JP2613362B2 - 一軸剪断式破砕機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この出願に係る発明は、一軸剪断
式破砕機の改良に係り、詳しくは、破砕抵抗を小さくし
たり、或いはスクリーンの目詰まりや電動機の過負荷を
防止して安定した運転を可能とする一軸剪断式破砕機に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、実開昭４７−１３７６９号公
報および実開昭４７−１７２６７号公報に示されている
ような回転刃と固定刃で構成された一軸剪断式破砕機が
多用されている。

【０００３】図１１(a) は実開昭４７−１３７６９号公
報に記載の一般的な一軸剪断式破砕機の縦断面図であ
る。機体５１の上部に被破砕物を投入するためのホッパ
ー５２と、機体５１の内部に駆動軸５３により回転する
回転刃５４と、この回転刃５４と共働して剪断破砕する
ための機体５１側に固着された固定刃５５、５６とが設
けられている。そして、回転刃５４の下部にこれと近接
してスクリーン５７が機体５４に固定装着され、このス
クリーン５７を通過した被破砕物が排出される排出路５
８がスクリーン５７の下部に連設されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図１１(a) に代表され
るような従来の一軸剪断式破砕機においては、図１１
(b) に示すように、剪断破砕が、回転刃５４の先端直線
部が固定刃５５（５６）の先端直線部に近づいて通過す
る際に行われる。つまり、従来のものは、線と線との間
で剪断破砕する機構である（これを「線状破砕」とい
う）。

【０００５】このような線状破砕では、破砕抵抗が大き
くなり、必然的に消費電力も大きくなる。

【０００６】なお、図１１の回転刃５４の刃先５４ａは
回転刃５４と一体になっているので、これが摩耗すれ
ば、当該回転刃５４全体を新しいものと取り替える必要
がある。その点、実開昭４７−１７２６７号公報に記載
の回転刃には着脱自在な刃先が装着されているので回転
刃はそのままで刃先のみ交換すればよい点では経済的で
あるが、刃先が摩耗すれば、その都度、別の新しい刃先
と交換しなければならないものである。

【０００７】一方、従来の回転刃５４の下部に設けられ
たスクリーン５７は機体に固定されたままであるから、
回転刃５４はスクリーン５７上の同じ位置を通過するこ
とになる。つまり、スクリーン５７との回転刃５４との
相対的な位置は変化しないことから、破砕物が一定の位
置に滞留し易く、そのため目詰まりを起こすことがあ
る。このように従来はスクリーンの清浄機能がないため
円滑な運転に支障を来している。

【０００８】また、被破砕物には、日常生活において発
生する家庭ごみや都市ゴミなど種々雑多なものが含まれ
ているため、被破砕物の変動により駆動軸を駆動する電
動機に過負荷が発生し、破砕機が停止することがある。
また、過負荷になるのは、従来の破砕機が図１１に示す
ようにホッパー５２から投入された被破砕物が全て回転
刃５４の上に供給されて破砕負荷がかかるような構造に
なっていることにも原因している。

【０００９】この出願に係る発明は、上記のような従来
の課題に鑑みてなされたもので、一軸剪断式破砕機の円
滑安定な運転を実現することを目的とし、詳しくは、破
砕抵抗を小さくし、また、スクリーンに自己清掃機能を
持たせて目詰まりを防止することを他の目的とし、更に
は、供給押し込み装置を設けて電動機の過負荷を防止す
ることを他の目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的達成のため、請
求項１の一軸剪断式破砕機は、駆動軸の周上に複数列設
した回転刃と、機体側に装着した静止刃とを備えた一軸
剪断式破砕機において、該回転刃の周上に一定間隔で形
成した刃先の先端を山形に形成する一方、この山形の刃
先と共働して被破砕物を剪断破砕する機体側に固定され
る静止刃を鋸刃状に形成するとともに、該静止刃を駆動
軸の軸心を通る水平線からずらした位置に設けたことを
特徴とする。

【００１１】請求項２の一軸剪断式破砕機は、請求項１
の構成において、回転刃の刃先を、回転刃とは別体なも
のとなすと共にこれを着脱自在に構成し、且つ該刃先を
正方形断面の角柱に形成し、この正方形刃先の４つの角
部をそれぞれ山形の刃先として利用し得るようにしたこ
とを特徴とする。

【００１２】請求項３の一軸剪断式破砕機は、請求項１
の構成において、回転刃の刃先を、回転刃とは別体なも
のとなすと共にこれを着脱自在に構成し、且つ該刃先を
正方形断面の角柱に形成する一方、この回転刃用の正方
形刃先と同一の刃先を駆動軸の軸方向と同一方向に複数
列設して鋸刃状の静止刃を形成したことを特徴とする。

【００１３】請求項４の一軸剪断式破砕機は、請求項１
〜３いずれか１項の構成において、回転刃の下部に設け
たスクリーンを、駆動軸の軸方向に一定範囲移動可能に
構成したことを特徴とする。

【００１４】請求項５の一軸剪断式破砕機は、請求項１
〜４いずれか１項の構成において、ホッパー開口中心よ
り回転刃の駆動軸の位置をずらして機体内に被破砕物の
滞留室を形成し、この滞留室にある被破砕物の回転刃方
向への押し込み量を、回転刃駆動用電動機の負荷に応じ
て自動的に調整する押し込み装置を備えたことを特徴と
する。

【００１５】

【作用】請求項１では、回転刃の刃先を山形に形成する
一方、これと共働して剪断破砕するための機体側の静止
刃を鋸の刃状に形成し、しかも、これを水平軸心線（こ
の位置では図４の示すように回転刃の刃先の先端は垂直
になる）よりずらして設けたので、回転刃の山形刃先の
先端（山形の頂）が鋸刃状に静止刃に近づいて通過する
際、山形刃先の頂（刃先点）の移動によりまず最初に被
破砕物を破砕するので、（従来のような線状破砕に比べ
て）破砕抵抗が小さくなる。

【００１６】請求項２のように、回転刃の刃先を正方形
にしておけば、４つの角部がそれぞれ山形の刃先として
使用でき、頻繁に生じる刃先の摩耗に対してその都度新
しい刃先を用意する必要もなく経済的である。

【００１７】請求項３のように、回転刃用の正方形刃先
を静止刃としてそのまま使用すれば、静止刃用の刃先を
別に設計製造して準備しておく必要もなく、部品の一元
化（統一化）により部品点数を減少できる。また、静止
刃が摩耗しても４つの角部を使用できるので新しい部品
にその都度交換することない。

【００１８】請求項４のように、スクリーンを回転刃の
軸方向に一定距離（通常は２つの回転刃間の距離分）進
退させることによりスクリーン上の破砕物を滞留させる
ことなく、円滑に破砕物をスクリーンの目から通過させ
て下方に排出でき、このスクリーンの自己清掃作用の結
果、スクリーンの目詰まり防止作用を発揮する。

【００１９】請求項５では、電動機の負荷に応じて押し
込み装置の押し込み速度を調整することにより滞留室に
ある被破砕物の回転刃方向への供給を加減し、それによ
り電動機の過負荷が防止される。

【００２０】

【実施例】以下、この出願に係る発明の実施例を図面を
参照しながら説明する。

【００２１】図１は実施例に係る一軸剪断式破砕機を正
面からみた外形図、図２は同側面から見た外形図、図３
は正面から見た拡大縦断面図、図４は側面から見た拡大
縦断面図である。

【００２２】これらの図に基づき、まず破砕機の概略構
成を説明すると、略筐状に形成した機体１の上部には被
破砕物を投入するためのホッパー２が設けられ、このホ
ッパー２の中央下部の機体１内には滞留室３が形成さ
れ、この滞留室３には駆動シリンダ４で往復動作する押
し込み装置５が設けられている。そして、ホッパー２の
中央より偏位して前記滞留室３に臨んで破砕室６が形成
され、この破砕室６内には駆動軸７の周上に装着された
回転刃８が設けられ、駆動軸７が駆動電動機９でチェー
ン駆動されることにより回転刃８が矢印Ｒ方向（図４）
に回転するようになっている。破砕室６に臨む前後の静
止刃１０、１１が機体１側に固定されている。また、破
砕室６の下部には回転刃８に沿うような形で断面半円状
のスクリーン１２が設けられている。このスクリーン１
２は後述するように駆動軸７の軸方向に一定距離往復動
可能に構成されている。スクリーン１２の下方には減速
機付き電動モータ１３で駆動されるスクリューコンベヤ
１４が設けてある。このスクリューコンベヤ１４は、そ
の中央下部に設けた排出口１５に向けて破砕物を寄せる
ために中心線１６より対称なスクリュ形状をしている。
なお、図２に示すようにホッパー２部分は、シリンダ１
７を作動させることによりヒンジ１８の回りに上方に仮
想線位置まで回動して開放でき、破砕室６内の回転刃８
等を保守点検できるようになっている。

【００２３】更に上記各構成について詳述する。上記破
砕室６には、六角形断面をした駆動軸７が水平に設けら
れ、その周上には複数の回転刃８が軸方向に列設されて
いる。駆動軸７の両端は軸受１９により支持されるとと
もに、その一端にはチェーンスプロケット２０が設けら
れている。チェーンスプロケット２０と駆動電動機９と
の間にはチェーン２１が架設され、駆動軸７がチェーン
駆動されることによって、回転刃８が矢印Ｒ方向（図
４）回転するようになっている。

【００２４】図４に示すように、側面視で、ホッパー２
の開口中心２ａよりずれた位置に、つまり、ホッパー２
の機体１側の基端２ｂ位置まで駆動軸７の垂直軸心線７
ａが略一致する程度にずれた位置に駆動軸７が配置され
ており、これによって、ホッパー２の下部開口の下方に
は機体１内部に被破砕物の滞留室３が形成されるように
なっている。ホッパー２から投入された被破砕物がこの
滞留室３で一旦溜められて、回転刃８方向に進退自在な
押し込み装置５により被破砕物の供給が加減されること
により、過負荷が駆動電動機９にかからないようになっ
ている。この押し込み装置５は先端が下方に傾斜した前
面板５ａを有した長箱状に形成されており、この箱の中
に駆動シリンダ４が内蔵され、シリンダ胴部４ａが機体
１側に固定されている（図２）。この駆動シリンダ４
は、電動機９の負荷（電流値又は電力値）に応じて過負
荷にならないよう、破砕が簡単になされる場合には押し
込み速度を速め、破砕が容易でないものが投入されてき
た場合には押し込み速度を遅くなるよう作動して回転刃
８への被破砕物の押し込み量を自動的に調整できるよう
になっている。上記のような押し込み装置５は、従来ホ
ッパー部に設けているフィーダの機能をも兼ね備えてい
るので、従来のフィーダは不要となる。

【００２５】図５は駆動軸に装着される一つの回転刃８
と、この回転刃８の周上に装着される刃先２２の分解斜
視図を示す。円形の回転刃８の周上の４か所が突起状に
形成されるとともに、その突起部分８ａの終端で段付構
造になっている。突起部分８ａ終端の垂直面８ｂの形状
は、略山形（切妻形）をしており、これに矩形平面８ｃ
が続いている。垂直面８ｂにはボルト２３をねじ込むた
めの雌ねじ２３ａが切ってあり、同様に平面８ｃにも押
さえ金物２４を固着するためボルト２５をねじ込むため
の２つの雌ねじ２５ａが切ってある。

【００２６】回転刃８に着脱自在に装着される刃先２２
は、正方形断面の角柱（サイコロを半分に切ったような
形状）として形成されている。刃先２２を正方形とした
のは、正方形の４つの角２２ａをそれぞれ切刃として利
用し得るようにするためである。刃先２２は、上記垂直
面８ａに正方形の面を押しつけて取り付けられ、ボルト
２３で回転しないよう固定される。この時ボルト２３の
頭は刃先２２のボルト穴２３ｂに埋没する。また、正方
形刃先２２の背後から押さえ金物２４が２本のボルト２
５で上記平面８ｃに取り付けられて刃先２２を動かない
ように固定している。

【００２７】従って、刃先２２の一つの角（切刃）２２
ａが摩耗すれば、押さえ金物２４を取り外して刃先２２
を固定しているボルト２３を取り外して摩耗していない
他の角２２ｂを切刃となる位置まで９０°回転して再び
上記同様な要領で回転刃８側に固定する。このような刃
先２２は、回転刃８の周上に９０°間隔で装着されてい
る。

【００２８】図６(a) は、上記のような構成を有する回
転刃８を駆動軸上に列設した状態の図である。隣りの回
転刃の刃先との間には一定の位相差をもつように取り付
けられている。すなわち、図６(b) に示すように、の
回転刃８の刃先２２は、60°、150 °、240 °、330 °
に位置している（丸印が刃先の位置を示す）が、隣の
の回転刃８の刃先２２は、 0°、90°、180 °、270 °
に位置している。全体的に見ると、刃先２２がＶの字形
に配置されており、これによって、破砕物が回転刃の両
側の隅部にいかずに、中心に寄せられるような作用を奏
する。

【００２９】上記図５の刃先２２の取り付けに際して、
特に位置決めのための構成を有していない（上述したよ
うな刃先固定用のボルト２３と、押さえ金物２４で実際
には位置固定されるため）が、図７に示すように回転刃
８の垂直面８ｂに横長の溝２６を形設しておき、刃先２
７の正面にはこの溝２６に嵌まり込むような正方形の突
起２７ａを設けるようにしてもよい。突起２７ａの正方
形は、刃先２７の正方形より45°ずらして形成されてお
り、そのため、刃先２７を90°回転させても突起２７ａ
が溝２６に嵌まり込んで位置決めができるようになって
いる。他の構成は図５と同様である。なお、下記の静止
刃１０、１１についても同様に構成できる。つまり、静
止刃１０、１１に突起、刃物台２９側に溝を設ければよ
い。

【００３０】上記回転刃８の刃先２２と協働して剪断破
砕機構を実現する機体１側の静止刃は、図４にも示すよ
うに、前静止刃（前刃）１０と後静止刃（後刃）１１に
より構成されている。図８は前静止刃１０の機体１への
取付構造を示す斜視図である。機体１側に固着されたＬ
形の受座２８の上面に先端が鋸刃状に形成された板状の
刃物台２９が載置され、その上面に回転刃の刃先２２
（図５）と同一形状（正方形の角柱）をした多数の静止
刃１０が一つの角を刃物台２９から少し破砕室６（図
４）側へ突き出した状態で駆動軸７（図４）の軸方向と
同一方向に複数列設され、ボルト３０で固定されてお
り、その上から押さえ板３１で押さえられ、ボルト３２
で刃物台２９と固定されるとともに全体がボルト３３で
受座２８に固定されている。多数列設された静止刃１０
の先端を見ると鋸刃状になっている。従って、各回転刃
の刃先２２は仮想線で示すように静止刃１０の谷部を通
過して行き、この際に剪断破砕が実行される。なお、受
座２８の下部にはスクリーン１２が設けられている。押
さえ板３１の上面は上述した押し込み装置５の摺動面と
なっている。

【００３１】後刃を構成する静止刃１１（図４）の取付
構造は、ほぼ上記と同様である。つまり、図４の如く機
体１側に固着された受座２８に、先端が鋸刃状に形成さ
れた刃物台２９が取り付けられ、刃物台２９の下面に回
転刃の刃先２２（図５）と同一形状をした静止刃１１が
駆動軸７の軸方向と同一方向に列設され、全体として見
ると鋸刃状を呈している。

【００３２】図４に示すように、上記前静止刃（前刃）
１０は、駆動軸７の軸心Ｏを通る水平線（水平軸心線）
７ｂより下方に、後静止刃（後刃）１１は上方にずれて
配置されている。つまり、図９の模式的な図( この図は
前静止刃１０の位置における場合）に示すように、回転
刃の刃先２２の下端が前静止刃１０の上面にきた時の角
度θが 0°＜θ≦ 6°の範囲内になるよう、前静止刃１
０が水平軸心線７ａより下方にずれて配置されている。
θ＞ 6°となると被破砕物が逃げていく傾向となり、却
って破砕抵抗が増加する。後静止刃１１は、前静止刃１
０と駆動軸７の軸心Ｏに対して点対称位置に配されるこ
とから、後静止刃１１の上方へのずれも、前静止刃１０
の場合と同様である。

【００３３】上記のような配置にしたのは、従来の一軸
剪断式破砕機の線状破砕( 図11(b)参照) によって生じ
る大きな破砕抵抗を解消するためである。すなわち、図
９の模式図に示すように、水平位置にきた回転刃側の刃
先２２は、これより下方に位置した静止刃１０に近接し
てきた時、回転刃側の刃先２２先端（山形）ａの下端点
（刃先点）ｂがまず最初に被破砕物に当たって、この刃
先点ｂの移動により破砕を開始し、続いて仮想線で示す
回転刃の山形刃先２２が山形静止刃１０の谷部を通過す
る際、両者の山形刃先の稜面ｃの間で剪断破砕がなされ
ることによって破砕抵抗が大きく軽減されるものであ
る。

【００３４】図３に示すように、回転刃８の下方に破砕
室６を臨んで樋状のスクリーン１２が、機体１側に固着
された摺動台３４上に設けられている。このスクリーン
１２の円弧面には、図１０に示すように、千鳥状に多数
の排出孔１２ａが配設されている。そして、スクリーン
１２の一端の端枠１２ｂに、機体１の側壁に設けられた
油圧シリンダ３５（図３）のロッド３５ａ先端が連結さ
れており、油圧シリンダ３５の作動によりスクリーン１
２は摺動台３４上を一定範囲（通常は２つの回転刃８間
の距離）往復動するように構成されている。スクリーン
１２を往復動させることによって、スクリーン１２に自
己清掃作用が生じ、この自己清浄作用によりスクリーン
１２上の破砕物は滞留せず、移動させられることから目
詰まりを起こさず、下方に確実に排出されるようにな
る。

【００３５】また、前述したように、スクリーン１２の
下方にはスクリューコンベヤ１４が配置されており、中
心線１６に対して対称なスクリュ構造になっているた
め、排出された破砕物は中央に集められ、排出口１５よ
り外部に排出されるようになっている。

【００３６】

【発明の効果】 請求項１〜５では、一軸剪断式破砕機の円滑安定な
運転を実現できる。請求項１では、回転刃の刃先と機体
側の静止刃を鋸の刃状に形成し、静止刃を駆動軸の水平
軸心線よりずらして配置したので、回転刃の山形刃先の
先端（山形の頂）が鋸刃状の静止刃に近づいて通過する
際、まず山形の頂（刃先点）の移動により最初に被破砕
物を破砕するので、従来のような線状破砕機構に比べ
て、破砕抵抗を小さくすることができ、結果的に消費電
力も小さくできる。

【００３７】 特に、請求項２のように、回転刃の刃
先を正方形にしておけば、４つの角部がそれぞれ山形の
刃先として使用でき、頻繁に生じる刃先の摩耗に対して
その都度新しい刃先を用意する必要もなく経済的とな
る。

【００３８】 特に、請求項３のように、回転刃用の
正方形刃先と同一のものを静止刃としても使用すれば、
部品の一元化（統一化）により部品点数を減少できる。
また、静止刃の刃先が摩耗しても４つの角部を使用でき
るので新しい部品にその都度交換することなく部品を有
効利用できる。

【００３９】 特に、請求項４のように、スクリーン
を回転刃の軸方向に一定距離往復動させることによりス
クリーン上に破砕物を滞留させることなく、円滑に破砕
物をスクリーンの目から通過させて下方に排出できる
（スクリーンに自己清掃作用を持たせる）結果、スクリ
ーンの目詰まりを防止できる。

【００４０】 特に、請求項５では、電動機の負荷に
応じて押し込み装置の押し込み速度を調整することによ
り滞留室にある被破砕物の回転刃方向への押し込み供給
量を加減することができる結果、従来のフィーダが不要
となるとともに、電動機の過負荷を防止でき、安定的な
運転を実現し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この出願に係る発明の実施例である一軸剪断
式破砕機の正面から見た外形図である。

【図２】 同側面から見た外形図である。

【図３】 同破砕機の正面における拡大縦断面図であ
る。

【図４】 同側面における拡大縦断面図である。

【図５】 同破砕機に装備される回転刃と刃先の分解斜
視図である。

【図６】 (a) は回転刃を列設した状態の平面図、(b)
は各回転刃の刃先位置を示した図である。

【図７】 回転刃に装着される刃先の別の実施例を示す
分解斜視図である。

【図８】 静止刃の取付構造を一部切り欠いて示した斜
視図である。

【図９】 本発明の破砕機構を模式的に示した側面図で
ある。

【図１０】 スクリーンの斜視図である。

【図１１】 (a)は従来の一軸剪断式破砕機の縦断面図、
(b) は従来の剪断破砕( 線状破砕) 機構を示した平面図
である。

【符号の説明】

１…機体 ２…ホッパー ２ａ…ホッパー開口中心 ３…滞留室 ４…駆動シリンダ ５…押し込み装置 ６…破砕室 ７…駆動軸 ７ａ…垂直軸心線（駆動軸の軸心を通る垂直線） ７ｂ…水平軸心線（駆動軸の軸心を通る水平線） ８…回転刃 ９…（回転刃駆動用）電動機 １０…前静止刃（前刃） １１…後静止刃（後刃） １２…スクリーン １４…スクリューコンベヤ １５…排出口 ２２…刃先 ２４…押さえ金物 ２７…刃先 ２８…受座 ２９…刃物台

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動軸の周上に複数列設した回転刃と、
   機体側に装着した静止刃とを備えた一軸剪断式破砕機に
   おいて、該回転刃の周上に一定間隔で形成した刃先の先
   端を山形に形成する一方、この山形の刃先と共働して被
   破砕物を剪断破砕する機体側に固定される静止刃を鋸刃
   状に形成するとともに、該静止刃を駆動軸の軸心を通る
   水平線からずらした位置に設けたことを特徴とする一軸
   剪断式破砕機。
2. 【請求項２】 回転刃の刃先を、回転刃とは別体なもの
   となすと共にこれを着脱自在に構成し、且つ該刃先を正
   方形断面の角柱に形成し、この正方形刃先の４つの角部
   をそれぞれ山形の刃先として利用し得るようにしたこと
   を特徴とする請求項１記載の一軸剪断式破砕機。
3. 【請求項３】 回転刃の刃先を、回転刃とは別体なもの
   となすと共にこれを着脱自在に構成し、且つ該刃先を正
   方形断面の角柱に形成する一方、この回転刃用の正方形
   刃先と同一の刃先を駆動軸の軸方向と同一方向に複数列
   設して鋸刃状の静止刃を形成したことを特徴とする請求
   項１記載の一軸剪断式破砕機。
4. 【請求項４】 回転刃の下部に設けたスクリーンを、駆
   動軸の軸方向に一定範囲移動可能に構成したことを特徴
   とする請求項１〜３いずれか１項に記載の一軸剪断式破
   砕機。
5. 【請求項５】 ホッパー開口中心より回転刃の駆動軸の
   位置をずらして機体内に被破砕物の滞留室を形成し、こ
   の滞留室にある被破砕物の回転刃方向への押し込み量
   を、回転刃駆動用電動機の負荷に応じて自動的に調整す
   る押し込み装置を備えたことを特徴とする請求項１〜４
   いずれか１項に記載の一軸剪断式破砕機。