしても、保持部材を取外すことで、カッタベルト２（３）をプレート４（５）に分解することができるようになっていればよい。

また、直線部２ａ（３ａ）においては、プレート４（５）とこれに隣接する隣接プレート４（５）との間に隙間が生じないようにしておくことで、破砕された被破砕物や、細かい被破砕物が上記隙間を介してカッタベルト２（３）の内周側へ入り込んでしまうことを抑制できる。

このように構成されたカッタベルト２（３）は、内周側に配置の駆動輪６（７）と従動輪１０（１１）に巻回されており、駆動輪６（７）を回転させることによって、回転駆動されるようになっている。

具体的には、駆動輪６（７）は、外周に放射状に設けた複数の歯６ａ（７ａ）を備え、当該歯６ａ（７ａ）がプレート４（５）に設けた溝４ｂ（５ｂ）に入り込んで、歯車の要領でカッタベルト２（３）に動力伝達することができるようになっている。なお、歯６ａ（７ａ）と溝４ｂ（５ｂ）の形状は、互いに噛むことが可能であればよいが、インボリュート歯車に使用される歯形に準じるものとするとよい。また、溝４ｂ（５ｂ）は、図示するように、プレート４（５）の側部から側部へ横幅一杯に設けてもよいが、駆動輪６（７）の歯６ａ（７ａ）に符合する位置のみに設けるようにしてもよい。

また、従動輪１０（１１）は、駆動輪６（７）と同様にカッタベルト２（３）内に配置されていて、駆動輪６（７）と協働してカッタベルト２（３）に適度な張力を負荷しているとともに、カッタベルト２（３）に直線部２ａ（３ａ）を形成している。なお、従動輪は、各カッタベルト２，３につき二つ以上設けられるようにされてもよい。また、カッタベルト２，３には、直線部２ａ（３ａ）以外にも直線状となる部位が形成されるが、ここで言う直線部とは、カッタベルト２，３の部位のうち側方から見て直線状とされて相手方のカッタベルト２，３に向く部位を指していて、カッタベルト２，３の直線部２ａ，３ａの長さが異なっていてもよい。

そして、駆動輪６（７）および従動輪１０（１１）は、ともにハウジング１５に回転自在に取付けられていて、カッタベルト２，３は、直線部２ａ，３ａ同士が隙間Ｗを介して対向するように配置される。なお、従動輪１０（１１）にもプレート４（５）に設けた溝４ｂ（５ｂ）に入り込む歯１０ａ（１１ａ）を設けているが、これを設けなくともよい。隙間Ｗの寸法、つまり、刃４ａの刃先と刃５ａの刃先との間の距離は、被破砕物の破砕後の大きさに応じて決定される。

ハウジング１５は、この場合、カッタベルト２，３を収容可能な内部が中空な箱型とれており、上方と下方に開口部１５ａ，１５ｂが設けられていて、上方の開口部１５ａには被破砕物をスムーズに内部へ投入可能なようにホッパ１５ｃを備えている。そして、ホッパ１５ｃ内に投入される被破砕物は、当該ホッパ１５ｃによってカッタベルト２，３間に導かれ、カッタベルト２，３によって破砕された後は、ハウジング１５の下方の開口部１５ｂから排出されるようになっている。なお、ハウジング１５の形状は、上記に限られるものではなく、被破砕物に適するように設計することができる。

また、カッタベルト２（３）の内周側には、ハウジング１５に取付けられて直線部２ａ（３ａ）に対向するレール状のガイド１３（１４）が設けられており、ガイド１３（１４）は、直線部２ａ（３ａ）内におけるプレート４（５）の裏面に摺動自在に当接して、直線部２ａ（３ａ）を内周側から支持して、カッタベルト２，３間に投入される被破砕物による直線部２ａ（３ａ）の撓みを規制できるようになっている。プレート４（５）の裏側に車輪や転動するボールを設けておいて、ガイド１３（１４）上を走行させるか、ガイド１３（１４）側に車輪や転動するボールを設けておいて、プレート４（５）を走行させるようにしてもよい。

なお、直線部２ａ（３ａ）内に位置するプレート４（５）とこれに隣り合う隣接プレート４（５）は、端面同士４ｇ，４ｈ（５ｇ，５ｈ）が密着してカッタベルト２（３）が内周側に撓まないようになっているので、ガイド１３（１４）無しでも被破砕物による直線部２ａ（３ａ）の撓みを規制でき、被破砕物の破砕が可能であるが、ガイド１３（１４）を設けることによって端面４ｇ，４ｈ（５ｇ，５ｈ）の形状の誤差やプレート４（５）間の遊びやガタがあっても直線部２ａ（３ａ）における直線度が確保されるとともに、被破砕物の破砕中においても隙間Ｗを安定させることができる。このようにガイド１３（１４）を設ける場合には、プレート４（５）とこれに隣接する隣接プレート４（５）が表面を面一として直線状となった際に、端面同士を当接させてヒンジ結合部にてカッタベルト２（３）の内周側への折れを阻止するようにしておかなくともよく、この場合には、カッタベルト２（３）の直線部２ａ（３ａ）の内周側への撓みをガイド１３（１４）のみで規制するようにしてもよい。

また、図４に示すように、プレート４，５とこれに隣接する隣接プレート４，５のヒンジ結合部にてカッタベルト２，３の内周側への折れが可能とされる場合、ガイド１３，１４をハウジング１５にばね等の弾性要素１８，１９を介して取付けておいて、被破砕物の硬度が高くこれを挟み込む刃４ａ，５ａに強度限界以上の応力が作用するような場合に、弾性要素１８，１９が圧縮されてプレート４，５をカッタベルト２，３の内周への移動せしめて、刃４ａ，５ａに強度限界以上の応力が作用することを防止するようにしてもよい。なお、弾性要素には、ばね、気体ばねや弾性体といった弾性力を発揮可能であって、最伸長状態でガイド１３，１４を支持する際に隙間Ｗを狭めることがない部材を使用することができる。

また、この実施の形態の場合、駆動輪６（７）の鉛直下方に従動輪１０（１１）が配置されていて、カッタベルト２（３）の直線部２ａ（３ａ）が鉛直姿勢となるようしてあるが、図５に示すように、カッタベルト２，３の直線部２ａ，３ａが地面に対して傾斜姿勢で互いに対向してもよいし、図６に示すように、水平姿勢を採ってもよい。カッタベルト２，３の直線部２ａ，３ａが水平姿勢や傾斜姿勢を採る場合、直線部２ａ，３ａのうち下方側に配置されるほうを直線部２ａとすると、当該直線部２ａをガイド１３で下方から支持するようにしておくことで、直線部２ａが自重で撓むことも防止することができる。なお、カッタベルト２，３の直線部２ａ，３ａが水平姿勢や傾斜姿勢を採る場合、カッタベルト２，３のうち下方に配置されるほうをカッタベルト２とすると、直線部２ａの長さを直線部３ａより長く設定して直線部２ａの始点が直線部３ａの始点より被破砕物の投入側へ配置されるようにしておくか、直線部２ａの始点を直線部３ａの始点より被破砕物の投入側にずらして配置することにより、被破砕物のカッタベルト２，３間への投入が容易となる。

このように各カッタベルト２，３に直線部２ａ，３ａを形成する直線部形成手段Ｓ１（Ｓ２）は、本実施の形態の破砕装置１にあっては、ガイド１３（１４）、駆動輪６（７）および従動輪１０（１１）にて構成されている。なお、ガイド１３（１４）を設けない場合には、駆動輪６（７）と従動輪１０（１１）で直線部形成手段Ｓ１（Ｓ２）を構成してもよいし、また、１つのカッタベルト２（３）に従動輪を複数設ける場合には、従動輪のみで直線部形成手段Ｓ１（Ｓ２）を構成するか、これにガイドを追加して設けるようにしてもよい。

また、ガイドは、カッタベルト２（３）の内周側に設けるほか、たとえば、図７に示すように、各プレート４（５）の側方にロッド２０を設けておき、ロッド２０をカッタベルト２（３）の内外周から一対のガイド２１，２２で摺動自在に挟持したり、図８に示すように、各プレート４（５）の側方に平板２３を設けて当該平板２３をカッタベルト２（３）の内外周から一対の車輪付きのガイド２４，２５で挟持したりして、直線部２ａ（３ａ）における撓みの規制を行うようにしてもよい。このように、ガイドを一対としておくことで、カッタベルト２（３）の外周側への撓みも規制することができ、カッタベルト２（３）が熱の影響や荷重の関係で回転方向に伸びを生じても直線部２ａ（３ａ）間における隙間Ｗを一定に保持することが可能である。また、各カッタベルト２，３の内外周をベルトで挟持するようにする場合、カッタベルト２，３の外周側に配置されるガイドを共用して、合計三つのガイドでカッタベルト２，３を挟持するようにしてもよい。

そして、駆動輪６，７は、駆動源としてのモータ１２に減速機１６を介して接続されており、モータ１２を正方向に回転させると、カッタベルト２を図１中時計回りに、カッタベルト３を図１中反時計回りに回転駆動させることができるようになっていて、反対にモータ１２を逆方向に回転させると、カッタベルト２を図１中反時計回りに、カッタベルト３を図１中時計回りに回転駆動させることができるようになっている。また、この実施の形態の破砕装置１にあっては、減速機１６によってカッタベルト２，３の回転速度に差が生じるようにしている。すなわち、駆動手段Ｄ１，Ｄ２は、この実施の形態の場合、駆動輪６，７、モータ１２および減速機１６で構成されている。

なお、モータ１２の回転速度を減速しなくともよい場合、減速機１６を省略することもでき、その場合、モータ１２のみで二つの駆動輪６，７を駆動する場合には、歯車機構を設けて上記のような動作を実現するようにしてもよいし、また、モータを二つ設けて独立して駆動輪６，７を駆動するようにしてもよい。さらに、駆動源は、駆動輪６，７を駆動することができればよいので、上記のように回転電機であるモータ１２以外の駆動源を採用することが可能であって、たとえば、液圧によって駆動する油圧モータとされもよいし、内燃機関を用いてもよい。

このように構成された破砕装置１は、上述したように、駆動輪６，７を回転させることによって、カッタベルト２，３が回転駆動され、カッタベルト２，３の上方から被破砕物をカッタベルト２，３間に投入すると、カッタベルト２，３の回転によって、被破砕物を直線部２ａ，３ａ間の隙間Ｗへ引き込みつつ、刃４ａ，５ａで破砕することができる。

また、カッタベルト２，３の回転速度に差がつけられていて、直線部２ａ，３ａにおける刃４ａ，５ａの相対位置関係が変化するため、刃４ａ，５ａ間で被破砕物を砕く動作に加えて被破砕物を挽くような動作が加わり、被破砕物を細かく破砕することができる。さらに、従来のローラ状のカッタとは異なり、被破砕物をカッタベルト２，３間に長く留めて荷重を負荷することができるので、被破砕物の破砕し損じを阻止できる。そして、この実施の形態では、カッタベルト２，３の回転速度に差がつけられていて、被破砕物を挽くような動作が加わるが、被破砕物をカッタベルト２，３間に長く留めることができ、より長く被破砕物を挽くことができるので、被破砕物を均一な大きさに破砕できるとともに、樹木などの繊維質の被破砕物を効果的に解すことが可能である。

なお、カッタベルト２，３間で被破砕物が詰まってしまった場合には、カッタベルト２，３を逆回転させて、被破砕物をカッタベルト２，３投入側となる上方へ導き排出させることができる。

つづいて、刃４ａ，５ａを交換するには、ピン８，９をプレート４，５から取外して、交換対象の刃４ａ，５ａを持つプレート４，５のみをカッタベルト２，３から取外して、新たなプレート４、５に交換することができる。

このように、交換対象となるプレート４，５のみをカッタベルト２，３から取外して新しい物と交換すればよく、また、その交換に当たって、カッタベルト２，３の全部を駆動輪６，７および従動輪１０，１１から取外してハウジング１５内から取り出す必要も無いので、その交換作業も容易となり、交換作業時間と労力をも軽減することができる。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

本発明は、破砕装置に利用可能である。

１ 破砕装置
２，３ カッタベルト
２ａ，３ａ 直線部
４，５ プレート
４ａ，５ａ 刃
４ｂ，５ｂ 溝
４ｃ，５ｃ 凸部
４ｄ，５ｄ 凹部
４ｅ，４ｆ，５ｅ，５ｆ 孔
４ｇ，４ｈ，５ｇ，５ｈ 端面
６，７ 駆動輪
６ａ，７ａ，１０ａ，１１ａ 歯
８，９ ピン
１０，１１ 従動輪
１２ モータ
１３，１４，２１，２２，２４，２５ ガイド
１５ ハウジング
１５ａ，１５ｂ 開口部
１５ｃ ホッパ
１６ 減速機
１８，１９ 弾性要素
２０ ロッド
２３ 平板
Ｄ１，Ｄ２ 駆動手段
Ｓ１，Ｓ２ 直線部形成手段
Ｗ 隙間

Claims (8)

1. 表側に刃を備えた複数のプレートを表側を外周側に向けて環帯状に着脱自在にヒンジ結合して形成した一対のカッタベルトと、各カッタベルトを回転駆動する駆動手段と、各カッタベルトに直線部を形成する直線部形成手段とを備え、各カッタベルトを互いの直線部同士が対向するように配置してなり、上記直線部間で被破砕物を破砕することを特徴とする破砕装置。
2. 駆動手段は、カッタベルトの内周に配置されてプレートの裏側に設けた溝に歯合してカッタベルトを駆動する駆動輪を備えたことを特徴とする請求項１に記載の破砕装置。
3. 直線部形成手段は、カッタベルトの内周側に配置されてカッタベルトを直線状にガイドするガイドを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の破砕装置。
4. ガイドは、カッタベルトの直線部同士が離間する方向への逃げを許容するよう弾性支持されることを特徴とする請求項３に記載の破砕装置。
5. カッタベルトを直線状とすると隣合うプレートの回転方向端同士が接触して、カッタベルトの内周側への撓みが規制されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の破砕装置。
6. プレートは、本体と、本体の一方の回転方向端に設けた凸部と、本体の他方の回転方向端に設けた凹部とを備え、凸部を一方側に隣合うプレートの凹部に挿入してこれらを着脱自在にヒンジ結合し、凹部内に他方側に隣合うプレートの凸部を挿入しこれらを着脱自在にヒンジ結合したことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の破砕装置。
7. 凸部と本体とに回転方向に直交する孔をそれぞれ形成し、各孔内にピンを取外し可能に挿入して凸部を凹部に着脱自在にヒンジ結合している請求項６に記載の破砕装置。
8. カッタベルトの直線部が地面に対して傾斜姿勢あるいは水平姿勢をとるように設定され、下方に配置されるカッタベルトの直線部の始点が上方に配置されるカッタベルトの直線部の始点より被破砕物の投入側へ配置されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の破砕装置。

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