(57)【要約】【課題】動力被伝達軸側の要求トルクが設定トルク以上になると、動力伝達軸から動力被伝達軸への動力伝達を抑制して、変速機構等を保護しながらも、動力伝達を抑制した後の復旧作業が不要な動力伝達機構を提供する。【解決手段】環状の摩擦プレート２１と加圧プレート２２が動力被伝達軸３７の軸心周りに配置され、動力伝達軸３４からの伝達動力により摩擦プレートと加圧プレートの何れか一方が回転駆動され、他方が両プレートの摩擦力で回転駆動されて動力被伝達軸に動力伝達するように配置され、動力被伝達軸側の要求トルクが設定トルク以上になると摩擦プレートと加圧プレートが滑り、設定トルク未満になると摩擦プレートと加圧プレートが一体に回転して動力被伝達軸に動力伝達されるように加圧プレートを摩擦プレートに圧接する加圧機構を備えたトルクリミッタが動力伝達機構に組み込まれている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動機からの動力を被動機に伝達する変速機構を備えた動力伝達機構であって、
環状の摩擦プレートと加圧プレートが動力被伝達軸の軸心周りに配置され、動力伝達軸からの伝達動力により摩擦プレートと加圧プレートの何れか一方が回転駆動され、他方が両プレートの摩擦力で回転駆動されて動力被伝達軸に動力伝達するように配置され、動力被伝達軸側の要求トルクが設定トルク以上になると摩擦プレートと加圧プレートが滑り、設定トルク未満になると摩擦プレートと加圧プレートが一体に回転して動力被伝達軸に動力伝達されるように加圧プレートを摩擦プレートに圧接する加圧機構を備えたトルクリミッタが変速機構または変速機構と被動機との間に組み込まれている動力伝達機構。
【請求項２】
加圧機構による加圧プレートと摩擦プレートの圧接力の解除後に、加圧プレートと摩擦プレートの所定の接触状態が維持されるように構成されている請求項１記載の動力伝達機構。
【請求項３】
駆動機からの動力が伝達される入力軸と、被動機へ動力を伝達する出力軸と、入力軸から出力軸へ動力を伝達する複数段のギア機構を備えた変速機構の出力軸に、出力段のギアが回転自在に設けられるとともに、摩擦プレートと加圧プレートが出力軸の軸心周りに配置され、出力段のギアから摩擦プレートまたは加圧プレートの何れか一方に動力伝達され、他方から出力軸に動力伝達されるように配置されている請求項１または２記載の動力伝達機構。
【請求項４】
出力段のギア側面に形成された環状凹部に摩擦プレートと加圧プレートが収容され、摩擦プレートまたは加圧プレートの何れか一方の内周と環状凹部の側壁とがスプライン結合され、他方と一体回転する支持部と出力軸がスプライン結合されている請求項３記載の動力伝達機構。
【請求項５】
複数枚の摩擦プレートと加圧プレートが交互に配置され、加圧プレートと摩擦プレートを圧接する加圧機構が支持部に設けられている請求項３または４記載の動力伝達機構。
【請求項６】
環状凹部の内側側壁と支持部の間隙から摩擦プレートと加圧プレートの接合部に冷却油を供給する冷却油路が出力軸に形成され、変速機構のケーシング内部の潤滑油を冷却油路を介して循環供給するオイルポンプを備えている請求項３から５の何れかに記載の動力伝達機構。
【請求項７】
上縁部と下縁部が中心線に対して対称となるように形成されたケーシングに、当該中心線上に入力軸及び出力軸の軸心が位置するように収容されるとともに、駆動機からの動力がケーシングの一側面から入力軸に伝達され、ケーシングの他側面から出力軸の動力が被動機へ伝達されるように変速機構が構成され、上縁部と下縁部の双方に当該変速機構を支持体に固定する取付部を備えている請求項３から６の何れか記載の動力伝達機構。
【請求項８】
出力軸が、被動機の回転軸を嵌入支持する中空軸で構成されている請求項３から７の何れかに記載の動力伝達機構。
【請求項９】
請求項１から８の何れかに記載の動力伝達機構に対して、トルクリミッタの作動を検知する状態検知部と、状態検知部からの信号に基づいてトルクリミッタが作動したと判断すると駆動機を停止する制御部を備えている動力伝達制御装置。
【請求項１０】
状態検知部は、変速機構の出力軸または当該出力軸と連結された被動機の回転軸に取り付けたトルクセンサと、トルクセンサの出力から高周波成分を取り出すフィルタ部で構成され、制御部は、フィルタ部の出力が所定の閾値を超えたときに、トルクリミッタが作動したと判断する請求項９記載の動力伝達制御装置。
【請求項１１】
状態検知部は、変速機構の出力軸または当該出力軸と連結された被動機の回転軸の振動を検知する振動センサと、振動センサの出力から高周波成分を取り出すフィルタ部で構成され、制御部は、フィルタ部の出力が所定の閾値を超えたときに、トルクリミッタが作動したと判断する請求項９記載の動力伝達制御装置。
【請求項１２】
変速機構の出力軸が被動機の回転軸を嵌入支持する中空軸で構成され、振動センサが中空軸の軸受部に設置されている請求項１１記載の動力伝達制御装置。
【請求項１３】
状態検知部は、変速機構の入力軸及び出力軸の回転数を検知するエンコーダで構成され、制御部は、エンコーダの出力に基づいて、所定時間内の入力軸及び出力軸の回転数の比または差が所定の閾値を超えたときに、トルクリミッタが作動したと判断する請求項９記載の動力伝達制御装置。
【請求項１４】
状態検知部は、変速機構の出力軸の回転数を検知するエンコーダで構成され、制御部は、エンコーダの出力に基づいて、所定時間内で出力軸の回転数の低下率が所定の閾値を超えたときに、トルクリミッタが作動したと判断する請求項９記載の動力伝達制御装置。
【請求項１５】
請求項１から８の何れかに記載の動力伝達機構、または、請求項９から１４の何れかに記載の動力伝達制御装置が組み込まれ、駆動機からの動力が破砕ロータの回転軸に伝達されるように構成されている破砕装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝達機構、動力伝達制御装置、及び破砕装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、破砕装置は、駆動機の動力により所定軸心周りに回転する破砕ロータの周囲に固定された回転刃と、破砕ロータの回転軸心に沿って対向配置された固定刃で構成された破砕処理部を備え、破砕処理部で電化製品、建築廃材、プラスチックなどの被破砕物を破砕するように構成されている。
【０００３】
このような破砕装置では、破砕処理部の回転刃と固定刃で破砕できない硬さや大きさの異物が被破砕物に混入することがあり、そのような異物が破砕処理部に達した場合に、回転刃と固定刃が破損したり、駆動機から破砕ロータに動力を伝達する変速機構等の動力伝達機構や駆動機に過大な負荷がかかり、動力伝達機構や駆動機が破損する虞があった。
【０００４】
そこで、破砕ロータから過大な負荷を動力伝達機構や駆動機に伝達しないように、破砕ロータと動力伝達機構を接続するカップリング部にトルクリミッタを設けることが考えられる。例えば、破砕ロータの回転軸の一端に備えた第一部材と、動力伝達機構の動力の出力軸に備えた第二部材を、複数のピンで接続したようなトルクリミッタが考えられる。
【０００５】
当該トルクリミッタは、動力伝達機構の出力軸と、破砕ロータの回転軸との相対的な回転トルクの差がピンのせん断強度以上になると、前記ピンが破断し、動力伝達機構の出力軸から破砕ロータの回転軸に動力を伝達しないように構成される。
【０００６】
このようなトルクリミッタを備えることで、被破砕物への異物の混入による回転刃と固定刃、動力伝達機構、駆動機等の破損を防ぐことができるが、復旧するには、第一部材と第二部材を新たなピンで接続しなおす作業を要し、煩雑である。
【０００７】
また、特許文献１には、図１１に示すように、駆動機の動力により所定軸心周りに回転する破砕ロータ９０の周囲に固定された回転刃９１、回転刃９１と協働して被破砕物をせん断し破砕ロータ９０の軸と平行な軸を回転中心として回転し得るように支持された固定刃９２と、固定刃９２を任意に設定した限界トルクが加わらない状態では固定刃９２を固定支持し、且つ前記限界トルクが加わると受け刃を回転させるトルクリミッタ９３を備え、回転刃９１と固定刃９２の間にこれらではせん断できない異物が挟まった場合は、固定刃９２が回転し過大な負荷を逃がすことができる破砕装置が提案されている。
【０００８】
トルクリミッタ９３は、固定刃９２と一体に固定されたクラッチ板９４と、クラッチ板９４と圧接されるクラッチ板９５と、クラッチ板９４，９５を圧接する皿ばね９６及び皿ばね９６による圧接力を調整する調整ナット９７で構成され、調整ナット９７の締め具合により２枚のクラッチ板９４，９５が相対的に回転する限界トルクを調整できるように構成されている。
【０００９】
前記限界トルクを被破砕物のせん断に必要な最大トルクとほぼ同じ程度の値に設定しておけば、回転刃９１と固定刃９２とで被破砕物をせん断している状態では、固定刃にかかる負荷がトルクリミッタ９３の限界トルクを超えることはないので、固定刃の姿勢が崩されることはない。
【００１０】
そして回転刃９１と固定刃９２とでせん断できない異物がこれらの間に挟まった場合は、固定刃９２にトルクリミッタ９３の限界トルクを超える過大な負荷が加わるので、固定刃９２は回転刃９１に押されるように回転してその負荷を逃がし、その際に駆動機を停止して破砕ロータの回転を停止し、回転刃９１と固定刃９２の破損を回避するのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−７９１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、上述の特許文献１に記載のような破砕装置では、回転刃９１と固定刃９２とでせん断できない小さな異物がこれらの間に挟まった場合は、固定刃９２は回転刃９１に押されるように回転してその負荷を逃がすことができるが、回転した固定刃９２を元の姿勢に復旧する作業が必要であり煩雑であった。
【００１３】
また、大きな異物だと固定刃９２が回転しても回転刃９１と固定刃９２の間に挟まったままの状態になる場合がある。その際、駆動機を停止しても破砕ロータは慣性でしばらく回り続けようとするため、破砕ロータの回転軸と駆動機との動力伝達機構や、駆動機そのものに過大な負荷がかかり、動力伝達機構や駆動機が破損する虞があった。
【００１４】
本発明は、上述した問題点に鑑み、動力被伝達軸側の要求トルクが設定トルク以上になると、動力伝達軸から動力被伝達軸への設定トルク以上の動力伝達を抑制して、変速機構または駆動機に過大な負荷がかかることを回避しながらも、その後の復旧作業が不要な動力伝達機構及び動力伝達機構により動力伝達される破砕装置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】
【００１５】
上述の目的を達成するため、本発明による動力伝達機構の第一特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、駆動機からの動力を被動機に伝達する変速機構を備えた動力伝達機構であって、環状の摩擦プレートと加圧プレートが動力被伝達軸の軸心周りに配置され、動力伝達軸からの伝達動力により摩擦プレートと加圧プレートの何れか一方が回転駆動され、他方が両プレートの摩擦力で回転駆動されて動力被伝達軸に動力伝達するように配置され、動力被伝達軸側の要求トルクが設定トルク以上になると摩擦プレートと加圧プレートが滑り、設定トルク未満になると摩擦プレートと加圧プレートが一体に回転して動力被伝達軸に動力伝達されるように加圧プレートを摩擦プレートに圧接する加圧機構を備えたトルクリミッタが変速機構または変速機構と被動機との間に組み込まれている点にある。
【００１６】
上述の構成によれば、トルクリミッタを変速機構または変速機構と被動機との間に組み込むことで、動力被伝達側の要求トルクが設定トルク以上になると、摩擦プレートと加圧プレートが滑り、駆動機から被動機への設定トルク以上の動力伝達が回避され、動力被伝達側の要求トルクが設定トルク未満になると、摩擦プレートと加圧プレートが一体に回転して動力被伝達軸に動力伝達されるようになる。
【００１７】
従って、異常な高負荷による変速機構や駆動機の破損を未然に回避できる。動力被伝達側の要求トルクが設定トルクより小さい場合は、摩擦プレートと加圧プレートが加圧機構により圧接され、駆動機の動力が被動機に伝達される。
【００１８】
このように、動力被伝達軸側の要求トルクが設定トルクより大であるか小であるかのみに基づいて駆動機の動力の伝達または動力伝達の抑制を自動で切り替えることができ、煩雑な復旧作業が不要となる。さらに、加圧機構による加圧プレートと摩擦プレートの圧接力を変えることで、加圧プレートと摩擦プレートが滑るとき、つまり動力伝達を抑制するための設定トルクを簡便に調節できる。
【００１９】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、加圧機構による加圧プレートと摩擦プレートの圧接力を解除しても、加圧プレートと摩擦プレートの所定の接触状態が維持される点にある。
【００２０】
上述の構成によれば、メンテナンス作業等で動力被伝達軸を手動で回転させる必要がある場合に、加圧機構による加圧プレートと摩擦プレートの圧接力が解除されていても、加圧プレートと摩擦プレートの所定の接触状態が維持されるため、トルクが小さな動力伝達軸を手動回転させることにより、動力被伝達軸側を容易に回転させることができるようになる。
【００２１】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、駆動機からの動力が伝達される入力軸と、被動機へ動力を伝達する出力軸と、入力軸から出力軸へ動力を伝達する複数段のギア機構を備えた変速機構の出力軸に、出力段のギアが回転自在に設けられるとともに、摩擦プレートと加圧プレートが出力軸の軸心周りに配置され、出力段のギアから摩擦プレートまたは加圧プレートの何れか一方に動力伝達され、他方から出力軸に動力伝達されるように配置されている点にある。
【００２２】
上述の構成によれば、動力伝達軸側の動力は出力段のギアから摩擦プレートまたは加圧プレートに動力伝達され、加圧プレートまたは摩擦プレートから出力軸に動力伝達されるように配置することで、動力被伝達軸としての出力軸側の要求トルクが、出力段のギアを駆動するトルク以上になると、摩擦プレートと加圧プレートが滑るので、入力軸から出力軸へ動力を伝達する複数段のギア機構のギアに異常な負荷がかかり破損したり、駆動機の負荷が増大して駆動機を破損したりする虞を回避できる。
【００２３】
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第三の特徴構成に加えて、出力段のギア側面に形成された環状凹部に摩擦プレートと加圧プレートが収容され、摩擦プレートまたは加圧プレートの何れか一方の内周と環状凹部の側壁とがスプライン結合され、他方と一体回転する支持部と出力軸がスプライン結合されている点にある。
【００２４】
上述の構成によれば、出力段のギア側面に形成した環状凹部に、トルクリミッタを構成する摩擦プレートと加圧プレートを配置することができるので、変速機構の小型化が図れる。
【００２５】
同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第三または第四の特徴構成に加えて、複数枚の摩擦プレートと加圧プレートが交互に配置され、加圧プレートと摩擦プレートを圧接する加圧機構が支持部に設けられている点にある。
【００２６】
上述の構成によれば、複数枚の摩擦プレートと加圧プレートを交互に配置することで、摩擦プレートと加圧プレートの圧接面を増やすことができ、加圧機構による比較的小さな加圧力でも、摩擦プレートと加圧プレートが滑りだす限界のトルクを大きくできる。一対の摩擦プレートと加圧プレートの圧接による限界のトルクと同じトルクを複数枚の小径の摩擦プレートと加圧プレートで発生することができるので、トルクリミッタをコンパクトに構成することができ、変速機構の小型化が図れる。
【００２７】
同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第三から第五の何れかの特徴構成に加えて、環状凹部の内側側壁と支持部の間隙から摩擦プレートと加圧プレートの接合部に冷却油を供給する冷却油路が出力軸に形成され、変速機構のケーシング内部の潤滑油を冷却油路を介して循環供給するオイルポンプを備えている点にある。
【００２８】
上述の構成によれば、環状凹部の内側側壁と支持部の間隙から摩擦プレートと加圧プレートの接合部に冷却油を供給する冷却油路を出力軸に形成することにより、別途変速機構のケーシング内部に冷却油路を備える必要がなくなるので、変速機構の小型化が図れ、コストを低減することができる。尚、オイルポンプを駆動機からの動力で駆動すれば、別途オイルポンプを駆動するための駆動機を備える必要がなくなり、更にコストを低減できる。
【００２９】
同第七の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第三から第六の何れかの特徴構成に加えて、上縁部と下縁部が中心線に対して対称となるように形成されたケーシングに、当該中心線上に入力軸及び出力軸の軸心が位置するように収容されるとともに、駆動機からの動力がケーシングの一側面から入力軸に伝達され、ケーシングの他側面から出力軸の動力が被動機へ伝達されるように変速機構が構成され、上縁部と下縁部の双方に当該変速機構を支持体に固定する取付部を備えている点にある。
【００３０】
上述の構成によれば、変速機構を中心線周りに１８０度回転させて、被動機に対して取り付けることができるようになる。その際に上縁部及び下縁部の何れにも取付部が設けられているため、当該変速機構を支持体に固定する際の自由度が増し、使い勝手が向上する。
【００３１】
同第八の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、上述の第三から第七の何れかの特徴構成に加えて、出力軸が、被動機の回転軸を嵌入支持する中空軸で構成されている。
【００３２】
上述の構成によれば、出力軸が、被動機の回転軸を嵌入支持する中空軸で構成することで、出力軸と被動機の回転軸の位置出しが容易に行なえ、中空の出力軸に被動機の回転軸の一端側を嵌着して、当該回転軸を出力軸の軸受で支持できるので、軸受の個数を減らすことが可能となる。
【００３３】
本発明による動力伝達制御装置の第一特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項９に記載した通り、上述の第一から第八の何れかの特徴構成を備えた動力伝達機構に対して、トルクリミッタの作動を検知する状態検知部と、状態検知部からの信号に基づいてトルクリミッタが作動したと判断すると、駆動機を停止する制御部を備えている点にある。
【００３４】
上述したように、動力伝達機構は、動力被伝達側の要求トルクが設定トルク以上になると、摩擦プレートと加圧プレートが滑り、駆動機から被動機への動力の伝達を抑制し、動力被伝達側の要求トルクが設定トルク未満になると、摩擦プレートと加圧プレートが一体に回転して動力被伝達軸に動力伝達する。しかし、動力被伝達側の要求トルクが設定トルク以上となる時間が短く、そのような状態が繰り返される場合には、被動機側に何らかの損傷を与える虞がある。また、動力被伝達側の要求トルクが、トルクリミッタが作動する設定トルク以上となり、その後設定トルク未満になっても、被動機側に発生した何らかの異常状態が継続している場合もある。そのような場合に駆動機から被動機への動力の伝達が回復すると、適正に動力伝達されず、駆動機または変速機構が損傷する虞もある。
【００３５】
そこで、制御部が、状態検知部からの信号に基づいて、トルクリミッタが作動したと判断すると、その後、駆動機を停止することにより、そのような異常な状態が繰り返されることによる被動機側の損傷を回避することができるようになる。
【００３６】
例えば、被動機が破砕装置である場合、回転刃と固定刃の間に異物を噛み込むことによって、動力被伝達側の要求トルクが設定トルク以上となる時間は極めて短く、数十ミリ秒という一瞬であり、異物の噛み込み状態が解消するとトルクリミッタは動力伝達状態に自動復帰する。しかし、大きな異物であったり複数の異物が存在すると、異物が何度も噛み込まれて回転刃または固定刃が破損する虞がある。また、回転刃と固定刃の間に異物が噛み込まれた一瞬に動力被伝達側の要求トルクが設定トルク以上となるが、その後、回転刃と固定刃の間に異物を噛み込んだ状態で破砕ロータの回転が停止するような場合であっても、動力被伝達側の要求トルクが設定トルク未満になると、トルクリミッタが動力伝達状態に自動復帰して、駆動機や変速機構が破損する虞もある。
【００３７】
このような場合でも、制御部は、トルクリミッタの作動を検知する状態検知部からの信号に基づいて、トルクリミッタが作動したと判断すると、駆動機を停止するので、破砕ロータへの動力の供給が停止され、駆動機や変速機構の破損を防止することができるようになる。
【００３８】
同第二の特徴構成は、同請求項１０に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、状態検知部は、変速機構の出力軸または当該出力軸と連結された被動機の回転軸に取り付けたトルクセンサと、トルクセンサの出力から高周波成分を取り出すフィルタ部で構成され、制御部は、フィルタ部の出力が所定の閾値を超えたときに、トルクリミッタが作動したと判断する点にある。
【００３９】
トルクセンサにより回転軸に作用するトルク変動を検知することによりトルクリミッタの作動を検知する場合、トルクセンサの出力には、電気ノイズや被動機側の負荷の状態等により変動する低周波ノイズ成分が重畳されているので、トルクリミッタの作動による出力変動を検知するための閾値を適切に設定することが困難なときがある。しかし、フィルタ部により低周波ノイズ成分を除去して高周波成分を取り出せば、動力被伝達側の要求トルクが設定トルク以上となる一瞬の変動を適切に検知でき、そのような出力に所定の閾値を設定することにより、トルクリミッタの作動を正確に検知できるようになる。
【００４０】
同第三の特徴構成は、同請求項１１に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、状態検知部は、変速機構の出力軸または当該出力軸と連結された被動機の回転軸の振動を検知する振動センサと、振動センサの出力から高周波成分を取り出すフィルタ部で構成され、制御部は、フィルタ部の出力が所定の閾値を超えたときに、トルクリミッタが作動したと判断する点にある。
【００４１】
振動センサにより回転軸に作用する振動の程度を検知することによりトルクリミッタの作動を検知する場合も同様に、振動センサの出力に低周波のノイズ成分が重畳するため、フィルタ部により低周波ノイズ成分を除去して高周波成分を取り出せば、動力被伝達側の要求トルクが設定トルク以上となる一瞬の変動を適切に検知できるようになる。
【００４２】
同第四の特徴構成は、同請求項１２に記載した通り、上述の第三特徴構成に加えて、変速機構の出力軸が被動機の回転軸を嵌入支持する中空軸で構成され、振動センサが中空軸の軸受部に設置されている点にある。
【００４３】
中空軸の軸受部に振動センサを設置すれば、動力被伝達側の要求トルクが設定トルク以上となる一瞬の変動を感度よく検知できるようになる。
【００４４】
同第五の特徴構成は、同請求項１３に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、状態検知部は、変速機構の入力軸及び出力軸の回転数を検知するエンコーダで構成され、制御部は、エンコーダの出力に基づいて、所定時間内の入力軸及び出力軸の回転数の比または差が所定の閾値を超えたときに、トルクリミッタが作動したと判断する点にある。
【００４５】
上述の構成によれば、エンコーダにより検知された変速機構の入力軸及び出力軸の回転数に基づいて、所定時間内の入力軸及び出力軸の回転数の比または差を検知すると、入力軸及び出力軸の同相の変動、例えば駆動機が電動モータである場合には電源電圧の変動により入力軸及び出力軸の回転数がともに変動するような状態が排除できるので、摩擦プレートと加圧プレートに滑りが発生したことを確実に検出できるようになる。
【００４６】
同第六の特徴構成は、同請求項１４に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、状態検知部は、変速機構の出力軸の回転数を検知するエンコーダで構成され、制御部は、エンコーダの出力に基づいて、所定時間内で出力軸の回転数の低下率が所定の閾値を超えたときに、トルクリミッタが作動したと判断する点にある。
【００４７】
上述の構成によれば、エンコーダの出力に基づいて、所定時間内で出力軸の回転数の低下率が所定の閾値を超えるような場合に、摩擦プレートと加圧プレートに滑りが発生したことによる出力軸の回転数の低下であると検出できるようになる。
【００４８】
本発明による破砕装置の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１５に記載した通り、上述した第一から第八の何れかの特徴構成を備えた動力伝達機構、または、上述した第一から第六の何れかの特徴構成を備えた動力伝達制御装置が組み込まれ、駆動機からの動力が破砕ロータの回転軸に伝達されるように構成されている点にある。
【００４９】
上述の構成によれば、破砕装置の破砕ロータに異物が噛み込まれた場合であっても、それにより駆動機から伝達される動力以上の異常な高負荷が発生すると、トルクリミッタの摩擦プレートと加圧プレートが相対的に回転して、異常な高負荷により破砕ロータの刃や、駆動機、更には、駆動機から破砕ロータへの動力伝達機構の破損を未然に回避することができる。
【発明の効果】
【００５０】
以上説明した通り、本発明によれば、動力被伝達軸側の要求トルクが設定トルク以上になると、動力伝達軸から動力被伝達軸への設定トルク以上の動力伝達を抑制して、変速機構または駆動機に過大な負荷がかかることを回避しながらも、その後の復旧作業が不要な動力伝達機構及び動力伝達機構により動力伝達される破砕装置を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明による破砕装置の概略図
【図２】本発明による破砕装置の側面図
【図３】本発明による破砕装置の平面図
【図４】本発明による動力伝達機構の外観図
【図５】本発明による動力伝達機構の平断面図
【図６】動力伝達機構の要部の説明図
【図７】作動油路及び冷却油路の説明図
【図８】（ａ）は通常時の制御部の説明図、（ｂ）は振動センサが検知する振動の説明図
【図９】（ａ）はトルクリミッタによる動力の伝達抑制の説明図、（ｂ）はトルクリミッタによる動力伝達の説明図
【図１０】（ａ）は異物の噛み込みによる所定時間内の回転数の低下の説明図、（ｂ）は負荷の高い被破砕物の噛み込みによる所定時間内の回転数の低下の説明図
【図１１】従来の破砕装置の説明図
【発明を実施するための形態】
【００５２】
以下に本発明による動力伝達機構、動力伝達制御装置、及び動力伝達機構により動力伝達される破砕装置の好ましい実施形態を説明する。
図１から図３に示すように、一軸せん断破砕装置（以下、「破砕装置」と記す。）１は、電化製品、建築廃材、プラスチックなどの被破砕物を投入する受入ホッパ２と、受入ホッパ２に投入された被破砕物を破砕処理する破砕処理部１０と、破砕処理部１０に向けて水平方向から被破砕物を押圧する押込プッシャ３を備え、当該破砕装置１は、図示しない制御盤に備えられた制御部１００によって駆動制御されている。
【００５３】
押込プッシャ３は、油圧ポンプ（図示せず）からの圧油により伸縮作動する油圧シリンダのピストンに連結されたアーム３ａが押込プッシャ３の後端に連結され、台盤４上を摺動かつ進退動自在に駆動される。
【００５４】
破砕処理部１０は、受入ホッパ２の下方に配置され、所定の軸心周りに回転する破砕ロータ５の周面に周方向に形成された溝部に固定された先端ｖ字状の回転刃６と、破砕ロータ５の回転軸５ｃ方向に沿って対向配置され、回転刃６と噛み合って被破砕物をせん断破砕する先端ｖ字状の固定刃７とで構成されている。
【００５５】
破砕ロータ５の周部には所定のピッチで互いに平行な多数のｖ字状の溝５ｖが形成され、この溝５ｖ内に形成された複数個の取付座６ｂの夫々に刃体６ａがボルトで締着されている。それぞれの回転刃６は、隣り合うｖ字溝５ｖに設けられているもの同士がその頂点を連ねるとジグザグ状になるように配置されている。固定刃７は、先端ｖ字状の刃体７ａが破砕ロータ５の軸心方向に沿って台盤４の端部に設けられた取付座７ｂにボルトで締着されている。
【００５６】
破砕処理部１０の下部には、回転刃６と固定刃７により所定サイズ以下に破砕された被破砕物を選択的に通過させるスクリーン機構８と、スクリーン機構８を通過した被破砕物を受け止める排出ホッパ９が設けられている。
【００５７】
スクリーン機構８は、回転刃６の回転軌跡に沿った弧状に湾曲形成され、多数の開口が形成されたパンチングメタルで構成され、破砕処理部１０で破砕された被破砕物のうちスクリーン機構８の開口より小さく破砕された被破砕物が、前記開孔から落下して排出ホッパ９に収容され、前記開孔を通らなかったものは、再び回転刃６と固定刃７で破砕される。
【００５８】
駆動機としての電動機Ｍは破砕装置１下部の架台に固定され、変速機構としての減速機構３０は本体フレーム１１の一側部１１ａに組み付けた支持体の一例としての取付架台１２ａに固定されている。電動機Ｍの出力軸に取り付けられたプーリ１３と、減速機構３０の入力軸３１に取り付けられたプーリ１５はｖベルト１４により連結され、電動機Ｍの動力は、減速機構３０により所定の回転速度に変速されて出力軸３７から出力され被動機としての破砕ロータ５の回転軸５ｃに伝達されるように構成されている。
【００５９】
尚、電動機Ｍの出力軸と減速機構３０の入力軸３１を、プーリ１３，１５を介してｖベルト１４で連結せずに、カップリングで連結してもよい。
【００６０】
図４に示すように、減速機構３０は電動機Ｍからの動力が伝達される入力軸３１と、破砕ロータ５へ動力を伝達する出力軸３７と、入力軸３１から出力軸３７へ動力を伝達する複数段のギア機構と、トルクリミッタ２０を備えて構成されて動力伝達機構となる。
【００６１】
前記複数段のギア機構は、入力軸３１の周面に形成された第一ギア３２と、第一ギア３２と噛合する第二ギア３３と、第二ギア３３に挿通された回転軸３４と、回転軸３４の周面に形成された第三ギア３５と、第三ギア３５と噛合する第四ギア３６で構成されている。第四ギア３６は、中央に開孔が形成され軸受３８を介して出力軸３７に嵌挿されている。
【００６２】
入力軸３１は、ケーシング３９の内壁に固定された軸受４０，４１で支持され、回転軸３４の両端は軸受４２，４３で支持され、出力軸３７の両端は軸受４４，４５で支持されている。軸受４５には出力軸３７の振動を検知できる適当な位置に振動センサ１０１が設置されている。
【００６３】
トルクリミッタ２０は、両面に摩擦材が貼り付けられ、回転軸３４からの伝達動力で回転する環状の摩擦プレート２１と、摩擦プレート２１との摩擦力で出力軸３７に動力伝達する環状の加圧プレート２２とが、出力軸３７の軸心周りに配置され、出力軸３７側の要求トルクが設定トルク以上になると摩擦プレート２１と加圧プレート２２が滑り、設定トルク未満になると摩擦プレート２１と加圧プレート２２が一体に回転して出力軸３７に動力伝達されるように加圧プレート２２を摩擦プレート２１に圧接する加圧機構２６を備えて構成されている。本実施形態では、回転軸３４が動力伝達軸となり、出力軸３７が動力被伝達軸となる。
【００６４】
詳述すると、図５に示すように、出力段のギアである第四ギア３６の一側面には複数枚の摩擦プレート２１と加圧プレート２２及び加圧プレートの支持部２３を収容可能な環状凹部３６ａが形成され、支持部２３は、複数の加圧プレート２２と摩擦プレート２１を交互に整列配置した状態で保持するストッパ２５と、摩擦プレート２１と加圧プレート２２を出力軸３７の軸心に平行な方向に圧接する加圧機構２６を備えている。
【００６５】
摩擦プレート２１の内周側に形成された歯部２１ａと環状凹部の側壁に形成された溝部３６ｂがスプライン結合され、摩擦プレート２１が第四ギア３６に対して相対回転不可かつ出力軸３７の軸心方向には移動可能となっている。
【００６６】
加圧プレート２２の外周側に形成された歯部２２ａと支持部２３の側壁に形成された溝部２３ａとスプライン結合され、加圧プレート２２が、支持部２３に対して相対回転不可かつ出力軸３７の軸心方向に移動可能となっている。
【００６７】
さらに、支持部２３は、中央に出力軸３７を挿嵌可能な開孔が形成され、出力軸３７の周囲に形成された溝部３７ｃと、支持部の内周に形成された溝部２３ｃが噛み合い一体となって回転するように構成されている。
【００６８】
加圧機構２６は、支持部２３に形成された環状のシリンダ部と、前記シリンダ部内に配置され出力軸３７の軸心と平行な方向に移動可能に環状のピストン２６ａとピストン２６ａを軸心方向に作動する作動油を注入する油圧室２６ｂとで構成されている。
【００６９】
ピストン２６ａの周面には、周面に沿って溝が設けられ、当該溝にシール部材２６ｃ，２６ｄが挿入されている。これらのシール部材２６ｃ，２６ｄにより油圧室２６ｂが油密保持されている。
【００７０】
出力軸３７は、中央に破砕ロータ５の回転軸５ｃを嵌装可能な円筒状に形成され、周部には加圧機構２６の油圧室２６ａに作動油を供給する作動油路３７ａが軸心と平行な方向に沿って形成されている。トルクリミッタ２０の外部から作動油路３７ａを経て油圧室２６ｂ内に作動油が供給され、ピストン２６ａを出力軸３７の軸心と平行な方向に移動させることで加圧プレート２２と摩擦プレート２１を圧接することとなる。
【００７１】
さらに出力軸３７には、環状凹部３６ａの内側側壁と支持部２３の間隙２７から摩擦プレート２１と加圧プレート２２の接合部に冷却油を供給する冷却油路３７ｂが形成されている。尚、供給された冷却油は摩擦プレート２１と加圧プレート２２の外周縁からケーシング３９内に漏れるように構成されている。
【００７２】
作動油及び冷却油は、それぞれケーシング３９に備えた給油口３７ｄ，３７ｅから供給される。出力軸３７は、ケーシング３９に対して相対回転するので、作動油路３７ａ及び冷却油路３７ｂに作動油及び冷却油を供給するために、出力軸３７の全周に亘って給油溝３７ｆ，３７ｇが形成してある。供給口３７ｄ，３７ｅから供給された作動油及び冷却油は、それぞれ給油溝３７ｆ，３７ｇから作動油路３７ａ及び冷却油路３７ｂに供給される。
【００７３】
図７に示すように、冷却油はケーシング３９内に溜まった冷却油をオイルポンプ６０により循環させて供給される。作動油は油圧ポンプ５２により押込プッシャ３の油圧シリンダ３ｂを進退作動させる圧油の供給配管５１から分岐した供給配管４７により供給される。作動油の供給配管４７に減圧弁５０を備え、加圧機構２６に対する作動油の供給圧力を変更することで、加圧プレート２２と摩擦プレート２１の圧接力を簡単に変更できる。尚、供給配管４７，５１には図示しないリリーフ弁やシーケンス弁が適宜設けられている。
【００７４】
尚、トルクリミッタ２０は、摩擦プレートと加圧プレートを離間させるバネ等の圧接解除機構を備えていないため、加圧機構へ作動油の供給を停止しても、ピストンが押圧位置で停止して、摩擦プレートと加圧プレートは、所定の接触状態が維持され、オイルの粘性等により適当な摩擦力が働いた状態となる。上述のようなトルクリミッタ２０を破砕装置の動力伝達制御装置に採用することで次のような利点がある。
【００７５】
回転刃６の刃体６ａを交換する際には、押込プッシャ３の油圧シリンダ３ｂへ作動油の供給を停止し、電動機Ｍを停止する。これにより、トルクリミッタ２０への作動油の供給が停止され、加圧機構２６は摩擦プレート２１と加圧プレート２２を加圧しなくなる。
【００７６】
この状態で破砕ロータ５を回転させて回転刃６の刃体６ａを交換する場合に、破砕ロータ５は重量物であるため、直接手動で回転させることは困難である。しかし、摩擦プレート２１と加圧プレート２２には所定の接触状態が維持され、適当な摩擦力が働いた状態であるので、手動で減速機構３０の入力軸３１を回転させると、入力軸３１の回転が出力軸３７に伝達され、破砕ロータ５を容易に回転させることができる。尚、このようなメンテナンス作業は、安全のため、電動機Ｍの電源がオフされた状態で行なわれる。
【００７７】
ケーシング３９は、図６に示すように、上縁部３９ａと下縁部３９ｂが中心線CLに対して対称で、且つ、一端側３９ｃから他端側３９ｄに間隔が次第に狭まるように形成され、当該中心線CL上に入力段の第一ギア３２の軸心、つまり入力軸３１の軸心と、回転軸３４の軸心と、出力段の第四ギア３６の軸心、つまり出力軸３７の軸心が位置する形状で構成されている。
【００７８】
ケーシング３９の一端側３９ｃ及び他端側３９ｄが、外方に向けた凸状の曲面で上縁部３９ａ及び下縁部３９ｂの端部より内側に連なるように形成され、上縁部３９ａ及び下縁部３９ｂの端部近傍に、当該減速機構３０を取付架台１２ａに取り付ける取付部４６が形成され、当該取付部４６にボルト孔が形成されている。
【００７９】
図７に示すように、ケーシング３９の外部にはオイルポンプ６０が備えられ、オイルポンプ６０によりケーシング３９内に漏れて溜まった冷却油をケーシング３９側面に形成した排出口から吸込み、給油配管４８を介して給油口３７ｅへと循環供給して、摩擦プレート２１と加圧プレート２２の冷却をするように構成されている。
【００８０】
オイルポンプは必ずしもケーシング３９に固設する必要はないが、動力コストの低減の観点から入力軸３１の回転を動力源とするトロコイドポンプや、プランジャポンプが好ましい。
【００８１】
トロコイドポンプを採用する場合は、入力軸３１に固定されたインナーギアと、アウターロータの内部で回転させることで吸入と吐出の工程を繰り返すように構成すればよく、プランジャポンプを採用する場合は、入力軸３１に固定されたカムとケーシング３９との相対回転により、吸入と吐出の工程を繰り返すように構成すればよい。何れにせよケーシング３９内に溜まった油を冷却油として冷却油路３７ｂに循環させて、摩擦プレート２１と加圧プレート２２の接合部に供給できればよい。
【００８２】
尚、ケーシング３９内の油の排出口はケーシング３９側面の適当な位置に設ければよく、吸込口から冷却油路３７ｂまでの給油配管４８にはフィルタ、冷却機、逆止弁等を適宜備えて構成すればよく、オイルポンプ６０の動力源も入力軸３１に限らず、回転軸３４や、出力軸３７であってもよい。尚、冷却油はギア機構の潤滑油としても利用される。さらにケーシング３９にオーバーフロー配管４９を備え、内部に溜まった冷却油を所定の液位で排出するように構成することが好ましい。
【００８３】
破砕ロータ５の回転軸５ｃの一端側が、減速機構３０の出力軸３７に嵌装され、他端側が本体フレーム１１の他側部に組み付けた取付架台１２ｂに装着された軸受１６で支持されている。軸受１６には破砕ロータ５の回転軸５ｃの振動を検知できる適切な位置に振動センサ１０２が設置されている。
【００８４】
このように、減速機構３０を取付架台１２ａに固定することにより、減速機構３０用の支持体を別途備える必要がなくなり設置スペースが小さくなり、且つ、減速機構３０の出力軸３７と破砕ロータ５の回転軸５ｃの位置出しが容易に行なえるようになる。しかも、出力軸３７に破砕ロータ５の回転軸５ｃの一端側を嵌装して、当該回転軸５ｃを減速機構３０の軸受４５で支持できるので、軸受の個数を減らすことで部品点数の低減が図れる。
【００８５】
減速機構３０は中心線CLに対して上縁部３９ａ側と下縁部３９ｂ側が対称の形状であるので、中心線CL周りに１８０度回転させ、上縁部３９ａを底面とし取付架台１２ａに取り付けることができるため、本体フレーム１１の何れの側部にでも設けることができる。
【００８６】
出力軸３７は、破砕ロータ５の回転軸５ｃを嵌入支持する中空軸で構成され、出力軸３７の中空部に形成されたキー溝３７ｈと回転軸５ｃの端部に形成されたキー溝とがキー連結されるように構成されている。
【００８７】
前記制御盤には、図８（ａ）に示すように、制御部１００が備えられている。制御部１００には、起動スイッチＳ１と停止スイッチＳ２から入力される信号に基づいて、電動機Ｍを起動停止したり、供給配管４７，５１に作動油を供給する油圧ポンプ５２を起動停止したり、油圧シリンダ３ｂ内に備えた前進スイッチＳ３，後退スイッチＳ４の入力に基づいて、方向切換弁５３を制御し押込プッシャ３の前進後退を制御するように構成されている。
【００８８】
制御部１００には、フィルタ部１０３からの信号が入力される。フィルタ部１０３は、振動センサ１０１，１０２で検知した出力軸３７及び破砕ロータ５の回転軸５ｃの振動から高周波成分のみを取り出す微分フィルタで構成されている。振動センサ１０１，１０２の出力信号は、フィルタ部１０３へと入力される。フィルタ部１０３は、図８（ｂ）に示すように、振動センサ１０１，１０２からの出力から高周波成分５５を取り出して制御部１００へと出力する。本実施形態では、振動センサ１０１，１０２及びフィルタ部１０３が状態検知部となる。
【００８９】
制御部１００は、フィルタ部１０３が取り出した高周波成分が予め設定した所定の閾値を超えたときに、トルクリミッタ２０が作動したと判断するように構成されている。
【００９０】
回転刃６と固定刃７が異物を噛み込むことによって発生するトルクリミッタの摩擦プレートと加圧プレートの滑りは、例えば数十ミリ秒という一瞬であり、異物の噛み込み状態が解消するとトルクリミッタは動力伝達状態に自動復帰する。しかし、大きな異物であったり複数の異物が存在すると、異物が何度も噛み込まれて回転刃６と固定刃７を破損する虞がある。
【００９１】
また、回転刃６と固定刃７の間に異物が噛み込まれた一瞬に動力被伝達側の要求トルクが設定トルク以上となるが、その後、回転刃と固定刃の間に異物を噛み込んだ状態で破砕ロータの回転が停止するような場合であっても、動力被伝達側の要求トルクが設定トルク未満になると、トルクリミッタが動力伝達状態に自動復帰して、駆動機や変速機構が破損する虞もある。
【００９２】
このような場合でも、制御部１００は、トルクリミッタ２０の作動を検知する状態検知部からの信号に基づいて、トルクリミッタ２０が作動したと判断すると、電動機Ｍを停止するので、破砕ロータ５への動力の供給が停止され、回転刃６と固定刃７の破損を防止できるのである。
【００９３】
尚、制御部１００は、トルクリミッタ２０が作動したと判断する度に、電動機Ｍを停止する必要はない。硬い異物であっても回転刃６と固定刃７で破砕できたり、小さい異物であれば回転刃６と固定刃７の間隙を通過してスクリーン機構８へ落下するので、所定時間内でのトルクリミッタの作動回数が設定回数を超えると電動機Ｍを停止するように制御してもよい。例えば、５秒間に５回以上トルクリミッタ２０が作動したと判断すると、電動機Ｍを停止するのである。
【００９４】
図７に示すように、冷却油はケーシング３９内に溜まった冷却油をオイルポンプ６０により循環させて供給される。作動油は油圧ポンプ５２により押込プッシャ３の油圧シリンダ３ｂを進退作動させる圧油の供給配管５１から分岐させて供給すればよい。
【００９５】
作動油の供給配管４７に減圧弁５０を備え、加圧機構２６に対する作動油の供給圧力を変更することで、加圧プレート２２と摩擦プレート２１の圧接力を簡単に変更できる。尚、供給配管４７，５１には図示しないリリーフ弁やシーケンス弁が適宜設けられている。
【００９６】
図７，図８（ａ），図９（ａ）に基づいて破砕装置１の動作を説明する。制御盤に備えられた起動スイッチＳ１が押圧されると、制御部１００は、トルクリミッタ２０の加圧機構２６へ作動油を供給するため油圧ポンプ５２を起動し、破砕ロータ５を回転させるため電動機Ｍを起動する。尚、停止スイッチＳ２が押圧されると、方向切換弁５３を制御して押込プッシャ３を後退位置まで移動させ、電動機Ｍを停止し、トルクリミッタ２０の加圧機構２６への作動油の供給を停止する。
【００９７】
制御部１００は、油圧ポンプ５２が起動すると供給配管５２に作動油が供給され押込プッシャ３が作動する。油圧シリンダ３ｂ内に備えられた前進リミットスイッチＳ３及び後退リミットスイッチＳ４が押されると方向切換弁５３が制御され、油圧シリンダ３ｂの作動方向が切り換わる。
【００９８】
電動機Ｍの動力は減速機構３０の入力軸３１に入力され、ギア機構を介して出力段の第四ギア３６，摩擦プレート２１に伝達され、加圧機構２６により摩擦プレート２１に所定の圧力で圧接された加圧プレート２２に伝達され、出力軸３７から出力され、破砕ロータ５が回転する。
【００９９】
破砕処理部１０に、回転刃６と固定刃７が破砕できない硬さや大きさの異物を噛み込んだときは、図９（ｂ）に示すように、破砕ロータ５を回転させるのに必要なトルクが瞬間的に増大し、第四ギア３６を回転させるトルクより大きくなることがある。
【０１００】
このように、出力軸３７の要求トルクが、電動機Ｍの出力トルクより大きな値に設定されているトルクリミッタの設定トルク以上になると、摩擦プレート２１と加圧プレート２２に滑りが発生する。このように、出力軸３７の要求トルクが設定トルク以上になると摩擦プレート２１と加圧プレート２２が相対的に滑り、減速機構３０の各ギアの破損を回避することができる。
【０１０１】
設定トルクは、破砕処理部１０への異物の噛み込み時に過渡的に発生する衝撃力に対応する値に設定され、例えば、電動機Ｍの出力トルクの３〜４倍のトルクに設定される。
【０１０２】
破砕処理部１０への異物の噛み込み状態が継続すると、過渡的に発生した衝撃力より低いトルクに低下するので、摩擦プレート２１と加圧プレート２２の滑り状態が解消され、摩擦プレート２１と加圧プレート２２が焼きつくような事態が回避される。
【０１０３】
制御部１００は、フィルタ部１０３が検知する振動センサ１０１，１０２の振動が予め設定した所定の閾値を超えたことを検知すると、トルクリミッタ２０が作動したと判断し、押込プッシャ３に組み込まれた油圧シリンダ３ｂへの作動油の供給及び電動機Ｍを停止する。
【０１０４】
仮に、回転刃６や固定刃７が噛み込まれて破砕ロータ５の回転が停止した場合に、出力軸３７の要求トルクがトルクリミッタの設定トルク未満となり、摩擦プレート２１と加圧プレート２２の滑りが生じない状態となっても、制御部１００により電動機Ｍが停止されるので、その後の回転刃６や固定刃７の破損、電動機Ｍや減速機構３０の各ギアの破損を回避することができる。
【０１０５】
以上のように、トルクリミッタを変速機構または変速機構と被動機との間に組み込むことで、動力被伝達側を回転させるのに必要なトルクが設定トルク以上の場合は、摩擦プレートと加圧プレートが滑り、駆動機からの設定トルク以上の動力を被動機に伝達することを抑制できる。
【０１０６】
このように、動力被伝達軸側の要求トルクの設定トルクに対する大小のみで駆
動機の動力の伝達抑制と伝達を自動で切り替えることができるので、復旧作業が不要となる。さらに、加圧機構による加圧プレートと摩擦プレートの圧接力を変えることで、加圧プレートと摩擦プレートが滑るときの設定トルクを簡便に調節することができるのである。
【０１０７】
尚、振動センサは、変速機構である減速機構３０の出力軸または当該出力軸と連結された被動機の回転軸の振動を検知できればよく、減速機構３０の出力軸３７の何れか一方の軸受部や、減速機構３０の出力軸近傍に取り付けることも可能である。
【０１０８】
上述の実施形態では、振動センサとフィルタ部で構成された状態検知部と、フィルタ部の出力が所定の閾値を超えたときにトルクリミッタが作動したと判断する制御部を備えた制御装置を説明したが、本発明は、状態検知部に振動センサを用いるものに限定されるものではない。
【０１０９】
例えば、変速機構の出力軸または当該出力軸と連結された被動機の回転軸に取り付けたトルクセンサ（歪ゲージ式）と、トルクセンサの出力から高周波成分を取り出すフィルタ部（微分フィルタ）により状態検知部を構成してもよい。この場合も、制御部は、フィルタ部の出力が所定の閾値を超えたときにトルクリミッタが作動したと判断する。
【０１１０】
また、変速機構の入力軸及び出力軸の回転数を検知するエンコーダで状態検知部を構成してもよい。制御部は、エンコーダの出力に基づいて、所定時間内の入力軸及び出力軸の回転数の比が所定の閾値を超えたときに、トルクリミッタが作動したと判断する。
【０１１１】
例えば、エンコーダにより検知される、所定時間内の入力軸の回転数Ｎａ（ｒｐｍ）と、出力軸の回転数Ｎｂ（ｒｐｍ）は、トルクリミッタの摩擦プレートと加圧プレートに滑りが発生していないのであれば、同じ値を示す。しかし、回転刃と固定刃が異物を噛み込んだ場合は入力軸と回転数Ｎａ（ｒｐｍ）と出力軸の回転数Ｎｂ（ｒｐｍ）が僅かにずれたり回転ムラが生じる。制御部は、所定時間内の入力軸及び出力軸の回転数の比Ｎａ／Ｎｂまたは差（Ｎａ―Ｎｂ）の絶対値が所定の閾値を超えたときに、トルクリミッタが作動したと判断する。
【０１１２】
さらに、変速機構の出力軸の回転数を検知するエンコーダで状態検知部を構成してもよい。制御部は、エンコーダの出力に基づいて、所定時間内で出力軸の回転数の低下率が所定の閾値を超えたときに、トルクリミッタが作動したと判断する。
【０１１３】
例えば、回転刃と固定刃が異物を噛み込んだ場合は、瞬間的に被動機側の動力被伝達軸側の要求トルクが設定トルク以上になりトルクリミッタが作動する。このときエンコーダの出力は、図１０（ａ）に示すように、所定時間ｔ（ｓｅｃ）で出力軸の回転数がＮｃ（ｒｐｍ）低下する。このときの回転数の低下率Ｎｃ／ｔが予め設定した所定の閾値を超えるようであれば、トルクリミッタが作動したと判断する。
【０１１４】
しかし、雑誌の束のように破砕に対する負荷の高い被破砕物の場合は、図１０（ｂ）に示すように、所定時間ｔ（ｓｅｃ）で出力軸の回転数がＮｄ（ｒｐｍ）低下するものの、被動機側の動力被伝達軸側の要求トルクが設定トルク以上にはならず、トルクリミッタは作動しない。
【０１１５】
このように、エンコーダの出力に基づいて、所定時間内で出力軸の回転数の低下率が所定の閾値を越えるような場合は、異物の噛み込みによる出力軸の回転数の低下と判断でき、トルクリミッタが作動したことを確実に検出できるのである。
【０１１６】
エンコーダの具体的な構成は特に制限されるものではなく、軸端部に取り付けたギアと、ギアの歯を検知するレーザセンサで構成するものや、軸端部に取り付けたギアと、ギアの歯を検知する電磁式ピックアップセンサで構成するもの等、回転軸の回転をパルス信号に変換して検知するものであればよい。
【０１１７】
上述した何れの状態検知部を用いる場合であっても、制御部は、トルクリミッタの作動を検出して電動モータＭを停止するように制御するだけでなく、回転刃と固定刃の間に異物を噛み込んだ状態で破砕ロータの回転が停止したことを検知して、電動モータＭを停止するように制御してもよい。
【０１１８】
振動センサやトルクセンサを用いる場合には、センサ出力の下限閾値を適切に設定して、制御部が、センサ出力が下限閾値以下となる場合に破砕ロータの回転が停止したと判断すればよい。
【０１１９】
エンコーダを用いる場合にも、制御部が、センサ出力が下限閾値以下となる場合、或いは、入力軸または出力軸の回転が停止したことを検知して破砕ロータの回転が停止したと判断すればよい。
【０１２０】
さらに、制御部による破砕ロータの回転停止判断は、トルクリミッタの作動を検出した後の所定時間内（例えば数秒間）に行なわれることが好ましい。
【０１２１】
異物の噛み込みにより破砕ロータが回転停止して、その後動力被伝達側の要求トルクが設定トルク未満になり、トルクリミッタが動力伝達状態に自動復帰するような場合であっても、電動モータＭや減速機構３０の破損を確実に回避することができるようになる。
【０１２２】
上述した実施形態では、第四ギア３６と出力軸３７の間の軸受３８について詳述しなかったが、破砕ロータ５に異物が噛み込む等により、トルクリミッタ２０の摩擦プレート２１と加圧プレート２２の間に相対的な回転が生じると、第四ギア３６と出力軸３７も相対的に回転することになるため、価格と耐久性の観点から適当な滑り軸受や転がり軸受が採用される。例えば、固体潤滑剤分散型焼結複層軸受を好適に用いることができる。
【０１２３】
上述の実施形態では、第一ギア３２及び第三ギア３５は回転軸の周部に歯が形成された構成であるが、夫々の回転軸に挿通されるものであってもよい。尚、減速機構３０が備えるギア数はこれに限らない。
【０１２４】
上述した実施形態では、出力軸側に備えられた加圧プレートを、出力段のギア側に備えられ、両面に摩擦材が貼り付けられた摩擦プレートに、加圧機構により圧接することで、出力段のギアから摩擦プレートに動力伝達され、加圧プレートから出力軸に動力伝達される構成を説明したが、出力段のギア側に備えられた加圧プレートを、出力軸側に備えられ、両面に摩擦材が貼り付けられた摩擦プレートに、加圧機構により圧接することで、出力段のギアから加圧プレートに動力伝達され、摩擦プレートから出力軸に動力伝達されるように構成してもよい。
【０１２５】
つまり、トルクリミッタは、環状の摩擦プレートと加圧プレートが動力被伝達軸の軸心周りに配置され、動力伝達軸からの伝達動力により摩擦プレートと加圧プレートの何れか一方が回転駆動され、他方が両プレートの摩擦力で回転駆動されて動力被伝達軸に動力伝達するように配置され、動力被伝達軸側の要求トルクが設定トルク以上になると摩擦プレートと加圧プレートが滑り、設定トルク未満になると摩擦プレートと加圧プレートが一体に回転して動力被伝達軸に動力伝達されるように加圧プレートを摩擦プレートに圧接する加圧機構を備えた構成であればよい。
【０１２６】
何れにせよ、破砕ロータの動力が設定トルク以上になると、摩擦プレートと加圧プレートに滑りが発生し、駆動機からの設定トルク以上の動力を破砕ロータに伝達することを抑制できる。これにより、変速機構のギアに異常な負荷がかかり破損する虞を回避できる。
【０１２７】
上述した実施形態では、摩擦プレートと加圧プレートを離間させるバネ等の圧接解除機構を備えず、加圧機構へ作動油の供給を停止しても摩擦プレートと加圧プレートに適当な摩擦力が働いた状態が維持される構成のトルクリミッタを説明したが、トルクリミッタに圧接解除機構を備えてもよい。
【０１２８】
例えば、破砕処理部に異物が噛み込まれたことを検知するセンサと、摩擦プレートと加圧プレートを離間させるバネ等の圧接解除機構を備え、当該センサにより異物の噛み込みが検知されると、加圧ピストンへの圧力供給を止めて圧接解除機構を作動させ、圧接解除機構が作動した状態で駆動機を停止させる制御部を備えてもよい。
【０１２９】
このようなセンサとして、異物の噛み込みを検知する振動センサや破砕ロータの回転数の変動を検知するエンコーダセンサ等を用いることができる。
【０１３０】
上述した実施形態では、減速機構３０の内部にトルクリミッタ２０を組み込む場合について説明したが、トルクリミッタ２０を減速機構３０の外部であって、出力軸３７と破砕ロータ５の回転軸５ｃの間に備えて構成してもよく、さらに、変速機構として減速機構を例に説明したが、本発明の変速機構は増速機構にも適用可能である。
【０１３１】
上述した実施形態では、トルクリミッタ２０がいわゆる湿式の多板式のトルクリミッタである場合について説明したが、摩擦プレートと加圧プレートの枚数は、電動機、変速機構、破砕ロータ等に応じて適宜選択される。また、その場合必ずしも複数枚用いる必要はなく単数枚でもよい。さらに、トルクリミッタは乾式のトルクリミッタでもよく、摩擦プレートと加圧プレートの圧接力は空気圧や、バネの伸縮力等により調節できる。
【０１３２】
上述した実施形態は、何れも本発明の一例であり、該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１３３】
１：破砕装置
２：受入ホッパ
３：押込プッシャ
３ａ：アーム
３ｂ：油圧シリンダ
４：台盤
５：被動機（破砕ロータ）
５ｃ：回転軸
６：回転刃
７：固定刃
８：スクリーン機構
９：排出ホッパ
１０：破砕処理部
１１：本体フレーム
１２ａ：支持体（取付架台）
２０：トルクリミッタ
２１：摩擦プレート
２２：加圧プレート
２３：支持部
２６：加圧機構
２６ａ：ピストン
２６ｂ：油圧室
２７：間隙
３０：変速機構（減速機構）
３１：入力軸
３２：ギア機構（第一ギア）
３３：ギア機構（第二ギア）
３４：回転軸（動力伝達軸）
３５：ギア機構（第三ギア）
３６：ギア機構（第四ギア）
３６ａ：環状凹部
３７：動力被伝達軸（出力軸）
３７ａ：作動油路
３７ｂ：冷却油路
３９：ケーシング
３９ａ：上縁部
３９ｂ：下縁部
４６：取付部
５２：油圧ポンプ
６０：オイルポンプ
１００：制御部
１０１：振動センサ
１０２：振動センサ
１０３：フィルタ部
Ｍ：駆動機（電動機）
ＣＬ：中心線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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