破砕機
【課題】アンビル及び破砕ビット間に異物が噛み込んだ際の破砕装置の主要構造物の損傷を抑制することができる破砕機を提供する。
【解決手段】破砕装置フレーム２０と、破砕装置フレーム２０に対して回転自在に設けたドラム部３５及びドラム部３５の外周部に設けた破砕ビット３６を有する破砕ロータ１５と、破砕ロータ１５を収容する破砕室２７と、破砕ロータ１５の回転軌跡に間隙を介して対向するように破砕室２７内に設けたアンビル３４とを備えた破砕機において、アンビル３４を保持し破砕装置フレーム２０に対して回動自在に設けたアンビルフレーム４０と、アンビル３４に許容値を超える衝撃力が作用した場合にアンビルフレーム４０の回動動作を許容し、破砕室２７を開放するシアピン４３とを有し、アンビル３４は、シアピン４３の許容値と同程度の衝撃力で折れるように構成されている。
【解決手段】破砕装置フレーム２０と、破砕装置フレーム２０に対して回転自在に設けたドラム部３５及びドラム部３５の外周部に設けた破砕ビット３６を有する破砕ロータ１５と、破砕ロータ１５を収容する破砕室２７と、破砕ロータ１５の回転軌跡に間隙を介して対向するように破砕室２７内に設けたアンビル３４とを備えた破砕機において、アンビル３４を保持し破砕装置フレーム２０に対して回動自在に設けたアンビルフレーム４０と、アンビル３４に許容値を超える衝撃力が作用した場合にアンビルフレーム４０の回動動作を許容し、破砕室２７を開放するシアピン４３とを有し、アンビル３４は、シアピン４３の許容値と同程度の衝撃力で折れるように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物の再利用や減容化を主な目的として、間伐材、廃木材、建設廃材等の種々の被破砕物を破砕する破砕機に関する。
【背景技術】
【０００２】
破砕機の一種に、外周面に複数の破砕ビットを設けた破砕ロータを破砕室内で高速回転させ、破砕ビットによる打撃や破砕室内に設けたアンビル（固定刃）との衝突等によって被破砕物を破砕するものがある（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１９２３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が適用対象とする破砕機の破砕ロータは、動力源から与えられる回転動力に加え、破砕ロータ自体が持つ慣性モーメントを利用して被破砕物を打撃し破砕する。破砕対象として主に想定される木材系の被破砕物の場合、被破砕物に破砕ロータのエネルギが適度に吸収されつつ破砕作業が進捗するため、通常、アンビルと破砕ビットの間に加わる力が急激に増大することはない。しかし、被破砕物に混入した鉄塊等の破砕困難な異物がアンビルと破砕ビットの間に噛み込んだ場合、破砕ロータの慣性力が瞬間的にアンビルに作用し、アンビルに過大な衝撃力がかかってしまう。
【０００５】
そこで、特許文献１の破砕機では、アンビルを保持する回動可能なアンビルフレームをシアピン（剪断ピン）で保持する構成としている。このように構成することで、被破砕物に混入した異物等がアンビルと破砕ビットの間に噛み込む等して瞬間的にアンビルに過大な衝撃力が加わった場合、シアピンが切断されてアンビルフレームが回動し、破砕室が開け放たれて異物排出が図られる。
【０００６】
しかしながら、破砕作業中の破砕ロータの周速度は非常に大きく（例えば５０ｍ／ｓ程度）、またアンビルハウジングにも相応の慣性モーメントが潜在する。そのため、破砕ビットとアンビルとの間に異物が噛み込んだ瞬間の衝撃力だけでも、破砕装置の主要構造物、例えば破砕ロータやアンビルハウジング等の損傷を招く恐れがある。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、アンビル及び破砕ビット間に異物が噛み込んだ際の破砕装置の主要構造物の損傷を抑制することができる破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】
【０００８】
上記目的を達成するために、第１の発明は、破砕装置フレームと、前記破砕装置フレームに対して回転自在に設けたドラム部及び前記ドラム部の外周部に設けた破砕ビットを有する破砕ロータと、前記破砕ロータを収容する破砕室と、前記破砕ロータの回転軌跡に間隙を介して対向するように前記破砕室内に設けたアンビルとを備えた破砕機において、前記アンビルを保持し、前記破砕装置フレームに対して回動自在に設けたアンビルフレームと、前記アンビルに許容値を超える衝撃力が作用した場合に、前記アンビルを前記破砕ロータから退避させるように前記アンビルフレームの回動動作を許容し、前記破砕室を開放するアンビルフレーム回動許容手段とを有し、前記アンビルは、前記アンビルフレーム回動許容手段の許容値と同程度かそれよりも小さい衝撃力で折れるように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記アンビルは、前記破砕ロータとの対向部に、前記破砕ロータの回転軸の延伸方向に所定の間隔で複数のスリットを備えていることを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、第１の発明において、前記アンビルは、前記破砕ロータの回転軸の延伸方向に複数に分割されていることを特徴とする。
【００１１】
第４の発明は、第１−第３の発明のいずれかにおいて、前記破砕ビットは、前記アンビルフレーム回動許容手段の許容値と同程度かそれよりも小さい衝撃力で折れるように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
第５の発明は、第１−第４の発明のいずれかにおいて、前記アンビルフレーム回動許容手段は、前記アンビルフレームを前記破砕装置フレームに対して連結するシアピンであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、アンビル及び破砕ビット間に異物が噛み込んだ際の破砕装置の主要構造物の損傷を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る破砕機の全体構造を示す側面図である。
【図２】本発明に係る破砕機の全体構造を示す平面図である。
【図３】本発明に係る破砕機に備えられた破砕装置の近傍の詳細構造を示す透視側面図である。
【図４】本発明に係る破砕機に備えられた破砕ロータを抜き出して表した斜視図である。
【図５】本発明に係る破砕機に備えられた破砕ビットを抜き出して表した斜視図である。
【図６】本発明に係る破砕機に備えられた破砕ビットが異物の噛み込みによって変形する様子を表した図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る破砕機に備えられたアンビルフレームを抜き出して表した斜視図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る破砕機に備えられたアンビルを抜き出して表した斜視図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る破砕機に備えられたアンビルの衝突面に直交する断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る破砕機に備えられたアンビルを抜き出して表した斜視図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る破砕機に備えられたアンビルの衝突面に直交する断面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る破砕機に備えられたアンビルの一つのパーツを抜き出して表した斜視図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に係る破砕機に備えられたアンビルを装着したアンビルフレームの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
【００１６】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る破砕機の全体構造を示す側面図、図２はその平面図、図３は図１に示した破砕機に備えられた破砕装置の近傍の詳細構造を示す透視側面図である。なお、以下において、図１中の右・左に対応する方向を破砕機の前・後とする。
【００１７】
図１−図３に例示した破砕機は、自力走行のための走行体１、走行体１上に設けられ受け入れた被破砕物を破砕する破砕機能構成部２、破砕機能構成部２で破砕された破砕物を搬送し機外に排出する排出コンベヤ３、及び搭載した各機器の動力源であるエンジン等を備えた動力装置（パワーユニット）４等を備えている。なお、本実施の形態の破砕機が対象とする被破砕物には、例えば森林で発生する剪定枝材や間伐材、建築物の解体に伴って発生する廃木材等の木材の他、廃プラスチック材、廃タタミ、竹材等も含まれる。木材については、比較的乾燥した硬質のものに限らず、剪定後間もない街路樹の枝葉や沿道の雑草などの水分量の多い軟質のものも含まれる。本実施の形態では、これらの破砕対象物を総称して被破砕物と記載する。
【００１８】
走行体１は、トラックフレーム５、トラックフレーム５の前後両端部に設けた駆動輪６及び従動輪７、駆動輪６の軸に出力軸を連結した駆動装置（走行用油圧モータ）８、並びに駆動輪６及び従動輪７に掛け回した履帯（無限軌道履帯）９を有している。トラックフレーム５上には本体フレーム１０が設けられており、この本体フレーム１０によって、上記破砕機能構成部２や排出コンベヤ３、動力装置４等が支持されている。
【００１９】
破砕機能構成部２は、投入される被破砕物を受け入れるホッパ１１、このホッパ１１内に収容配置された被破砕物の搬送手段としての送りコンベヤ１２（図２参照）、送りコンベヤ１２によって導入された被破砕物を破砕する破砕装置１３（図３参照）、及び破砕装置１３の手前で被破砕物を押圧し破砕装置１３に導入される被破砕物を送りコンベヤ１２と協働して破砕装置１３に送り込む押圧フィーダ装置１４（図３参照）を備えている。
【００２０】
送りコンベヤ１２は、破砕ロータ１５（後述）に向かって被破砕物を搬送し供給するフィーダであり、ホッパ１１内に収容されていて、破砕ロータ１５（後述）近傍から後方にほぼ水平に延在している。この送りコンベヤ１２は、破砕ロータ１５の後方側に対向して配置されたスプロケット状の駆動輪１６（図３参照）、その反対側（機体後端近傍）に設けた従動輪（図示せず）、これら駆動輪１６及び従動輪の間に巻回され幅方向に複数列（この例では４列）列設された搬送ベルト（チェーンベルト）１７を備えている。上記従動輪は、ホッパ１１の側壁体１８（図１参照）後部に設けた軸受１９（図１参照）によって支持され、駆動輪１６は、ホッパ１１の前側にある破砕装置１３の左右の側壁である破砕装置フレーム２０に設けた軸受（図示せず）によって支持されている。送りコンベヤ１２の駆動輪１６の回転軸２１は、軸受よりも機体幅方向外側に設けた駆動装置（図示せず）の出力軸にカップリング等を介して連結している。したがって、図示しない駆動装置を回転駆動させることにより、駆動輪１６及び従動輪の間で搬送ベルト１７が循環駆動し、送りコンベヤ１２上の被破砕物が破砕装置１３に供給される。
【００２１】
押圧フィーダ装置１４は、破砕ロータ１５の上方にて機体幅方向に延在する回動軸２２、回動軸２２を支点に上下方向に揺動自在に支持された支持部材２３、支持部材２３に回転自在に支持されて破砕ロータ１５の後方側で送りコンベヤ１２の搬送面に対向する押えローラ２４を備えている。
【００２２】
回動軸２２は破砕装置フレーム２０に設けた軸受（図示せず）に回転自在に支持されている。
【００２３】
支持部材２３は、回動軸２２を支点に回動するアーム部２５、及びアーム部２５の先端側に連結された押えローラ取り付け用のブラケット部２６を備えている。アーム部２５の下面は円弧状に湾曲しており、この湾曲部には、破砕ロータ１５を収容する破砕室２７（後述）の上部を画定する湾曲板２８が取付けられている。
【００２４】
押えローラ２４は、幅方向（図３中の紙面直交方向）の寸法が送りコンベヤ１２の搬送面の幅と同等かそれよりも大きく設定されており、その胴部内に駆動装置（図示せず）を内蔵している。押えローラ２４は、この図示しない駆動装置によって送りコンベヤ１２による被破砕物の搬送速度と同程度の周速度で回転し、押え込んだ被破砕物を送りコンベヤ１２と協働して破砕室２７（後述）に導入する。
【００２５】
また、押圧フィーダ装置１４はメンテナンス等の際に油圧シリンダ２９によって強制的に上下動させることができるようになっている。油圧シリンダ２９は、破砕装置フレーム２０に対して固定されたブラケット３０にボトム側端部が、アーム部２５の上面後端部に設けたブラケット３２にロッド側端部がそれぞれ回動可能に連結されている。
【００２６】
破砕装置１３は、本体フレーム１０（図１参照）の長手方向のほぼ中央部上に位置し、図３に示すように、破砕室２７内で高速回転する破砕ロータ１５、及び破砕ロータ１５の径方向外側に設けたアンビル（固定刃）３４を備えている。破砕ロータ１５の周囲には、送りコンベヤ１２の臨む部分から破砕ロータ１５の正転方向（図３中の時計回り方向）に、湾曲板２８、アンビル３４、湾曲板４１、スクリーン（篩部材）３８が破砕ロータ１５を包囲するように設けられており、これら湾曲板２８、アンビル３４、スクリーン３８等によって、破砕ロータ１５周りに円筒状に上記破砕室２７が画定されている。
【００２７】
ここで、図４は破砕ロータ１５を抜き出して表した斜視図である。
【００２８】
図４に示したように、破砕ロータ１５は、破砕装置フレーム２０に対して回転自在に設けた円筒状のドラム部３５、及びドラム部３５の外周部に設けた複数の破砕ビット（回転刃）３６を有している。ドラム部３５の回転軸（図示せず）は、左右の破砕装置フレーム２０に対して固定された軸受３７に回転自在に支持されており、破砕装置用の駆動装置（図示せず）とベルト３３を介して連結されていて、破砕装置用の駆動装置によって回転駆動する。破砕ビット３６は、ドラム部３５の軸方向の中央が回転方向（矢印で示した正転方向）後側に後退したＶ字状に配列されていて、ドラム部３５に外周面に設けた台座３５ａにボルト３５ｂで取り付けられている。
【００２９】
図５は破砕ビット３６を抜き出して表した斜視図である。
【００３０】
図５に示したように、破砕ビット３６は、台座３５ａに対する取付部３６ａと、被破砕物を打撃する本体部３６ｂとを備えている。取付部３６ａは切り欠き部３６ｃを有しており、ドラム部３５の径方向外側から台座３５ｂに挿入した後、台座３５ａにボルト３５ｂを通した際に当該ボルト３５ｂが切り欠き部３６ｃに係合することによって台座３５ａに固定される。本体部３６ｂは、ドラム部３５の正転方向の前方側を向く打撃面３６ｄを有する打撃部３６ｅと、打撃部３６ｅ及び取付部３６ａの間に介在し台座３５ａに着座する基部３６ｆとでＬ字型に形成されている。このとき、打撃面３６ｄに衝撃荷重がかかった場合、取付部３６ａにおける本体部３６ｂとの境界部分の断面Ｓ１に剪断力が作用する。本実施形態では、打撃部３６ｅの先端側（ドラム部３５の径方向外側）部分の打撃面３６ｄと交わる断面Ｓ２が断面Ｓ１よりも小さく、取付部３６ａに優先して打撃部３６ｅが折れ曲がるようにしてある。破砕ビット３６の材質にもよるが、断面Ｓ２は、後述するシアピン（アンビルフレーム回動許容手段）４３の許容値と同程度かそれよりも僅かに小さい程度の衝撃力で図６に示したように打撃部３６ｅが折れ曲がるように設計されている。
【００３１】
図３に戻り、アンビル３４は、破砕ロータ１５の回転軌跡に間隙を介して対向するように破砕室２７内に設けられていて、破砕室２７内に導入された被破砕物が衝突する衝突面３９を有し、破砕ロータ１５の回転に伴って破砕室２７内を周回する破砕片が衝突面３９に衝突するように、アンビルフレーム４０における上記湾曲板４１の取付部よりも破砕ロータ１５の正転方向上流側に取り付けられている。前出の押圧フィーダ装置１４の回動軸２２の上方には、破砕装置フレーム２０に支持された回動軸３１が機体の左右方向に延在している。アンビル３４を保持するアンビルフレーム４０は、この回動軸３１を支点に破砕装置フレーム２０に対して前後方向に回動可能に支持され、さらに左右の破砕装置フレーム２０に渡したビーム４２及びシアピン４３を介して破砕装置フレーム２０に連結されていて（図７で後述）、通常時は、アンビル３４を破砕室２７が臨む姿勢で回動動作が拘束されている。すなわち、運転中にシアピン４３の許容剪断応力を超える衝撃荷重がアンビル３４に作用した場合、アンビルフレーム回動許容手段としてのシアピン４３が破断してアンビルフレーム４０の拘束が解かれ、アンビルフレーム４０が回動軸３１を中心に回動運動して破砕ロータ１５から遠ざかり（破砕ロータから退避し）、破砕室２７が開放される構成である。
【００３２】
スクリーン３８は、多数の排出孔（図示せず）を有し円弧状に曲成された板状の篩部材であり、アンビル３４に対して破砕ロータ１５の正転方向前方側において、スクリーンホルダ４４に保持されて破砕ロータ１５の下半側に対向している。スクリーン３８は、破砕ロータ１５の回転方向に複数枚（本実施の形態では４枚）並べて設けられている。破砕室２７内で破砕されつつある破砕片のうち排出孔を通過する粒度のものはスクリーン３８を通過して破砕装置１３から排出され、スクリーン３８を通過せず破砕室２７を周回する破砕片は、スクリーン３８と破砕ロータ１５との間で衝突や剪断、すり潰し等の作用、また破砕ビット３６やアンビル３４との衝突の作用によって細かくされ、いずれスクリーン３８を介して排出される。したがって、スクリーン３８の排出孔の大きさによって破砕装置１３から排出される破砕物の粒度が調整される。
【００３３】
スクリーン３８を支持するスクリーンホルダ４４は、機体幅方向に延びる軸４５を支点にしてシリンダ４７（ロッドのみ図示）の伸縮動作に伴って上下方向に回動する構成であり、図３の状態（作業時の姿勢）から下降した場合には破砕装置フレーム２０より低位置にスクリーン３８が降下し、機体の側方からスクリーン３８を抜き差しすることができる。
【００３４】
シリンダ４７は、例えば油圧シリンダ（電動シリンダでも良い）であり、左右の本体フレーム１０（図３では図示省略している）上にそれぞれ１本ずつ設置されている。各シリンダ４７は、破砕装置１３の前方側に位置し、ボトム側が本体フレーム１０上に固設したブラケット（図示せず）に連結されており、ブラケット４９との連結部を基端として後方に延在している。シリンダ４７のロッド先端部は本体フレーム１０に沿って前後にスライドするスライダ４８に接続されている。スライダ４８は、アーム４６を介してスクリーンホルダ４４の前端部近傍に連結されている。アーム４６の両端は、スライダ４８とスクリーンホルダ４４に対して回動可能に連結されている。図３から判るように、スライダ４８及びアーム４６はリンク機構を構成しており、スライダ４８とアーム４６によって、シリンダ４７の伸縮動作がスクリーンホルダ４４の上下方向への動きに変換される。なお、スクリーンホルダ４４やアーム４６の長さ、シリンダ４７の前後位置等は、スクリーンホルダ４４を上昇させた状態（図３の状態）のときに、アーム４６が破砕室２７の概ね接線方向に沿って本体フレーム１０に対して直角近くまで立ち上がる角度となるように設定されており、リンク機構によるスクリーンホルダ４４の押し上げ力や姿勢保持力が効果的に得られるように配慮されている。
【００３５】
図１及び図２に戻り、排出コンベヤ３は、破砕装置１３から排出された破砕物を機外に排出するもので、前後両端に図示しない駆動輪及び従動輪を設けたコンベヤフレーム５０、駆動輪と従動輪との間に巻回したコンベヤベルト（図示せず）の搬送面の上方を覆うようにコンベヤフレーム５０に取り付けたコンベヤカバー５１、駆動輪を回転駆動させる駆動装置（排出コンベヤ用油圧モータ）５２等を有している。排出コンベヤ３の排出側（前方側）の部分は動力装置４の支持部から突出して設けた支持部材５３によって吊り下げ支持されており、反対側（後方側）の端部は支持部材５４を介して本体フレーム１０から吊り下げ支持されている。排出コンベヤ３は、破砕装置１３の下方から前方に延在し、動力装置４の下方辺りから、前方に向かって上方に傾斜している。但し、このように屈曲したコンベヤを用いずに、本体フレーム１０の下部領域において破砕装置１３の下方から前方に延在するストレートな第１のコンベヤと、第１のコンベヤの放出端の下方から前方に向かって上り傾斜のストレートな第２のコンベヤとで排出コンベヤを構成する場合もある。
【００３６】
動力装置４は、本体フレーム１０の長手方向他方側の端部上に、支持部材５５を介して搭載されている。この動力装置４の後方側でかつ機体幅方向一方側（図２中下側）の区画には運転席５６が設けられている。運転席５６には破砕機を走行操作用するための操作レバー５７が設けられており、運転席５６の下方にはその他の操作や設定、モニタリング等を行うための操作盤５８が設けられている。操作盤５８は、本例では地上から作業者が操作し易いよう機体の側部に設けられているが、運転席５６に設けても構わない。
【００３７】
図７は前述したアンビルフレーム４０を抜き出して表した斜視図である。
【００３８】
前述したように、アンビルフレーム４０は、回転軸３１を支点に回動可能である。回動軸３１の両端は軸受６０によって左右の破砕装置フレーム２０に支持されている。機体の左右方向から見ると、シアピン４３に拘束されたアンビルフレーム４０は、回動軸３１から破砕ロータ１５に向かって延びるアンビル保持部６１と、前方に延びる回動拘束部６２とで、「へ」の字型に形成されている。回動拘束部６２は、回動軸３１の軸方向の中央部にブラケット６３を備えている。ブラケット６３は回動拘束部６２に対して着脱可能にボルト締結されている。図３や図６に示したビーム４２には、ブラケット６３に対向するようにボルトによってブラケット６４が着脱可能に締結されている。ブラケット６３，６４には前後方向にシアピン４３の通し孔が貫通しており、これらブラケット６３，６４にシアピン４３が通されて適宜抜け止めされることによって、アンビルフレーム４０がシアピン４３を介して破砕装置フレーム２０に連結される。
【００３９】
アンビル保持部６１の先端部には、破砕ロータ１５の正転方向の後向きの位置にアンビル３４の取付座６５が設けられている。取付座６５は破砕ロータ１５の回転軸方向に延在し、破砕ロータ１５のドラム部３５やアンビル３４と同程度の長さがある。この取付部６５には、破砕ロータ１５の回転軸方向に延在する凸部６６が設けられている。
【００４０】
図８はアンビル３４を抜き出して表した斜視図、図９はアンビル３４の衝突面に直交する断面図である。
【００４１】
アンビル３４は、破砕ロータ１５の回転軸の延伸方向に延在し、図８及び図９に示したように、取付座６５に対する取付面６７側に、破砕ロータ１５の回転軸方向に延在する凹部６８が設けられている。この凹部６８は、取付座６５の凸部６６に断面形状が対応しており、取付座６５の凸部６６に嵌合してアンビル３４が取付座６５に係合する。
【００４２】
アンビル３４には、破砕ロータ１５の回転軸方向に所定間隔で複数の座ぐり付き貫通孔６９が設けられており、これら座ぐり付き貫通孔６９を介して、例えば六角孔付きボルト７３（図７参照）等を取付座６５に取り付けることによってアンビル３４が取付座６５に固定されている。先に説明した凸部６６と凹部６８の嵌め合い構造によって、これらボルト７３にかかる剪断力が抑制される構成である。
【００４３】
アンビル３４の破砕ロータ１５の正転方向の後側を向いた面、すなわち取付面６７の反対側の面は、破砕室２７内の破砕片が衝突する衝突面３９である。先に説明したように、座ぐり付き貫通孔６９に六角孔付きボルト７３を通すことで、ボルト７３の頭が衝突面３９から突き出ないようにしてある。
【００４４】
図８及び図９を見て分る通り、アンビル３４は、取付面６７側に対して、衝突面３９側が破砕ロータ１５側に長く形成されている（この部分をダンパ部７１と称することとする）。つまり、ダンパ部７１は、衝突面３９の破砕ロータ１５側の先端部付近の部位であり、アンビル３４の取付座６５から破砕ロータ１５側に突出し、かつアンビル３４の他の部分に比べて薄く形成されている。本実施形態では、ダンパ部７１は、衝突面３９と反対側の面が破砕ロータ１５に向かって衝突面３９側に傾斜していて、破砕ロータ１５に向かって薄くなるように形成してある。
【００４５】
また、アンビル３４のダンパ部７１には、自己の延在方向（破砕ロータ１５の回転軸方向）に所定の間隔で設置された複数のスリット７２が、破砕ロータ１５に対向部して設けられている。各スリット７２は破砕ロータ１５の径方向に延び、破砕ロータ１５の回転軸方向にダンパ部７１を複数に分断している。このダンパ部７１は、これらスリット７２で分断することで意図的に強度を低下させてあり、アンビル３４に過大な衝撃力が加わってシアピン４３が折損するような場面で、折れ曲がるようにしてある。ダンパ部７１の強度は、シアピン４３の剪断許容値と同程度又はそれよりも若干小さい程度の衝撃力で折れ曲がるように設計してある。なお、本実施形態では、スリット７２は、座ぐり付き貫通孔６９の間に設けられているが、この限りではない。
【００４６】
次に上記構成の本実施の形態の破砕機の動作を説明する。
【００４７】
グラップル等の適宜の作業具を備えた重機（油圧ショベル等）等によってホッパ１１内に被破砕物を投入すると、被破砕物が送りコンベヤ１２の搬送ベルト１７上に載置され、循環駆動する搬送ベルト１７によって破砕装置１３に向かって搬送される。被破砕物が押圧フィーダ装置１４付近まで搬送されると、押えローラ２４が被破砕物上に乗り上げ、押えローラ２４の自重により被破砕物が送りコンベヤ１２の搬送面に押し付けられる格好となる。このようにして押えローラ２４は、送りコンベヤ１２との間に被破砕物を挟持した状態で、送りコンベヤ１２と協働して破砕室２７へ被破砕物を導入する。その際、被破砕物は押圧ローラ２４と送りコンベヤ１２とに挟持された部分を支点に片持ち梁状に破砕室２７内に向かって突出する。
【００４８】
破砕室２７内に突出した被破砕物には高速回転する破砕ロータ１５の破砕ビット３６が下方から衝突し、これにより被破砕物が粗破砕される。このように粗破砕されて破砕室２７内に跳ね上げられた被破片はアンビル３４に衝突し、その衝撃力によりさらに細かく破砕される。破砕片はその後も破砕ロータ１５の回転に伴って破砕室２７内を周回し、破砕ビット３６、アンビル３４、またスクリーン３８等の破砕室２７の内壁面等との衝突作用や剪断作用、すり潰し作用等を受けて破砕される。そして、周回する破砕片のうちスクリーン３８の排出孔を通過する大きさに細粒化されたものが順次スクリーン３８を通過して破砕室２７から排出される。破砕室２７から排出された破砕物は、排出コンベヤ３上に落下して排出コンベヤ３によって搬送され機外に排出される。
【００４９】
ここで、先の図６の右図に示したように、被破砕物に混入して金属塊等の異物Ａがビット３６とアンビル３４の間に噛み込んだ場合、破砕ロータ１５の回転モーメントが瞬間的にアンビル３４に伝達される結果、通常の被破砕物を破砕しているときに比べてアンビル３４に大きな衝撃力が作用する。
【００５０】
破砕運転中、アンビル３４に作用する衝撃力はアンビルフレーム４０を介してシアピン４３に伝達されており、異物Ａの噛み込みによる過大な衝撃力がシアピン４３の許容剪断応力を超えた場合、シアピン４３は破断し、アンビルフレーム４３の拘束が解かれる。
【００５１】
このとき、本実施形態では、想定を超える過大な衝撃力が生じた場合に優先的に折れ曲がるダンパ部７１がアンビル３４に設けてある。また、破砕ビット３６側も、打撃部３６ｅが他の部分に優先して折れ曲がり易くなっている。したがって、シアピン４３が折損するような過大な衝撃力が破砕ビット３６とアンビル３４との間に発生した場合、破砕ビット３６の打撃部３６ｅ及びアンビル３４のダンパ部７１が折れ曲がる。こうした破砕ビット３６とアンビル３４の変形によって、異物Ａが噛み込んだ際に破砕ロータ１５からアンビル３４に衝撃力が伝達する時間を長く確保してエネルギーを散逸させ、時間当たりの衝撃力を抑えることができる。これにより、破砕ロータ１５やアンビルフレーム４０等といった破砕装置１３の主要構造物に作用する衝撃力が軽減することができ、それら主要構造物の損傷を抑制することができる。
【００５２】
併せて、アンビル３４が変形することにより、アンビル３４及びアンビルフレーム４０からなる回転体の慣性モーメントが減少する。その結果、シアピン４３の折損時のアンビルフレーム４０の回動速度の向上、破砕室２７の開放に要する時間の短縮、ひいては破砕室２７からの異物Ａの排出性の向上を期待することができる。
【００５３】
なお、本実施形態においては、アンビル３４とともに破砕ビット３６もシアピン４３が破断する程度の衝撃力で変形する構成としているが、シアピン４３が破断する程度の衝撃力で変形するのはアンビル３４のみとしても良い。また、アンビル３４のダンパ部７１にスリット７２を設けたが、材質や厚みでダンパ部７１の降伏条件が調整できる場合は、スリット７２を省略しても良い。アンビル３４の構成は適宜設計変更可能である。
【００５４】
図１０は本発明の第２実施形態に係る破砕機に備えられたアンビル３４Ａを抜き出して表した斜視図、図１１はアンビル３４Ａの衝突面に直交する断面図である。これらの図において第１実施形態と同様の部分には図１−図９と同符号を付して説明を省略する。
【００５５】
図１０及び図１１に示したように、本実施の形態が第１実施形態と相違する点はアンビル３４Ａの断面形状にある。図１１に示した通り、アンビル３４Ａの断面形状は、衝突面３９及び取付面６７を長辺とする矩形状を基礎とし、取付面６７側に凹部６８，７５を設けた形状である。凹部６８は第１実施形態と同じくアンビルフレーム４０側の取付座６５との嵌合部である。凹部７５は、凹部６８及び取付座３５ａよりも破砕ロータ１５側にあり、この凹部７５から破砕ロータ１５側の部分が本実施形態におけるダンパ部７１Ａを構成している。本実施形態において、凹部７５は角のない断面形状をしているが、角が付いていても機能的には問題なく、その形状は特に限定されない。その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００５６】
本実施形態においても、アンビル３４Ａと破砕ビット３６の間に異物Ａが噛み込む等した場合にはダンパ部７１Ａが折れ曲がるので、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００５７】
図１２は本発明の第３実施形態に係る破砕機に備えられたアンビル３４Ｂの一つのパーツ４３ｂを抜き出して表した斜視図、図１３はアンビル３４Ｂを装着したアンビルフレーム４０の斜視図である。これらの図において第１実施形態と同様の部分には図１−図９と同符号を付して説明を省略する。
【００５８】
図１２及び図１３に示したように、本実施の形態が第１実施形態と相違する点はアンビル３４Ｂの構成にある。図１２及び図１３に示した通り、アンビル３４Ｂは、破砕ロータ１５の回転軸の延伸方向に複数に分割されている（分割されたアンビル３４Ｂの個々の構成要素をパーツ３４ｂとする）。言い換えれば、パーツ３４ｂを破砕ロータ１５の回転軸の延伸方向に複数並べて取付座３５ａに取り付けることで、全体としてアンビル３４Ｂが構成されている。本実施形態では、隣り合う２つの座ぐり付き貫通孔６９の間の丁度中間でアンビル３４Ｂを分割しており、各パーツ３４ｂは互いに同一形状をしている。したがって、個々のパーツ３４ｂは、それぞれ１本の六角穴付きボルト７３で取付座３５ａに固定されている。
【００５９】
なお、パーツ３４ｂの衝突面３９に直交する断面形状は第１実施形態と同様であるが、他の部分に優先して折れ曲がるダンパ部があれば良く、例えば第２実施形態と同様の断面形状としても良い。また、アンビル３４Ｂの分割数に特別な限定はなく、また１つのパーツ３４ｂに複数の座ぐり付き貫通孔６９を設けて複数のボルトで固定する構成としても良い。その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００６０】
第１及び第２実施形態では、ダンパ部７１，７１Ａをスリット７２で分断する構成を採ったが、本実施形態ではアンビル３４Ｂ自体を分割することでダンパ部７１を分断している。この場合でも第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態の場合、異物Ａが噛み込んだ場合に、変形して交換が必要になったパーツ３４ｂのみを交換することができるので、アンビル交換が容易でアンビル交換に要するコストも低減することができる。
【００６１】
なお、以上の各実施形態では、アンビルフレーム４０が一体の場合を例に挙げて説明したが、例えばアンビルフレーム４０を回動軸３１の軸方向に２つ以上に分割し、分割されたアンビルフレームが個々に回動可能な構成とすることもできる。この場合、第１−第３実施形態のいずれの形態を採用するにしてもアンビルはアンビルフレーム４０の分割数又はそれ以上に分割され、また各アンビルフレームがシアピン４３で破砕装置フレーム２０に連結される。この構成でも異物Ａの噛み込み時にアンビルのダンパ部が変形するので第１−第３実施形態と同様の効果が得られ、加えて分割されたアンビルフレーム１つ当たりの回転モーメントが大きく減少するので、異物Ａの噛み込んだアンビルフレームの回動速度を向上させることができる。
【００６２】
また、アンビルに許容値を超える衝撃力が作用した場合にアンビルフレーム４０の回動動作を許容して破砕室２７を開放するアンビルフレーム回動許容手段としてシアピン４３を用いた場合を例に挙げて説明したが、破砕装置フレーム２０を含む静止体に対してアンビルフレーム４０を弾性的に係合させ、アンビルに過大な衝撃力が作用して静止体との係合が外れた場合に、アンビルフレーム４０の拘束が解かれる構成とすることもできる。この構成は、例えば国際出願番号：ＰＣＴ／ＪＰ２００９／５５８６２等に詳しい。
【００６３】
また、以上の各実施の形態においては、本発明を自力走行可能な破砕機に適用した場合を例にとって説明したが、これに限られず、牽引して走行可能な移動式破砕機、若しくは例えばクレーン等により吊り上げて運搬可能な可搬式破砕機、さらにはプラント等において固定機械として配置される定置式破砕機にも本発明は適用可能である。また、軸を水平にして回転する破砕ロータに対して水平方向から被破砕物を供給する破砕機に本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、破砕装置上にホッパを設けて破砕ロータに対して上から被破砕物を供給するタイプの破砕機にも本発明は適用可能である。これらの場合も同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１５ 破砕ロータ
２０ 破砕装置フレーム
２７ 破砕室
３４，３４Ａ，Ｂ アンビル
３４ｂ パーツ
３５ ドラム部
３６ 破砕ビット
３６ｅ 打撃部
４０ アンビルフレーム
４３ シアピン（アンビルフレーム回動許容手段）
７２ スリット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物の再利用や減容化を主な目的として、間伐材、廃木材、建設廃材等の種々の被破砕物を破砕する破砕機に関する。
【背景技術】
【０００２】
破砕機の一種に、外周面に複数の破砕ビットを設けた破砕ロータを破砕室内で高速回転させ、破砕ビットによる打撃や破砕室内に設けたアンビル（固定刃）との衝突等によって被破砕物を破砕するものがある（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１９２３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が適用対象とする破砕機の破砕ロータは、動力源から与えられる回転動力に加え、破砕ロータ自体が持つ慣性モーメントを利用して被破砕物を打撃し破砕する。破砕対象として主に想定される木材系の被破砕物の場合、被破砕物に破砕ロータのエネルギが適度に吸収されつつ破砕作業が進捗するため、通常、アンビルと破砕ビットの間に加わる力が急激に増大することはない。しかし、被破砕物に混入した鉄塊等の破砕困難な異物がアンビルと破砕ビットの間に噛み込んだ場合、破砕ロータの慣性力が瞬間的にアンビルに作用し、アンビルに過大な衝撃力がかかってしまう。
【０００５】
そこで、特許文献１の破砕機では、アンビルを保持する回動可能なアンビルフレームをシアピン（剪断ピン）で保持する構成としている。このように構成することで、被破砕物に混入した異物等がアンビルと破砕ビットの間に噛み込む等して瞬間的にアンビルに過大な衝撃力が加わった場合、シアピンが切断されてアンビルフレームが回動し、破砕室が開け放たれて異物排出が図られる。
【０００６】
しかしながら、破砕作業中の破砕ロータの周速度は非常に大きく（例えば５０ｍ／ｓ程度）、またアンビルハウジングにも相応の慣性モーメントが潜在する。そのため、破砕ビットとアンビルとの間に異物が噛み込んだ瞬間の衝撃力だけでも、破砕装置の主要構造物、例えば破砕ロータやアンビルハウジング等の損傷を招く恐れがある。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、アンビル及び破砕ビット間に異物が噛み込んだ際の破砕装置の主要構造物の損傷を抑制することができる破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】
【０００８】
上記目的を達成するために、第１の発明は、破砕装置フレームと、前記破砕装置フレームに対して回転自在に設けたドラム部及び前記ドラム部の外周部に設けた破砕ビットを有する破砕ロータと、前記破砕ロータを収容する破砕室と、前記破砕ロータの回転軌跡に間隙を介して対向するように前記破砕室内に設けたアンビルとを備えた破砕機において、前記アンビルを保持し、前記破砕装置フレームに対して回動自在に設けたアンビルフレームと、前記アンビルに許容値を超える衝撃力が作用した場合に、前記アンビルを前記破砕ロータから退避させるように前記アンビルフレームの回動動作を許容し、前記破砕室を開放するアンビルフレーム回動許容手段とを有し、前記アンビルは、前記アンビルフレーム回動許容手段の許容値と同程度かそれよりも小さい衝撃力で折れるように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記アンビルは、前記破砕ロータとの対向部に、前記破砕ロータの回転軸の延伸方向に所定の間隔で複数のスリットを備えていることを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、第１の発明において、前記アンビルは、前記破砕ロータの回転軸の延伸方向に複数に分割されていることを特徴とする。
【００１１】
第４の発明は、第１−第３の発明のいずれかにおいて、前記破砕ビットは、前記アンビルフレーム回動許容手段の許容値と同程度かそれよりも小さい衝撃力で折れるように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
第５の発明は、第１−第４の発明のいずれかにおいて、前記アンビルフレーム回動許容手段は、前記アンビルフレームを前記破砕装置フレームに対して連結するシアピンであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、アンビル及び破砕ビット間に異物が噛み込んだ際の破砕装置の主要構造物の損傷を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る破砕機の全体構造を示す側面図である。
【図２】本発明に係る破砕機の全体構造を示す平面図である。
【図３】本発明に係る破砕機に備えられた破砕装置の近傍の詳細構造を示す透視側面図である。
【図４】本発明に係る破砕機に備えられた破砕ロータを抜き出して表した斜視図である。
【図５】本発明に係る破砕機に備えられた破砕ビットを抜き出して表した斜視図である。
【図６】本発明に係る破砕機に備えられた破砕ビットが異物の噛み込みによって変形する様子を表した図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る破砕機に備えられたアンビルフレームを抜き出して表した斜視図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る破砕機に備えられたアンビルを抜き出して表した斜視図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る破砕機に備えられたアンビルの衝突面に直交する断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る破砕機に備えられたアンビルを抜き出して表した斜視図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る破砕機に備えられたアンビルの衝突面に直交する断面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る破砕機に備えられたアンビルの一つのパーツを抜き出して表した斜視図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に係る破砕機に備えられたアンビルを装着したアンビルフレームの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
【００１６】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る破砕機の全体構造を示す側面図、図２はその平面図、図３は図１に示した破砕機に備えられた破砕装置の近傍の詳細構造を示す透視側面図である。なお、以下において、図１中の右・左に対応する方向を破砕機の前・後とする。
【００１７】
図１−図３に例示した破砕機は、自力走行のための走行体１、走行体１上に設けられ受け入れた被破砕物を破砕する破砕機能構成部２、破砕機能構成部２で破砕された破砕物を搬送し機外に排出する排出コンベヤ３、及び搭載した各機器の動力源であるエンジン等を備えた動力装置（パワーユニット）４等を備えている。なお、本実施の形態の破砕機が対象とする被破砕物には、例えば森林で発生する剪定枝材や間伐材、建築物の解体に伴って発生する廃木材等の木材の他、廃プラスチック材、廃タタミ、竹材等も含まれる。木材については、比較的乾燥した硬質のものに限らず、剪定後間もない街路樹の枝葉や沿道の雑草などの水分量の多い軟質のものも含まれる。本実施の形態では、これらの破砕対象物を総称して被破砕物と記載する。
【００１８】
走行体１は、トラックフレーム５、トラックフレーム５の前後両端部に設けた駆動輪６及び従動輪７、駆動輪６の軸に出力軸を連結した駆動装置（走行用油圧モータ）８、並びに駆動輪６及び従動輪７に掛け回した履帯（無限軌道履帯）９を有している。トラックフレーム５上には本体フレーム１０が設けられており、この本体フレーム１０によって、上記破砕機能構成部２や排出コンベヤ３、動力装置４等が支持されている。
【００１９】
破砕機能構成部２は、投入される被破砕物を受け入れるホッパ１１、このホッパ１１内に収容配置された被破砕物の搬送手段としての送りコンベヤ１２（図２参照）、送りコンベヤ１２によって導入された被破砕物を破砕する破砕装置１３（図３参照）、及び破砕装置１３の手前で被破砕物を押圧し破砕装置１３に導入される被破砕物を送りコンベヤ１２と協働して破砕装置１３に送り込む押圧フィーダ装置１４（図３参照）を備えている。
【００２０】
送りコンベヤ１２は、破砕ロータ１５（後述）に向かって被破砕物を搬送し供給するフィーダであり、ホッパ１１内に収容されていて、破砕ロータ１５（後述）近傍から後方にほぼ水平に延在している。この送りコンベヤ１２は、破砕ロータ１５の後方側に対向して配置されたスプロケット状の駆動輪１６（図３参照）、その反対側（機体後端近傍）に設けた従動輪（図示せず）、これら駆動輪１６及び従動輪の間に巻回され幅方向に複数列（この例では４列）列設された搬送ベルト（チェーンベルト）１７を備えている。上記従動輪は、ホッパ１１の側壁体１８（図１参照）後部に設けた軸受１９（図１参照）によって支持され、駆動輪１６は、ホッパ１１の前側にある破砕装置１３の左右の側壁である破砕装置フレーム２０に設けた軸受（図示せず）によって支持されている。送りコンベヤ１２の駆動輪１６の回転軸２１は、軸受よりも機体幅方向外側に設けた駆動装置（図示せず）の出力軸にカップリング等を介して連結している。したがって、図示しない駆動装置を回転駆動させることにより、駆動輪１６及び従動輪の間で搬送ベルト１７が循環駆動し、送りコンベヤ１２上の被破砕物が破砕装置１３に供給される。
【００２１】
押圧フィーダ装置１４は、破砕ロータ１５の上方にて機体幅方向に延在する回動軸２２、回動軸２２を支点に上下方向に揺動自在に支持された支持部材２３、支持部材２３に回転自在に支持されて破砕ロータ１５の後方側で送りコンベヤ１２の搬送面に対向する押えローラ２４を備えている。
【００２２】
回動軸２２は破砕装置フレーム２０に設けた軸受（図示せず）に回転自在に支持されている。
【００２３】
支持部材２３は、回動軸２２を支点に回動するアーム部２５、及びアーム部２５の先端側に連結された押えローラ取り付け用のブラケット部２６を備えている。アーム部２５の下面は円弧状に湾曲しており、この湾曲部には、破砕ロータ１５を収容する破砕室２７（後述）の上部を画定する湾曲板２８が取付けられている。
【００２４】
押えローラ２４は、幅方向（図３中の紙面直交方向）の寸法が送りコンベヤ１２の搬送面の幅と同等かそれよりも大きく設定されており、その胴部内に駆動装置（図示せず）を内蔵している。押えローラ２４は、この図示しない駆動装置によって送りコンベヤ１２による被破砕物の搬送速度と同程度の周速度で回転し、押え込んだ被破砕物を送りコンベヤ１２と協働して破砕室２７（後述）に導入する。
【００２５】
また、押圧フィーダ装置１４はメンテナンス等の際に油圧シリンダ２９によって強制的に上下動させることができるようになっている。油圧シリンダ２９は、破砕装置フレーム２０に対して固定されたブラケット３０にボトム側端部が、アーム部２５の上面後端部に設けたブラケット３２にロッド側端部がそれぞれ回動可能に連結されている。
【００２６】
破砕装置１３は、本体フレーム１０（図１参照）の長手方向のほぼ中央部上に位置し、図３に示すように、破砕室２７内で高速回転する破砕ロータ１５、及び破砕ロータ１５の径方向外側に設けたアンビル（固定刃）３４を備えている。破砕ロータ１５の周囲には、送りコンベヤ１２の臨む部分から破砕ロータ１５の正転方向（図３中の時計回り方向）に、湾曲板２８、アンビル３４、湾曲板４１、スクリーン（篩部材）３８が破砕ロータ１５を包囲するように設けられており、これら湾曲板２８、アンビル３４、スクリーン３８等によって、破砕ロータ１５周りに円筒状に上記破砕室２７が画定されている。
【００２７】
ここで、図４は破砕ロータ１５を抜き出して表した斜視図である。
【００２８】
図４に示したように、破砕ロータ１５は、破砕装置フレーム２０に対して回転自在に設けた円筒状のドラム部３５、及びドラム部３５の外周部に設けた複数の破砕ビット（回転刃）３６を有している。ドラム部３５の回転軸（図示せず）は、左右の破砕装置フレーム２０に対して固定された軸受３７に回転自在に支持されており、破砕装置用の駆動装置（図示せず）とベルト３３を介して連結されていて、破砕装置用の駆動装置によって回転駆動する。破砕ビット３６は、ドラム部３５の軸方向の中央が回転方向（矢印で示した正転方向）後側に後退したＶ字状に配列されていて、ドラム部３５に外周面に設けた台座３５ａにボルト３５ｂで取り付けられている。
【００２９】
図５は破砕ビット３６を抜き出して表した斜視図である。
【００３０】
図５に示したように、破砕ビット３６は、台座３５ａに対する取付部３６ａと、被破砕物を打撃する本体部３６ｂとを備えている。取付部３６ａは切り欠き部３６ｃを有しており、ドラム部３５の径方向外側から台座３５ｂに挿入した後、台座３５ａにボルト３５ｂを通した際に当該ボルト３５ｂが切り欠き部３６ｃに係合することによって台座３５ａに固定される。本体部３６ｂは、ドラム部３５の正転方向の前方側を向く打撃面３６ｄを有する打撃部３６ｅと、打撃部３６ｅ及び取付部３６ａの間に介在し台座３５ａに着座する基部３６ｆとでＬ字型に形成されている。このとき、打撃面３６ｄに衝撃荷重がかかった場合、取付部３６ａにおける本体部３６ｂとの境界部分の断面Ｓ１に剪断力が作用する。本実施形態では、打撃部３６ｅの先端側（ドラム部３５の径方向外側）部分の打撃面３６ｄと交わる断面Ｓ２が断面Ｓ１よりも小さく、取付部３６ａに優先して打撃部３６ｅが折れ曲がるようにしてある。破砕ビット３６の材質にもよるが、断面Ｓ２は、後述するシアピン（アンビルフレーム回動許容手段）４３の許容値と同程度かそれよりも僅かに小さい程度の衝撃力で図６に示したように打撃部３６ｅが折れ曲がるように設計されている。
【００３１】
図３に戻り、アンビル３４は、破砕ロータ１５の回転軌跡に間隙を介して対向するように破砕室２７内に設けられていて、破砕室２７内に導入された被破砕物が衝突する衝突面３９を有し、破砕ロータ１５の回転に伴って破砕室２７内を周回する破砕片が衝突面３９に衝突するように、アンビルフレーム４０における上記湾曲板４１の取付部よりも破砕ロータ１５の正転方向上流側に取り付けられている。前出の押圧フィーダ装置１４の回動軸２２の上方には、破砕装置フレーム２０に支持された回動軸３１が機体の左右方向に延在している。アンビル３４を保持するアンビルフレーム４０は、この回動軸３１を支点に破砕装置フレーム２０に対して前後方向に回動可能に支持され、さらに左右の破砕装置フレーム２０に渡したビーム４２及びシアピン４３を介して破砕装置フレーム２０に連結されていて（図７で後述）、通常時は、アンビル３４を破砕室２７が臨む姿勢で回動動作が拘束されている。すなわち、運転中にシアピン４３の許容剪断応力を超える衝撃荷重がアンビル３４に作用した場合、アンビルフレーム回動許容手段としてのシアピン４３が破断してアンビルフレーム４０の拘束が解かれ、アンビルフレーム４０が回動軸３１を中心に回動運動して破砕ロータ１５から遠ざかり（破砕ロータから退避し）、破砕室２７が開放される構成である。
【００３２】
スクリーン３８は、多数の排出孔（図示せず）を有し円弧状に曲成された板状の篩部材であり、アンビル３４に対して破砕ロータ１５の正転方向前方側において、スクリーンホルダ４４に保持されて破砕ロータ１５の下半側に対向している。スクリーン３８は、破砕ロータ１５の回転方向に複数枚（本実施の形態では４枚）並べて設けられている。破砕室２７内で破砕されつつある破砕片のうち排出孔を通過する粒度のものはスクリーン３８を通過して破砕装置１３から排出され、スクリーン３８を通過せず破砕室２７を周回する破砕片は、スクリーン３８と破砕ロータ１５との間で衝突や剪断、すり潰し等の作用、また破砕ビット３６やアンビル３４との衝突の作用によって細かくされ、いずれスクリーン３８を介して排出される。したがって、スクリーン３８の排出孔の大きさによって破砕装置１３から排出される破砕物の粒度が調整される。
【００３３】
スクリーン３８を支持するスクリーンホルダ４４は、機体幅方向に延びる軸４５を支点にしてシリンダ４７（ロッドのみ図示）の伸縮動作に伴って上下方向に回動する構成であり、図３の状態（作業時の姿勢）から下降した場合には破砕装置フレーム２０より低位置にスクリーン３８が降下し、機体の側方からスクリーン３８を抜き差しすることができる。
【００３４】
シリンダ４７は、例えば油圧シリンダ（電動シリンダでも良い）であり、左右の本体フレーム１０（図３では図示省略している）上にそれぞれ１本ずつ設置されている。各シリンダ４７は、破砕装置１３の前方側に位置し、ボトム側が本体フレーム１０上に固設したブラケット（図示せず）に連結されており、ブラケット４９との連結部を基端として後方に延在している。シリンダ４７のロッド先端部は本体フレーム１０に沿って前後にスライドするスライダ４８に接続されている。スライダ４８は、アーム４６を介してスクリーンホルダ４４の前端部近傍に連結されている。アーム４６の両端は、スライダ４８とスクリーンホルダ４４に対して回動可能に連結されている。図３から判るように、スライダ４８及びアーム４６はリンク機構を構成しており、スライダ４８とアーム４６によって、シリンダ４７の伸縮動作がスクリーンホルダ４４の上下方向への動きに変換される。なお、スクリーンホルダ４４やアーム４６の長さ、シリンダ４７の前後位置等は、スクリーンホルダ４４を上昇させた状態（図３の状態）のときに、アーム４６が破砕室２７の概ね接線方向に沿って本体フレーム１０に対して直角近くまで立ち上がる角度となるように設定されており、リンク機構によるスクリーンホルダ４４の押し上げ力や姿勢保持力が効果的に得られるように配慮されている。
【００３５】
図１及び図２に戻り、排出コンベヤ３は、破砕装置１３から排出された破砕物を機外に排出するもので、前後両端に図示しない駆動輪及び従動輪を設けたコンベヤフレーム５０、駆動輪と従動輪との間に巻回したコンベヤベルト（図示せず）の搬送面の上方を覆うようにコンベヤフレーム５０に取り付けたコンベヤカバー５１、駆動輪を回転駆動させる駆動装置（排出コンベヤ用油圧モータ）５２等を有している。排出コンベヤ３の排出側（前方側）の部分は動力装置４の支持部から突出して設けた支持部材５３によって吊り下げ支持されており、反対側（後方側）の端部は支持部材５４を介して本体フレーム１０から吊り下げ支持されている。排出コンベヤ３は、破砕装置１３の下方から前方に延在し、動力装置４の下方辺りから、前方に向かって上方に傾斜している。但し、このように屈曲したコンベヤを用いずに、本体フレーム１０の下部領域において破砕装置１３の下方から前方に延在するストレートな第１のコンベヤと、第１のコンベヤの放出端の下方から前方に向かって上り傾斜のストレートな第２のコンベヤとで排出コンベヤを構成する場合もある。
【００３６】
動力装置４は、本体フレーム１０の長手方向他方側の端部上に、支持部材５５を介して搭載されている。この動力装置４の後方側でかつ機体幅方向一方側（図２中下側）の区画には運転席５６が設けられている。運転席５６には破砕機を走行操作用するための操作レバー５７が設けられており、運転席５６の下方にはその他の操作や設定、モニタリング等を行うための操作盤５８が設けられている。操作盤５８は、本例では地上から作業者が操作し易いよう機体の側部に設けられているが、運転席５６に設けても構わない。
【００３７】
図７は前述したアンビルフレーム４０を抜き出して表した斜視図である。
【００３８】
前述したように、アンビルフレーム４０は、回転軸３１を支点に回動可能である。回動軸３１の両端は軸受６０によって左右の破砕装置フレーム２０に支持されている。機体の左右方向から見ると、シアピン４３に拘束されたアンビルフレーム４０は、回動軸３１から破砕ロータ１５に向かって延びるアンビル保持部６１と、前方に延びる回動拘束部６２とで、「へ」の字型に形成されている。回動拘束部６２は、回動軸３１の軸方向の中央部にブラケット６３を備えている。ブラケット６３は回動拘束部６２に対して着脱可能にボルト締結されている。図３や図６に示したビーム４２には、ブラケット６３に対向するようにボルトによってブラケット６４が着脱可能に締結されている。ブラケット６３，６４には前後方向にシアピン４３の通し孔が貫通しており、これらブラケット６３，６４にシアピン４３が通されて適宜抜け止めされることによって、アンビルフレーム４０がシアピン４３を介して破砕装置フレーム２０に連結される。
【００３９】
アンビル保持部６１の先端部には、破砕ロータ１５の正転方向の後向きの位置にアンビル３４の取付座６５が設けられている。取付座６５は破砕ロータ１５の回転軸方向に延在し、破砕ロータ１５のドラム部３５やアンビル３４と同程度の長さがある。この取付部６５には、破砕ロータ１５の回転軸方向に延在する凸部６６が設けられている。
【００４０】
図８はアンビル３４を抜き出して表した斜視図、図９はアンビル３４の衝突面に直交する断面図である。
【００４１】
アンビル３４は、破砕ロータ１５の回転軸の延伸方向に延在し、図８及び図９に示したように、取付座６５に対する取付面６７側に、破砕ロータ１５の回転軸方向に延在する凹部６８が設けられている。この凹部６８は、取付座６５の凸部６６に断面形状が対応しており、取付座６５の凸部６６に嵌合してアンビル３４が取付座６５に係合する。
【００４２】
アンビル３４には、破砕ロータ１５の回転軸方向に所定間隔で複数の座ぐり付き貫通孔６９が設けられており、これら座ぐり付き貫通孔６９を介して、例えば六角孔付きボルト７３（図７参照）等を取付座６５に取り付けることによってアンビル３４が取付座６５に固定されている。先に説明した凸部６６と凹部６８の嵌め合い構造によって、これらボルト７３にかかる剪断力が抑制される構成である。
【００４３】
アンビル３４の破砕ロータ１５の正転方向の後側を向いた面、すなわち取付面６７の反対側の面は、破砕室２７内の破砕片が衝突する衝突面３９である。先に説明したように、座ぐり付き貫通孔６９に六角孔付きボルト７３を通すことで、ボルト７３の頭が衝突面３９から突き出ないようにしてある。
【００４４】
図８及び図９を見て分る通り、アンビル３４は、取付面６７側に対して、衝突面３９側が破砕ロータ１５側に長く形成されている（この部分をダンパ部７１と称することとする）。つまり、ダンパ部７１は、衝突面３９の破砕ロータ１５側の先端部付近の部位であり、アンビル３４の取付座６５から破砕ロータ１５側に突出し、かつアンビル３４の他の部分に比べて薄く形成されている。本実施形態では、ダンパ部７１は、衝突面３９と反対側の面が破砕ロータ１５に向かって衝突面３９側に傾斜していて、破砕ロータ１５に向かって薄くなるように形成してある。
【００４５】
また、アンビル３４のダンパ部７１には、自己の延在方向（破砕ロータ１５の回転軸方向）に所定の間隔で設置された複数のスリット７２が、破砕ロータ１５に対向部して設けられている。各スリット７２は破砕ロータ１５の径方向に延び、破砕ロータ１５の回転軸方向にダンパ部７１を複数に分断している。このダンパ部７１は、これらスリット７２で分断することで意図的に強度を低下させてあり、アンビル３４に過大な衝撃力が加わってシアピン４３が折損するような場面で、折れ曲がるようにしてある。ダンパ部７１の強度は、シアピン４３の剪断許容値と同程度又はそれよりも若干小さい程度の衝撃力で折れ曲がるように設計してある。なお、本実施形態では、スリット７２は、座ぐり付き貫通孔６９の間に設けられているが、この限りではない。
【００４６】
次に上記構成の本実施の形態の破砕機の動作を説明する。
【００４７】
グラップル等の適宜の作業具を備えた重機（油圧ショベル等）等によってホッパ１１内に被破砕物を投入すると、被破砕物が送りコンベヤ１２の搬送ベルト１７上に載置され、循環駆動する搬送ベルト１７によって破砕装置１３に向かって搬送される。被破砕物が押圧フィーダ装置１４付近まで搬送されると、押えローラ２４が被破砕物上に乗り上げ、押えローラ２４の自重により被破砕物が送りコンベヤ１２の搬送面に押し付けられる格好となる。このようにして押えローラ２４は、送りコンベヤ１２との間に被破砕物を挟持した状態で、送りコンベヤ１２と協働して破砕室２７へ被破砕物を導入する。その際、被破砕物は押圧ローラ２４と送りコンベヤ１２とに挟持された部分を支点に片持ち梁状に破砕室２７内に向かって突出する。
【００４８】
破砕室２７内に突出した被破砕物には高速回転する破砕ロータ１５の破砕ビット３６が下方から衝突し、これにより被破砕物が粗破砕される。このように粗破砕されて破砕室２７内に跳ね上げられた被破片はアンビル３４に衝突し、その衝撃力によりさらに細かく破砕される。破砕片はその後も破砕ロータ１５の回転に伴って破砕室２７内を周回し、破砕ビット３６、アンビル３４、またスクリーン３８等の破砕室２７の内壁面等との衝突作用や剪断作用、すり潰し作用等を受けて破砕される。そして、周回する破砕片のうちスクリーン３８の排出孔を通過する大きさに細粒化されたものが順次スクリーン３８を通過して破砕室２７から排出される。破砕室２７から排出された破砕物は、排出コンベヤ３上に落下して排出コンベヤ３によって搬送され機外に排出される。
【００４９】
ここで、先の図６の右図に示したように、被破砕物に混入して金属塊等の異物Ａがビット３６とアンビル３４の間に噛み込んだ場合、破砕ロータ１５の回転モーメントが瞬間的にアンビル３４に伝達される結果、通常の被破砕物を破砕しているときに比べてアンビル３４に大きな衝撃力が作用する。
【００５０】
破砕運転中、アンビル３４に作用する衝撃力はアンビルフレーム４０を介してシアピン４３に伝達されており、異物Ａの噛み込みによる過大な衝撃力がシアピン４３の許容剪断応力を超えた場合、シアピン４３は破断し、アンビルフレーム４３の拘束が解かれる。
【００５１】
このとき、本実施形態では、想定を超える過大な衝撃力が生じた場合に優先的に折れ曲がるダンパ部７１がアンビル３４に設けてある。また、破砕ビット３６側も、打撃部３６ｅが他の部分に優先して折れ曲がり易くなっている。したがって、シアピン４３が折損するような過大な衝撃力が破砕ビット３６とアンビル３４との間に発生した場合、破砕ビット３６の打撃部３６ｅ及びアンビル３４のダンパ部７１が折れ曲がる。こうした破砕ビット３６とアンビル３４の変形によって、異物Ａが噛み込んだ際に破砕ロータ１５からアンビル３４に衝撃力が伝達する時間を長く確保してエネルギーを散逸させ、時間当たりの衝撃力を抑えることができる。これにより、破砕ロータ１５やアンビルフレーム４０等といった破砕装置１３の主要構造物に作用する衝撃力が軽減することができ、それら主要構造物の損傷を抑制することができる。
【００５２】
併せて、アンビル３４が変形することにより、アンビル３４及びアンビルフレーム４０からなる回転体の慣性モーメントが減少する。その結果、シアピン４３の折損時のアンビルフレーム４０の回動速度の向上、破砕室２７の開放に要する時間の短縮、ひいては破砕室２７からの異物Ａの排出性の向上を期待することができる。
【００５３】
なお、本実施形態においては、アンビル３４とともに破砕ビット３６もシアピン４３が破断する程度の衝撃力で変形する構成としているが、シアピン４３が破断する程度の衝撃力で変形するのはアンビル３４のみとしても良い。また、アンビル３４のダンパ部７１にスリット７２を設けたが、材質や厚みでダンパ部７１の降伏条件が調整できる場合は、スリット７２を省略しても良い。アンビル３４の構成は適宜設計変更可能である。
【００５４】
図１０は本発明の第２実施形態に係る破砕機に備えられたアンビル３４Ａを抜き出して表した斜視図、図１１はアンビル３４Ａの衝突面に直交する断面図である。これらの図において第１実施形態と同様の部分には図１−図９と同符号を付して説明を省略する。
【００５５】
図１０及び図１１に示したように、本実施の形態が第１実施形態と相違する点はアンビル３４Ａの断面形状にある。図１１に示した通り、アンビル３４Ａの断面形状は、衝突面３９及び取付面６７を長辺とする矩形状を基礎とし、取付面６７側に凹部６８，７５を設けた形状である。凹部６８は第１実施形態と同じくアンビルフレーム４０側の取付座６５との嵌合部である。凹部７５は、凹部６８及び取付座３５ａよりも破砕ロータ１５側にあり、この凹部７５から破砕ロータ１５側の部分が本実施形態におけるダンパ部７１Ａを構成している。本実施形態において、凹部７５は角のない断面形状をしているが、角が付いていても機能的には問題なく、その形状は特に限定されない。その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００５６】
本実施形態においても、アンビル３４Ａと破砕ビット３６の間に異物Ａが噛み込む等した場合にはダンパ部７１Ａが折れ曲がるので、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００５７】
図１２は本発明の第３実施形態に係る破砕機に備えられたアンビル３４Ｂの一つのパーツ４３ｂを抜き出して表した斜視図、図１３はアンビル３４Ｂを装着したアンビルフレーム４０の斜視図である。これらの図において第１実施形態と同様の部分には図１−図９と同符号を付して説明を省略する。
【００５８】
図１２及び図１３に示したように、本実施の形態が第１実施形態と相違する点はアンビル３４Ｂの構成にある。図１２及び図１３に示した通り、アンビル３４Ｂは、破砕ロータ１５の回転軸の延伸方向に複数に分割されている（分割されたアンビル３４Ｂの個々の構成要素をパーツ３４ｂとする）。言い換えれば、パーツ３４ｂを破砕ロータ１５の回転軸の延伸方向に複数並べて取付座３５ａに取り付けることで、全体としてアンビル３４Ｂが構成されている。本実施形態では、隣り合う２つの座ぐり付き貫通孔６９の間の丁度中間でアンビル３４Ｂを分割しており、各パーツ３４ｂは互いに同一形状をしている。したがって、個々のパーツ３４ｂは、それぞれ１本の六角穴付きボルト７３で取付座３５ａに固定されている。
【００５９】
なお、パーツ３４ｂの衝突面３９に直交する断面形状は第１実施形態と同様であるが、他の部分に優先して折れ曲がるダンパ部があれば良く、例えば第２実施形態と同様の断面形状としても良い。また、アンビル３４Ｂの分割数に特別な限定はなく、また１つのパーツ３４ｂに複数の座ぐり付き貫通孔６９を設けて複数のボルトで固定する構成としても良い。その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００６０】
第１及び第２実施形態では、ダンパ部７１，７１Ａをスリット７２で分断する構成を採ったが、本実施形態ではアンビル３４Ｂ自体を分割することでダンパ部７１を分断している。この場合でも第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態の場合、異物Ａが噛み込んだ場合に、変形して交換が必要になったパーツ３４ｂのみを交換することができるので、アンビル交換が容易でアンビル交換に要するコストも低減することができる。
【００６１】
なお、以上の各実施形態では、アンビルフレーム４０が一体の場合を例に挙げて説明したが、例えばアンビルフレーム４０を回動軸３１の軸方向に２つ以上に分割し、分割されたアンビルフレームが個々に回動可能な構成とすることもできる。この場合、第１−第３実施形態のいずれの形態を採用するにしてもアンビルはアンビルフレーム４０の分割数又はそれ以上に分割され、また各アンビルフレームがシアピン４３で破砕装置フレーム２０に連結される。この構成でも異物Ａの噛み込み時にアンビルのダンパ部が変形するので第１−第３実施形態と同様の効果が得られ、加えて分割されたアンビルフレーム１つ当たりの回転モーメントが大きく減少するので、異物Ａの噛み込んだアンビルフレームの回動速度を向上させることができる。
【００６２】
また、アンビルに許容値を超える衝撃力が作用した場合にアンビルフレーム４０の回動動作を許容して破砕室２７を開放するアンビルフレーム回動許容手段としてシアピン４３を用いた場合を例に挙げて説明したが、破砕装置フレーム２０を含む静止体に対してアンビルフレーム４０を弾性的に係合させ、アンビルに過大な衝撃力が作用して静止体との係合が外れた場合に、アンビルフレーム４０の拘束が解かれる構成とすることもできる。この構成は、例えば国際出願番号：ＰＣＴ／ＪＰ２００９／５５８６２等に詳しい。
【００６３】
また、以上の各実施の形態においては、本発明を自力走行可能な破砕機に適用した場合を例にとって説明したが、これに限られず、牽引して走行可能な移動式破砕機、若しくは例えばクレーン等により吊り上げて運搬可能な可搬式破砕機、さらにはプラント等において固定機械として配置される定置式破砕機にも本発明は適用可能である。また、軸を水平にして回転する破砕ロータに対して水平方向から被破砕物を供給する破砕機に本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、破砕装置上にホッパを設けて破砕ロータに対して上から被破砕物を供給するタイプの破砕機にも本発明は適用可能である。これらの場合も同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１５ 破砕ロータ
２０ 破砕装置フレーム
２７ 破砕室
３４，３４Ａ，Ｂ アンビル
３４ｂ パーツ
３５ ドラム部
３６ 破砕ビット
３６ｅ 打撃部
４０ アンビルフレーム
４３ シアピン（アンビルフレーム回動許容手段）
７２ スリット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
破砕装置フレームと、前記破砕装置フレームに対して回転自在に設けたドラム部及び前記ドラム部の外周部に設けた破砕ビットを有する破砕ロータと、前記破砕ロータを収容する破砕室と、前記破砕ロータの回転軌跡に間隙を介して対向するように前記破砕室内に設けたアンビルとを備えた破砕機において、
前記アンビルを保持し、前記破砕装置フレームに対して回動自在に設けたアンビルフレームと、
前記アンビルに許容値を超える衝撃力が作用した場合に、前記アンビルを前記破砕ロータから退避させるように前記アンビルフレームの回動動作を許容し、前記破砕室を開放するアンビルフレーム回動許容手段とを有し、
前記アンビルは、前記アンビルフレーム回動許容手段の許容値と同程度かそれよりも小さい衝撃力で折れるように構成されている
ことを特徴とする破砕機。
【請求項２】
前記アンビルは、前記破砕ロータとの対向部に、前記破砕ロータの回転軸の延伸方向に所定の間隔で複数のスリットを備えていることを特徴とする請求項１に記載の破砕機。
【請求項３】
前記アンビルは、前記破砕ロータの回転軸の延伸方向に複数に分割されていることを特徴とする請求項１に記載の破砕機。
【請求項４】
前記破砕ビットは、前記アンビルフレーム回動許容手段の許容値と同程度かそれよりも小さい衝撃力で折れるように構成されていることを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に記載の破砕機。
【請求項５】
前記アンビルフレーム回動許容手段は、前記アンビルフレームを前記破砕装置フレームに対して連結するシアピンであることを特徴とする請求項１−４のいずれか１項に記載の破砕機。
【請求項１】
破砕装置フレームと、前記破砕装置フレームに対して回転自在に設けたドラム部及び前記ドラム部の外周部に設けた破砕ビットを有する破砕ロータと、前記破砕ロータを収容する破砕室と、前記破砕ロータの回転軌跡に間隙を介して対向するように前記破砕室内に設けたアンビルとを備えた破砕機において、
前記アンビルを保持し、前記破砕装置フレームに対して回動自在に設けたアンビルフレームと、
前記アンビルに許容値を超える衝撃力が作用した場合に、前記アンビルを前記破砕ロータから退避させるように前記アンビルフレームの回動動作を許容し、前記破砕室を開放するアンビルフレーム回動許容手段とを有し、
前記アンビルは、前記アンビルフレーム回動許容手段の許容値と同程度かそれよりも小さい衝撃力で折れるように構成されている
ことを特徴とする破砕機。
【請求項２】
前記アンビルは、前記破砕ロータとの対向部に、前記破砕ロータの回転軸の延伸方向に所定の間隔で複数のスリットを備えていることを特徴とする請求項１に記載の破砕機。
【請求項３】
前記アンビルは、前記破砕ロータの回転軸の延伸方向に複数に分割されていることを特徴とする請求項１に記載の破砕機。
【請求項４】
前記破砕ビットは、前記アンビルフレーム回動許容手段の許容値と同程度かそれよりも小さい衝撃力で折れるように構成されていることを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に記載の破砕機。
【請求項５】
前記アンビルフレーム回動許容手段は、前記アンビルフレームを前記破砕装置フレームに対して連結するシアピンであることを特徴とする請求項１−４のいずれか１項に記載の破砕機。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−５０８７９（Ｐ２０１１−５０８７９Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０２８３０（Ｐ２００９−２０２８３０）
【出願日】平成２１年９月２日（２００９．９．２）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２日（２００９．９．２）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
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