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】被破砕物を供給する送りコンベヤ１２と、送りコンベヤ１２の下流側端部に対向して配置された破砕ロータ１５と、破砕ロータ１５を収容した破砕室２７内に設けたアンビル３４と、複数の排出孔を有し破砕ロータ１５の外周面に対向して配置されたスクリーン３８とを備えた破砕機において、破砕ロータ１５が、破砕機フレーム２０に回転自在に設けた回転軸部１０１と、この回転軸部１０１と同心状に設けられ回転軸部１０１に対して回転可能なドラム部１０２と、このドラム部１０２を回転軸部１０１に対して連結するとともに、破砕ロータ１５に設定値を超える衝撃荷重がかかった場合にドラム部１０２と回転軸部１０２の連結を解く連結部材１０３とを備える。
【解決手段】被破砕物を供給する送りコンベヤ１２と、送りコンベヤ１２の下流側端部に対向して配置された破砕ロータ１５と、破砕ロータ１５を収容した破砕室２７内に設けたアンビル３４と、複数の排出孔を有し破砕ロータ１５の外周面に対向して配置されたスクリーン３８とを備えた破砕機において、破砕ロータ１５が、破砕機フレーム２０に回転自在に設けた回転軸部１０１と、この回転軸部１０１と同心状に設けられ回転軸部１０１に対して回転可能なドラム部１０２と、このドラム部１０２を回転軸部１０１に対して連結するとともに、破砕ロータ１５に設定値を超える衝撃荷重がかかった場合にドラム部１０２と回転軸部１０２の連結を解く連結部材１０３とを備える。
【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２００５−３１９３４９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と破砕ビットに作用し、両者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、アンビルを支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と破砕ビット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、破砕室が開放されて異物の排出が助けられる。
【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、またアンビルハウジングにも相応の慣性モーメントがある。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、被破砕物を供給するフィーダと、前記フィーダの被破砕物搬送方向の下流側端部に対向して配置された破砕ロータと、前記破砕ロータを収容した破砕室内に当該破砕室を周回する破砕片と衝突するように設けたアンビルと、複数の排出孔を有し前記破砕ロータの外周面に対向して配置されたスクリーンとを備えた破砕機において、前記破砕ロータが、破砕機フレームに回転自在に設けた回転軸部と、この回転軸部の外周部に当該回転軸部と同心状に設けられ、前記回転軸部に対して回転可能なドラム部と、このドラム部を前記回転軸部に対して連結するとともに、前記破砕ロータに設定値を超える衝撃荷重がかかった場合に前記ドラム部と前記回転軸部の連結を解く連結部材とを備え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、前記連結部材が、許容剪断応力を超える衝撃荷重がかかった場合に他の構成要素に優先して破断するシアピンであることを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記アンビルを支持し前記破砕機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、このアンビルフレームの回動動作を拘束するとともに、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フレームの回動動作を許容し、前記破砕室を開放する回動許容手段とをさらに備えていることを特徴とする。
【００１１】
第４の発明は、第３の発明において、前記連結部材が、前記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前記ドラム部と前記回転軸部の連結を解くことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
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】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る破砕機の全体構造を示す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る破砕機の全体構造を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る破砕機の破砕機能構成部の要部構造を示す透視側面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る破砕機に備えられた破砕ロータの側面図である。
【図５】図３中のＶ−Ｖ線による矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
図１は本発明の一実施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。
【００１６】
図１及び図２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、本実施形態の破砕機の破砕対象となる被破砕物には、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、竹材等が含まれる。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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。破砕機納構成部２の構成については後述する。
【００１９】
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（不図示）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の下流側（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、上流側（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。この排出コンベヤ３は、左右の履帯９の間において破砕装置１３の下方から前方にほぼ水平に延在し、動力装置４の下方あた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、乗り継ぎ式の排出コンベヤを構成する場合もある。
【００２０】
動力装置４は、本体フレーム１０の前部上に支持部材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。
【００２１】
図３は破砕機能構成部２の要部構造を示す透視側面図である。
【００２２】
図３に示すように上記送りコンベヤ１２は押圧フィーダ装置１４とともに、破砕ロータ１５に向かって被破砕物を搬送、供給するフィーダとして機能する。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、その反対側（機体後端近傍）に設けた従動輪（不図示）、及びこれら駆動輪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）設けられた搬送ベルト（チェーンベルト）１７（図２参照）を備え、ホッパ１１内に収容された状態で破砕ロータ１５に対向する前端部（被破砕物の搬送方向の下流側端部）から後方にほぼ水平に延在している。従動輪はホッパ１１の側壁体１８（図１参照）における後部に設けた軸受１９（図１参照）によって支持され、駆動輪１６は破砕装置１３の側壁を構成する破砕機フレーム２０に設けた軸受（不図示）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（不図示）の出力軸にカップリング等を介して連結している。その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、被破砕物が破砕装置１３に供給される。
【００２３】
上記押圧フィーダ装置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、及び押えローラ２４を回動させる油圧シリンダ２９を備えている。
【００２４】
回動軸２２は破砕機フレーム２０に設けた軸受（不図示）に回転自在に支持されている。
【００２５】
支持部材２３は、回動軸２２を支点に回動するアーム部２５、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の下面は概略円弧状に湾曲しており、この湾曲部の下部には湾曲板２８が取付けられている。
【００２６】
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の搬送面の幅に対応しており、送りコンベヤ１２の搬送面と同等かそれよりも若干大きく設定されている。この押えローラ２４は、送りコンベヤ１２上を搬送される被破砕物に乗り上げて自重で被破砕物を押圧し、胴部に内蔵した駆動装置（不図示）によって送りコンベヤ１２の搬送速度に対応した周速度で回転し送りコンベヤ１２と協動して破砕室２７（後述）に被破砕物を供給する。
【００２７】
油圧シリンダ２９はメンテナンス等の際に強制的に押圧フィーダ装置１４を上下動させるもので、アーム部２５の前端部近傍の上方位置に設けたビームを介して破砕機フレーム２０に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。
【００２８】
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、及び破砕室２７内において破砕ロータ１５の径方向外側に設けたアンビル（反発板）３４を備えている。駆動体である破砕ロータ１５と静止体であるアンビル３４はそれぞれ破砕手段として機能する。
【００２９】
図４は破砕ロータ１５の側面図、図５は図３中のＶ−Ｖ線による矢視断面図である。図５では破砕ビット３６を図示省略してある。
【００３０】
破砕ロータ１５は、破砕機フレーム２０に回転自在に設けた回転軸部１０１と、この回転軸部１０１の外周部に当該回転軸部１０１と同心状に設けたドラム部１０２と、このドラム部１０２を回転軸部１０１に対して連結する連結部材１０３とを備えている。
【００３１】
回転軸部１０１は、左右方向にほぼ水平に延び、左右両端はそれぞれ破砕機フレーム２０より外側まで延在していて、左右の破砕機フレーム２０にそれぞれ軸受１０４を介して回転自在に支持されている。回転軸部１０１は、中空の軸であっても中実の軸であっても良い。軸受１０４は支持部材１０５によって破砕機フレーム２０の外壁面に固定されている。また、回転軸部１０１の少なくとも一方（本例では左側）の端部にはプーリ１０６が取り付けられている。特に図示していないが、このプーリ１０６は破砕装置用駆動装置の出力軸に設けたプーリとベルトを介して連結されている。
【００３２】
ドラム部１０２は、円筒状の周胴部１０２ａと、周胴部１０２ａの内壁部から径方向内側に突出した左右の取付部１０２ｂとを有している。周胴部１０２ａは、一方の破砕機フレーム２０の近傍から他方の破砕機フレーム２０の近傍まで延在しており、送りコンベヤ１２の下流側端部に外周面を対向させている。他方、取付部１０２ｂは、周胴部１０２ａの左右両端から幾分内側に入り込んだ位置にあり、その内周側にそれぞれ軸受１０７を保持している。取付部１０２ｂの内周部にはストッパ部１０２ｃが形成されていて、ストッパ部１０２ｃが軸受１０７に当接することによって、取付部１０２ｂに対する軸受１０７の左右の動きを拘束している。また、左右の軸受１０７には回転軸部１０１が通されている。軸受１０７は、回転軸部１０１の左右方向の中央部に設けた段差部１０１ａの左右に当接するように嵌め込まれ、回転軸部１０１に取り付けた固定具１０８と段差部１０１ａに挟まれて回転軸部１０１に対する左右の動きを拘束されている。このように、ドラム部１０２は、軸受１０７を介して回転軸部１０１に取り付けられており、回転軸部１０１に対して回転可能である。
【００３３】
なお、本実施形態では、軸受１０７にベアリングを用いているが、例えばすべり軸受等、ドラム部１０２を回転軸部１０１に対して回転可能に支持できるものであれば代替可能である。
【００３４】
前述した連結部材１０３には、許容値（許容剪断応力）を超える衝撃荷重がかかった場合に他の構成要素に優先して破断するシアピンが用いられている。連結部材１０３の許容値は、後述するアンビルフレーム４０を拘束するシアピン４３の許容剪断応力と同程度かそれよりも小さい値に設定されている。本実施形態において、連結部材１０３は、破砕ロータ１５の左右両側にそれぞれ１つずつ設けられているが、数量は適宜変更可能である。連結部材１０３の一端は、図４に示したように、押え板１１１及びボルト１１２（図５では図示省略）によってドラム部１０２の取付部１０２ｂの左右外側を向いた外壁面に固定されている。連結部材１０３の他端は、押え板１１３及びボルト１１４（ともに図５では図示省略）によって回転軸部１０１に対して固定されたブラケット１１５の左右外側を向いた外壁面に固定されている。連結部材１０３は、他の構成要素に優先して破断する部分が押え板１１１，１１３の間に位置するように、破砕ロータ１５の径方向に沿った姿勢で固定されている。
【００３５】
前述したドラム部１０２の周胴部１０２ａの外周面には、複数の破砕ビット３６が設けられている。破砕ビット３６は、ドラム部１０２の外周面に設けた各ビットホルダ３５のドラム正転方向（図４において時計回り）の前方側を向いた面に取り付けられている。破砕ビット３６は、この破砕ビット３６及びビットホルダ３５に破砕ビット３６側から挿通されたボルト１００にナット３７を締結することでビットホルダ３５に固定されている。各破砕ビット３６は、破砕ロータ１５が正転方向に回転する際に刃面（衝突面）がビットホルダ３５に先行し被破砕物を打撃する。
【００３６】
先に図３に示したように、アンビル３４は、破砕室２７内に導入された被破砕物が衝突する衝突面３９を有しており、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に衝突面３９が対向するように、アンビルフレーム（保持部材）４０における上記湾曲板４１の取り付け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。また、特に図示していないが、アンビル３４は、一方の破砕機フレーム２０の近傍から他方の破砕機フレーム２０の近傍まで延在している。このアンビル３９を保持するアンビルフレーム４０は、前出の押圧フィーダ装置１４の回動軸２２の上方にて破砕機フレーム２０に支持された回動軸３１を支点に前後方向に回動可能に支持されており、通常時は破砕機フレーム２０の内壁面に固設された支持ブロック４２に対しシアピン４３を介して支持されて回動動作が拘束されている。運転中、アンビル３４にシアピン４３の許容剪断応力を超える衝撃荷重がかかった場合、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を中心に回動しアンビル３４が破砕室２７から離れる構成である。
【００３７】
ここで、破砕室２７とは、破砕ロータ１５を収容し被破砕物を破砕処理する空間を意味する。破砕ロータ１５の外周面には、送りコンベヤ１２の下流側端部から破砕ロータ１５の正転方向（図３中の時計回り方向）に順に、湾曲板２８、アンビル３４、湾曲板４１、スクリーン（篩部材）３８が対向しており、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を収容する破砕室２７が形成されている。
【００３８】
スクリーン３８は、多数の排出孔（不図示）を有し円弧状に曲成された板状の篩部材であり、破砕ロータ１５の外周面の下半側（アンビル３４に対して破砕ロータ１５の正転方向前方側）に対向して弧状に形成されたスクリーンホルダ４４上に着脱可能に保持されている。このスクリーンホルダ４４上には、破砕ロータ１５の外周面に間隙を介して対向するように破砕ロータ１５の回転方向に複数枚（本実施形態では４枚）のスクリーン３８が載置されている。
【００３９】
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）から破砕機フレーム２０よりも下側にスクリーン３８が下降する位置まで回動する。これによって、破砕機フレーム２０の下側からスクリーン３８を左右に抜き差しすることができる。
【００４０】
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、左右の破砕機フレーム２０の内壁面にそれぞれ１本ずつ設置されている。両シリンダ４７は、破砕装置１３の前方側に位置し、破砕機フレーム２０に固設したブラケット４９（図３参照）にボトム側が回動可能に連結されており、ブラケット４９との連結部を基端部として後方側に延在していて前後方向に伸縮する。各シリンダ４７のロッド先端部にはスライダ４８が接続され、このスライダ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、シリンダ４７の伸縮動作に伴うスライダ４８の前後方向への往復動作がアーム４６の回動動作を経由してスクリーンホルダ４４の上下動に変換される。
【００４１】
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の接線方向に概ね沿って鉛直近くまで立ち上が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。
【００４２】
次に上記構成の本実施形態の破砕機の動作を説明する。
【００４３】
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。
【００４４】
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（１次破砕）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（２次破砕）。２次破砕された破砕片のうち既にスクリーン３８を通過する程度に小さいものはスクリーン３８を通過して排出され、通過しない比較的大きなものは破砕ロータ１５の回転に伴って破砕室２７内を周回し、アンビル３４、破砕ビット３６、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さらに破砕される（３次破砕）。そして、周回する破砕片のうち３次破砕を経てスクリーン３８の排出孔を通過する大きさに細粒化されたものから順次スクリーン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、シュート（不図示）を介して排出コンベヤ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。
【００４５】
ここで、被破砕物に混入して金属塊等の異物がビット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及び破砕ビット３６に大きな衝撃力が作用する。
【００４６】
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が破断し、アンビルフレーム４０の拘束が解かれる。シアピン４３による拘束が解かれたアンビルフレーム４０は、アンビル３４に作用した衝撃力によって回動する。これによってアンビル３４やスクリーン３８が破砕室２７から遠ざかり、破砕室２７が開放されて異物の排出が助けられる。
【００４７】
このとき、本実施形態では、想定を超える過大な衝撃力が破砕ビット３６に作用した場合に他の構成要素に先行して破断する連結部材１０３が破砕ロータ１５に設けてある。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、アンビルフレーム４０のシアピン４３とともに破砕ロータ１５のシアピン１０３が折損する。シアピン１０３が折損することによって、破砕ビット３６を取り付けた破砕ロータ１５のドラム部１０２の回転軸部１０１に対する拘束が解かれ、回転軸部１０１と切り離されたドラム部１０２の慣性力が大きく減少する。こうしてドラム部１０２の慣性力が減少することによって、異物が噛み込んだ際の異物を介する破砕ロータ１５とアンビル３４との衝突時間が長くなる。その結果、異物噛み込みに伴う衝撃力の時間分布を拡散し、衝撃力の瞬間的な増大を抑えることができる。
【００４８】
これにより、破砕ビット３６、ビットホルダ３５、その他の破砕ロータ１５の構成部品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を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。
【００４９】
なお、以上の実施形態においては、本実施形態では回転軸部１０１とドラム部１０２の連結手段１０３にシアピンを用いた場合を例に挙げて説明したが、通常はドラム部１０２が回転軸部１０１と一体に回転し、一定以上の衝撃力が破砕ビット３６に作用した場合にドラム部１０２が回転軸部１０１に対して回転すれば良い。したがって、例えば静止摩擦力を利用してドラム部１０２を回転軸部１０１に対して連結し、最大静止摩擦力を超える衝撃荷重がかかった際にドラム部１０２が回転軸部１０１に対して回転する構成、回転軸部１０１に対してドラム部１０２を弾性的に連結し、破砕ビット３６に加わる過度な衝撃力を逃がす構成等も考えられる。
【００５０】
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、破砕機フレーム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。
【００５１】
また、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】
【００５２】
１２ 送りコンベヤ
１３ 破砕装置
１４ 押圧フィーダ装置
１５ 破砕ロータ
２７ 破砕室
３４ アンビル
３８ スクリーン
４０ アンビルフレーム
４３ シアピン（回動許容手段）
１０１ 回転軸部
１０２ ドラム部
１０３ 連結部材
【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２００５−３１９３４９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と破砕ビットに作用し、両者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、アンビルを支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と破砕ビット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、破砕室が開放されて異物の排出が助けられる。
【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、またアンビルハウジングにも相応の慣性モーメントがある。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、被破砕物を供給するフィーダと、前記フィーダの被破砕物搬送方向の下流側端部に対向して配置された破砕ロータと、前記破砕ロータを収容した破砕室内に当該破砕室を周回する破砕片と衝突するように設けたアンビルと、複数の排出孔を有し前記破砕ロータの外周面に対向して配置されたスクリーンとを備えた破砕機において、前記破砕ロータが、破砕機フレームに回転自在に設けた回転軸部と、この回転軸部の外周部に当該回転軸部と同心状に設けられ、前記回転軸部に対して回転可能なドラム部と、このドラム部を前記回転軸部に対して連結するとともに、前記破砕ロータに設定値を超える衝撃荷重がかかった場合に前記ドラム部と前記回転軸部の連結を解く連結部材とを備え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、前記連結部材が、許容剪断応力を超える衝撃荷重がかかった場合に他の構成要素に優先して破断するシアピンであることを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記アンビルを支持し前記破砕機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、このアンビルフレームの回動動作を拘束するとともに、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フレームの回動動作を許容し、前記破砕室を開放する回動許容手段とをさらに備えていることを特徴とする。
【００１１】
第４の発明は、第３の発明において、前記連結部材が、前記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前記ドラム部と前記回転軸部の連結を解くことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
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】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る破砕機の全体構造を示す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る破砕機の全体構造を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る破砕機の破砕機能構成部の要部構造を示す透視側面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る破砕機に備えられた破砕ロータの側面図である。
【図５】図３中のＶ−Ｖ線による矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
図１は本発明の一実施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。
【００１６】
図１及び図２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、本実施形態の破砕機の破砕対象となる被破砕物には、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、竹材等が含まれる。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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。破砕機納構成部２の構成については後述する。
【００１９】
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（不図示）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の下流側（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、上流側（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。この排出コンベヤ３は、左右の履帯９の間において破砕装置１３の下方から前方にほぼ水平に延在し、動力装置４の下方あた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、乗り継ぎ式の排出コンベヤを構成する場合もある。
【００２０】
動力装置４は、本体フレーム１０の前部上に支持部材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。
【００２１】
図３は破砕機能構成部２の要部構造を示す透視側面図である。
【００２２】
図３に示すように上記送りコンベヤ１２は押圧フィーダ装置１４とともに、破砕ロータ１５に向かって被破砕物を搬送、供給するフィーダとして機能する。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、その反対側（機体後端近傍）に設けた従動輪（不図示）、及びこれら駆動輪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）設けられた搬送ベルト（チェーンベルト）１７（図２参照）を備え、ホッパ１１内に収容された状態で破砕ロータ１５に対向する前端部（被破砕物の搬送方向の下流側端部）から後方にほぼ水平に延在している。従動輪はホッパ１１の側壁体１８（図１参照）における後部に設けた軸受１９（図１参照）によって支持され、駆動輪１６は破砕装置１３の側壁を構成する破砕機フレーム２０に設けた軸受（不図示）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（不図示）の出力軸にカップリング等を介して連結している。その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、被破砕物が破砕装置１３に供給される。
【００２３】
上記押圧フィーダ装置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、及び押えローラ２４を回動させる油圧シリンダ２９を備えている。
【００２４】
回動軸２２は破砕機フレーム２０に設けた軸受（不図示）に回転自在に支持されている。
【００２５】
支持部材２３は、回動軸２２を支点に回動するアーム部２５、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の下面は概略円弧状に湾曲しており、この湾曲部の下部には湾曲板２８が取付けられている。
【００２６】
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の搬送面の幅に対応しており、送りコンベヤ１２の搬送面と同等かそれよりも若干大きく設定されている。この押えローラ２４は、送りコンベヤ１２上を搬送される被破砕物に乗り上げて自重で被破砕物を押圧し、胴部に内蔵した駆動装置（不図示）によって送りコンベヤ１２の搬送速度に対応した周速度で回転し送りコンベヤ１２と協動して破砕室２７（後述）に被破砕物を供給する。
【００２７】
油圧シリンダ２９はメンテナンス等の際に強制的に押圧フィーダ装置１４を上下動させるもので、アーム部２５の前端部近傍の上方位置に設けたビームを介して破砕機フレーム２０に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。
【００２８】
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、及び破砕室２７内において破砕ロータ１５の径方向外側に設けたアンビル（反発板）３４を備えている。駆動体である破砕ロータ１５と静止体であるアンビル３４はそれぞれ破砕手段として機能する。
【００２９】
図４は破砕ロータ１５の側面図、図５は図３中のＶ−Ｖ線による矢視断面図である。図５では破砕ビット３６を図示省略してある。
【００３０】
破砕ロータ１５は、破砕機フレーム２０に回転自在に設けた回転軸部１０１と、この回転軸部１０１の外周部に当該回転軸部１０１と同心状に設けたドラム部１０２と、このドラム部１０２を回転軸部１０１に対して連結する連結部材１０３とを備えている。
【００３１】
回転軸部１０１は、左右方向にほぼ水平に延び、左右両端はそれぞれ破砕機フレーム２０より外側まで延在していて、左右の破砕機フレーム２０にそれぞれ軸受１０４を介して回転自在に支持されている。回転軸部１０１は、中空の軸であっても中実の軸であっても良い。軸受１０４は支持部材１０５によって破砕機フレーム２０の外壁面に固定されている。また、回転軸部１０１の少なくとも一方（本例では左側）の端部にはプーリ１０６が取り付けられている。特に図示していないが、このプーリ１０６は破砕装置用駆動装置の出力軸に設けたプーリとベルトを介して連結されている。
【００３２】
ドラム部１０２は、円筒状の周胴部１０２ａと、周胴部１０２ａの内壁部から径方向内側に突出した左右の取付部１０２ｂとを有している。周胴部１０２ａは、一方の破砕機フレーム２０の近傍から他方の破砕機フレーム２０の近傍まで延在しており、送りコンベヤ１２の下流側端部に外周面を対向させている。他方、取付部１０２ｂは、周胴部１０２ａの左右両端から幾分内側に入り込んだ位置にあり、その内周側にそれぞれ軸受１０７を保持している。取付部１０２ｂの内周部にはストッパ部１０２ｃが形成されていて、ストッパ部１０２ｃが軸受１０７に当接することによって、取付部１０２ｂに対する軸受１０７の左右の動きを拘束している。また、左右の軸受１０７には回転軸部１０１が通されている。軸受１０７は、回転軸部１０１の左右方向の中央部に設けた段差部１０１ａの左右に当接するように嵌め込まれ、回転軸部１０１に取り付けた固定具１０８と段差部１０１ａに挟まれて回転軸部１０１に対する左右の動きを拘束されている。このように、ドラム部１０２は、軸受１０７を介して回転軸部１０１に取り付けられており、回転軸部１０１に対して回転可能である。
【００３３】
なお、本実施形態では、軸受１０７にベアリングを用いているが、例えばすべり軸受等、ドラム部１０２を回転軸部１０１に対して回転可能に支持できるものであれば代替可能である。
【００３４】
前述した連結部材１０３には、許容値（許容剪断応力）を超える衝撃荷重がかかった場合に他の構成要素に優先して破断するシアピンが用いられている。連結部材１０３の許容値は、後述するアンビルフレーム４０を拘束するシアピン４３の許容剪断応力と同程度かそれよりも小さい値に設定されている。本実施形態において、連結部材１０３は、破砕ロータ１５の左右両側にそれぞれ１つずつ設けられているが、数量は適宜変更可能である。連結部材１０３の一端は、図４に示したように、押え板１１１及びボルト１１２（図５では図示省略）によってドラム部１０２の取付部１０２ｂの左右外側を向いた外壁面に固定されている。連結部材１０３の他端は、押え板１１３及びボルト１１４（ともに図５では図示省略）によって回転軸部１０１に対して固定されたブラケット１１５の左右外側を向いた外壁面に固定されている。連結部材１０３は、他の構成要素に優先して破断する部分が押え板１１１，１１３の間に位置するように、破砕ロータ１５の径方向に沿った姿勢で固定されている。
【００３５】
前述したドラム部１０２の周胴部１０２ａの外周面には、複数の破砕ビット３６が設けられている。破砕ビット３６は、ドラム部１０２の外周面に設けた各ビットホルダ３５のドラム正転方向（図４において時計回り）の前方側を向いた面に取り付けられている。破砕ビット３６は、この破砕ビット３６及びビットホルダ３５に破砕ビット３６側から挿通されたボルト１００にナット３７を締結することでビットホルダ３５に固定されている。各破砕ビット３６は、破砕ロータ１５が正転方向に回転する際に刃面（衝突面）がビットホルダ３５に先行し被破砕物を打撃する。
【００３６】
先に図３に示したように、アンビル３４は、破砕室２７内に導入された被破砕物が衝突する衝突面３９を有しており、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に衝突面３９が対向するように、アンビルフレーム（保持部材）４０における上記湾曲板４１の取り付け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。また、特に図示していないが、アンビル３４は、一方の破砕機フレーム２０の近傍から他方の破砕機フレーム２０の近傍まで延在している。このアンビル３９を保持するアンビルフレーム４０は、前出の押圧フィーダ装置１４の回動軸２２の上方にて破砕機フレーム２０に支持された回動軸３１を支点に前後方向に回動可能に支持されており、通常時は破砕機フレーム２０の内壁面に固設された支持ブロック４２に対しシアピン４３を介して支持されて回動動作が拘束されている。運転中、アンビル３４にシアピン４３の許容剪断応力を超える衝撃荷重がかかった場合、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を中心に回動しアンビル３４が破砕室２７から離れる構成である。
【００３７】
ここで、破砕室２７とは、破砕ロータ１５を収容し被破砕物を破砕処理する空間を意味する。破砕ロータ１５の外周面には、送りコンベヤ１２の下流側端部から破砕ロータ１５の正転方向（図３中の時計回り方向）に順に、湾曲板２８、アンビル３４、湾曲板４１、スクリーン（篩部材）３８が対向しており、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を収容する破砕室２７が形成されている。
【００３８】
スクリーン３８は、多数の排出孔（不図示）を有し円弧状に曲成された板状の篩部材であり、破砕ロータ１５の外周面の下半側（アンビル３４に対して破砕ロータ１５の正転方向前方側）に対向して弧状に形成されたスクリーンホルダ４４上に着脱可能に保持されている。このスクリーンホルダ４４上には、破砕ロータ１５の外周面に間隙を介して対向するように破砕ロータ１５の回転方向に複数枚（本実施形態では４枚）のスクリーン３８が載置されている。
【００３９】
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）から破砕機フレーム２０よりも下側にスクリーン３８が下降する位置まで回動する。これによって、破砕機フレーム２０の下側からスクリーン３８を左右に抜き差しすることができる。
【００４０】
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、左右の破砕機フレーム２０の内壁面にそれぞれ１本ずつ設置されている。両シリンダ４７は、破砕装置１３の前方側に位置し、破砕機フレーム２０に固設したブラケット４９（図３参照）にボトム側が回動可能に連結されており、ブラケット４９との連結部を基端部として後方側に延在していて前後方向に伸縮する。各シリンダ４７のロッド先端部にはスライダ４８が接続され、このスライダ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、シリンダ４７の伸縮動作に伴うスライダ４８の前後方向への往復動作がアーム４６の回動動作を経由してスクリーンホルダ４４の上下動に変換される。
【００４１】
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の接線方向に概ね沿って鉛直近くまで立ち上が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。
【００４２】
次に上記構成の本実施形態の破砕機の動作を説明する。
【００４３】
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。
【００４４】
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（１次破砕）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（２次破砕）。２次破砕された破砕片のうち既にスクリーン３８を通過する程度に小さいものはスクリーン３８を通過して排出され、通過しない比較的大きなものは破砕ロータ１５の回転に伴って破砕室２７内を周回し、アンビル３４、破砕ビット３６、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さらに破砕される（３次破砕）。そして、周回する破砕片のうち３次破砕を経てスクリーン３８の排出孔を通過する大きさに細粒化されたものから順次スクリーン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、シュート（不図示）を介して排出コンベヤ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。
【００４５】
ここで、被破砕物に混入して金属塊等の異物がビット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及び破砕ビット３６に大きな衝撃力が作用する。
【００４６】
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が破断し、アンビルフレーム４０の拘束が解かれる。シアピン４３による拘束が解かれたアンビルフレーム４０は、アンビル３４に作用した衝撃力によって回動する。これによってアンビル３４やスクリーン３８が破砕室２７から遠ざかり、破砕室２７が開放されて異物の排出が助けられる。
【００４７】
このとき、本実施形態では、想定を超える過大な衝撃力が破砕ビット３６に作用した場合に他の構成要素に先行して破断する連結部材１０３が破砕ロータ１５に設けてある。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、アンビルフレーム４０のシアピン４３とともに破砕ロータ１５のシアピン１０３が折損する。シアピン１０３が折損することによって、破砕ビット３６を取り付けた破砕ロータ１５のドラム部１０２の回転軸部１０１に対する拘束が解かれ、回転軸部１０１と切り離されたドラム部１０２の慣性力が大きく減少する。こうしてドラム部１０２の慣性力が減少することによって、異物が噛み込んだ際の異物を介する破砕ロータ１５とアンビル３４との衝突時間が長くなる。その結果、異物噛み込みに伴う衝撃力の時間分布を拡散し、衝撃力の瞬間的な増大を抑えることができる。
【００４８】
これにより、破砕ビット３６、ビットホルダ３５、その他の破砕ロータ１５の構成部品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を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。
【００４９】
なお、以上の実施形態においては、本実施形態では回転軸部１０１とドラム部１０２の連結手段１０３にシアピンを用いた場合を例に挙げて説明したが、通常はドラム部１０２が回転軸部１０１と一体に回転し、一定以上の衝撃力が破砕ビット３６に作用した場合にドラム部１０２が回転軸部１０１に対して回転すれば良い。したがって、例えば静止摩擦力を利用してドラム部１０２を回転軸部１０１に対して連結し、最大静止摩擦力を超える衝撃荷重がかかった際にドラム部１０２が回転軸部１０１に対して回転する構成、回転軸部１０１に対してドラム部１０２を弾性的に連結し、破砕ビット３６に加わる過度な衝撃力を逃がす構成等も考えられる。
【００５０】
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、破砕機フレーム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。
【００５１】
また、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】
【００５２】
１２ 送りコンベヤ
１３ 破砕装置
１４ 押圧フィーダ装置
１５ 破砕ロータ
２７ 破砕室
３４ アンビル
３８ スクリーン
４０ アンビルフレーム
４３ シアピン（回動許容手段）
１０１ 回転軸部
１０２ ドラム部
１０３ 連結部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被破砕物を供給するフィーダと、前記フィーダの被破砕物搬送方向の下流側端部に対向して配置された破砕ロータと、前記破砕ロータを収容した破砕室内に当該破砕室を周回する破砕片と衝突するように設けたアンビルと、複数の排出孔を有し前記破砕ロータの外周面に対向して配置されたスクリーンとを備えた破砕機において、
前記破砕ロータが、
破砕機フレームに回転自在に設けた回転軸部と、
この回転軸部の外周部に当該回転軸部と同心状に設けられ、前記回転軸部に対して回転可能なドラム部と、
このドラム部を前記回転軸部に対して連結するとともに、前記破砕ロータに設定値を超える衝撃荷重がかかった場合に前記ドラム部と前記回転軸部の連結を解く連結部材と
を備えていることを特徴とする破砕機。
【請求項２】
前記連結部材が、許容剪断応力を超える衝撃荷重がかかった場合に他の構成要素に優先して破断するシアピンであることを特徴とする請求項１に記載の破砕機。
【請求項３】
前記アンビルを支持し前記破砕機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、
このアンビルフレームの回動動作を拘束するとともに、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フレームの回動動作を許容し、前記破砕室を開放する回動許容手段と
をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の破砕機。
【請求項４】
前記連結部材が、前記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前記ドラム部と前記回転軸部の連結を解くことを特徴とする請求項３に記載の破砕機。
【請求項１】
被破砕物を供給するフィーダと、前記フィーダの被破砕物搬送方向の下流側端部に対向して配置された破砕ロータと、前記破砕ロータを収容した破砕室内に当該破砕室を周回する破砕片と衝突するように設けたアンビルと、複数の排出孔を有し前記破砕ロータの外周面に対向して配置されたスクリーンとを備えた破砕機において、
前記破砕ロータが、
破砕機フレームに回転自在に設けた回転軸部と、
この回転軸部の外周部に当該回転軸部と同心状に設けられ、前記回転軸部に対して回転可能なドラム部と、
このドラム部を前記回転軸部に対して連結するとともに、前記破砕ロータに設定値を超える衝撃荷重がかかった場合に前記ドラム部と前記回転軸部の連結を解く連結部材と
を備えていることを特徴とする破砕機。
【請求項２】
前記連結部材が、許容剪断応力を超える衝撃荷重がかかった場合に他の構成要素に優先して破断するシアピンであることを特徴とする請求項１に記載の破砕機。
【請求項３】
前記アンビルを支持し前記破砕機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、
このアンビルフレームの回動動作を拘束するとともに、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フレームの回動動作を許容し、前記破砕室を開放する回動許容手段と
をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の破砕機。
【請求項４】
前記連結部材が、前記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前記ドラム部と前記回転軸部の連結を解くことを特徴とする請求項３に記載の破砕機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−８８０９２（Ｐ２０１１−８８０９２Ａ）
【公開日】平成２３年５月６日（２０１１．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４４６６６（Ｐ２００９−２４４６６６）
【出願日】平成２１年１０月２３日（２００９．１０．２３）
【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５月６日（２０１１．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２３日（２００９．１０．２３）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]