(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、破砕機においては、長尺の処理物のすり抜け、即ち、処理物が破砕されずに回転刃を通過することがある。長尺の処理物のすり抜けを防止する方法として、周方向に複数配置される破砕刃の数を増やす方法がある。
破砕刃を増やす場合、特許文献1に記載されているような破砕刃を着脱自在とした構造では、刃受台に設けられた取付面を増やす必要がある。しかしながら、取付面を増やす、即ち、刃受台の周方向の幅を狭くすると、破砕刃の取り付け強度が低下するという課題がある。
【0006】
この発明は、破砕刃が刃受台に対して着脱自在である破砕機用の回転刃において、破砕刃の刃受台に対する取り付け強度を損なうことなく、処理物のすり抜けを抑制することができる破砕機用の回転刃、及び破砕機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の第一の態様によれば、破砕機用の回転刃は、周方向に複数の取付面が形成され、互いの軸線が一致するように回転軸に取り付けられた刃受台と、主面が前記軸線と直交するように前記取付面に着脱可能に取り付けられ、前記取付面に当接する当接部と、前記回転軸の径方向外方に突出する切刃部と、を有する破砕刃を複数有し、複数の前記破砕刃が、互いの主面が当接するように軸方向に複数重ねられて
、複数の前記破砕刃の各々の前記当接部が一つの前記取付面に対して取り付けられ、かつ、複数の前記破砕刃の各々の前記切刃部の位置が回転方向にずれている破砕刃組と、を備え、前記破砕刃組が複数の前記取付面に各々取り付けられていることを特徴とする。
【0008】
このような構成によれば、破砕刃が刃受台に対して着脱自在である破砕機用の回転刃において、一つの取付面に複数の破砕刃が取り付けられるため、破砕刃の刃受台に対する取り付け強度を損なうことなく、回転刃の切刃部の数を多くすることができる。また、切刃部の数を多くすることによって、処理物のすり抜けを抑制することができる。
【0009】
上記破砕機用の回転刃において、前記回転軸の周方向に隣り合う前記切刃部同士の間隔のうち少なくとも一つの間隔が他の間隔と異なってよい。
【0010】
このような構成によれば、周方向に隣り合う切刃部同士の間の空間が異なる大きさになるため、様々な大きさの破砕物を空間に挿入することが可能になり、様々な形状の破砕物を破砕することができる。
【0011】
本発明の第二の態様によれば、破砕機は、互いに平行に配置された複数の前記回転軸と、前記回転軸に軸方向に間隔をあけて取り付けられた複数の回転刃と、前記回転軸に前記回転刃と軸方向に交互に取り付けられている複数のスペーサ群と、を有し、一の前記回転軸に取り付けられている前記回転刃と、一の前記回転軸に隣り合う前記回転軸に取り付けられている前記スペーサ群とが、前記回転軸の軸方向の位置が同じとなるように配置されている破砕機であって、前記スペーサ群は、軸方向に重ねられた複数のスペーサからなり、各々の前記スペーサは、前記回転軸の軸方向の位置が同じであり、複数の前記破砕刃を周方向に環状に配置した破砕刃群の直径が大きい程、前記スペーサの直径が小さくなるように形成されていることを特徴とする。
【0012】
このような構成によれば、処理物のすり抜けをさらに抑制することができる。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、破砕刃が刃受台に対して着脱自在である回転刃において、一つの取付面に複数の破砕刃が取り付けられるため、破砕刃の刃受台に対する取り付け強度を損なうことなく、切刃部の数を多くすることができる。また、切刃部の数を多くすることによって、破砕物のすり抜けを抑制することができる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
(第一実施形態)
以下、本発明の第一実施形態に係る破砕機について図面を参照して説明する。
本実施形態の破砕機100は、例えば木材、ごみ等の処理物(廃棄物)を破砕して、所定の粒度の破砕物にする二軸せん断式破砕機(多軸せん断式破砕機)である。
図1及び
図2に示すように、破砕機100は、ケーシング25と、ケーシング25の内部に収容された回転軸1、2と、回転軸1、2に取り付けられている複数の回転刃3と、回転軸1、2の軸方向に隣り合う回転刃3同士の間に取り付けられている複数のスペーサ群10からなる一対の破砕機構4を備えている。
【0016】
ケーシング25の側壁からは、回転刃3及びスペーサ群10に対向する位置に向けてスクレーパ(図示せず)が設けられている。スクレーパの先端部は、回転刃3及びスペーサ群10の周面に近接するよう半円弧状に形成されている。スクレーパは、回転刃3に挟まった処理物をかき取る。
【0017】
破砕機構4の回転軸1、2の軸線O1、O2は平行である。以下、軸線O1、O2に沿う方向を単に軸方向Aと呼ぶ。
各々の破砕機構4において、回転刃3とスペーサ群10とは、軸方向Aに交互に配置されている。
図3に符号T2で示すように、回転刃3の軸方向Aの幅(厚さ)と、スペーサ群10の軸方向Aの幅とは、同一である。
【0018】
回転軸1(一方の回転軸)に取り付けられている回転刃3及びスペーサ群10と、回転軸2(他方の回転軸)に取り付けられている回転刃3及びスペーサ群10とは、軸方向Aに互い違いとなるように配置されている。換言すれば、回転軸1に取り付けられている回転刃3と、回転軸1と隣り合う回転軸2に取り付けられているスペーサ群10とは、回転軸1、2の軸方向Aの位置が同じとなるように配置されている。
【0019】
回転軸1に取り付けられている回転刃3の一部と、回転軸2に取り付けられている回転刃3の一部とは、軸方向Aから見て重なっている。破砕機100は、各々の破砕機構4の回転軸1、2とともに回転刃3を軸線O1、O2周りに回転させることによって処理物をせん断破砕する。
【0020】
図3に示すように、スペーサ群10は、軸方向Aに重ねられた3つのスペーサ11を有しており、回転刃3は、軸方向Aに重ねられた3組の破砕刃群7を有している。スペーサ11及び破砕刃群7の軸方向Aの幅(符号T1)は等しい。
【0021】
回転軸1、2は、
図4に示すように、六角形状の断面形状であり、電動機などの駆動装置5によって軸線O1、O2周りに回転する。なお、回転軸1、2の断面形状は、断面多角形状であれば良く、例えば、四角形状としてもよい。また、回転軸1、2を断面円形とし、スペーサ群10及び回転刃3とキーを用いて固定してもよい。
【0022】
図4に示すように、回転刃3は、周方向に複数形成された取付面6aを有しており、回転軸1、2と互いの軸線が一致するように取り付けられた刃受台6と、刃受台6に着脱自在に取り付けられている3組の破砕刃群7と、を有している。
刃受台6は、回転軸1、2の断面形状に対応した六角形状の中心孔17を有している。回転軸1、2は、刃受台6の中心孔17に挿通されている。刃受台6は、軸方向から見て六角形状をなしている。刃受台6の外周をなす六面のそれぞれは、破砕刃8が取り付けられる取付面6aである。刃受台6の軸方向の幅は、重ねられた3組の破砕刃群7の幅、及びスペーサ群10の幅(T2)と等しい。
【0023】
破砕刃群7は、板状をなして、周方向に並べられた複数の破砕刃8から構成されている。各々の破砕刃8は、主面8sが軸線O1、O2と直交するように刃受台6の取付面6aに着脱可能に取り付けられている。
各々の破砕刃8は、軸線O1、O2に対して径方向外側に形成されている切刃部9を有している。各々の破砕刃8は、刃受台6の取付面6aに当接する当接部21を有している。本実施形態の破砕刃群7は、6つの破砕刃8を有している。即ち、本実施形態の回転刃3は、18の破砕刃8を有している。
【0024】
上述したように、回転刃3は、互いの主面7sが当接するように軸方向Aに重ねられた3組の破砕刃群7を有している。破砕刃群7を構成する複数の破砕刃8は、回転軸1、2の周方向に環状に配置されている。
3組の破砕刃群7は、形状の異なる破砕刃8によって構成された、第一破砕刃群7aと、第二破砕刃群7bと、第三破砕刃群7cと、を有している。ここで、第二破砕刃群7bを例に、回転刃3における破砕刃群7の取付構造を説明する。
【0025】
図5に示すように、破砕刃群7を構成する破砕刃8は、破砕刃8に形成されたボルト挿通孔18に固定ボルト20を挿通し、刃受台6の取付面6aに形成された雌ネジ孔19に固定ボルト20を締結することによって、刃受台6の取付面6aに着脱可能に取り付けられている。
【0026】
刃受台6の取付面6aには、周方向を向く係合面12aを有する段部12が形成されている。破砕刃8に設けられて刃受台6の取付面6aに当接する当接部21には、刃受台6の係合面12aに対応する係合面13a及び段部13が形成されている。
回転刃3の刃受台6の取付面6a及び破砕刃8の当接部21にはそれぞれ、円形孔のピン孔14、15が形成されている。
【0027】
図6に示すように、回転刃3において、刃受台6に破砕刃8を取り付ける際には、刃受台6及び破砕刃8と個別に形成され、ピン孔14、15と略同径の円柱状のピン16の一端部側を破砕刃8のピン孔15に嵌合させ、破砕刃8とともにピン16の他端部側を刃受台6のピン孔14に嵌合させる。
【0028】
このとき、ピン16を刃受台6のピン孔14に嵌合させ、破砕刃8の当接部21が刃受台6の取付面6aに密着するとともに、刃受台6の段部12の係合面12aと破砕刃8の段部13の係合面13aとが面接触して係合する。
【0029】
このように互いの段部12、13が係合することにより、刃受台6に対して破砕刃8が位置決めされ、かつ、破砕刃8の周方向の移動が規制される。また、ピン孔14、15にピン16が嵌合することにより、刃受台6に対して破砕刃8の軸方向の移動が規制される。さらに、刃受台6と破砕刃8に形成されたピン孔14、15とピン16とが略同径の円形で形成されているため、ピン孔14、15にピン16が嵌合することにより、刃受台6に対して破砕刃8の軸方向の移動も規制される。よって、ピン孔14、15にピン16を嵌合させるだけで、破砕刃8を位置決めしながら刃受台6の所定位置に配置して取り付けることができる。また、破砕刃8を固定ボルト20で容易に固着することができる。
【0030】
次に、切刃部9の詳細形状について説明する。
図7に示すように、切刃部9は、すくい面30と、逃げ面31と、すくい面30と逃げ面31との間の稜線をなす切れ刃32と、を有している。回転軸1、2の回転により、切刃部9は符号Rで示す回転方向に回転する。本実施形態の切れ刃32は、軸方向Aと平行である。
【0031】
スペーサ群10は、回転軸1、2に取り付けられて軸線O1、O2方向に隣り合う回転刃3の間に設けられ、回転刃3の軸方向の間隔を規定するものである。
図3に示すように、スペーサ群10は、3つのスペーサ11を有している。各々のスペーサ11は、多角形状のスペーサ中心孔23を有する円柱形状をなしている。スペーサ中心孔23には、回転軸1、2が挿通される。
【0032】
上述したように、第一破砕刃群7aと、第二破砕刃群7bと、第三破砕刃群7cとは、異なる形状を有している。即ち、第一破砕刃群7aを構成する第一破砕刃8aと、第二破砕刃群7bを構成する第二破砕刃8bと、第三破砕刃群7cを構成する第三破砕刃8cとは、異なる形状を有している。具体的には、第一破砕刃8aと第二破砕刃8bと第三破砕刃8cとは、各々の切刃部9の位置が回転方向R前後にずれている。
ここで、一つの取付面6aに取り付けられている3つの破砕刃8の組を、破砕刃組22と呼ぶ。破砕刃組22を構成する複数の破砕刃8は、互いの主面8sが当接するように軸方向Aに重ねられている。回転刃3は、破砕刃組22が複数の取付面6aに各々取り付けられた構造である。
【0033】
図4に示すように、同じ取付面6aに取り付けられる3つの破砕刃8のうち、切刃部9が最も回転方向R前方側に形成されている破砕刃8を第一破砕刃8a、切刃部9が最も回転方向後方側に形成されている破砕刃を第三破砕刃8c、切刃部9が第一破砕刃8aの切刃部9と第三破砕刃8cの切刃部9との間に形成されている破砕刃8を第二破砕刃8bとする。
【0034】
図4に示すように、破砕刃8の切刃部9は、第一破砕刃8aの切刃部9と第二破砕刃8bの切刃部9の周方向の距離C1(間隔)と、第二破砕刃8bの切刃部9と第三破砕刃8cの切刃部9の周方向の距離とC2、第三破砕刃8cの切刃部9と回転方向R後方側に取り付けられている第一破砕刃8aの切刃部9の周方向の距離C3とが異なるように形成されている。
具体的には、破砕刃8の切刃部9は、距離C2、距離C1、距離C3の順に大きくなるように形成されている。なお、距離C1、距離C2、距離C3が全て異なっている必要はなく、少なくとも一つの距離が他の距離と異なっていればよい。
【0035】
図3に示すように、第一破砕刃群7aの最大外径D1(切刃部9の切れ刃32の位置によって規定される直径)と、第二破砕刃群7bの最大外径D2と、第三破砕刃群7cの最大外径D3と、は異なっている。
スペーサ群10を構成するスペーサ11の直径は、軸方向Aに直交する水平方向(符号Wで示す方向)に隣り合う破砕刃群7の最大外径に対応している。具体的には、各々のスペーサ11は、軸方向Aの位置が同じである破砕刃群7の最大外径が大きい程、スペーサ11の直径が小さくなるように形成されている。
さらに具体的には、スペーサ11の直径は、破砕刃群7の切れ刃32(切刃部9)との間に最低でも所定の隙間Gを有するような直径である。上述したように、第一破砕刃群7aの最大外径D1と、第二破砕刃群7bの最大外径D2と、第三破砕刃群7cの最大外径D3と、は異なるため、スペーサ群10を構成するスペーサ11の直径も、それぞれ異なる。
図3に示すように、最も最大外径が大きい第二破砕刃群7bに対応するスペーサ11bの直径S2は最も小さく、最も最大外径が小さい第一破砕刃群7aに対応するスペーサ11aの直径S1は最も大きい。
【0036】
上記実施形態によれば、一つの取付面6aに複数の破砕刃8が取り付けられているとともに、切刃部9の位置が周方向にずらされていることにより、一つの取付面に一つの破砕刃を取り付ける構造と比較して、処理物のすり抜けを抑制することができる。
また、取付面の数を増やして切刃部の数を増やす構造と比較して、取付面の周方向の幅を確保しながら、切刃部の数を増やすことができる。即ち、破砕刃8と刃受台6との間の強度を確保しながら、破砕刃8の数を増やすことができる。
【0037】
また、一つの取付面6aに複数の破砕刃8を取り付ける構造としたことによって、破砕刃8の軸方向の幅を狭くすることができる。破砕刃8の幅を狭くすることによって、破砕初期の粉砕力をより大きくすることができる。また、周方向にずらされた破砕刃8が順次粉砕力を発揮することによって、破砕がスムーズに進み、破砕時の過負荷による回転軸1、2の反転回数が少なくなり、破砕時間を短縮することができる。
【0038】
また、各々のスペーサ11を、軸方向Aの位置が同じである破砕刃群7の直径が大きい程、スペーサ11の直径が小さくなるように形成することによって、処理物のすり抜けをさらに抑制することができる。
【0039】
また、一つの刃受台6に複数の破砕刃8を設ける構造としたことによって、一つの刃受台6に一つの破砕刃8を設ける構造と比較して、破砕粒度(破砕幅)の小さい破砕物を生産することができる。
また、切刃部9間の距離C1、C2、C3が不均一にされていることによって、周方向に隣り合う切刃部9同士の間の空間Sが異なる大きさになる。これにより、様々な大きさの処理物を空間Sに挿入することが可能になり、様々な形状の処理物を破砕することができる。
【0040】
また、回転刃3においては、まず、破砕刃8のみの交換を行うことができるため、従来の切刃部一体型の破砕刃と比較し、回転刃3(切刃部9)の交換作業を容易にし、回転刃3の交換に要する時間、ひいてはコストを大幅に低減することが可能になる。
【0041】
次に、第一実施形態の変形例について説明する。
図8に示すように、変形例の回転刃3Bの破砕刃8Bは、刃受台6の一つの取付面6aに対して、二つ取り付けられている。換言すれば、一つの取付面6aに取り付けられている破砕刃組22は2つの破砕刃8によって構成されている。
即ち、上記変形例に示すように、一つの取付面6aに取り付ける破砕刃8の数は3つに限ることはない。回転刃3の軸方向Aの幅を狭くしたい場合等は、本変形例のように、重ねられる破砕刃群7の数を少なくすることが好ましい。
【0042】
(第二実施形態)
以下、本発明の第二実施形態の破砕機用の回転刃を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図9に示すように、本実施形態の回転刃3Cを構成する破砕刃8Cの切刃部9Cは、切れ刃32が軸方向Aと平行とはなっておらず、軸方向Aに対して傾斜している。
【0043】
具体的には、第一破砕刃8aの切れ刃32及び第三破砕刃8cの切れ刃32は、軸方向他方側A2が回転方向R後方側に傾斜し、第二破砕刃8bの切れ刃32は、軸方向一方側A1が回転方向R後方側に傾斜している。
換言すれば、一つの取付面6aに取り付けられている3つの破砕刃8Cの切れ刃32は、回転軸1、2の径方向からみて軸方向に対して傾斜して形成されている。さらに、隣り合う破砕刃8の傾斜方向が逆になっている。
【0044】
次に、本実施形態の回転刃3Cの作用について説明する。
図9に示すように、処理物が破砕刃8の切刃部9によって破砕される際は、切れ刃32が傾斜していることによって、破砕物は符号Fで示すように方向付けられる。破砕物が軸方向Aのいずれかの方向付けられることによって、回転軸1、2には軸方向Aの推力が発生する。
【0045】
上記実施形態によれば、切刃部9が処理物を破砕する際に、破砕物が軸方向一方側A1と軸方向他方側A2とに振り分けられることによって、回転軸1、2に発生する推力が、打ち消し合う。これにより、破砕の際に回転軸1、2にかかる負荷を軽減することができる。
【0046】
以上、本発明に係る破砕機用の回転刃の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態の回転刃は、二軸せん断式破砕機に設けられているが、これに限ることはなく、単軸の回転式破砕機等にも適用可能である。
また、スペーサは必ずしも分割する必要はなく、軸方向Aに重ねられた複数の破砕刃群7に対して一つのスペーサを用いてもよい。