二軸型破砕機及び二軸型破砕機の制御方法
【課題】破砕処理の効率を向上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１は、複数枚の刃体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の制御を行う制御装置５とを備え、制御装置５は、回転軸２Ｌ、２Ｒの正転時において駆動モータ４が過負荷であるか否かを判定する第１過負荷判定手段２０と、この第１過負荷判定手段２０で過負荷であると判定したときに駆動モータ４の回転数を低減する第１回転数低減手段２１と、この第１回転数低減手段２１で駆動モータ４の回転数の低減後に駆動モータ４が過負荷であるか否かを判定する第２過負荷判定手段２２と、この第２過負荷判定手段２２で過負荷でないと判定したときに駆動モータ４の回転数を上昇させる回転数上昇手段２４とを備えている。
【解決手段】本発明の二軸型破砕機１は、複数枚の刃体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の制御を行う制御装置５とを備え、制御装置５は、回転軸２Ｌ、２Ｒの正転時において駆動モータ４が過負荷であるか否かを判定する第１過負荷判定手段２０と、この第１過負荷判定手段２０で過負荷であると判定したときに駆動モータ４の回転数を低減する第１回転数低減手段２１と、この第１回転数低減手段２１で駆動モータ４の回転数の低減後に駆動モータ４が過負荷であるか否かを判定する第２過負荷判定手段２２と、この第２過負荷判定手段２２で過負荷でないと判定したときに駆動モータ４の回転数を上昇させる回転数上昇手段２４とを備えている。
【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。また、特許文献１では、運転中の回転刃を正転中に減少率が大きいときはモータを停止している。
【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、回転刃を正転させている状態において破砕物中に回転刃の回転の減少率が大きくなったときは、モータにかかる負荷に関係なく直ちにモータを停止している。そのため、モータに過負荷がかかっていない場合（モータに余裕がある）にもモータを停止させてしまう虞があった。即ち、特許文献１では、不用意にモータが停止してしまうことがあり、これにより破砕効率が低下していた。
【０００６】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、破砕処理の効率を向上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】
【０００７】
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、この駆動モータの制御を行う制御装置とを備え、前記制御装置は、前記回転軸の正転時において前記駆動モータが過負荷であるか否かを判定する第１過負荷判定手段と、この第１過負荷判定手段で過負荷であると判定したときに駆動モータの回転数を低減する第１回転数低減手段と、この第１回転数低減手段で駆動モータの回転数の低減後に駆動モータが過負荷であるか否かを判定する第２過負荷判定手段と、この第２過負荷判定手段で過負荷でないと判定したときに前記駆動モータの回転数を上昇させる回転数上昇手段とを備えている点にある。
【０００８】
前記第２過負荷判定手段で過負荷であると判定したときに、前記第１回転数低減手段よりもさらに前記駆動モータの回転数を低減する第２回転数低減手段を備えていることが好ましい。
前記第１回転数低減手段又は第２回転数低減手段で駆動モータの回転数の低減後に、当該駆動モータの回転数が下限値に達したときに駆動モータに正転の回転指令を停止する正転指令停止手段を備えていることが好ましい。
【０００９】
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二軸型破砕機の制御方法において、前記回転軸の正転時において前記駆動モータが過負荷であるか否かを判定する第１ステップと、第１ステップで過負荷であると判定したときに駆動モータの回転数を低減する第２ステップと、前記駆動モータの回転数の低減後に駆動モータの過負荷であるか否かを判定する第３ステップと、第３ステップで過負荷でないと判定したときに前記駆動モータの回転数を上昇させる第４ステップとを備えている点にある。
【００１０】
前記第３ステップで過負荷であると判定したときに、さらに駆動モータの回転数を低減する第５ステップを備えていることが好ましい。
第２ステップ又は第５ステップで駆動モータの回転数の低減後に当該駆動モータの回転数が下限値に達すると駆動モータに正転の回転指令を停止する第６ステップを備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、破砕処理の効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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】
【００１３】
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。
【００１４】
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）Ａを投入する投入口１０が形成され、下部に破砕された破砕物Ａ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。
【００１５】
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。
【００１６】
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）の回転を判定するエンコーダ１３からの判定データ（判定した回転数）が入力される。
【００１７】
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１７が接続されており、操作盤１７に設けられた操作スイッチ１８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。
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。
【００１８】
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。
このような二軸型破砕機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、その結果、駆動モータ４の負荷も変化し易い。
【００１９】
本発明では、特に、各回転軸２Ｌ、２Ｒが正転しているときに駆動モータ４の負荷状況を監視して、駆動モータ４の負荷の変化が、刃体１２に破砕物Ａが挟み込まれたことによるものなのか、刃体１２の間に破砕物Ａが詰まったことによるものなのかを判断することにより、不要に駆動モータ４を止めることを防止して破砕処理の効率を向上させている。
なお、二軸型破砕機１では、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、各回転軸２Ｌ、２Ｒが正転している際に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。
【００２０】
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。
図２に示すように、制御装置５は、第１過負荷判定手段２０と、第１回転数低減手段２１と、第２過負荷判定手段２２と、第２回転数低減手段２３と、回転数上昇手段２４と、回転数判定手段２５と、正転指令停止手段２６とを備えている。
【００２１】
これら第１過負荷判定手段２０、第１回転数低減手段２１、第２過負荷判定手段２２、回転数上昇手段２４、第２回転数低減手段２３、回転数判定手段２５及び正転指令停止手段２６は電気電子回路やプログラム等から構成されている。
第１過負荷判定手段２０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）を出力して回転軸を正転している状態において、駆動モータ４が過負荷になっているか否かを電流値によって判定するものである。
【００２２】
具体的には、第１過負荷判定手段２０は、駆動モータ４に正転指令を出力しているときに、駆動モータ４への電流やトルク（駆動モータ４にかかる電流やトルク）を検知し、検知した電流値（トルク）が予め定められた閾値（例えば、最大トルクの７０％に相当）を超えているか否かを判定する。そして、第１過負荷判定手段２０は、閾値以上になっていれば駆動モータ４が過負荷となっていると判定する。また、第１過負荷判定手段２０は、正転指令を駆動モータ４に出力しているときに駆動モータ４にかかる電流値やトルクが閾値未満であれば、駆動モータ４は過負荷ではないと判定する。
【００２３】
ここで、第１過負荷判定手段２０に定められた閾値又は過負荷は、このまま駆動モータ４の回転を継続すると当該駆動モータ４に多大な負荷が掛かると推定される値又はその状態のことである。過負荷の判定基準となる閾値は、トルクで見た場合、最大トルクの３０％以上８０％以下であることが好ましい。
第１回転数低減手段２１は、第１過負荷判定手段２０で駆動モータ４が過負荷であると判定されたときに駆動モータ４の回転数を低減する。具体的には、この第１回転数低減手段２１は、駆動モータ４へ出力する正転指令を当該駆動モータ４の回転数が低減するように調整する。
【００２４】
第１回転数低減手段２１では、例えば、駆動モータ４の電流やトルクが閾値よりも大幅に大きくなっている場合は回転数を大きく下げ、駆動モータ４の電流やトルクが閾値から少しだけ大きくなっているときは少しだけ回転数を下げる。即ち、第１回転数低減手段２１では、駆動モータ４の電流やトルクにおける外れ度合い（閾値から外れた度合い）に応じて回転数を下げるようになっている。
【００２５】
なお、第１回転数低減手段２１は、低減後の駆動モータ４の回転数が予め定められた目標回転数よりも低くなるよう正転指令を調整したり、過負荷と判定される前の回転数を基準として、その回転数よりも低い回転数になるように正転指令を調整してもよい。
第２過負荷判定手段２２は、駆動モータ４の回転数の低減後の負荷を確認するためのものである。具体的には、この第２過負荷判定手段２２は、第１回転数低減手段２１によって駆動モータ４の回転数の低減後に、再び、駆動モータ４に加わる電流やトルクを検知し、検知した電流値やトルクが閾値以上になっていれば駆動モータ４が過負荷となっていると判定する。また、第２過負荷判定手段２２は、駆動モータ４の回転数の低減後に、駆動モータ４に加わる電流やトルクが閾値未満であれば駆動モータ４は過負荷でないと判定する。なお、第２過負荷判定手段２２における閾値は、第１負荷判定手段にて用いた閾値と同じ値である。
【００２６】
回転数上昇手段２４は、第２過負荷判定手段２２で過負荷でないと判定されたときに駆動モータ４へ出力する正転指令を調整することによって駆動モータ４の回転数を上昇させる。
具体的には、この回転数上昇手段２４は、第２過負荷判定手段２２で過負荷でないと判定されると、上昇後の駆動モータ４の回転数が目標回転数になるよう正転指令を調整したり、上昇後の駆動モータ４の回転数が過負荷と判定される前の回転数に戻るよう（復帰するよう）正転指令を調整する。
【００２７】
第２回転数低減手段２３は、第２過負荷判定手段２２で過負荷であると判定されたときに駆動モータ４の回転数を低減させるものである。具体的には、この第２回転数低減手段２３は、第１回転数低減手段２１によって低減された駆動モータ４の回転数よりも低くなるようにさらに駆動モータ４の回転数を下げる。
即ち、第２回転数低減手段２３は、第１過負荷判定手段２０によって過負荷であると判定されて駆動モータ４の回転数が下げられた後、回転数を下げてもなお駆動モータ４に過負荷がかかっている場合に一段と駆動モータ４を下げるために正転指令を調整するものである。
【００２８】
第２回転数低減手段２３によって低減する駆動モータ４の回転数は限定されないが、第１回転数低減手段２１によって低減した回転数よりも低くなるようにする。第２回転数低減手段２３でも、駆動モータ４の電流やトルクにおける外れ度合い（閾値から外れた度合い）に応じて回転数を下げるようにしてもよい。
さて、第１回転数低減手段２１や第２回転数低減手段２３によって駆動モータ４の回転数を低減させる制御（低減制御ということがある）を行ったとしても、例えば、刃体１２間に破砕物Ａが詰まることにより、極端に駆動モータ４の回転数が低下してしまうという状況が考えられる。そのため、本発明では、回転数判定手段２５によって駆動モータ４の回転数の指令後も駆動モータ４の回転数を確認することとしている。
【００２９】
即ち、回転数判定手段２５は、低減制御後の実際の駆動モータ４の回転数（実回転数）をエンコーダ１３から読み込み、エンコーダ１３によって検知された実回転数が予め設定された下限値（最低回転数）よりも低いか否かを判定する。言い換えれば、回転数判定手段２５は、回転軸２Ｌ、２Ｒが破砕物Ａを破砕出来る程度に回転しているか否かを判定するものである。そのため、回転数判定手段２５における最低回転数は、刃体１２によって破砕物Ａを破砕出来る程度に回転軸２Ｌ、２Ｒが回転しておらず回転軸２Ｌ、２Ｒが停止の状態と略同じとみなされる値に設定されている。例えば、回転数判定手段２５における下限値は、１ｒｐｍ以下（零を除く）に設定されている。
【００３０】
回転数判定手段２５では、第１回転数低減手段２１や第２回転数低減手段２３によって回転数低減後でも駆動モータ４の回転数が最低回転数以上であれば、処理を第２過負荷判定手段２２に進める。
正転指令停止手段２６は、回転数判定手段２５で駆動モータ４の回転数が最低回転数よりも低いと判定されたときに駆動モータ４への正転の回転指令を停止するものである。即ち、この正転指令停止手段２６は、第１回転数低減手段２１又は第２回転数低減手段２３によって駆動モータ４の回転数の低減後に回転数判定手段２５によって駆動モータ４の回転数が最低回転数よりも下回っていると駆動モータ４を停止する。
【００３１】
以上のような制御装置５では、回転軸２Ｌ、２Ｒを正転して破砕物Ａを破砕している状況において、まず、第１過負荷判定手段２０によって駆動モータ４の過負荷の判定を行い、過負荷であれば第１回転数低減手段２１によって、一旦、駆動モータ４の回転数を下げる制御を行うことによって過負荷の解消を試みる。
そして、第１回転数低減手段２１によって回転数を下げた後も第２過負荷判定手段２２によって駆動モータ４の過負荷の判定を行い、駆動モータ４の回転数を下げることによって過負荷が解消していれば、再び、回転数上昇手段２４によって駆動モータ４の回転数を上げる。駆動モータ４の回転数を下げてもなお、過負荷状態であれば、第２回転数低減手段２３によってさらに駆動モータ４の回転数を下げるように制御を行う。
【００３２】
一方、第１回転数低減手段２１によって駆動モータ４の回転数を下げた後や第２回転数低減手段２３によって駆動モータ４の回転数を下げる制御を行った後（低減制御後）でも、過負荷が解消されず駆動モータ４の回転数が極端に減少している場合（回転数判定手段２５にて回転数が最低回転数以下の場合）は、正転指令停止手段２６によって駆動モータ４の正転の停止する。
【００３３】
正転指令停止手段２６によって駆動モータ４への正転指令を停止し、駆動モータ４の回転が止まると、制御装置５は次のように駆動モータ４の制御を行う。
制御装置５は、正転指令の停止後、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が止まったこと（正転終了）を確認すると、駆動モータ４を逆転させる逆転指令を出力して駆動モータ４を逆転させる。
【００３４】
駆動モータ４の逆転後は、駆動モータ４の逆回転数が予め定められた回数になると逆転指令を停止する。なお、逆転指令の停止を行った場合、破砕物Ａの詰まりが解消されていれば、駆動モータ４は慣性力によって回転する。制御装置５は、逆転指令の停止後、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が止まったこと（逆転が終了）を確認すると、再び、正転指令を出力して駆動モータ４を正転させる。駆動モータ４の正転後は、上述したように、駆動モータ４に対して正転指令を出力している状態において、第１過負荷判定手段２０によって過負荷の判定を行う。
【００３５】
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。
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１７の操作スイッチ１８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）。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）。
【００３６】
次に、駆動モータ４が正転中であるとき、第１過負荷判定手段２０によって駆動モータ４に過負荷がかかっているか否かを判定する（Ｓ３：第１過負荷判定）。駆動モータ４に過負荷がかかっていなければ（Ｓ３、Ｎｏ）、正転指令を継続する。
第１過負荷判定手段２０によって駆動モータ４に過負荷がかかっていると判定した場合、第１回転数低減手段２１によって駆動モータ４の回転数を下げる方向に制御する（Ｓ４：回転数低減）。
【００３７】
駆動モータ４の回転数の低減後（低減制御後）は、実回転数が最低回転数以下であるか否かを回転数判定手段２５によって判定する（Ｓ５：回転数下限値判定）。回転数判定手段２５によって実回転数が最低回転数を下回ってない場合（Ｓ５、Ｎｏ）と判定すると、第２過負荷判定手段２２によって駆動モータ４に過負荷がかかっているか否かを判定する（Ｓ６：第２過負荷判定）。
【００３８】
ここで、第２過負荷判定手段２２によって過負荷がかかっていると判定した場合（Ｓ６、Ｙｅｓ）、第２回転数低減手段２３によってさらに駆動モータ４の回転数を下げる（Ｓ４）。なお、図３のフローチャートでは、第１回転数低減手段２１と第２回転数判定手段２５とにおいて駆動モータ４の回転数を低減するという処理は同じであるが、低減後の回転数が異なっている。
【００３９】
第２過負荷判定手段２２によって駆動モータ４に過負荷がかかっていないと判定した場合（Ｓ６、Ｎｏ）、回転数上昇手段２４によって一旦低減した駆動モータ４の回転数を上げる（Ｓ７：回転数上昇）。駆動モータ４の回転数を上げた後は、第１過負荷判定手段２０による過負荷判定Ｓ３に戻る。
回転数下限値判定Ｓ５において、駆動モータ４の回転数が最低回転数未満であれば（Ｓ５、Ｙｅｓ）、正転指令停止手段２６によって駆動モータ４への正転指令を停止する（Ｓ８）。
【００４０】
次に、制御装置５によって駆動モータ４が停止しているか否かをエンコーダ１３で判定した回転数によって確認し、エンコーダ１３で判定した回転数が零となり停止すると（Ｓ９、Ｙｅｓ）、逆転指令を駆動モータ４に出力し（Ｓ１０：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、詰まりが次第に解消される。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。
【００４１】
回転軸２Ｌ、２Ｒの逆転をするにあたっては、刃体１２への破砕物Ａの引っかかりを無くし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で判定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（Ｓ１１、Ｙｅｓ）と、自動的に逆転指令の停止を行う（Ｓ１２：駆動モータ逆転指令停止）。そして、エンコーダ１３で判定した回転数が零になり駆動モータ４の逆回転が停止すると（Ｓ１３、Ｙｅｓ）、制御装置５は、再び、正転指令を駆動モータ４に出力する。
【００４２】
以上、本発明によれば、駆動モータ４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の破砕中（駆動モータ４の正転中）に、例えば、刃体１２間に破砕物Ａが引っかかり、駆動モータ４への負荷が上昇する（過負荷状態）と、駆動モータ４の回転数を下げる低減制御を行い当該駆動モータ４の過負荷の解消を進め、それでもなお、低減制御後に駆動モータ４が過負荷状態であれば、さらに駆動モータ４の低減制御を行い駆動モータ４の過負荷の解消を進めつつ、破砕物Ａの破砕処理を、この時点では停止しないようにしている。
【００４３】
即ち、本発明では、段階的に駆動モータ４の回転数を下げながら破砕物Ａを破砕している。しかも、段階的に駆動モータ４の回転数を下げながら破砕物Ａを破砕しているときに、刃体１２に引っかかっていた破砕物Ａが刃体１２により破砕され、駆動モータ４への過負荷が解消された場合には、再び、駆動モータ４の回転数を上昇させて、過負荷が無い状況で破砕物Ａを破砕することができる。
【００４４】
一方で、駆動モータ４に過負荷が掛かり、極端に駆動モータ４の回転数が低下した場合（駆動モータ４の回転数が下限値より下回る）は、即座に駆動モータ４への正転指令を停止しているため、長時間に亘り大きな負荷が駆動モータ４に掛かることを防止することもできる。
しかも、駆動モータ４の正転停止後、駆動モータ４を逆転させているので、破砕物Ａが刃体１２間に詰まった状況をすぐに解消することができる。
【００４５】
[第２実施形態]
第２実施形態では、第１実施形態に加え、省電力で二軸型破砕機を動作させる構成を追加したものである。第１実施形態と異なる構成を説明する。第１実施形態と同じ構成である場合は同符号を付して説明を省略する。
図４に示すように、制御装置５は、電力供給装置６に充電指令や放電指令を出力する。具体的には、電力供給装置６において初期起動（電力供給装置６の電源を入れて駆動モータ４を最初に回転させるとき）に充電指令を出力したり、駆動モータ４が逆転していて回生電流が発生しているときに充電指令を出力する。また、電力供給装置６において電力が蓄えられた後は、駆動モータ４を逆転から正転に切り換えるときに、駆動モータ４の正転時に放電指令を出力する。
【００４６】
また、電力供給装置６は、一時的に電力を蓄えたり蓄えた電力を放出するための充放電部２８を有している。この充放電部２８は、初期起動時や駆動モータ４の逆転時に電力を蓄えて、駆動モータ４を正転させるときに電力を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２９から供給される電力とは区別することとする。
【００４７】
詳しくは、充放電部２８は、コンデンサ２９と、第１スイッチ３０と、第２スイッチ３１とを備えている。第１スイッチ３０は、コンデンサ２９と主電源側との間に配置されてコンデンサ２９と主電源とを接続するためのもので、制御装置５から充電指令や放電指令が入力されている間はオンし、充電指令や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３１は、コンデンサ２９と回生電流の入力側との間に配置されてコンデンサ２９に回生電流を充電させるタイミングを決定するものであり、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。
【００４８】
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。
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１７の操作スイッチ１８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）。
【００４９】
そうすると、まず、制御装置５が充電指令を間欠的に第１スイッチ３０に出力し、第１スイッチ３０がオンになることによってコンデンサ２９に主電源Ｐ側の電力が蓄えられる（Ｓ２０：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、コンデンサの充電が完了したとする（Ｓ２１、Ｙｅｓ）。或いは、コンデンサ２９への電圧が下がると充電が完了したとする。
【００５０】
コンデンサ２９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３０をオンしてコンデンサ２９に蓄電した電力を放出し、一度蓄えた電力を駆動モータ４の回転するときに使用する。
さて、駆動モータ正転指令Ｓ２後は、第１実施形態と同様に処理を進め、駆動モータ逆転指令停止Ｓ１２（制御装置５が逆転指令の停止を行った）後は、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。
【００５１】
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２８に充電指令を出力し、第２スイッチ３１をオンしてコンデンサ２９に回生電流を充電する（Ｓ２２：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（Ｓ２３、Ｎｏ）、制御装置５は充放電部２８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２９に回生電流を充電することとしている。
【００５２】
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（Ｓ２３、Ｙｅｓ）、制御装置５は、第１スイッチ３０をオンしてコンデンサ２９に蓄電した電力を放出する（Ｓ２４：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２９の電力が正転時の起動に消費されることになる。
【００５３】
以上、本発明によれば、駆動モータ４を停止後、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。また、破砕物Ａの詰まりが発生しなくても操作盤１７の操作スイッチ１８等を用いて手動で駆動モータ４を逆転することによって破砕物Ａを刃体１２（ケーシング内）へ向けて案内し、その後、駆動モータ４を正転させることも可能である。
【００５４】
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すれば、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２９に蓄えた電力を使用しているために、電力供給部等にかかる電気的な負荷を抑えることができる。
【００５５】
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１７の操作スイッチ１８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】
【００５６】
１ 二軸型破砕機
２Ｌ、２Ｒ 回転軸
４ 駆動モータ
５ 制御装置
２０ 第１過負荷判定手段
２１ 第１回転数低減手段
２２ 第２過負荷判定手段
２３ 第２回転数低減手段
２４ 回転数上昇手段
２６ 正転指令停止手段
【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。また、特許文献１では、運転中の回転刃を正転中に減少率が大きいときはモータを停止している。
【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、回転刃を正転させている状態において破砕物中に回転刃の回転の減少率が大きくなったときは、モータにかかる負荷に関係なく直ちにモータを停止している。そのため、モータに過負荷がかかっていない場合（モータに余裕がある）にもモータを停止させてしまう虞があった。即ち、特許文献１では、不用意にモータが停止してしまうことがあり、これにより破砕効率が低下していた。
【０００６】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、破砕処理の効率を向上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】
【０００７】
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、この駆動モータの制御を行う制御装置とを備え、前記制御装置は、前記回転軸の正転時において前記駆動モータが過負荷であるか否かを判定する第１過負荷判定手段と、この第１過負荷判定手段で過負荷であると判定したときに駆動モータの回転数を低減する第１回転数低減手段と、この第１回転数低減手段で駆動モータの回転数の低減後に駆動モータが過負荷であるか否かを判定する第２過負荷判定手段と、この第２過負荷判定手段で過負荷でないと判定したときに前記駆動モータの回転数を上昇させる回転数上昇手段とを備えている点にある。
【０００８】
前記第２過負荷判定手段で過負荷であると判定したときに、前記第１回転数低減手段よりもさらに前記駆動モータの回転数を低減する第２回転数低減手段を備えていることが好ましい。
前記第１回転数低減手段又は第２回転数低減手段で駆動モータの回転数の低減後に、当該駆動モータの回転数が下限値に達したときに駆動モータに正転の回転指令を停止する正転指令停止手段を備えていることが好ましい。
【０００９】
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二軸型破砕機の制御方法において、前記回転軸の正転時において前記駆動モータが過負荷であるか否かを判定する第１ステップと、第１ステップで過負荷であると判定したときに駆動モータの回転数を低減する第２ステップと、前記駆動モータの回転数の低減後に駆動モータの過負荷であるか否かを判定する第３ステップと、第３ステップで過負荷でないと判定したときに前記駆動モータの回転数を上昇させる第４ステップとを備えている点にある。
【００１０】
前記第３ステップで過負荷であると判定したときに、さらに駆動モータの回転数を低減する第５ステップを備えていることが好ましい。
第２ステップ又は第５ステップで駆動モータの回転数の低減後に当該駆動モータの回転数が下限値に達すると駆動モータに正転の回転指令を停止する第６ステップを備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、破砕処理の効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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】
【００１３】
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。
【００１４】
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）Ａを投入する投入口１０が形成され、下部に破砕された破砕物Ａ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。
【００１５】
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。
【００１６】
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）の回転を判定するエンコーダ１３からの判定データ（判定した回転数）が入力される。
【００１７】
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１７が接続されており、操作盤１７に設けられた操作スイッチ１８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。
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。
【００１８】
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。
このような二軸型破砕機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、その結果、駆動モータ４の負荷も変化し易い。
【００１９】
本発明では、特に、各回転軸２Ｌ、２Ｒが正転しているときに駆動モータ４の負荷状況を監視して、駆動モータ４の負荷の変化が、刃体１２に破砕物Ａが挟み込まれたことによるものなのか、刃体１２の間に破砕物Ａが詰まったことによるものなのかを判断することにより、不要に駆動モータ４を止めることを防止して破砕処理の効率を向上させている。
なお、二軸型破砕機１では、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、各回転軸２Ｌ、２Ｒが正転している際に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。
【００２０】
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。
図２に示すように、制御装置５は、第１過負荷判定手段２０と、第１回転数低減手段２１と、第２過負荷判定手段２２と、第２回転数低減手段２３と、回転数上昇手段２４と、回転数判定手段２５と、正転指令停止手段２６とを備えている。
【００２１】
これら第１過負荷判定手段２０、第１回転数低減手段２１、第２過負荷判定手段２２、回転数上昇手段２４、第２回転数低減手段２３、回転数判定手段２５及び正転指令停止手段２６は電気電子回路やプログラム等から構成されている。
第１過負荷判定手段２０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）を出力して回転軸を正転している状態において、駆動モータ４が過負荷になっているか否かを電流値によって判定するものである。
【００２２】
具体的には、第１過負荷判定手段２０は、駆動モータ４に正転指令を出力しているときに、駆動モータ４への電流やトルク（駆動モータ４にかかる電流やトルク）を検知し、検知した電流値（トルク）が予め定められた閾値（例えば、最大トルクの７０％に相当）を超えているか否かを判定する。そして、第１過負荷判定手段２０は、閾値以上になっていれば駆動モータ４が過負荷となっていると判定する。また、第１過負荷判定手段２０は、正転指令を駆動モータ４に出力しているときに駆動モータ４にかかる電流値やトルクが閾値未満であれば、駆動モータ４は過負荷ではないと判定する。
【００２３】
ここで、第１過負荷判定手段２０に定められた閾値又は過負荷は、このまま駆動モータ４の回転を継続すると当該駆動モータ４に多大な負荷が掛かると推定される値又はその状態のことである。過負荷の判定基準となる閾値は、トルクで見た場合、最大トルクの３０％以上８０％以下であることが好ましい。
第１回転数低減手段２１は、第１過負荷判定手段２０で駆動モータ４が過負荷であると判定されたときに駆動モータ４の回転数を低減する。具体的には、この第１回転数低減手段２１は、駆動モータ４へ出力する正転指令を当該駆動モータ４の回転数が低減するように調整する。
【００２４】
第１回転数低減手段２１では、例えば、駆動モータ４の電流やトルクが閾値よりも大幅に大きくなっている場合は回転数を大きく下げ、駆動モータ４の電流やトルクが閾値から少しだけ大きくなっているときは少しだけ回転数を下げる。即ち、第１回転数低減手段２１では、駆動モータ４の電流やトルクにおける外れ度合い（閾値から外れた度合い）に応じて回転数を下げるようになっている。
【００２５】
なお、第１回転数低減手段２１は、低減後の駆動モータ４の回転数が予め定められた目標回転数よりも低くなるよう正転指令を調整したり、過負荷と判定される前の回転数を基準として、その回転数よりも低い回転数になるように正転指令を調整してもよい。
第２過負荷判定手段２２は、駆動モータ４の回転数の低減後の負荷を確認するためのものである。具体的には、この第２過負荷判定手段２２は、第１回転数低減手段２１によって駆動モータ４の回転数の低減後に、再び、駆動モータ４に加わる電流やトルクを検知し、検知した電流値やトルクが閾値以上になっていれば駆動モータ４が過負荷となっていると判定する。また、第２過負荷判定手段２２は、駆動モータ４の回転数の低減後に、駆動モータ４に加わる電流やトルクが閾値未満であれば駆動モータ４は過負荷でないと判定する。なお、第２過負荷判定手段２２における閾値は、第１負荷判定手段にて用いた閾値と同じ値である。
【００２６】
回転数上昇手段２４は、第２過負荷判定手段２２で過負荷でないと判定されたときに駆動モータ４へ出力する正転指令を調整することによって駆動モータ４の回転数を上昇させる。
具体的には、この回転数上昇手段２４は、第２過負荷判定手段２２で過負荷でないと判定されると、上昇後の駆動モータ４の回転数が目標回転数になるよう正転指令を調整したり、上昇後の駆動モータ４の回転数が過負荷と判定される前の回転数に戻るよう（復帰するよう）正転指令を調整する。
【００２７】
第２回転数低減手段２３は、第２過負荷判定手段２２で過負荷であると判定されたときに駆動モータ４の回転数を低減させるものである。具体的には、この第２回転数低減手段２３は、第１回転数低減手段２１によって低減された駆動モータ４の回転数よりも低くなるようにさらに駆動モータ４の回転数を下げる。
即ち、第２回転数低減手段２３は、第１過負荷判定手段２０によって過負荷であると判定されて駆動モータ４の回転数が下げられた後、回転数を下げてもなお駆動モータ４に過負荷がかかっている場合に一段と駆動モータ４を下げるために正転指令を調整するものである。
【００２８】
第２回転数低減手段２３によって低減する駆動モータ４の回転数は限定されないが、第１回転数低減手段２１によって低減した回転数よりも低くなるようにする。第２回転数低減手段２３でも、駆動モータ４の電流やトルクにおける外れ度合い（閾値から外れた度合い）に応じて回転数を下げるようにしてもよい。
さて、第１回転数低減手段２１や第２回転数低減手段２３によって駆動モータ４の回転数を低減させる制御（低減制御ということがある）を行ったとしても、例えば、刃体１２間に破砕物Ａが詰まることにより、極端に駆動モータ４の回転数が低下してしまうという状況が考えられる。そのため、本発明では、回転数判定手段２５によって駆動モータ４の回転数の指令後も駆動モータ４の回転数を確認することとしている。
【００２９】
即ち、回転数判定手段２５は、低減制御後の実際の駆動モータ４の回転数（実回転数）をエンコーダ１３から読み込み、エンコーダ１３によって検知された実回転数が予め設定された下限値（最低回転数）よりも低いか否かを判定する。言い換えれば、回転数判定手段２５は、回転軸２Ｌ、２Ｒが破砕物Ａを破砕出来る程度に回転しているか否かを判定するものである。そのため、回転数判定手段２５における最低回転数は、刃体１２によって破砕物Ａを破砕出来る程度に回転軸２Ｌ、２Ｒが回転しておらず回転軸２Ｌ、２Ｒが停止の状態と略同じとみなされる値に設定されている。例えば、回転数判定手段２５における下限値は、１ｒｐｍ以下（零を除く）に設定されている。
【００３０】
回転数判定手段２５では、第１回転数低減手段２１や第２回転数低減手段２３によって回転数低減後でも駆動モータ４の回転数が最低回転数以上であれば、処理を第２過負荷判定手段２２に進める。
正転指令停止手段２６は、回転数判定手段２５で駆動モータ４の回転数が最低回転数よりも低いと判定されたときに駆動モータ４への正転の回転指令を停止するものである。即ち、この正転指令停止手段２６は、第１回転数低減手段２１又は第２回転数低減手段２３によって駆動モータ４の回転数の低減後に回転数判定手段２５によって駆動モータ４の回転数が最低回転数よりも下回っていると駆動モータ４を停止する。
【００３１】
以上のような制御装置５では、回転軸２Ｌ、２Ｒを正転して破砕物Ａを破砕している状況において、まず、第１過負荷判定手段２０によって駆動モータ４の過負荷の判定を行い、過負荷であれば第１回転数低減手段２１によって、一旦、駆動モータ４の回転数を下げる制御を行うことによって過負荷の解消を試みる。
そして、第１回転数低減手段２１によって回転数を下げた後も第２過負荷判定手段２２によって駆動モータ４の過負荷の判定を行い、駆動モータ４の回転数を下げることによって過負荷が解消していれば、再び、回転数上昇手段２４によって駆動モータ４の回転数を上げる。駆動モータ４の回転数を下げてもなお、過負荷状態であれば、第２回転数低減手段２３によってさらに駆動モータ４の回転数を下げるように制御を行う。
【００３２】
一方、第１回転数低減手段２１によって駆動モータ４の回転数を下げた後や第２回転数低減手段２３によって駆動モータ４の回転数を下げる制御を行った後（低減制御後）でも、過負荷が解消されず駆動モータ４の回転数が極端に減少している場合（回転数判定手段２５にて回転数が最低回転数以下の場合）は、正転指令停止手段２６によって駆動モータ４の正転の停止する。
【００３３】
正転指令停止手段２６によって駆動モータ４への正転指令を停止し、駆動モータ４の回転が止まると、制御装置５は次のように駆動モータ４の制御を行う。
制御装置５は、正転指令の停止後、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が止まったこと（正転終了）を確認すると、駆動モータ４を逆転させる逆転指令を出力して駆動モータ４を逆転させる。
【００３４】
駆動モータ４の逆転後は、駆動モータ４の逆回転数が予め定められた回数になると逆転指令を停止する。なお、逆転指令の停止を行った場合、破砕物Ａの詰まりが解消されていれば、駆動モータ４は慣性力によって回転する。制御装置５は、逆転指令の停止後、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が止まったこと（逆転が終了）を確認すると、再び、正転指令を出力して駆動モータ４を正転させる。駆動モータ４の正転後は、上述したように、駆動モータ４に対して正転指令を出力している状態において、第１過負荷判定手段２０によって過負荷の判定を行う。
【００３５】
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。
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１７の操作スイッチ１８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）。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）。
【００３６】
次に、駆動モータ４が正転中であるとき、第１過負荷判定手段２０によって駆動モータ４に過負荷がかかっているか否かを判定する（Ｓ３：第１過負荷判定）。駆動モータ４に過負荷がかかっていなければ（Ｓ３、Ｎｏ）、正転指令を継続する。
第１過負荷判定手段２０によって駆動モータ４に過負荷がかかっていると判定した場合、第１回転数低減手段２１によって駆動モータ４の回転数を下げる方向に制御する（Ｓ４：回転数低減）。
【００３７】
駆動モータ４の回転数の低減後（低減制御後）は、実回転数が最低回転数以下であるか否かを回転数判定手段２５によって判定する（Ｓ５：回転数下限値判定）。回転数判定手段２５によって実回転数が最低回転数を下回ってない場合（Ｓ５、Ｎｏ）と判定すると、第２過負荷判定手段２２によって駆動モータ４に過負荷がかかっているか否かを判定する（Ｓ６：第２過負荷判定）。
【００３８】
ここで、第２過負荷判定手段２２によって過負荷がかかっていると判定した場合（Ｓ６、Ｙｅｓ）、第２回転数低減手段２３によってさらに駆動モータ４の回転数を下げる（Ｓ４）。なお、図３のフローチャートでは、第１回転数低減手段２１と第２回転数判定手段２５とにおいて駆動モータ４の回転数を低減するという処理は同じであるが、低減後の回転数が異なっている。
【００３９】
第２過負荷判定手段２２によって駆動モータ４に過負荷がかかっていないと判定した場合（Ｓ６、Ｎｏ）、回転数上昇手段２４によって一旦低減した駆動モータ４の回転数を上げる（Ｓ７：回転数上昇）。駆動モータ４の回転数を上げた後は、第１過負荷判定手段２０による過負荷判定Ｓ３に戻る。
回転数下限値判定Ｓ５において、駆動モータ４の回転数が最低回転数未満であれば（Ｓ５、Ｙｅｓ）、正転指令停止手段２６によって駆動モータ４への正転指令を停止する（Ｓ８）。
【００４０】
次に、制御装置５によって駆動モータ４が停止しているか否かをエンコーダ１３で判定した回転数によって確認し、エンコーダ１３で判定した回転数が零となり停止すると（Ｓ９、Ｙｅｓ）、逆転指令を駆動モータ４に出力し（Ｓ１０：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、詰まりが次第に解消される。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。
【００４１】
回転軸２Ｌ、２Ｒの逆転をするにあたっては、刃体１２への破砕物Ａの引っかかりを無くし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で判定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（Ｓ１１、Ｙｅｓ）と、自動的に逆転指令の停止を行う（Ｓ１２：駆動モータ逆転指令停止）。そして、エンコーダ１３で判定した回転数が零になり駆動モータ４の逆回転が停止すると（Ｓ１３、Ｙｅｓ）、制御装置５は、再び、正転指令を駆動モータ４に出力する。
【００４２】
以上、本発明によれば、駆動モータ４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の破砕中（駆動モータ４の正転中）に、例えば、刃体１２間に破砕物Ａが引っかかり、駆動モータ４への負荷が上昇する（過負荷状態）と、駆動モータ４の回転数を下げる低減制御を行い当該駆動モータ４の過負荷の解消を進め、それでもなお、低減制御後に駆動モータ４が過負荷状態であれば、さらに駆動モータ４の低減制御を行い駆動モータ４の過負荷の解消を進めつつ、破砕物Ａの破砕処理を、この時点では停止しないようにしている。
【００４３】
即ち、本発明では、段階的に駆動モータ４の回転数を下げながら破砕物Ａを破砕している。しかも、段階的に駆動モータ４の回転数を下げながら破砕物Ａを破砕しているときに、刃体１２に引っかかっていた破砕物Ａが刃体１２により破砕され、駆動モータ４への過負荷が解消された場合には、再び、駆動モータ４の回転数を上昇させて、過負荷が無い状況で破砕物Ａを破砕することができる。
【００４４】
一方で、駆動モータ４に過負荷が掛かり、極端に駆動モータ４の回転数が低下した場合（駆動モータ４の回転数が下限値より下回る）は、即座に駆動モータ４への正転指令を停止しているため、長時間に亘り大きな負荷が駆動モータ４に掛かることを防止することもできる。
しかも、駆動モータ４の正転停止後、駆動モータ４を逆転させているので、破砕物Ａが刃体１２間に詰まった状況をすぐに解消することができる。
【００４５】
[第２実施形態]
第２実施形態では、第１実施形態に加え、省電力で二軸型破砕機を動作させる構成を追加したものである。第１実施形態と異なる構成を説明する。第１実施形態と同じ構成である場合は同符号を付して説明を省略する。
図４に示すように、制御装置５は、電力供給装置６に充電指令や放電指令を出力する。具体的には、電力供給装置６において初期起動（電力供給装置６の電源を入れて駆動モータ４を最初に回転させるとき）に充電指令を出力したり、駆動モータ４が逆転していて回生電流が発生しているときに充電指令を出力する。また、電力供給装置６において電力が蓄えられた後は、駆動モータ４を逆転から正転に切り換えるときに、駆動モータ４の正転時に放電指令を出力する。
【００４６】
また、電力供給装置６は、一時的に電力を蓄えたり蓄えた電力を放出するための充放電部２８を有している。この充放電部２８は、初期起動時や駆動モータ４の逆転時に電力を蓄えて、駆動モータ４を正転させるときに電力を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２９から供給される電力とは区別することとする。
【００４７】
詳しくは、充放電部２８は、コンデンサ２９と、第１スイッチ３０と、第２スイッチ３１とを備えている。第１スイッチ３０は、コンデンサ２９と主電源側との間に配置されてコンデンサ２９と主電源とを接続するためのもので、制御装置５から充電指令や放電指令が入力されている間はオンし、充電指令や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３１は、コンデンサ２９と回生電流の入力側との間に配置されてコンデンサ２９に回生電流を充電させるタイミングを決定するものであり、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。
【００４８】
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。
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１７の操作スイッチ１８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）。
【００４９】
そうすると、まず、制御装置５が充電指令を間欠的に第１スイッチ３０に出力し、第１スイッチ３０がオンになることによってコンデンサ２９に主電源Ｐ側の電力が蓄えられる（Ｓ２０：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、コンデンサの充電が完了したとする（Ｓ２１、Ｙｅｓ）。或いは、コンデンサ２９への電圧が下がると充電が完了したとする。
【００５０】
コンデンサ２９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３０をオンしてコンデンサ２９に蓄電した電力を放出し、一度蓄えた電力を駆動モータ４の回転するときに使用する。
さて、駆動モータ正転指令Ｓ２後は、第１実施形態と同様に処理を進め、駆動モータ逆転指令停止Ｓ１２（制御装置５が逆転指令の停止を行った）後は、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。
【００５１】
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２８に充電指令を出力し、第２スイッチ３１をオンしてコンデンサ２９に回生電流を充電する（Ｓ２２：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（Ｓ２３、Ｎｏ）、制御装置５は充放電部２８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２９に回生電流を充電することとしている。
【００５２】
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（Ｓ２３、Ｙｅｓ）、制御装置５は、第１スイッチ３０をオンしてコンデンサ２９に蓄電した電力を放出する（Ｓ２４：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２９の電力が正転時の起動に消費されることになる。
【００５３】
以上、本発明によれば、駆動モータ４を停止後、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。また、破砕物Ａの詰まりが発生しなくても操作盤１７の操作スイッチ１８等を用いて手動で駆動モータ４を逆転することによって破砕物Ａを刃体１２（ケーシング内）へ向けて案内し、その後、駆動モータ４を正転させることも可能である。
【００５４】
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すれば、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２９に蓄えた電力を使用しているために、電力供給部等にかかる電気的な負荷を抑えることができる。
【００５５】
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１７の操作スイッチ１８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】
【００５６】
１ 二軸型破砕機
２Ｌ、２Ｒ 回転軸
４ 駆動モータ
５ 制御装置
２０ 第１過負荷判定手段
２１ 第１回転数低減手段
２２ 第２過負荷判定手段
２３ 第２回転数低減手段
２４ 回転数上昇手段
２６ 正転指令停止手段
【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、この駆動モータの制御を行う制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記回転軸の正転時において前記駆動モータが過負荷であるか否かを判定する第１過負荷判定手段と、この第１過負荷判定手段で過負荷であると判定したときに駆動モータの回転数を低減する第１回転数低減手段と、この第１回転数低減手段で駆動モータの回転数の低減後に駆動モータが過負荷であるか否かを判定する第２過負荷判定手段と、この第２過負荷判定手段で過負荷でないと判定したときに前記駆動モータの回転数を上昇させる回転数上昇手段とを備えていることを特徴とする二軸型破砕機。
【請求項２】
前記第２過負荷判定手段で過負荷であると判定したときに、前記第１回転数低減手段よりもさらに前記駆動モータの回転数を低減する第２回転数低減手段を備えてい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】
前記第１回転数低減手段又は第２回転数低減手段で駆動モータの回転数の低減後に、当該駆動モータの回転数が下限値に達したときに駆動モータに正転の回転指令を停止する正転指令停止手段を備えていることを特徴とすることを特徴とする請求項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二軸型破砕機の制御方法において、
前記回転軸の正転時において前記駆動モータが過負荷であるか否かを判定する第１ステップと、第１ステップで過負荷であると判定したときに駆動モータの回転数を低減する第２ステップと、前記駆動モータの回転数の低減後に駆動モータの過負荷であるか否かを判定する第３ステップと、第３ステップで過負荷でないと判定したときに前記駆動モータの回転数を上昇させる第４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３ステップで過負荷であると判定したときに、さらに駆動モータの回転数を低減する第５ステップを備えてい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６】
第２ステップ又は第５ステップで駆動モータの回転数の低減後に当該駆動モータの回転数が下限値に達すると駆動モータに正転の回転指令を停止する第６ステップを備えていることを特徴とする請求項５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、この駆動モータの制御を行う制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記回転軸の正転時において前記駆動モータが過負荷であるか否かを判定する第１過負荷判定手段と、この第１過負荷判定手段で過負荷であると判定したときに駆動モータの回転数を低減する第１回転数低減手段と、この第１回転数低減手段で駆動モータの回転数の低減後に駆動モータが過負荷であるか否かを判定する第２過負荷判定手段と、この第２過負荷判定手段で過負荷でないと判定したときに前記駆動モータの回転数を上昇させる回転数上昇手段とを備えていることを特徴とする二軸型破砕機。
【請求項２】
前記第２過負荷判定手段で過負荷であると判定したときに、前記第１回転数低減手段よりもさらに前記駆動モータの回転数を低減する第２回転数低減手段を備えてい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】
前記第１回転数低減手段又は第２回転数低減手段で駆動モータの回転数の低減後に、当該駆動モータの回転数が下限値に達したときに駆動モータに正転の回転指令を停止する正転指令停止手段を備えていることを特徴とすることを特徴とする請求項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二軸型破砕機の制御方法において、
前記回転軸の正転時において前記駆動モータが過負荷であるか否かを判定する第１ステップと、第１ステップで過負荷であると判定したときに駆動モータの回転数を低減する第２ステップと、前記駆動モータの回転数の低減後に駆動モータの過負荷であるか否かを判定する第３ステップと、第３ステップで過負荷でないと判定したときに前記駆動モータの回転数を上昇させる第４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３ステップで過負荷であると判定したときに、さらに駆動モータの回転数を低減する第５ステップを備えてい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６】
第２ステップ又は第５ステップで駆動モータの回転数の低減後に当該駆動モータの回転数が下限値に達すると駆動モータに正転の回転指令を停止する第６ステップを備えていることを特徴とする請求項５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２０１２−１１０８４６（Ｐ２０１２−１１０８４６Ａ）
【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２０１０−２６２５６６（Ｐ２０１０−２６２５６６）
【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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