(57)【要約】【課題】異物噛み込み時のビットの損傷を抑制することができる破砕機を提供する。【解決手段】破砕装置フレーム２０と、破砕装置フレーム２０に対して回転自在に設けたプレート集積体１０１の外周部にビット３６を設けた破砕ロータ１５と、破砕ロータ１５を収容した破砕室２７と、破砕ロータ１５の回転軌跡の最外径部に間隙を介して対向するように破砕室２７内に設けたアンビル３４と、アンビル３４を支持するフレームであって破砕装置フレーム２０に対して回動自在に支持されたアンビルフレーム４０と、アンビル３４に設定値を超える衝撃力が作用した場合にアンビルフレーム４０の回動動作を許容し、アンビル３４を破砕室２７から遠ざけて破砕室２７を開放させるシアピン４３とを備え、プレート集積体１０１の外周部に、破砕ロータ１５の回転軸１００に直交する面に沿う方向に回動自在にビット３６が取り付ける。【選択図】  図７
2011011193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
破砕装置フレームと、
前記破砕装置フレームに対して回転自在に設けたプレート集積体、及び前記プレート集積体の外周部に設けたビットを有する破砕ロータと、
前記破砕ロータを収容した破砕室と、
前記破砕ロータの回転軌跡の最外径部に間隙を介して対向するように前記破砕室内に設けたアンビルと、
前記アンビルを支持するフレームであって前記破砕装置フレームに対して回動自在に支持されたアンビルフレームと、
前記アンビルに設定値を超える衝撃力が作用した場合に前記アンビルフレームの回動動作を許容し、前記アンビルを前記破砕室から遠ざけて前記破砕室を開放させる回動許容手段とを備え、
前記プレート集積体の外周部に、前記破砕ロータの回転軸に直交する面に沿う方向に回動自在に前記ビットが取り付けられていることを特徴とする破砕機。
【請求項２】
請求項１の破砕機において、前記回動許容手段は、前記アンビルフレームを前記破砕装置フレームに対して連結するシアピンであることを特徴とする破砕機。
【請求項３】
請求項１の破砕機において、前記回動許容手段は、前記アンビルフレームの回転接線と交差する方向に進退可能なストッパ部材と、当該ストッパ部材を設定の付勢力で付勢する付勢手段とを有し、前記アンビルフレームを前記ストッパ部材で拘束して前記アンビルフレームの姿勢を保持する機構であることを特徴とする破砕機。
【請求項４】
請求項１−３のいずれかの破砕機において、
Ｉｒ：前記破砕ロータの慣性モーメント、
Δωｒ：前記回転許容手段の作動前後の前記破砕ロータの回転数偏差、
Ｉｃ：前記ビットの自転成分の慣性モーメント、
Δωｃ：前記回転許容手段の作動前後の前記ビットの自転成分偏差、
Ｉｆ：前記アンビルフレームの慣性モーメント、
Δωｆ：前記回転許容手段の作動前後の前記アンビルフレームの回転数偏差、
ｍ：前記アンビルフレームの質量、
ｇ：重力加速度、
ｈ：前記アンビルフレームの重心の高さ偏差、
Ｅｐ：前記回動許容手段の設定値としたとき、
（Ｉｒ×Δωｒ２）／２＋（Ｉｃ×Δωｃ２）／２＝（Ｉｆ×Δωｆ２）／２＋ｍｇｈ＋Ｅｐ
で表される関係式が成立することを特徴とする破砕機。
【請求項５】
請求項１−４のいずれかの破砕機において、
前記回動許容手段の非作動時に前記アンビルフレームの回動軸と前記破砕ロータの回転軸を含む面上に前記アンビルが位置しており、かつ、
前記回動許容手段の作動後、前記アンビルの位置から前記破砕ロータの回転接線に延ばした延長線に前記アンビルフレームが干渉しないように構成されている
ことを特徴とする破砕機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物の再利用や減容化等のために、森林の造成・維持管理等で発生する勢定枝や間伐材、伐採した木材の残材、木造建築物の解体等で発生する廃木材等を主に破砕する破砕機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の破砕装置では、アンビル（固定刃）やスクリーンを配した破砕室内で外周面にビットを設けた破砕ロータを高速回転させ、送りコンベヤにより導入された被破砕物をまずビットで打撃破砕する。ビットで打撃された破砕片は、破砕ロータ回転方向の前方側にあるアンビルに衝突したり、アンビル周辺に滞留した状態で後続のビットの打撃を受けたりしてさらに破砕され、その後アンビルを越えてスクリーンとの衝突や擦れによってさらに破砕作用を受ける。破砕片は、破砕ロータの回転に伴って破砕室内を周回するうちにこうして一連の破砕作用を受けて細粒化され、スクリーンを通過する大きさになったものがスクリーンを介して排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３１９３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の破砕機では、アンビルを固定したアンビルフレームが破砕装置のフレームに対して回動自在に構成され、アンビルフレームと破砕装置フレームとが別途シアピン（回転許容部材）を介して連結されている。この機構により、被破砕物に混入した金属塊のような破砕不能な異物がビットとアンビルの間に噛み込んだ場合、アンビルに作用する衝撃力によってシアピンが折損し、アンビルフレームが回動する。これによって破砕室が開放されて破砕室から異物が排出されるので、破砕装置の主要構造物の損傷が防止される。
【０００５】
しかしながら、実際にビットとアンビルの間に異物が噛み込んでシアピンが折損するとき、アンビルフレームが回動しても破砕ロータのビットがしばしば損傷することが本願発明者等の知見により明らかになってきた。ビット損傷の主な原因は、異物噛み込み時に伝わるアンビルからの破砕反力による衝撃力と考えられる。
【０００６】
例えば、異物が噛み込んだ瞬間に破砕ロータの周速度に見合った速度でアンビルフレームが回動するなら、アンビルからの破砕反力は大きく軽減される。しかし、実際には慣性があるため異物が噛み込んだ際に即座にアンビルフレームが高速で回動する訳ではない。すなわち、シアピンが破断した瞬間においてはアンビルフレームの逃げ動作と破砕ロータの回転動作との速度差が大きく、異物を介してアンビルから破砕ロータに大きな破砕反力が作用する。この際の衝撃力が、破砕ロータにおいては構造上最も脆弱なビットを損傷させる原因と考えられる。そして、ビットが損傷した場合には、ビットを修復するために長時間を要するためにダウンタイムが生じてしまう。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みなされたもので、異物噛み込み時のビットの損傷を抑制することができる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】
【０００８】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、破砕装置フレームと、前記破砕装置フレームに対して回転自在に設けたプレート集積体、及び前記プレート集積体の外周部に設けたビットを有する破砕ロータと、前記破砕ロータを収容した破砕室と、前記破砕ロータの回転軌跡の最外径部に間隙を介して対向するように前記破砕室内に設けたアンビルと、前記アンビルを支持するフレームであって前記破砕装置フレームに対して回動自在に支持されたアンビルフレームと、前記アンビルに設定値を超える衝撃力が作用した場合に前記アンビルフレームの回動動作を許容し、前記アンビルを前記破砕室から遠ざけて前記破砕室を開放させる回動許容手段とを備え、前記プレート集積体の外周部に、前記破砕ロータの回転軸に直交する面に沿う方向に回動自在に前記ビットが取り付けられていることを特徴とする。
【０００９】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記回動許容手段は、前記アンビルフレームを前記破砕装置フレームに対して連結するシアピンであることを特徴とする。
【００１０】
（３）上記（１）において、好ましくは、前記回動許容手段は、前記アンビルフレームの回転接線と交差する方向に進退可能なストッパ部材と、当該ストッパ部材を設定の付勢力で付勢する付勢手段とを有し、前記アンビルフレームを前記ストッパ部材で拘束して前記アンビルフレームの姿勢を保持する機構であることを特徴とする。
【００１１】
（４）上記（１）−（３）のいずれかにおいて、好ましくは、Ｉｒ：前記破砕ロータの慣性モーメント、Δωｒ：前記回転許容手段の作動前後の前記破砕ロータの回転数偏差、Ｉｃ：前記ビットの自転成分の慣性モーメント、Δωｃ：前記回転許容手段の作動前後の前記ビットの自転成分偏差、Ｉｆ：前記アンビルフレームの慣性モーメント、Δωｆ：前記回転許容手段の作動前後の前記アンビルフレームの回転数偏差、ｍ：前記アンビルフレームの質量、ｇ：重力加速度、ｈ：前記アンビルフレームの重心の高さ偏差、Ｅｐ：前記回動許容手段の設定値としたとき、（Ｉｒ×Δωｒ２）／２＋（Ｉｃ×Δωｃ２）／２＝（Ｉｆ×Δωｆ２）／２＋ｍｇｈ＋Ｅｐで表される関係式が成立することを特徴とする。
【００１２】
（５）上記（１）−（４）のいずれかにおいて、好ましくは、前記回動許容手段の非作動時に前記アンビルフレームの回動軸と前記破砕ロータの回転軸を含む面上に前記アンビルが位置しており、かつ、前記回動許容手段の作動後、前記アンビルの位置から前記破砕ロータの回転接線に延ばした延長線に前記アンビルフレームが干渉しないように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、アンビルからビットへの過大な破砕反力をビットの回転運動に変換することで、異物噛み込み時のビットの損傷を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る破砕機の全体構造を示す側面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る破砕機の全体構造を示す平面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る破砕機に備えられた破砕機能構成部の要部構造を示す透視側面図である。
【図４】図３中のIV−IV線による矢視図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る破砕機において、ビットとアンビルの間に異物が噛み込んだ場合の破砕装置の動作を表す説明図であり、異物噛み込み前の様子を表している。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る破砕機において、ビットとアンビルの間に異物が噛み込んだ場合の破砕装置の動作を表す説明図であり、異物噛み込みの瞬間の様子を表している。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る破砕機において、ビットとアンビルの間に異物が噛み込んだ場合の破砕装置の動作を表す説明図であり、シアピン破断の瞬間の様子を表している。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る破砕機において、ビットとアンビルの間に異物が噛み込んだ場合の破砕装置の動作を表す説明図であり、アンビルフレーム回動後の様子を表している。
【図９】本発明の第２実施形態に係る破砕機の要部を示す部分平面図である。
【図１０】図９中のＸ−Ｘ線によるアンビルフレーム２０等の矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る破砕機の全体構造を示す側面図、図２はその平面図である。図１及び図２中の右・左に対応する方向を破砕機の前・後とする。
【００１７】
図１及び図２に例示した破砕機は、自力走行するための走行体１、走行体１上に設けられ受け入れた被破砕物を破砕する破砕機能構成部２、破砕機能構成部２で破砕された破砕物（木材チップ）を搬送し機外に排出する排出コンベヤ３、搭載した各機器の動力源であるエンジン等を備えた動力装置（パワーユニット）４等を備えている。なお、本実施の形態の破砕機の破砕対象物には、例えば森林で発生する剪定枝材や間伐材、建築物の解体に伴って発生する廃木材等の木材の他、廃プラスチック材、廃タタミ、竹材等も含まれる。木材については、比較的乾燥した硬質のものに限らず、剪定後間もない街路樹の枝葉や沿道の雑草などの水分量の多い軟質のものも含まれる。本実施の形態では、これらの破砕対象物を総称して被破砕物と記載する。
【００１８】
走行体１は、トラックフレーム５、トラックフレーム５の前後両端部に設けた駆動輪６及び従動輪７、駆動輪６の軸に出力軸を連結した駆動装置（走行用油圧モータ）８、並びに駆動輪６及び従動輪７に掛け回した履帯（無限軌道履帯）９を有している。トラックフレーム５上には本体フレーム１０が設けられており、この本体フレーム１０によって、上記破砕機能構成部２や排出コンベヤ３、動力装置４等が支持されている。
【００１９】
破砕機能構成部２は、投入される被破砕物を受け入れるホッパ１１、このホッパ１１内に配置された被破砕物の搬送手段である送りコンベヤ１２（図２参照）、送りコンベヤ１２によって導入された被破砕物を破砕する破砕装置１３（図３参照）、及び破砕装置１３の手前で被破砕物を押圧し破砕装置１３に導入される被破砕物を送りコンベヤ１２と協働して破砕装置１３に送り込む押圧フィーダ装置１４（図３参照）を備えている。この破砕機納構成部２の構成については後述する。
【００２０】
排出コンベヤ３は、破砕装置１３から排出された破砕物を機外に排出するもので、コンベヤフレーム５０、このコンベヤフレーム５０の前後両端に設けた駆動輪及び従動輪（図示せず）、駆動輪と従動輪とに巻き回したコンベヤベルト（図示せず）、このコンベヤベルトの搬送面の上方を覆うようにコンベヤフレーム５０に取り付けたコンベヤカバー５１、駆動輪を回転駆動させる駆動装置（排出コンベヤ用油圧モータ）５２等を有している。排出コンベヤ３の排出側（前方側）の部分は動力装置４の支持部から突出して設けた支持部材５３によって吊り下げ支持されており、反対側（後方側）の端部は支持部材５４を介して本体フレーム１０から吊り下げ支持されている。排出コンベヤ３は、左右の無限軌道履帯９の間の空間において破砕装置１３の下方から前方に延在し、動力装置４の下方辺りから前方に向かって上り傾斜に形成されている。但し、このように屈曲したコンベヤを用いずに、本体フレーム１０の下部領域において破砕装置１３の下方から前方に延在するストレートな第１のコンベヤと、第１のコンベヤの放出端の下方から前方に向かって上り傾斜のストレートな第２のコンベヤとで乗り継ぎ式の排出コンベヤを構成する場合もある。
【００２１】
動力装置４は、本体フレーム１０の前方側の端部上に、支持部材５５を介して搭載されている。この動力装置４の後方右側（図２中下側）の区画には運転席５６が設けられている。運転席５６には破砕機を走行操作するための操作レバー５７が設けられており、運転席５６の下方にはその他の操作や設定、モニタリング等を行うための操作盤５８が設けられている。操作盤５８は、本例では地上で作業者が操作できるように機体の側部に設けられているが、運転席５６に設けても構わない。
【００２２】
図３は破砕機能構成部２の要部構造を示す透視側面図、図４は図３中のIV−IV線による矢視図である。但し、図４においては押圧フィーダ装置１４を辞し省略している。
【００２３】
図３及び図４に示すように、上記送りコンベヤ１２は、押圧フィーダ装置１４とともに、破砕ロータ１５に向かって被破砕物を搬送供給するフィーダとして機能する。この送りコンベヤ１２は、破砕ロータ１５の後方側に対向して配置されたスプロケット状の駆動輪１６、その反対側（機体後端近傍）に設けた従動輪（図示せず）、及びこれら駆動輪１６及び従動輪の間に巻回され幅方向に複数列（この例では４列）列設された搬送ベルト（チェーンベルト）１７（図２参照）を備え、ホッパ１１内において破砕ロータ１５近傍から後方に向かってほぼ水平に延在している。従動輪はホッパ１１の左右の側壁体１８（図１参照）の後部に設けた軸受１９（図１参照）によって支持され、駆動輪１６は側壁体１８の前部（または破砕装置１３の左右の側壁を構成する破砕装置フレーム２０）に設けた軸受（図１参照）によって支持されている。送りコンベヤ１２の駆動輪１６の回転軸２１は、軸受よりも機体幅方向外側に設けた駆動装置（図示せず）の出力軸にカップリング等を介して連結している。その図示しない駆動装置を回転駆動させることにより、駆動輪１６及び従動輪の間で搬送ベルト１７が循環駆動し、被破砕物が破砕装置１３に供給される。
【００２４】
上記押圧フィーダ装置１４は、破砕ロータ１５の上方にて機体幅方向に延在する回動軸２２、回動軸２２を支点に上下方向に回動自在に支持された支持部材２３、支持部材２３に回転自在に支持されて破砕ロータ１５の後方側で送りコンベヤ１２の搬送面に対向する押えローラ２４、及び押えローラ２４を上下に回動させる油圧シリンダ２９を備えている。
【００２５】
回動軸２２は破砕装置フレーム２０に設けた軸受（図示せず）に回転自在に支持されている。
【００２６】
支持部材２３は、回動軸２２を支点に回動するアーム部２５、アーム部２５の先端側に連結された押えローラ取り付け用のブラケット部２６を備えている。アーム部２５の下面は概略円弧状に湾曲しており、この湾曲部の下部には湾曲板２８が取付けられている。
【００２７】
押えローラ２４は、機体幅方向（図３中の紙面直交方向）の寸法が送りコンベヤ１２の搬送面の幅に対応しており、送りコンベヤ１２の搬送面と同等かそれよりも若干大きく設定されている。この押えローラ２４は、送りコンベヤ１２上を搬送される被破砕物に乗り上げて自重で被破砕物を押圧し、胴部に内蔵した駆動装置（図示せず）によって送りコンベヤ１２の搬送速度に対応した周速度で回転し送りコンベヤ１２と協動して破砕ロータ１５を収容した破砕室２７（後述）に被破砕物を供給する。
【００２８】
油圧シリンダ２９はメンテナンス等の際に強制的に上下動させるもので、アーム部２５の前端部近傍の上方位置に設けたビームを介して破砕装置フレーム２０に固定されたブラケット３０にボトム側端部が、アーム部２５の上面後端部に設けたブラケット３２にロッド側端部がそれぞれ回動可能に連結されている。
【００２９】
破砕装置１３は、本体フレーム１０（図１参照）の長手方向のほぼ中央部上に位置し、図３に示すように、破砕室２７内で高速回転する破砕ロータ１５、及び破砕ロータ１５の回転軌跡の最外径部に間隙を介して対向するように破砕室２７内に設けたアンビル（反発板）３４を備えている。
【００３０】
破砕ロータ１５は、破砕装置フレーム２０に対して回転自在に設けたプレート集積体１０１の外周部に複数のビット３６を設けた構成である。
【００３１】
プレート集積体１０１の回転軸１００は、破砕装置１３の左右の破砕装置フレーム２０の外壁面に設けた軸受１０２に回転自在に支持されており、軸受１０２に固定された駆動装置（油圧モータ、図示せず）に直結されている。プレート集積体１０１は、回転軸１００の延伸方向に間隙を介して並べられた複数枚の板状（例えば円板状）のプレート３５を備えている。これらプレート３５の中央部には破砕ロータ１５の回転軸１００が貫通しており、回転軸１００の外周部に各プレート３５が固定され、回転軸１００と一体となって回転する。プレート３５の外周部付近には回転軸１００の延伸方向に軸３７が貫通している。軸３７は、プレート集積体１０１に対して破砕ロータ１５の回転方向に複数本（本例では９０度ピッチで径４本）設けられており、それぞれ各プレート３５を貫通している。
【００３２】
ビット３６は、プレート３５とともに軸３７を通すことによって、プレート集積体１０１の外周部に破砕ロータ１５の回転軸１００に直交する面に沿う方向に回動自在に連結されている。すなわち、ビット３６は隣接するプレート３５，３５の各間隙に介在しており、各軸３７を介してプレート集積体１０１に連結している。各ビット３６の重心は軸３７を通した位置からずれていて、以下の説明においてビット３６の軸３７の挿通位置よりも重心側の部分を適宜ビット３６の「打撃部」と記載する。本実施形態の場合、破砕ロータ１５の回転による遠心力を受けて軸３７に対して打撃部が破砕ロータ１５の径方向外側を向いた姿勢（図３の状態）において、回転軸１００を回転中心とするビット３６の軌跡の最外径部とアンビル３４との間に僅かな間隙が確保されるように構成されている。ビット３６の軌跡の半径は、打撃部を径方向外側に向けた姿勢のときに最大となる。
【００３３】
なお、打撃部側に重心が偏心していて打撃部の先端が破砕ロータ１５の軌跡の最外径部を構成する点を除いてビット３６の形状に特別な限定はないが、破砕ロータ１５の運転中の周速度によってビットとして相応の打撃力が確保されるように、本実施形態では、ビット３６にプレート３５数枚分の厚み（軸方向寸法）を持たせている。
【００３４】
アンビル３４は、破砕ロータ１５の回転に伴って破砕室２７内を周回する破砕片に衝突面３９を対向させた姿勢でアンビルフレーム４０によって支持されている。アンビル３４は、アンビルフレーム４０において破砕室２７の内壁の一部を構成する湾曲板４１よりも破砕ロータ１５の正転方向上流側に取り付けられている。また、図４に示すように、アンビル３４は機体幅方向に延伸し、左右の破砕装置フレーム２０との間に僅かに間隙が介在するが、破砕室２７のほぼ幅一杯に延在し、破砕ロータ１５と同程度の長さを有している。
【００３５】
このアンビル３９を保持するアンビルフレーム４０は、前出の押圧フィーダ装置１４の回動軸２２の上方にて破砕装置フレーム２０に支持された回動軸３１を支点に前後方向に回動自在に支持されており、通常時は破砕装置フレーム２０の内壁面に固設された支持ブロック４２に対しシアピン４３を介して支持されて回動動作が拘束されている。
【００３６】
シアピン４３は、アンビルフレーム４０の回動許容手段の役割を果たすものであり、支持ブロック４２を介してアンビルフレーム４０を破砕装置フレーム２０に連結する一方で、運転中、アンビル３４にシアピン４３の許容剪断応力を超える衝撃荷重がかかった場合には、破断してアンビルフレーム４０の回動動作を許容し、アンビル３４を破砕室２７から遠ざけるとともに破砕室２７を開放させる。シアピン４３は前後方向に延伸する姿勢で設置されており、交換の際には前方から抜き差しできる構成である。本実施形態では、シアピン４３は、左右の破砕装置フレーム２０のほぼ中間位置に１つ設けてあるが、数や位置は特に限定されない。
【００３７】
ここで、破砕室２７とは、破砕ロータ１５を収容し被破砕物を破砕処理する空間のことである。破砕ロータ１５の外周面には、破砕ロータ１５の正転方向（図３中の時計回り方向）に、送りコンベヤ１２から順に、湾曲板２８、アンビル３４、湾曲板４１、スクリーン（篩部材）３８が対向しており、これら湾曲板２８、アンビル３４、スクリーン３８等によって破砕ロータ１５の周囲の破砕室２７の内壁が形成されている。
【００３８】
スクリーン３８は、円弧状に曲成された板状の篩部材であって多数の排出孔（図示せず）を有しており、破砕ロータ１５の外周面の下半側（アンビル３４に対して破砕ロータ１５の正転方向前方側）に対向して弧状に形成されたスクリーンホルダ４４上に着脱可能に保持されている。このスクリーン３８は破砕ロータ１５の回転方向に複数枚（本実施の形態では４枚）並んでおり、また破砕ロータ１５の回転軌跡の最外径部との間には間隙が確保されている。また、シアピン４３の非作動時（折損前）において、アンビル３９は、アンビルフレーム４０の回動軸３１（中心線）と破砕ロータ１５の回転軸１００（中心線）を含む面上に位置している。また、アンビル３４の位置から破砕ロータ１５の回転接線を後方に延長した場合、アンビルフレーム４０が後方に回動して破砕室２７が開放すると（後の図８参照）、先の回転接線の延長線からアンビルフレーム４０が退避する（延長線とアンビルフレーム４０が干渉しない）ように構成されている。
【００３９】
スクリーン３８を支持するスクリーンホルダ４４は、機体幅方向に延びる軸４５を支点にしてシリンダ４７の伸縮動作に伴って上下方向に回動する構成であり、図３の状態（作業時の姿勢）から下降した場合には破砕装置フレーム２０の下端よりも低位置にスクリーン３８が下り、機体幅方向からスクリーン３８を抜き差しすることができる。
【００４０】
シリンダ４７は、例えば油圧シリンダ（電動シリンダでも良い）であり、左右の本体フレーム１０（図３では図示省略している）上にそれぞれ１本ずつ設置されている。各シリンダ４７は、破砕装置１３の前方側に位置し、ボトム側が本体フレーム１０上に固設したブラケット４９（図３参照）に連結されており、ブラケット４９との連結部を基端部として後方側に延び、本体フレーム１０の長手方向に伸縮する。各シリンダ４７のロッド先端部は本体フレーム１０に沿ってスライドするスライダ４８に接続され、スライダ４８はアーム４６を介してスクリーンホルダ４４の前端部近傍に連結されている。アーム４６の両端は、スライダ４８とスクリーンホルダ４４に対して回動可能に連結されている。図３から判るように、スライダ４８及びアーム４６はリンク機構を構成しており、スライダ４８とアーム４６によって、シリンダ４７の伸縮動作がスクリーンホルダ４４の上下方向への動きに変換される。
【００４１】
なお、スクリーンホルダ４４やアーム４６の長さ、シリンダ４７の前後位置等は、スクリーンホルダ４４を上昇させた状態（図３の状態）のときに、アーム４６が破砕室２７の概ね接線方向に沿って本体フレーム１０に対して直角近くまで立ち上がる角度となるように設定されており、リンク機構によるスクリーンホルダ４４の押し上げ力や姿勢保持力が効果的に得られるように配慮されている。
【００４２】
破砕室２７内で破砕されつつある破砕片のうち排出孔を通過する粒度のものはスクリーン３８を通過して破砕装置１３から排出され、スクリーン３８を通過せず破砕室２７を周回する破砕片は、スクリーン３８や破砕ロータ１５、アンビル３４の間で衝突や剪断、すり潰し等の作用によって細かくされ、いずれスクリーン３８を介して排出される。これにより、破砕装置１３から排出される破砕物の粒度がスクリーン３８の排出孔の大きさに応じて調整され、破砕装置１３から排出された破砕物は排出コンベヤ３上に導かれる。
【００４３】
このとき、本実施形態では、破砕ロータ１５の質量、回転半径、回転数、ビット３６の質量、軸３７からの重心のオフセット量、アンビルフレーム４０の質量、回動軸３１からの重心のオフセット量、シアピン４３の剪断破断応力等は、次の関係式（１）を満たすように設定されている。
【００４４】
（Ｉｒ×Δωｒ２）／２＋（Ｉｃ×Δωｃ２）／２＝（Ｉｆ×Δωｆ２）／２＋ｍｇｈ＋Ｅｐ・・・（１）
但し、Ｉｒ：破砕ロータ１５の慣性モーメント、Δωｒ：シアピン４３の破断前後の破砕ロータ１５の回転数偏差、Ｉｃ：ビット３６の自転成分の慣性モーメント、Δωｃ：シアピン４３の破断前後のビット３６の回転数（自転成分）偏差、Ｉｆ：アンビルフレーム４０の慣性モーメント、Δωｆ：シアピン４３の破断前後のアンビルフレーム４０の回転数偏差、ｍ：アンビルフレーム４０の質量、ｇ：重力加速度、ｈ：アンビルフレーム４０の重心の高さ偏差、Ｅｐ：シアピン４３の剪断破断応力の設定値とする。
【００４５】
また、前段落に述べたビット３６の「自転成分」とは、軸３７を回転中心とするプレート集積体１０１に相対するビット３６の自転運動ではなく、例えば静止側から見たビット３６の動作から抽出した自転成分を指す。例えば、プレート集積体１０１に対する相対速度が０でビット３６がプレート集積体１０１と一体になって回転している場合、静止側から視野を水平に保ったまま軸３７に視点を合わせたとき、ビット３６の自転成分はプレート集積体１０１の回転速度と同値となる（ωｒ＝ωｃ）。
【００４６】
シアピン４３の破断前後の各要素の回転数の想定値を例示すると、例えばシアピン４３の破断前後の破砕ロータ１５の回転数がそれぞれ１３５［ｒａｄ／ｓ］、１２５［ｒａｄ／ｓ］、シアピン４３の破断前後のビット３６の回転数がそれぞれ１３５［ｒａｄ／ｓ］、０［ｒａｄ／ｓ］、シアピン４３の破断前後のアンビルフレーム４０の回転数がそれぞれ０［ｒａｄ／ｓ］、６０［ｒａｄ／ｓ］で、Δωｒ＝１０［ｒａｄ／ｓ］、Δωｃ＝１３５［ｒａｄ／ｓ］、Δωｆ＝６０［ｒａｄ／ｓ］程度である。
【００４７】
次に上記構成の本実施の形態の破砕機の動作を説明する。
【００４８】
（１）通常時
グラップル等の適宜の作業具を備えた重機（油圧ショベル等）等によってホッパ１１内に被破砕物を投入すると、被破砕物が送りコンベヤ１２の搬送ベルト１７上に載置され、循環駆動する搬送ベルト１７によって破砕装置１３に向かって搬送される。被破砕物が押圧フィーダ装置１４付近まで搬送されると、押えローラ２４が被破砕物上に乗り上げ、押えローラ２４の自重により被破砕物が送りコンベヤ１２の搬送面に押し付けられる格好となる。このようにして押えローラ２４は、送りコンベヤ１２との間に被破砕物を挟持した状態で、送りコンベヤ１２と協働して破砕室２７へ被破砕物を導入する。その際、被破砕物は押圧ローラ２４と送りコンベヤ１２とに挟持された部分を支点に片持ち梁状に破砕室２７内に向かって突出する。
【００４９】
破砕室２７内に突出した被破砕物には高速回転する破砕ロータ１５のビット３６が下方から衝突し、これにより被破砕物が粗破砕（１次破砕）される。このように粗破砕されて破砕室２７内に跳ね上げられた被破片はアンビル３４に衝突し、その衝撃力によりさらに細かく破砕される（２次破砕）。２次破砕された破砕片のうち既にスクリーン３８を通過する程度に小さいものはスクリーン３８を通過して排出され、通過しない比較的大きなものは破砕ロータ１５の回転に伴って破砕室２７内を周回し、アンビル３４、ビット３６、スクリーン３８等の破砕室２７の内壁面等との衝突作用や剪断作用、すり潰し作用等を受けてさらに破砕される（３次破砕）。そして、周回する破砕片のうち一連の破砕作用によってスクリーン３８の排出孔を通過する大きさに細粒化されたものから順次スクリーン３８を通過して破砕室２７から排出される。破砕室２７から排出された破砕物は、排出コンベヤ３上に落下して排出コンベヤ３によって搬送され機外に排出される。
【００５０】
（２）過負荷発生時
図５−図８はビット３６とアンビル３４の間に異物が噛み込んだ場合の破砕装置１３の動作を時系列的に表した図である。図５−図８においては、ビット３６の動きを表すために、破砕ロータ１５については図４中のＶ−Ｖ断面で表してある。
【００５１】
図５に示したように通常に破砕作業が行われているとき、破砕ロータ１５の高速回転により与えられる遠心力を受け、各ビット３６は、各々の軸３７に対して破砕ロータ１５の径方向外側に打撃部を突出させた姿勢をとる。このとき、各ビット３６は基本的にプレート集積体１０１に対して静止した状態にある。
【００５２】
被破砕物に混入して金属塊等の異物が破砕室２７に入り込み、これが図６に示したようにアンビル３４とビット３６との間に噛み込むと、通常の被破砕物を破砕しているときに比べてアンビル３４に大きな衝撃力が作用する。
【００５３】
破砕運転中、アンビル３４に作用する衝撃力はアンビルフレーム４０を介してシアピン４３に伝達されており、異物噛み込みによる過大な衝撃力がシアピン４３の許容剪断応力を超えた場合、シアピン４３は破断し、アンビルフレーム４３の拘束が解かれる。図７はその瞬間、つまり異物を介してアンビル３４に作用した衝撃力を受けてアンビルフレーム４０が回動し始めた瞬間を模式的に表している。
【００５４】
また、ビット３６は軸３７を介しプレート集積体１０１に対して回転自在に取り付けられているため、異物噛み込みによる過大な衝撃力が発生した際には、図７に示したように、プレート集積体１０１に対して破砕ロータ１５の回転方向と反対方向に回転する。このとき、異物を介してアンビル３４に衝突したビット３６のシアピン４３の破断直後の自転成分を０（誤差は許容）と想定した場合、前述した関係式（１）から、ビット３６の運動エネルギーの大部分がシアピン４３の破断エネルギーや、アンビル３４及びアンビルフレーム４０の回転力に変換され、失われることが判る。衝突の瞬間、プレート集積体１０１の回転運動は急停止することはなく慣性により継続するが、例えば振り子運動の剛体球衝突のモデルにおいて静止した振り子に別の振り子が衝突した場合のように、ビット３６は前述した自転成分の大部分を失い、結果として、プレート集積体１０１とビット３６との間に相対速度が発生し、ビット３６がプレート集積体１０１に対してプレート集積体１０１と反対方向の回転速度を持つこととなる（図７及び図８参照）。
【００５５】
すなわち、本実施形態では、ビット３６とアンビル３４の間に異物が噛み込んでシアピン４３が折損するとき、アンビル３４からビット３６への破砕反力による衝撃力をプレート集積体１０１に対するビット３６の回転運動に変換することができ、これによりビット３６の損傷を抑制することができる。よって、ビット３６を修復に伴うダウンタイムの発生を抑制することができる。
【００５６】
また前述したように、シアピン４３の破断直後のビット３６の前述した自転成分を０（誤差は許容）と想定した場合、振り子運動の剛体球衝突のモデルにおいて静止した振り子に別の振り子が衝突した際と類似した動きを実現することができる。したがって、ビット３６の運動エネルギーは異物を介してアンビルフレーム４０の運動エネルギー等に変換され、その際のエネルギー伝達媒体となった異物はアンビル３４とビット３６の間に噛み込む直前の速度ベクトルをある程度保った状態で、アンビルフレーム４０の回動動作により開放された破砕室２７の開口部（スクリーン３８の上部）から排出される。このとき、本実施形態では、アンビル３４をアンビルフレーム４０と破砕ロータ１５の回転軸３１，１００の間に設けているので、アンビルフレーム４０が退避した場合、アンビル３４の位置における破砕ロータ１５の回転接線方向が開放され、なおかつ異物がこの回転接線方向に凡そ沿って進行することから、異物排出の円滑性の向上も期待される（図８参照）。
【００５７】
以上、本実施形態によれば、スイングハンマー方式のビット３６と、アンビル３４の退避機構とのコンビネーションにより、通常破砕時における破砕能力を維持しつつ、異物混入時の破砕装置１３の損傷の可能性を大幅に低減することができる。これにより、被破砕物を確実に破砕しつつ、異物が混入し破砕作業が中断した場合でも迅速に復旧することができるため、破砕作業効率を大きく向上させることができる。
【００５８】
本発明の第２実施形態を説明する。
【００５９】
図９は本発明の第２実施形態に係る破砕機の要部を示す部分平面図、図１０は図９中のＸ−Ｘ線によるアンビルフレーム２０等の矢視断面図である。図１０は第１実施形態の図４に対応している。
【００６０】
本実施形態が第１実施形態と相違する点はアンビルフレーム４０の回動許容手段の構成であり、第１実施形態でアンビルフレーム４０の回動許容手段としてシアピン４３を適用したのに対し、本実施形態では、ストッパ部材をアンビルフレーム４０に弾性的に係合させ、アンビル３４に過大な衝撃力が作用してストッパ部材の係合が外れた場合に、アンビルフレーム４０の拘束が解かれる構成としてある。具体的には、本実施形態の回動許容手段４１４は、アンビルフレーム４０の回転接線と交差する方向に進退可能なストッパ部材としてのローラ４９５と、ローラ４９５を設定の付勢力で付勢する付勢手段９３とを有し、アンビルフレーム４０をローラ４９５で拘束してアンビルフレーム４０の姿勢を保持する構成である。本実施形態では、回動許容手段４１４は、左右の破砕装置フレーム２０のほぼ中間位置に１つ設けてあるが、数や位置は特に限定されない。回動許容手段４１４の詳細構成は再度後述する。
【００６１】
アンビルフレーム４０は、アンビル３４が破砕室２７内にある通常姿勢のときに回動軸３１の前方にくる位置に係合部４４６（後述）を備えている。アンビルフレーム４０は、その支点である回動軸３１から力点であるアンビル３４までの距離と作用点である係合部４４６までの長さ（距離）とが同程度となるように形成されており、アンビル３４にかかる負荷と同じ大きさの負荷が係合部４４６に作用する。なお、アンビルフレーム４０の回動軸３１からアンビル３４までの長さと回動軸３１から係合部４４６までの長さとの大小関係は本発明の本質的効果を得る上では特に限定されない。
【００６２】
前述した回動許容手段４１４は、アンビルフレーム４０の前方において左右の破砕装置フレーム２０間に渡された上下段のビーム４４８，４９４と、下段のビーム４９４の後部に設けたブラケット４９６と、上段のビーム４４８に前後方向に貫通したロッド９１と、両端が４９０ａ，４９０ｂを介してロッド９１及びブラケット４９６に連結されたレバー４９０と、レバー４９０にピン４９０ｃを介して回転自在に設けたローラ４９５と、内部にロッド９１を通してレバー４９０及びビーム４４８の間に介装した付勢手段（ゴムやばね等の弾性部材）９３と、ビーム４４８と付勢手段９３の間に挿入したシム９２とを備えている。
【００６３】
ローラ４９５は、上下のピン４９０ａ，４９０ｂの間のピン４９０ｂ寄りの位置に配置されており、またレバー４９０から外周面が後方に突出している。ロッド９１がビーム４４８に対して前後に摺動すると、レバー４９０が下のピン４９０ｂを支点に回動し、これに伴ってローラ４９５も前後方向に移動する。本実施形態ではローラ４９５が前後方向に移動する構成としているが、ローラ４９５との接触位置におけるアンビルフレーム４０の回転接線と交差する方向であれば、ローラ４９５の移動方向に特に限定はない。本実施形態では、ローラ４９５は付勢手段９３の付勢力によってアンビルフレーム４０側に付勢され、下半側にアンビルフレーム４０の係合部４４６を拘束している。アンビルフレーム４０は、付勢手段９３の付勢力によってローラ４９５で拘束され、アンビル３４が破砕室２７に臨む姿勢で保持される。そして、異物の噛み込み等でアンビル３４に過大な衝撃力が作用した場合、アンビルフレーム４０に強い回転力が与えられ、アンビルフレーム４０の係合部４４６が付勢手段９３の弾性力に抗ってローラ４９５を前方に押し、さらに係合部４４６がローラ４９５を乗り越えたとき、第１実施形態でシアピン４３が折損した場合と同様にアンビルフレーム４０の拘束が解かれる。
【００６４】
なお、アンビルフレーム４０の係合部４４６は、回動許容手段４１４のローラ４９５と当接するラッチ４４７と、ラッチ４４７を保持するケース４５２と、ケース４５２をアンビルフレーム４０に対して固定するベース部４４９とを備えている。ラッチ４４７のローラ４９５との接触面は、ローラ４９５の軸方向から見てローラ４９５側に凸の曲面に形成されていて、ラッチ４４７をケース４５２に対して進退させることで、ローラ４９５の外周面上をラッチ４４７との接触位置が移動する。図１０の状態からラッチ４４７をさらに突出させれば、ラッチ４４７とローラ４９５との接触位置は下に移動する。この場合、アンビルフレーム４０の回動軸３１を中心とするラッチ４４７の回転半径が大きくなり、ローラ４９５を乗り越えるためには、より前方へローラ４９５を移動させなければならなくなり、それだけアンビルフレーム４０を回動させるために必要な衝撃力が大きくなる。ラッチ４４７をケース４５２側に後退させれば、反対に小さな衝撃力でアンビルフレーム４０の回動動作が許容されるようになる。
【００６５】
また、ラッチ４４７には、ローラ４９５と反対側からラッチ４４７の摺動方向にボルト４５０が螺合している。このボルト４５０はケース４５２の端面に設けた貫通孔を通っており、その頭部４５０ａはケース４５２の端面の外部にある。またボルト４５０は、ケース４５２の端面とラッチ４４７の間に介在するスプリング４５１にも通されている。アンビルフレーム４０が開くときには、ラッチ４４７にはローラ４９５からスプリング４５１を押し縮める力がかからないが、アンビルフレーム４０が開いてしまったとき、図１０中の時計回りにアンビルフレーム４０を回転させて押し込むと、ラッチ４４７が先端からローラ４９５に接触するので、スプリング４５１が一時縮んでラッチ４４７が後退し、通常姿勢に復帰する。すなわち、係合部４４６や回動許容手段４１４を分解したり、何らかの部品を交換したりしなくても、元の状態に復帰させることができるようになっている。
【００６６】
その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００６７】
本実施形態においても、スイングハンマー方式のビット３６と、アンビル３４の退避機構とのコンビネーションにより、第１実施形態と同様、通常破砕時における破砕能力を維持しつつ、異物混入時の破砕装置１３の損傷の可能性を大幅に低減することができる。これにより、被破砕物を確実に破砕しつつ、異物が混入し破砕作業が中断した場合でも迅速に復旧することができるため、破砕作業効率を大きく向上させることができる。
【００６８】
なお、以上の各実施の形態においては、本発明を自力走行可能な破砕機に適用した場合を例にとって説明したが、これに限られず、牽引して走行可能な移動式破砕機、若しくは例えばクレーン等により吊り上げて運搬可能な可搬式破砕機、さらにはプラント等において固定機械として配置される定置式破砕機にも本発明は適用可能である。また、軸を水平にして回転する破砕ロータに対して水平方向から被破砕物を供給する破砕機に本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、破砕装置上にホッパを設けて破砕ロータに対して上から被破砕物を供給するタイプの破砕機にも本発明は適用可能である。これらの場合も同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１５        破砕ロータ
２０        破砕装置フレーム
２７        破砕室
３４        アンビル
３６        ビット
４０        アンビルフレーム
４３        シアピン（回動許容手段）
９３        付勢手段
１０１      プレート集積体
４１４      回動許容手段
４９５      ローラ（ストッパ部材）
Ｅｐ        回動許容手段の設定値
ｇ          重力加速度
ｈ          アンビルフレームの重心の高さ偏差
ｍ          アンビルフレームの質量
Ｉｃ        ビットの自転成分の慣性モーメント
Ｉｆ        アンビルフレームの慣性モーメント
Ｉｒ        破砕ロータの慣性モーメント
Δωｃ      回転許容手段の作動前後のビットの自転成分偏差
Δωｆ      回転許容手段の作動前後のアンビルフレームの回転数偏差
Δωｒ      回転許容手段の作動前後の破砕ロータの回転数偏差
【図１】
2011011193.tif 000003
【図２】
2011011193.tif 000004
【図３】
2011011193.tif 000005
【図４】
2011011193.tif 000006
【図５】
2011011193.tif 000007
【図６】
2011011193.tif 000008
【図７】
2011011193.tif 000009
【図８】
2011011193.tif 000010
【図９】
2011011193.tif 000011
【図１０】
2011011193.tif 000012