(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を投入するホッパの下方に台板と、この台板の端に固定刃と、台板の端と側壁との間に複数の回転刃を有する回転ロータとを設け、廃棄物を回転刃に押圧する押込プッシャを台板上に摺動自在で進退動自在に設けると共に、回転刃の下方に多数の小孔を有する排出スクリーンを開放自在に設け、回転ロータに回転力を伝達する軸の経路上に異物の噛込みにより発生する衝撃を検出する振動センサを取り付け、振動センサにより一定以上の衝撃力を検出することによって異物の噛込み状態を検出すると直ちに回転ロータの駆動部を停止させるように構成し、かつ上記側壁の一部の側壁窓と排出スクリーンを共に水平軸を中心に開放自在に設け、上記異物の噛込み状態の検出により排出スクリーンとこの排出スクリーンの下方に開放自在に設けた側壁窓とを開放し、異物排出時に回転ロータを逆転させると共に、押込プッシャを前進させることにより異物を押圧し、回転ロータと排出スクリーン、側壁窓との間にできる異物排出経路の空間を経て、異物を排出口へ自動排出するように構成した一軸破砕機における異物排出機構。
【請求項２】
前記異物排出時に、排出スクリーンと側壁窓のそれぞれに連結されたシリンダを制御する電磁弁に異物の噛込み状態の検出による制御信号を送り、シリンダを作動させて排出スクリーンと側壁窓を開放自在に構成したことを特徴とする請求項１に記載の一軸破砕機における異物排出機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、産業廃棄物などを破砕する一軸破砕機における異物排出機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホッパから投入される廃棄物を固定刃と１つの軸で回転する回転ロータの外周に取付けた回転刃の組合せから成る破砕部材間にプッシャで押圧して破砕する一軸破砕機が種々の文献により公知である。その一例として嵩高い廃棄物を処理するのに適した破砕機が実公平５−１３４１０号公報により開示されている。この公報による一軸破砕機は、台板の端と側壁との間の開口を排出口とし、台板の端に固定刃を固定して上記開口位置に回転ロータに取付けた回転刃を設け、台板上に摺動するプッシャでその上方のホッパから投入される廃棄物を回転刃に押圧し、回転刃と固定刃の間に噛込まれた廃棄物を剪断破砕するように構成されている。
【０００３】
回転刃の下方には多数の小孔を設けたスクリーンが設けられ、このスクリーンの小孔以下に破砕された破砕物は落下して排出され、小孔以上の大きさの廃棄物は上方に持上げられて固定刃側へ移動し再び破砕作用を受ける。上記回転刃は回転ロータの半径方向にやや斜めにかつ取付位置の凹所から若干突出する複数の平刃から成るが、回転刃の形式についてはこの他にも回転ロータに円周方向に多数のＶ溝を設け、このＶ溝の適宜位置に設けた取付部材を介して四角形状のチップを回転刃として設けたものが知られている。
【０００４】
このような一軸破砕機では、廃棄物を破砕する際に廃棄物中に鉄塊や岩石のような異物が混っていると回転刃や固定刃に破損が生じ、破損した回転刃や固定刃の破片でさらに別の回転刃や固定刃も次々と損傷することになる。このため、異物破損に対する対策として、異物噛込時の過大負荷に対応して駆動モータの電流値が過大となったことを検出し、この検出信号によりモータを停止させ、回転ロータを自動停止させて回転刃の損傷が広がらないようにする方法が一般に採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した異物破砕時にモータを停止させる方法では過大負荷を検出してモータを停止させたとしても、停止するまでに時間がかかり、瞬時に発生する回転刃や固定刃の損傷には対応できず、モータを停止させたときは既に１つ目の回転刃や固定刃は損傷している場合が多い。又、異物破砕により回転刃や固定刃が損傷した場合に、異物が混入した廃棄物を破砕機内から排出する方法としては人手により掻出す方法しかない。モータ停止後に人手による異物の掻出しを実施し、異物が完全に除去され、回転刃や固定刃を修復させて正常の状態に戻ったことを確認して初めて一軸破砕機を再起動できる。
【０００６】
しかし、このような人手による異物の掻出し方法以外に、異物排出を容易とする機構上の対策が殆ど施されていないのが現状であり、連続運転操業プラントでありながら操業を停止せざるを得ない場合が多い。従って、異物を噛込んだためにモータが停止した場合に、噛込んだ異物をできるだけ短時間で多大の労力をかけずに取り除き破砕機を再起動させる対策が所望されている。
【０００７】
この発明は、上記の問題に留意して、回転刃が固定刃との間に異物を噛込んだことを自動検出して排出スクリーンを開放し、人手をかけずに短時間に効率よく異物を取り除き排出側へ排出し得る排出機構を備えた一軸破砕機を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決する手段として、廃棄物を投入するホッパの下方に台板と、この台板の端に固定刃と、台板の端と側壁との間に複数の回転刃を有する回転ロータとを設け、廃棄物を回転刃に押圧する押込プッシャを台板上に摺動自在に進退動自在に設けると共に、回転刃の下方に多数の小孔を有する排出スクリーンを設け、回転ロータの回転軸上に振動センサを取付け、排出スクリーンを開放自在に設け、振動センサにより異物の噛込状態を検出すると回転ロータの駆動部を停止させ、排出スクリーンを開放すると共に、回転ロータを逆転させながら押込プッシャを前進させて異物を排出するようにした一軸破砕機における異物排出機構としたのである。
【０００９】
上記の構成とした一軸破砕機では、通常の破砕処理中に廃棄物に異物が混入していると回転刃から回転ロータに異物の噛込みによる衝撃が作用し、この衝撃を振動センサにより測定して異物の噛込みが生じたことを検出する。そして、この異物の噛込みを検出した信号により回転ロータの駆動部を停止させた後、異物を取除く作業を自動的に行なう。
【００１０】
まず、排出スクリーンを解放し、回転ロータと側壁の間に異物の排出スペースを生じさせる。そして、回転ロータを逆転させ異物の噛込を解除すると共に押込プッシャを前進させる。異物は回転刃と共に回転ロータと一緒に持上げられ、固定刃と反対側の側壁側へ送られ、上記排出スペースへ運ばれて排出口から排出される。その後排出スクリーンを閉じると、回転ロータは再起動され、破砕作業が再開できる。
【００１１】
【実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は実施形態の１軸破砕機の外観斜視図（一部断面部分含む）、図２は図１の中央縦断面図である。図１において１は供給ホッパ、２は本体フレーム、３は押込プッシャ、４は台板である。図２に示すように、押込プッシャ３は台板４上を摺動自在かつ進退動自在に設けられ、本体フレーム２の側壁に設けた案内部材３ａにより押込の際に廃棄物からの反力で浮き上がらないように案内されている。
【００１２】
台板４の一端と本体フレーム２の側壁との間には複数個の回転刃５ａを取付けた回転ロータ５が設置され、これを挾んで台板４の端に第１破砕用固定刃６（その反対側のロータ中心点を中心に対称位置に第２破砕用固定刃を設けることもある）が設けられている。回転ロータ５の下方には多数の小孔を設けた排出スクリーン８が設けられている。排出スクリーン８は、後述するように、回転刃５ａと固定刃６の間に異物を噛込んだ際に開放できるようにするため、支持軸８ｘの軸線上で回転自在に支持されている。
【００１３】
排出スクリーン８は、図示のように、複数の所定間隔に設けられるスクリーン枠８ａ、８ａ’の基部を横フレーム８ｂに固定し、このフレーム８ｂに接続された側壁フレーム８ｃの上端を支持軸８ｘで回転自在に支持し、側壁フレーム８ｃに軸７ｘで取付けた油圧シリンダ７で駆動することにより開放自在とされている。１５は側壁を閉じる窓であり、通常運転中はばね等で垂直状に保持され、排出スクリーン８が開放される際の駆動力で開放される。
【００１４】
９は排出スクリーン８から落下した破砕物を下方向へ排出するための排出口、１１は回転ロータ５の片側の突出軸に連結されている減速機、１０ａは流体継手、１０はこの減速機をチェーン駆動するモータ、１２は油圧ポンプである。油圧ポンプ１２からの圧油は、図２に示す油圧シリンダ７、１３へ送られ、油圧シリンダ７により排出スクリーン８が所定角度開放自在であり、又、油圧シリンダ１３はその突出ピストン１３ａが連結材１４を介して押込プッシャ３に連結され、これにより押込プッシャ３は進退動自在とされている。
【００１５】
詳細な図は省略しているが、回転ロータ５にはその外周にＶ字状の溝５ｂが多数所定のピッチで互いに平行に設けられ、このＶ字溝５ｂ内に複数個の回転刃５ａが取付座を介して設けられている。回転刃５ａは、隣り合うＶ字溝５ｂに設けられているもの同士がその頂点を連ねると螺旋状にジグザグ状となるようにそれぞれ配置されている。又、回転刃５ａは四角柱のチップ片状に形成され、中央に取付用のねじ穴が設けてある。取付座にねじボルトにより回転刃５ａが取付けられ、従って回転刃５ａの頂点は回転ロータ５のＶ字溝の頂部よりさらに少し突出状に設けられている。
【００１６】
なお、破砕用固定刃６は（第２破砕用固定刃も）回転ロータ５のＶ字溝５ｂと対向するＶ字状の刃を多数、回転ロータ５の幅と略同じ幅にわたって設けたものから成り、かつ回転ロータ５のＶ字溝５ｂと固定刃６のＶ字刃とが向い合ったときに略四角形状（又は菱形）の空間ができるように固定刃６のＶ字刃を形成している。
【００１７】
従って、回転刃５ａは上記略四角形状空間を通過して、その斜め上方へ向う２つの陵辺と固定刃６のＶ字刃との間に噛み込んだ廃棄物を剪断破砕により破砕する。又、回転刃５ａは表、裏面が平行に形成されているため表面のエッジ陵辺が摩耗すると反対面に取り付け直して繰り返し使用される。このため回転刃の陵辺の８つが剪断破砕に利用される。
【００１８】
図３は一軸破砕機の平面図であり、回転ロータ５、押込プッシャ１３、排出スクリーン８のそれぞれの駆動部を制御する制御回路のブロック図も併せて示している。回転ロータ５の回転軸５ｘ上には振動センサ（加速度センサ）Ｓｖが取付けられており、このセンサの検出信号により回転刃５ａと固定刃６間に異物が噛込まれたことを検出し、回転ロータ５の駆動部であるモータ１０を停止させて回転ロータ５を停止させる。上記センサＳｖの測定信号は制御部２０へ送られ、制御部２０の指令で制御が行なわれている。排出スクリーン８、押込プッシャ３の駆動部である油圧シリンダ７、１３は油圧配管系路に設けられている電磁弁Ｖにそれぞれ制御部２０から信号を送信して制御され、異物噛込時に開放操作及び異物押圧操作ができる。
【００１９】
上記のように構成した実施態様の一軸破砕機では廃棄物を固定刃６と複数の回転刃５ａにより剪断破砕を繰り返して破砕する。供給ホッパ１から廃棄物が投入されると、その前に後退させておいた押込プッシャ３を前進させて廃棄物を回転ロータ５に押付ける。回転ロータ５の複数個の回転刃５ａが回転して廃棄物をかじるように破砕用の固定刃６との間に噛み込んで剪断破砕により細かく破砕する。上記破砕で十分細かく破砕された廃棄物は排出スクリーン８上へ押し出され、スクリーンの多数の小孔から落下して排出口９から排出される。
【００２０】
しかし、上記破砕でスクリーン８のメッシュを通過できる程十分に細かく破砕されないものも必ず含まれており、これら廃棄物はスクリーン８を通過できず、回転刃５ａで押されてスクリーン８の内周面を移動し上方へ向う。そして、再び固定刃６との間で破砕が行なわれ、次第に廃棄物は小さく破砕されていく。
【００２１】
このような破砕作業を繰り返している間に廃棄物中に異物が含まれていると、この異物を回転刃５ａと固定刃６の間に噛込んだ瞬間に回転ロータ５は回転を停止する。この場合、異物とは回転刃と同等以上の強度、固さを有し、所定以上の回転速度で回転する回転刃と衝突すると回転刃に損傷を与えるような金属、岩石などの材料である。このような異物を回転刃の間に噛込んだ場合、回転ロータ５が回転していることにより与えられている所定トルクの慣性力で回転移動する回転刃に対して異物から衝撃力が加えられ、回転ロータ５を介して減速機１１、流体継手１０ａへ伝達される。
【００２２】
しかし、この実施形態の破砕機では、流体継手により衝撃力は流体継手を用いない従来のプーリ、ベルトによる動力伝達系に作用する大きさの４０％程度に緩和され、減速機１１が直ちに損傷することはないが、異物を噛込んだまま回転ロータ５を回転させることは好ましくないため、一定以上の衝撃力以上ではモータ１０を停止させるように制御される。一定以上の衝撃力は、例えばモータの負荷トルクが定格トルクより数％増加する程度では通常の破砕作用の範囲内であるから、少なくとも定格トルクの２倍以上のトルクとなったときとし、その設定値は弾力的に設定できるようにする。
【００２３】
上記の衝撃力が作用するとその大きさに応じて回転ロータ５の回転軸が振動し、振動センサＳｖでこれを測定してその測定信号が制御部２０へ送られる。制御部２０には判定部が設けられ、ここでその衝撃力の大きさが一定の閾値を超えているかを判別し、超えていると判別されると直ちにモータ１０の回転を停止させる信号を出力する。衝撃力が一定の閾値を超えたことを検出することにより回転刃５ａと固定刃６の間に異物が噛込まれたことが検知される。この異物は鉄塊や岩石であってもその大きさによって回転刃５ａに与えられる衝撃力の大きさはそれぞれ異なる。
【００２４】
以上のようにして制御部２０からモータ１０へ停止制御が行なわれた場合、異物を回転刃５ａと固定刃の間に噛込んでいるため、この実施形態では異物を自動的に排出する操作が行なわれる。この排出操作は、まず油圧シリンダ７の経路の電磁弁Ｖに制御信号を送り油圧シリンダ７を作動させて排出スクリーン８を開放する。そして、モータ１０を駆動して回転ロータ５の回転を逆転させると共に押込プッシャ３の油圧シリンダ１３の電磁弁Ｖに制御信号を送って油圧シリンダ１３を作動させ、押込プッシャ３を前進させて異物を押圧する。
【００２５】
油圧シリンダ７により排出スクリーン８の開放操作を行なう場合、排出スクリーン８は側壁フレーム８ｃに取付けられ、軸８ｘを中心に回転して排出スクリーン８は開放されるから、この開放時には側壁の一部も同時に開かれ回転ロータ５との間に一定の排出スペースが生じる。従って、回転ロータ５が逆転されて異物が持上げられると、異物は回転ロータ５の回転により排出スペースへと運ばれ、その後落下して排出口９へと排出される。異物が排出されると油圧シリンダ７、１３を引き戻して排出スクリーン８を閉じ、押込プッシャ３が後退すると再び通常の運転が可能となる。
【００２６】
以上の操作では、異物の噛込検出から異物の取除き及び排出までの操作を自動化でき、従来のように異物の取除き作業を人手を介して多大の時間と労力を費やして行なう必要がなくなり、省力化に益すること多大である。
【００２７】
なお、この発明の破砕機では、包装材、プラスチック、フィルム、シート類、グラスファイバー製品、パソコン外装類、冷蔵庫、皮革類、紙類、わら・木材類、トタン板、ケーブル・コード類、軽金属ボックス、ゴム類、電子部品廃棄物等を破砕対象としている。
【００２８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、この発明の１軸破砕機は回転ロータの回転軸に設けた振動センサで異物の噛込みを検出し、排出スクリーンを開放自在として異物噛込み時に回転ロータを停止後逆転させ、押込プッシャを前進させると共に排出スクリーンを回転させて回転ロータの側方を開放するようにしたから、異物を噛込んでも減速機やモータが損傷を受けることなく停止して異物を自動的に排出でき、異物を排出口へ排出すれば破砕作業を直ちに再開でき、破砕作業の効率化を図ると共に、減速機やモータの損傷による修復作業をしなくてもよいという種々の利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一軸破砕機の外観斜視図
【図２】図１の中央縦断面図
【図３】一軸破砕機の平面図
【図４】一軸破砕機の回転ロータ、排出スクリーン、押込プッシャの各駆動部の制御回路のブロック図
【符号の説明】
１  供給ホッパ
２  本体フレーム
３  押込プッシャ
４  台板
５  回転ロータ
５ａ  回転刃
６  破砕用固定刃
７  油圧シリンダ
８  排出スクリーン
９  排出口
１０  モータ
１０ａ  流体継手
１１  減速機
１２  油圧ポンプ
２０  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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