(57)【要約】      （修正有）【課題】機構的にまたは電気的に特別な構成要素を付加することなく、過負荷対策を講じることができる、機械動作装置を提供する。【解決手段】複合細断機構３にモータ部８からの動力を伝達する歯車機構部１０を備えたもので、廃棄書類等を細断するものである。そして、歯車機構部１０は、廃棄書類等、すなわち被細断紙Ｐを細断する際に、複合細断機構３にかかる被細断紙Ｐによる過負荷により破壊することで、複合細断機構３への動力の伝達を遮断可能な脆弱歯車としての従動ギヤ１０ｂを備える。従動ギヤ１０ｂとして、ポリアセタール樹脂を用いることができる。【選択図】図３
0003187320.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
動作部に原動部からの動力を伝達する動力伝達部を備えた機械動作装置において、
前記動力伝達部は、前記原動部と動力的に結合して、前記原動部からの動力を前記動作部に伝達するための歯車機構部を具備し、
該歯車機構部は、前記動作部にかかる過負荷により前記動作部への動力の伝達を遮断する脆弱歯車を備えた、
ことを特徴とする機械動作装置。
【請求項２】
前記脆弱歯車は、前記動作部にかかる許容負荷を超えると脆性破壊を起こす素材で構成されている、請求項１に記載の機械動作装置。
【請求項３】
前記脆弱歯車は、原動部の許容トルクとの関係が、原動部の許容トルク＞脆弱歯車の限界負荷トルクとなっている、請求項１または２に記載の機械動作装置。
【請求項４】
前記機械動作装置は、シュレッダである請求項１から３のいずれか１項に記載の機械動作装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、機械動作装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知の機械動作装置の一つとして、例えば、廃棄書類などの処分に用いられるシュレッダは、今日では特に官公庁、企業にとっては不可欠の設備となっている。
シュレッダの動作部は、特許文献１で見られるように、複数の縦切り用ディスク状カッターからなる一対のカッターブロックを組み合わせ被細断材料を縦切り細断する縦切り細断部と、横切り用回転カッター及び横切り用固定カッターを有し該縦切り細断された被細断材料を横切り細断する横切り細断部とを備えている。
【０００３】
かかるシュレッダで問題なのは、しばしば、そのシュレッダの細断能力を越えて、被細断紙が多量に紙投入口に押し込まれ、過負荷細断となることである。
過負荷細断となると、過負荷保護装置が作用して、縦切り用カッターブロックおよび横切り用回転カッターが自動的に逆転し、被細断材料を吐出するような構成のものが主流となっている。
そして、上記特許文献１では、正常細断時には、横切り回転カッターは、正回転し、過負荷細断にて自動逆転するときには、横切り用回転カッターは逆転せず、縦切り用ディスク状カッターのみが逆回転する構造としている。
【０００４】
また、特許文献２では、被細断紙の厚さや紙幅を検出して、原動部を制御して、原動部の出力軸につながる変速機の回転を制御するとしている。
【０００５】
さらに、特許文献３では、原動部に過負荷を検出するように検出器を接続し、この検出器に、変速器の回転を制御するように変速制御回路を接続するようにしている。
【０００６】
以上のように、シュレッダでは、様々な過負荷保護装置が不可欠のものとなっている。過負荷保護装置がないと、カッターにかかる過負荷に起因して発生する原動部や装置全体に亘る不具合が生じ、専門の点検修理に頼らざるを得なくなり、運用、維持コストの高騰につながる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１６９７３７号公報
【特許文献２】特開平５−９２１４４号公報
【特許文献３】特開平５−９２１４３号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示される機構では、逆転防止手段を付加することになり、また、特許文献２および特許文献３のように、センサ回路、フィードバック制御回路など、制御構成の複雑化を招いており、製造コストの抑制は困難である。
そこで、機構的にまたは電気的に構成が複雑化することなく、現構成要素で過負荷対策がなされれば製造コスト上も有利であろうと考えられている。
本考案は、以上のような背景から提案されたものであって、機構的にまたは電気的に特別な構成要素を付加することなく、過負荷対策を講じることができる、機械動作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】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の考案では、動作部に原動部からの動力を伝達する動力伝達部を備えた機械動作装置において、動力伝達部は、原動部と動力的に結合して、原動部からの動力を動作部に伝達するための歯車機構部を具備し、歯車機構部は、動作部にかかる過負荷により動作部への動力の伝達を遮断する脆弱歯車を備えた、ことを特徴とする。
【００１０】
本考案では、従来の過負荷保護装置によるのではなく、動力伝達に関与する動力伝達部の構成要素に着目し、構成要素の一部が動作部にかかる過負荷により破壊するようにすれば、直ちに動力伝達を分断することができるので、動作部を過負荷から保護することが可能であることを見出したのである。
【００１１】
これにより、構成要素の一部が動作部にかかる過負荷により破壊しても、その破壊された構成要素の一部を交換するだけで、装置の復旧ができる。
【００１２】
また請求項２に記載の考案では、脆弱歯車は、動作部にかかる許容負荷を超えると脆性破壊を起こす素材で構成することができる。
【００１３】
これにより、動作部にかかる負荷が許容負荷を超えると、脆弱歯車が直ちに破壊して動作部への動力伝達を遮断することができる。
【００１４】
また請求項３に記載の考案では、脆弱歯車は、原動部の許容トルクとの関係が、原動部の許容トルク＞脆弱歯車の限界負荷トルクとなっている。
【００１５】
さらに請求項４に記載の考案では、機械動作装置はシュレッダである。
【考案の効果】
【００１６】
本考案によれば、動作部にかかる過負荷により、動力伝達部における脆弱歯車が破壊するようになっているため、過負荷により動作部や原動部に対する損傷を防止することができ、最小限の部品交換で、機械動作装置を直ちに復旧させることができる。このため、これまでのように、動作部にかかる過負荷に起因して発生する原動部や装置全体に亘る不具合をなくすことができるので、専門の点検修理の手間を極力省くことができ、運用、維持コストの抑制は勿論、機械動作装置の稼働率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本考案に係る機械動作装置の実施形態としてのシュレッダの模式的な断面図である。
【図２】図１に示すシュレッダの縦方向細断機構を歯車機構部とともに示した構成図である。
【図３】図１に示す細断機構を歯車機構部とともに示した構成図である。
【図４】歯車機構部をフレームを取り外した状態で目視した斜視図である。
【考案を実施するための形態】
【００１８】
以下、本考案にかかる機械動作装置の実施形態を挙げ、添付図面に基づいて説明する。ここでは、機械動作装置としてシュレッダを挙げて説明する。
シュレッダは、詳細は後述するが、動作部（複合細断機構）に原動部（モータ部）からの動力を伝達する動力伝達部（歯車機構部）を備えたもので、廃棄書類等を細断するものである。そして、歯車機構部は、廃棄書類等、すなわち被細断紙を細断する際に、複合細断機構にかかる被細断紙による過負荷により破壊することで、複合細断機構への動力の伝達を遮断可能な脆弱歯車（後述）を備えている。
【００１９】
そこで、図１にシュレッダ１を示す。シュレッダ１は、被細断紙Ｐが投入される投入口５と、筐体２内の上部に設けられ、モータ部８（図２参照）の回転動力により動作して被細断紙を細断する複合細断機構３と、筐体２内の下部に設けられ、複合細断機構３により細断されて落下する細断屑（紙チップ）を受け容れるごみ箱４と、を備える。
【００２０】
ここで、図２、図３は、複合細断機構３の構成図で、図２は、供給される該被細断紙Ｐ（図示せず）の先端側から複合細断機構３を観た図、図３は、供給される該被細断紙Ｐの上面側から該複合細断機構３を観た図である。
複合細断機構３は、図２に示すように、フレームｆに、減速機構部８ａを一体化したモータ部８と、モータ部８と動力的に結合した動力伝達部である歯車機構部１０と共に、一体的な構造となって筐体２内に据え付けられている。
複合細断機構３は、モータ部８の動力が歯車機構部１０を介して伝達されるようになっている。
【００２１】
複合細断機構３は、回転軸線が互いに平行に延びる、第１ディスクカッタローラ６ａと第２ディスクカッタローラ６ｂとを具備する。被細断紙Ｐは、第１ディスクカッタローラ６ａと第２ディスクカッタローラ６ｂの間を、第１ディスクカッタローラ６ａと第２ディスクカッタローラ６ｂの回転にともなって走行し、細断がなされるようになっている。
なお、以下の説明において、第１ディスクカッタローラ６ａおよび第２ディスクカッタローラ６ｂを単に細断機構６と称する場合がある。
第１ディスクカッタローラ６ａ、第２ディスクカッタローラ６ｂは、たとえば、ワンカットクロスと称されるカッタローラからなり、これらの間を走行する被細断紙Ｐは、縦方向および横方向に同時に切断されるようになっている。
これら第１、第２ディスクカッタローラ６ａ、６ｂは、筐体２の投入口５（図１参照）の下方に配置されている。
第１ディスクカッタローラ６ａと第２ディスクカッタローラ６ｂは、互いの回転軸線を結ぶ面に対して、被細断紙Ｐの押込み方向が略直交する位置関係でフレームｆに取り付けられている。
【００２２】
また、第１ディスクカッタローラ６ａ、第２ディスクカッタローラ６ｂは、それらの回線軸線を含む面が筐体２内において水平方向となっている。
【００２３】
第１ディスクカッタローラ６ａと第２ディスクカッタローラ６ｂとは、電源スイッチ（図示せず）のオンによりモータ部８と、モータ部８と動力的に結合した歯車機構部１０からの減速された回転動力により、協働して被細断紙Ｐを縦方向（進行方向）および横方向に細断する。
【００２４】
以上のような細断機構６の第１、第２ディスクカッタローラ６ａ、６ｂについて、モータ部８からの動力の伝達経路を形成する機構構成について説明する。
図２、図３に示すように、細断機構６は、減速機構部８ａと一体化したモータ部８からの回転動力を、歯車機構部１０を介して、細断機構６に伝達されると共に、細断機構６の第１ディスクカッタローラ６ａに伝達され、さらに、第１ディスクカッタローラ６ａから伝動歯車１１、１２を通じて第２ディスクカッタローラ６ｂに伝達される機構構成となっている。従って、第１ディスクカッタローラ６ａと第２ディスクカッタローラ６ｂとは、互いに内向きに回転することとなる。
【００２５】
歯車機構部１０は、モータ部８における減速機構部８ａの出力軸に連結した駆動軸１３に固定された小ギヤ１０ａと、小ギヤ１０ａと噛み合う従動ギヤ１０ｂとを有する。
従動ギヤ１０ｂは、第１ディスクカッタローラ６ａに伝達可能に従動軸１５に軸支されている。
なお、図４は、歯車機構部１０を、フレームｆを取り外した状態で目視した斜視図である。図４では、図２、図３に示した減速機構部８ａを含むモータ部８を省略して示している。図４に示すように、減速機構部８ａの出力軸に連結した駆動軸１３には、小ギヤ１０ａが固定され、この小ギヤ１０ａには従動ギヤ１０ｂが噛み合うように配置されている。
【００２６】
そして、従動ギヤ１０ｂは、本考案の技術的特徴として素材がポリアセタール樹脂で構成されている。従動ギヤ１０ｂとして、ポリアセタール樹脂を用いるのは、被細断紙Ｐが多量に投入口５に押し込まれた際の過負荷保護としての観点からである。
すなわち、細断機構６にかかる過負荷により、歯車機構部１０の一部である従動ギヤ１０ｂが破壊することで、細断機構６への動力の伝達を遮断可能なように、従動ギヤ１０ｂを脆弱歯車として、他の構成要素より強度の低いポリアセタール樹脂を用いるのである。
ポリアセタール樹脂は、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）と称せられるエンジニアリングプラスチックの一つで、性状は、結晶部と非晶部が混在し、機械的強度に優れる。 耐摩耗性、摺動性がよく、軸受けにも使用される。
【００２７】
一般に、歯車の強度は、歯車の材質によって大きく異なる。歯車は、炭素鋼やステンレス鋼が一般的であり、小型の歯車では炭素鋼やステンレス鋼の他、黄銅製やポリアセタール等のプラスチック製がある。同一寸法の歯車で比較すると、最も大きい動力を伝達可能な炭素鋼に比較して、ポリアセタール樹脂製は２０％程度の強度であるといわれる。
また、歯車の材質を選定する場合、カタログに記載される許容伝達動力（あるいは許容トルク）から、実際に使用する機械の動力やトルクを参照する必要がある。許容伝達動力および許容トルクを許容負荷という。なお、動力Ｌ、トルクＴｑ（Ｎｍ）および回転数Ｎ（ｒｐｍ）には次式の関係がある。
Ｌ＝２π・Ｔｑ・Ｎ／６０
歯車の強度は、歯面にかかる力（Ｎ）、すなわち、トルク（Ｎｍ）に関係するため、許容伝達動力（Ｗ＝Ｎｍ／ｓ）は、回転数が低くなるほど小さくなる。したがって、減速された歯車ほど、強度に留意する必要がある。
（以上、出典：独立行政法人  海上技術安全研究所  講義ノート：もの作りのための機械設計工学  第６章  歯車機構の設計）
【００２８】
被細断紙Ｐが多量に投入口５に押し込まれた際、第１ディスクカッタローラ６ａと第２ディスクカッタローラ６ｂとの間に被細断紙Ｐが噛みこんだ状態で、細断能力を越えると、停止してしまう。すると、細断機構６が固定することで、モータ部８が強制的に停止させられるため、大電流がモータ部８に流れ、モータ部８が焼損したり、第１ディスクカッタローラ６ａと第２ディスクカッタローラ６ｂとに強大な多大な負荷がかかって破損するおそれがある。
【００２９】
そこで、そのような装置全体に亘る損傷を避けるために、他の装置部品の強度よりも脆弱な素材で、歯車機構部１０の一部品としての従動ギヤ１０ｂをポリアセタール樹脂製で構成することで、過負荷状態になった際に破壊させるようにしたのである。この場合、従動ギヤ１０ｂを構成するアセタール樹脂は、所定の過負荷応力、負荷トルクが加わると、歯が急激に折損する脆性破壊特性を有するといわれる。
その際、従動ギヤ１０ｂは、モータ部８の許容トルクとの関係が、モータ部８の許容トルク＞従動ギヤ１０ｂの限界負荷トルクとなっていることが重要である。
【００３０】
なお、従動ギヤ１０ｂの素材としては、ポリアセタール樹脂の他、主原料ナイロンモノマーを大気圧下で重合・成型することでナイロンの特性を向上させたＭＣナイロン（登録商標：日本ポリペンコ（株））も可能である。
ただし、ＭＣナイロンは、ポリアセタール樹脂に比較して強度が高いので、モータ部８の許容トルクや、細断機構６である第１ディスクカッタローラ６ａおよび第２ディスクカッタローラ６ｂの強度との関係から、肉厚、径など規格寸法を考慮する必要がある。
【００３１】
以上、本実施形態におけるシュレッダでは、歯車機構部１０の一部品としての従動ギヤ１０ｂを他の構成部品の強度よりも脆弱な素材の脆弱歯車として構成することで、過負荷状態になった際に破壊させるようにしたが、動力伝達に関与する他の構成部品、例えば従動ギヤ１０ｂと噛み合う小ギヤ１０ａも破壊を前提とした脆弱な素材で構成することも可能である。
【００３２】
以上、本考案に係る機械動作装置としてシュレッダを一例に挙げ、説明した。しかし、本考案は、シュレッダに限らず、例えば加工対象物に対し加工を施す工具等が限界応力を越えて加工がなされるときなど、高価な工具が破損する前に、原動部からの動力を伝達するのに関与する動力伝達部の一部構成部品を破損させるように構成するなど、産業機械装置にも、適用可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１          シュレッダ
２          筐体
３          複合細断機構
４          ごみ箱
５          投入口
６          細断機構
６ａ        第１ディスクカッタローラ
６ｂ        第２ディスクカッタローラ
８          モータ部
８ａ        減速機構部
１０        歯車機構部
１０ａ      小ギヤ
１０ｂ      従動ギヤ
１１、１２  伝動ギヤ
１３        駆動軸
１５        従動軸
ｆ          フレーム
【図１】
0003187320.tif 000003
【図２】
0003187320.tif 000004
【図３】
0003187320.tif 000005
【図４】
0003187320.tif 000006