(57)【要約】      （修正有）【課題】処理室上に切粉等の被処理物がブリッジ状の塊となって残ることを防止し、大量の被処理物を一挙に処理することが可能な破砕処理装置を提供する。【解決手段】単一の逆台形状の処理室１０内に、搬送機能と撹拌機能とを兼ねた大型のスクリュー３０を配置するとともにそれに連続して回転破砕刃４０を配置する。搬送機能と撹拌機能とを兼ねたスクリュー３０は、外径がスクリュー羽根のピッチに対し１．３倍以上の撹拌スクリューである。回転破砕刃４０は、主たる破砕機能を持つ複数枚の破砕刃４１と、破砕刃４１とスクリュー３０との間に配置され被処理物の誘導板としての機能と補助的な破砕機能を持つ破砕刃４２とからなり、破砕刃４１と破砕刃４２とを軸方向について一部オーバーラップさせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面形状が略逆台形状であって、上面の少なくとも一部が開放された処理室と、前記処理室の両側面間を貫通する回転軸と、当該回転軸に固定され前記回転軸とともに回転するスクリュー及び回転破砕刃と、前記処理室の底面の、前記回転破砕刃と対向する位置に固定された固定破砕刃とを備えた破砕処理装置であって、
前記スクリューは、その外径が、前記処理室の底面から上面までの高さの７割以上であり且つスクリュー羽根のピッチに対し３倍以下且つ１．３倍以上の撹拌スクリューであることを特徴とする破砕処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の破砕処理装置であって、
前記処理室は、前記両側面の間に、底板と、当該底板に連続する二枚の側板とを有し、
前記スクリューの外周と前記側板との最短距離が、前記スクリューの外周と前記底板との最短距離の２倍以下であることを特徴とする破砕処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載の破砕処理装置であって、
前記回転破砕刃は、一端側が前記回転軸に固定された支持部と、当該支持部の他端側に固定された刃部とを有し、
前記スクリューの外径は、前記支持部の最大旋回直径以上且つ前記刃部の最大旋回直径以下であることを特徴とする破砕処理装置。
【請求項４】
請求項１に記載の破砕処理装置であって、
前記回転軸の軸方向における前記回転破砕刃の取り付け位置と前記スクリューのスクリュー羽根端部の位置とが連続しているか一部オーバーラップしていることを特徴とする破砕処理装置。
【請求項５】
請求項１に記載の破砕処理装置であって、
前記回転破砕刃は、前記処理室の端部側に位置する第１の破砕刃と、前記第１の破砕刃と前記スクリューとの間に位置する第２の破砕刃とを備え、前記第１の破砕刃と前記第２の破砕刃とは、回転方向について所定の角度ずれ且つ軸方向について一部オーバーラップしていることを特徴とする破砕処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の破砕処理装置であって、
前記第１の破砕刃は複数枚の破砕刃からなり、前記第２の破砕刃は１枚の破砕刃からなり、回転方向について前記複数の破砕刃の中間位置に固定されていることを特徴とする破砕処理装置。
【請求項７】
請求項１に記載の破砕処理装置であって、
前記回転破砕刃は、前記固定破砕刃と対向する面が長方形であって、軸方向の長さが回転方向の長さより長いことを特徴とする破砕処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械などにおいて発生した金属や樹脂の切粉などの処理対象物を破砕する破砕処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械による加工により発生した切粉などの処理対象物を、切断し処理する破砕処理装置が知られている。破砕処理装置では、効率よく切粉を粉砕するという本来の課題に加えて、混入した異物を除去する機能や破砕とともに切粉を圧縮して減容する機能などが求められ、このための種々の提案がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１、２には、スクリューが設けられた第１の処理室と、破砕刃が設けられた第２の処理室とを備えた破砕処理装置が記載されている。この破砕処理装置では、第１の処理室に投入された被処理物をスクリューで効率的に搬送しながら第２の処理室で破砕を行うように構成される。これにより、第１の処理室に投入された被処理物のうち一定量が第２の処理室に搬送されるので、破砕刃への負担が少なく効率的な処理が行える、異物の除去を容易に行えるなどの利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１２６７１８号公報（第四実施形態）
【特許文献２】特開２００９−１０１２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記した破砕処理装置のように、被処理物の投入口から破砕を行う破砕処理室（第２の処理室）にスクリューで被処理物を搬送するように構成した装置では、搬送手段であるスクリューの上部に被処理物がブリッジ状の塊となりやすく、それが第２の処理室に搬送されないまま第１の処理室に残るという問題があった。第１の処理室上部に堆積したブリッジ状の塊は処理効率の低下を招く原因となる。
【０００６】
また従来の破砕処理装置では、被処理物を一度に大量に投入した場合、搬送を行う第１の処理室或いは第1の処理室と第２の処理室との間で目詰まりを起こし、スクリューの回転駆動機構が過負荷となる問題があった。
【０００７】
本発明は上述したブリッジ形成を防止し、大量の被処理物を一挙に処理することが可能な破砕処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の破砕処理装置は、搬送室と破砕室とを分割しない単一の逆台形状の処理室内に、搬送機能と撹拌機能とを兼ねた大型のスクリューを配置するとともにそれに連続して回転破砕刃を配置したことを特徴とする。搬送機能と撹拌機能とを兼ねたスクリューは、具体的には、外径が処理室の底面から上面までの高さの７割以上であり且つスクリュー羽根のピッチに対し１．３倍以上の撹拌スクリューである。
【０００９】
すなわち本発明の破砕処理装置は、側面形状が逆台形状である処理室と、前記処理室の両側面間を貫通する回転軸と、当該回転軸に固定され前記回転軸とともに回転するスクリュー及び回転破砕刃と、前記処理室の底面の、前記回転破砕刃と対向する位置に固定された固定破砕刃とを備え、前記スクリューは、その外径が、前記処理室の底面から上面までの高さの７割以上であり且つスクリュー羽根のピッチに対し３倍以下且つ１．３倍以上の撹拌スクリューであることを特徴とする。
【００１０】
また本発明の破砕処理装置は、好適には、前記回転軸の軸方向における前記回転破砕刃の取り付け位置と前記スクリューのスクリュー羽根端部の位置とが連続しているか一部オーバーラップしている。
【００１１】
また本発明の破砕処理装置の好適な態様では、スクリューに連続する回転破砕刃は、処理室の端部側に位置する第１の破砕刃と、第１の破砕刃とスクリューとの間に位置する第２の破砕刃とを備え、第１の破砕刃と第２の破砕刃とは、回転方向について所定の角度ずれ且つ軸方向について一部オーバーラップしている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、処理室を逆台形状とし、且つピッチに対し外径の大きいスクリューを配置したことにより、ピッチごとに、傾斜した側面とスクリュー羽根との間に被処理物を受容する大きな空間が提供される。被処理室に投入された被処理物はこの空間に落ち込むことにより、確実にスクリューに巻き込まれ、撹拌されながら回転破砕刃側に送られ、スクリューの上端にブリッジ状の層となって残ることがない。
【００１３】
また回転破砕刃の取り付け位置が、スクリュー羽根端部の位置と連続するかオーバーラップしているので、破砕刃とスクリューとの間で被処理物が滞留することなく円滑に搬送と破砕が行われる。
【００１４】
さらに回転破砕刃を、端部に位置する第１の破砕刃と、スクリューとの間に位置する第２の破砕刃で構成することにより、第２の破砕刃が予備的な破砕を行うとともにスクリューと連動して第１の破砕刃側に被処理物を誘導し、被処理物のつまりを起こすことなく大量の被処理物を効率よく処理することができる。
【００１５】
また搬送と撹拌をかねたスクリューと、搬送と破砕を兼ねた破砕刃とを組み合わせることにより、処理室を分ける仕切りを不要にでき、仕切りが存在することによる搬送の過負荷を防止することができる。
【００１６】
その他の本発明の効果は、実施形態の説明において明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態の破砕処理装置（側板を外した状態）の正面図
【図２】図１の破砕処理装置を上面から見た図
【図３】図１の破砕処理装置の処理室の平面図
【図４】スクリューの大きさを説明する図
【図５】回転破砕刃を示す斜視図
【図６】図１の破砕処理装置の側断面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
本実施形態の破砕処理装置は、基本的に一軸方式の装置であり、図１及び図２に示すように、主として、単一の処理室１０と、処理室１０を貫通する１本の回転軸２０と、回転軸２０に固定されたスクリュー３０と、回転軸２０に固定された回転破砕刃４０と、処理室１０の底面に固定された固定破砕刃５０と、回転軸２０の駆動機構６０とから成る。
【００１９】
処理室１０は、図３に示すように、底板１１と、底板１１に連続する４枚の側板１２〜１５とから成り、上部は被処理物を投入するための開口１７になっている。開口１７の上部には必要に応じてホッパー７０（図１）や蓋が設置される。側板１２、１４は、処理室１０の側面を構成するものであり、逆台形状を有し、底板１１に対し垂直である。側板１３、１５は、図３及び図６に示すように、底板１１に対し所定の角度を持ち、上部に底板１１よりも面積の広い開口１７を提供している。処理室１０を構成する底板１１及び側板１２〜１５は、溶接等によって一体化されている。
【００２０】
底板１１には、側板１４に近い側に、開口が形成されており、この開口を塞ぐように固定破砕板５０がねじやボルト等で固定されている。
【００２１】
側板１３、１５の開きの角度は、特に限定されるものではないが、垂直に対し１５度〜６０度程度、好ましくは２０度〜４５度である。このような角度にすることによって外径の大きいスクリュー３０と側板１３、１５との間に、被処理物を受け入れる十分な広さと、被処理物をスクリュー３０に確実に巻き込ませる間隔を持つ空間を設けることができる。
【００２２】
側板１２、１４には、その中央に、回転軸２０が貫通する貫通孔が形成されている。回転軸２０の、側板１２を貫通した一端は、側板１２に固定された軸受６１に、回転自在に支持されている。側板１４を貫通した回転軸２０の他端は、軸受６２を介して回転駆動機構（ここではモータ６０）の回転軸に固定されている。モータ６０は、処理室１０の外側（側板１４）に、固定具６３によりボルト等で固定されている。また回転軸２０の、処理室１０内の両端には、スクリュー３０の外径とほぼ同じ径を持つ円盤２５が固定されている。円盤２５は側板１２、１４の貫通孔を塞ぐ機能を持つとともに、金属の切粉が移動する際に本体を損傷するのを防止する。
【００２３】
処理室１０の内側に位置する回転軸２０には、スクリュー３０と回転破砕刃４０が固定されている。スクリュー３０は、上部から投入された被処理物をスクリュー羽根の間に取り込んで回転破砕刃４０側に搬送するとともに、スクリュー羽根に巻き込みながら撹拌するもので、１ないし複数ピッチのスクリュー羽根から構成される。スクリューの大きさやスクリュー羽根のピッチ数及びピッチ幅は、切粉の材質、形状、処理量等の条件によって調整されるが、スクリューの外径をスクリュー羽根のピッチや処理室のサイズとの関係で適切にすることにより、スクリュー羽根が１ないし２ピッチ程度でも上述した搬送と撹拌作用を得ることができ、装置の小型化を図ることができる。
【００２４】
図４を参照して、スクリュー３０の大きさについて説明する。まずスクリュー３０の外径Ｄは、好ましくは処理室１０の高さＨ（底面から上面までの高さ）の７割以上、より好ましくは８割以上である。但し、処理室１０の高さＨを超えないものとする。好ましくは９割以下とする。このような比較的大きな外径のスクリュー３０を用いることにより、スクリュー３０の回転によって被処理物を破砕刃側に搬送する際に、処理室１０の底板１１とスクリュー３０との間の間隙で予備的な破砕作用を施すことができる。しかも底板１１とスクリュー３０との間に及び側板１３、１５とスクリュー３０との間には、それぞれ外径の数％程度の間隔Ｇ１、Ｇ２があるので、被処理物が詰まることなく円滑な搬送を行うことができる。なおスクリュー３０と側板１３、１５との間隔Ｇ２（すなわちスクリューの外周と側板との最短距離）は、スクリュー３０と底板１１との間隔Ｇ１（すなわちスクリューの外周と底板との最短距離）の２倍以下であることが好ましい。
【００２５】
スクリュー３０の外径Ｄは、スクリュー羽根のピッチＰに対し、１．３〜３倍であることが好ましい。ピッチＰに対する外径Ｄの大きさをピッチの１．３倍以上とすることにより、スクリュー羽根の間に被処理物を収納する十分な空間Ｓを設けることができ、スクリューの上部にブリッジ状の被処理物の塊が形成されるのを防止することができる。また外径ＤをピッチＰの３倍以下とすることにより、スクリューの回転に伴ってスクリュー羽根の間に入り込んだ被処理物を撹拌し、破砕しやすい状態で回転破砕刃と固定破砕刃との間に送り込むことができる。
【００２６】
またスクリュー３０の外径Ｄは、後述する回転破砕刃４０の旋回直径とほぼ同程度以内であることが好ましい。外径Ｄが旋回直径より小さすぎると、スクリュー３０と回転破砕刃４０との間で被処理物が滞留しやすく、目詰まりの原因となる。
【００２７】
一例として、図面に示す破砕処理装置は、処理室の開口１７の、回転軸２０の軸方向の寸法が450ｍｍ、それと直交する方向の寸法が540ｍｍ、底板１１から開口までの高さＨが300ｍｍの処理室に対し、スクリュー３０の外径は250ｍｍ、ピッチは120ｍｍである。
【００２８】
回転破砕刃４０は、処理室１０の底板１１に固定された固定破砕刃５０と協働して被処理物（切粉）を破砕するもので、図５に示すように、回転軸２０に固定された支持部４０ａと、支持部４０ａの一端に固定された刃部４０ｂとからなる。支持部４０ａは、刃部４０ｂが固定された端部と反対側の端部が、溶接等によって回転軸２０に一体的に固定されている。また刃部４０ｂは、溶接等で支持部４０ａに固定されていてもよいが、ボルト等で固定し交換可能にすることもできる。
【００２９】
刃部４０ｂは、回転軸２０に沿った方向の長さＬ１が、回転方向の長さＬ２より長く、固定破砕刃５０と対向する面４０ｃが長方形の破砕面になっている。このように軸方向の長さＬ１を長くとることにより、回転時において固定破砕刃５０との接触時間が比較的短いにも拘わらず、固定破砕刃５０との間で被処理物を圧縮しながら効果的にすり潰しを行うことができ、その動作の繰り返しによって被処理物の破砕を行うことができる。長方形の長辺と短辺の比は、特に限定されるものではないが、例えば１．５〜４：１程度である。また回転破砕刃４０の、回転軸半径方向の長さＬ３は、固定破砕刃５０との間に被処理体の圧縮と破砕に適した間隙を形成するように調整されている。回転破砕刃４０が固定破砕刃５０に最も接近した状態における両者間の間隔は、被処理物によって異なるが、０．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度が好ましい。
【００３０】
上述した構造の回転破砕刃４０は、本実施形態においては、図１、２に示したように、モータ６０に近い側、すなわち側板１４側に配置された２枚の回転破砕刃（第１の破砕刃）４１と、破砕刃４１に対し軸方向にずれた１枚の回転破砕刃（第２の破砕刃）４２とから構成されている。回転破砕刃４１は、本実施形態の破砕処理装置における主破砕刃として機能するものであり、図６に示すように、回転方向に１８０度ずれて配置された２枚の回転破砕刃からなり、被処理物の引き込みと破砕を行う。
【００３１】
回転破砕刃４２は、２枚の回転破砕刃４１に対し９０度ずれた位置に固定されており、主破砕刃４１の破砕機能を補うとともに、スクリュー３０から主破砕刃４１への被処理物の移動を誘導する誘導板としても機能する。このため、回転破砕刃４２は、軸方向について、スクリュー３０の端部と連続した位置または若干オーバーラップした位置にあり、回転破砕刃４１とは若干オーバーラップしている。つまり、回転破砕刃４２の軸方向の左端部は、回転破砕刃４１の軸方向の右端部よりも、左側（側板２２側）に位置している。第１の破砕刃４１及び第２の破砕刃４２のオーバーラップ量は、限定されるものではないが、回転破砕刃４１の軸方向の長さの１／１０程度である。このように軸方向にずれた第１の破砕刃４１と第２の破砕刃４２が、軸方向に重なった部分を有することによって、渦巻状になった被処理物などが、第１の破砕刃４１と第２の破砕刃４２との隙間に挟まって移動できなくなることを防止し、且つ被処理物の軸方向のみならず左右方向の移動も促すことができる。これにより破砕効果を高めることができる。
【００３２】
なお図示する実施形態では、第１の破砕刃４１が１８０度の角度で配置された２枚の回転破砕刃からなる場合を示したが、回転破砕刃の枚数や角度は、切粉の材質、形状、処理量等に応じて適宜調整することができる。例えば、１２０度の間隔で３枚の破砕刃を配置してもよいし、９０度の間隔で４枚の破砕刃を配置してもよい。さらに破砕刃間の角度を６０度と１２０度などのように異ならせてもよい。第２の破砕刃４２についても、１枚ではなく複数枚設けることも可能であるが、第２の破砕刃４２が第１の破砕刃４１に被処理物を誘導する誘導板として機能するためには、２枚以下であることが好ましく、１枚がより好ましい。また第２の破砕刃４２は、第１の破砕刃４１とは回転方向において重ならないことが好ましく、２つの第１の破砕刃４１の中間に位置することが好ましい。
【００３３】
固定破砕刃５０は、図２及び図３に示すように、平板状の部材からなり、軸方向の長さは、回転軸２０に固定された第１破砕刃４１の左端から第２の破砕刃４２の右端までの長さと同程度であって、これら破砕刃と対向する位置に設けられた底板開口に固定されている。固定破砕刃５０には、板を貫通する複数の穴５１が形成されている。これらの穴５１は、破砕後の被処理物の排出口となる。穴の個数や径は、被処理物に応じて適宜調整される。被処理物に応じて穴の個数や径が異なる固定破砕刃を交換するようにしてもよい。
【００３４】
次に以上の構造を踏まえ、本実施形態の破砕処理装置の動作を説明する。従来の破砕処理装置では、一般に回転軸を正逆両方向に回転させながら破砕処理を行う。この点は本実施形態の破砕処理装置でも同様である。
【００３５】
加工機械から排出された切粉などの被処理物を処理室１０の開口１７から投入する。被処理物の投入は、本実施形態の破砕処理装置が加工機械などに連設されている場合には、自動的に行うようにしてもよいし、手動或いは別途設けられた投入装置を介して行ってもよい。この際、処理室１０が逆台形状で側板１３、１５とスクリュー３０との間及びスクリュー３０のスクリュー羽根間に比較的広い収納空間があるので、大量の被処理物を受け入れることができる。
【００３６】
投入と同時に或いは先立って、モータ６０により回転軸２０の回転を開始する。最初の回転は、スクリュー３０によって回転破砕刃４０側に被処理物を搬送する方向の回転（正回転）である。回転軸２０の回転により、スクリュー３０と側板１３、１５との間及びスクリュー羽根間に投入された被処理物は、スクリュー３０に巻き込まれながら回転破砕刃４０側に搬送される。ここでスクリュー３０が比較的大きな外径を持ち適切なピッチ長であるため、回転に伴いスクリュー３０の上方に移動した被処理物は、一対のスクリュー羽根に挟まれた空間に落ち込むためスクリュー羽根の上側でブリッジを形成しにくく、スクリュー羽根間に巻き込まれた状態で上下、左右に移動しながら搬送される。この搬送の間に、スクリュー羽根と処理室１０の底板１１との間に挟まれた被処理物については圧縮と引きちぎりの力が加わり、破砕の前処理が行われる。
【００３７】
回転軸２０の回転は、上述した正回転を所定時間（例えば４５秒）行った後、逆回転を所定時間（例えば５秒）行うというサイクルを繰り返しながら行われる。このように正回転の間にそれより短い時間で逆回転させることにより、被処理物を詰まらせることなく円滑に移動させることができる。
【００３８】
スクリュー３０の右端まで移動した被処理物は、スクリュー３０右端に連続して設けられた第２の破砕刃４２の位置に送られる。このとき、スクリュー３０の設けられた位置と破砕刃４２が設けられた位置との間に仕切りがなく、スクリュー３０と破砕刃４２とが回転軸２０上で連続して設けられているので、回転軸２０の駆動機構（モータ６０）に過負荷がかかることない。第２の破砕刃４２の位置に送られた被処理物は、破砕刃４２の回転が持続することにより、固定破砕刃５０との間で圧縮とすり潰しが繰り返され破砕され、破砕後の被処理物は、固定破砕刃５０に形成された穴５１から排出される。回転軸が正回転を継続している状態では、スクリュー３０側から第２の破砕刃４２側に破砕処理物が搬送され続けるので、第２の破砕刃４２において排出されずに残った被処理物は、第２の破砕刃４２から第１の破砕刃４１の位置に移動する。このとき、第２の破砕刃４２と第１の破砕刃４１とがオーバーラップしているため、被処理物の搬送と破砕動作を連続して行うことができる。また第２の破砕刃４２と第１の破砕刃４１の角度がずれているので、被処理物に前後の移動のみならず左右方向の移動も引き起こし、破砕の効率を向上することができる。
【００３９】
以上、説明したように、本実施形態の破砕処理装置では、単一の処理室に比較的大きなスクリュー、誘導板を兼ねた回転破砕刃（第２の破砕刃）及び複数の破砕刃からなる回転破砕刃（第１の破砕刃）を連続して配置し且つ第１の破砕刃と第２の破砕刃とを軸方向に一部オーバーラップさせる構造によって、簡易な構造でありながら、スクリュー上にブリッジ状の被処理物の層が形成するのを効果的に防止し、大量の被処理物を効率よく破砕することができる。
【００４０】
また処理室が仕切りによって分割されていないので、被処理物の搬送に要する回転軸の負荷を軽減することができる。
また破砕刃が軸方向に長い長方形の破砕面を有しているので、少ない数で効果的に破砕を行うことができ破砕に要する負荷を軽減することができる。
【００４１】
以上、本発明の破砕処理装置の一実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で種々の変更、例えば代替可能な要素の変更や別な要素の追加等が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含される。また特許請求の範囲に記載された数値や形状の他に実施形態で説明した数値や形状等は例示であって、装置の規模や被処理物の種類や性状に合わせて変更可能であることは言うまでもない。
【００４２】
例えば、上記実施形態では底板１１が平板状であるものを示したが、底板１１は、スクリューの円形の外径に沿って湾曲した形状とすることもできる。また上記実施形態では、回転軸方向に沿って第1及び第２の回転破砕刃を設けたものを示したが、第３、第４・・の回転破砕刃を連設する構造も採りえる。また第１の回転破砕刃とスクリューとの間に、第２の回転破砕刃に代えて、破砕機能を有しない誘導板を設けるなどの変更例も採りえる。  
【符号の説明】
【００４３】
１０・・・処理室、１１・・・底板、１２〜１５・・・側板、２０・・・回転軸、３０・・・スクリュー、４０（４１、４２）・・・回転破砕刃、４１・・・第１の破砕刃、４２・・・第２の破砕刃、５０・・・固定破砕刃、６０・・・駆動機構（モータ）。
【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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