本发明提供减轻旋转轴等所承受的转矩,实现轻量、小型化的多轴粉碎机。各旋转刀分别设置在旋转轴的周围的不同位置上。在各旋转轴的轴向以适当的间隔固定5个旋转刀,沿着周方向彼此错开90度共设置4个各旋转刀的刀刃部。此时,在一个旋转轴的周围有20个(4个×5个)的刀刃部,在旋转轴的周围彼此错开18度的位置设置各旋转刀的刀刃部。旋转控制部控制旋转轴中至少一个旋转轴的旋转,以使固定在旋转轴上的各旋转刀的刀刃部和固定在旋转轴上的各旋转刀的刀刃部的旋转角不同。
1.一种多轴粉碎机,平行地横向配置有由各电动机分别单独驱动的多个旋转轴,在各个上述旋转轴上,以在该旋转轴的轴向上相分离的方式固定有多个旋转刀,沿着各旋转刀的周方向形成有刀刃部,其特征在于,各个旋转刀的刀刃部分别设置在旋转轴周围的不同位置上,该多轴粉碎机具有:旋转控制部,该旋转控制部控制上述旋转轴中的至少一个旋转轴的旋转,以使固定在一个旋转轴上的各旋转刀的刀刃部的旋转角与固定在其他旋转轴上的各旋转刀的刀刃部的旋转角不同,多个特征量检测部,对驱动各旋转轴的各电动机的与驱动转矩相关的特征量进行检测,特征量差分计算部,其计算上述特征量检测部各自检测出的特征量的差分,特征量控制部,其为了减小该特征量差分计算部计算出的差分而进行控制,使得上述特征量检测部检测出的特征量中的小的特征量增大。
2.如权利要求1所述的多轴粉碎机,其特征在于,上述特征量控制部为了减小上述特征量差分计算部计算出的差分而进行控制,使得上述特征量检测部检测出的特征量中的小的特征量增大,而使上述特征量检测部检测出的特征量中的大的特征量减小。
3.如权利要求1所述的多轴粉碎机,其特征在于,具有:多个转速检测部,其对驱动上述旋转轴的各电动机的电动机轴的转速进行检测,转速差分计算部,其计算上述转速检测部检测出的转速的差分;上述旋转控制部为了减小上述转速差分计算部计算出的差分而进行控制,使得上述转速检测部检测出的转速中的快的转速变慢。
4.如权利要求3所述的多轴粉碎机,其特征在于,上述旋转控制部为了减小上述转速差分计算部计算出的差分而进行控制,使得上述转速检测部检测出的转速中的快的转速变慢,而使上述转速检测部检测出的转速中的慢的转速加快。
5.如权利要求1所述的多轴粉碎机,其特征在于,具有特征量控制部,该特征量控制部进行控制,使得在使驱动一个旋转轴的电动机的电动机轴以规定的转速旋转的状态下,上述各特征量检测部检测出的特征量相等。技术领域
本发明涉及一种通过固定在多个旋转轴上的多个旋转刀对被粉碎物进行粉碎的多轴粉碎机。
背景技术
为了解决环境污染或工业废弃物的增加等问题,形成循环型社会变得越来越重要。例如,在使用以塑料为代表的合成树脂制造成型品或成型部件的注塑成型工厂中,对成型时所产生的被称作“注道流道(spruexa0runner)”的不需要的部分或成型不合格产品等进行回收,通过粉碎机将所回收的注道流道粉碎为规定大小的粉碎材料,并将其作为再生资源。在这样的粉碎机中,为了使粉碎刀容易切入从投入料斗投入的注道流道(被粉碎物),首先用粗粉碎刀进行粗粉碎后,用粉碎刀将粗粉碎后的材料粉碎为具有规定的粒状的粉碎材料。在将粗粉碎刀和粉碎刀等的旋转刀固定在一个旋转轴上的单轴式粉碎机中,由于驱动旋转轴的驱动部件少且结构也简单,因此,在以工厂内再生循环为目的的多个作业现场中使用。另一方面,在进行大型的吹塑成型或真空成型等的情况下,为了粉碎溢料和成型不合格坏料或成型不合格产品等的大型被粉碎物,还可以使用将固定有旋转刀的两个或三个以上的旋转轴以适当的间隔平行地配置并使被粉碎物绞入旋转刀之间的多轴粉碎机。在该多轴粉碎机中,通过减速机将固定有旋转刀的第一旋转轴直接连接在马达的马达轴上,在第一旋转轴与其它第二旋转轴之间设置齿轮。而且,当启动马达时,通过减速机使第一旋转轴旋转,进而,通过齿轮使第二旋转轴旋转(例如,参照日本特开2002-1139号公报、日本特开2004-105794号公报)。在以往的多轴粉碎机中,由于用一台马达使两个旋转轴旋转,因此,第一旋转轴不仅受到由固定在自身的旋转刀进行粉碎时所产生的转矩,还受到由固定在第二旋转轴上的旋转刀进行粉碎时所产生的转矩。即,第一旋转轴所受的转矩是第二旋转轴所受转矩的近两倍。因此,必须将第一旋转轴的轴强度和扭曲的刚性等设置成第二旋转轴的两倍,而且,马达也必须使用额定输出大的马达。另外,在用于从第一旋转轴向第二旋转轴传递旋转的齿轮上也产生很大的外伸负荷(overxa0hangxa0load,作用于轴的悬垂负荷,即,使轴弯曲的力)。若粉碎较轻负荷的被粉碎物(例如,汽车的保险杠、仪表盘等),则没有太大的问题,但是,当粉碎较重负荷的被粉碎物(例如,树脂制汽油箱、圆筒罐等的大型厚壁树脂制品等)时,需要额定输出大的马达,而且还需要增大旋转轴的轴径和轴承等以提高强度,存在着粉碎机整体的形状、尺寸变大,而且重量也变大,成为价格高昂的机器的问题。另外,还存在着超出从第一旋转轴向第二旋转轴传递转矩的齿轮的允许传递转矩的问题。因此,本发明人尝试了用马达驱动第一旋转轴,且通过另外的马达驱动第二旋转轴,由此使第一旋转轴所受的转矩减半的方法。但是,如果在由固定于第一旋转轴上的旋转刀粉碎被粉碎物时,固定在第二旋转轴上的旋转刀没有正在粉碎被粉碎物,则第一旋转轴和第二旋转轴所受的转矩产生差。该转矩的差作用于使第一旋转轴和第二旋转轴的旋转同步的齿轮上,给齿轮带来很大的应力,导致齿轮破损。为此,必须采用能够承受大转矩的大型齿轮。而使用大型齿轮,则意味着必须加大第一旋转轴与第二旋转轴的轴间距离,且旋转轴、旋转刀的尺寸加大,存在着粉碎机大型化的问题。接着,本发明人去掉了使第一旋转轴和第二旋转轴同步的齿轮,试着用独立的马达分别驱动第一旋转轴和第二旋转轴。在旋转轴的轴向以适当的间隔固定多个旋转刀,并在沿着各旋转刀的周方向形成有刀刃部的多轴粉碎机中,为了分散粉碎时产生的转矩,将各旋转刀的刀刃部位置形成在旋转轴的周围的不同位置上。当用旋转刀的刀刃部切断被粉碎物时,承受切断转矩的是该刀刃部所受到的力。但是,当第一旋转轴和第二旋转轴的刀刃部对被粉碎物进行粉碎(切断)的时刻重叠(一致)时,切断转矩变为2倍,当切断重负荷的粉碎物时,会超出允许转矩,粉碎机有可能突然停止,因此,不能将马达的额定输出设定得小,无法实现粉碎机的小型化。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的,其目的在于,提供一种减轻旋转轴等所承受的转矩,从而能够实现轻量、小型化的多轴粉碎机。第一发明的多轴粉碎机,平行地横向配置有由各电动机分别单独驱动的多个旋转轴,在各个上述旋转轴上,以在该旋转轴的轴向上相分离的方式固定有多个旋转刀,沿着各旋转刀的周方向形成有刀刃部,其特征在于,将各旋转刀的刀刃部分别设置在旋转轴周围的不同位置上,该多轴粉碎机具有旋转控制部,该旋转控制部通过控制上述旋转轴中的至少一个旋转轴的旋转,以使固定在一个旋转轴上的各旋转刀的刀刃部的旋转角与固定在其他旋转轴上的各旋转刀的刀刃部的旋转角不同。第二发明的多轴粉碎机,在第一发明中,其特征在于,具有对各个上述旋转轴的旋转刀的旋转位置进行检测的多个位置检测部,上述旋转控制部基于上述位置检测部检测出的检测结果,控制上述旋转轴的旋转。第三发明的多轴粉碎机,在第一发明中,其特征在于,具有对驱动上述旋转轴的各电动机的驱动转矩或者与该驱动转矩相关的特征量进行检测的多个特征量检测部,上述旋转控制部基于上述特征量检测部检测出的检测结果,控制上述旋转轴的旋转。第四发明的多轴粉碎机,在第三发明中,其特征在于,具有:特征量差分计算部,其计算上述特征量检测部检测出的驱动转矩或特征量的差分;特征量控制部,其为了减小该特征量差分计算部计算出的差分而进行控制,使上述特征量检测部检测出的驱动转矩或特征量中的小的驱动转矩或特征量增大。第五发明的多轴粉碎机,在第四发明中,其特征在于,上述特征量控制部为了减小上述特征量差分计算部计算出的差分而进行控制,使上述特征量检测部检测出的驱动转矩或特征量中的小的驱动转矩或特征量增大,使大的驱动转矩或特征量减少。第六发明的多轴粉碎机,在第三发明中,其特征在于,具有:多个转速检测部,其对驱动上述旋转轴的各电动机的电动机轴的转速进行检测,转速差分计算部,其计算上述转速检测部检测出的转速的差分,上述旋转控制部为了减小上述转速差分计算部计算出的差分而进行控制,使上述转速检测部检测出的转速中的快的转速变慢。第七发明的多轴粉碎机,在第六发明中,其特征在于,上述旋转控制部为了减小上述转速差分计算部计算出的差分而进行控制,使上述转速检测部检测出的转速中的快的转速变慢,使慢的转速加快。第八发明的多轴粉碎机,在第三发明中,其特征在于,具有特征量控制部,该特征量控制部进行控制,使得在使驱动一个旋转轴的电动机的电动机轴以规定的转速旋转的状态下,上述各特征量检测部检测出的驱动转矩或者特征量相等。在第一发明中,将各旋转刀的各刀刃部设置在旋转轴周围的不同位置上。例如,在各旋转轴的轴向以适当的间隔固定有5个旋转刀,沿着周方向彼此错开90度设置各旋转刀的刀刃部,各设置4个刀刃部。此时,在一个旋转轴的周围有20个(4个×5个)的刀刃部,因此,在旋转轴的周围彼此错开18度(360度/20个)设置有各旋转刀的刀刃部。同样地,在其他旋转轴的周围,也彼此错开18度设置各旋转刀的刀刃部。旋转控制部控制至少一个旋转轴的旋转,以使固定在一个旋转轴上的各旋转刀的刀刃部和固定在其他旋转轴上的各旋转刀的刀刃部的旋转角不同。例如,控制旋转轴的旋转,以使在一个旋转轴的任意的旋转刀的位置为与该旋转轴的轴中心水平且最接近于其他旋转轴的轴环(圆筒部)的位置的时刻(此时,可将旋转角设定为0),其他旋转轴的任意的旋转刀的刀刃部的位置偏离与该旋转轴的轴中心水平且最接近于一个旋转轴的轴环(圆筒部)位置(旋转角为0)(例如,旋转角为9度左右)。由此,能够使两个旋转轴的旋转刀不会同时切断被粉碎物,能够错开在旋转轴等(旋转轴、轴承等)上产生转矩峰值的时刻,减轻旋转轴所承受的转矩,从而可实现轻量、小型化。在第二发明中,具有对各旋转轴的旋转刀的旋转位置进行检测的多个位置检测部。位置检测部例如可由能够检测金属的高频振动式的非接触式传感器、利用反射光或透射光等的光电传感器等来构成。位置检测部可设置在能够对形成于各旋转刀上的刀刃部位置进行检测的适当的部位。旋转控制部基于由位置检测部检测出的检测结果,控制旋转轴的旋转。例如,以当一个旋转轴的任意的旋转刀的刀刃部的位置为与该旋转轴的轴中心水平且最接近于其他旋转轴的轴环(圆筒部)的位置时,通过一个位置检测部检测刀刃部,且当其他旋转轴的任意的旋转刀的刀刃部位置为与该旋转轴的轴中心水平且离其他旋转轴的轴环(圆筒部)最远的位置时,由其他位置检测部检测刀刃部的形式,在规定的位置设置位置检测部。而且,控制旋转轴中的一个或两个旋转轴的旋转,以使由两个位置检测部检测刀刃部的时刻相同。由此,不会使两个旋转轴的旋转刀同时切断被粉碎物,能够错开在旋转轴上产生转矩峰值的时刻,减轻旋转轴等所承受的转矩,能够实现轻量、小型化。在第三发明中,具有多个特征量检测部,其对驱动旋转轴的各电动机的驱动转矩或与驱动转矩相关的特征量进行检测。特征量例如是指电动机(马达)的转矩电流或电动机的负荷电流等。当作为特征量检测电动机的转矩电流或电动机的负荷电流时,将所检测出的转矩电流或负荷电流转换成驱动转矩即可。另外,特征量为与驱动转矩相关的特征量,但也可以理解为包括驱动转矩。旋转控制部基于由特征量检测部检测出的检测结果,控制旋转轴的旋转。例如,假设在各旋转轴上固定有5个旋转刀,各旋转刀的刀刃部沿着周方向各错开90度,而共设置有4个。由于在一个旋转轴的周围有20个(4个×5个)的刀刃部,因此,当用旋转刀切断被粉碎物时,在旋转轴旋转一周期间,检测20次特征量的峰值。控制旋转轴中的一个或两个,以使由两个特征量检测部检测出的特征量(特征量的峰值)不会在相同的时刻。由此,不会使两个旋转轴的旋转刀同时切断被粉碎物,能够错开旋转轴上产生转矩峰值的时刻,减少旋转轴等所承受的转矩,可实现轻量、小型化。在第四发明中,具有:特征量差分计算部,其计算由特征量检测部检测出的驱动转矩或特征量的差分;特征量控制部,其为了减小由特征量差分计算部计算出的差分,进行控制,使由特征量检测部检测出的驱动转矩或特征量中的小的驱动转矩或特征量增大。例如,通过使各电动机的电动机轴以规定的转速旋转,使各旋转轴以相同的旋转速旋转。而且,当由特征量检测部检测出的驱动转矩或特征量存在差分时,增大所检测出的驱动转矩或特征量中的小的电动机的驱动转矩(或者电动机的转矩电流或负荷电流)。由此,能够使两个旋转轴等所承受的转矩相平衡。在第五发明中,为了减少由特征量差分计算部计算出的差分,特征量控制部进行控制,使由特征量检测部检测出的驱动转矩或特征量中的小的驱动转矩或特征量加大,使大的驱动转矩或特征量减小。即,当由特征量检测部检测的驱动转矩或特征量存在差分时,增大所检测出的驱动转矩或特征量中的小的电动机的驱动转矩(或者电动机的转矩电流或负荷电流),减小所检测出的驱动转矩或特征量中的大的电动机的驱动转矩(或者电动机的转矩电流或负荷电流)。例如,将驱动转矩或特征量的差分ΔT的1/2加在小的一方,从大的一方减去差分ΔT的1/2。由此,平衡两个旋转轴等所承受的转矩,防止一个旋转轴等所承受的转矩增大的现象。在第六发明中,具有:多个转速检测部,其对驱动各旋转轴的电动机的电动机轴转速进行检测;转速差分计算部,其计算由转速检测部检测出的转速的差分。为了减小由转速差分计算部计算出的差分,旋转控制部进行控制,使转速检测部检测出的转速中的快的转速变慢。例如,通过使各电动机的电动机轴以规定的转速旋转,使各旋转轴以相同的转速旋转。而且,当由转速检测部检测出的电动机轴的转速存在差分时,减小检测出的转速中的快的电动机的电动机轴的转速。由此,使对负荷转矩小的旋转轴进行驱动的电动机驱动转矩增加,补偿负荷转矩,使得两个旋转轴等所承受的转矩相平衡。在第七发明中,为了减少由转速差分计算部计算出的差分,旋转控制部进行控制,使由转速检测部检测出的转速中的快的转速变慢,使慢的转速加快。即,当由转速检测部检测出的转速中存在差分时,使检测出的转速中慢的电动机的电动机轴的转速加快,使检测出的转速中快的电动机的电动机轴的转速变慢。例如,将转速的差分ΔV的1/2加在慢的一方,从快的一方减去差分ΔV的1/2。由此,平衡两个旋转轴等所承受的转矩,防止一个旋转轴等所承受的转矩增加的现象。在第八发明中,具有特征量控制部,其在以规定的转速使驱动一个旋转轴的电动机的电动机轴旋转的状态下,使由各特征量检测部检测出的驱动转矩或特征量相等。当以规定的转速旋转的电动机驱动的旋转轴承受的转矩增加(驱动转矩或特征量增加)时,其他电动机的驱动转矩或特征量也增加,因此,能够使相对于负荷的驱动转矩始终被等分化,使得两个转轴等所承受的转矩相平衡。发明的效果根据第一发明、第二发明以及第三发明,能够避免两个旋转轴的旋转刀同时切断被粉碎物,能够错开在旋转轴等(旋转轴、轴承等)上产生转矩峰值的时刻,减轻旋转轴所承受的转矩,能够实现轻量、小型化。根据第四发明和第六发明,能够使两个旋转轴等所承受的转矩相平衡。根据第五发明和第七发明,能够平衡两个旋转轴等所承受的转矩,防止一个旋转轴等所承受的转矩增大的现象。根据第八发明,能够使相对于负荷的驱动转矩始终被等分化,使得两个旋转轴等所承受的转矩相平衡。
附图说明
图1是表示第一实施方式的多轴粉碎机结构的一个例子的主要部分立体图。图2是表示第一实施方式的多轴粉碎机结构的一个例子的主要部分侧视图。图3是表示第一实施方式的多轴粉碎机结构的一个例子的主要部分主视图。图4是表示第一实施方式的多轴粉碎机结构的一个例子的主要部分俯视图。图5是表示第一实施方式的多轴粉碎机的旋转刀的配置例的示意图。图6是表示第一实施方式的多轴粉碎机的旋转刀的配置例的主要部分立体图。图7是表示由第一实施方式的多轴粉碎机粉碎被粉碎物的一个例子的示意图。图8是表示由第一实施方式的多轴粉碎机粉碎被粉碎物的一个例子的示意图。图9是表示粉碎时的负荷转矩的分量的一个例子的时序图。图10是表示作为比较例的不具有使旋转轴的旋转同步的齿轮时的粉碎机的旋转刀的旋转状态的示意图。图11是表示第一实施方式的多轴粉碎机结构的一个例子的框图。图12是表示第一实施方式的多轴粉碎机的旋转刀的旋转状态的示意图。图13A、图13B是表示通过第一实施方式的多轴粉碎机的传感器检测旋转刀的位置的一个例子的时序图。图14是表示第二实施方式的多轴粉碎机结构的一个例子的框图。图15A、图15B是表示通过第二实施方式的多轴粉碎机控制转矩的一个例子的时序图。图16是表示通过第一、第二实施方式的多轴粉碎机来实现负荷转矩的平衡的一个例子的说明图。
具体实施方式
(第一实施方式)下面,基于表示实施方式的附图说明本发明。图1是表示本第一实施方式的多轴粉碎机100的结构的一个例子的主要部分立体图;图2是表示第一实施方式的多轴粉碎机100的结构的一个例子的主要部分侧视图;图3是表示第一实施方式的多轴粉碎机100的结构的一个例子的主要部分主视图;图4是表示第一实施方式的多轴粉碎机100的结构的一个例子的主要部分俯视图。对于多轴粉碎机(以下,也称作“粉碎机”)100,在金属制且在中央部设置有开口部(未图示)的基台1上,用螺栓等固定粉碎机主体。粉碎机主体具有上侧和下侧开口的框体50。即,框体50由围绕基台1上设置的上述开口部而设置在基台1上的相向的两个侧壁51、52和相向的两个轴壁53、54构成,且俯视呈矩形状(参照图4)。粉碎机100具有与侧壁51、52平行地横向配置且两端安装在轴壁53、54的两端上的第一旋转轴10和第二旋转轴20。在第一旋转轴10上,固定有以适当间隔在旋转轴10的方向上相分离的多个旋转刀15(在图4的例中为五个)。同样地,在第二旋转轴20上,在旋转轴20的方向上,以与旋转刀15的间隔尺寸相同的间隔尺寸,固定有多个旋转刀16(在图4的例中为五个)。沿着一个侧壁51,在基台1上排列设置有马达(第一电动机)11和使马达11的马达轴(电动机轴)的转速减速的第一减速机12。另外,沿着另一个侧壁52,在基台1上排列设置有马达(第二电动机)21和使马达21的马达轴(电动机轴)的转速减速的第二减速机22。沿着轴壁53排列设置第一传动链13,该第一传动链13具有小链轮131、大链轮132和挂设在各链轮131、132上的链条133。另外,沿着轴壁54排列设置第二传动链23,该第二传动链23具有小链轮231、大链轮232和挂设在各链轮231、232上的链条233。第一传动链13将第一减速机12的旋转传递到第一旋转轴10上,第二传动链23将第二减速机22的旋转传递到第二旋转轴20。即,第一马达11、减速机12、传动链13和第二马达21、减速机22、传动链23以框体50为中心设置在点对称的位置上。另外,在上述例子中,将传动链13的大链轮132连接在旋转轴10上,将传动链23的大链轮232连接在旋转轴20上,但也可以将大链轮132连接在旋转轴20上,将传动链23的大链轮232连接在旋转轴10上。由此,能够扩大大链轮和小链轮的间隔距离,能够进一步扩大由大小链轮形成的减速比,从而能够采用更轻量且小型的减速机。在基台1的下侧,配置有用于收容由粉碎机100粉碎(切断)的粉碎物的收容箱(未图示)。在框体50的上方,设置有用于投入被粉碎物的投入料斗2。投入料斗2的内部是开放的,从投入口投入的被粉碎物供给至粉碎机主体的框体50内。在基台1上,设置有用于控制粉碎机100(也包含马达11、21)的动作的控制盘30。控制盘30具有用于控制粉碎机100的动作的各种操作开关、显示粉碎机100的动作状态的显示灯(均未图示)等。图5是表示本第一实施方式的多轴粉碎机100的旋转刀15、16的配置例的示意图。在构成框体50的侧壁51、52的内侧,平行地横向设置有两个旋转轴10、20。通过减速机12、22、传动链13、23,并利用马达11、21分别驱动旋转轴10、20,以使旋转轴10、20向图5中箭头所示的旋转方向旋转。在旋转轴10上,沿着旋转轴10的轴向以规定的间隔尺寸配置有多个(例如五个)大径的旋转刀15。在旋转轴10的相邻的旋转刀15之间,嵌入有小径的圆筒状的轴环(圆筒部)153。旋转刀15沿着周方向(旋转刀15的旋转方向)形成有多个(在图5的例中为四个)刀刃部151。同样地,在旋转轴20上,沿着旋转轴20的轴向以规定的间隔尺寸设置有多个(例如五个)大径旋转刀16。在旋转轴20的相邻的旋转刀16之间,嵌入有小径的圆筒状的轴环(圆筒部)163。旋转刀16沿着周方向(旋转刀16的旋转方向)形成有多个(在图5的例中为四个)刀刃部161。刀刃部151形成为其前端部(刀尖)从旋转刀15的刀根部152向旋转方向弯曲的臂状。如图5可知,当将轴环(圆筒部)153的半径(例如,距离旋转轴10的中心的半径)作为R1,将刀刃部151的前端部(刀尖)的旋转半径作为R2,将刀根部152的半径作为R0时,成为R1