多軸粉砕機
【課題】回転軸等が受けるトルクを軽減して軽量、小型化を図ることができる多軸粉砕機を提供する。
【解決手段】各回転刃１５、１６それぞれを回転軸１０、２０の周りの異なる位置に設けてある。例えば、各回転軸１０、２０の軸方向に適長離隔して５枚の回転刃１５、１６が固定され、各回転刃１５、１６の刃部１５１、１６１が周方向に沿って９０度ずつずれて４個あるとする。この場合、１つの回転軸１０、２０の周りに２０個（４個×５枚）の刃部１５１、１６１があるので、各回転刃１５、１６の刃部１５１、１６１の位置は、回転軸１０、２０の周りに１８度ずつずれて設けてある。回転制御部は、回転軸１０に固定された各回転刃１５の刃部１５１と、回転軸２０に固定された各回転刃１６の刃部１６１とが異なる回転角となるように回転軸１０、２０の少なくとも１つの回転を制御する。
【解決手段】各回転刃１５、１６それぞれを回転軸１０、２０の周りの異なる位置に設けてある。例えば、各回転軸１０、２０の軸方向に適長離隔して５枚の回転刃１５、１６が固定され、各回転刃１５、１６の刃部１５１、１６１が周方向に沿って９０度ずつずれて４個あるとする。この場合、１つの回転軸１０、２０の周りに２０個（４個×５枚）の刃部１５１、１６１があるので、各回転刃１５、１６の刃部１５１、１６１の位置は、回転軸１０、２０の周りに１８度ずつずれて設けてある。回転制御部は、回転軸１０に固定された各回転刃１５の刃部１５１と、回転軸２０に固定された各回転刃１６の刃部１６１とが異なる回転角となるように回転軸１０、２０の少なくとも１つの回転を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の回転軸に固定した複数の回転刃により被粉砕物を粉砕する多軸粉砕機に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境汚染あるいは産業廃棄物の増加などの問題を解決するため、循環型社会の形成が益々重要になってきている。例えば、プラスチックに代表される合成樹脂を用いて成形品又は成形部品を製造する射出成形工場では、成形時に発生するスプルランナと称される不要部分あるいは成形不良品などを回収し、回収したスプルランナを粉砕機で所定の大きさの粉砕材にしてリサイクル原資としている。このような粉砕機は、投入ホッパから投入されたスプルランナ（被粉砕物）を粉砕刃に食い込み易くするため、まず粗砕刃で粗砕し、粗砕された材料を粉砕刃で所定の粒形状の粉砕材に粉砕している。粗砕刃及び粉砕刃などの回転刃を１つの回転軸に固定した１軸式の粉砕機は、回転軸を駆動する駆動部品が少なく構造もシンプルであるため、工場内リサイクルを目指す多くの事業所で利用されている。
【０００３】
一方で、大型のブロー成形や真空成形のような場合、バリや成形不良パリソンあるいは成形不良品等の大型の被粉砕物を粉砕するため、回転刃を固定した回転軸を適当な間隔を設けて２つ又は３つ以上平行に配置し、回転刃の間に被粉砕物を噛み込ませる多軸粉砕機も利用されている。
【０００４】
このような多軸粉砕機では、回転刃が固定された第１回転軸に減速機を介してモータのモータ軸に直結するとともに、第１回転軸と他の第２回転軸との間にギアを介装してある。そして、モータを作動させると減速機を介して第１回転軸が回転し、さらにギアを介して第２回転軸を回転させることができる（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１１３９号公報
【特許文献２】特開２００４−１０５７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の多軸粉砕機では、両方の回転軸を１台のモータで回転させるので、第１回転軸は、自身に固定された回転刃による粉砕時のトルクに加えて、第２回転軸に固定された回転刃による粉砕時のトルクも受ける。すなわち、第１回転軸が受けるトルクは、第２回転軸が受けるトルクの２倍近いトルクを受けることになる。
【０００７】
このため、第１回転軸の軸強度及びねじれの剛性などを第２回転軸の２倍にしなければならず、さらにモータも大きな定格のものを使用しなければならない。また、第１回転軸から第２回転軸へ回転を伝動するギアにも大きなオーバーハングロード（軸に作用する懸垂荷重、すなわち軸を曲げようとする力)が生じる。比較的軽負荷な被粉砕物（例えば、車両のバンパー、インパネなど）を粉砕するのであれば、特に問題とはならないものの、重負荷な被粉砕物（例えば、樹脂製ガソリンタンク、ドラム缶などの大型厚肉樹脂製品など）を粉砕する場合には、モータの定格を大きくするとともに、回転軸の軸径とベアリングなどを大きくして強度を高める必要があり、粉砕機全体の形状、寸法が大きくなるとともに重量が重くなり高価な機械になるという問題があった。また、第１回転軸から第２回転軸へトルクを伝達するギアの許容伝達トルクを超えるという問題もあった。
【０００８】
そこで、発明者らは、第１回転軸をモータで駆動させるとともに、第２回転軸を別のモータで駆動させることで、第１回転軸が受けるトルクを半減することを試みた。しかし、第１回転軸に固定された回転刃で被粉砕物を粉砕するタイミングで第２回転軸に固定された回転刃が被粉砕物を粉砕していない場合には、第１回転軸と第２回転軸とで受けるトルクに差が生じする。このトルクの差が第１回転軸と第２回転軸との回転を同期させるギアに作用し、ギアに大きなストレスを与え、ギア破損に繋がる。このため、大きなトルクに耐えうる大きなギアが必要となる。そして、大きなギアを用いることは、第１回転軸と第２回転軸の軸間距離を大きくする必要があり、回転軸、回転刃の寸法が大きくなり、粉砕機が大型化するという問題があった。
【０００９】
次に、発明者らは、第１回転軸と第２回転軸とを同期させるギアを無くして、第１回転軸と第２回転軸とを独立に別個のモータで駆動させることを試みた。回転軸の軸方向に適長離隔して複数の回転刃を固定し、各回転刃の周方向に沿って刃部を形成した多軸粉砕機において、粉砕時に生じるトルクを分散させるために各回転刃の刃部の位置を回転軸の周りの異なる位置に形成した。被粉砕物を回転刃の刃部で切断する場合、切断トルクを負担しているのは、当該刃部から受ける力である。しかし、第１回転軸と第２回転軸の刃部による被粉砕物の粉砕（切断）タイミングが重なった（一致した）場合には、切断トルクが２倍となり、重負荷な粉砕物を粉砕するときには、許容トルクを超えて、粉砕機がストール停止に陥る可能性があるので、モータの定格を小さくすることができず、粉砕機を小型化することもできなかった。
【００１０】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、回転軸等が受けるトルクを軽減して軽量、小型化を図ることができる多軸粉砕機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】
【００１１】
第１発明に係る多軸粉砕機は、複数の電動機で個別に駆動される複数の回転軸を平行に横置きし、前記回転軸それぞれに複数の回転刃を前記回転軸の軸方向に離隔して固定してあり、各回転刃の周方向に沿って刃部を形成した多軸粉砕機において、各回転刃の刃部それぞれを回転軸の周りの異なる位置に設けてあり、一方の回転軸に固定された各回転刃の刃部と、他方の回転軸に固定された各回転刃の刃部とが異なる回転角となるように前記回転軸の少なくとも１つの回転を制御する回転制御部を備えることを特徴とする。
【００１２】
第２発明に係る多軸粉砕機は、第１発明において、前記回転軸それぞれの回転刃の回転位置を検出する複数の位置検出部を備え、前記回転制御部は、前記位置検出部で検出した検出結果に基づいて、前記回転軸の回転を制御するように構成してあることを特徴とする。
【００１３】
第３発明に係る多軸粉砕機は、第１発明において、前記回転軸を駆動する電動機それぞれの駆動トルク又は該駆動トルクに関連する特徴量を検出する複数の特徴量検出部を備え、前記回転制御部は、前記特徴量検出部で検出した検出結果に基づいて、前記回転軸の回転を制御するように構成してあることを特徴とする。
【００１４】
第４発明に係る多軸粉砕機は、第３発明において、前記特徴量検出部で検出した駆動トルク又は特徴量の差分を算出する特徴量差分算出部と、該特徴量差分算出部で算出した差分を小さくすべく、前記特徴量検出部で検出した駆動トルク又は特徴量のうち小さい方の駆動トルク又は特徴量を大きくすべく制御する特徴量制御部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
第５発明に係る多軸粉砕機は、第４発明において、前記特徴量制御部は、前記特徴量差分算出部で算出した差分を小さくすべく、前記特徴量検出部で検出した駆動トルク又は特徴量のうち小さい方の駆動トルク又は特徴量を大きくし、大きい方の駆動トルク又は特徴量を小さくすべく制御するようにしてあることを特徴とする。
【００１６】
第６発明に係る多軸粉砕機は、第３発明において、前記回転軸を駆動する電動機それぞれの電動機軸の回転速度を検出する複数の回転速度検出部と、前記回転速度検出部で検出した回転速度の差分を算出する回転速度差分算出部とを備え、前記回転制御部は、前記回転速度差分算出部で算出した差分を小さくすべく、前記回転速度検出部で検出した回転速度のうち速い方の回転速度を遅くすべく制御するようにしてあることを特徴とする。
【００１７】
第７発明に係る多軸粉砕機は、第６発明において、前記回転制御部は、前記回転速度差分算出部で算出した差分を小さくすべく、前記回転速度検出部で検出した回転速度のうち速い方の回転速度を遅くし、遅い方の回転速度を速くすべく制御するようにしてあることを特徴とする。
【００１８】
第８発明に係る多軸粉砕機は、第３発明において、一の回転軸を駆動する電動機の電動機軸を所定の回転速度で動作させた状態で、前記特徴量検出部それぞれで検出した駆動トルク又は特徴量が等しくなるように制御する特徴量制御部を備えることを特徴とする。
【００１９】
第１発明にあっては、各回転刃の刃部それぞれを回転軸の周りの異なる位置に設けてある。例えば、各回転軸の軸方向に適長離隔して５枚の回転刃が固定され、各回転刃の刃部が周方向に沿って９０度ずつずれて４個あるとする。この場合、１つの回転軸の周りに２０個（４個×５枚）の刃部があるので、各回転刃の刃部の位置は、回転軸の周りに１８度（３６０度／２０個）ずつずれて設けてある。同様に他方の回転軸の周りにも１８度ずつずれて各回転刃の刃部を設けてある。回転制御部は、一方の回転軸に固定された各回転刃の刃部と、他方の回転軸に固定された各回転刃の刃部とが異なる回転角となるように回転軸の少なくとも１つの回転を制御する。例えば、一方の回転軸のいずれかの回転刃の刃部の位置が、当該回転軸の軸中心と水平の位置であって他方の回転軸のカラー（円筒部）に最も近接するタイミング（この場合、回転角を０とすることができる）で、他方の回転軸のいずれかの回転刃の刃部の位置が、当該回転軸の軸中心と水平の位置であって一方の回転軸のカラー（円筒部）に最も近接する位置（回転角が０）からずれる（例えば、回転角が９度程度）ように回転軸の回転を制御する。これにより、両方の回転軸の回転刃が同時に被粉砕物を切断しないようにして回転軸等（回転軸、軸受けなど）に生じるトルクのピークのタイミングをずらすことができ、回転軸が受けるトルクを軽減して軽量、小型化を図ることができる。
【００２０】
第２発明にあっては、回転軸それぞれの回転刃の回転位置を検出する複数の位置検出部を備える。位置検出部は、例えば、金属を検出することができる高周波発振形の近接センサ、反射光又は透過光などを用いた光電センサ等で構成することができる。位置検出部は、各回転刃に形成された刃部の位置を検出することができる適宜の箇所に設けることができる。回転制御部は、位置検出部で検出した検出結果に基づいて、回転軸の回転を制御する。例えば、一方の回転軸のいずれかの回転刃の刃部の位置が、当該回転軸の軸中心と水平の位置であって他方の回転軸のカラー（円筒部）に最も近接するタイミングにあるときに一方の位置検出部で刃部を検出し、他方の回転軸のいずれかの回転刃の刃部の位置が、当該回転軸の軸中心と水平の位置であって一方の回転軸のカラー（円筒部）から最も離れるタイミングにあるときに他方の位置検出部で刃部を検出するように位置検出部を所定位置に設ける。そして、両方の位置検出部で刃部を検出するタイミングが同じタイミングになるように回転軸の一方又は両方の回転を制御する。これにより、両方の回転軸の回転刃が同時に被粉砕物を切断しないようにして回転軸に生じるトルクのピークのタイミングをずらすことができ、回転軸等が受けるトルクを軽減して軽量、小型化を図ることができる。
【００２１】
第３発明にあっては、回転軸を駆動する電動機それぞれの駆動トルク又は駆動トルクに関連する特徴量を検出する複数の特徴量検出部を備える。特徴量は、例えば、電動機（モータ）のトルク電流又は電動機の負荷電流などである。特徴量として、電動機のトルク電流又は電動機の負荷電流を検出する場合には、検出したトルク電流又は負荷電流を駆動トルクに変換すればよい。なお、特徴量は、駆動トルクに関連する特徴量であるが、駆動トルクを含むと考えることもできる。回転制御部は、特徴量検出部で検出した検出結果に基づいて、回転軸の回転を制御する。例えば、各回転軸に５枚の回転刃が固定され、各回転刃の刃部が周方向に沿って９０度ずつずれて４個あるとする。１つの回転軸の周りに２０個（４個×５枚）の刃部があるので、被粉砕物を回転刃で切断させた場合、回転軸が１回転する間に特徴量のピークが２０回検出される。両方の特徴量検出部で検出した特徴量（特徴量のピーク）が同じタイミングにならないように回転軸の一方又は両方を制御する。これにより、両方の回転軸の回転刃が同時に被粉砕物を切断しないようにして回転軸に生じるトルクのピークのタイミングをずらすことができ、回転軸等が受けるトルクを軽減して軽量、小型化を図ることができる。
【００２２】
第４発明にあっては、特徴量検出部で検出した駆動トルク又は特徴量の差分を算出する特徴量差分算出部と、特徴量差分算出部で算出した差分を小さくすべく、特徴量検出部で検出した駆動トルク又は特徴量のうち小さい方の駆動トルク又は特徴量を大きくすべく制御する特徴量制御部とを備える。例えば、各電動機の電動機軸を所定の回転速度で回転させることにより、各回転軸を同じ回転数で回転させる。そして、特徴量検出部で検出した駆動トルク又は特徴量に差分がある場合、検出した駆動トルク又は特徴量が小さい方の電動機の駆動トルク（又は電動機のトルク電流若しくは負荷電流）を大きくする。これにより、両回転軸等が受けるトルクを平衡化することができる。
【００２３】
第５発明にあっては、特徴量制御部は、特徴量差分算出部で算出した差分を小さくすべく、特徴量検出部で検出した駆動トルク又は特徴量のうち小さい方の駆動トルク又は特徴量を大きくし、大きい方の駆動トルク又は特徴量を小さくすべく制御する。すなわち、特徴量検出部で検出した駆動トルク又は特徴量に差分がある場合、検出した駆動トルク又は特徴量が小さい方の電動機の駆動トルク（又は電動機のトルク電流若しくは負荷電流）を大きくし、検出した駆動トルク又は特徴量が大きい方の電動機の駆動トルク（又は電動機のトルク電流若しくは負荷電流）を小さくする。例えば、駆動トルク又は特徴量の差分ΔＴの１／２を小さい方に加算し、差分ΔＴの１／２を大きい方から減算する制御を行う。これにより、両方の回転軸等が受けるトルクを補完し合い、一方の回転軸等が受けるトルクが増大することを防止することができる。
【００２４】
第６発明にあっては、回転軸を駆動する電動機それぞれの電動機軸の回転速度を検出する複数の回転速度検出部と、回転速度検出部で検出した回転速度の差分を算出する回転速度差分算出部とを備える。回転制御部は、回転速度差分算出部で算出した差分を小さくすべく、回転速度検出部で検出した回転速度のうち速い方の回転速度を遅くすべく制御する。例えば、各電動機の電動機軸を所定の回転速度で回転させることにより、各回転軸を同じ回転数で回転させる。そして、回転速度検出部で検出した電動機軸の回転速度に差分がある場合、検出した回転速度が速い方の電動機の電動機軸の回転速度を遅くする。これにより、負荷トルクが小さい方の回転軸を駆動する電動機の駆動トルクを増加させて負荷トルクを補い、両回転軸等が受けるトルクを平衡化することができる。
【００２５】
第７発明にあっては、回転制御部は、回転速度差分算出部で算出した差分を小さくすべく、回転速度検出部で検出した回転速度のうち速い方の回転速度を遅くし、遅い方の回転速度を速くすべく制御する。すなわち、回転速度検出部で検出した回転速度に差分がある場合、検出した回転速度が遅い方の電動機の電動機軸の回転速度を速くし、検出した回転速度が速い方の電動機の電動機軸の回転速度を遅くする。例えば、回転速度の差分ΔＶの１／２を遅い方に加算し、差分ΔＶの１／２を速い方から減算する制御を行う。これにより、両方の回転軸等が受けるトルクを補完し合い、一方の回転軸等が受けるトルクが増大することを防止することができる。
【００２６】
第８発明にあっては、一の回転軸を駆動する電動機の電動機軸を所定の回転速度で動作させた状態で、特徴量検出部それぞれで検出した駆動トルク又は特徴量が等しくなるように制御する特徴量制御部を備える。所定の回転速度で動作させた電動機で駆動される回転軸が受けるトルクが増加（駆動トルク又は特徴量が増加）した場合、他方の電動機の駆動トルク又は特徴量も増加するので、負荷に対する駆動トルクが常に等分化され、両回転軸等が受けるトルクを平衡化することができる。
【発明の効果】
【００２７】
第１発明、第２発明及び第３発明によれば、両方の回転軸の回転刃が同時に被粉砕物を切断しないようにして回転軸等（回転軸、軸受けなど）に生じるトルクのピークのタイミングをずらすことができ、回転軸が受けるトルクを軽減して軽量、小型化を図ることができる。
【００２８】
第４発明及び第６発明によれば、両回転軸等が受けるトルクを平衡化することができる。
【００２９】
第５発明及び第７発明によれば、両方の回転軸等が受けるトルクを補完し合い、一方の回転軸等が受けるトルクが増大することを防止することができる。
【００３０】
第８発明によれば、負荷に対する駆動トルクが常に等分化され、両回転軸等が受けるトルクを平衡化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施の形態１の多軸粉砕機の構成の一例を示す要部斜視図である。
【図２】実施の形態１の多軸粉砕機の構成の一例を示す要部側面図である。
【図３】実施の形態１の多軸粉砕機の構成の一例を示す要部正面図である。
【図４】実施の形態１の多軸粉砕機の構成の一例を示す要部平面図である。
【図５】実施の形態１の多軸粉砕機の回転刃の配置例を示す模式図である。
【図６】実施の形態１の多軸粉砕機の回転刃の配置例を示す要部斜視図である。
【図７】実施の形態１の多軸粉砕機による被粉砕物の粉砕の一例を示す模式図である。
【図８】実施の形態１の多軸粉砕機による被粉砕物の粉砕の一例を示す模式図である。
【図９】粉砕時の負荷トルクの成分の一例を示すタイムチャートである。
【図１０】比較例としての回転軸の回転を同期させるギアを具備しない場合の粉砕機による回転刃の回転の様子を示す模式図である。
【図１１】実施の形態１の多軸粉砕機の構成の一例を示すブロック図である。
【図１２】実施の形態１の多軸粉砕機による回転刃の回転の様子を示す模式図である。
【図１３】実施の形態１の多軸粉砕機のセンサによる回転刃の位置検出の一例を示すタイミングチャートである。
【図１４】実施の形態２の多軸粉砕機の構成の一例を示すブロック図である。
【図１５】実施の形態２の多軸粉砕機によるトルク制御の一例を示すタイムチャートである。
【図１６】実施の形態１、２の多軸粉砕機による負荷トルクの平衡化の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
（実施の形態１）
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は実施の形態１の多軸粉砕機１００の構成の一例を示す要部斜視図であり、図２は実施の形態１の多軸粉砕機１００の構成の一例を示す要部側面図であり、図３は実施の形態１の多軸粉砕機１００の構成の一例を示す要部正面図であり、図４は実施の形態１の多軸粉砕機１００の構成の一例を示す要部平面図である。
【００３３】
多軸粉砕機（以下、「粉砕機」ともいう）１００は、金属製であって中央部に開口部（不図示）を設けた基台１上に粉砕機本体をボルト等で固定してある。粉砕機本体は、上側と下側が開口した筐体５０を備える。すなわち、筐体５０は、基台１に設けた前述の開口部を囲んで基台１上に対設した２つの側壁５１、５２及び２つの軸壁５３、５４で構成され平面視が矩形状をなす（図４参照）。
【００３４】
粉砕機１００は、側壁５１、５２に平行に横置きされ、軸壁５３、５４に両端が取り付けられた第１の回転軸１０及び第２の回転軸２０を備える。第１の回転軸１０には、回転軸１０方向に適長離隔して複数の回転刃１５（図４の例では５枚）を固定してある。同様に、第２の回転軸２０には、回転軸２０方向に回転刃１５の離隔寸法と同じ寸法離隔して複数の回転刃１６（図４の例では５枚）を固定してある。
【００３５】
一方の側壁５１に沿って基台１上にモータ（第１の電動機）１１及びモータ１１のモータ軸（電動機軸）の回転数を減速する第１の減速機１２を並置してある。また、他方の側壁５２に沿って基台１上にモータ（第２の電動機）２１及びモータ２１のモータ軸（電動機軸）の回転数を減速する第２の減速機２２を並置してある。
【００３６】
小スプロケット１３１、大スプロケット１３２及び各スプロケット１３１、１３２を連結するチェーン１３３を有する第１の伝動チェーン１３を軸壁５３に並置してある。また、小スプロケット２３１、大スプロケット２３２及び各スプロケット２３１、２３２を連結するチェーン２３３を有する第２の伝動チェーン２３を軸壁５４に並置してある。
【００３７】
第１の伝動チェーン１３は、第１の減速機１２の回転を第１の回転軸１０に伝動し、第２の伝動チェーン２３は、第２の減速機２２の回転を第２の回転軸２０に伝動する。すなわち、第１のモータ１１、減速機１２、伝動チェーン１３と、第２のモータ２１、減速機２２、伝動チェーン２３は、筐体５０を間にして点対称の位置に設けてある。
【００３８】
なお、上述の例では、伝動チェーン１３の大スプロケット１３２を回転軸１０に接続し、伝動チェーン２３の大スプロケット２３２を回転軸２０に接続してあるが、大スプロケット１３２を回転軸２０に接続し、伝動チェーン２３の大スプロケット２３２を回転軸１０に接続してもよい。これにより、大小スプロケットの離隔距離を広げることができ、大小スプロケットによる減速比をさらに大きくとることができ、さらに軽量かつ小型の減速機を採用することができる。
【００３９】
基台１の下側には、粉砕機１００で粉砕（切断）された粉砕物を収容する収容箱（不図示）が配置される。
【００４０】
筐体５０の上方には、被粉砕物を投入するための投入ホッパ２を設けてある。投入ホッパ２の内部は開放され、投入口から投入された被粉砕物は粉砕機本体の筐体５０内へ供給される。
【００４１】
基台１上には、粉砕機１００（モータ１１、２１も含む）の動作を制御するための制御盤３０を設けてある。制御盤３０は、粉砕機１００の動作を制御するための各種操作スイッチ、粉砕機１００の作動状態を表示する表示灯（いずれも不図示）などを備える。
【００４２】
図５は実施の形態１の多軸粉砕機１００の回転刃１５、１６の配置例を示す模式図である。筐体５０を構成する側壁５１、５２の内側に２つの回転軸１０、２０を平行に横置きしてある。回転軸１０、２０それぞれは、減速機１２、２２、伝動チェーン１３、２３を介してモータ１１、２１で個別に駆動され、図５中の矢印で示す回転方向に回転する。
【００４３】
回転軸１０には、複数枚（例えば、５枚）の大径の回転刃１５が、回転軸１０の軸方向に沿って所定の離隔寸法を設けて配置してある。回転軸１０の隣接する回転刃１５の間には、小径の円筒状のカラー（円筒部）１５３を嵌着してある。回転刃１５は、周方向（回転刃１５の回転方向）に沿って複数（図５の例では４つ）の刃部１５１を形成してある。
【００４４】
同等に、回転軸２０には、複数枚（例えば、５枚）の大径の回転刃１６が、回転軸２０の軸方向に沿って所定の離隔寸法を設けて配置してある。回転軸２０の隣接する回転刃１６の間には、小径の円筒状のカラー（円筒部）１６３を嵌着してある。回転刃１６は、周方向（回転刃１６の回転方向）に沿って複数（図５の例では４つ）の刃部１６１を形成してある。
【００４５】
刃部１５１は、回転刃１５の刃元部１５２から回転方向に向かって先端部（刃先）が湾曲したアーム状をなしている。図５から分かるように、カラー（円筒部）１５３の径（例えば、回転軸１０の中心からの半径）をＲ１、刃部１５１の先端部（刃先）の回転径をＲ２、刃元部１５２の径をＲ０とすると、Ｒ１＜Ｒ０＜Ｒ２の関係が成り立つ。
【００４６】
同様に、刃部１６１は、回転刃１６の刃元部１６２から回転方向に向かって先端部（刃先）が湾曲したアーム状をなしている。図５から分かるように、カラー（円筒部）１６３の径（例えば、回転軸２０の中心からの半径）をＲ１、刃部１６１の先端部（刃先）の回転径をＲ２、刃元部１６２の径をＲ０とすると、Ｒ１＜Ｒ０＜Ｒ２の関係が成り立つ。
【００４７】
刃部１５１は、回転刃１５の周方向に沿って等間隔に設けられている。すなわち、１つの回転刃１５の隣り合う刃部１５１と回転軸１０の軸中心とがなす角は９０度である。同様に、刃部１６１は、回転刃１６の周方向に沿って等間隔に設けられている。すなわち、１つの回転刃１６の隣り合う刃部１６１と回転軸２０の軸中心とがなす角は９０度である。
【００４８】
図５に示すように、回転軸１６に固定された隣り合う回転刃１６の刃部１６１は、回転軸２０の軸中心に対して角度θだけずらして設けてある。例えば、回転刃１６の数が５枚で、１つの回転刃１６に４つの刃部１６１を９０度ずつずらして設けてある場合、角度θは、１８度{３６０度÷（５×４）}となる。図５の例では、簡略化のため他の回転刃１５、１６の刃部は図示していないが、他の刃部についても同様である。
【００４９】
側壁５１、５２の内側には、案内壁１５４、１６４が設けられている。案内壁１５４の下側にはスクレーパ１５５を設けてある。スクレーパ１５５は、カラー１５３の外周と摺動可能に当接してあり、回転刃１５の回転軌道に合わせて先端が櫛形状をなす。また、案内壁１６４の下側にはスクレーパ１６５を設けてある。スクレーパ１６５は、カラー１６３の外周と摺動可能に当接してあり、回転刃１６の回転軌道に合わせて先端が櫛形状をなす。
【００５０】
図６は実施の形態１の多軸粉砕機１００の回転刃１５、１６の配置例を示す要部斜視図である。図６の例では、簡略化のため、回転刃１５、１６をそれぞれ２枚だけ示している。回転刃１５の刃部１５１の刃先の回転軌跡と、カラー（円筒部）１６３の外周とは、２つの回転軸１０、２０の軸中心を結ぶ仮想直線上で、最も近接する。また、同様に、回転刃１６の刃部１６１の刃先の回転軌跡と、カラー（円筒部）１５３の外周とは、２つの回転軸１０、２０の軸中心を結ぶ仮想直線上で最も近接する。このときの刃部１５１、１６１の回転角を便宜上０度とすることができる。
【００５１】
刃部１５１、１６１は、対応するカラー（円筒部）１６３、１５３と協働して、刃部１５１、１６１が被粉砕物に押し込まれて被粉砕物を必要な寸法に切断（せん断、シャーリング）する。シャーリングによる負荷は、切断の時だけに生じ、不連続にかつピークを有して個々の刃部に作用するトルクとなって現れる。
【００５２】
回転刃１５の刃元１５２の外周（回転軌跡）とカラー（円筒部）１６３の外周とは適宜の間隔を設けてある。同様に、回転刃１６の刃元１６２の外周（回転軌跡）とカラー（円筒部）１５３の外周とは適宜の間隔を設けてある。当該間隔は、粉砕機自身の大きさにも依存するが、例えば、２５〜４０ｍｍなどである。なお、この寸法に限定されるものではない。刃元１５２、１６２は、対応するカラー（円筒部）１６３、１５３と協働して、両回転軸１０、２０間に被粉砕物を巻き込んで圧延する。例えば、６０ｍｍ程度の肉厚の被粉砕物を２５ｍｍ程度の厚みまで圧延することができる。圧延による負荷は、全ての回転刃にほぼ連続的に作用するトルクとなって現れる。
【００５３】
回転刃１５と隣り合う回転刃１６とは、適宜の離隔寸法を設けてある。回転刃１５と隣り合う回転刃１６とは、それぞれの側面同士が反対方向に回転することにより、幅広の被粉砕物を長手方向に切断（スリッティング）する。スリッティングによる負荷は、全ての回転刃にほぼ連続的に作用するトルクとなって現れる。
【００５４】
筐体５０上方の開口部から被粉砕物を投入した場合、回転刃１５、１６、カラー１５３、１６３の協働により、被粉砕物に対してシャーリング、圧延、スリッティングそれぞれの加工が行われる。粉砕された粉砕片は、回転刃１５、１６の回転に伴って筐体５０の下方へ排出される。
【００５５】
図７及び図８は実施の形態１の多軸粉砕機１００による被粉砕物の粉砕の一例を示す模式図である。なお、図７、図８では、簡便のため、１つの回転刃１６と対応するカラー１５３だけを示している。
【００５６】
例えば、樹脂製のガソリンタンク又はドラム缶などの被粉砕物（ワークともいう）９０を投入ホッパから投入すると、図７に示すように、所定の回転数（例えば、５ｒｐｍ）で回転する回転刃１６の刃部１６１の刃先が被粉砕物に押し込まれ、刃部１６１とカラー１５３との協働により被粉砕物のシャーリング加工が開始される。同時に刃元１６２とカラー１５３との協働による圧延加工が開始される。また、回転刃１６と隣り合う回転刃１５（不図示）との協働によるスリッティング加工が開始される。
【００５７】
さらに回転が進むと、図８に示すように、被粉砕物９０は、必要な肉厚に圧延されるとともに必要な大きさに切断された粉砕物９１となって、筐体５０下方に設けられた収容箱に収容される。
【００５８】
図９は粉砕時の負荷トルクの成分の一例を示すタイムチャートである。図９において、横軸は時間、縦軸は負荷トルクを示す。図９中、符号Ａで示す波形は、シャーリングによる負荷トルク（トルク成分）を表し、符号Ｂで示す波形は、圧延による負荷トルク（トルク成分）を表し、符号Ｃで示す波形は、スリッティングによる負荷トルク（トルク成分）を表す。なお、符号Ａ、Ｂ、Ｃで示す波形は、簡略化したものであり、実際には時間的な変動成分を有する。また、各トルク成分は、被粉砕物の材質、形状（厚み、幅、圧延量）などによって異なる。
【００５９】
各負荷トルク成分の割合は、一例として、シャーリングによる負荷トルクのピークが６０％程度、圧延による負荷トルクが３０％程度、スリッティングによる負荷トルクが１０％程度である。なお、図９に示す負荷トルクは、それぞれの回転軸に別個に作用する。
【００６０】
上述のように、１つの回転軸に５枚の回転刃を設け、各回転刃に刃部を周方向に９０度の間隔で４個形成した場合、１つの回転軸には２０個の刃部が回転軸の周りに１８度ずつずれて配置される。すなわち、回転軸が１回転する間に２０回シャーリングが行われる。したがって、符号Ａで示すシャーリングによる負荷トルクの隣り合うピーク同士の時間間隔ｔは、回転軸の回転数をｎ（ｒｐｍ）とすると、ｔ＝３／ｎで表すことができる。例えば、１分間に３回転とすると、２０秒間に１回転することになり、刃部の数が２０個であるから、ｔ＝１秒となる。同様に、１分間に５回転とすると、ｔ＝０．６秒となる。
【００６１】
次に、本実施の形態による回転軸１０、２０の回転制御について説明する。まず、本実施の形態について説明する前に、従来の粉砕機の場合について説明する。図１０は比較例としての回転軸の回転を同期させるギアを具備しない場合の粉砕機による回転刃の回転の様子を示す模式図である。図１０に示すように、回転軸１０、２０それぞれがモータにより別個に駆動され、両方の回転軸１０、２０の回転を同期させるギアを具備しない場合、被粉砕物を粉砕する過程で回転刃１５、１６、回転軸１０、２０等にトルクが生じ、いずれかの回転軸の回転がトルク増加により遅くなるときがある。そのような場合、図１０に示すように、１つの刃部１５１の刃先の先端部と１つの刃部１６１の刃先の先端部とが、回転軸１０、２０の軸中心を結ぶ仮想直線上に同時に位置するタイミングでは、刃部１５１と刃部１６１とが同じタイミングで回転することとなり、被粉砕物の切断（シャーリング）による大きなトルク（図９の符号Ａ参照）が同時に両方の回転軸１０、２０に作用する。以下、この点について説明する。
【００６２】
図５で示したように、刃部１５１、１６１の先端部の径Ｒ２は、カラー１５３、１６３の径Ｒ１より大きく、例えば、２倍程度（Ｒ２＝２×Ｒ１）ある。このため、回転軸１０、２０の回転数が同じであっても、負荷によるトルクの大きさは、刃部１５１、１６１による切断トルクにより回転軸に作用するトルクの方が、径の違いだけを考慮しても、カラー（円筒部）１５３、１６３により回転軸に作用するトルクより大きくなる（例えば、２倍程度大きい）。
【００６３】
さらに、回転軸１０、２０の回転数が同じであっても、刃部１５１、１６１の周方向の移動速度（回転速度）は、カラー（円筒部）１５３、１６３の移動速度（回転速度）より２倍程度速く、加工半径の違いから、刃部１５１、１６１による切断トルクにより回転軸に作用するトルクの方が、加工半径の違いだけを考慮しても、カラー（円筒部）１５３、１６３により回転軸に作用するトルクより大きくなる（例えば、２倍程度大きい）。
【００６４】
すなわち、被粉砕物を介して、粉砕に要する負荷トルクの多くを負担しているのは、被粉砕物に刃部が押し込まれた際の当該刃部を回転させる回転軸となる。
【００６５】
次に、本実施の形態の多軸粉砕機１００による回転軸１０、２０の回転制御について説明する。図１１は実施の形態１の多軸粉砕機１００の構成の一例を示すブロック図である。図１１に示すように、インバータ４１は、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電圧を所要の周波数に変換し、変換した周波数の出力電圧をモータ１１へ供給する。モータ１１は、例えば、誘導電動機であり、インバータ４１から供給された周波数の交流電圧に応じて駆動される。モータ１１のモータ軸の回転数は減速機１２で減速される。減速機１２には、伝動チェーン１３の小スプロケットを設けてあり、チェーンを介して小スプロケットの回転を大スプロケットに伝動し、大スプロケットの回転を回転刃１５が固定された回転軸へ伝える。すなわち、多軸粉砕機１００の一方の回転軸は、減速機１２、伝動チェーン１３により減速された回転数で回転する。
【００６６】
同様に、インバータ４２は、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電圧を所要の周波数に変換し、変換した周波数の出力電圧をモータ２１へ供給する。モータ２１は、例えば、誘導電動機であり、インバータ４２から供給された周波数の交流電圧に応じて駆動される。モータ２１のモータ軸の回転数は減速機２２で減速される。減速機２２には、伝動チェーン２３の小スプロケットを設けてあり、チェーンを介して小スプロケットの回転を大スプロケットに伝動し、大スプロケットの回転を回転刃１６が固定された回転軸へ伝える。すなわち、多軸粉砕機１００の他方の回転軸は、減速機２２、伝動チェーン２３により減速された回転数で回転する。
【００６７】
制御部４０は、多軸粉砕機１００の動作、すなわちインバータ４１、４２の動作を制御し、回転制御部としての回転数制御部４３を備える。
【００６８】
位置検出部としてのセンサ３１は、回転刃１５の回転位置を検出する。センサ３１は、例えば、金属を検出することができる高周波発振形の近接センサ、反射光又は透過光などを用いた光電センサ等で構成することができる。センサ３１は、回転刃１５に形成された刃部１５１の位置を検出することができる適宜の箇所に設けることができる。なお、センサ３１により、１つの刃部１５１の所定位置への到達又は所定位置の通過を検出してもよく、複数の刃部１５１の位置を検出してもよい。センサ３２は、回転刃１６の回転位置を検出し、構成はセンサ３１と同様である。
【００６９】
回転数制御部４３は、一方の回転軸１０に固定された各回転刃１５の刃部１５１と、他方の回転軸２０に固定された各回転刃１６の刃部１６１とが異なる回転角となるように回転軸１０、２０の少なくとも１つの回転を制御する。
【００７０】
図１２は実施の形態１の多軸粉砕機１００による回転刃の回転の様子を示す模式図である。図１２に示すように、例えば、回転軸２０のいずれかの回転刃１６の刃部１６１の位置が、回転軸２０の軸中心と水平の位置であって他方の回転軸１０のカラー（円筒部）１５３に最も近接するタイミング（この場合、回転角を０とすることができる）で、他方の回転軸１０のいずれかの回転刃１５の刃部１５１の位置が、回転軸１０の軸中心と水平の位置であって回転軸２０のカラー（円筒部）１６３に最も近接する位置（回転角が０）からずれる（例えば、回転角が９度程度）ように回転軸１０、２０の一方の回転を制御する。これにより、両方の回転軸１０、２０の回転刃１５、１６が同時に被粉砕物に押し込まれて被粉砕物を切断しないようにして回転軸等（回転軸、軸受けなど）に生じるトルクのピークのタイミングをずらすことができ、回転軸１０、２０が受けるトルクを軽減して粉砕機１００の軽量、小型化を図ることができる。
【００７１】
次に、センサ３１、３２を用いた回転制御について具体的に説明する。図１３は実施の形態１の多軸粉砕機１００のセンサ３１、３２による回転刃の位置検出の一例を示すタイミングチャートである。図１３において、矩形状のパルス波形は、センサ３１、３２が刃部１５１、１６１を検出したタイミングを示す。回転数制御部４３は、センサ３１、３２で検出した検出結果に基づいて、回転軸１０、２０の一方又は両方の回転を制御する。具体的には、回転数制御部４３は、インバータ４１、４２の一方又は両方に速度指令を出力する。
【００７２】
例えば、図１２に示すように、回転軸２０のいずれかの回転刃１６の刃部１６１の位置が、回転軸２０の軸中心と水平の位置であって回転軸１０のカラー（円筒部）１５に最も近接するタイミングにあるときセンサ３２で刃部１６１を検出するようにセンサ３２の設置位置を設定するとともに、回転軸１０のいずれかの回転刃１５の刃部１５１の位置が、回転軸１０の軸中心と水平の位置であって回転軸２０のカラー（円筒部）１６３から最も離れるタイミングにあるときにセンサ３１で刃部１５１を検出するようにセンサ３１の設置位置を設定する。このようにセンサ３１、３２の位置を設定した場合、回転刃１５、１６が図１０に示すような状態になった場合、センサ３１、３２の検出結果は図１３Ａに示すようになる。
【００７３】
そして、回転数制御部４３は、図１３Ｂに示すように、両方のセンサ３１、３２で刃部を検出するタイミングが同じタイミングになるように回転軸１０、２０の一方又は両方の回転を制御する。刃部の検出タイミングが図１３Ｂに示す場合、回転刃１５、１６の回転刃、図１２に示すような状態となる。これにより、両方の回転軸の回転刃が同時に被粉砕物を切断しないようにして回転軸に生じるトルクのピークのタイミングをずらすことができ、回転軸等が受けるトルクを軽減して粉砕機１００の軽量、小型化を図ることができる。
【００７４】
上述のセンサ３１、３２による回転軸の回転制御、すなわち、回転刃の位置のタイミング補正は、被粉砕物を投入しない無負荷運転、被粉砕物を投入した負荷運転時、いずれの場合でも行うことができる。
【００７５】
上述の実施の形態１では、センサ３１、３２で回転刃の刃部を検出する構成であったが、回転刃の位置（回転位置）の検出は、これに限定されるものではない。例えば、回転刃の側面に所定のマークを付しておき、当該マークを検出することもできる。また、回転刃の刃元に位置検出用の部位を設けてもよい。
【００７６】
（実施の形態２）
上述の実施の形態１では、センサ３１、３２により回転軸１０、２０の回転を制御する構成であったが、回転刃の刃部の位置を検出する代わりに駆動トルク等の特徴量を検出することもできる。
【００７７】
図１４は実施の形態２の多軸粉砕機１１０の構成の一例を示すブロック図である。図１４において、実施の形態１と同様の箇所は同一符号を付して説明を省略する。制御部６０は、トルク量検出部６１、トルク差分算出部６２、トルク制御部６３、回転速度検出部６４、回転速度差分算出部６５、回転数制御部６６などを備える。
【００７８】
トルク量検出部６１は、回転軸１０、２０を駆動するモータ１１、２１の駆動トルク又は駆動トルクに関連する特徴量を検出する複数の特徴量検出部としての機能を有する。特徴量は、例えば、モータ１１、２１のトルク電流又はモータ１１、２１の負荷電流などである。特徴量として、モータ１１、２１のトルク電流又は負荷電流を検出する場合には、検出したトルク電流又は負荷電流を駆動トルクに変換すればよい。なお、特徴量は、駆動トルクに関連する特徴量であるが、駆動トルクを含むと考えることもできる。
【００７９】
なお、モータ１１、２１の入力電圧と入力電流との位相角をθとすると、トルク電流Ｉｒ＝負荷電流Ｉ×ｃｏｓθの関係がある。ｃｏｓθは力率である。力率ｃｏｓθは、負荷状態に応じて、例えば、２０％〜８０％程度の値を用いることができる。また、駆動トルク（トルク、負荷トルク）Ｔｍとトルク電流Ｉｒとの関係は、例えば、Ｔｍ＝ｋ×Ｐｗ／Ｖｆ、Ｐｗ＝Ｖ×Ｉｒ×ηと関係付けることができる。ここで、ｋはモータ１１、２１により決定される定数、Ｐｗは出力電力、Ｖｆはモータ１１、２１のモータ軸の回転速度、Ｖは入力電圧、ηは効率である。すなわち、モータ１１、２１のトルク電流Ｉｒ又はモータ１１、２１の負荷電流Ｉを検出することにより、モータ１１、２１の駆動トルクＴｍを求めることができる。
【００８０】
トルク差分算出部６２は、トルク量検出部６１で検出したモータ１１、２１それぞれの駆動トルク又は特徴量の差分を算出する特徴量差分算出部としての機能を有する。
【００８１】
トルク制御部は、トルク差分算出部６２で算出した差分が小さくなるように、モータ１１、２１の一方又は両方の駆動トルク又は特徴量の大小を制御する特徴量制御部としての機能を有する。なお、トルク制御は、モータ１１、２１に印加されるトルクの指令をインバータ４１、４２へ与え、インバータ４１、４２は、当該指令に対して、トルクが一致するように自動的にインバータの速度を変える制御である。
【００８２】
回転速度検出部６４は、回転軸１０、２０を駆動するモータ１１、２１のモータ軸の回転速度を検出する。
【００８３】
回転速度差分算出部６５は、回転速度検出部６４で検出したモータ１１、２１のモータ軸の回転速度の差分を算出する。
【００８４】
回転数制御部６６は、トルク量検出部６１で検出した駆動トルク又は特徴量に基づいて、回転軸１０、２０の一方又は両方の回転を制御する回転制御部としての機能を有する。なお、回転速度制御（回転数制御）は、モータ１１、２１に回転させたい速度の指令をインバータ４１、４２へ与え、インバータ４１、４２は、当該指令に基づいてモータ１１、２１のモータ軸を回転させる制御である。
【００８５】
図１５は実施の形態２の多軸粉砕機１１０によるトルク制御の一例を示すタイムチャートである。なお、図１５に示すトルク波形は、図９で示す負荷トルクの各成分を合計したものである。また、トルク波形の隣接するピークの時間間隔ｔは、図９と同様の時間ｔである。回転刃１５、１６の回転位置が図１０に示すように、両方の回転刃の刃部１５１、１６１で被粉砕物を切断するタイミングが同じタイミングになった場合、トルク量検出部６１で検出したモータ１１、２１それぞれのトルク（駆動トルク）は、図１５Ａに示すように、トルクのピークが同じになる。
【００８６】
回転数制御部６６は、トルク量検出部６１で検出した検出結果に基づいて、回転軸１０、２０の一方又は両方の回転を制御する。例えば、上述のように、各回転軸１０、２０に５枚の回転刃１５、１６が固定され、各回転刃１５、１６の刃部１５１、１６１が周方向に沿って９０度ずつずれて４個あるとする。１つの回転軸１０、２０の周りに２０個（４個×５枚）の刃部１５１、１６１があるので、被粉砕物を回転刃１５、１６で切断させた場合、回転軸１０、２０が１回転する間にトルクのピークが２０回検出される。
【００８７】
図１５Ｂに示すように、回転数制御部６６は、トルク量検出部６１で検出したモータ１１のトルクのピークと、モータ２１のトルクのピークが同じタイミングにならないように回転軸１０、２０の一方又は両方を制御する。例えば、トルクのピークが時間ｔ／２だけずれるように、回転軸１０、２０の回転を制御する。これにより、両方の回転軸１０、２０の回転刃１５、１６が同時に被粉砕物を切断しないようにして回転軸１０、２０に生じるトルクのピークのタイミングをずらすことができ、回転軸等が受けるトルクを軽減して粉砕機１１０の軽量、小型化を図ることができる。
【００８８】
次に、回転軸１０、２０に作用するトルク（負荷トルク）を平衡化する方法について説明する。なお、以下の負荷トルクの平衡化は、実施の形態１についても実施の形態２と同様の構成を備えることにより、同様に実現することができる。
【００８９】
第１の負荷トルク（トルク）平衡化の方法は、各モータ１１、２１のモータ軸それぞれを所定の回転速度で回転させることにより、各回転軸１０、２０を同じ回転数で回転させる。そして、トルク量検出部で検出したモータ１１、２１のトルク（又はモータ１１、２１のトルク電流若しくは負荷電流）に差分がある場合、差分を小さくすべく、検出したトルクが小さい方のモータのトルク（又はモータのトルク電流若しくは負荷電流）を大きくする。これにより、両回転軸１０、２０等が受けるトルクを平衡化することができる。
【００９０】
第２の負荷トルク（トルク）平衡化の方法は、各モータ１１、２１のモータ軸それぞれを所定の回転速度で回転させることにより、各回転軸１０、２０を同じ回転数で回転させる。そして、トルク量検出部で検出したモータ１１、２１のトルク（又はモータ１１、２１のトルク電流若しくは負荷電流）に差分がある場合、差分を小さくすべく、検出したトルクが小さい方のモータのトルク（又はモータのトルク電流若しくは負荷電流）を大きくし、検出したトルクが大きい方のモータのトルク（又はモータのトルク電流若しくは負荷電流）を小さくする。
【００９１】
図１６は実施の形態１、２の多軸粉砕機１００、１１０による負荷トルクの平衡化の一例を示す説明図である。図１６に示すように、モータ１１、２１のトルクを検出した場合に、モータ２１のトルクが大きく、モータ１１のトルクが小さく、両者の差分があるときは、モータ２１のトルクを小さくし、モータ１１のトルクを大きくする。例えば、トルクの差分ΔＴの１／２を小さい方に加算し、差分ΔＴの１／２を大きい方から減算する制御を行う。これにより、両方の回転軸１０、２０等が受けるトルクを補完し合い、一方の回転軸等が受けるトルクが増大することを防止することができる。
【００９２】
第３の負荷トルクの平衡化の方法は、各モータ１１、２１のモータ軸それぞれを所定の回転速度で回転させることにより、各回転軸１０、２０を同じ回転数で回転させる。そして、回転速度検出部６４で検出したモータ１１、２１のモータ軸の回転速度に差分がある場合、差分を小さくすべく、回転速度の速い方のモータのモータ軸の回転速度を遅くして、モータの駆動トルクを増やす。なお、この場合、回転速度の制御は、予め定められた範囲（±ΔＶｓ）で行うことができる。一般的に回転速度が速くなるのは駆動トルクが軽くなっているためであり、回転速度を遅くすることにより、トルクを増やす。これにより、負荷トルクが小さい方の回転軸を駆動するモータの駆動トルクを増加させて負荷トルクを補い、両回転軸等が受けるトルクを平衡化することができる。
【００９３】
第４の負荷トルクの平衡化の方法は、各モータ１１、２１のモータ軸それぞれを所定の回転速度で回転させることにより、各回転軸１０、２０を同じ回転数で回転させる。そして、回転速度検出部６４で検出したモータ１１、２１のモータ軸の回転速度に差分がある場合、差分を小さくすべく、回転速度の速い方のモータのモータ軸の回転速度を遅くし、回転速度の遅い方のモータのモータ軸の回転速度を速くする。例えば、回転速度の差分ΔＶの１／２を遅い方に加算し、差分ΔＶの１／２を速い方から減算する制御を行う。これにより、両方の回転軸等が受けるトルクを補完し合い、一方の回転軸等が受けるトルクが増大することを防止することができる。
【００９４】
第５の負荷トルクの平衡化の方法は、モータ１１、２１のモータ軸の一方のみを所定の回転速度で動作させた状態で、トルク量検出部６１で検出したモータ１１、２１それぞれトルク（又はモータのトルク電流若しくは負荷電流）が等しくなるように、モータ１１、２１のトルクを制御する。所定の回転速度で動作させたモータで駆動される回転軸が受けるトルク（又はモータのトルク電流若しくは負荷電流）が増加した場合、他方のモータのトルクも増加させることができるので、負荷に対するトルクが常に等分化され、両回転軸等が受けるトルクを平衡化することができる。
【００９５】
図１４の例では、制御部６０は、回転速度制御とトルク制御との両方制御を行うための構成を具備しているが、回転速度制御のみ、あるいはトルク制御のみを行う構成だけを具備することもできる。また、使用に応じて、回転速度制御とトルク制御とを切り替えて行うこともできる。
【００９６】
上述の実施の形態１、２では、２つの回転軸等（回転軸、軸受けなど）に生じる負荷トルクのアンバランスを相互に補うことができるので、大きな駆動トルクを確保するための定格の大きなモータ（例えば、１１ｋＷ）を必要とせず、定格の小さなモータ（例えば、５．５ｋＷ）を使用することが可能となる。また、各回転軸に生じるトルクをバランスさせて軽減することができるので、回転軸を別個に駆動した場合でも、一方の回転軸の強度、ねじれの剛性などを他方の回転軸の２倍のものを使用する必要がなく、回転軸に作用するトルクによるオーバーハングロードも軽減することができるので、回転軸の軸強度、軸受けの寿命などの弱点が無くなり、さらには粉砕機の軽量コンパクト化を図ることができる。
【００９７】
上述の実施の形態では、２つの回転軸を備えた多軸粉砕機について説明したが、本発明は２軸粉砕機だけでなく、３軸以上の他軸粉砕機についても適用することができる。
【符号の説明】
【００９８】
１０、２０ 回転軸
１１、２１ モータ（電動機）
１２、２２ 減速機
１３、２３ 伝動チェーン
１５、１６ 回転刃
１５１、１６１ 刃部
１５２、１６２ 刃元
１５３、１６３ カラー
３１、３２ センサ（位置検出部）
４０ 制御部
４１、４２ インバータ
４３ 回転数制御部（回転制御部）
６０ 制御部
６１ トルク量検出部（特徴量検出部）
６２ トルク差分算出部（特徴量差分算出部）
６３ トルク制御部（特徴量制御部）
６４ 回転速度検出部
６５ 回転速度差分算出部
６６ 回転数制御部（回転制御部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の回転軸に固定した複数の回転刃により被粉砕物を粉砕する多軸粉砕機に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境汚染あるいは産業廃棄物の増加などの問題を解決するため、循環型社会の形成が益々重要になってきている。例えば、プラスチックに代表される合成樹脂を用いて成形品又は成形部品を製造する射出成形工場では、成形時に発生するスプルランナと称される不要部分あるいは成形不良品などを回収し、回収したスプルランナを粉砕機で所定の大きさの粉砕材にしてリサイクル原資としている。このような粉砕機は、投入ホッパから投入されたスプルランナ（被粉砕物）を粉砕刃に食い込み易くするため、まず粗砕刃で粗砕し、粗砕された材料を粉砕刃で所定の粒形状の粉砕材に粉砕している。粗砕刃及び粉砕刃などの回転刃を１つの回転軸に固定した１軸式の粉砕機は、回転軸を駆動する駆動部品が少なく構造もシンプルであるため、工場内リサイクルを目指す多くの事業所で利用されている。
【０００３】
一方で、大型のブロー成形や真空成形のような場合、バリや成形不良パリソンあるいは成形不良品等の大型の被粉砕物を粉砕するため、回転刃を固定した回転軸を適当な間隔を設けて２つ又は３つ以上平行に配置し、回転刃の間に被粉砕物を噛み込ませる多軸粉砕機も利用されている。
【０００４】
このような多軸粉砕機では、回転刃が固定された第１回転軸に減速機を介してモータのモータ軸に直結するとともに、第１回転軸と他の第２回転軸との間にギアを介装してある。そして、モータを作動させると減速機を介して第１回転軸が回転し、さらにギアを介して第２回転軸を回転させることができる（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１１３９号公報
【特許文献２】特開２００４−１０５７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の多軸粉砕機では、両方の回転軸を１台のモータで回転させるので、第１回転軸は、自身に固定された回転刃による粉砕時のトルクに加えて、第２回転軸に固定された回転刃による粉砕時のトルクも受ける。すなわち、第１回転軸が受けるトルクは、第２回転軸が受けるトルクの２倍近いトルクを受けることになる。
【０００７】
このため、第１回転軸の軸強度及びねじれの剛性などを第２回転軸の２倍にしなければならず、さらにモータも大きな定格のものを使用しなければならない。また、第１回転軸から第２回転軸へ回転を伝動するギアにも大きなオーバーハングロード（軸に作用する懸垂荷重、すなわち軸を曲げようとする力)が生じる。比較的軽負荷な被粉砕物（例えば、車両のバンパー、インパネなど）を粉砕するのであれば、特に問題とはならないものの、重負荷な被粉砕物（例えば、樹脂製ガソリンタンク、ドラム缶などの大型厚肉樹脂製品など）を粉砕する場合には、モータの定格を大きくするとともに、回転軸の軸径とベアリングなどを大きくして強度を高める必要があり、粉砕機全体の形状、寸法が大きくなるとともに重量が重くなり高価な機械になるという問題があった。また、第１回転軸から第２回転軸へトルクを伝達するギアの許容伝達トルクを超えるという問題もあった。
【０００８】
そこで、発明者らは、第１回転軸をモータで駆動させるとともに、第２回転軸を別のモータで駆動させることで、第１回転軸が受けるトルクを半減することを試みた。しかし、第１回転軸に固定された回転刃で被粉砕物を粉砕するタイミングで第２回転軸に固定された回転刃が被粉砕物を粉砕していない場合には、第１回転軸と第２回転軸とで受けるトルクに差が生じする。このトルクの差が第１回転軸と第２回転軸との回転を同期させるギアに作用し、ギアに大きなストレスを与え、ギア破損に繋がる。このため、大きなトルクに耐えうる大きなギアが必要となる。そして、大きなギアを用いることは、第１回転軸と第２回転軸の軸間距離を大きくする必要があり、回転軸、回転刃の寸法が大きくなり、粉砕機が大型化するという問題があった。
【０００９】
次に、発明者らは、第１回転軸と第２回転軸とを同期させるギアを無くして、第１回転軸と第２回転軸とを独立に別個のモータで駆動させることを試みた。回転軸の軸方向に適長離隔して複数の回転刃を固定し、各回転刃の周方向に沿って刃部を形成した多軸粉砕機において、粉砕時に生じるトルクを分散させるために各回転刃の刃部の位置を回転軸の周りの異なる位置に形成した。被粉砕物を回転刃の刃部で切断する場合、切断トルクを負担しているのは、当該刃部から受ける力である。しかし、第１回転軸と第２回転軸の刃部による被粉砕物の粉砕（切断）タイミングが重なった（一致した）場合には、切断トルクが２倍となり、重負荷な粉砕物を粉砕するときには、許容トルクを超えて、粉砕機がストール停止に陥る可能性があるので、モータの定格を小さくすることができず、粉砕機を小型化することもできなかった。
【００１０】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、回転軸等が受けるトルクを軽減して軽量、小型化を図ることができる多軸粉砕機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】
【００１１】
第１発明に係る多軸粉砕機は、複数の電動機で個別に駆動される複数の回転軸を平行に横置きし、前記回転軸それぞれに複数の回転刃を前記回転軸の軸方向に離隔して固定してあり、各回転刃の周方向に沿って刃部を形成した多軸粉砕機において、各回転刃の刃部それぞれを回転軸の周りの異なる位置に設けてあり、一方の回転軸に固定された各回転刃の刃部と、他方の回転軸に固定された各回転刃の刃部とが異なる回転角となるように前記回転軸の少なくとも１つの回転を制御する回転制御部を備えることを特徴とする。
【００１２】
第２発明に係る多軸粉砕機は、第１発明において、前記回転軸それぞれの回転刃の回転位置を検出する複数の位置検出部を備え、前記回転制御部は、前記位置検出部で検出した検出結果に基づいて、前記回転軸の回転を制御するように構成してあることを特徴とする。
【００１３】
第３発明に係る多軸粉砕機は、第１発明において、前記回転軸を駆動する電動機それぞれの駆動トルク又は該駆動トルクに関連する特徴量を検出する複数の特徴量検出部を備え、前記回転制御部は、前記特徴量検出部で検出した検出結果に基づいて、前記回転軸の回転を制御するように構成してあることを特徴とする。
【００１４】
第４発明に係る多軸粉砕機は、第３発明において、前記特徴量検出部で検出した駆動トルク又は特徴量の差分を算出する特徴量差分算出部と、該特徴量差分算出部で算出した差分を小さくすべく、前記特徴量検出部で検出した駆動トルク又は特徴量のうち小さい方の駆動トルク又は特徴量を大きくすべく制御する特徴量制御部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
第５発明に係る多軸粉砕機は、第４発明において、前記特徴量制御部は、前記特徴量差分算出部で算出した差分を小さくすべく、前記特徴量検出部で検出した駆動トルク又は特徴量のうち小さい方の駆動トルク又は特徴量を大きくし、大きい方の駆動トルク又は特徴量を小さくすべく制御するようにしてあることを特徴とする。
【００１６】
第６発明に係る多軸粉砕機は、第３発明において、前記回転軸を駆動する電動機それぞれの電動機軸の回転速度を検出する複数の回転速度検出部と、前記回転速度検出部で検出した回転速度の差分を算出する回転速度差分算出部とを備え、前記回転制御部は、前記回転速度差分算出部で算出した差分を小さくすべく、前記回転速度検出部で検出した回転速度のうち速い方の回転速度を遅くすべく制御するようにしてあることを特徴とする。
【００１７】
第７発明に係る多軸粉砕機は、第６発明において、前記回転制御部は、前記回転速度差分算出部で算出した差分を小さくすべく、前記回転速度検出部で検出した回転速度のうち速い方の回転速度を遅くし、遅い方の回転速度を速くすべく制御するようにしてあることを特徴とする。
【００１８】
第８発明に係る多軸粉砕機は、第３発明において、一の回転軸を駆動する電動機の電動機軸を所定の回転速度で動作させた状態で、前記特徴量検出部それぞれで検出した駆動トルク又は特徴量が等しくなるように制御する特徴量制御部を備えることを特徴とする。
【００１９】
第１発明にあっては、各回転刃の刃部それぞれを回転軸の周りの異なる位置に設けてある。例えば、各回転軸の軸方向に適長離隔して５枚の回転刃が固定され、各回転刃の刃部が周方向に沿って９０度ずつずれて４個あるとする。この場合、１つの回転軸の周りに２０個（４個×５枚）の刃部があるので、各回転刃の刃部の位置は、回転軸の周りに１８度（３６０度／２０個）ずつずれて設けてある。同様に他方の回転軸の周りにも１８度ずつずれて各回転刃の刃部を設けてある。回転制御部は、一方の回転軸に固定された各回転刃の刃部と、他方の回転軸に固定された各回転刃の刃部とが異なる回転角となるように回転軸の少なくとも１つの回転を制御する。例えば、一方の回転軸のいずれかの回転刃の刃部の位置が、当該回転軸の軸中心と水平の位置であって他方の回転軸のカラー（円筒部）に最も近接するタイミング（この場合、回転角を０とすることができる）で、他方の回転軸のいずれかの回転刃の刃部の位置が、当該回転軸の軸中心と水平の位置であって一方の回転軸のカラー（円筒部）に最も近接する位置（回転角が０）からずれる（例えば、回転角が９度程度）ように回転軸の回転を制御する。これにより、両方の回転軸の回転刃が同時に被粉砕物を切断しないようにして回転軸等（回転軸、軸受けなど）に生じるトルクのピークのタイミングをずらすことができ、回転軸が受けるトルクを軽減して軽量、小型化を図ることができる。
【００２０】
第２発明にあっては、回転軸それぞれの回転刃の回転位置を検出する複数の位置検出部を備える。位置検出部は、例えば、金属を検出することができる高周波発振形の近接センサ、反射光又は透過光などを用いた光電センサ等で構成することができる。位置検出部は、各回転刃に形成された刃部の位置を検出することができる適宜の箇所に設けることができる。回転制御部は、位置検出部で検出した検出結果に基づいて、回転軸の回転を制御する。例えば、一方の回転軸のいずれかの回転刃の刃部の位置が、当該回転軸の軸中心と水平の位置であって他方の回転軸のカラー（円筒部）に最も近接するタイミングにあるときに一方の位置検出部で刃部を検出し、他方の回転軸のいずれかの回転刃の刃部の位置が、当該回転軸の軸中心と水平の位置であって一方の回転軸のカラー（円筒部）から最も離れるタイミングにあるときに他方の位置検出部で刃部を検出するように位置検出部を所定位置に設ける。そして、両方の位置検出部で刃部を検出するタイミングが同じタイミングになるように回転軸の一方又は両方の回転を制御する。これにより、両方の回転軸の回転刃が同時に被粉砕物を切断しないようにして回転軸に生じるトルクのピークのタイミングをずらすことができ、回転軸等が受けるトルクを軽減して軽量、小型化を図ることができる。
【００２１】
第３発明にあっては、回転軸を駆動する電動機それぞれの駆動トルク又は駆動トルクに関連する特徴量を検出する複数の特徴量検出部を備える。特徴量は、例えば、電動機（モータ）のトルク電流又は電動機の負荷電流などである。特徴量として、電動機のトルク電流又は電動機の負荷電流を検出する場合には、検出したトルク電流又は負荷電流を駆動トルクに変換すればよい。なお、特徴量は、駆動トルクに関連する特徴量であるが、駆動トルクを含むと考えることもできる。回転制御部は、特徴量検出部で検出した検出結果に基づいて、回転軸の回転を制御する。例えば、各回転軸に５枚の回転刃が固定され、各回転刃の刃部が周方向に沿って９０度ずつずれて４個あるとする。１つの回転軸の周りに２０個（４個×５枚）の刃部があるので、被粉砕物を回転刃で切断させた場合、回転軸が１回転する間に特徴量のピークが２０回検出される。両方の特徴量検出部で検出した特徴量（特徴量のピーク）が同じタイミングにならないように回転軸の一方又は両方を制御する。これにより、両方の回転軸の回転刃が同時に被粉砕物を切断しないようにして回転軸に生じるトルクのピークのタイミングをずらすことができ、回転軸等が受けるトルクを軽減して軽量、小型化を図ることができる。
【００２２】
第４発明にあっては、特徴量検出部で検出した駆動トルク又は特徴量の差分を算出する特徴量差分算出部と、特徴量差分算出部で算出した差分を小さくすべく、特徴量検出部で検出した駆動トルク又は特徴量のうち小さい方の駆動トルク又は特徴量を大きくすべく制御する特徴量制御部とを備える。例えば、各電動機の電動機軸を所定の回転速度で回転させることにより、各回転軸を同じ回転数で回転させる。そして、特徴量検出部で検出した駆動トルク又は特徴量に差分がある場合、検出した駆動トルク又は特徴量が小さい方の電動機の駆動トルク（又は電動機のトルク電流若しくは負荷電流）を大きくする。これにより、両回転軸等が受けるトルクを平衡化することができる。
【００２３】
第５発明にあっては、特徴量制御部は、特徴量差分算出部で算出した差分を小さくすべく、特徴量検出部で検出した駆動トルク又は特徴量のうち小さい方の駆動トルク又は特徴量を大きくし、大きい方の駆動トルク又は特徴量を小さくすべく制御する。すなわち、特徴量検出部で検出した駆動トルク又は特徴量に差分がある場合、検出した駆動トルク又は特徴量が小さい方の電動機の駆動トルク（又は電動機のトルク電流若しくは負荷電流）を大きくし、検出した駆動トルク又は特徴量が大きい方の電動機の駆動トルク（又は電動機のトルク電流若しくは負荷電流）を小さくする。例えば、駆動トルク又は特徴量の差分ΔＴの１／２を小さい方に加算し、差分ΔＴの１／２を大きい方から減算する制御を行う。これにより、両方の回転軸等が受けるトルクを補完し合い、一方の回転軸等が受けるトルクが増大することを防止することができる。
【００２４】
第６発明にあっては、回転軸を駆動する電動機それぞれの電動機軸の回転速度を検出する複数の回転速度検出部と、回転速度検出部で検出した回転速度の差分を算出する回転速度差分算出部とを備える。回転制御部は、回転速度差分算出部で算出した差分を小さくすべく、回転速度検出部で検出した回転速度のうち速い方の回転速度を遅くすべく制御する。例えば、各電動機の電動機軸を所定の回転速度で回転させることにより、各回転軸を同じ回転数で回転させる。そして、回転速度検出部で検出した電動機軸の回転速度に差分がある場合、検出した回転速度が速い方の電動機の電動機軸の回転速度を遅くする。これにより、負荷トルクが小さい方の回転軸を駆動する電動機の駆動トルクを増加させて負荷トルクを補い、両回転軸等が受けるトルクを平衡化することができる。
【００２５】
第７発明にあっては、回転制御部は、回転速度差分算出部で算出した差分を小さくすべく、回転速度検出部で検出した回転速度のうち速い方の回転速度を遅くし、遅い方の回転速度を速くすべく制御する。すなわち、回転速度検出部で検出した回転速度に差分がある場合、検出した回転速度が遅い方の電動機の電動機軸の回転速度を速くし、検出した回転速度が速い方の電動機の電動機軸の回転速度を遅くする。例えば、回転速度の差分ΔＶの１／２を遅い方に加算し、差分ΔＶの１／２を速い方から減算する制御を行う。これにより、両方の回転軸等が受けるトルクを補完し合い、一方の回転軸等が受けるトルクが増大することを防止することができる。
【００２６】
第８発明にあっては、一の回転軸を駆動する電動機の電動機軸を所定の回転速度で動作させた状態で、特徴量検出部それぞれで検出した駆動トルク又は特徴量が等しくなるように制御する特徴量制御部を備える。所定の回転速度で動作させた電動機で駆動される回転軸が受けるトルクが増加（駆動トルク又は特徴量が増加）した場合、他方の電動機の駆動トルク又は特徴量も増加するので、負荷に対する駆動トルクが常に等分化され、両回転軸等が受けるトルクを平衡化することができる。
【発明の効果】
【００２７】
第１発明、第２発明及び第３発明によれば、両方の回転軸の回転刃が同時に被粉砕物を切断しないようにして回転軸等（回転軸、軸受けなど）に生じるトルクのピークのタイミングをずらすことができ、回転軸が受けるトルクを軽減して軽量、小型化を図ることができる。
【００２８】
第４発明及び第６発明によれば、両回転軸等が受けるトルクを平衡化することができる。
【００２９】
第５発明及び第７発明によれば、両方の回転軸等が受けるトルクを補完し合い、一方の回転軸等が受けるトルクが増大することを防止することができる。
【００３０】
第８発明によれば、負荷に対する駆動トルクが常に等分化され、両回転軸等が受けるトルクを平衡化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施の形態１の多軸粉砕機の構成の一例を示す要部斜視図である。
【図２】実施の形態１の多軸粉砕機の構成の一例を示す要部側面図である。
【図３】実施の形態１の多軸粉砕機の構成の一例を示す要部正面図である。
【図４】実施の形態１の多軸粉砕機の構成の一例を示す要部平面図である。
【図５】実施の形態１の多軸粉砕機の回転刃の配置例を示す模式図である。
【図６】実施の形態１の多軸粉砕機の回転刃の配置例を示す要部斜視図である。
【図７】実施の形態１の多軸粉砕機による被粉砕物の粉砕の一例を示す模式図である。
【図８】実施の形態１の多軸粉砕機による被粉砕物の粉砕の一例を示す模式図である。
【図９】粉砕時の負荷トルクの成分の一例を示すタイムチャートである。
【図１０】比較例としての回転軸の回転を同期させるギアを具備しない場合の粉砕機による回転刃の回転の様子を示す模式図である。
【図１１】実施の形態１の多軸粉砕機の構成の一例を示すブロック図である。
【図１２】実施の形態１の多軸粉砕機による回転刃の回転の様子を示す模式図である。
【図１３】実施の形態１の多軸粉砕機のセンサによる回転刃の位置検出の一例を示すタイミングチャートである。
【図１４】実施の形態２の多軸粉砕機の構成の一例を示すブロック図である。
【図１５】実施の形態２の多軸粉砕機によるトルク制御の一例を示すタイムチャートである。
【図１６】実施の形態１、２の多軸粉砕機による負荷トルクの平衡化の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
（実施の形態１）
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は実施の形態１の多軸粉砕機１００の構成の一例を示す要部斜視図であり、図２は実施の形態１の多軸粉砕機１００の構成の一例を示す要部側面図であり、図３は実施の形態１の多軸粉砕機１００の構成の一例を示す要部正面図であり、図４は実施の形態１の多軸粉砕機１００の構成の一例を示す要部平面図である。
【００３３】
多軸粉砕機（以下、「粉砕機」ともいう）１００は、金属製であって中央部に開口部（不図示）を設けた基台１上に粉砕機本体をボルト等で固定してある。粉砕機本体は、上側と下側が開口した筐体５０を備える。すなわち、筐体５０は、基台１に設けた前述の開口部を囲んで基台１上に対設した２つの側壁５１、５２及び２つの軸壁５３、５４で構成され平面視が矩形状をなす（図４参照）。
【００３４】
粉砕機１００は、側壁５１、５２に平行に横置きされ、軸壁５３、５４に両端が取り付けられた第１の回転軸１０及び第２の回転軸２０を備える。第１の回転軸１０には、回転軸１０方向に適長離隔して複数の回転刃１５（図４の例では５枚）を固定してある。同様に、第２の回転軸２０には、回転軸２０方向に回転刃１５の離隔寸法と同じ寸法離隔して複数の回転刃１６（図４の例では５枚）を固定してある。
【００３５】
一方の側壁５１に沿って基台１上にモータ（第１の電動機）１１及びモータ１１のモータ軸（電動機軸）の回転数を減速する第１の減速機１２を並置してある。また、他方の側壁５２に沿って基台１上にモータ（第２の電動機）２１及びモータ２１のモータ軸（電動機軸）の回転数を減速する第２の減速機２２を並置してある。
【００３６】
小スプロケット１３１、大スプロケット１３２及び各スプロケット１３１、１３２を連結するチェーン１３３を有する第１の伝動チェーン１３を軸壁５３に並置してある。また、小スプロケット２３１、大スプロケット２３２及び各スプロケット２３１、２３２を連結するチェーン２３３を有する第２の伝動チェーン２３を軸壁５４に並置してある。
【００３７】
第１の伝動チェーン１３は、第１の減速機１２の回転を第１の回転軸１０に伝動し、第２の伝動チェーン２３は、第２の減速機２２の回転を第２の回転軸２０に伝動する。すなわち、第１のモータ１１、減速機１２、伝動チェーン１３と、第２のモータ２１、減速機２２、伝動チェーン２３は、筐体５０を間にして点対称の位置に設けてある。
【００３８】
なお、上述の例では、伝動チェーン１３の大スプロケット１３２を回転軸１０に接続し、伝動チェーン２３の大スプロケット２３２を回転軸２０に接続してあるが、大スプロケット１３２を回転軸２０に接続し、伝動チェーン２３の大スプロケット２３２を回転軸１０に接続してもよい。これにより、大小スプロケットの離隔距離を広げることができ、大小スプロケットによる減速比をさらに大きくとることができ、さらに軽量かつ小型の減速機を採用することができる。
【００３９】
基台１の下側には、粉砕機１００で粉砕（切断）された粉砕物を収容する収容箱（不図示）が配置される。
【００４０】
筐体５０の上方には、被粉砕物を投入するための投入ホッパ２を設けてある。投入ホッパ２の内部は開放され、投入口から投入された被粉砕物は粉砕機本体の筐体５０内へ供給される。
【００４１】
基台１上には、粉砕機１００（モータ１１、２１も含む）の動作を制御するための制御盤３０を設けてある。制御盤３０は、粉砕機１００の動作を制御するための各種操作スイッチ、粉砕機１００の作動状態を表示する表示灯（いずれも不図示）などを備える。
【００４２】
図５は実施の形態１の多軸粉砕機１００の回転刃１５、１６の配置例を示す模式図である。筐体５０を構成する側壁５１、５２の内側に２つの回転軸１０、２０を平行に横置きしてある。回転軸１０、２０それぞれは、減速機１２、２２、伝動チェーン１３、２３を介してモータ１１、２１で個別に駆動され、図５中の矢印で示す回転方向に回転する。
【００４３】
回転軸１０には、複数枚（例えば、５枚）の大径の回転刃１５が、回転軸１０の軸方向に沿って所定の離隔寸法を設けて配置してある。回転軸１０の隣接する回転刃１５の間には、小径の円筒状のカラー（円筒部）１５３を嵌着してある。回転刃１５は、周方向（回転刃１５の回転方向）に沿って複数（図５の例では４つ）の刃部１５１を形成してある。
【００４４】
同等に、回転軸２０には、複数枚（例えば、５枚）の大径の回転刃１６が、回転軸２０の軸方向に沿って所定の離隔寸法を設けて配置してある。回転軸２０の隣接する回転刃１６の間には、小径の円筒状のカラー（円筒部）１６３を嵌着してある。回転刃１６は、周方向（回転刃１６の回転方向）に沿って複数（図５の例では４つ）の刃部１６１を形成してある。
【００４５】
刃部１５１は、回転刃１５の刃元部１５２から回転方向に向かって先端部（刃先）が湾曲したアーム状をなしている。図５から分かるように、カラー（円筒部）１５３の径（例えば、回転軸１０の中心からの半径）をＲ１、刃部１５１の先端部（刃先）の回転径をＲ２、刃元部１５２の径をＲ０とすると、Ｒ１＜Ｒ０＜Ｒ２の関係が成り立つ。
【００４６】
同様に、刃部１６１は、回転刃１６の刃元部１６２から回転方向に向かって先端部（刃先）が湾曲したアーム状をなしている。図５から分かるように、カラー（円筒部）１６３の径（例えば、回転軸２０の中心からの半径）をＲ１、刃部１６１の先端部（刃先）の回転径をＲ２、刃元部１６２の径をＲ０とすると、Ｒ１＜Ｒ０＜Ｒ２の関係が成り立つ。
【００４７】
刃部１５１は、回転刃１５の周方向に沿って等間隔に設けられている。すなわち、１つの回転刃１５の隣り合う刃部１５１と回転軸１０の軸中心とがなす角は９０度である。同様に、刃部１６１は、回転刃１６の周方向に沿って等間隔に設けられている。すなわち、１つの回転刃１６の隣り合う刃部１６１と回転軸２０の軸中心とがなす角は９０度である。
【００４８】
図５に示すように、回転軸１６に固定された隣り合う回転刃１６の刃部１６１は、回転軸２０の軸中心に対して角度θだけずらして設けてある。例えば、回転刃１６の数が５枚で、１つの回転刃１６に４つの刃部１６１を９０度ずつずらして設けてある場合、角度θは、１８度{３６０度÷（５×４）}となる。図５の例では、簡略化のため他の回転刃１５、１６の刃部は図示していないが、他の刃部についても同様である。
【００４９】
側壁５１、５２の内側には、案内壁１５４、１６４が設けられている。案内壁１５４の下側にはスクレーパ１５５を設けてある。スクレーパ１５５は、カラー１５３の外周と摺動可能に当接してあり、回転刃１５の回転軌道に合わせて先端が櫛形状をなす。また、案内壁１６４の下側にはスクレーパ１６５を設けてある。スクレーパ１６５は、カラー１６３の外周と摺動可能に当接してあり、回転刃１６の回転軌道に合わせて先端が櫛形状をなす。
【００５０】
図６は実施の形態１の多軸粉砕機１００の回転刃１５、１６の配置例を示す要部斜視図である。図６の例では、簡略化のため、回転刃１５、１６をそれぞれ２枚だけ示している。回転刃１５の刃部１５１の刃先の回転軌跡と、カラー（円筒部）１６３の外周とは、２つの回転軸１０、２０の軸中心を結ぶ仮想直線上で、最も近接する。また、同様に、回転刃１６の刃部１６１の刃先の回転軌跡と、カラー（円筒部）１５３の外周とは、２つの回転軸１０、２０の軸中心を結ぶ仮想直線上で最も近接する。このときの刃部１５１、１６１の回転角を便宜上０度とすることができる。
【００５１】
刃部１５１、１６１は、対応するカラー（円筒部）１６３、１５３と協働して、刃部１５１、１６１が被粉砕物に押し込まれて被粉砕物を必要な寸法に切断（せん断、シャーリング）する。シャーリングによる負荷は、切断の時だけに生じ、不連続にかつピークを有して個々の刃部に作用するトルクとなって現れる。
【００５２】
回転刃１５の刃元１５２の外周（回転軌跡）とカラー（円筒部）１６３の外周とは適宜の間隔を設けてある。同様に、回転刃１６の刃元１６２の外周（回転軌跡）とカラー（円筒部）１５３の外周とは適宜の間隔を設けてある。当該間隔は、粉砕機自身の大きさにも依存するが、例えば、２５〜４０ｍｍなどである。なお、この寸法に限定されるものではない。刃元１５２、１６２は、対応するカラー（円筒部）１６３、１５３と協働して、両回転軸１０、２０間に被粉砕物を巻き込んで圧延する。例えば、６０ｍｍ程度の肉厚の被粉砕物を２５ｍｍ程度の厚みまで圧延することができる。圧延による負荷は、全ての回転刃にほぼ連続的に作用するトルクとなって現れる。
【００５３】
回転刃１５と隣り合う回転刃１６とは、適宜の離隔寸法を設けてある。回転刃１５と隣り合う回転刃１６とは、それぞれの側面同士が反対方向に回転することにより、幅広の被粉砕物を長手方向に切断（スリッティング）する。スリッティングによる負荷は、全ての回転刃にほぼ連続的に作用するトルクとなって現れる。
【００５４】
筐体５０上方の開口部から被粉砕物を投入した場合、回転刃１５、１６、カラー１５３、１６３の協働により、被粉砕物に対してシャーリング、圧延、スリッティングそれぞれの加工が行われる。粉砕された粉砕片は、回転刃１５、１６の回転に伴って筐体５０の下方へ排出される。
【００５５】
図７及び図８は実施の形態１の多軸粉砕機１００による被粉砕物の粉砕の一例を示す模式図である。なお、図７、図８では、簡便のため、１つの回転刃１６と対応するカラー１５３だけを示している。
【００５６】
例えば、樹脂製のガソリンタンク又はドラム缶などの被粉砕物（ワークともいう）９０を投入ホッパから投入すると、図７に示すように、所定の回転数（例えば、５ｒｐｍ）で回転する回転刃１６の刃部１６１の刃先が被粉砕物に押し込まれ、刃部１６１とカラー１５３との協働により被粉砕物のシャーリング加工が開始される。同時に刃元１６２とカラー１５３との協働による圧延加工が開始される。また、回転刃１６と隣り合う回転刃１５（不図示）との協働によるスリッティング加工が開始される。
【００５７】
さらに回転が進むと、図８に示すように、被粉砕物９０は、必要な肉厚に圧延されるとともに必要な大きさに切断された粉砕物９１となって、筐体５０下方に設けられた収容箱に収容される。
【００５８】
図９は粉砕時の負荷トルクの成分の一例を示すタイムチャートである。図９において、横軸は時間、縦軸は負荷トルクを示す。図９中、符号Ａで示す波形は、シャーリングによる負荷トルク（トルク成分）を表し、符号Ｂで示す波形は、圧延による負荷トルク（トルク成分）を表し、符号Ｃで示す波形は、スリッティングによる負荷トルク（トルク成分）を表す。なお、符号Ａ、Ｂ、Ｃで示す波形は、簡略化したものであり、実際には時間的な変動成分を有する。また、各トルク成分は、被粉砕物の材質、形状（厚み、幅、圧延量）などによって異なる。
【００５９】
各負荷トルク成分の割合は、一例として、シャーリングによる負荷トルクのピークが６０％程度、圧延による負荷トルクが３０％程度、スリッティングによる負荷トルクが１０％程度である。なお、図９に示す負荷トルクは、それぞれの回転軸に別個に作用する。
【００６０】
上述のように、１つの回転軸に５枚の回転刃を設け、各回転刃に刃部を周方向に９０度の間隔で４個形成した場合、１つの回転軸には２０個の刃部が回転軸の周りに１８度ずつずれて配置される。すなわち、回転軸が１回転する間に２０回シャーリングが行われる。したがって、符号Ａで示すシャーリングによる負荷トルクの隣り合うピーク同士の時間間隔ｔは、回転軸の回転数をｎ（ｒｐｍ）とすると、ｔ＝３／ｎで表すことができる。例えば、１分間に３回転とすると、２０秒間に１回転することになり、刃部の数が２０個であるから、ｔ＝１秒となる。同様に、１分間に５回転とすると、ｔ＝０．６秒となる。
【００６１】
次に、本実施の形態による回転軸１０、２０の回転制御について説明する。まず、本実施の形態について説明する前に、従来の粉砕機の場合について説明する。図１０は比較例としての回転軸の回転を同期させるギアを具備しない場合の粉砕機による回転刃の回転の様子を示す模式図である。図１０に示すように、回転軸１０、２０それぞれがモータにより別個に駆動され、両方の回転軸１０、２０の回転を同期させるギアを具備しない場合、被粉砕物を粉砕する過程で回転刃１５、１６、回転軸１０、２０等にトルクが生じ、いずれかの回転軸の回転がトルク増加により遅くなるときがある。そのような場合、図１０に示すように、１つの刃部１５１の刃先の先端部と１つの刃部１６１の刃先の先端部とが、回転軸１０、２０の軸中心を結ぶ仮想直線上に同時に位置するタイミングでは、刃部１５１と刃部１６１とが同じタイミングで回転することとなり、被粉砕物の切断（シャーリング）による大きなトルク（図９の符号Ａ参照）が同時に両方の回転軸１０、２０に作用する。以下、この点について説明する。
【００６２】
図５で示したように、刃部１５１、１６１の先端部の径Ｒ２は、カラー１５３、１６３の径Ｒ１より大きく、例えば、２倍程度（Ｒ２＝２×Ｒ１）ある。このため、回転軸１０、２０の回転数が同じであっても、負荷によるトルクの大きさは、刃部１５１、１６１による切断トルクにより回転軸に作用するトルクの方が、径の違いだけを考慮しても、カラー（円筒部）１５３、１６３により回転軸に作用するトルクより大きくなる（例えば、２倍程度大きい）。
【００６３】
さらに、回転軸１０、２０の回転数が同じであっても、刃部１５１、１６１の周方向の移動速度（回転速度）は、カラー（円筒部）１５３、１６３の移動速度（回転速度）より２倍程度速く、加工半径の違いから、刃部１５１、１６１による切断トルクにより回転軸に作用するトルクの方が、加工半径の違いだけを考慮しても、カラー（円筒部）１５３、１６３により回転軸に作用するトルクより大きくなる（例えば、２倍程度大きい）。
【００６４】
すなわち、被粉砕物を介して、粉砕に要する負荷トルクの多くを負担しているのは、被粉砕物に刃部が押し込まれた際の当該刃部を回転させる回転軸となる。
【００６５】
次に、本実施の形態の多軸粉砕機１００による回転軸１０、２０の回転制御について説明する。図１１は実施の形態１の多軸粉砕機１００の構成の一例を示すブロック図である。図１１に示すように、インバータ４１は、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電圧を所要の周波数に変換し、変換した周波数の出力電圧をモータ１１へ供給する。モータ１１は、例えば、誘導電動機であり、インバータ４１から供給された周波数の交流電圧に応じて駆動される。モータ１１のモータ軸の回転数は減速機１２で減速される。減速機１２には、伝動チェーン１３の小スプロケットを設けてあり、チェーンを介して小スプロケットの回転を大スプロケットに伝動し、大スプロケットの回転を回転刃１５が固定された回転軸へ伝える。すなわち、多軸粉砕機１００の一方の回転軸は、減速機１２、伝動チェーン１３により減速された回転数で回転する。
【００６６】
同様に、インバータ４２は、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電圧を所要の周波数に変換し、変換した周波数の出力電圧をモータ２１へ供給する。モータ２１は、例えば、誘導電動機であり、インバータ４２から供給された周波数の交流電圧に応じて駆動される。モータ２１のモータ軸の回転数は減速機２２で減速される。減速機２２には、伝動チェーン２３の小スプロケットを設けてあり、チェーンを介して小スプロケットの回転を大スプロケットに伝動し、大スプロケットの回転を回転刃１６が固定された回転軸へ伝える。すなわち、多軸粉砕機１００の他方の回転軸は、減速機２２、伝動チェーン２３により減速された回転数で回転する。
【００６７】
制御部４０は、多軸粉砕機１００の動作、すなわちインバータ４１、４２の動作を制御し、回転制御部としての回転数制御部４３を備える。
【００６８】
位置検出部としてのセンサ３１は、回転刃１５の回転位置を検出する。センサ３１は、例えば、金属を検出することができる高周波発振形の近接センサ、反射光又は透過光などを用いた光電センサ等で構成することができる。センサ３１は、回転刃１５に形成された刃部１５１の位置を検出することができる適宜の箇所に設けることができる。なお、センサ３１により、１つの刃部１５１の所定位置への到達又は所定位置の通過を検出してもよく、複数の刃部１５１の位置を検出してもよい。センサ３２は、回転刃１６の回転位置を検出し、構成はセンサ３１と同様である。
【００６９】
回転数制御部４３は、一方の回転軸１０に固定された各回転刃１５の刃部１５１と、他方の回転軸２０に固定された各回転刃１６の刃部１６１とが異なる回転角となるように回転軸１０、２０の少なくとも１つの回転を制御する。
【００７０】
図１２は実施の形態１の多軸粉砕機１００による回転刃の回転の様子を示す模式図である。図１２に示すように、例えば、回転軸２０のいずれかの回転刃１６の刃部１６１の位置が、回転軸２０の軸中心と水平の位置であって他方の回転軸１０のカラー（円筒部）１５３に最も近接するタイミング（この場合、回転角を０とすることができる）で、他方の回転軸１０のいずれかの回転刃１５の刃部１５１の位置が、回転軸１０の軸中心と水平の位置であって回転軸２０のカラー（円筒部）１６３に最も近接する位置（回転角が０）からずれる（例えば、回転角が９度程度）ように回転軸１０、２０の一方の回転を制御する。これにより、両方の回転軸１０、２０の回転刃１５、１６が同時に被粉砕物に押し込まれて被粉砕物を切断しないようにして回転軸等（回転軸、軸受けなど）に生じるトルクのピークのタイミングをずらすことができ、回転軸１０、２０が受けるトルクを軽減して粉砕機１００の軽量、小型化を図ることができる。
【００７１】
次に、センサ３１、３２を用いた回転制御について具体的に説明する。図１３は実施の形態１の多軸粉砕機１００のセンサ３１、３２による回転刃の位置検出の一例を示すタイミングチャートである。図１３において、矩形状のパルス波形は、センサ３１、３２が刃部１５１、１６１を検出したタイミングを示す。回転数制御部４３は、センサ３１、３２で検出した検出結果に基づいて、回転軸１０、２０の一方又は両方の回転を制御する。具体的には、回転数制御部４３は、インバータ４１、４２の一方又は両方に速度指令を出力する。
【００７２】
例えば、図１２に示すように、回転軸２０のいずれかの回転刃１６の刃部１６１の位置が、回転軸２０の軸中心と水平の位置であって回転軸１０のカラー（円筒部）１５に最も近接するタイミングにあるときセンサ３２で刃部１６１を検出するようにセンサ３２の設置位置を設定するとともに、回転軸１０のいずれかの回転刃１５の刃部１５１の位置が、回転軸１０の軸中心と水平の位置であって回転軸２０のカラー（円筒部）１６３から最も離れるタイミングにあるときにセンサ３１で刃部１５１を検出するようにセンサ３１の設置位置を設定する。このようにセンサ３１、３２の位置を設定した場合、回転刃１５、１６が図１０に示すような状態になった場合、センサ３１、３２の検出結果は図１３Ａに示すようになる。
【００７３】
そして、回転数制御部４３は、図１３Ｂに示すように、両方のセンサ３１、３２で刃部を検出するタイミングが同じタイミングになるように回転軸１０、２０の一方又は両方の回転を制御する。刃部の検出タイミングが図１３Ｂに示す場合、回転刃１５、１６の回転刃、図１２に示すような状態となる。これにより、両方の回転軸の回転刃が同時に被粉砕物を切断しないようにして回転軸に生じるトルクのピークのタイミングをずらすことができ、回転軸等が受けるトルクを軽減して粉砕機１００の軽量、小型化を図ることができる。
【００７４】
上述のセンサ３１、３２による回転軸の回転制御、すなわち、回転刃の位置のタイミング補正は、被粉砕物を投入しない無負荷運転、被粉砕物を投入した負荷運転時、いずれの場合でも行うことができる。
【００７５】
上述の実施の形態１では、センサ３１、３２で回転刃の刃部を検出する構成であったが、回転刃の位置（回転位置）の検出は、これに限定されるものではない。例えば、回転刃の側面に所定のマークを付しておき、当該マークを検出することもできる。また、回転刃の刃元に位置検出用の部位を設けてもよい。
【００７６】
（実施の形態２）
上述の実施の形態１では、センサ３１、３２により回転軸１０、２０の回転を制御する構成であったが、回転刃の刃部の位置を検出する代わりに駆動トルク等の特徴量を検出することもできる。
【００７７】
図１４は実施の形態２の多軸粉砕機１１０の構成の一例を示すブロック図である。図１４において、実施の形態１と同様の箇所は同一符号を付して説明を省略する。制御部６０は、トルク量検出部６１、トルク差分算出部６２、トルク制御部６３、回転速度検出部６４、回転速度差分算出部６５、回転数制御部６６などを備える。
【００７８】
トルク量検出部６１は、回転軸１０、２０を駆動するモータ１１、２１の駆動トルク又は駆動トルクに関連する特徴量を検出する複数の特徴量検出部としての機能を有する。特徴量は、例えば、モータ１１、２１のトルク電流又はモータ１１、２１の負荷電流などである。特徴量として、モータ１１、２１のトルク電流又は負荷電流を検出する場合には、検出したトルク電流又は負荷電流を駆動トルクに変換すればよい。なお、特徴量は、駆動トルクに関連する特徴量であるが、駆動トルクを含むと考えることもできる。
【００７９】
なお、モータ１１、２１の入力電圧と入力電流との位相角をθとすると、トルク電流Ｉｒ＝負荷電流Ｉ×ｃｏｓθの関係がある。ｃｏｓθは力率である。力率ｃｏｓθは、負荷状態に応じて、例えば、２０％〜８０％程度の値を用いることができる。また、駆動トルク（トルク、負荷トルク）Ｔｍとトルク電流Ｉｒとの関係は、例えば、Ｔｍ＝ｋ×Ｐｗ／Ｖｆ、Ｐｗ＝Ｖ×Ｉｒ×ηと関係付けることができる。ここで、ｋはモータ１１、２１により決定される定数、Ｐｗは出力電力、Ｖｆはモータ１１、２１のモータ軸の回転速度、Ｖは入力電圧、ηは効率である。すなわち、モータ１１、２１のトルク電流Ｉｒ又はモータ１１、２１の負荷電流Ｉを検出することにより、モータ１１、２１の駆動トルクＴｍを求めることができる。
【００８０】
トルク差分算出部６２は、トルク量検出部６１で検出したモータ１１、２１それぞれの駆動トルク又は特徴量の差分を算出する特徴量差分算出部としての機能を有する。
【００８１】
トルク制御部は、トルク差分算出部６２で算出した差分が小さくなるように、モータ１１、２１の一方又は両方の駆動トルク又は特徴量の大小を制御する特徴量制御部としての機能を有する。なお、トルク制御は、モータ１１、２１に印加されるトルクの指令をインバータ４１、４２へ与え、インバータ４１、４２は、当該指令に対して、トルクが一致するように自動的にインバータの速度を変える制御である。
【００８２】
回転速度検出部６４は、回転軸１０、２０を駆動するモータ１１、２１のモータ軸の回転速度を検出する。
【００８３】
回転速度差分算出部６５は、回転速度検出部６４で検出したモータ１１、２１のモータ軸の回転速度の差分を算出する。
【００８４】
回転数制御部６６は、トルク量検出部６１で検出した駆動トルク又は特徴量に基づいて、回転軸１０、２０の一方又は両方の回転を制御する回転制御部としての機能を有する。なお、回転速度制御（回転数制御）は、モータ１１、２１に回転させたい速度の指令をインバータ４１、４２へ与え、インバータ４１、４２は、当該指令に基づいてモータ１１、２１のモータ軸を回転させる制御である。
【００８５】
図１５は実施の形態２の多軸粉砕機１１０によるトルク制御の一例を示すタイムチャートである。なお、図１５に示すトルク波形は、図９で示す負荷トルクの各成分を合計したものである。また、トルク波形の隣接するピークの時間間隔ｔは、図９と同様の時間ｔである。回転刃１５、１６の回転位置が図１０に示すように、両方の回転刃の刃部１５１、１６１で被粉砕物を切断するタイミングが同じタイミングになった場合、トルク量検出部６１で検出したモータ１１、２１それぞれのトルク（駆動トルク）は、図１５Ａに示すように、トルクのピークが同じになる。
【００８６】
回転数制御部６６は、トルク量検出部６１で検出した検出結果に基づいて、回転軸１０、２０の一方又は両方の回転を制御する。例えば、上述のように、各回転軸１０、２０に５枚の回転刃１５、１６が固定され、各回転刃１５、１６の刃部１５１、１６１が周方向に沿って９０度ずつずれて４個あるとする。１つの回転軸１０、２０の周りに２０個（４個×５枚）の刃部１５１、１６１があるので、被粉砕物を回転刃１５、１６で切断させた場合、回転軸１０、２０が１回転する間にトルクのピークが２０回検出される。
【００８７】
図１５Ｂに示すように、回転数制御部６６は、トルク量検出部６１で検出したモータ１１のトルクのピークと、モータ２１のトルクのピークが同じタイミングにならないように回転軸１０、２０の一方又は両方を制御する。例えば、トルクのピークが時間ｔ／２だけずれるように、回転軸１０、２０の回転を制御する。これにより、両方の回転軸１０、２０の回転刃１５、１６が同時に被粉砕物を切断しないようにして回転軸１０、２０に生じるトルクのピークのタイミングをずらすことができ、回転軸等が受けるトルクを軽減して粉砕機１１０の軽量、小型化を図ることができる。
【００８８】
次に、回転軸１０、２０に作用するトルク（負荷トルク）を平衡化する方法について説明する。なお、以下の負荷トルクの平衡化は、実施の形態１についても実施の形態２と同様の構成を備えることにより、同様に実現することができる。
【００８９】
第１の負荷トルク（トルク）平衡化の方法は、各モータ１１、２１のモータ軸それぞれを所定の回転速度で回転させることにより、各回転軸１０、２０を同じ回転数で回転させる。そして、トルク量検出部で検出したモータ１１、２１のトルク（又はモータ１１、２１のトルク電流若しくは負荷電流）に差分がある場合、差分を小さくすべく、検出したトルクが小さい方のモータのトルク（又はモータのトルク電流若しくは負荷電流）を大きくする。これにより、両回転軸１０、２０等が受けるトルクを平衡化することができる。
【００９０】
第２の負荷トルク（トルク）平衡化の方法は、各モータ１１、２１のモータ軸それぞれを所定の回転速度で回転させることにより、各回転軸１０、２０を同じ回転数で回転させる。そして、トルク量検出部で検出したモータ１１、２１のトルク（又はモータ１１、２１のトルク電流若しくは負荷電流）に差分がある場合、差分を小さくすべく、検出したトルクが小さい方のモータのトルク（又はモータのトルク電流若しくは負荷電流）を大きくし、検出したトルクが大きい方のモータのトルク（又はモータのトルク電流若しくは負荷電流）を小さくする。
【００９１】
図１６は実施の形態１、２の多軸粉砕機１００、１１０による負荷トルクの平衡化の一例を示す説明図である。図１６に示すように、モータ１１、２１のトルクを検出した場合に、モータ２１のトルクが大きく、モータ１１のトルクが小さく、両者の差分があるときは、モータ２１のトルクを小さくし、モータ１１のトルクを大きくする。例えば、トルクの差分ΔＴの１／２を小さい方に加算し、差分ΔＴの１／２を大きい方から減算する制御を行う。これにより、両方の回転軸１０、２０等が受けるトルクを補完し合い、一方の回転軸等が受けるトルクが増大することを防止することができる。
【００９２】
第３の負荷トルクの平衡化の方法は、各モータ１１、２１のモータ軸それぞれを所定の回転速度で回転させることにより、各回転軸１０、２０を同じ回転数で回転させる。そして、回転速度検出部６４で検出したモータ１１、２１のモータ軸の回転速度に差分がある場合、差分を小さくすべく、回転速度の速い方のモータのモータ軸の回転速度を遅くして、モータの駆動トルクを増やす。なお、この場合、回転速度の制御は、予め定められた範囲（±ΔＶｓ）で行うことができる。一般的に回転速度が速くなるのは駆動トルクが軽くなっているためであり、回転速度を遅くすることにより、トルクを増やす。これにより、負荷トルクが小さい方の回転軸を駆動するモータの駆動トルクを増加させて負荷トルクを補い、両回転軸等が受けるトルクを平衡化することができる。
【００９３】
第４の負荷トルクの平衡化の方法は、各モータ１１、２１のモータ軸それぞれを所定の回転速度で回転させることにより、各回転軸１０、２０を同じ回転数で回転させる。そして、回転速度検出部６４で検出したモータ１１、２１のモータ軸の回転速度に差分がある場合、差分を小さくすべく、回転速度の速い方のモータのモータ軸の回転速度を遅くし、回転速度の遅い方のモータのモータ軸の回転速度を速くする。例えば、回転速度の差分ΔＶの１／２を遅い方に加算し、差分ΔＶの１／２を速い方から減算する制御を行う。これにより、両方の回転軸等が受けるトルクを補完し合い、一方の回転軸等が受けるトルクが増大することを防止することができる。
【００９４】
第５の負荷トルクの平衡化の方法は、モータ１１、２１のモータ軸の一方のみを所定の回転速度で動作させた状態で、トルク量検出部６１で検出したモータ１１、２１それぞれトルク（又はモータのトルク電流若しくは負荷電流）が等しくなるように、モータ１１、２１のトルクを制御する。所定の回転速度で動作させたモータで駆動される回転軸が受けるトルク（又はモータのトルク電流若しくは負荷電流）が増加した場合、他方のモータのトルクも増加させることができるので、負荷に対するトルクが常に等分化され、両回転軸等が受けるトルクを平衡化することができる。
【００９５】
図１４の例では、制御部６０は、回転速度制御とトルク制御との両方制御を行うための構成を具備しているが、回転速度制御のみ、あるいはトルク制御のみを行う構成だけを具備することもできる。また、使用に応じて、回転速度制御とトルク制御とを切り替えて行うこともできる。
【００９６】
上述の実施の形態１、２では、２つの回転軸等（回転軸、軸受けなど）に生じる負荷トルクのアンバランスを相互に補うことができるので、大きな駆動トルクを確保するための定格の大きなモータ（例えば、１１ｋＷ）を必要とせず、定格の小さなモータ（例えば、５．５ｋＷ）を使用することが可能となる。また、各回転軸に生じるトルクをバランスさせて軽減することができるので、回転軸を別個に駆動した場合でも、一方の回転軸の強度、ねじれの剛性などを他方の回転軸の２倍のものを使用する必要がなく、回転軸に作用するトルクによるオーバーハングロードも軽減することができるので、回転軸の軸強度、軸受けの寿命などの弱点が無くなり、さらには粉砕機の軽量コンパクト化を図ることができる。
【００９７】
上述の実施の形態では、２つの回転軸を備えた多軸粉砕機について説明したが、本発明は２軸粉砕機だけでなく、３軸以上の他軸粉砕機についても適用することができる。
【符号の説明】
【００９８】
１０、２０ 回転軸
１１、２１ モータ（電動機）
１２、２２ 減速機
１３、２３ 伝動チェーン
１５、１６ 回転刃
１５１、１６１ 刃部
１５２、１６２ 刃元
１５３、１６３ カラー
３１、３２ センサ（位置検出部）
４０ 制御部
４１、４２ インバータ
４３ 回転数制御部（回転制御部）
６０ 制御部
６１ トルク量検出部（特徴量検出部）
６２ トルク差分算出部（特徴量差分算出部）
６３ トルク制御部（特徴量制御部）
６４ 回転速度検出部
６５ 回転速度差分算出部
６６ 回転数制御部（回転制御部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電動機で個別に駆動される複数の回転軸を平行に横置きし、前記回転軸それぞれに複数の回転刃を前記回転軸の軸方向に離隔して固定してあり、各回転刃の周方向に沿って刃部を形成した多軸粉砕機において、
各回転刃の刃部それぞれを回転軸の周りの異なる位置に設けてあり、
一方の回転軸に固定された各回転刃の刃部と、他方の回転軸に固定された各回転刃の刃部とが異なる回転角となるように前記回転軸の少なくとも１つの回転を制御する回転制御部を備えることを特徴とする多軸粉砕機。
【請求項２】
前記回転軸それぞれの回転刃の回転位置を検出する複数の位置検出部を備え、
前記回転制御部は、
前記位置検出部で検出した検出結果に基づいて、前記回転軸の回転を制御するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の多軸粉砕機。
【請求項３】
前記回転軸を駆動する電動機それぞれの駆動トルク又は該駆動トルクに関連する特徴量を検出する複数の特徴量検出部を備え、
前記回転制御部は、
前記特徴量検出部で検出した検出結果に基づいて、前記回転軸の回転を制御するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の多軸粉砕機。
【請求項４】
前記特徴量検出部で検出した駆動トルク又は特徴量の差分を算出する特徴量差分算出部と、
該特徴量差分算出部で算出した差分を小さくすべく、前記特徴量検出部で検出した駆動トルク又は特徴量のうち小さい方の駆動トルク又は特徴量を大きくすべく制御する特徴量制御部と
を備えることを特徴とする請求項３に記載の多軸粉砕機。
【請求項５】
前記特徴量制御部は、
前記特徴量差分算出部で算出した差分を小さくすべく、前記特徴量検出部で検出した駆動トルク又は特徴量のうち小さい方の駆動トルク又は特徴量を大きくし、大きい方の駆動トルク又は特徴量を小さくすべく制御するようにしてあることを特徴とする請求項４に記載の多軸粉砕機。
【請求項６】
前記回転軸を駆動する電動機それぞれの電動機軸の回転速度を検出する複数の回転速度検出部と、
前記回転速度検出部で検出した回転速度の差分を算出する回転速度差分算出部と
を備え、
前記回転制御部は、
前記回転速度差分算出部で算出した差分を小さくすべく、前記回転速度検出部で検出した回転速度のうち速い方の回転速度を遅くすべく制御するようにしてあることを特徴とする請求項３に記載の多軸粉砕機。
【請求項７】
前記回転制御部は、
前記回転速度差分算出部で算出した差分を小さくすべく、前記回転速度検出部で検出した回転速度のうち速い方の回転速度を遅くし、遅い方の回転速度を速くすべく制御するようにしてあることを特徴とする請求項６に記載の多軸粉砕機。
【請求項８】
一の回転軸を駆動する電動機の電動機軸を所定の回転速度で動作させた状態で、前記特徴量検出部それぞれで検出した駆動トルク又は特徴量が等しくなるように制御する特徴量制御部を備えることを特徴とする請求項３に記載の多軸粉砕機。
【請求項１】
複数の電動機で個別に駆動される複数の回転軸を平行に横置きし、前記回転軸それぞれに複数の回転刃を前記回転軸の軸方向に離隔して固定してあり、各回転刃の周方向に沿って刃部を形成した多軸粉砕機において、
各回転刃の刃部それぞれを回転軸の周りの異なる位置に設けてあり、
一方の回転軸に固定された各回転刃の刃部と、他方の回転軸に固定された各回転刃の刃部とが異なる回転角となるように前記回転軸の少なくとも１つの回転を制御する回転制御部を備えることを特徴とする多軸粉砕機。
【請求項２】
前記回転軸それぞれの回転刃の回転位置を検出する複数の位置検出部を備え、
前記回転制御部は、
前記位置検出部で検出した検出結果に基づいて、前記回転軸の回転を制御するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の多軸粉砕機。
【請求項３】
前記回転軸を駆動する電動機それぞれの駆動トルク又は該駆動トルクに関連する特徴量を検出する複数の特徴量検出部を備え、
前記回転制御部は、
前記特徴量検出部で検出した検出結果に基づいて、前記回転軸の回転を制御するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の多軸粉砕機。
【請求項４】
前記特徴量検出部で検出した駆動トルク又は特徴量の差分を算出する特徴量差分算出部と、
該特徴量差分算出部で算出した差分を小さくすべく、前記特徴量検出部で検出した駆動トルク又は特徴量のうち小さい方の駆動トルク又は特徴量を大きくすべく制御する特徴量制御部と
を備えることを特徴とする請求項３に記載の多軸粉砕機。
【請求項５】
前記特徴量制御部は、
前記特徴量差分算出部で算出した差分を小さくすべく、前記特徴量検出部で検出した駆動トルク又は特徴量のうち小さい方の駆動トルク又は特徴量を大きくし、大きい方の駆動トルク又は特徴量を小さくすべく制御するようにしてあることを特徴とする請求項４に記載の多軸粉砕機。
【請求項６】
前記回転軸を駆動する電動機それぞれの電動機軸の回転速度を検出する複数の回転速度検出部と、
前記回転速度検出部で検出した回転速度の差分を算出する回転速度差分算出部と
を備え、
前記回転制御部は、
前記回転速度差分算出部で算出した差分を小さくすべく、前記回転速度検出部で検出した回転速度のうち速い方の回転速度を遅くすべく制御するようにしてあることを特徴とする請求項３に記載の多軸粉砕機。
【請求項７】
前記回転制御部は、
前記回転速度差分算出部で算出した差分を小さくすべく、前記回転速度検出部で検出した回転速度のうち速い方の回転速度を遅くし、遅い方の回転速度を速くすべく制御するようにしてあることを特徴とする請求項６に記載の多軸粉砕機。
【請求項８】
一の回転軸を駆動する電動機の電動機軸を所定の回転速度で動作させた状態で、前記特徴量検出部それぞれで検出した駆動トルク又は特徴量が等しくなるように制御する特徴量制御部を備えることを特徴とする請求項３に記載の多軸粉砕機。
【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１６】
【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１６】
【公開番号】特開２０１２−６１４２８（Ｐ２０１２−６１４２８Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０８３３８（Ｐ２０１０−２０８３３８）
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（０００１４６０５４）株式会社松井製作所 (70)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（０００１４６０５４）株式会社松井製作所 (70)
【Ｆターム（参考）】
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