動力伝達機構及び破砕装置
【課題】変速機構または駆動機に過大な負荷がかかることを回避しながらも、装置の動力を遮断した場合に、動力伝達軸から動力被伝達軸へ動力の伝達が可能な動力伝達機構及び動力伝達機構により動力伝達される破砕装置を提供する。
【解決手段】出力軸３７側の要求トルクが設定トルク以上になると摩擦プレート２１と加圧プレート２２が滑り、設定トルク未満になると摩擦プレート２１と加圧プレート２２が一体に回転して出力軸３７に動力伝達されるように加圧プレート２２を摩擦プレート２１に圧接する加圧機構２６と、加圧機構２６による加圧プレート２２と摩擦プレート２１への圧接力が解除された加圧解除状態で、加圧プレート２２と摩擦プレート２１に所定の押圧力８１を付与する押圧機構８０を備えたトルクリミッタ２０が動力伝達機構に組み込まれている。
【解決手段】出力軸３７側の要求トルクが設定トルク以上になると摩擦プレート２１と加圧プレート２２が滑り、設定トルク未満になると摩擦プレート２１と加圧プレート２２が一体に回転して出力軸３７に動力伝達されるように加圧プレート２２を摩擦プレート２１に圧接する加圧機構２６と、加圧機構２６による加圧プレート２２と摩擦プレート２１への圧接力が解除された加圧解除状態で、加圧プレート２２と摩擦プレート２１に所定の押圧力８１を付与する押圧機構８０を備えたトルクリミッタ２０が動力伝達機構に組み込まれている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝達機構及び破砕装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、破砕装置は、駆動機の動力により所定軸心周りに回転する破砕ロータの周囲に固定された回転刃と、破砕ロータの回転軸心に沿って対向配置された固定刃で構成された破砕処理部を備え、破砕処理部で電化製品、建築廃材、プラスチックなどの被破砕物を破砕するように構成されている。
【０００３】
このような破砕装置では、破砕処理部の回転刃と固定刃で破砕できない硬さや大きさの異物が被破砕物に混入することがあり、そのような異物が破砕処理部に達した場合に、回転刃と固定刃が破損したり、駆動機から破砕ロータに動力を伝達する変速機構等の動力伝達機構や駆動機に過大な負荷がかかり、動力伝達機構や駆動機が破損する虞があった。
【０００４】
そこで、破砕ロータから過大な負荷を動力伝達機構や駆動機に伝達しないように、破砕ロータと動力伝達機構を接続するカップリング部にトルクリミッタを設けることが考えられる。例えば、破砕ロータの回転軸の一端に備えた第一部材と、動力伝達機構の動力の出力軸に備えた第二部材を、複数のピンで接続したようなトルクリミッタが考えられる。
【０００５】
当該トルクリミッタは、動力伝達機構の出力軸と、破砕ロータの回転軸との相対的な回転トルクの差がピンのせん断強度以上になると、前記ピンが破断し、動力伝達機構の出力軸から破砕ロータの回転軸に動力を伝達しないように構成される。
【０００６】
このようなトルクリミッタを備えることで、被破砕物への異物の混入による回転刃と固定刃、動力伝達機構、駆動機等の破損を防ぐことができるが、復旧するには、第一部材と第二部材を新たなピンで接続しなおす作業を要し、煩雑である。
【０００７】
また、特許文献１には、図１５に示すように、駆動機の動力により所定軸心周りに回転する破砕ロータ９０の周囲に固定された回転刃９１、回転刃９１と協働して被破砕物をせん断し破砕ロータ９０の軸と平行な軸を回転中心として回転し得るように支持された固定刃９２と、固定刃９２を任意に設定した限界トルクが加わらない状態では固定刃９２を固定支持し、且つ前記限界トルクが加わると受け刃を回転させるトルクリミッタ９３を備え、回転刃９１と固定刃９２の間にこれらではせん断できない異物が挟まった場合は、固定刃９２が回転し過大な負荷を逃がすことができる破砕装置が提案されている。
【０００８】
トルクリミッタ９３は、固定刃９２と一体に固定されたクラッチ板９４と、クラッチ板９４と圧接されるクラッチ板９５と、クラッチ板９４，９５を圧接する皿ばね９６及び皿ばね９６による圧接力を調整する調整ナット９７で構成され、調整ナット９７の締め具合により２枚のクラッチ板９４，９５が相対的に回転する限界トルクを調整できるように構成されている。
【０００９】
前記限界トルクを被破砕物のせん断に必要な最大トルクとほぼ同じ程度の値に設定しておけば、回転刃９１と固定刃９２とで被破砕物をせん断している状態では、固定刃にかかる負荷がトルクリミッタ９３の限界トルクを超えることはないので、固定刃の姿勢が崩されることはない。
【００１０】
そして回転刃９１と固定刃９２とでせん断できない異物がこれらの間に挟まった場合は、固定刃９２にトルクリミッタ９３の限界トルクを超える過大な負荷が加わるので、固定刃９２は回転刃９１に押されるように回転してその負荷を逃がし、その際に駆動機を停止して破砕ロータの回転を停止し、回転刃９１と固定刃９２の破損を回避するのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−７９１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、上述の特許文献１に記載のような破砕装置では、回転刃９１と固定刃９２とでせん断できない小さな異物がこれらの間に挟まった場合は、固定刃９２は回転刃９１に押されるように回転してその負荷を逃がすことができるが、回転した固定刃９２を元の姿勢に復旧する作業が必要であり煩雑であった。
【００１３】
また、大きな異物だと固定刃９２が回転しても回転刃９１と固定刃９２の間に挟まったままの状態になる場合がある。その際、駆動機を停止しても破砕ロータは慣性でしばらく回り続けようとするため、破砕ロータの回転軸と駆動機との動力伝達機構や、駆動機そのものに過大な負荷がかかり、動力伝達機構や駆動機が破損する虞があった。
【００１４】
そこで、本願出願人は、特願２００９−８４０５５号により、摩擦プレートと加圧プレートを所定の圧接力で圧接するトルクリミッタを介して、動力被伝達軸側の要求トルクが設定トルク以上になると、動力伝達軸から動力被伝達軸への設定トルク以上の動力伝達を抑制し、動力被伝達軸側の要求トルクが設定トルク未満になると動力伝達軸から動力被伝達軸に動力伝達する動力伝達機構を提案している。
【００１５】
しかし、メンテナンス等のために、動力伝達機構に組み込まれる変速機の駆動機側の入力軸を手動回転させて、動力被伝達軸を回転させる必要がある場合に、安全のために駆動機の電源を遮断するとともに加圧機構の動力源を遮断すると、その後、加圧機構による加圧力が低下して、摩擦プレートと加圧プレートが滑って動力被伝達軸を回転させることができない場合があるという問題があった。
【００１６】
本発明は、上述した問題点に鑑み、変速機構または駆動機に過大な負荷がかかることを回避しながらも、装置の動力を遮断した場合に、動力伝達軸から動力被伝達軸へ動力の伝達が可能な動力伝達機構及び動力伝達機構により動力伝達される破砕装置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】
【００１７】
上述の目的を達成するため、本発明による動力伝達機構の第一特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、駆動機からの動力を被動機に伝達する変速機構を備えた動力伝達機構であって、環状の摩擦プレートと加圧プレートが動力被伝達軸の軸心周りに配置され、動力伝達軸からの伝達動力により摩擦プレートと加圧プレートの何れか一方が回転駆動され、他方が両プレートの摩擦力で回転駆動されて動力被伝達軸に動力伝達するように配置され、動力被伝達軸側の要求トルクが設定トルク以上になると摩擦プレートと加圧プレートが滑り、設定トルク未満になると摩擦プレートと加圧プレートが一体に回転して動力被伝達軸に動力伝達されるように加圧プレートを摩擦プレートに圧接する加圧機構と、加圧機構による加圧プレートと摩擦プレートへの圧接力が解除された加圧解除状態で、加圧プレートと摩擦プレートに所定の押圧力を付与する押圧機構を備えたトルクリミッタが、変速機構または変速機構と被動機との間に組み込まれている点にある。
【００１８】
上述の構成によれば、トルクリミッタを変速機構または変速機構と被動機との間に組み込むことで、動力被伝達側の要求トルクが設定トルク以上になると、摩擦プレートと加圧プレートが滑り、駆動機から被動機への設定トルク以上の動力伝達が回避され、動力被伝達側の要求トルクが設定トルク未満になると、摩擦プレートと加圧プレートが一体に回転して動力被伝達軸に動力伝達されるようになる。
【００１９】
従って、異常な高負荷による変速機構や駆動機の破損を未然に回避できる。動力被伝達側の要求トルクが設定トルクより小さい場合は、摩擦プレートと加圧プレートが加圧機構により圧接され、駆動機の動力が被動機に伝達される。
【００２０】
このように、動力被伝達軸側の要求トルクが設定トルクより大であるか小であるかのみに基づいて駆動機の動力の伝達または動力伝達の抑制を自動で切り替えることができ、煩雑な復旧作業が不要となる。さらに、加圧機構による加圧プレートと摩擦プレートの圧接力を変えることで、加圧プレートと摩擦プレートが滑るとき、つまり動力伝達を抑制するための設定トルクを簡便に調節できる。
【００２１】
さらに、メンテナンス作業等で動力被伝達軸を回転させる必要がある場合に、加圧機構による加圧プレートと摩擦プレートの圧接力が解除された加圧解除状態でも、押圧機構により加圧プレートと摩擦プレートに所定の押圧力を付与され接触状態が維持されるため、動力伝達軸の回転を動力被伝達軸側に伝達させることができる。
【００２２】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、押圧機構により加圧プレートと摩擦プレートに付与される所定の押圧力は、加圧機構による圧接力未満であって、加圧解除状態で動力伝達軸側の動力を動力被伝達軸側に伝達するのに必要な最小圧接力以上に設定されている点にある。
【００２３】
上述の構成によれば、押圧機構により加圧プレートと摩擦プレートに付与される所定の押圧力は、加圧解除状態で動力伝達軸側の動力を動力被伝達軸側に伝達するのに必要な最小圧接力以上に設定されているため、比較的小さな力、例えば手動による動力伝達軸の回転力を動力被伝達軸側に確実に伝達させることができる。
【００２４】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、駆動機からの動力が伝達される入力軸と、被動機へ動力を伝達する出力軸と、入力軸から出力軸へ動力を伝達するギア機構を備えた変速機構の出力軸に、出力段のギアが回転自在に設けられるとともに、摩擦プレートと加圧プレートが出力軸の軸心周りに配置され、出力段のギアから摩擦プレートまたは加圧プレートの何れか一方に第一係合部を介して動力伝達され、他方から出力軸と一体回転する支持部に第二係合部を介して動力伝達されるように配置され、加圧機構と押圧機構が支持部に設けられている点にある。
【００２５】
上述の構成によれば、動力伝達軸側の動力は出力段のギアから摩擦プレートまたは加圧プレートに動力伝達され、加圧プレートまたは摩擦プレートから出力軸に動力伝達されるように配置され、加圧機構により加圧プレートと摩擦プレートが圧接された状態で、動力被伝達軸としての出力軸側の要求トルクが、出力段のギアを駆動するトルク以上になると、摩擦プレートと加圧プレートが滑るので、入力軸から出力軸へ動力を伝達する複数段のギア機構のギアに異常な負荷がかかり破損したり、駆動機の負荷が増大して駆動機を破損したりする虞を回避できる。
【００２６】
さらに、加圧機構による加圧プレートと摩擦プレートの圧接が解除された状態で、押圧機構により加圧プレートと摩擦プレートに所定の押圧力を付与され接触状態が維持されるため、手動による動力伝達軸の回転を動力被伝達軸側に伝達させることができる。
【００２７】
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第三の特徴構成に加えて、加圧機構により加圧プレートと摩擦プレートを圧接する加圧部材と支持部の間に押圧機構が設けられ、押圧機構は、加圧機構による加圧部材への圧接力が解除された加圧解除状態で、加圧部材に所定の押圧力を付与するように構成されている点にある。
【００２８】
加圧機構による加圧部材への圧接力が解除された状態で、押圧機構により加圧部材に所定の押圧力が付与される。加圧機構と押圧機構の双方が、加圧部材という共通の部材を介して加圧プレートと摩擦プレートを加圧または押圧することができ、シンプルな構造を実現できる。
【００２９】
同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第三または第四の特徴構成に加えて、押圧機構は、弾性体で構成されている点にある。
【００３０】
上述の構成によれば、押圧機構は、弾性体で構成されているので、加圧プレート及び摩擦プレート等の寸法公差による押圧力のばらつきをある程度吸収することができ、加圧機構による圧接力未満であって、加圧解除状態で動力伝達軸側の動力を動力被伝達軸側に伝達するのに必要な最小圧接力以上という所定の押圧力を容易に得ることができる。
【００３１】
同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第三から第五の何れかの特徴構成に加えて、押圧機構は、支持部に形成された位置保持部により支持部に対して相対的に位置が保持されている点にある。
【００３２】
上述の構成によれば、摩擦プレートと加圧プレートに滑りが発生した場合に、押圧機構が追従して円周方向に滑るような事態の発生を防止でき、押圧機構の押圧力の変動や故障の虞を低減することができる。
【００３３】
同第七の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第三から第六の何れかの特徴構成に加えて、押圧機構は、支持部に形成された開口から加圧機構に当接するように挿設され、開口の覆蓋により所定の押圧力を与えるように構成されている点にある。
【００３４】
上述の構成によれば、押圧機構は、支持部に形成された開口から加圧機構に当接するように挿設され、開口の覆蓋により所定の押圧力を与えるように構成されているため、容易に押圧力の微調整ができるようになる。
【００３５】
本発明による破砕装置の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項９に記載した通り、上述した第一から第七の何れかの特徴構成を備えた動力伝達機構が組み込まれ、駆動機からの動力が破砕ロータの回転軸に伝達されるように構成されている点にある。
【００３６】
同第八の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、上述の第三から第七の何れかの特徴構成に加えて、出力段のギア側面に形成された環状凹部に、複数枚の摩擦プレートと加圧プレートが交互に配置されるように収容され、摩擦プレートまたは加圧プレートの何れか一方の内周と環状凹部の側壁とが第一係合部で係合され、他方が支持部と第二係合部で係合されている点にある。
【００３７】
出力段のギア側面に形成した環状凹部に、トルクリミッタを構成する摩擦プレートと加圧プレートを配置することができ、さらに、複数枚の摩擦プレートと加圧プレートを交互に配置することで、摩擦プレートと加圧プレートの圧接面を増やすことができ、加圧機構による比較的小さな圧接力でも、摩擦プレートと加圧プレートが滑りだす限界のトルクを大きくできる。一対の摩擦プレートと加圧プレートの圧接による限界のトルクと同じトルクを複数枚の小径の摩擦プレートと加圧プレートで発生することができるので、トルクリミッタをコンパクトに構成することができ、変速機構の小型化が図れる。
【００３８】
上述の構成によれば、破砕装置の破砕ロータに異物が噛み込まれた場合であっても、それにより駆動機から伝達される動力以上の異常な高負荷が発生すると、トルクリミッタの摩擦プレートと加圧プレートが相対的に回転して、異常な高負荷により破砕ロータの刃や、駆動機、さらには、駆動機から破砕ロータへの動力伝達機構の破損を未然に回避しながらも、装置の動力を遮断した場合に、駆動機側の入力軸等から動力被伝達軸へ動力の伝達が可能になる。
【発明の効果】
【００３９】
以上説明した通り、本発明によれば、変速機構または駆動機に過大な負荷がかかることを回避しながらも、装置の動力を遮断した場合に、動力伝達軸から動力被伝達軸へ動力の伝達が可能な動力伝達機構及び動力伝達機構により動力伝達される破砕装置を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による破砕装置の概略図
【図２】本発明による破砕装置の側面図
【図３】本発明による破砕装置の平面図
【図４】本発明による動力伝達機構の平断面図
【図５】動力伝達機構の要部の説明図
【図６】本発明による動力伝達機構の外観図
【図７】作動油路及び冷却油路の説明図
【図８】（ａ）は通常時の制御部の説明図、（ｂ）は振動センサが検知する振動の説明図
【図９】（ａ）はトルクリミッタによる動力の動力伝達の説明図、（ｂ）はトルクリミッタによる伝達抑制の説明図
【図１０】（ａ）は異物の噛み込みによる所定時間内の回転数の低下の説明図、（ｂ）は負荷の高い被破砕物の噛み込みによる所定時間内の回転数の低下の説明図
【図１１】加圧機構による動力伝達の説明図
【図１２】押圧機構による動力伝達の説明図
【図１３】（ａ）は押圧機構を組み込む手順の説明図、（ｂ）は押圧機構を組み込んだ支持部の説明図
【図１４】別実施形態による押圧機構の説明図
【図１５】従来の破砕装置の説明図
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下に本発明による動力伝達機構、動力伝達制御装置、及び動力伝達機構により動力伝達される破砕装置の好ましい実施形態を説明する。
図１から図３に示すように、破砕装置１は、電化製品、建築廃材、プラスチックなどの被破砕物を投入する受入ホッパ２と、受入ホッパ２に投入された被破砕物を破砕処理する破砕処理部１０と、破砕処理部１０に向けて水平方向から被破砕物を押圧する押込プッシャ３を備え、当該破砕装置１は、図示しない制御盤に備えられた制御部１００によって駆動制御されている。
【００４２】
押込プッシャ３は、油圧ポンプ（図示せず）からの圧油により伸縮作動する油圧シリンダのピストンに連結されたアーム３ａが押込プッシャ３の後端に連結され、台盤４上を摺動かつ進退動自在に駆動される。
【００４３】
破砕処理部１０は、受入ホッパ２の下方に配置され、所定の軸心周りに回転する破砕ロータ５の周面に周方向に形成された溝部に固定された先端Ｖ字状の回転刃６と、破砕ロータ５の回転軸５ｃ方向に沿って対向配置され、回転刃６と噛み合って被破砕物をせん断破砕する先端Ｖ字状の固定刃７とで構成されている。
【００４４】
破砕ロータ５の周部には所定のピッチで互いに平行な多数のＶ字状の溝５ｖが形成され、この溝５ｖ内に形成された複数個の取付座６ｂの夫々に刃体６ａがボルトで締着されている。それぞれの回転刃６は、隣り合う溝５ｖに設けられているもの同士がその頂点を連ねるとジグザグ状になるように配置されている。固定刃７は、先端Ｖ字状の刃体７ａが破砕ロータ５の軸心方向に沿って台盤４の端部に設けられた取付座７ｂにボルトで締着されている。
【００４５】
破砕処理部１０の下部には、回転刃６と固定刃７により所定サイズ以下に破砕された被破砕物を選択的に通過させるスクリーン機構８と、スクリーン機構８を通過した被破砕物を受け止める排出ホッパ９が設けられている。
【００４６】
スクリーン機構８は、回転刃６の回転軌跡に沿った弧状に湾曲形成され、多数の開口が形成されたパンチングメタルで構成され、破砕処理部１０で破砕された被破砕物のうちスクリーン機構８の開口より小さく破砕された被破砕物が、前記開孔から落下して排出ホッパ９に収容され、前記開孔を通らなかったものは、再び回転刃６と固定刃７で破砕される。
【００４７】
駆動機としての電動機Ｍは破砕装置１下部の架台に固定され、変速機構としての減速機構３０は本体フレーム１１の一側部１１ａに組み付けた支持体の一例としての取付架台１２ａに固定されている。電動機Ｍの出力軸に取り付けられたプーリ１３と、減速機構３０の入力軸３１に取り付けられたプーリ１５はＶベルト１４により連結され、電動機Ｍの動力は、減速機構３０により所定の回転速度に変速されて出力軸３７から出力され被動機としての破砕ロータ５の回転軸５ｃに伝達されるように構成されている。
【００４８】
なお、電動機Ｍの出力軸と減速機構３０の入力軸３１を、プーリ１３，１５を介してＶベルト１４で連結せずに、カップリングで連結してもよい。
【００４９】
図４に示すように、減速機構３０は電動機Ｍからの動力が伝達される入力軸３１と、破砕ロータ５へ動力を伝達する出力軸３７と、入力軸３１から出力軸３７へ動力を伝達する複数段のギア機構と、トルクリミッタ２０を備えて構成されて動力伝達機構となる。
【００５０】
前記複数段のギア機構は、入力軸３１の周面に形成された第一ギア３２と、第一ギア３２と噛合する第二ギア３３と、第二ギア３３に挿通された回転軸３４と、回転軸３４の周面に形成された第三ギア３５と、第三ギア３５と噛合する第四ギア３６で構成されている。第四ギア３６は、中央に開孔が形成され軸受３８を介して出力軸３７に嵌挿されている。
【００５１】
入力軸３１は、ケーシング３９の内壁に固定された軸受４０，４１で支持され、回転軸３４の両端は軸受４２，４３で支持され、出力軸３７の両端は軸受４４，４５で支持されている。軸受４５には出力軸３７の振動を検知できる適当な位置に振動センサ１０１が設置されている。
【００５２】
トルクリミッタ２０は、両面に摩擦材が貼り付けられ、回転軸３４からの伝達動力で回転する環状の摩擦プレート２１と、摩擦プレート２１との摩擦力で出力軸３７に動力伝達する環状の加圧プレート２２とが、出力軸３７の軸心周りに配置され、出力軸３７側の要求トルクが設定トルク以上になると摩擦プレート２１と加圧プレート２２が滑り、設定トルク未満になると摩擦プレート２１と加圧プレート２２が一体に回転して出力軸３７に動力伝達されるように加圧プレート２２を摩擦プレート２１に圧接する加圧機構２６を備えて構成されている。本実施形態では、回転軸３４が動力伝達軸となり、出力軸３７が動力被伝達軸となる。
【００５３】
詳述すると、図５に示すように、出力段のギアである第四ギア３６の一側面には複数枚の摩擦プレート２１と加圧プレート２２及び加圧プレートの支持部２３を収容可能な環状凹部３６ａが形成され、支持部２３は、複数の加圧プレート２２と摩擦プレート２１を交互に整列配置した状態で保持するストッパ２５と、摩擦プレート２１と加圧プレート２２を出力軸３７の軸心に平行な方向に圧接する加圧機構２６を備えている。
【００５４】
摩擦プレート２１の内周側に形成された歯部２１ａと環状凹部の側壁に形成された溝部３６ｂがスプライン結合され、摩擦プレート２１が第四ギア３６に対して相対回転不可かつ出力軸３７の軸心方向には移動可能となっている。つまり、歯部２１ａと溝部３６ｂにより第一係合部が構成されている。第一係合部はスプライン結合に限るものではなく、キー溝とキーが係合するキー構造であってもよい。
【００５５】
加圧プレート２２の外周側に形成された歯部２２ａと支持部２３の側壁に形成された溝部２３ａとスプライン結合され、加圧プレート２２が、支持部２３に対して相対回転不可かつ出力軸３７の軸心方向に移動可能となっている。つまり、歯部２２ａと溝部２３ａにより第二係合部が構成されている。第二係合部もスプライン結合に限るものではなく、キー溝とキーが係合するキー構造であってもよい。
【００５６】
さらに、支持部２３は、中央に出力軸３７を挿嵌可能な開孔が形成され、出力軸３７の周囲に形成された溝部３７ｃと、支持部の内周に形成された溝部２３ｃが噛み合い一体となって回転するように構成されている。
【００５７】
加圧機構２６は、支持部２３に形成された環状のシリンダ部と、前記シリンダ部内に配置され出力軸３７の軸心と平行な方向に移動可能に環状のピストン２６ａとピストン２６ａを軸心方向に作動する作動油を注入する油圧室２６ｂとで構成されている。つまり、ピストン２６ａが加圧プレートと摩擦プレートを圧接する加圧部材となる。
【００５８】
ピストン２６ａの周面には、周面に沿って溝が設けられ、当該溝にシール部材２６ｃ，２６ｄが挿入されている。これらのシール部材２６ｃ，２６ｄにより油圧室２６ｂが油密保持されている。
【００５９】
出力軸３７は、中央に破砕ロータ５の回転軸５ｃを嵌装可能な円筒状に形成され、周部には加圧機構２６の油圧室２６ｂに作動油を供給する作動油路３７ａが軸心と平行な方向に沿って形成されている。トルクリミッタ２０の外部から作動油路３７ａを経て油圧室２６ｂ内に作動油が供給され、ピストン２６ａを出力軸３７の軸心と平行な方向に移動させることで加圧プレート２２と摩擦プレート２１を圧接することとなる。
【００６０】
さらに出力軸３７には、環状凹部３６ａの内側側壁と支持部２３の間隙２７から摩擦プレート２１と加圧プレート２２の接合部に冷却油を供給する冷却油路３７ｂが形成されている。なお、供給された冷却油は摩擦プレート２１と加圧プレート２２の外周縁からケーシング３９内に漏れるように構成されている。
【００６１】
作動油及び冷却油は、それぞれケーシング３９に備えた給油口３７ｄ，３７ｅから供給される。出力軸３７は、ケーシング３９に対して相対回転するので、作動油路３７ａ及び冷却油路３７ｂに作動油及び冷却油を供給するために、出力軸３７の全周に亘って給油溝３７ｆ，３７ｇが形成してある。供給口３７ｄ，３７ｅから供給された作動油及び冷却油は、それぞれ給油溝３７ｆ，３７ｇから作動油路３７ａ及び冷却油路３７ｂに供給される。
【００６２】
図７に示すように、冷却油はケーシング３９内に溜まった冷却油をオイルポンプ６０により循環させて供給される。作動油は油圧ポンプ５２により押込プッシャ３の油圧シリンダ３ｂを進退作動させる圧油の供給配管５１から分岐した供給配管４７により供給される。作動油の供給配管４７に減圧弁５０を備え、加圧機構２６に対する作動油の供給圧力を変更することで、加圧プレート２２と摩擦プレート２１の圧接力を簡単に変更できる。なお、供給配管４７，５１には図示しないリリーフ弁やシーケンス弁が適宜設けられている。
【００６３】
ところで、破砕ロータ５の回転刃６の刃体６ａを交換する場合には、破砕ロータ５を回転させる必要があるが、破砕ロータ５は重量物であるため、直接手動で回転させることは困難である。
【００６４】
そこで、動力伝達軸である入力軸３１を手動で回転させ、動力伝達機構内に備えられたギア機構を利用し、動力被伝達軸である出力軸３７を回転させる、つまり、小さな力で破砕ロータ５を回転させることが考えられるが、このような交換作業中は安全のために押込プッシャ３の油圧シリンダ３ｂへの作動油の供給や、トルクリミッタ２０への作動油の供給や、電動機Ｍへの電力の供給は停止されている。
【００６５】
すると、トルクリミッタ２０の加圧機構２６は摩擦プレート２１と加圧プレート２２を所定の圧接力で加圧しない加圧解除状態となり、このような加圧解除状態では、入力軸３１を回転させても摩擦プレート２１と加圧プレート２２に滑りが発生し、出力軸３７が回転せずに破砕ロータ５を回転させることができないという問題があった。
【００６６】
そこで、トルクリミッタ２０は、図１１，１２に示すように、加圧機構２６による加圧プレート２２と摩擦プレート２１への圧接力２８が解除された加圧解除状態で、加圧プレート２２と摩擦プレート２１に所定の押圧力８１を付与する押圧機構８０を備えている。
【００６７】
押圧機構８０により加圧プレート２２と摩擦プレート２１に付与される所定の押圧力８１は、加圧機構２６による圧接力２８未満であって、加圧解除状態で動力伝達軸３１側の動力を動力被伝達軸３７側に伝達するのに必要な最小圧接力以上に設定されている。駆動機側入力軸を手動で回転させたときに、入力軸にかかるトルクを被動機側出力軸に伝達可能な圧接力に設定されている。
【００６８】
よって、加圧解除状態であっても摩擦プレート２１と加圧プレート２２は接触状態が維持され、適当な摩擦力が働いた状態となり、手動で減速機構３０の入力軸３１を回転させると、入力軸３１の回転が出力軸３７に伝達され、破砕ロータ５を容易に回転させることができるのである。
【００６９】
具体的には、押圧機構８０は、加圧機構２６と支持部２３の間であって、支持部２３に形成された位置保持部２３ｄにより支持部２３に対して相対的に位置が保持され、加圧機構２６のピストン２６ａを加圧プレート２２及び摩擦プレート２１側に押圧する弾性体で構成されている。なお、位置保持部は支持部に形成する場合に限らず、ピストンに形成してもよい。
【００７０】
図１３（ａ），（ｂ）に基づいて、押圧機構８０を支持部２３内部に組み込む手順を説明する。なお、図１３（ａ），（ｂ）に示す、ボルト２５ａ，押圧機構８０以外の支持部２３，摩擦プレート２１，加圧プレート２２等の各部材は、環状であるため紙面の都合上の要部の断面のみ示している。
【００７１】
図１３（ａ）に示すように、支持部２３は、加圧機構２６を構成する環状のピストン２６ａを配置するシリンダ部の底部に、押圧機構８０の一部を嵌挿可能であって、支持部２３と押圧機構８０の相対的な位置を保持する位置保持部２３ｄとしてのザグリが同心円上に複数個形成されている。
【００７２】
まず、支持部２３に形成された複数の位置保持部２３ｄの夫々に押圧機構８０を嵌挿し、その後、押圧機構８０に当接するようにピストン２６ａを配置し、加圧プレート２２及び摩擦プレート２１を交互に所定枚数配置する。
【００７３】
このとき、加圧プレート２２の外周側に形成された歯部２２ａと支持部２３の側壁に形成された溝部２３ａとスプライン結合され、加圧プレート２２が、支持部２３に対して相対回転不可となる。
【００７４】
一方、摩擦プレート２１は周方向に移動可能となっているが、後に、支持部２３を出力軸３７に嵌め込む際に、摩擦プレート２１の内周部に形成された歯部２１ａと第四ギア３６の環状凹部の側壁に形成された溝部３６ｂとが円滑に結合できるように、図示しない位置決め用の治具を用いることで各摩擦プレート２１の各歯部２１ａの周方向に対する位置を揃えながら組み立てる。
【００７５】
図１３（ｂ）に示すように、支持部２３に、加圧プレート２２と摩擦プレート２１を所定枚数配置した後に、ストッパ２５をボルト２５ａによって支持部２３に固定する。これにより、加圧プレート２２及び摩擦プレート２１には、押圧機構８０により所定の押圧力８１が生じた状態となる。この状態では、摩擦プレート２１の歯部２１ａを周方向に相対的に回転させることが困難になり、第四ギア３６の溝部３６ｂとの結合が困難となるために、位置決め用の治具を用いるのである。
【００７６】
押圧機構８０は、例えば、コイル状の圧縮バネのような弾性体が好ましい。なお、弾性体は、コイル状の圧縮バネに限らず、皿バネ、板バネその他公知のバネであってもよいが、バネ定数が小さいものが好ましい。
【００７７】
例えば、摩擦プレートと加圧プレートを夫々１０枚ずつ交互に重ね合わせる場合、摩擦プレート２１と加圧プレート２２の寸法公差が±０．１ｍｍであっても、合計２０枚重ねたときには最大＋２ｍｍ、最小−２ｍｍと合計４ｍｍの誤差が生じる可能性がある。
【００７８】
このような場合でも、押圧機構８０を圧縮バネのような弾性体により構成することにより、摩擦プレートと加圧プレートの寸法公差によらず、加圧機構２６による圧接力未満であって、加圧解除状態で動力伝達軸３１側の動力を動力被伝達軸３７側に伝達するのに必要な最小圧接力以上という所定の押圧力を達成し易いからである。
【００７９】
なお、上述の実施形態では、支持部２３のシリンダ部の底部に押圧機構８０の一部を嵌挿可能であって、支持部２３と押圧機構８０の相対的な位置を保持する位置保持部２３ｄとしてのザグリを形成し、まず、支持部２３に押圧機構８０を嵌挿した後、加圧機構２６を構成するピストン２６ａを配置する構成について説明したが、このような構成によれば、上述した位置決め用の治具を用いた手間のかかる組み立て作業が要求される。
【００８０】
そこで、図１４に示すように、開口２３ｅが形成された支持部２３に、ピストン２６ａ、複数の加圧プレート２２及び摩擦プレート２１を順に配置し、ストッパ２５を固定した後に、開口２３ｅから押圧機構８０を嵌挿し、覆蓋２３ｆをボルト２３ｇで固定するように構成してもよい。
【００８１】
この場合、支持部２３に加圧プレート２２と摩擦プレート２１を組み込み、ストッパ２５を固定した段階では、加圧プレート２２及び摩擦プレート２１には押圧力が働いていないため、摩擦プレート２１の歯部２１ａは周方向に容易に移動させることができる。
【００８２】
この状態で、支持部２３を出力軸３７に嵌め込み、第四ギア３６の環状凹部の側壁に形成された溝部３６ｂと摩擦プレート２１の歯部２１ａとを結合させ、その後に、開口２３ｅから押圧機構８０を嵌挿して覆蓋２３ｆをボルト２３ｇで固定する。
【００８３】
このように構成すれば、位置決め用の治具を用いる必要が無く、押圧機構が組み込まれたトルクリミッタの組立作業を極めて円滑に進めることができる。
【００８４】
さらに、支持部２３に加圧プレート２２及び摩擦プレート２１を組み込んだ後でも、覆蓋２３ｆと押圧機構８０の間にシムを挟む等により、押圧力８１の微調整が簡単にできる。
【００８５】
また、このように構成すれば、支持部２３に形成された開口２３ｅにより押圧機構８０の位置保持機能が実現でき、安定的に押圧機構８０を位置保持できる。
【００８６】
なお、図１３では、覆蓋２３ｆのうち、押圧機構８０と接当する部位に突部を形成して、その突出量を調整可能に構成しているが、上述の製作誤差を吸収可能な適切なバネがあれば、突部を設けたり、シムを挟む必要はない。
【００８７】
上述の実施形態では、押圧機構を構成する弾性体がバネである場合について説明したが、弾性体はバネに限らず、エラストマや樹脂等であってもよい。この場合も、摩擦プレートや加圧プレート等の寸法公差を考慮して適当な弾性率のものを採用すればよい。
【００８８】
押圧機構は、弾性体で構成されるものに限らず、剛体で構成されるものであってもよい。例えば、ピストン２６ａを機械的に加圧して摩擦プレートと加圧プレートを押圧するボルト等を支持部２３の内壁に螺合してもよいし、位置保持部２３ｄとしてのザグリに柱状の剛体を嵌め込むようにしてもよい。
【００８９】
また、押圧機構を、バッテリ等により駆動される別系統の油圧機構で構成し、別系統の油圧機構から供給される圧油でピストン２６ａを加圧して、摩擦プレートと加圧プレートを加圧機構による圧接力未満且つ前記最小圧接力以上に圧接するように構成してもよい。
【００９０】
さらには、上述した押圧機構を、加圧プレート２２と摩擦プレート２１を加圧するピストン２６ａと、ピストン２６ａに対向するプレートの間に設けてもよい。例えば、ピストン２６ａの加圧面にザグリを形成して、ザグリにバネが保持され、バネによりプレートを押圧する押圧機構を構成することも可能である。
【００９１】
ケーシング３９は、図６に示すように、上縁部３９ａと下縁部３９ｂが中心線ＣＬに対して対称で、且つ、一端側３９ｃから他端側３９ｄに間隔が次第に狭まるように形成され、当該中心線ＣＬ上に入力段の第一ギア３２の軸心、つまり入力軸３１の軸心と、回転軸３４の軸心と、出力段の第四ギア３６の軸心、つまり出力軸３７の軸心が位置する形状で構成されている。
【００９２】
ケーシング３９の一端側３９ｃ及び他端側３９ｄが、外方に向けた凸状の曲面で上縁部３９ａ及び下縁部３９ｂの端部より内側に連なるように形成され、上縁部３９ａ及び下縁部３９ｂの端部近傍に、当該減速機構３０を取付架台１２ａに取り付ける取付部４６が形成され、当該取付部４６にボルト孔が形成されている。
【００９３】
図７に示すように、ケーシング３９の外部にはオイルポンプ６０が備えられ、オイルポンプ６０によりケーシング３９内に漏れて溜まった冷却油をケーシング３９側面に形成した排出口から吸込み、給油配管４８を介して給油口３７ｅへと循環供給して、摩擦プレート２１と加圧プレート２２の冷却をするように構成されている。
【００９４】
オイルポンプは必ずしもケーシング３９に固設する必要はないが、動力コストの低減の観点から入力軸３１の回転を動力源とするトロコイドポンプや、プランジャポンプが好ましい。
【００９５】
トロコイドポンプを採用する場合は、入力軸３１に固定されたインナーギアと、アウターロータの内部で回転させることで吸入と吐出の工程を繰り返すように構成すればよく、プランジャポンプを採用する場合は、入力軸３１に固定されたカムとケーシング３９との相対回転により、吸入と吐出の工程を繰り返すように構成すればよい。何れにせよケーシング３９内に溜まった油を冷却油として冷却油路３７ｂに循環させて、摩擦プレート２１と加圧プレート２２の接合部に供給できればよい。
【００９６】
なお、ケーシング３９内の油の排出口はケーシング３９側面の適当な位置に設ければよく、吸込口から冷却油路３７ｂまでの給油配管４８にはフィルタ、冷却機、逆止弁等を適宜備えて構成すればよく、オイルポンプ６０の動力源も入力軸３１に限らず、回転軸３４や、出力軸３７であってもよい。なお、冷却油はギア機構の潤滑油としても利用される。さらにケーシング３９にオーバーフロー配管４９を備え、内部に溜まった冷却油を所定の液位で排出するように構成することが好ましい。
【００９７】
破砕ロータ５の回転軸５ｃの一端側が、減速機構３０の出力軸３７に嵌装され、他端側が本体フレーム１１の他側部に組み付けた取付架台１２ｂに装着された軸受１６で支持されている。軸受１６には破砕ロータ５の回転軸５ｃの振動を検知できる適切な位置に振動センサ１０２が設置されている。
【００９８】
このように、減速機構３０を取付架台１２ａに固定することにより、減速機構３０用の支持体を別途備える必要がなくなり設置スペースが小さくなり、且つ、減速機構３０の出力軸３７と破砕ロータ５の回転軸５ｃの位置出しが容易に行なえるようになる。しかも、出力軸３７に破砕ロータ５の回転軸５ｃの一端側を嵌装して、当該回転軸５ｃを減速機構３０の軸受４５で支持できるので、軸受の個数を減らすことで部品点数の低減が図れる。
【００９９】
減速機構３０は中心線ＣＬに対して上縁部３９ａ側と下縁部３９ｂ側が対称の形状であるので、中心線ＣＬ周りに１８０度回転させ、上縁部３９ａを底面とし取付架台１２ａに取り付けることができるため、本体フレーム１１の何れの側部にでも設けることができる。
【０１００】
出力軸３７は、破砕ロータ５の回転軸５ｃを嵌入支持する中空軸で構成され、出力軸３７の中空部に形成されたキー溝３７ｈと回転軸５ｃの端部に形成されたキー溝とがキー連結されるように構成されている。
【０１０１】
前記制御盤には、図８（ａ）に示すように、制御部１００が備えられている。制御部１００には、起動スイッチＳ１と停止スイッチＳ２から入力される信号に基づいて、電動機Ｍを起動停止したり、供給配管４７，５１に作動油を供給する油圧ポンプ５２を起動停止したり、油圧シリンダ３ｂ内に備えた前進スイッチＳ３，後退スイッチＳ４の入力に基づいて、方向切換弁５３を制御し押込プッシャ３の前進後退を制御するように構成されている。
【０１０２】
制御部１００には、フィルタ部１０３からの信号が入力される。フィルタ部１０３は、振動センサ１０１，１０２で検知した出力軸３７及び破砕ロータ５の回転軸５ｃの振動から高周波成分のみを取り出す微分フィルタで構成されている。振動センサ１０１，１０２の出力信号は、フィルタ部１０３へと入力される。フィルタ部１０３は、図８（ｂ）に示すように、振動センサ１０１，１０２からの出力から高周波成分５５を取り出して制御部１００へと出力する。本実施形態では、振動センサ１０１，１０２及びフィルタ部１０３が状態検知部となる。
【０１０３】
制御部１００は、フィルタ部１０３が取り出した高周波成分が予め設定した所定の閾値を超えたときに、トルクリミッタ２０が作動したと判断するように構成されている。
【０１０４】
回転刃６と固定刃７が異物を噛み込むことによって発生するトルクリミッタの摩擦プレートと加圧プレートの滑りは、例えば数十ミリ秒という一瞬であり、異物の噛み込み状態が解消するとトルクリミッタは動力伝達状態に自動復帰する。しかし、大きな異物であったり複数の異物が存在すると、異物が何度も噛み込まれて回転刃６と固定刃７を破損する虞がある。
【０１０５】
また、回転刃６と固定刃７の間に異物が噛み込まれた一瞬に動力被伝達側の要求トルクが設定トルク以上となるが、その後、回転刃と固定刃の間に異物を噛み込んだ状態で破砕ロータの回転が停止するような場合であっても、動力被伝達側の要求トルクが設定トルク未満になると、トルクリミッタが動力伝達状態に自動復帰して、駆動機や変速機構が破損する虞もある。
【０１０６】
このような場合でも、制御部１００は、トルクリミッタ２０の作動を検知する状態検知部からの信号に基づいて、トルクリミッタ２０が作動したと判断すると、電動機Ｍを停止するので、破砕ロータ５への動力の供給が停止され、回転刃６と固定刃７の破損を防止できるのである。
【０１０７】
なお、制御部１００は、トルクリミッタ２０が作動したと判断する度に、電動機Ｍを停止する必要はない。硬い異物であっても回転刃６と固定刃７で破砕できたり、小さい異物であれば回転刃６と固定刃７の間隙を通過してスクリーン機構８へ落下するので、所定時間内でのトルクリミッタの作動回数が設定回数を超えると電動機Ｍを停止するように制御してもよい。例えば、５秒間に５回以上トルクリミッタ２０が作動したと判断すると、電動機Ｍを停止するのである。
【０１０８】
図７に示すように、冷却油はケーシング３９内に溜まった冷却油をオイルポンプ６０により循環させて供給される。作動油は油圧ポンプ５２により押込プッシャ３の油圧シリンダ３ｂを進退作動させる圧油の供給配管５１から分岐させて供給すればよい。
【０１０９】
作動油の供給配管４７に減圧弁５０を備え、加圧機構２６に対する作動油の供給圧力を変更することで、加圧プレート２２と摩擦プレート２１の圧接力を簡単に変更できる。なお、供給配管４７，５１には図示しないリリーフ弁やシーケンス弁が適宜設けられている。
【０１１０】
図７，図８（ａ），図９（ａ）に基づいて破砕装置１の動作を説明する。制御盤に備えられた起動スイッチＳ１が押圧されると、制御部１００は、トルクリミッタ２０の加圧機構２６へ作動油を供給するため油圧ポンプ５２を起動し、破砕ロータ５を回転させるため電動機Ｍを起動する。なお、停止スイッチＳ２が押圧されると、方向切換弁５３を制御して押込プッシャ３を後退位置まで移動させ、電動機Ｍを停止し、トルクリミッタ２０の加圧機構２６への作動油の供給を停止する。
【０１１１】
制御部１００は、油圧ポンプ５２が起動すると供給配管５１に作動油が供給され押込プッシャ３が作動する。油圧シリンダ３ｂ内に備えられた前進リミットスイッチＳ３及び後退リミットスイッチＳ４が押されると方向切換弁５３が制御され、油圧シリンダ３ｂの作動方向が切り換わる。
【０１１２】
電動機Ｍの動力は減速機構３０の入力軸３１に入力され、ギア機構を介して出力段の第四ギア３６，摩擦プレート２１に伝達され、加圧機構２６により摩擦プレート２１に所定の圧力で圧接された加圧プレート２２に伝達され、出力軸３７から出力され、破砕ロータ５が回転する。
【０１１３】
破砕処理部１０に、回転刃６と固定刃７が破砕できない硬さや大きさの異物を噛み込んだときは、図９（ｂ）に示すように、破砕ロータ５を回転させるのに必要なトルクが瞬間的に増大し、第四ギア３６を回転させるトルクより大きくなることがある。
【０１１４】
このように、出力軸３７の要求トルクが、電動機Ｍの出力トルクより大きな値に設定されているトルクリミッタの設定トルク以上になると、摩擦プレート２１と加圧プレート２２に滑りが発生する。このように、出力軸３７の要求トルクが設定トルク以上になると摩擦プレート２１と加圧プレート２２が相対的に滑り、減速機構３０の各ギアの破損を回避することができる。
【０１１５】
設定トルクは、破砕処理部１０への異物の噛み込み時に過渡的に発生する衝撃力に対応する値に設定され、例えば、電動機Ｍの出力トルクの３〜４倍のトルクに設定される。
【０１１６】
破砕処理部１０への異物の噛み込み状態が継続すると、過渡的に発生した衝撃力より低いトルクに低下するので、摩擦プレート２１と加圧プレート２２の滑り状態が解消され、摩擦プレート２１と加圧プレート２２が焼きつくような事態が回避される。
【０１１７】
制御部１００は、フィルタ部１０３が検知する振動センサ１０１，１０２の振動が予め設定した所定の閾値を超えたことを検知すると、トルクリミッタ２０が作動したと判断し、押込プッシャ３に組み込まれた油圧シリンダ３ｂへの作動油の供給及び電動機Ｍを停止する。
【０１１８】
仮に、回転刃６や固定刃７が噛み込まれて破砕ロータ５の回転が停止した場合に、出力軸３７の要求トルクがトルクリミッタの設定トルク未満となり、摩擦プレート２１と加圧プレート２２の滑りが生じない状態となっても、制御部１００により電動機Ｍが停止されるので、その後の回転刃６や固定刃７の破損、電動機Ｍや減速機構３０の各ギアの破損を回避することができる。
【０１１９】
以上のように、トルクリミッタを変速機構または変速機構と被動機との間に組み込むことで、動力被伝達側を回転させるのに必要なトルクが設定トルク以上の場合は、摩擦プレートと加圧プレートが滑り、駆動機からの設定トルク以上の動力を被動機に伝達することを抑制できる。
【０１２０】
このように、動力被伝達軸側の要求トルクの設定トルクに対する大小のみで駆
動機の動力の伝達抑制と伝達を自動で切り替えることができるので、復旧作業が不要となる。さらに、加圧機構による加圧プレートと摩擦プレートの圧接力を変えることで、加圧プレートと摩擦プレートが滑るときの設定トルクを簡便に調節することができるのである。
【０１２１】
なお、振動センサは、変速機構である減速機構３０の出力軸または当該出力軸と連結された被動機の回転軸の振動を検知できればよく、減速機構３０の出力軸３７の何れか一方の軸受部や、減速機構３０の出力軸近傍に取り付けることも可能である。
【０１２２】
上述の実施形態では、振動センサとフィルタ部で構成された状態検知部と、フィルタ部の出力が所定の閾値を超えたときにトルクリミッタが作動したと判断する制御部を備えた制御装置を説明したが、本発明は、状態検知部に振動センサを用いるものに限定されるものではない。
【０１２３】
例えば、変速機構の出力軸または当該出力軸と連結された被動機の回転軸に取り付けたトルクセンサ（歪ゲージ式）と、トルクセンサの出力から高周波成分を取り出すフィルタ部（微分フィルタ）により状態検知部を構成してもよい。この場合も、制御部は、フィルタ部の出力が所定の閾値を超えたときにトルクリミッタが作動したと判断する。
【０１２４】
また、変速機構の入力軸及び出力軸の回転数を検知するエンコーダで状態検知部を構成してもよい。制御部は、エンコーダの出力に基づいて、所定時間内の入力軸及び出力軸の回転数の比が所定の閾値を超えたときに、トルクリミッタが作動したと判断する。
【０１２５】
例えば、エンコーダにより検知される、所定時間内の入力軸の回転数Ｎａ（ｒｐｍ）と、出力軸の回転数Ｎｂ（ｒｐｍ）は、トルクリミッタの摩擦プレートと加圧プレートに滑りが発生していないのであれば、同じ値を示す。しかし、回転刃と固定刃が異物を噛み込んだ場合は入力軸と回転数Ｎａ（ｒｐｍ）と出力軸の回転数Ｎｂ（ｒｐｍ）が僅かにずれたり回転ムラが生じる。制御部は、所定時間内の入力軸及び出力軸の回転数の比Ｎａ／Ｎｂまたは差（Ｎａ―Ｎｂ）の絶対値が所定の閾値を超えたときに、トルクリミッタが作動したと判断する。
【０１２６】
さらに、変速機構の出力軸の回転数を検知するエンコーダで状態検知部を構成してもよい。制御部は、エンコーダの出力に基づいて、所定時間内で出力軸の回転数の低下率が所定の閾値を超えたときに、トルクリミッタが作動したと判断する。
【０１２７】
例えば、回転刃と固定刃が異物を噛み込んだ場合は、瞬間的に被動機側の動力被伝達軸側の要求トルクが設定トルク以上になりトルクリミッタが作動する。このときエンコーダの出力は、図１０（ａ）に示すように、所定時間ｔ（ｓｅｃ）で出力軸の回転数がＮｃ（ｒｐｍ）低下する。このときの回転数の低下率Ｎｃ／ｔが予め設定した所定の閾値を超えるようであれば、トルクリミッタが作動したと判断する。
【０１２８】
しかし、雑誌の束のように破砕に対する負荷の高い被破砕物の場合は、図１０（ｂ）に示すように、所定時間ｔ（ｓｅｃ）で出力軸の回転数がＮｄ（ｒｐｍ）低下するものの、被動機側の動力被伝達軸側の要求トルクが設定トルク以上にはならず、トルクリミッタは作動しない。
【０１２９】
このように、エンコーダの出力に基づいて、所定時間内で出力軸の回転数の低下率が所定の閾値を越えるような場合は、異物の噛み込みによる出力軸の回転数の低下と判断でき、トルクリミッタが作動したことを確実に検出できるのである。
【０１３０】
エンコーダの具体的な構成は特に制限されるものではなく、軸端部に取り付けたギアと、ギアの歯を検知するレーザセンサで構成するものや、軸端部に取り付けたギアと、ギアの歯を検知する電磁式ピックアップセンサで構成するもの等、回転軸の回転をパルス信号に変換して検知するものであればよい。
【０１３１】
上述した何れの状態検知部を用いる場合であっても、制御部は、トルクリミッタの作動を検出して電動モータＭを停止するように制御するだけでなく、回転刃と固定刃の間に異物を噛み込んだ状態で破砕ロータの回転が停止したことを検知して、電動モータＭを停止するように制御してもよい。
【０１３２】
振動センサやトルクセンサを用いる場合には、センサ出力の下限閾値を適切に設定して、制御部が、センサ出力が下限閾値以下となる場合に破砕ロータの回転が停止したと判断すればよい。
【０１３３】
エンコーダを用いる場合にも、制御部が、センサ出力が下限閾値以下となる場合、あるいは、入力軸または出力軸の回転が停止したことを検知して破砕ロータの回転が停止したと判断すればよい。
【０１３４】
さらに、制御部による破砕ロータの回転停止判断は、トルクリミッタの作動を検出した後の所定時間内（例えば数秒間）に行なわれることが好ましい。
【０１３５】
異物の噛み込みにより破砕ロータが回転停止して、その後動力被伝達側の要求トルクが設定トルク未満になり、トルクリミッタが動力伝達状態に自動復帰するような場合であっても、電動モータＭや減速機構３０の破損を確実に回避することができるようになる。
【０１３６】
上述した実施形態では、第四ギア３６と出力軸３７の間の軸受３８について詳述しなかったが、破砕ロータ５に異物が噛み込む等により、トルクリミッタ２０の摩擦プレート２１と加圧プレート２２の間に相対的な回転が生じると、第四ギア３６と出力軸３７も相対的に回転することになるため、価格と耐久性の観点から適当な滑り軸受や転がり軸受が採用される。例えば、固体潤滑剤分散型焼結複層軸受を好適に用いることができる。
【０１３７】
上述の実施形態では、第一ギア３２及び第三ギア３５は回転軸の周部に歯が形成された構成であるが、夫々の回転軸に挿通されるものであってもよい。なお、減速機構３０が備えるギア数はこれに限らない。
【０１３８】
上述した実施形態では、出力軸側に備えられた加圧プレートを、出力段のギア側に備えられ、両面に摩擦材が貼り付けられた摩擦プレートに、加圧機構により圧接することで、出力段のギアから摩擦プレートに動力伝達され、加圧プレートから出力軸に動力伝達される構成を説明したが、出力段のギア側に備えられた加圧プレートを、出力軸側に備えられ、両面に摩擦材が貼り付けられた摩擦プレートに、加圧機構により圧接することで、出力段のギアから加圧プレートに動力伝達され、摩擦プレートから出力軸に動力伝達されるように構成してもよい。
【０１３９】
つまり、トルクリミッタは、環状の摩擦プレートと加圧プレートが動力被伝達軸の軸心周りに配置され、動力伝達軸からの伝達動力により摩擦プレートと加圧プレートの何れか一方が回転駆動され、他方が両プレートの摩擦力で回転駆動されて動力被伝達軸に動力伝達するように配置され、動力被伝達軸側の要求トルクが設定トルク以上になると摩擦プレートと加圧プレートが滑り、設定トルク未満になると摩擦プレートと加圧プレートが一体に回転して動力被伝達軸に動力伝達されるように加圧プレートを摩擦プレートに圧接する加圧機構と、加圧機構による加圧プレートと摩擦プレートへの圧接力が解除された加圧解除状態で、加圧プレートと摩擦プレートに所定の押圧力を付与する押圧機構を備えた構成であればよい。
【０１４０】
何れにせよ、破砕ロータの動力が設定トルク以上になると、摩擦プレートと加圧プレートに滑りが発生し、駆動機からの設定トルク以上の動力を破砕ロータに伝達することを抑制できる。これにより、変速機構のギアに異常な負荷がかかり破損する虞を回避できる。
【０１４１】
上述した実施形態では、減速機構３０の内部にトルクリミッタ２０を組み込む場合について説明したが、トルクリミッタ２０を減速機構３０の外部であって、出力軸３７と破砕ロータ５の回転軸５ｃの間に備えて構成してもよく、さらに、変速機構として減速機構を例に説明したが、本発明の変速機構は増速機構にも適用可能である。
【０１４２】
上述した実施形態では、トルクリミッタ２０がいわゆる湿式の多板式のトルクリミッタである場合について説明したが、摩擦プレートと加圧プレートの枚数は、電動機、変速機構、破砕ロータ等に応じて適宜選択される。また、その場合必ずしも複数枚用いる必要はなく単数枚でもよい。さらに、トルクリミッタは乾式のトルクリミッタでもよく、摩擦プレートと加圧プレートの圧接力は空気圧や、バネの伸縮力等により調節できる。
【０１４３】
上述した実施形態は、何れも本発明の一例であり、該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１４４】
１：破砕装置
２：受入ホッパ
３：押込プッシャ
３ａ：アーム
３ｂ：油圧シリンダ
４：台盤
５：被動機（破砕ロータ）
５ｃ：回転軸
５ｖ：溝
６：回転刃
６ａ：刃体
６ｂ：取付座
７：固定刃
７ａ：刃体
７ｂ：取付座
８：スクリーン機構
９：排出ホッパ
１０：破砕処理部
１１：本体フレーム
１１ａ：一側部
１２ａ：支持体（取付架台）
１２ｂ：支持体（取付架台）
１３：プーリ
１４：Ｖベルト
１５：プーリ
１６：軸受
２０：トルクリミッタ
２１：摩擦プレート
２１ａ：歯部
２２：加圧プレート
２２ａ：歯部
２３：支持部
２３ａ：溝部
２３ｃ：溝部
２３ｄ：位置保持部
２３ｅ：開口
２３ｆ：覆蓋
２３ｇ：ボルト
２５：ストッパ
２５ａ：ボルト
２６：加圧機構
２６ａ：ピストン
２６ｂ：油圧室
２６ｃ：シール部材
２６ｄ：シール部材
２７：間隙
２８：圧接力
３０：変速機構（減速機構）
３１：入力軸
３２：ギア機構（第一ギア）
３３：ギア機構（第二ギア）
３４：回転軸（動力伝達軸）
３５：ギア機構（第三ギア）
３６：ギア機構（第四ギア）
３６ａ：環状凹部
３６ｂ：溝部
３７：動力被伝達軸（出力軸）
３７ａ：作動油路
３７ｂ：冷却油路
３７ｃ：溝部
３７ｄ：給油口
３７ｅ：給油口
３７ｆ：給油溝
３７ｇ：給油溝
３７ｈ：キー溝
３８：軸受
３９：ケーシング
３９ａ：上縁部
３９ｂ：下縁部
３９ｃ：一端側
３９ｄ：他端側
４０：軸受
４１：軸受
４２：軸受
４３：軸受
４４：軸受
４５：軸受
４６：取付部
４７：供給配管
４８：給油配管
４９：オーバーフロー配管
５０：減圧弁
５１：供給配管
５２：油圧ポンプ
５３：方向切換弁：
５５：高周波成分
６０：オイルポンプ
８０：押圧機構
８１：押圧力
９０：破砕ロータ
９１：回転刃
９２：固定刃
９３：トルクリミッタ
９４：クラッチ板
９５：クラッチ板
９６：皿ばね
９７：調整ナット
１００：制御部
１０１：振動センサ
１０２：振動センサ
１０３：フィルタ部
Ｍ：駆動機（電動機）
ＣＬ：中心線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝達機構及び破砕装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、破砕装置は、駆動機の動力により所定軸心周りに回転する破砕ロータの周囲に固定された回転刃と、破砕ロータの回転軸心に沿って対向配置された固定刃で構成された破砕処理部を備え、破砕処理部で電化製品、建築廃材、プラスチックなどの被破砕物を破砕するように構成されている。
【０００３】
このような破砕装置では、破砕処理部の回転刃と固定刃で破砕できない硬さや大きさの異物が被破砕物に混入することがあり、そのような異物が破砕処理部に達した場合に、回転刃と固定刃が破損したり、駆動機から破砕ロータに動力を伝達する変速機構等の動力伝達機構や駆動機に過大な負荷がかかり、動力伝達機構や駆動機が破損する虞があった。
【０００４】
そこで、破砕ロータから過大な負荷を動力伝達機構や駆動機に伝達しないように、破砕ロータと動力伝達機構を接続するカップリング部にトルクリミッタを設けることが考えられる。例えば、破砕ロータの回転軸の一端に備えた第一部材と、動力伝達機構の動力の出力軸に備えた第二部材を、複数のピンで接続したようなトルクリミッタが考えられる。
【０００５】
当該トルクリミッタは、動力伝達機構の出力軸と、破砕ロータの回転軸との相対的な回転トルクの差がピンのせん断強度以上になると、前記ピンが破断し、動力伝達機構の出力軸から破砕ロータの回転軸に動力を伝達しないように構成される。
【０００６】
このようなトルクリミッタを備えることで、被破砕物への異物の混入による回転刃と固定刃、動力伝達機構、駆動機等の破損を防ぐことができるが、復旧するには、第一部材と第二部材を新たなピンで接続しなおす作業を要し、煩雑である。
【０００７】
また、特許文献１には、図１５に示すように、駆動機の動力により所定軸心周りに回転する破砕ロータ９０の周囲に固定された回転刃９１、回転刃９１と協働して被破砕物をせん断し破砕ロータ９０の軸と平行な軸を回転中心として回転し得るように支持された固定刃９２と、固定刃９２を任意に設定した限界トルクが加わらない状態では固定刃９２を固定支持し、且つ前記限界トルクが加わると受け刃を回転させるトルクリミッタ９３を備え、回転刃９１と固定刃９２の間にこれらではせん断できない異物が挟まった場合は、固定刃９２が回転し過大な負荷を逃がすことができる破砕装置が提案されている。
【０００８】
トルクリミッタ９３は、固定刃９２と一体に固定されたクラッチ板９４と、クラッチ板９４と圧接されるクラッチ板９５と、クラッチ板９４，９５を圧接する皿ばね９６及び皿ばね９６による圧接力を調整する調整ナット９７で構成され、調整ナット９７の締め具合により２枚のクラッチ板９４，９５が相対的に回転する限界トルクを調整できるように構成されている。
【０００９】
前記限界トルクを被破砕物のせん断に必要な最大トルクとほぼ同じ程度の値に設定しておけば、回転刃９１と固定刃９２とで被破砕物をせん断している状態では、固定刃にかかる負荷がトルクリミッタ９３の限界トルクを超えることはないので、固定刃の姿勢が崩されることはない。
【００１０】
そして回転刃９１と固定刃９２とでせん断できない異物がこれらの間に挟まった場合は、固定刃９２にトルクリミッタ９３の限界トルクを超える過大な負荷が加わるので、固定刃９２は回転刃９１に押されるように回転してその負荷を逃がし、その際に駆動機を停止して破砕ロータの回転を停止し、回転刃９１と固定刃９２の破損を回避するのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−７９１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、上述の特許文献１に記載のような破砕装置では、回転刃９１と固定刃９２とでせん断できない小さな異物がこれらの間に挟まった場合は、固定刃９２は回転刃９１に押されるように回転してその負荷を逃がすことができるが、回転した固定刃９２を元の姿勢に復旧する作業が必要であり煩雑であった。
【００１３】
また、大きな異物だと固定刃９２が回転しても回転刃９１と固定刃９２の間に挟まったままの状態になる場合がある。その際、駆動機を停止しても破砕ロータは慣性でしばらく回り続けようとするため、破砕ロータの回転軸と駆動機との動力伝達機構や、駆動機そのものに過大な負荷がかかり、動力伝達機構や駆動機が破損する虞があった。
【００１４】
そこで、本願出願人は、特願２００９−８４０５５号により、摩擦プレートと加圧プレートを所定の圧接力で圧接するトルクリミッタを介して、動力被伝達軸側の要求トルクが設定トルク以上になると、動力伝達軸から動力被伝達軸への設定トルク以上の動力伝達を抑制し、動力被伝達軸側の要求トルクが設定トルク未満になると動力伝達軸から動力被伝達軸に動力伝達する動力伝達機構を提案している。
【００１５】
しかし、メンテナンス等のために、動力伝達機構に組み込まれる変速機の駆動機側の入力軸を手動回転させて、動力被伝達軸を回転させる必要がある場合に、安全のために駆動機の電源を遮断するとともに加圧機構の動力源を遮断すると、その後、加圧機構による加圧力が低下して、摩擦プレートと加圧プレートが滑って動力被伝達軸を回転させることができない場合があるという問題があった。
【００１６】
本発明は、上述した問題点に鑑み、変速機構または駆動機に過大な負荷がかかることを回避しながらも、装置の動力を遮断した場合に、動力伝達軸から動力被伝達軸へ動力の伝達が可能な動力伝達機構及び動力伝達機構により動力伝達される破砕装置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】
【００１７】
上述の目的を達成するため、本発明による動力伝達機構の第一特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、駆動機からの動力を被動機に伝達する変速機構を備えた動力伝達機構であって、環状の摩擦プレートと加圧プレートが動力被伝達軸の軸心周りに配置され、動力伝達軸からの伝達動力により摩擦プレートと加圧プレートの何れか一方が回転駆動され、他方が両プレートの摩擦力で回転駆動されて動力被伝達軸に動力伝達するように配置され、動力被伝達軸側の要求トルクが設定トルク以上になると摩擦プレートと加圧プレートが滑り、設定トルク未満になると摩擦プレートと加圧プレートが一体に回転して動力被伝達軸に動力伝達されるように加圧プレートを摩擦プレートに圧接する加圧機構と、加圧機構による加圧プレートと摩擦プレートへの圧接力が解除された加圧解除状態で、加圧プレートと摩擦プレートに所定の押圧力を付与する押圧機構を備えたトルクリミッタが、変速機構または変速機構と被動機との間に組み込まれている点にある。
【００１８】
上述の構成によれば、トルクリミッタを変速機構または変速機構と被動機との間に組み込むことで、動力被伝達側の要求トルクが設定トルク以上になると、摩擦プレートと加圧プレートが滑り、駆動機から被動機への設定トルク以上の動力伝達が回避され、動力被伝達側の要求トルクが設定トルク未満になると、摩擦プレートと加圧プレートが一体に回転して動力被伝達軸に動力伝達されるようになる。
【００１９】
従って、異常な高負荷による変速機構や駆動機の破損を未然に回避できる。動力被伝達側の要求トルクが設定トルクより小さい場合は、摩擦プレートと加圧プレートが加圧機構により圧接され、駆動機の動力が被動機に伝達される。
【００２０】
このように、動力被伝達軸側の要求トルクが設定トルクより大であるか小であるかのみに基づいて駆動機の動力の伝達または動力伝達の抑制を自動で切り替えることができ、煩雑な復旧作業が不要となる。さらに、加圧機構による加圧プレートと摩擦プレートの圧接力を変えることで、加圧プレートと摩擦プレートが滑るとき、つまり動力伝達を抑制するための設定トルクを簡便に調節できる。
【００２１】
さらに、メンテナンス作業等で動力被伝達軸を回転させる必要がある場合に、加圧機構による加圧プレートと摩擦プレートの圧接力が解除された加圧解除状態でも、押圧機構により加圧プレートと摩擦プレートに所定の押圧力を付与され接触状態が維持されるため、動力伝達軸の回転を動力被伝達軸側に伝達させることができる。
【００２２】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、押圧機構により加圧プレートと摩擦プレートに付与される所定の押圧力は、加圧機構による圧接力未満であって、加圧解除状態で動力伝達軸側の動力を動力被伝達軸側に伝達するのに必要な最小圧接力以上に設定されている点にある。
【００２３】
上述の構成によれば、押圧機構により加圧プレートと摩擦プレートに付与される所定の押圧力は、加圧解除状態で動力伝達軸側の動力を動力被伝達軸側に伝達するのに必要な最小圧接力以上に設定されているため、比較的小さな力、例えば手動による動力伝達軸の回転力を動力被伝達軸側に確実に伝達させることができる。
【００２４】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、駆動機からの動力が伝達される入力軸と、被動機へ動力を伝達する出力軸と、入力軸から出力軸へ動力を伝達するギア機構を備えた変速機構の出力軸に、出力段のギアが回転自在に設けられるとともに、摩擦プレートと加圧プレートが出力軸の軸心周りに配置され、出力段のギアから摩擦プレートまたは加圧プレートの何れか一方に第一係合部を介して動力伝達され、他方から出力軸と一体回転する支持部に第二係合部を介して動力伝達されるように配置され、加圧機構と押圧機構が支持部に設けられている点にある。
【００２５】
上述の構成によれば、動力伝達軸側の動力は出力段のギアから摩擦プレートまたは加圧プレートに動力伝達され、加圧プレートまたは摩擦プレートから出力軸に動力伝達されるように配置され、加圧機構により加圧プレートと摩擦プレートが圧接された状態で、動力被伝達軸としての出力軸側の要求トルクが、出力段のギアを駆動するトルク以上になると、摩擦プレートと加圧プレートが滑るので、入力軸から出力軸へ動力を伝達する複数段のギア機構のギアに異常な負荷がかかり破損したり、駆動機の負荷が増大して駆動機を破損したりする虞を回避できる。
【００２６】
さらに、加圧機構による加圧プレートと摩擦プレートの圧接が解除された状態で、押圧機構により加圧プレートと摩擦プレートに所定の押圧力を付与され接触状態が維持されるため、手動による動力伝達軸の回転を動力被伝達軸側に伝達させることができる。
【００２７】
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第三の特徴構成に加えて、加圧機構により加圧プレートと摩擦プレートを圧接する加圧部材と支持部の間に押圧機構が設けられ、押圧機構は、加圧機構による加圧部材への圧接力が解除された加圧解除状態で、加圧部材に所定の押圧力を付与するように構成されている点にある。
【００２８】
加圧機構による加圧部材への圧接力が解除された状態で、押圧機構により加圧部材に所定の押圧力が付与される。加圧機構と押圧機構の双方が、加圧部材という共通の部材を介して加圧プレートと摩擦プレートを加圧または押圧することができ、シンプルな構造を実現できる。
【００２９】
同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第三または第四の特徴構成に加えて、押圧機構は、弾性体で構成されている点にある。
【００３０】
上述の構成によれば、押圧機構は、弾性体で構成されているので、加圧プレート及び摩擦プレート等の寸法公差による押圧力のばらつきをある程度吸収することができ、加圧機構による圧接力未満であって、加圧解除状態で動力伝達軸側の動力を動力被伝達軸側に伝達するのに必要な最小圧接力以上という所定の押圧力を容易に得ることができる。
【００３１】
同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第三から第五の何れかの特徴構成に加えて、押圧機構は、支持部に形成された位置保持部により支持部に対して相対的に位置が保持されている点にある。
【００３２】
上述の構成によれば、摩擦プレートと加圧プレートに滑りが発生した場合に、押圧機構が追従して円周方向に滑るような事態の発生を防止でき、押圧機構の押圧力の変動や故障の虞を低減することができる。
【００３３】
同第七の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第三から第六の何れかの特徴構成に加えて、押圧機構は、支持部に形成された開口から加圧機構に当接するように挿設され、開口の覆蓋により所定の押圧力を与えるように構成されている点にある。
【００３４】
上述の構成によれば、押圧機構は、支持部に形成された開口から加圧機構に当接するように挿設され、開口の覆蓋により所定の押圧力を与えるように構成されているため、容易に押圧力の微調整ができるようになる。
【００３５】
本発明による破砕装置の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項９に記載した通り、上述した第一から第七の何れかの特徴構成を備えた動力伝達機構が組み込まれ、駆動機からの動力が破砕ロータの回転軸に伝達されるように構成されている点にある。
【００３６】
同第八の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、上述の第三から第七の何れかの特徴構成に加えて、出力段のギア側面に形成された環状凹部に、複数枚の摩擦プレートと加圧プレートが交互に配置されるように収容され、摩擦プレートまたは加圧プレートの何れか一方の内周と環状凹部の側壁とが第一係合部で係合され、他方が支持部と第二係合部で係合されている点にある。
【００３７】
出力段のギア側面に形成した環状凹部に、トルクリミッタを構成する摩擦プレートと加圧プレートを配置することができ、さらに、複数枚の摩擦プレートと加圧プレートを交互に配置することで、摩擦プレートと加圧プレートの圧接面を増やすことができ、加圧機構による比較的小さな圧接力でも、摩擦プレートと加圧プレートが滑りだす限界のトルクを大きくできる。一対の摩擦プレートと加圧プレートの圧接による限界のトルクと同じトルクを複数枚の小径の摩擦プレートと加圧プレートで発生することができるので、トルクリミッタをコンパクトに構成することができ、変速機構の小型化が図れる。
【００３８】
上述の構成によれば、破砕装置の破砕ロータに異物が噛み込まれた場合であっても、それにより駆動機から伝達される動力以上の異常な高負荷が発生すると、トルクリミッタの摩擦プレートと加圧プレートが相対的に回転して、異常な高負荷により破砕ロータの刃や、駆動機、さらには、駆動機から破砕ロータへの動力伝達機構の破損を未然に回避しながらも、装置の動力を遮断した場合に、駆動機側の入力軸等から動力被伝達軸へ動力の伝達が可能になる。
【発明の効果】
【００３９】
以上説明した通り、本発明によれば、変速機構または駆動機に過大な負荷がかかることを回避しながらも、装置の動力を遮断した場合に、動力伝達軸から動力被伝達軸へ動力の伝達が可能な動力伝達機構及び動力伝達機構により動力伝達される破砕装置を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による破砕装置の概略図
【図２】本発明による破砕装置の側面図
【図３】本発明による破砕装置の平面図
【図４】本発明による動力伝達機構の平断面図
【図５】動力伝達機構の要部の説明図
【図６】本発明による動力伝達機構の外観図
【図７】作動油路及び冷却油路の説明図
【図８】（ａ）は通常時の制御部の説明図、（ｂ）は振動センサが検知する振動の説明図
【図９】（ａ）はトルクリミッタによる動力の動力伝達の説明図、（ｂ）はトルクリミッタによる伝達抑制の説明図
【図１０】（ａ）は異物の噛み込みによる所定時間内の回転数の低下の説明図、（ｂ）は負荷の高い被破砕物の噛み込みによる所定時間内の回転数の低下の説明図
【図１１】加圧機構による動力伝達の説明図
【図１２】押圧機構による動力伝達の説明図
【図１３】（ａ）は押圧機構を組み込む手順の説明図、（ｂ）は押圧機構を組み込んだ支持部の説明図
【図１４】別実施形態による押圧機構の説明図
【図１５】従来の破砕装置の説明図
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下に本発明による動力伝達機構、動力伝達制御装置、及び動力伝達機構により動力伝達される破砕装置の好ましい実施形態を説明する。
図１から図３に示すように、破砕装置１は、電化製品、建築廃材、プラスチックなどの被破砕物を投入する受入ホッパ２と、受入ホッパ２に投入された被破砕物を破砕処理する破砕処理部１０と、破砕処理部１０に向けて水平方向から被破砕物を押圧する押込プッシャ３を備え、当該破砕装置１は、図示しない制御盤に備えられた制御部１００によって駆動制御されている。
【００４２】
押込プッシャ３は、油圧ポンプ（図示せず）からの圧油により伸縮作動する油圧シリンダのピストンに連結されたアーム３ａが押込プッシャ３の後端に連結され、台盤４上を摺動かつ進退動自在に駆動される。
【００４３】
破砕処理部１０は、受入ホッパ２の下方に配置され、所定の軸心周りに回転する破砕ロータ５の周面に周方向に形成された溝部に固定された先端Ｖ字状の回転刃６と、破砕ロータ５の回転軸５ｃ方向に沿って対向配置され、回転刃６と噛み合って被破砕物をせん断破砕する先端Ｖ字状の固定刃７とで構成されている。
【００４４】
破砕ロータ５の周部には所定のピッチで互いに平行な多数のＶ字状の溝５ｖが形成され、この溝５ｖ内に形成された複数個の取付座６ｂの夫々に刃体６ａがボルトで締着されている。それぞれの回転刃６は、隣り合う溝５ｖに設けられているもの同士がその頂点を連ねるとジグザグ状になるように配置されている。固定刃７は、先端Ｖ字状の刃体７ａが破砕ロータ５の軸心方向に沿って台盤４の端部に設けられた取付座７ｂにボルトで締着されている。
【００４５】
破砕処理部１０の下部には、回転刃６と固定刃７により所定サイズ以下に破砕された被破砕物を選択的に通過させるスクリーン機構８と、スクリーン機構８を通過した被破砕物を受け止める排出ホッパ９が設けられている。
【００４６】
スクリーン機構８は、回転刃６の回転軌跡に沿った弧状に湾曲形成され、多数の開口が形成されたパンチングメタルで構成され、破砕処理部１０で破砕された被破砕物のうちスクリーン機構８の開口より小さく破砕された被破砕物が、前記開孔から落下して排出ホッパ９に収容され、前記開孔を通らなかったものは、再び回転刃６と固定刃７で破砕される。
【００４７】
駆動機としての電動機Ｍは破砕装置１下部の架台に固定され、変速機構としての減速機構３０は本体フレーム１１の一側部１１ａに組み付けた支持体の一例としての取付架台１２ａに固定されている。電動機Ｍの出力軸に取り付けられたプーリ１３と、減速機構３０の入力軸３１に取り付けられたプーリ１５はＶベルト１４により連結され、電動機Ｍの動力は、減速機構３０により所定の回転速度に変速されて出力軸３７から出力され被動機としての破砕ロータ５の回転軸５ｃに伝達されるように構成されている。
【００４８】
なお、電動機Ｍの出力軸と減速機構３０の入力軸３１を、プーリ１３，１５を介してＶベルト１４で連結せずに、カップリングで連結してもよい。
【００４９】
図４に示すように、減速機構３０は電動機Ｍからの動力が伝達される入力軸３１と、破砕ロータ５へ動力を伝達する出力軸３７と、入力軸３１から出力軸３７へ動力を伝達する複数段のギア機構と、トルクリミッタ２０を備えて構成されて動力伝達機構となる。
【００５０】
前記複数段のギア機構は、入力軸３１の周面に形成された第一ギア３２と、第一ギア３２と噛合する第二ギア３３と、第二ギア３３に挿通された回転軸３４と、回転軸３４の周面に形成された第三ギア３５と、第三ギア３５と噛合する第四ギア３６で構成されている。第四ギア３６は、中央に開孔が形成され軸受３８を介して出力軸３７に嵌挿されている。
【００５１】
入力軸３１は、ケーシング３９の内壁に固定された軸受４０，４１で支持され、回転軸３４の両端は軸受４２，４３で支持され、出力軸３７の両端は軸受４４，４５で支持されている。軸受４５には出力軸３７の振動を検知できる適当な位置に振動センサ１０１が設置されている。
【００５２】
トルクリミッタ２０は、両面に摩擦材が貼り付けられ、回転軸３４からの伝達動力で回転する環状の摩擦プレート２１と、摩擦プレート２１との摩擦力で出力軸３７に動力伝達する環状の加圧プレート２２とが、出力軸３７の軸心周りに配置され、出力軸３７側の要求トルクが設定トルク以上になると摩擦プレート２１と加圧プレート２２が滑り、設定トルク未満になると摩擦プレート２１と加圧プレート２２が一体に回転して出力軸３７に動力伝達されるように加圧プレート２２を摩擦プレート２１に圧接する加圧機構２６を備えて構成されている。本実施形態では、回転軸３４が動力伝達軸となり、出力軸３７が動力被伝達軸となる。
【００５３】
詳述すると、図５に示すように、出力段のギアである第四ギア３６の一側面には複数枚の摩擦プレート２１と加圧プレート２２及び加圧プレートの支持部２３を収容可能な環状凹部３６ａが形成され、支持部２３は、複数の加圧プレート２２と摩擦プレート２１を交互に整列配置した状態で保持するストッパ２５と、摩擦プレート２１と加圧プレート２２を出力軸３７の軸心に平行な方向に圧接する加圧機構２６を備えている。
【００５４】
摩擦プレート２１の内周側に形成された歯部２１ａと環状凹部の側壁に形成された溝部３６ｂがスプライン結合され、摩擦プレート２１が第四ギア３６に対して相対回転不可かつ出力軸３７の軸心方向には移動可能となっている。つまり、歯部２１ａと溝部３６ｂにより第一係合部が構成されている。第一係合部はスプライン結合に限るものではなく、キー溝とキーが係合するキー構造であってもよい。
【００５５】
加圧プレート２２の外周側に形成された歯部２２ａと支持部２３の側壁に形成された溝部２３ａとスプライン結合され、加圧プレート２２が、支持部２３に対して相対回転不可かつ出力軸３７の軸心方向に移動可能となっている。つまり、歯部２２ａと溝部２３ａにより第二係合部が構成されている。第二係合部もスプライン結合に限るものではなく、キー溝とキーが係合するキー構造であってもよい。
【００５６】
さらに、支持部２３は、中央に出力軸３７を挿嵌可能な開孔が形成され、出力軸３７の周囲に形成された溝部３７ｃと、支持部の内周に形成された溝部２３ｃが噛み合い一体となって回転するように構成されている。
【００５７】
加圧機構２６は、支持部２３に形成された環状のシリンダ部と、前記シリンダ部内に配置され出力軸３７の軸心と平行な方向に移動可能に環状のピストン２６ａとピストン２６ａを軸心方向に作動する作動油を注入する油圧室２６ｂとで構成されている。つまり、ピストン２６ａが加圧プレートと摩擦プレートを圧接する加圧部材となる。
【００５８】
ピストン２６ａの周面には、周面に沿って溝が設けられ、当該溝にシール部材２６ｃ，２６ｄが挿入されている。これらのシール部材２６ｃ，２６ｄにより油圧室２６ｂが油密保持されている。
【００５９】
出力軸３７は、中央に破砕ロータ５の回転軸５ｃを嵌装可能な円筒状に形成され、周部には加圧機構２６の油圧室２６ｂに作動油を供給する作動油路３７ａが軸心と平行な方向に沿って形成されている。トルクリミッタ２０の外部から作動油路３７ａを経て油圧室２６ｂ内に作動油が供給され、ピストン２６ａを出力軸３７の軸心と平行な方向に移動させることで加圧プレート２２と摩擦プレート２１を圧接することとなる。
【００６０】
さらに出力軸３７には、環状凹部３６ａの内側側壁と支持部２３の間隙２７から摩擦プレート２１と加圧プレート２２の接合部に冷却油を供給する冷却油路３７ｂが形成されている。なお、供給された冷却油は摩擦プレート２１と加圧プレート２２の外周縁からケーシング３９内に漏れるように構成されている。
【００６１】
作動油及び冷却油は、それぞれケーシング３９に備えた給油口３７ｄ，３７ｅから供給される。出力軸３７は、ケーシング３９に対して相対回転するので、作動油路３７ａ及び冷却油路３７ｂに作動油及び冷却油を供給するために、出力軸３７の全周に亘って給油溝３７ｆ，３７ｇが形成してある。供給口３７ｄ，３７ｅから供給された作動油及び冷却油は、それぞれ給油溝３７ｆ，３７ｇから作動油路３７ａ及び冷却油路３７ｂに供給される。
【００６２】
図７に示すように、冷却油はケーシング３９内に溜まった冷却油をオイルポンプ６０により循環させて供給される。作動油は油圧ポンプ５２により押込プッシャ３の油圧シリンダ３ｂを進退作動させる圧油の供給配管５１から分岐した供給配管４７により供給される。作動油の供給配管４７に減圧弁５０を備え、加圧機構２６に対する作動油の供給圧力を変更することで、加圧プレート２２と摩擦プレート２１の圧接力を簡単に変更できる。なお、供給配管４７，５１には図示しないリリーフ弁やシーケンス弁が適宜設けられている。
【００６３】
ところで、破砕ロータ５の回転刃６の刃体６ａを交換する場合には、破砕ロータ５を回転させる必要があるが、破砕ロータ５は重量物であるため、直接手動で回転させることは困難である。
【００６４】
そこで、動力伝達軸である入力軸３１を手動で回転させ、動力伝達機構内に備えられたギア機構を利用し、動力被伝達軸である出力軸３７を回転させる、つまり、小さな力で破砕ロータ５を回転させることが考えられるが、このような交換作業中は安全のために押込プッシャ３の油圧シリンダ３ｂへの作動油の供給や、トルクリミッタ２０への作動油の供給や、電動機Ｍへの電力の供給は停止されている。
【００６５】
すると、トルクリミッタ２０の加圧機構２６は摩擦プレート２１と加圧プレート２２を所定の圧接力で加圧しない加圧解除状態となり、このような加圧解除状態では、入力軸３１を回転させても摩擦プレート２１と加圧プレート２２に滑りが発生し、出力軸３７が回転せずに破砕ロータ５を回転させることができないという問題があった。
【００６６】
そこで、トルクリミッタ２０は、図１１，１２に示すように、加圧機構２６による加圧プレート２２と摩擦プレート２１への圧接力２８が解除された加圧解除状態で、加圧プレート２２と摩擦プレート２１に所定の押圧力８１を付与する押圧機構８０を備えている。
【００６７】
押圧機構８０により加圧プレート２２と摩擦プレート２１に付与される所定の押圧力８１は、加圧機構２６による圧接力２８未満であって、加圧解除状態で動力伝達軸３１側の動力を動力被伝達軸３７側に伝達するのに必要な最小圧接力以上に設定されている。駆動機側入力軸を手動で回転させたときに、入力軸にかかるトルクを被動機側出力軸に伝達可能な圧接力に設定されている。
【００６８】
よって、加圧解除状態であっても摩擦プレート２１と加圧プレート２２は接触状態が維持され、適当な摩擦力が働いた状態となり、手動で減速機構３０の入力軸３１を回転させると、入力軸３１の回転が出力軸３７に伝達され、破砕ロータ５を容易に回転させることができるのである。
【００６９】
具体的には、押圧機構８０は、加圧機構２６と支持部２３の間であって、支持部２３に形成された位置保持部２３ｄにより支持部２３に対して相対的に位置が保持され、加圧機構２６のピストン２６ａを加圧プレート２２及び摩擦プレート２１側に押圧する弾性体で構成されている。なお、位置保持部は支持部に形成する場合に限らず、ピストンに形成してもよい。
【００７０】
図１３（ａ），（ｂ）に基づいて、押圧機構８０を支持部２３内部に組み込む手順を説明する。なお、図１３（ａ），（ｂ）に示す、ボルト２５ａ，押圧機構８０以外の支持部２３，摩擦プレート２１，加圧プレート２２等の各部材は、環状であるため紙面の都合上の要部の断面のみ示している。
【００７１】
図１３（ａ）に示すように、支持部２３は、加圧機構２６を構成する環状のピストン２６ａを配置するシリンダ部の底部に、押圧機構８０の一部を嵌挿可能であって、支持部２３と押圧機構８０の相対的な位置を保持する位置保持部２３ｄとしてのザグリが同心円上に複数個形成されている。
【００７２】
まず、支持部２３に形成された複数の位置保持部２３ｄの夫々に押圧機構８０を嵌挿し、その後、押圧機構８０に当接するようにピストン２６ａを配置し、加圧プレート２２及び摩擦プレート２１を交互に所定枚数配置する。
【００７３】
このとき、加圧プレート２２の外周側に形成された歯部２２ａと支持部２３の側壁に形成された溝部２３ａとスプライン結合され、加圧プレート２２が、支持部２３に対して相対回転不可となる。
【００７４】
一方、摩擦プレート２１は周方向に移動可能となっているが、後に、支持部２３を出力軸３７に嵌め込む際に、摩擦プレート２１の内周部に形成された歯部２１ａと第四ギア３６の環状凹部の側壁に形成された溝部３６ｂとが円滑に結合できるように、図示しない位置決め用の治具を用いることで各摩擦プレート２１の各歯部２１ａの周方向に対する位置を揃えながら組み立てる。
【００７５】
図１３（ｂ）に示すように、支持部２３に、加圧プレート２２と摩擦プレート２１を所定枚数配置した後に、ストッパ２５をボルト２５ａによって支持部２３に固定する。これにより、加圧プレート２２及び摩擦プレート２１には、押圧機構８０により所定の押圧力８１が生じた状態となる。この状態では、摩擦プレート２１の歯部２１ａを周方向に相対的に回転させることが困難になり、第四ギア３６の溝部３６ｂとの結合が困難となるために、位置決め用の治具を用いるのである。
【００７６】
押圧機構８０は、例えば、コイル状の圧縮バネのような弾性体が好ましい。なお、弾性体は、コイル状の圧縮バネに限らず、皿バネ、板バネその他公知のバネであってもよいが、バネ定数が小さいものが好ましい。
【００７７】
例えば、摩擦プレートと加圧プレートを夫々１０枚ずつ交互に重ね合わせる場合、摩擦プレート２１と加圧プレート２２の寸法公差が±０．１ｍｍであっても、合計２０枚重ねたときには最大＋２ｍｍ、最小−２ｍｍと合計４ｍｍの誤差が生じる可能性がある。
【００７８】
このような場合でも、押圧機構８０を圧縮バネのような弾性体により構成することにより、摩擦プレートと加圧プレートの寸法公差によらず、加圧機構２６による圧接力未満であって、加圧解除状態で動力伝達軸３１側の動力を動力被伝達軸３７側に伝達するのに必要な最小圧接力以上という所定の押圧力を達成し易いからである。
【００７９】
なお、上述の実施形態では、支持部２３のシリンダ部の底部に押圧機構８０の一部を嵌挿可能であって、支持部２３と押圧機構８０の相対的な位置を保持する位置保持部２３ｄとしてのザグリを形成し、まず、支持部２３に押圧機構８０を嵌挿した後、加圧機構２６を構成するピストン２６ａを配置する構成について説明したが、このような構成によれば、上述した位置決め用の治具を用いた手間のかかる組み立て作業が要求される。
【００８０】
そこで、図１４に示すように、開口２３ｅが形成された支持部２３に、ピストン２６ａ、複数の加圧プレート２２及び摩擦プレート２１を順に配置し、ストッパ２５を固定した後に、開口２３ｅから押圧機構８０を嵌挿し、覆蓋２３ｆをボルト２３ｇで固定するように構成してもよい。
【００８１】
この場合、支持部２３に加圧プレート２２と摩擦プレート２１を組み込み、ストッパ２５を固定した段階では、加圧プレート２２及び摩擦プレート２１には押圧力が働いていないため、摩擦プレート２１の歯部２１ａは周方向に容易に移動させることができる。
【００８２】
この状態で、支持部２３を出力軸３７に嵌め込み、第四ギア３６の環状凹部の側壁に形成された溝部３６ｂと摩擦プレート２１の歯部２１ａとを結合させ、その後に、開口２３ｅから押圧機構８０を嵌挿して覆蓋２３ｆをボルト２３ｇで固定する。
【００８３】
このように構成すれば、位置決め用の治具を用いる必要が無く、押圧機構が組み込まれたトルクリミッタの組立作業を極めて円滑に進めることができる。
【００８４】
さらに、支持部２３に加圧プレート２２及び摩擦プレート２１を組み込んだ後でも、覆蓋２３ｆと押圧機構８０の間にシムを挟む等により、押圧力８１の微調整が簡単にできる。
【００８５】
また、このように構成すれば、支持部２３に形成された開口２３ｅにより押圧機構８０の位置保持機能が実現でき、安定的に押圧機構８０を位置保持できる。
【００８６】
なお、図１３では、覆蓋２３ｆのうち、押圧機構８０と接当する部位に突部を形成して、その突出量を調整可能に構成しているが、上述の製作誤差を吸収可能な適切なバネがあれば、突部を設けたり、シムを挟む必要はない。
【００８７】
上述の実施形態では、押圧機構を構成する弾性体がバネである場合について説明したが、弾性体はバネに限らず、エラストマや樹脂等であってもよい。この場合も、摩擦プレートや加圧プレート等の寸法公差を考慮して適当な弾性率のものを採用すればよい。
【００８８】
押圧機構は、弾性体で構成されるものに限らず、剛体で構成されるものであってもよい。例えば、ピストン２６ａを機械的に加圧して摩擦プレートと加圧プレートを押圧するボルト等を支持部２３の内壁に螺合してもよいし、位置保持部２３ｄとしてのザグリに柱状の剛体を嵌め込むようにしてもよい。
【００８９】
また、押圧機構を、バッテリ等により駆動される別系統の油圧機構で構成し、別系統の油圧機構から供給される圧油でピストン２６ａを加圧して、摩擦プレートと加圧プレートを加圧機構による圧接力未満且つ前記最小圧接力以上に圧接するように構成してもよい。
【００９０】
さらには、上述した押圧機構を、加圧プレート２２と摩擦プレート２１を加圧するピストン２６ａと、ピストン２６ａに対向するプレートの間に設けてもよい。例えば、ピストン２６ａの加圧面にザグリを形成して、ザグリにバネが保持され、バネによりプレートを押圧する押圧機構を構成することも可能である。
【００９１】
ケーシング３９は、図６に示すように、上縁部３９ａと下縁部３９ｂが中心線ＣＬに対して対称で、且つ、一端側３９ｃから他端側３９ｄに間隔が次第に狭まるように形成され、当該中心線ＣＬ上に入力段の第一ギア３２の軸心、つまり入力軸３１の軸心と、回転軸３４の軸心と、出力段の第四ギア３６の軸心、つまり出力軸３７の軸心が位置する形状で構成されている。
【００９２】
ケーシング３９の一端側３９ｃ及び他端側３９ｄが、外方に向けた凸状の曲面で上縁部３９ａ及び下縁部３９ｂの端部より内側に連なるように形成され、上縁部３９ａ及び下縁部３９ｂの端部近傍に、当該減速機構３０を取付架台１２ａに取り付ける取付部４６が形成され、当該取付部４６にボルト孔が形成されている。
【００９３】
図７に示すように、ケーシング３９の外部にはオイルポンプ６０が備えられ、オイルポンプ６０によりケーシング３９内に漏れて溜まった冷却油をケーシング３９側面に形成した排出口から吸込み、給油配管４８を介して給油口３７ｅへと循環供給して、摩擦プレート２１と加圧プレート２２の冷却をするように構成されている。
【００９４】
オイルポンプは必ずしもケーシング３９に固設する必要はないが、動力コストの低減の観点から入力軸３１の回転を動力源とするトロコイドポンプや、プランジャポンプが好ましい。
【００９５】
トロコイドポンプを採用する場合は、入力軸３１に固定されたインナーギアと、アウターロータの内部で回転させることで吸入と吐出の工程を繰り返すように構成すればよく、プランジャポンプを採用する場合は、入力軸３１に固定されたカムとケーシング３９との相対回転により、吸入と吐出の工程を繰り返すように構成すればよい。何れにせよケーシング３９内に溜まった油を冷却油として冷却油路３７ｂに循環させて、摩擦プレート２１と加圧プレート２２の接合部に供給できればよい。
【００９６】
なお、ケーシング３９内の油の排出口はケーシング３９側面の適当な位置に設ければよく、吸込口から冷却油路３７ｂまでの給油配管４８にはフィルタ、冷却機、逆止弁等を適宜備えて構成すればよく、オイルポンプ６０の動力源も入力軸３１に限らず、回転軸３４や、出力軸３７であってもよい。なお、冷却油はギア機構の潤滑油としても利用される。さらにケーシング３９にオーバーフロー配管４９を備え、内部に溜まった冷却油を所定の液位で排出するように構成することが好ましい。
【００９７】
破砕ロータ５の回転軸５ｃの一端側が、減速機構３０の出力軸３７に嵌装され、他端側が本体フレーム１１の他側部に組み付けた取付架台１２ｂに装着された軸受１６で支持されている。軸受１６には破砕ロータ５の回転軸５ｃの振動を検知できる適切な位置に振動センサ１０２が設置されている。
【００９８】
このように、減速機構３０を取付架台１２ａに固定することにより、減速機構３０用の支持体を別途備える必要がなくなり設置スペースが小さくなり、且つ、減速機構３０の出力軸３７と破砕ロータ５の回転軸５ｃの位置出しが容易に行なえるようになる。しかも、出力軸３７に破砕ロータ５の回転軸５ｃの一端側を嵌装して、当該回転軸５ｃを減速機構３０の軸受４５で支持できるので、軸受の個数を減らすことで部品点数の低減が図れる。
【００９９】
減速機構３０は中心線ＣＬに対して上縁部３９ａ側と下縁部３９ｂ側が対称の形状であるので、中心線ＣＬ周りに１８０度回転させ、上縁部３９ａを底面とし取付架台１２ａに取り付けることができるため、本体フレーム１１の何れの側部にでも設けることができる。
【０１００】
出力軸３７は、破砕ロータ５の回転軸５ｃを嵌入支持する中空軸で構成され、出力軸３７の中空部に形成されたキー溝３７ｈと回転軸５ｃの端部に形成されたキー溝とがキー連結されるように構成されている。
【０１０１】
前記制御盤には、図８（ａ）に示すように、制御部１００が備えられている。制御部１００には、起動スイッチＳ１と停止スイッチＳ２から入力される信号に基づいて、電動機Ｍを起動停止したり、供給配管４７，５１に作動油を供給する油圧ポンプ５２を起動停止したり、油圧シリンダ３ｂ内に備えた前進スイッチＳ３，後退スイッチＳ４の入力に基づいて、方向切換弁５３を制御し押込プッシャ３の前進後退を制御するように構成されている。
【０１０２】
制御部１００には、フィルタ部１０３からの信号が入力される。フィルタ部１０３は、振動センサ１０１，１０２で検知した出力軸３７及び破砕ロータ５の回転軸５ｃの振動から高周波成分のみを取り出す微分フィルタで構成されている。振動センサ１０１，１０２の出力信号は、フィルタ部１０３へと入力される。フィルタ部１０３は、図８（ｂ）に示すように、振動センサ１０１，１０２からの出力から高周波成分５５を取り出して制御部１００へと出力する。本実施形態では、振動センサ１０１，１０２及びフィルタ部１０３が状態検知部となる。
【０１０３】
制御部１００は、フィルタ部１０３が取り出した高周波成分が予め設定した所定の閾値を超えたときに、トルクリミッタ２０が作動したと判断するように構成されている。
【０１０４】
回転刃６と固定刃７が異物を噛み込むことによって発生するトルクリミッタの摩擦プレートと加圧プレートの滑りは、例えば数十ミリ秒という一瞬であり、異物の噛み込み状態が解消するとトルクリミッタは動力伝達状態に自動復帰する。しかし、大きな異物であったり複数の異物が存在すると、異物が何度も噛み込まれて回転刃６と固定刃７を破損する虞がある。
【０１０５】
また、回転刃６と固定刃７の間に異物が噛み込まれた一瞬に動力被伝達側の要求トルクが設定トルク以上となるが、その後、回転刃と固定刃の間に異物を噛み込んだ状態で破砕ロータの回転が停止するような場合であっても、動力被伝達側の要求トルクが設定トルク未満になると、トルクリミッタが動力伝達状態に自動復帰して、駆動機や変速機構が破損する虞もある。
【０１０６】
このような場合でも、制御部１００は、トルクリミッタ２０の作動を検知する状態検知部からの信号に基づいて、トルクリミッタ２０が作動したと判断すると、電動機Ｍを停止するので、破砕ロータ５への動力の供給が停止され、回転刃６と固定刃７の破損を防止できるのである。
【０１０７】
なお、制御部１００は、トルクリミッタ２０が作動したと判断する度に、電動機Ｍを停止する必要はない。硬い異物であっても回転刃６と固定刃７で破砕できたり、小さい異物であれば回転刃６と固定刃７の間隙を通過してスクリーン機構８へ落下するので、所定時間内でのトルクリミッタの作動回数が設定回数を超えると電動機Ｍを停止するように制御してもよい。例えば、５秒間に５回以上トルクリミッタ２０が作動したと判断すると、電動機Ｍを停止するのである。
【０１０８】
図７に示すように、冷却油はケーシング３９内に溜まった冷却油をオイルポンプ６０により循環させて供給される。作動油は油圧ポンプ５２により押込プッシャ３の油圧シリンダ３ｂを進退作動させる圧油の供給配管５１から分岐させて供給すればよい。
【０１０９】
作動油の供給配管４７に減圧弁５０を備え、加圧機構２６に対する作動油の供給圧力を変更することで、加圧プレート２２と摩擦プレート２１の圧接力を簡単に変更できる。なお、供給配管４７，５１には図示しないリリーフ弁やシーケンス弁が適宜設けられている。
【０１１０】
図７，図８（ａ），図９（ａ）に基づいて破砕装置１の動作を説明する。制御盤に備えられた起動スイッチＳ１が押圧されると、制御部１００は、トルクリミッタ２０の加圧機構２６へ作動油を供給するため油圧ポンプ５２を起動し、破砕ロータ５を回転させるため電動機Ｍを起動する。なお、停止スイッチＳ２が押圧されると、方向切換弁５３を制御して押込プッシャ３を後退位置まで移動させ、電動機Ｍを停止し、トルクリミッタ２０の加圧機構２６への作動油の供給を停止する。
【０１１１】
制御部１００は、油圧ポンプ５２が起動すると供給配管５１に作動油が供給され押込プッシャ３が作動する。油圧シリンダ３ｂ内に備えられた前進リミットスイッチＳ３及び後退リミットスイッチＳ４が押されると方向切換弁５３が制御され、油圧シリンダ３ｂの作動方向が切り換わる。
【０１１２】
電動機Ｍの動力は減速機構３０の入力軸３１に入力され、ギア機構を介して出力段の第四ギア３６，摩擦プレート２１に伝達され、加圧機構２６により摩擦プレート２１に所定の圧力で圧接された加圧プレート２２に伝達され、出力軸３７から出力され、破砕ロータ５が回転する。
【０１１３】
破砕処理部１０に、回転刃６と固定刃７が破砕できない硬さや大きさの異物を噛み込んだときは、図９（ｂ）に示すように、破砕ロータ５を回転させるのに必要なトルクが瞬間的に増大し、第四ギア３６を回転させるトルクより大きくなることがある。
【０１１４】
このように、出力軸３７の要求トルクが、電動機Ｍの出力トルクより大きな値に設定されているトルクリミッタの設定トルク以上になると、摩擦プレート２１と加圧プレート２２に滑りが発生する。このように、出力軸３７の要求トルクが設定トルク以上になると摩擦プレート２１と加圧プレート２２が相対的に滑り、減速機構３０の各ギアの破損を回避することができる。
【０１１５】
設定トルクは、破砕処理部１０への異物の噛み込み時に過渡的に発生する衝撃力に対応する値に設定され、例えば、電動機Ｍの出力トルクの３〜４倍のトルクに設定される。
【０１１６】
破砕処理部１０への異物の噛み込み状態が継続すると、過渡的に発生した衝撃力より低いトルクに低下するので、摩擦プレート２１と加圧プレート２２の滑り状態が解消され、摩擦プレート２１と加圧プレート２２が焼きつくような事態が回避される。
【０１１７】
制御部１００は、フィルタ部１０３が検知する振動センサ１０１，１０２の振動が予め設定した所定の閾値を超えたことを検知すると、トルクリミッタ２０が作動したと判断し、押込プッシャ３に組み込まれた油圧シリンダ３ｂへの作動油の供給及び電動機Ｍを停止する。
【０１１８】
仮に、回転刃６や固定刃７が噛み込まれて破砕ロータ５の回転が停止した場合に、出力軸３７の要求トルクがトルクリミッタの設定トルク未満となり、摩擦プレート２１と加圧プレート２２の滑りが生じない状態となっても、制御部１００により電動機Ｍが停止されるので、その後の回転刃６や固定刃７の破損、電動機Ｍや減速機構３０の各ギアの破損を回避することができる。
【０１１９】
以上のように、トルクリミッタを変速機構または変速機構と被動機との間に組み込むことで、動力被伝達側を回転させるのに必要なトルクが設定トルク以上の場合は、摩擦プレートと加圧プレートが滑り、駆動機からの設定トルク以上の動力を被動機に伝達することを抑制できる。
【０１２０】
このように、動力被伝達軸側の要求トルクの設定トルクに対する大小のみで駆
動機の動力の伝達抑制と伝達を自動で切り替えることができるので、復旧作業が不要となる。さらに、加圧機構による加圧プレートと摩擦プレートの圧接力を変えることで、加圧プレートと摩擦プレートが滑るときの設定トルクを簡便に調節することができるのである。
【０１２１】
なお、振動センサは、変速機構である減速機構３０の出力軸または当該出力軸と連結された被動機の回転軸の振動を検知できればよく、減速機構３０の出力軸３７の何れか一方の軸受部や、減速機構３０の出力軸近傍に取り付けることも可能である。
【０１２２】
上述の実施形態では、振動センサとフィルタ部で構成された状態検知部と、フィルタ部の出力が所定の閾値を超えたときにトルクリミッタが作動したと判断する制御部を備えた制御装置を説明したが、本発明は、状態検知部に振動センサを用いるものに限定されるものではない。
【０１２３】
例えば、変速機構の出力軸または当該出力軸と連結された被動機の回転軸に取り付けたトルクセンサ（歪ゲージ式）と、トルクセンサの出力から高周波成分を取り出すフィルタ部（微分フィルタ）により状態検知部を構成してもよい。この場合も、制御部は、フィルタ部の出力が所定の閾値を超えたときにトルクリミッタが作動したと判断する。
【０１２４】
また、変速機構の入力軸及び出力軸の回転数を検知するエンコーダで状態検知部を構成してもよい。制御部は、エンコーダの出力に基づいて、所定時間内の入力軸及び出力軸の回転数の比が所定の閾値を超えたときに、トルクリミッタが作動したと判断する。
【０１２５】
例えば、エンコーダにより検知される、所定時間内の入力軸の回転数Ｎａ（ｒｐｍ）と、出力軸の回転数Ｎｂ（ｒｐｍ）は、トルクリミッタの摩擦プレートと加圧プレートに滑りが発生していないのであれば、同じ値を示す。しかし、回転刃と固定刃が異物を噛み込んだ場合は入力軸と回転数Ｎａ（ｒｐｍ）と出力軸の回転数Ｎｂ（ｒｐｍ）が僅かにずれたり回転ムラが生じる。制御部は、所定時間内の入力軸及び出力軸の回転数の比Ｎａ／Ｎｂまたは差（Ｎａ―Ｎｂ）の絶対値が所定の閾値を超えたときに、トルクリミッタが作動したと判断する。
【０１２６】
さらに、変速機構の出力軸の回転数を検知するエンコーダで状態検知部を構成してもよい。制御部は、エンコーダの出力に基づいて、所定時間内で出力軸の回転数の低下率が所定の閾値を超えたときに、トルクリミッタが作動したと判断する。
【０１２７】
例えば、回転刃と固定刃が異物を噛み込んだ場合は、瞬間的に被動機側の動力被伝達軸側の要求トルクが設定トルク以上になりトルクリミッタが作動する。このときエンコーダの出力は、図１０（ａ）に示すように、所定時間ｔ（ｓｅｃ）で出力軸の回転数がＮｃ（ｒｐｍ）低下する。このときの回転数の低下率Ｎｃ／ｔが予め設定した所定の閾値を超えるようであれば、トルクリミッタが作動したと判断する。
【０１２８】
しかし、雑誌の束のように破砕に対する負荷の高い被破砕物の場合は、図１０（ｂ）に示すように、所定時間ｔ（ｓｅｃ）で出力軸の回転数がＮｄ（ｒｐｍ）低下するものの、被動機側の動力被伝達軸側の要求トルクが設定トルク以上にはならず、トルクリミッタは作動しない。
【０１２９】
このように、エンコーダの出力に基づいて、所定時間内で出力軸の回転数の低下率が所定の閾値を越えるような場合は、異物の噛み込みによる出力軸の回転数の低下と判断でき、トルクリミッタが作動したことを確実に検出できるのである。
【０１３０】
エンコーダの具体的な構成は特に制限されるものではなく、軸端部に取り付けたギアと、ギアの歯を検知するレーザセンサで構成するものや、軸端部に取り付けたギアと、ギアの歯を検知する電磁式ピックアップセンサで構成するもの等、回転軸の回転をパルス信号に変換して検知するものであればよい。
【０１３１】
上述した何れの状態検知部を用いる場合であっても、制御部は、トルクリミッタの作動を検出して電動モータＭを停止するように制御するだけでなく、回転刃と固定刃の間に異物を噛み込んだ状態で破砕ロータの回転が停止したことを検知して、電動モータＭを停止するように制御してもよい。
【０１３２】
振動センサやトルクセンサを用いる場合には、センサ出力の下限閾値を適切に設定して、制御部が、センサ出力が下限閾値以下となる場合に破砕ロータの回転が停止したと判断すればよい。
【０１３３】
エンコーダを用いる場合にも、制御部が、センサ出力が下限閾値以下となる場合、あるいは、入力軸または出力軸の回転が停止したことを検知して破砕ロータの回転が停止したと判断すればよい。
【０１３４】
さらに、制御部による破砕ロータの回転停止判断は、トルクリミッタの作動を検出した後の所定時間内（例えば数秒間）に行なわれることが好ましい。
【０１３５】
異物の噛み込みにより破砕ロータが回転停止して、その後動力被伝達側の要求トルクが設定トルク未満になり、トルクリミッタが動力伝達状態に自動復帰するような場合であっても、電動モータＭや減速機構３０の破損を確実に回避することができるようになる。
【０１３６】
上述した実施形態では、第四ギア３６と出力軸３７の間の軸受３８について詳述しなかったが、破砕ロータ５に異物が噛み込む等により、トルクリミッタ２０の摩擦プレート２１と加圧プレート２２の間に相対的な回転が生じると、第四ギア３６と出力軸３７も相対的に回転することになるため、価格と耐久性の観点から適当な滑り軸受や転がり軸受が採用される。例えば、固体潤滑剤分散型焼結複層軸受を好適に用いることができる。
【０１３７】
上述の実施形態では、第一ギア３２及び第三ギア３５は回転軸の周部に歯が形成された構成であるが、夫々の回転軸に挿通されるものであってもよい。なお、減速機構３０が備えるギア数はこれに限らない。
【０１３８】
上述した実施形態では、出力軸側に備えられた加圧プレートを、出力段のギア側に備えられ、両面に摩擦材が貼り付けられた摩擦プレートに、加圧機構により圧接することで、出力段のギアから摩擦プレートに動力伝達され、加圧プレートから出力軸に動力伝達される構成を説明したが、出力段のギア側に備えられた加圧プレートを、出力軸側に備えられ、両面に摩擦材が貼り付けられた摩擦プレートに、加圧機構により圧接することで、出力段のギアから加圧プレートに動力伝達され、摩擦プレートから出力軸に動力伝達されるように構成してもよい。
【０１３９】
つまり、トルクリミッタは、環状の摩擦プレートと加圧プレートが動力被伝達軸の軸心周りに配置され、動力伝達軸からの伝達動力により摩擦プレートと加圧プレートの何れか一方が回転駆動され、他方が両プレートの摩擦力で回転駆動されて動力被伝達軸に動力伝達するように配置され、動力被伝達軸側の要求トルクが設定トルク以上になると摩擦プレートと加圧プレートが滑り、設定トルク未満になると摩擦プレートと加圧プレートが一体に回転して動力被伝達軸に動力伝達されるように加圧プレートを摩擦プレートに圧接する加圧機構と、加圧機構による加圧プレートと摩擦プレートへの圧接力が解除された加圧解除状態で、加圧プレートと摩擦プレートに所定の押圧力を付与する押圧機構を備えた構成であればよい。
【０１４０】
何れにせよ、破砕ロータの動力が設定トルク以上になると、摩擦プレートと加圧プレートに滑りが発生し、駆動機からの設定トルク以上の動力を破砕ロータに伝達することを抑制できる。これにより、変速機構のギアに異常な負荷がかかり破損する虞を回避できる。
【０１４１】
上述した実施形態では、減速機構３０の内部にトルクリミッタ２０を組み込む場合について説明したが、トルクリミッタ２０を減速機構３０の外部であって、出力軸３７と破砕ロータ５の回転軸５ｃの間に備えて構成してもよく、さらに、変速機構として減速機構を例に説明したが、本発明の変速機構は増速機構にも適用可能である。
【０１４２】
上述した実施形態では、トルクリミッタ２０がいわゆる湿式の多板式のトルクリミッタである場合について説明したが、摩擦プレートと加圧プレートの枚数は、電動機、変速機構、破砕ロータ等に応じて適宜選択される。また、その場合必ずしも複数枚用いる必要はなく単数枚でもよい。さらに、トルクリミッタは乾式のトルクリミッタでもよく、摩擦プレートと加圧プレートの圧接力は空気圧や、バネの伸縮力等により調節できる。
【０１４３】
上述した実施形態は、何れも本発明の一例であり、該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１４４】
１：破砕装置
２：受入ホッパ
３：押込プッシャ
３ａ：アーム
３ｂ：油圧シリンダ
４：台盤
５：被動機（破砕ロータ）
５ｃ：回転軸
５ｖ：溝
６：回転刃
６ａ：刃体
６ｂ：取付座
７：固定刃
７ａ：刃体
７ｂ：取付座
８：スクリーン機構
９：排出ホッパ
１０：破砕処理部
１１：本体フレーム
１１ａ：一側部
１２ａ：支持体（取付架台）
１２ｂ：支持体（取付架台）
１３：プーリ
１４：Ｖベルト
１５：プーリ
１６：軸受
２０：トルクリミッタ
２１：摩擦プレート
２１ａ：歯部
２２：加圧プレート
２２ａ：歯部
２３：支持部
２３ａ：溝部
２３ｃ：溝部
２３ｄ：位置保持部
２３ｅ：開口
２３ｆ：覆蓋
２３ｇ：ボルト
２５：ストッパ
２５ａ：ボルト
２６：加圧機構
２６ａ：ピストン
２６ｂ：油圧室
２６ｃ：シール部材
２６ｄ：シール部材
２７：間隙
２８：圧接力
３０：変速機構（減速機構）
３１：入力軸
３２：ギア機構（第一ギア）
３３：ギア機構（第二ギア）
３４：回転軸（動力伝達軸）
３５：ギア機構（第三ギア）
３６：ギア機構（第四ギア）
３６ａ：環状凹部
３６ｂ：溝部
３７：動力被伝達軸（出力軸）
３７ａ：作動油路
３７ｂ：冷却油路
３７ｃ：溝部
３７ｄ：給油口
３７ｅ：給油口
３７ｆ：給油溝
３７ｇ：給油溝
３７ｈ：キー溝
３８：軸受
３９：ケーシング
３９ａ：上縁部
３９ｂ：下縁部
３９ｃ：一端側
３９ｄ：他端側
４０：軸受
４１：軸受
４２：軸受
４３：軸受
４４：軸受
４５：軸受
４６：取付部
４７：供給配管
４８：給油配管
４９：オーバーフロー配管
５０：減圧弁
５１：供給配管
５２：油圧ポンプ
５３：方向切換弁：
５５：高周波成分
６０：オイルポンプ
８０：押圧機構
８１：押圧力
９０：破砕ロータ
９１：回転刃
９２：固定刃
９３：トルクリミッタ
９４：クラッチ板
９５：クラッチ板
９６：皿ばね
９７：調整ナット
１００：制御部
１０１：振動センサ
１０２：振動センサ
１０３：フィルタ部
Ｍ：駆動機（電動機）
ＣＬ：中心線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動機からの動力を被動機に伝達する変速機構を備えた動力伝達機構であって、
環状の摩擦プレートと加圧プレートが動力被伝達軸の軸心周りに配置され、動力伝達軸からの伝達動力により摩擦プレートと加圧プレートの何れか一方が回転駆動され、他方が両プレートの摩擦力で回転駆動されて動力被伝達軸に動力伝達するように配置され、動力被伝達軸側の要求トルクが設定トルク以上になると摩擦プレートと加圧プレートが滑り、設定トルク未満になると摩擦プレートと加圧プレートが一体に回転して動力被伝達軸に動力伝達されるように加圧プレートを摩擦プレートに圧接する加圧機構と、加圧機構による加圧プレートと摩擦プレートへの圧接力が解除された加圧解除状態で、加圧プレートと摩擦プレートに所定の押圧力を付与する押圧機構を備えたトルクリミッタが、変速機構または変速機構と被動機との間に組み込まれている動力伝達機構。
【請求項２】
押圧機構により加圧プレートと摩擦プレートに付与される所定の押圧力は、加圧機構による圧接力未満であって、加圧解除状態で動力伝達軸側の動力を動力被伝達軸側に伝達するのに必要な最小圧接力以上に設定されている請求項１記載の動力伝達機構。
【請求項３】
駆動機からの動力が伝達される入力軸と、被動機へ動力を伝達する出力軸と、入力軸から出力軸へ動力を伝達するギア機構を備えた変速機構の出力軸に、出力段のギアが回転自在に設けられるとともに、摩擦プレートと加圧プレートが出力軸の軸心周りに配置され、出力段のギアから摩擦プレートまたは加圧プレートの何れか一方に第一係合部を介して動力伝達され、他方から出力軸と一体回転する支持部に第二係合部を介して動力伝達されるように配置され、加圧機構と押圧機構が支持部に設けられている請求項１または２記載の動力伝達機構。
【請求項４】
加圧機構により加圧プレートと摩擦プレートを圧接する加圧部材と支持部の間に押圧機構が設けられ、押圧機構は、加圧機構による加圧部材への圧接力が解除された加圧解除状態で、加圧部材に所定の押圧力を付与するように構成されている請求項３記載の動力伝達機構。
【請求項５】
押圧機構は、弾性体で構成されている請求項３または４記載の動力伝達機構。
【請求項６】
押圧機構は、支持部に形成された位置保持部により支持部に対して相対的に位置が保持されている請求項３から５の何れかに記載の動力伝達機構。
【請求項７】
押圧機構は、支持部に形成された開口から加圧機構に当接するように嵌挿され、開口の覆蓋により所定の押圧力を与えるように構成されている請求項３から６の何れかに記載の動力伝達機構。
【請求項８】
出力段のギア側面に形成された環状凹部に、複数枚の摩擦プレートと加圧プレートが交互に配置されるように収容され、摩擦プレートまたは加圧プレートの何れか一方の内周と環状凹部の側壁とが第一係合部で係合され、他方が支持部と第二係合部で係合されている請求項３から７の何れかに記載の動力伝達機構。
【請求項９】
請求項１から８の何れかに記載の動力伝達機構が組み込まれ、駆動機からの動力が破砕ロータの回転軸に伝達されるように構成されている破砕装置。
【請求項１】
駆動機からの動力を被動機に伝達する変速機構を備えた動力伝達機構であって、
環状の摩擦プレートと加圧プレートが動力被伝達軸の軸心周りに配置され、動力伝達軸からの伝達動力により摩擦プレートと加圧プレートの何れか一方が回転駆動され、他方が両プレートの摩擦力で回転駆動されて動力被伝達軸に動力伝達するように配置され、動力被伝達軸側の要求トルクが設定トルク以上になると摩擦プレートと加圧プレートが滑り、設定トルク未満になると摩擦プレートと加圧プレートが一体に回転して動力被伝達軸に動力伝達されるように加圧プレートを摩擦プレートに圧接する加圧機構と、加圧機構による加圧プレートと摩擦プレートへの圧接力が解除された加圧解除状態で、加圧プレートと摩擦プレートに所定の押圧力を付与する押圧機構を備えたトルクリミッタが、変速機構または変速機構と被動機との間に組み込まれている動力伝達機構。
【請求項２】
押圧機構により加圧プレートと摩擦プレートに付与される所定の押圧力は、加圧機構による圧接力未満であって、加圧解除状態で動力伝達軸側の動力を動力被伝達軸側に伝達するのに必要な最小圧接力以上に設定されている請求項１記載の動力伝達機構。
【請求項３】
駆動機からの動力が伝達される入力軸と、被動機へ動力を伝達する出力軸と、入力軸から出力軸へ動力を伝達するギア機構を備えた変速機構の出力軸に、出力段のギアが回転自在に設けられるとともに、摩擦プレートと加圧プレートが出力軸の軸心周りに配置され、出力段のギアから摩擦プレートまたは加圧プレートの何れか一方に第一係合部を介して動力伝達され、他方から出力軸と一体回転する支持部に第二係合部を介して動力伝達されるように配置され、加圧機構と押圧機構が支持部に設けられている請求項１または２記載の動力伝達機構。
【請求項４】
加圧機構により加圧プレートと摩擦プレートを圧接する加圧部材と支持部の間に押圧機構が設けられ、押圧機構は、加圧機構による加圧部材への圧接力が解除された加圧解除状態で、加圧部材に所定の押圧力を付与するように構成されている請求項３記載の動力伝達機構。
【請求項５】
押圧機構は、弾性体で構成されている請求項３または４記載の動力伝達機構。
【請求項６】
押圧機構は、支持部に形成された位置保持部により支持部に対して相対的に位置が保持されている請求項３から５の何れかに記載の動力伝達機構。
【請求項７】
押圧機構は、支持部に形成された開口から加圧機構に当接するように嵌挿され、開口の覆蓋により所定の押圧力を与えるように構成されている請求項３から６の何れかに記載の動力伝達機構。
【請求項８】
出力段のギア側面に形成された環状凹部に、複数枚の摩擦プレートと加圧プレートが交互に配置されるように収容され、摩擦プレートまたは加圧プレートの何れか一方の内周と環状凹部の側壁とが第一係合部で係合され、他方が支持部と第二係合部で係合されている請求項３から７の何れかに記載の動力伝達機構。
【請求項９】
請求項１から８の何れかに記載の動力伝達機構が組み込まれ、駆動機からの動力が破砕ロータの回転軸に伝達されるように構成されている破砕装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−２７０８６９（Ｐ２０１０−２７０８６９Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２４７５７（Ｐ２００９−１２４７５７）
【出願日】平成２１年５月２２日（２００９．５．２２）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２２日（２００９．５．２２）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
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