(57)【要約】  【課題】  ロータが高速回転するのに伴う振動を極力抑え、部品の交換の必要度を少なくし、破砕機の耐用期間を長し、被破砕物の破砕処理量に対してモータの容量を小さくして電力消費量削減、コスト低減を図ることができる竪型破砕機の提供。  【解決手段】  ケーシング１と、該ケーシング１内に配置された垂直回転軸７の上端に固定されたロータ１０と、前記垂直回転軸７の下端側に設けられたプーリ２０と、該ロータ１０の外周域において前記ケーシング１に設けられた複数のアンビル８とを備え、前記ロータ１０上に投入された塊状物を遠心力で周囲に放出して前記アンビル８及び／または前記ケーシング１内に蓄積されたデッドストックに衝突させて破砕するようにした竪型破砕機において、前記ロータ１０の下側にフライホイール効果を与えるためのウェイト３０が取り付けられている。また、プーリの下側にウェイト４０を取り付けてもよい。  【選択図】  図１
2006102593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、このケーシング内に回転可能に設けられた垂直回転軸と、この垂直回転軸の上端側に固定されたロータと、前記垂直回転軸の下端側に設けられ、回転駆動力伝達を行うプーリと、前記ケーシング内に、前記ロータの外周と対向するように設けられたアンビルとを備え、前記ロータ上に投入された塊状物を遠心力で周囲に放出して前記アンビル及び／又は前記ケーシング内に蓄積されたデッドストックに衝突させて破砕するようにした竪型破砕機において、
前記ロータには、前記垂直回転軸及び前記ロータを含む回転部分にフライホイール効果を与えるための第１ウェイトが下側に取り付けられている
ことを特徴とする竪型破砕機。
【請求項２】
請求項１に記載された竪型破砕機において、
前記第１ウェイトは、前記ロータの摩耗により生ずる振動を実質的に抑制し得る程度の重量及び慣性モーメントを有するものである
ことを特徴とする竪型破砕機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された竪型破砕機において、
前記プーリには、前記回転部分にフライホイール効果を与えるための第２ウェイトが下側に取り付けられている
ことを特徴とする竪型破砕機。
【請求項４】
請求項３に記載された竪型破砕機において、
前記第２ウェイトは、前記ロータの摩耗により生ずる振動を実質的に抑制し得る程度の重量及び慣性モーメントを有するものである
ことを特徴とする竪型破砕機。
【請求項５】
請求項１又は２に記載された竪型破砕機において、
前記プーリは、前記回転部分に所定のフライホイール効果を与えるような外径及び重量を有するように形成されている
ことを特徴とする竪型破砕機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、竪型破砕機に関し、より詳細には、天然岩石等の塊状物を所定の粒径に破砕し、また粒形を整えるために用いられる竪型破砕機に関する。
【背景技術】
【０００２】
天然岩石等の塊状物は、コンクリート用骨材、敷石、路床材等の各種の用途に応じて破砕されて利用されるが、このように塊状物を破砕するための破砕機の１つに竪型破砕機がある（例えば、特許文献１，特許文献２，特許文献３）。
このような従来の竪型破砕機は、図５に示すような構造を有している。図５において、竪型破砕機は、開閉機構３ａにより開閉可能に取付けられた蓋体２ａを上側に有するケーシング１ａ内にハウジング４ａが設けられている。このハウジング４ａ内に軸受５ａ，６ａを介して回転自在に支持された垂直回転軸７ａが設けられている。そして、この垂直回転軸７ａには、上端側にロータ１０ａが、下端側にプーリ２０ａが固定されている。ロータ１０ａは基本的に円板形状のロータ本体１１ａと、ロータ本体１１ａの上面中央に設けられた円形の分配板１２ａと、周方向に等角度間隔に配置された複数の翼板１３ａ等を有する。また、垂直回転軸７ａはその下端に固定されたプーリ２０ａに巻き掛けられたベルト及びモータ（図示せず）等により正逆回転する。
【０００３】
ロータ１０ａは蓋体２ａが解放された状態でシュートを介して上方から投入される塊状物を受け、遠心力により側方に放出する部分であり、それに応じた強度、質量を有する。ロータ１０ａが高速回転する際に遠心力により側方に放出された塊状物は、周囲に付設されたアンビル８ａ、デッドストック形成プレート９ａ上に堆積している塊状物であるデッドストックに衝突し、破砕される。
このような縦型破砕機において、塊状物に加わる遠心力を大きくして破砕効率を上げるために、ロータ１０ａは高速で回転する。塊状物が当たることによる摩耗、微小な破損等を防止するために、ロータ１０ａの表面にはライナーが付設されているが、竪型破砕機を運転し塊状物の破砕を続けていくうちに、ロータ１０ａを構成する部品等が摩耗するのは避けられず、このような部品の摩耗によりロータ１０ａのバランスが崩れる。
【０００４】
図６を参照してこの状態を説明する。図６は、図５の竪型破砕機の回転部分のみを概略的に示したものであり、竪型破砕機の運転時にはロータ１０ａの上側にある質量の塊状物が載った状態で高速回転すると考えられる。このようにロータ１０ａの上側に載っている平均的な量の塊状物、ロータ１０ａを含む軸受５ａより上側の部分の重心Ｇ１とプーリ２０ａを含む軸受６ａより下側部分の重心Ｇ２は、竪型破砕機の初期状態では垂直回転軸７ａの回転中心線上にあるが、竪型破砕機の運転が長期にわたり、回転部分が摩耗してくると、特にロータ１０ａの部分にアンバランスが生じ、軸受５ａより上側の部分の重心が垂直回転軸７ａの回転中心線から距離ａだけ偏心したＧ１′になって、この重心位置の偏心のため、高速回転により振動が生ずる。高速回転時には、この振動値が大きくなり、運転に支障をきたしたり、ひいては竪型破砕機の寿命が短くするという問題点が生じていた。また、竪型破砕機が振動すると、垂直回転軸７ａを支持している軸受５ａ，６ａ等が微振動し、軸受５ａ，６ａ等の支持部分に過大の負荷を与え寿命を短くするおそれもあった。
【０００５】
ロータの外面の摩耗に対する対策として、特に摩耗し易い部分を交換可能にすることが従来考慮されている（例えば、特許文献４，特許文献５，特許文献６）。摩耗した部品の交換時には、交換部品の重量を調整し、できるだけロータのバランスを取ることが必要であり、実際の部品交換作業は繁雑なものである。また、部品交換作業を行うことは、竪型破砕機の稼働率を低下させることでもある。
【０００６】
さらに、竪型破砕機のロータの摩耗寿命を向上させるためにロータの回転速度を制御することも考慮されてはいる（例えば、特許文献７）。しかし、特にロータの摩耗による振動増大に対しての対策はとられておらず、破砕機の振動に対する従来の制御手法としては、機械フレームの振動値をモニタリングして、設定値を超えると警報を発生し、さらには運転を停止するように制御するというのが一般的である。そのため、運転時間が長くなり、部品が摩耗してくると、ロータ全体のバランスが崩れ、振動が大きくなり、部品の異常摩耗、異物混入等により破損するというようなことも含めて、頻繁に振動センサが作動することにもなっていた。
【特許文献１】特開平０７−２７５７２７号公報
【特許文献２】特開平０６−０９１１８５号公報
【特許文献３】特開２００３−１８１３１３号公報
【特許文献４】特開平１０−３０９４８４号公報
【特許文献５】特開平０５−３１７７３５号公報
【特許文献６】実開平０４−０５０１３７号公報
【特許文献７】特開平０４−１００５５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、竪型破砕機の部品の摩耗、ロータの振動の問題とは別に、竪型破砕機のコスト、運転コストについての課題があり、近年、塊状物の破砕に関してもコストダウンを図ることが要望されている。竪型破砕機への原料投入量を増加させるに従って、ロータの回転のためのモータの負荷が大きくなり、破砕処理量を増大させるにはモータ容量を大きくする必要があり、竪型破砕機の規模が大きくなって、コストが増大する。従って、竪型破砕機の破砕処理量はモータの定格電流値で制限されるものとなっていた。 
【０００８】
本発明は、前記のような従来技術における問題点を解決するためになされたもので下記の目的を達成する。
本発明の目的は、ロータが高速回転するのに伴う振動を極力抑え、部品の交換の必要度を少なくし、耐用期間を長くすることができる竪型破砕機を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、被破砕物の破砕処理量に対してモータの容量を小さくして、電力消費量削減、コスト低減を図ることができる竪型破砕機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段をとる。
本発明１の竪型破砕機は、ケーシングと、このケーシング内に回転可能に設けられた垂直回転軸と、この垂直回転軸の上端側に固定されたロータと、前記垂直回転軸の下端側に設けられ、回転駆動力伝達を行うプーリと、前記ケーシング内に、前記ロータの外周と対向するように設けられたアンビルとを備え、前記ロータ上に投入された塊状物を遠心力で周囲に放出して前記アンビル及び／または前記ケーシング内に蓄積されたデッドストックに衝突させて破砕するようにした竪型破砕機において、
前記ロータには、前記垂直回転軸及び前記ロータを含む回転部分にフライホイール効果を与えるための第１ウェイトが下側に取り付けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明２の竪型破砕機は、本発明１において、
前記第１ウェイトは、前記ロータの摩耗により生ずる振動を実質的に抑制し得る程度の重量及び慣性モーメントを有するものであることを特徴とする。
【００１１】
本発明３の竪型破砕機は、本発明１又は２において、
前記プーリには、前記回転部分にフライホイール効果を与えるための第２ウェイトが下側に取り付けられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明４の竪型破砕機は、本発明３おいて、
前記第２ウェイトは、前記ロータの摩耗により生ずる振動を実質的に抑制し得る程度の重量及び慣性モーメントを有するものであることを特徴とする。
【００１３】
本発明５の竪型破砕機は、本発明１において、
前記プーリは、前記回転部分に所定のフライホイール効果を与えるような外径及び重量を有するように形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明の竪型破砕機では、ロータの下側に第１ウェイトを取り付け、又、プーリの下側に第２ウェイトを取り付け、あるいはプーリを大径化することにより回転部分の重心を低くし、回転部分のフライホイール効果を高めるようにした。このことにより、ロータの摩耗によるアンバランスがある程度生じても振動が抑制されるため、頻繁に振動センサが作動することはなくなり、振動センサの管理、竪型破砕機のメンテナンスが容易になる。また、竪型破砕機の部品交換の必要度を抑え、耐用年数を長くすることができる。さらに、破砕処理量に対してモータの容量を小さくできるので、消費電力を少なくし、ランニングコストが下げられ、コスト低減、省エネ効果が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の竪型破砕機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、竪型破砕機についての基本的な構成については、前述の特許文献に詳述されているので詳細の説明は省略し、本発明の理解を容易にするため破砕処理を行う構成部分について図面を基づいて概略の説明を行う。
図１は、本発明の竪型破砕機の実施の形態の概略的構造を示す図、図２は、本発明の実施の形態の竪型破砕機の回転部分を概略的に示す図である。図３は、本発明の竪型破砕機の他の実施の形態の概略的構造を示す図、図４は、本発明の竪型破砕機のさらに他の実施の形態の概略的構造を示す図である。
【００１６】
本発明の竪型破砕機の実施の形態を、図１、２に基づいて説明する。
図１は、本発明の竪型破砕機の実施の形態の概略的構造を示し、ロータ１０の下側にウェイト（第１ウェイト）３０を取り付けた形態の構成を示している。
竪型破砕機は、開閉機構３により開閉可能に取付けられた蓋体２を上側に有するケーシング１を備えている。このケーシング１内には、ハウジング４が支持され、このハウジング４内に軸受５，６を介して垂直回転軸７が回転可能に支持されている。この垂直回転軸７の上端側にはロータ１０が固定され、垂直回転軸７の下端側にプーリ２０が固定されている。ロータ１０は、円板形状のロータ本体１１と、ロータ本体の上面中央に設けられた円形の分配板１２と、周方向に等角度間隔に配置された複数の翼板１３等とから構成されている。また、ロータ１０の下側にウェイト（第１ウェイト）３０が取り付けられている。垂直回転軸７はその下端に固定されたプーリ２０に巻き掛けられたベルト及びモータ（図示せず）等により正逆方向に回転する。
【００１７】
ロータ１０は、蓋体２が解放された状態でシュート等を介して上方から投入される塊状物を受け、遠心力により側方に放出する部分であり、それに応じた強度、質量を有する。ロータ１０が、高速回転する際の遠心力により側方に放出された塊状物は、周囲に付設されたアンビル８、デッドストック形成プレート９上に堆積している塊状物であるデッドストックに衝突し、破砕される。
【００１８】
図２は、竪型破砕機の回転部分のみを概略的に示す図である。図２に示すように、ロータ１０の下側にウェイト３０を取り付けるのは、回転部分の重心をできるだけ低くするとともに、回転部分のフライホイール効果を高めて、ロータ１０を構成する部品等の摩耗、微小な破損等による回転部分のアンバランスの影響を少なくして、振動を抑えるためである。
【００１９】
ロータ１０の下側にウェイト３０を取り付けた時の軸受５より上側の部分の重心は、ウェイト３０を取り付けていない場合の重心Ｇ１と、ウェイト３０の重心Ｇ３とを合成したものになり、合成された重心の高さは重心Ｇ１より低くなる。ウェイト３０はロータ１０の下側にあり、運転が継続してもそれほど摩耗を受けることはなく、その重心Ｇ３は実質的に変化しないと考えられる。そのため、ロータ１０の部分の摩耗により重心Ｇ１が、垂直回転軸７ａの回転中心線より距離ａだけ偏心した重心Ｇ１′になったとしても、ウェイト３０の重心Ｇ３と重心Ｇ１′とを合成した重心は、ウェイト３０のない場合の重心Ｇ１′に比較して低くなり、偏心が少ないのと同等になり、それによって振動が抑えられる。
【００２０】
このようにロータ１０の下側に取り付けるウェイト３０は、軸受５より上側の部分の重心を低くするものであるが、また、同じ重量のものでも慣性モーメントの大きいほうがよい。慣性モーメントを大きくすることにより、フライホイール効果が高くなり、回転の安定性が高まることにより、ロータ１０の摩耗によるアンバランスの影響が相対的に小さくなり、振動を抑えることに寄与する。このようなことから、ウェイト３０の重量は、ロータ１０の重量、平均的にロータ１０に載っている塊状物の重量等に見合うもので、運転時に生ずるロータ１０の摩耗によるアンバランスによる影響を少なくできる程度のものとし、円環状あるいは周方向に等間隔に回転対称に配置された複数の部分からなる形状とするのが好ましい。
【００２１】
図３は、本発明の竪型破砕機の他の実施の形態の概略的構造を示す図である。この他の実施の形態は、ロータ１０の下側にウェイト（第１ウェイト）３０を取り付けるとともに、プーリ２０の下側にもウェイト（第２ウェイト）４０を取り付けた構成となっている。なお、この他の実施の形態の説明では、図１に示した実施の形態と同一の部位には同一の符号を付与して詳細な説明を省略している。
この他の実施の形態では、回転部分の重心をさらに低くするために、軸受６の下側の部分において、特にプーリ２０の下側に同様にウェイト４０を取り付けている。ウェイト４０の重量は、ウェイト３０と略同様な重量、形状のものやプーリ２０の重量などに見合うもの等であればよい。プーリ２０はロータ１０のように竪型破砕機の運転時に摩耗を生ずることはないので、ウェイト４０の場合アンバランスによる振動の抑制に関与するところはウェイト３０ほど大きくはない。このため、本発明において、ロータ１０の下側のウェイト３０は不可欠なものであるが、プーリ２０の下側のウェイト４０は、場合によっては、小規模のものとし、あるいは省略してもよい。
【００２２】
図２に基づいてさらに他の実施の形態の説明を行う。プーリ２０の下側にウェイト４０を取り付けた時の軸受６より下側の部分の重心は、ウェイト４０を取り付けていない場合の重心Ｇ２とウェイト４０の重心Ｇ４とを合成した重心になり、重心の高さが低くなる。このように回転部分の重心をできるだけ低くするとともに、回転部分のフライホイール効果を高めると、部品の摩耗による回転部分のアンバランスの影響を少なくし、振動を抑えることができ好ましい。
【００２３】
また、この他の実施の形態（図３参照）のように、ウェイト３０，４０の両方を取り付けると、両方の相乗効果により、回転部分の重心を可能なかぎり低くしたことになり、回転部分のフライホイール効果をさらに高めることになり、部品の摩耗による回転部分のアンバランスの影響を少なくして、振動を抑える効果が増大し好ましい。
【００２４】
図４は、本発明の竪型破砕機のさらに他の実施の形態の概略的構造を示す図である。この実施の形態では、ロータ１０の下側にウェイト３０を取り付けるとともに、前述した実施の形態のプーリ２０（図１参照）よりプーリ２０ｂを大径化した構成となっている。なお、この他の実施の形態の説明でも、図１に示した実施の形態と同一の部位には同一の符号を付与して詳細な説明を省略している。
前述した他の実施の形態では、プーリ２０の下側にウェイト４０を取り付けたが、フライホイール効果のみを考えた場合には、図４に示すようにプーリ２０ｂを大径化させることに代えることもできる。このようにプーリ２０ｂを大径化させて、所定の直径及び重量とすることによって前述した効果と同様な効果を生じさせることができる。
【００２５】
すなわち、ロータ１０の下側にウェイト３０を取り付けるとともに、プーリ２０ｂを大径化することにより回転部分の重心が低くなり、またフライホイール効果を高められ、竪型破砕機の運転の継続によりロータ１０の部品の摩耗がある程度生じても、そのためのアンバランスによる振動の発生が抑制される。
【００２６】
回転部分のアンバランスは、前述したように、摩耗によりロータ１０の重心が、垂直回転軸７の回転中心線から偏心することで発生する。回転部分の振動は、このように重心が垂直回転軸７の回転中心線から偏心することにより生ずるが、また、回転部分に全体として不釣合い偶力があった場合にも生ずる。不釣合い偶力は重心の偏心による荷重が間隔をおいて逆向きで大きさが等しくなる成分が残っている状態である。ロータ１０、プーリ２０の下側に各々ウェイト３０，４０を取り付け、あるいはプーリ２０ｂを大径化する際に、実際に回転部分に不釣合い偶力に対しても影響を受けることが少なくなるように考慮してウェイトの重量、形状等を決定するのが望ましい。
【００２７】
このように、ロータ１０、プーリ２０の下側にウェイト３０，４０を取り付け、あるいはプーリ２０ｂを大径化することにより、回転部分の慣性モーメントが大きくなるので、竪型破砕機の起動トルクは大きくなり、定常回転状態に達するまでの時間は長くなるが、定常回転状態では、塊状物の投入量が増大した場合にもその影響は少なく、安定した回転を持続できる。そのため、同じ処理量に対しては、従来より小さい容量のモータを採用でき、全体的に消費電力を少なくすることが可能である。従来のものと同じ容量のモータを用いた場合には、破砕処理量を増大させることができる。
【００２８】
以上、種々の形態について説明したが、本発明は、この形態に限定されないことはいうまでもない。
例えば、ウェイトは、外周部、又は、下端面の外周側の所定の角度毎に、バランス調整用おもりを着脱可能に取り付けるためのねじ穴を設けたものであってもよい。ロータ摩耗によるアンバランスが生じたとき、このアンバランスが少なくなるように、バランス調整用おもりをねじ穴にねじ込んで固定すると、竪型破砕機における振動の発生を抑制でき好ましい。また、ウェイトの形状等も本発明の目的、趣旨を逸脱しないものであれば、他の形状のものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の竪型破砕機の実施の形態の概略的構造を示す図である。
【図２】図２は、本発明の竪型破砕機の回転部分を概略的に示す図である。
【図３】図３は、本発明の竪型破砕機の他の実施の形態の概略的構造を示す図である。
【図４】図４は、本発明の竪型破砕機のさらに他の実施の形態の概略的構造を示す図である。
【図５】図５は、従来の竪型破砕機の概略的構造を示す図である。
【図６】図６は、従来の竪型破砕機の回転部分を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１，１ａ…  ケーシング  
２，２ａ…  蓋体
３，３ａ…  開閉機構
４，４ａ…  ハウジング
５，５ａ…  上側の軸受
６，６ａ…  下側の軸受
７，７ａ…  垂直回転軸
８，８ａ…  アンビル
９，９ａ…  デッドストック形成プレート
１０，１０ａ… ロータ
１１，１１ａ… ロータ本体
１２，１２ａ… 分配板
１３，１３ａ… 翼板
２０，２０ａ，２０ｂ…プーリ
３０…  ウェイト
４０…  ウェイト
Ｇ１…  ウェイト３０が無い場合の軸受５より上側の部分の回転体の重心
Ｇ１′…ロータが摩耗した場合の軸受５より上側の部分の重心
Ｇ２…  ウェイト４０が無い場合の軸受６より下側の回転部分の重心
Ｇ３…  ウェイト３０の重心
Ｇ４…  ウェイト４０の重心
【図１】
2006102593.tif 000003
【図２】
2006102593.tif 000004
【図３】
2006102593.tif 000005
【図４】
2006102593.tif 000006
【図５】
2006102593.tif 000007
【図６】
2006102593.tif 000008