二軸型破砕機及び二軸型破砕機の制御方法
【課題】安定的に破砕処理を行えると共に省電力で動作させることができるようにする。
【解決手段】本発明の二軸型破砕機は、刃体１２が設けられた一対の回転軸２Ｌ、２Ｒと、この回転軸２Ｌ、２Ｒを正転して刃体１２を破砕方向に回転させると共に逆転して破砕方向とは逆方向に回転させる駆動モータ４と、この駆動モータ４に電力を供給する電力供給装置６とを備え、電力供給装置６は、回転軸２Ｌ、２Ｒを逆転させたときの回生電流を充電すると共に回転軸２Ｌ、２Ｒを正転させるときに放電する充放電部１４を有している。二軸型破砕機１の制御方法では、回転軸２Ｌ、２Ｒを正転から逆転に切り換えたときの回生電流を充電し、充電した電力を再び駆動モータ４を正転する際に使用する。
【解決手段】本発明の二軸型破砕機は、刃体１２が設けられた一対の回転軸２Ｌ、２Ｒと、この回転軸２Ｌ、２Ｒを正転して刃体１２を破砕方向に回転させると共に逆転して破砕方向とは逆方向に回転させる駆動モータ４と、この駆動モータ４に電力を供給する電力供給装置６とを備え、電力供給装置６は、回転軸２Ｌ、２Ｒを逆転させたときの回生電流を充電すると共に回転軸２Ｌ、２Ｒを正転させるときに放電する充放電部１４を有している。二軸型破砕機１の制御方法では、回転軸２Ｌ、２Ｒを正転から逆転に切り換えたときの回生電流を充電し、充電した電力を再び駆動モータ４を正転する際に使用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数枚の刃体が設けられた一対の回転軸を電動式の駆動モータによって回転して破砕物の破砕を行う二軸型破砕機及び二軸型破砕機の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、金属や合成樹脂などから構成された様々な不要品（破砕物）を破砕処理するために破砕機が用いられている。このうち二軸型破砕機では、複数枚の刃体が設けられた一対の回転軸を正転して刃体を破砕方向に回転することにより不要品を破砕したり、破砕中に不要品が互いに交差する刃体の間に詰まったときは、回転軸を逆転して刃体を破砕方向とは逆方向に回転することにより不要品（破砕物）の詰まり不要品を解消している。このような破砕機において、安定的な運転や効率よい運転ができるものとして、特許文献１に示すような破砕機が開発されている。
【０００３】
特許文献１では、モータで駆動されて回転する回転刃で破砕物を破砕する機構を有する破砕機において、回転刃の回転数を測定し、この測定値を基に回転刃の回転数の減少率を演算し、該減少率と予め設定されている減少率とを比較し、該減少率が予め設定されている減少率の範囲内で破砕負荷が過大になったときは、運転中の回転刃の回転を逆転に切替え、その後に正転させて破砕運転を続行させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３２０８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の破砕機では、回転刃の回転を逆転に切替えることによって不要品（破砕物）の詰まりを解消することができるものの、正転時や逆転時に使用する電力を抑えようという対策が講じられていないため、電力の損失が大きいものとなっていた。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、安定的に破砕処理を行えると共に省電力で動作させることができる二軸型破砕機及び二軸型破砕機の制御方法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】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の二軸型破砕機は、複数枚の刃体が設けられた一対の回転軸と、この回転軸を正転して刃体を破砕方向に回転させると共に逆転して破砕方向とは逆方向に回転させる駆動モータと、この駆動モータに電力を供給する電力供給装置とを備え、前記電力供給装置は、前記回転軸を逆転させたときの回生電流を充電すると共に前記回転軸を正転させるときに放電する充放電部を有している点にある。
【０００７】
前記充放電部に充電を行う充電指令と放電を行う放電指令とを出力すると共に前記駆動モータの正転及び逆転を制御すべく指令を出力する制御装置を備え、前記制御装置は、前記回転軸を逆転させた後に回転軸の逆転を停止すべく当該駆動モータに逆転の停止を出力した後、前記充電指令を前記充放電部に出力すると共に、前記回転軸を正転すべく駆動モータに正転指令を出力した際に前記放電指令を出力することが好ましい。
【０００８】
前記充放電部は、回生電流を充電可能なコンデンサを有していることが好ましい。
本発明の二軸型破砕機の制御方法は、複数枚の刃体が設けられた一対の回転軸を駆動モータによって正転して破砕物の破砕を行うと共に、逆転して破砕物の詰まりを解消する二軸型破砕機の制御方法において、前記回転軸を正転から逆転に切り換える第１ステップと、この第１ステップにて回転軸を逆転したときに発生する回生電流を充電する第２ステップと、この第２ステップで充電した電力を前記駆動モータを逆転から正転する際に前記駆動モータに供給する第３ステップとを備えている点にある。
【０００９】
前記第２ステップでは、前記回生電流をコンデンサに充電することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、安定的に破砕処理を行えると共に省電力で動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】破砕機の全体概略図である。
【図２】第１実施形態における破砕機の制御ブロック図である。
【図３】第１実施形態における二軸型破砕機の動作のフローチャートである。
【図４】第２実施形態における破砕機の制御ブロック図である。
【図５】第２実施形態における二軸型破砕機の動作のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
[第１実施形態]
図１に示すように、二軸型破砕機１は、左右一対の回転軸２Ｌ、２Ｒと、この左右各回転軸２Ｌ、２Ｒを回転自在に支持するケーシング３と、回転軸２Ｌ、２Ｒに回転駆動力を付与する駆動モータ４と、制御装置５と、電力供給装置６とを備えている。
【００１３】
ケーシング３は、上下に貫通状となった箱形に形成されたもので、上部に破砕する物（破砕物）を投入する投入口１０が形成され、下部に破砕された物が排出される排出口１１が形成されている。
各回転軸２Ｌ、２Ｒは、互いに左右に並ぶようにケーシング３内に配置されて当該ケーシング３に回転自在に支持されており、各回転軸２Ｌ、２Ｒの外周部に複数枚の刃体１２が設けられている。
【００１４】
詳しくは、刃体１２は破砕物Ａを引っ掛けて挟み切るもの（剪断力により破砕したり切断するもの）であって各回転軸２Ｌ、２Ｒの軸芯方向に沿って所定の間隔を空けて配置され、回転軸２Ｌ、２Ｒに固着されている。刃体１２の外周部には破砕物Ａを引っ掛けたり破砕するための刃部１２ａが設けられている。左回転軸２Ｌの刃体１２と右回転軸２Ｒの刃体１２とは、正面視（軸芯方向から見る）で互いに重なり合うように配置されている。
【００１５】
各回転軸２Ｌ、２Ｒは、刃体１２の刃部１２ａが投入口１０側（上側）から排出口１１側（下側）へ向けて移動するように正転したり、刃体１２の刃部１２ａが排出側から投入口１０側へ向けて移動するように逆転する。この実施形態では、各回転軸２Ｌ、２Ｒは、減速機等を介して１つの駆動モータ４で回転するようになっている。
駆動モータ４は、各回転軸２Ｌ、２Ｒが正転又は逆転するように当該各回転軸２Ｌ、２Ｒに回転駆動力を付与するもので、この実施形態ではサーボモータで構成されている。制御装置５は、サーボモータの回転やロータ位置などを制御したり、電力供給装置６を制御するものであって、電子電気回路、ＣＰＵ等から構成されている。この制御装置５には、駆動モータ４（回転軸２Ｌ、２Ｒ）の回転を検出するエンコーダ１３からの検出データ（検出した回転数）が入力される。
【００１６】
電力供給装置６は、工場などに設置された商用電源に接続されていて、駆動モータ４や制御装置５にも接続されており、これら駆動モータ４や制御装置５に電力を供給するものである。電力供給装置６への電力供給は、当該電力供給装置６に設けられたオン・オフスイッチにより行われるようになっている。この電力供給装置６は、電源回路等を有すると共に、一時的に電力を蓄えたり蓄えた電力を放電するための充放電部１４を有している。
【００１７】
このような二軸型破砕機１では、金属やプラスチックなどで構成された破砕物Ａをケーシング３の投入口１０へ投入し、駆動モータ４を介して各回転軸２Ｌ、２Ｒを正転して刃体１２を破砕方向に回転させることにより破砕物Ａを小さく破砕することができる。ここで、各回転軸２Ｌ、２Ｒを正転している際に、例えば、多くの破砕物Ａが各回転軸２Ｌ、２Ｒ内に入るなどをして互いに対向する刃体１２の間に破砕物Ａが詰まり、各回転軸２Ｌ、２Ｒが停止してしまった場合、各回転軸２Ｌ、２Ｒを逆転して刃体１２を破砕方向とは反対方向に逆転することにより、刃体１２の間に詰まりを解消することができる。
【００１８】
本発明では、特に、各回転軸２Ｌ、２Ｒを正転から逆転したときに発生する回生電流を充放電部１４に充電し、各回転軸２Ｌ、２Ｒを再び正転にするときに充電した電力を使用することによって省電力で動作することができるようにしている。
以下、本発明について詳しく説明する。
まず、制御装置５について説明する。
【００１９】
図２に示すように、制御装置５は、各回転軸２Ｌ、２Ｒを正転させるときは駆動モータ４に対して正転指令（正転のための制御電流）を出力し、各回転軸２Ｌ、２Ｒを逆転させるときは駆動モータ４に対して逆転指令（逆転のための制御電流）を出力する。
また、制御装置５は、正転指令時に駆動モータ４にかかる電流（負荷電流）が、例えば、定格電流の８０％以上となると正転指令を停止する。即ち、駆動モータ４への正転指令を止めると、駆動モータ４は慣性力によって回転をするものの次第に回転数が減少して停止をする。この二軸型破砕機では、正転指令（制御電流）の出力を行わないことによって駆動モータ４を停止させる方式をとっている。
【００２０】
制御装置５は、エンコーダ１３が検知した回転数が零となり、駆動モータ４の正転（回転軸２Ｌ、２Ｒの正転）の停止を検知すると逆転指令を駆動モータ４に出力する。また、制御装置５は、駆動モータ４（回転軸２Ｌ、２Ｒ）が予め定められた回数回転すると逆転指令を停止する。駆動モータ４は、正転指令と同様に逆転指令（制御電流）の出力を行わないことによって逆転指令の停止を行うと、駆動モータ４は慣性力によって回転をするものの次第に回転数が減少して停止をする。駆動モータ４が慣性力によって回転しているときは、発電機として働くため回生電流が発生することになる。
【００２１】
制御装置５は、駆動モータ４（回転軸２Ｌ、２Ｒ）を逆転させたとき、詳しくは、駆動モータ４に逆転指令を出力して駆動モータ４を所定回数逆転させ、逆転指令を停止したときに、電力供給装置６の充放電部１４に充電を行う充電指令を出力する。制御装置５は、駆動モータ４が逆転後に停止すると、電力供給装置６の充放電部１４に放電を行う放電指令を出力すると共に、駆動モータ４に正転指令を出力する。
【００２２】
なお、制御装置５には、外部から駆動モータ４の正転したり逆転したりするための指令を行ったり、駆動モータ４を強制的に停止するための操作盤２０が接続されており、操作盤２０に設けられた操作スイッチ２１を操作することによって、駆動モータ４の正転、逆転、停止が行えるようになっている。
次に、電力供給装置６について説明する。
【００２３】
電力供給装置６の充放電部１４は、駆動モータ４が逆転したときに発生した回生電流を充電したり、充電した電力を使用するために放出するためのもので、駆動モータ４の回生電流が入力されると共に充電した電力を主電源Ｐ側に供給するように構成されている。
なお、説明の便宜上、電力供給装置６によって電力を供給する側を主電源Ｐ側といい、後述するコンデンサから供給される電力とは区別することとする。
【００２４】
詳しくは、充放電部１４は、コンデンサ１５と、このコンデンサ１５の電力を主電源Ｐ側に供給するために設けられた第１スイッチ１６と、駆動モータ４からの回生電流をコンデンサ１５に供給するために設けられた第２スイッチ１７とを有している。
第１スイッチ１６は、制御装置５からの放電指令が入力されている間はオンし、放電指令が入力されていないときはオフする。第２スイッチ１７は、制御装置５からの充電指令が入力されている間はオンし、充電指令が入力されていないときはオフする。
【００２５】
図３は、第１実施形態における二軸型破砕機１の動作をまとめたものである。なお、図３では、初期起動ではコンデンサ１５に電力が蓄電されていないものとして説明を進める。図３の符号Ｓはステップの略称である。
まず、電力供給装置６の主電源をオンして、制御装置５や駆動モータ４に電力を供給可能にする。そして、破砕物Ａを投入口１０に入れ、回転軸２Ｌ、２Ｒが停止している状態から操作盤２０の操作スイッチ２１を押して駆動モータ４の正転の開始を制御装置５に指令する（Ｓ１：破砕機運転指令）。そして、制御装置５は駆動モータ４に正転指令を出力し、駆動モータ４を正転させる（Ｓ２：駆動モータ正転指令）。なお、始めに駆動モータ４を正転させるとき（初期起動時）は、電力供給装置６からの主電源のみの電力が制御装置５に供給されるため、駆動モータ４はコンデンサ１５からの電力ではなく主電源からの電力のみによって駆動することになる。
【００２６】
制御装置５は、駆動モータ４が正転中に駆動モータ４にかかる負荷電流（トルク）が予め設定した上限値以内であれば（Ｓ３、Ｎｏ）、正転指令を継続する。ここで、駆動モータ４にかかる負荷電流が上限値以内であれば、回転軸２Ｌ、２Ｒ（駆動モータ４）に外部からの負荷がかからないため刃体１２が破砕物Ａを破砕しながら回転しているとみなすことができる。
【００２７】
一方、駆動モータ４にかかる負荷電流（トルク）が上限値を超えてしまう（Ｓ３、Ｙｅｓ）と、破砕中に破砕物Ａが刃体１２の間に詰まって駆動モータ４（回転軸２Ｌ、２Ｒ）が止まろうとしている状況にあるとみなすことができ、駆動モータ４に多大な負荷がかかる可能性があるため、制御装置５は駆動モータ４への正転指令を停止する（Ｓ４：駆動モータ正転指令停止）。
【００２８】
ここで、制御装置５は、駆動モータ４が停止しているか否かをエンコーダ１３で検出した回転数によって確認し、エンコーダ１３で検出した回転数が零となり停止すると（Ｓ５、Ｙｅｓ）、逆転指令を駆動モータ４に出力し（Ｓ６：駆動モータ逆転指令）、回転軸２Ｌ、２Ｒを破砕方向とは逆方向に回転させる。
こうすると、刃体１２の刃部１２ａは投入口１０側から排出口１１側に移動するのではなく、排出口１１側から投入口１０側に向けて移動して刃体１２への破砕物Ａの引っかかりが無くなり、詰まりが解消される。即ち、刃体１２を逆転させると、刃部１２ａが下側から上側へ破砕物Ａを押し上げて、破砕物Ａの姿勢が変わることにより詰まりが解消される。
【００２９】
本発明では、刃体１２への破砕物Ａの引っかかりを無くすことによって詰まりを解消すればよいため、回転軸２Ｌ、２Ｒの逆転の回転は数回〜数十回程度でよく、制御装置５はエンコーダ１３で検出した逆転の回数が予め定められた回数（数回〜数十回）になると（Ｓ７、Ｙｅｓ）と、自動的に逆転指令の停止を行う（Ｓ８：駆動モータ逆転指令停止）。
ここで、制御装置５が逆転指令の停止を行ったときは、破砕物Ａの詰まりも解消されているため、駆動モータ４は慣性力によって回ることになり、この慣性力によって駆動モータ４に回生電流が発生することになる。
【００３０】
制御装置５は、逆転指令の停止を行ったときに電力供給装置６の充放電部１４に充電指令を出力し、第２スイッチ１７をオンしてコンデンサ１５に回生電流を充電する（Ｓ９：コンデンサ充電）。駆動モータ４が停止しているか否かをエンコーダ１３で検出した回転数によって確認し、エンコーダ１３で検出した回転数が零でなければ（Ｓ１０、Ｎｏ）、制御装置５は充放電部１４への充電指令を継続する。即ち、駆動モータ４が慣性力によって回転している間（回生電流が発生している間）は、コンデンサ１５に回生電流を充電することとしている。
【００３１】
そして、エンコーダ１３で検出した回転数が零になり停止すると（Ｓ１０、Ｙｅｓ）、制御装置５は、第１スイッチ１６をオンしてコンデンサ１５に蓄電した電力を放出する（Ｓ１１：コンデンサ放電）と共に、駆動モータ４に対して正転指令（Ｓ２）を出力する。即ち、制御装置５は、放電指令と略同時に正転を行うため、コンデンサ１５の電力が正転時の起動に消費されることになる。
【００３２】
なお、図３において、駆動モータ４の正転から逆転の切り換え、逆転から正転の切りかを自動ではなく、操作盤２０等を操作することによって手動で切り換えても良い。
以上、本発明によれば、駆動モータ４（回転軸２Ｌ、２Ｒ）を正転して刃体１２によって破砕物Ａを破断することにより投入口１０から投入した破砕物Ａを小さく破砕することができる。破砕物Ａを破砕している最中に破砕物Ａが互いに対向する回転軸２Ｌ、２Ｒの刃体１２の間に詰まると、自動的に駆動モータ４の正転指令を停止した後、駆動モータ４を逆転するため、破砕物Ａの詰まりを簡単に解消することができる。しかも、駆動モータ４を逆転させた後、当該駆動モータ４が止まるまでに発生した回生電流を充電し、充電した回生電流を正転時に使用しているため、逆転したときのエネルギーを利用することができ、その結果、省電力で動かすことができる。
【００３３】
特に、二軸型破砕機１は、様々なものを破砕するライン上に設置されることが多く、シュレッダーなどに比べて不特定の破砕物Ａが投入される。そのため、破砕物Ａの形状や種類が代わると、破砕時に回転軸２Ｌ、２Ｒ（刃体１２）にかかる力が変化し、破砕物Ａが詰まり易く駆動モータ４の正転後に逆転させるケースが多い。また、破砕物Ａの詰まりが発生しなくても手動等で駆動モータ４を逆転することによって破砕物Ａを刃体１２（ケーシング３内）へ向けて案内し、その後、駆動モータ４を正転することもある。
【００３４】
このように、駆動モータ４の正転や逆転を比較的頻繁に繰り返し行う二軸型破砕機１において、逆転時に発生する回生電流を無駄にせず充電して充電した電力を正転時に使用しているため、消費電力を抑えることができ、省電力の効果も高い。
また、駆動モータ４を正転から逆転に切り換えるときに、主電源Ｐからの電力よりも先に最初にコンデンサ１５に蓄えた電力を使用しているために、電力供給装置６等にかかる電気的な負荷を抑えることができる。
【００３５】
[第２実施形態]
第１実施形態では、駆動モータ４の初期起動時は充放電部１４の電力は用いずに主電源のみの電力を用いて駆動していたが、この第２実施形態では、初期起動時であっても充放電部１４で充電した電力を使用しようというものである。
図４に示すように、具体的には、第２実施形態では、コンデンサ１５に蓄えた電力を主電源Ｐ側に放出するために使用していた第１スイッチ１６を主電源Ｐ側の電力を蓄えるためにも用いている。つまり、第１スイッチ１６は、放電だけでなく充電を行うために兼用化されている。
【００３６】
制御装置５は、電力供給装置６へ電力が供給されている状態において第１スイッチ１６に充電指令を連続的に出力する。即ち、制御装置５は、第１スイッチ１６に充電指令を出力すると共に放電指令を出力する。第１スイッチ１６は、充電指令が入力されるとオンし、充電指令が入力されないとオフする。
図５は、第２実施形態における二軸型破砕機１の動作をまとめたものである。なお、図３の動作と同じ部分は同符号を付して説明を省略する。
【００３７】
電力供給装置６の主電源をオンして、回転軸２Ｌ、２Ｒが停止している状態から操作盤２０の操作スイッチ２１を押して駆動モータ４の正転の開始を制御装置５に指令する（Ｓ１：破砕機運転指令）。そうすると、まず、制御装置５が間欠的に充電指令を第１スイッチ１６に出力し、第１スイッチ１６がオンになることによってコンデンサ１５に主電源Ｐ側の電力が蓄えられる（Ｓ３０：コンデンサ充電）。そして、制御装置５において、充電指令のオン・オフの繰り返しを数秒間（例えば、２秒程度）行った後は、コンデンサ充電が完了したとする（Ｓ３１、Ｙｅｓ）。或いは、コンデンサへの電圧が下がると充電が完了したとする。
【００３８】
そして、コンデンサ１５の充電が完了後、制御装置５が駆動モータ４に正転指令を出力して駆動モータ４を正転させる際（Ｓ２：駆動モータ正転指令）に、まず、第１スイッチ１６をオンしてコンデンサ１５に蓄電した電力を放出し、一度蓄えた電力を駆動モータの回転するときに使用する。
以上、本発明によれば、コンデンサ１５の充電を行うにあたっては、第１スイッチ１６を間欠的にオン・オフすることにより行っているため、主電源Ｐ側の電力をコンデンサ１５に蓄えるときの電圧降下を防止することができ、コンデンサ１５に主電源Ｐ側の電力を蓄えるときの回路等への負荷を低減することができる。
【００３９】
しかも、回生電流が発生したときに充電用として用いていたコンデンサ１５を、初期起動時に電力供給装置６からの電力を充電するのにも用いているため、他にコンデンサを設ける場合よりも部品点数を少なくすることができる。また、第１実施形態と同様に、主電源Ｐからの電力よりも先に最初にコンデンサ１５に蓄えた電力を使用しているために、電力供給装置６等にかかる電気的な負荷を抑えることができる。
【００４０】
本発明は、上記の実施形態に限定されない。上記の実施形態では、制御装置５の制御によって、回転軸２Ｌ、２Ｒが正転時に停止したときに自動的に逆転を行うようにしていたが、操作盤２０の操作スイッチ２１等を用いて手動で正転や逆転を切り換えることができるようにしてもよい。上記の実施形態では、１つの駆動モータ４によって２つの回転軸２Ｌ、２Ｒを駆動していたが、これに代え、２つの回転軸２Ｌ、２Ｒをそれぞれ独立した駆動モータ４によって駆動させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１ 二軸型破砕機
２Ｌ，２Ｒ 回転軸
５ 制御装置
６ 電力供給装置
１２ 刃体
１４ 充放電部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数枚の刃体が設けられた一対の回転軸を電動式の駆動モータによって回転して破砕物の破砕を行う二軸型破砕機及び二軸型破砕機の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、金属や合成樹脂などから構成された様々な不要品（破砕物）を破砕処理するために破砕機が用いられている。このうち二軸型破砕機では、複数枚の刃体が設けられた一対の回転軸を正転して刃体を破砕方向に回転することにより不要品を破砕したり、破砕中に不要品が互いに交差する刃体の間に詰まったときは、回転軸を逆転して刃体を破砕方向とは逆方向に回転することにより不要品（破砕物）の詰まり不要品を解消している。このような破砕機において、安定的な運転や効率よい運転ができるものとして、特許文献１に示すような破砕機が開発されている。
【０００３】
特許文献１では、モータで駆動されて回転する回転刃で破砕物を破砕する機構を有する破砕機において、回転刃の回転数を測定し、この測定値を基に回転刃の回転数の減少率を演算し、該減少率と予め設定されている減少率とを比較し、該減少率が予め設定されている減少率の範囲内で破砕負荷が過大になったときは、運転中の回転刃の回転を逆転に切替え、その後に正転させて破砕運転を続行させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３２０８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の破砕機では、回転刃の回転を逆転に切替えることによって不要品（破砕物）の詰まりを解消することができるものの、正転時や逆転時に使用する電力を抑えようという対策が講じられていないため、電力の損失が大きいものとなっていた。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、安定的に破砕処理を行えると共に省電力で動作させることができる二軸型破砕機及び二軸型破砕機の制御方法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】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の二軸型破砕機は、複数枚の刃体が設けられた一対の回転軸と、この回転軸を正転して刃体を破砕方向に回転させると共に逆転して破砕方向とは逆方向に回転させる駆動モータと、この駆動モータに電力を供給する電力供給装置とを備え、前記電力供給装置は、前記回転軸を逆転させたときの回生電流を充電すると共に前記回転軸を正転させるときに放電する充放電部を有している点にある。
【０００７】
前記充放電部に充電を行う充電指令と放電を行う放電指令とを出力すると共に前記駆動モータの正転及び逆転を制御すべく指令を出力する制御装置を備え、前記制御装置は、前記回転軸を逆転させた後に回転軸の逆転を停止すべく当該駆動モータに逆転の停止を出力した後、前記充電指令を前記充放電部に出力すると共に、前記回転軸を正転すべく駆動モータに正転指令を出力した際に前記放電指令を出力することが好ましい。
【０００８】
前記充放電部は、回生電流を充電可能なコンデンサを有していることが好ましい。
本発明の二軸型破砕機の制御方法は、複数枚の刃体が設けられた一対の回転軸を駆動モータによって正転して破砕物の破砕を行うと共に、逆転して破砕物の詰まりを解消する二軸型破砕機の制御方法において、前記回転軸を正転から逆転に切り換える第１ステップと、この第１ステップにて回転軸を逆転したときに発生する回生電流を充電する第２ステップと、この第２ステップで充電した電力を前記駆動モータを逆転から正転する際に前記駆動モータに供給する第３ステップとを備えている点にある。
【０００９】
前記第２ステップでは、前記回生電流をコンデンサに充電することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、安定的に破砕処理を行えると共に省電力で動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】破砕機の全体概略図である。
【図２】第１実施形態における破砕機の制御ブロック図である。
【図３】第１実施形態における二軸型破砕機の動作のフローチャートである。
【図４】第２実施形態における破砕機の制御ブロック図である。
【図５】第２実施形態における二軸型破砕機の動作のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
[第１実施形態]
図１に示すように、二軸型破砕機１は、左右一対の回転軸２Ｌ、２Ｒと、この左右各回転軸２Ｌ、２Ｒを回転自在に支持するケーシング３と、回転軸２Ｌ、２Ｒに回転駆動力を付与する駆動モータ４と、制御装置５と、電力供給装置６とを備えている。
【００１３】
ケーシング３は、上下に貫通状となった箱形に形成されたもので、上部に破砕する物（破砕物）を投入する投入口１０が形成され、下部に破砕された物が排出される排出口１１が形成されている。
各回転軸２Ｌ、２Ｒは、互いに左右に並ぶようにケーシング３内に配置されて当該ケーシング３に回転自在に支持されており、各回転軸２Ｌ、２Ｒの外周部に複数枚の刃体１２が設けられている。
【００１４】
詳しくは、刃体１２は破砕物Ａを引っ掛けて挟み切るもの（剪断力により破砕したり切断するもの）であって各回転軸２Ｌ、２Ｒの軸芯方向に沿って所定の間隔を空けて配置され、回転軸２Ｌ、２Ｒに固着されている。刃体１２の外周部には破砕物Ａを引っ掛けたり破砕するための刃部１２ａが設けられている。左回転軸２Ｌの刃体１２と右回転軸２Ｒの刃体１２とは、正面視（軸芯方向から見る）で互いに重なり合うように配置されている。
【００１５】
各回転軸２Ｌ、２Ｒは、刃体１２の刃部１２ａが投入口１０側（上側）から排出口１１側（下側）へ向けて移動するように正転したり、刃体１２の刃部１２ａが排出側から投入口１０側へ向けて移動するように逆転する。この実施形態では、各回転軸２Ｌ、２Ｒは、減速機等を介して１つの駆動モータ４で回転するようになっている。
駆動モータ４は、各回転軸２Ｌ、２Ｒが正転又は逆転するように当該各回転軸２Ｌ、２Ｒに回転駆動力を付与するもので、この実施形態ではサーボモータで構成されている。制御装置５は、サーボモータの回転やロータ位置などを制御したり、電力供給装置６を制御するものであって、電子電気回路、ＣＰＵ等から構成されている。この制御装置５には、駆動モータ４（回転軸２Ｌ、２Ｒ）の回転を検出するエンコーダ１３からの検出データ（検出した回転数）が入力される。
【００１６】
電力供給装置６は、工場などに設置された商用電源に接続されていて、駆動モータ４や制御装置５にも接続されており、これら駆動モータ４や制御装置５に電力を供給するものである。電力供給装置６への電力供給は、当該電力供給装置６に設けられたオン・オフスイッチにより行われるようになっている。この電力供給装置６は、電源回路等を有すると共に、一時的に電力を蓄えたり蓄えた電力を放電するための充放電部１４を有している。
【００１７】
このような二軸型破砕機１では、金属やプラスチックなどで構成された破砕物Ａをケーシング３の投入口１０へ投入し、駆動モータ４を介して各回転軸２Ｌ、２Ｒを正転して刃体１２を破砕方向に回転させることにより破砕物Ａを小さく破砕することができる。ここで、各回転軸２Ｌ、２Ｒを正転している際に、例えば、多くの破砕物Ａが各回転軸２Ｌ、２Ｒ内に入るなどをして互いに対向する刃体１２の間に破砕物Ａが詰まり、各回転軸２Ｌ、２Ｒが停止してしまった場合、各回転軸２Ｌ、２Ｒを逆転して刃体１２を破砕方向とは反対方向に逆転することにより、刃体１２の間に詰まりを解消することができる。
【００１８】
本発明では、特に、各回転軸２Ｌ、２Ｒを正転から逆転したときに発生する回生電流を充放電部１４に充電し、各回転軸２Ｌ、２Ｒを再び正転にするときに充電した電力を使用することによって省電力で動作することができるようにしている。
以下、本発明について詳しく説明する。
まず、制御装置５について説明する。
【００１９】
図２に示すように、制御装置５は、各回転軸２Ｌ、２Ｒを正転させるときは駆動モータ４に対して正転指令（正転のための制御電流）を出力し、各回転軸２Ｌ、２Ｒを逆転させるときは駆動モータ４に対して逆転指令（逆転のための制御電流）を出力する。
また、制御装置５は、正転指令時に駆動モータ４にかかる電流（負荷電流）が、例えば、定格電流の８０％以上となると正転指令を停止する。即ち、駆動モータ４への正転指令を止めると、駆動モータ４は慣性力によって回転をするものの次第に回転数が減少して停止をする。この二軸型破砕機では、正転指令（制御電流）の出力を行わないことによって駆動モータ４を停止させる方式をとっている。
【００２０】
制御装置５は、エンコーダ１３が検知した回転数が零となり、駆動モータ４の正転（回転軸２Ｌ、２Ｒの正転）の停止を検知すると逆転指令を駆動モータ４に出力する。また、制御装置５は、駆動モータ４（回転軸２Ｌ、２Ｒ）が予め定められた回数回転すると逆転指令を停止する。駆動モータ４は、正転指令と同様に逆転指令（制御電流）の出力を行わないことによって逆転指令の停止を行うと、駆動モータ４は慣性力によって回転をするものの次第に回転数が減少して停止をする。駆動モータ４が慣性力によって回転しているときは、発電機として働くため回生電流が発生することになる。
【００２１】
制御装置５は、駆動モータ４（回転軸２Ｌ、２Ｒ）を逆転させたとき、詳しくは、駆動モータ４に逆転指令を出力して駆動モータ４を所定回数逆転させ、逆転指令を停止したときに、電力供給装置６の充放電部１４に充電を行う充電指令を出力する。制御装置５は、駆動モータ４が逆転後に停止すると、電力供給装置６の充放電部１４に放電を行う放電指令を出力すると共に、駆動モータ４に正転指令を出力する。
【００２２】
なお、制御装置５には、外部から駆動モータ４の正転したり逆転したりするための指令を行ったり、駆動モータ４を強制的に停止するための操作盤２０が接続されており、操作盤２０に設けられた操作スイッチ２１を操作することによって、駆動モータ４の正転、逆転、停止が行えるようになっている。
次に、電力供給装置６について説明する。
【００２３】
電力供給装置６の充放電部１４は、駆動モータ４が逆転したときに発生した回生電流を充電したり、充電した電力を使用するために放出するためのもので、駆動モータ４の回生電流が入力されると共に充電した電力を主電源Ｐ側に供給するように構成されている。
なお、説明の便宜上、電力供給装置６によって電力を供給する側を主電源Ｐ側といい、後述するコンデンサから供給される電力とは区別することとする。
【００２４】
詳しくは、充放電部１４は、コンデンサ１５と、このコンデンサ１５の電力を主電源Ｐ側に供給するために設けられた第１スイッチ１６と、駆動モータ４からの回生電流をコンデンサ１５に供給するために設けられた第２スイッチ１７とを有している。
第１スイッチ１６は、制御装置５からの放電指令が入力されている間はオンし、放電指令が入力されていないときはオフする。第２スイッチ１７は、制御装置５からの充電指令が入力されている間はオンし、充電指令が入力されていないときはオフする。
【００２５】
図３は、第１実施形態における二軸型破砕機１の動作をまとめたものである。なお、図３では、初期起動ではコンデンサ１５に電力が蓄電されていないものとして説明を進める。図３の符号Ｓはステップの略称である。
まず、電力供給装置６の主電源をオンして、制御装置５や駆動モータ４に電力を供給可能にする。そして、破砕物Ａを投入口１０に入れ、回転軸２Ｌ、２Ｒが停止している状態から操作盤２０の操作スイッチ２１を押して駆動モータ４の正転の開始を制御装置５に指令する（Ｓ１：破砕機運転指令）。そして、制御装置５は駆動モータ４に正転指令を出力し、駆動モータ４を正転させる（Ｓ２：駆動モータ正転指令）。なお、始めに駆動モータ４を正転させるとき（初期起動時）は、電力供給装置６からの主電源のみの電力が制御装置５に供給されるため、駆動モータ４はコンデンサ１５からの電力ではなく主電源からの電力のみによって駆動することになる。
【００２６】
制御装置５は、駆動モータ４が正転中に駆動モータ４にかかる負荷電流（トルク）が予め設定した上限値以内であれば（Ｓ３、Ｎｏ）、正転指令を継続する。ここで、駆動モータ４にかかる負荷電流が上限値以内であれば、回転軸２Ｌ、２Ｒ（駆動モータ４）に外部からの負荷がかからないため刃体１２が破砕物Ａを破砕しながら回転しているとみなすことができる。
【００２７】
一方、駆動モータ４にかかる負荷電流（トルク）が上限値を超えてしまう（Ｓ３、Ｙｅｓ）と、破砕中に破砕物Ａが刃体１２の間に詰まって駆動モータ４（回転軸２Ｌ、２Ｒ）が止まろうとしている状況にあるとみなすことができ、駆動モータ４に多大な負荷がかかる可能性があるため、制御装置５は駆動モータ４への正転指令を停止する（Ｓ４：駆動モータ正転指令停止）。
【００２８】
ここで、制御装置５は、駆動モータ４が停止しているか否かをエンコーダ１３で検出した回転数によって確認し、エンコーダ１３で検出した回転数が零となり停止すると（Ｓ５、Ｙｅｓ）、逆転指令を駆動モータ４に出力し（Ｓ６：駆動モータ逆転指令）、回転軸２Ｌ、２Ｒを破砕方向とは逆方向に回転させる。
こうすると、刃体１２の刃部１２ａは投入口１０側から排出口１１側に移動するのではなく、排出口１１側から投入口１０側に向けて移動して刃体１２への破砕物Ａの引っかかりが無くなり、詰まりが解消される。即ち、刃体１２を逆転させると、刃部１２ａが下側から上側へ破砕物Ａを押し上げて、破砕物Ａの姿勢が変わることにより詰まりが解消される。
【００２９】
本発明では、刃体１２への破砕物Ａの引っかかりを無くすことによって詰まりを解消すればよいため、回転軸２Ｌ、２Ｒの逆転の回転は数回〜数十回程度でよく、制御装置５はエンコーダ１３で検出した逆転の回数が予め定められた回数（数回〜数十回）になると（Ｓ７、Ｙｅｓ）と、自動的に逆転指令の停止を行う（Ｓ８：駆動モータ逆転指令停止）。
ここで、制御装置５が逆転指令の停止を行ったときは、破砕物Ａの詰まりも解消されているため、駆動モータ４は慣性力によって回ることになり、この慣性力によって駆動モータ４に回生電流が発生することになる。
【００３０】
制御装置５は、逆転指令の停止を行ったときに電力供給装置６の充放電部１４に充電指令を出力し、第２スイッチ１７をオンしてコンデンサ１５に回生電流を充電する（Ｓ９：コンデンサ充電）。駆動モータ４が停止しているか否かをエンコーダ１３で検出した回転数によって確認し、エンコーダ１３で検出した回転数が零でなければ（Ｓ１０、Ｎｏ）、制御装置５は充放電部１４への充電指令を継続する。即ち、駆動モータ４が慣性力によって回転している間（回生電流が発生している間）は、コンデンサ１５に回生電流を充電することとしている。
【００３１】
そして、エンコーダ１３で検出した回転数が零になり停止すると（Ｓ１０、Ｙｅｓ）、制御装置５は、第１スイッチ１６をオンしてコンデンサ１５に蓄電した電力を放出する（Ｓ１１：コンデンサ放電）と共に、駆動モータ４に対して正転指令（Ｓ２）を出力する。即ち、制御装置５は、放電指令と略同時に正転を行うため、コンデンサ１５の電力が正転時の起動に消費されることになる。
【００３２】
なお、図３において、駆動モータ４の正転から逆転の切り換え、逆転から正転の切りかを自動ではなく、操作盤２０等を操作することによって手動で切り換えても良い。
以上、本発明によれば、駆動モータ４（回転軸２Ｌ、２Ｒ）を正転して刃体１２によって破砕物Ａを破断することにより投入口１０から投入した破砕物Ａを小さく破砕することができる。破砕物Ａを破砕している最中に破砕物Ａが互いに対向する回転軸２Ｌ、２Ｒの刃体１２の間に詰まると、自動的に駆動モータ４の正転指令を停止した後、駆動モータ４を逆転するため、破砕物Ａの詰まりを簡単に解消することができる。しかも、駆動モータ４を逆転させた後、当該駆動モータ４が止まるまでに発生した回生電流を充電し、充電した回生電流を正転時に使用しているため、逆転したときのエネルギーを利用することができ、その結果、省電力で動かすことができる。
【００３３】
特に、二軸型破砕機１は、様々なものを破砕するライン上に設置されることが多く、シュレッダーなどに比べて不特定の破砕物Ａが投入される。そのため、破砕物Ａの形状や種類が代わると、破砕時に回転軸２Ｌ、２Ｒ（刃体１２）にかかる力が変化し、破砕物Ａが詰まり易く駆動モータ４の正転後に逆転させるケースが多い。また、破砕物Ａの詰まりが発生しなくても手動等で駆動モータ４を逆転することによって破砕物Ａを刃体１２（ケーシング３内）へ向けて案内し、その後、駆動モータ４を正転することもある。
【００３４】
このように、駆動モータ４の正転や逆転を比較的頻繁に繰り返し行う二軸型破砕機１において、逆転時に発生する回生電流を無駄にせず充電して充電した電力を正転時に使用しているため、消費電力を抑えることができ、省電力の効果も高い。
また、駆動モータ４を正転から逆転に切り換えるときに、主電源Ｐからの電力よりも先に最初にコンデンサ１５に蓄えた電力を使用しているために、電力供給装置６等にかかる電気的な負荷を抑えることができる。
【００３５】
[第２実施形態]
第１実施形態では、駆動モータ４の初期起動時は充放電部１４の電力は用いずに主電源のみの電力を用いて駆動していたが、この第２実施形態では、初期起動時であっても充放電部１４で充電した電力を使用しようというものである。
図４に示すように、具体的には、第２実施形態では、コンデンサ１５に蓄えた電力を主電源Ｐ側に放出するために使用していた第１スイッチ１６を主電源Ｐ側の電力を蓄えるためにも用いている。つまり、第１スイッチ１６は、放電だけでなく充電を行うために兼用化されている。
【００３６】
制御装置５は、電力供給装置６へ電力が供給されている状態において第１スイッチ１６に充電指令を連続的に出力する。即ち、制御装置５は、第１スイッチ１６に充電指令を出力すると共に放電指令を出力する。第１スイッチ１６は、充電指令が入力されるとオンし、充電指令が入力されないとオフする。
図５は、第２実施形態における二軸型破砕機１の動作をまとめたものである。なお、図３の動作と同じ部分は同符号を付して説明を省略する。
【００３７】
電力供給装置６の主電源をオンして、回転軸２Ｌ、２Ｒが停止している状態から操作盤２０の操作スイッチ２１を押して駆動モータ４の正転の開始を制御装置５に指令する（Ｓ１：破砕機運転指令）。そうすると、まず、制御装置５が間欠的に充電指令を第１スイッチ１６に出力し、第１スイッチ１６がオンになることによってコンデンサ１５に主電源Ｐ側の電力が蓄えられる（Ｓ３０：コンデンサ充電）。そして、制御装置５において、充電指令のオン・オフの繰り返しを数秒間（例えば、２秒程度）行った後は、コンデンサ充電が完了したとする（Ｓ３１、Ｙｅｓ）。或いは、コンデンサへの電圧が下がると充電が完了したとする。
【００３８】
そして、コンデンサ１５の充電が完了後、制御装置５が駆動モータ４に正転指令を出力して駆動モータ４を正転させる際（Ｓ２：駆動モータ正転指令）に、まず、第１スイッチ１６をオンしてコンデンサ１５に蓄電した電力を放出し、一度蓄えた電力を駆動モータの回転するときに使用する。
以上、本発明によれば、コンデンサ１５の充電を行うにあたっては、第１スイッチ１６を間欠的にオン・オフすることにより行っているため、主電源Ｐ側の電力をコンデンサ１５に蓄えるときの電圧降下を防止することができ、コンデンサ１５に主電源Ｐ側の電力を蓄えるときの回路等への負荷を低減することができる。
【００３９】
しかも、回生電流が発生したときに充電用として用いていたコンデンサ１５を、初期起動時に電力供給装置６からの電力を充電するのにも用いているため、他にコンデンサを設ける場合よりも部品点数を少なくすることができる。また、第１実施形態と同様に、主電源Ｐからの電力よりも先に最初にコンデンサ１５に蓄えた電力を使用しているために、電力供給装置６等にかかる電気的な負荷を抑えることができる。
【００４０】
本発明は、上記の実施形態に限定されない。上記の実施形態では、制御装置５の制御によって、回転軸２Ｌ、２Ｒが正転時に停止したときに自動的に逆転を行うようにしていたが、操作盤２０の操作スイッチ２１等を用いて手動で正転や逆転を切り換えることができるようにしてもよい。上記の実施形態では、１つの駆動モータ４によって２つの回転軸２Ｌ、２Ｒを駆動していたが、これに代え、２つの回転軸２Ｌ、２Ｒをそれぞれ独立した駆動モータ４によって駆動させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１ 二軸型破砕機
２Ｌ，２Ｒ 回転軸
５ 制御装置
６ 電力供給装置
１２ 刃体
１４ 充放電部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の刃体が設けられた一対の回転軸と、この回転軸を正転して刃体を破砕方向に回転させると共に逆転して破砕方向とは逆方向に回転させる駆動モータと、この駆動モータに電力を供給する電力供給装置とを備え、
前記電力供給装置は、前記回転軸を逆転させたときの回生電流を充電すると共に前記回転軸を正転させるときに放電する充放電部を有していることを特徴とする二軸型破砕機。
【請求項２】
前記充放電部に充電を行う充電指令と放電を行う放電指令とを出力すると共に前記駆動モータの正転及び逆転を制御すべく指令を出力する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記回転軸を逆転させた後に回転軸の逆転を停止すべく当該駆動モータに逆転の停止を出力した後、前記充電指令を前記充放電部に出力すると共に、前記回転軸を正転すべく駆動モータに正転指令を出力した際に前記放電指令を出力することを特徴とする請求項１に記載の二軸型破砕機。
【請求項３】
前記充放電部は、回生電流を充電可能なコンデンサを有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の二軸型破砕機。
【請求項４】
複数枚の刃体が設けられた一対の回転軸を駆動モータによって正転して破砕物の破砕を行うと共に、逆転して破砕物の詰まりを解消する二軸型破砕機の制御方法において、
前記回転軸を正転から逆転に切り換える第１ステップと、この第１ステップにて回転軸を逆転したときに発生する回生電流を充電する第２ステップと、この第２ステップで充電した電力を前記駆動モータを逆転から正転する際に前記駆動モータに供給する第３ステップとを備えていることを特徴とする二軸型破砕機の制御方法。
【請求項５】
前記第２ステップでは、前記回生電流をコンデンサに充電することを特徴とする請求項４に記載の二軸型破砕機の制御方法。
【請求項１】
複数枚の刃体が設けられた一対の回転軸と、この回転軸を正転して刃体を破砕方向に回転させると共に逆転して破砕方向とは逆方向に回転させる駆動モータと、この駆動モータに電力を供給する電力供給装置とを備え、
前記電力供給装置は、前記回転軸を逆転させたときの回生電流を充電すると共に前記回転軸を正転させるときに放電する充放電部を有していることを特徴とする二軸型破砕機。
【請求項２】
前記充放電部に充電を行う充電指令と放電を行う放電指令とを出力すると共に前記駆動モータの正転及び逆転を制御すべく指令を出力する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記回転軸を逆転させた後に回転軸の逆転を停止すべく当該駆動モータに逆転の停止を出力した後、前記充電指令を前記充放電部に出力すると共に、前記回転軸を正転すべく駆動モータに正転指令を出力した際に前記放電指令を出力することを特徴とする請求項１に記載の二軸型破砕機。
【請求項３】
前記充放電部は、回生電流を充電可能なコンデンサを有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の二軸型破砕機。
【請求項４】
複数枚の刃体が設けられた一対の回転軸を駆動モータによって正転して破砕物の破砕を行うと共に、逆転して破砕物の詰まりを解消する二軸型破砕機の制御方法において、
前記回転軸を正転から逆転に切り換える第１ステップと、この第１ステップにて回転軸を逆転したときに発生する回生電流を充電する第２ステップと、この第２ステップで充電した電力を前記駆動モータを逆転から正転する際に前記駆動モータに供給する第３ステップとを備えていることを特徴とする二軸型破砕機の制御方法。
【請求項５】
前記第２ステップでは、前記回生電流をコンデンサに充電することを特徴とする請求項４に記載の二軸型破砕機の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１１０８４５（Ｐ２０１２−１１０８４５Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６２５６５（Ｐ２０１０−２６２５６５）
【出願日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【出願人】（３９００１３７４５）株式会社ホーライ (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【出願人】（３９００１３７４５）株式会社ホーライ (5)
【Ｆターム（参考）】
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