專利名稱：多軸粉碎機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過固定在多個旋轉(zhuǎn)軸上的多個旋轉(zhuǎn)刀對被粉碎物進行粉碎的多軸粉碎機。
背景技術(shù)：
為了解決環(huán)境污染或工業(yè)廢棄物的增加等問題，形成循環(huán)型社會變得越來越重要。例如，在使用以塑料為代表的合成樹脂制造成型品或成型部件的注塑成型工廠中，對成型時所產(chǎn)生的被稱作“注道流道(sprue runner)”的不需要的部分或成型不合格產(chǎn)品等進行回收，通過粉碎機將所回收的注道流道粉碎為規(guī)定大小的粉碎材料，并將其作為再生資源。在這樣的粉碎機中，為了使粉碎刀容易切入從投入料斗投入的注道流道(被粉碎物)， 首先用粗粉碎刀進行粗粉碎后，用粉碎刀將粗粉碎后的材料粉碎為具有規(guī)定的粒狀的粉碎材料。在將粗粉碎刀和粉碎刀等的旋轉(zhuǎn)刀固定在一個旋轉(zhuǎn)軸上的單軸式粉碎機中，由于驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸的驅(qū)動部件少且結(jié)構(gòu)也簡單，因此，在以工廠內(nèi)再生循環(huán)為目的的多個作業(yè)現(xiàn)場中使用。另一方面，在進行大型的吹塑成型或真空成型等的情況下，為了粉碎溢料和成型不合格壞料或成型不合格產(chǎn)品等的大型被粉碎物，還可以使用將固定有旋轉(zhuǎn)刀的兩個或三個以上的旋轉(zhuǎn)軸以適當?shù)拈g隔平行地配置并使被粉碎物絞入旋轉(zhuǎn)刀之間的多軸粉碎機。在該多軸粉碎機中，通過減速機將固定有旋轉(zhuǎn)刀的第一旋轉(zhuǎn)軸直接連接在馬達的馬達軸上，在第一旋轉(zhuǎn)軸與其它第二旋轉(zhuǎn)軸之間設(shè)置齒輪。而且，當啟動馬達時，通過減速機使第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，進而，通過齒輪使第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)(例如，參照日本特開2002-1139 號公報、日本特開2004-105794號公報)。在以往的多軸粉碎機中，由于用一臺馬達使兩個旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，因此，第一旋轉(zhuǎn)軸不僅受到由固定在自身的旋轉(zhuǎn)刀進行粉碎時所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，還受到由固定在第二旋轉(zhuǎn)軸上的旋轉(zhuǎn)刀進行粉碎時所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。即，第一旋轉(zhuǎn)軸所受的轉(zhuǎn)矩是第二旋轉(zhuǎn)軸所受轉(zhuǎn)矩的近兩倍。因此，必須將第一旋轉(zhuǎn)軸的軸強度和扭曲的剛性等設(shè)置成第二旋轉(zhuǎn)軸的兩倍，而且，馬達也必須使用額定輸出大的馬達。另外，在用于從第一旋轉(zhuǎn)軸向第二旋轉(zhuǎn)軸傳遞旋轉(zhuǎn)的齒輪上也產(chǎn)生很大的外伸負荷(over hang load，作用于軸的懸垂負荷，S卩，使軸彎曲的力)。若粉碎較輕負荷的被粉碎物(例如，汽車的保險杠、儀表盤等)，則沒有太大的問題，但是，當粉碎較重負荷的被粉碎物(例如，樹脂制汽油箱、圓筒罐等的大型厚壁樹脂制品等) 時，需要額定輸出大的馬達，而且還需要增大旋轉(zhuǎn)軸的軸徑和軸承等以提高強度，存在著粉碎機整體的形狀、尺寸變大，而且重量也變大，成為價格高昂的機器的問題。另外，還存在著超出從第一旋轉(zhuǎn)軸向第二旋轉(zhuǎn)軸傳遞轉(zhuǎn)矩的齒輪的允許傳遞轉(zhuǎn)矩的問題。因此，本發(fā)明人嘗試了用馬達驅(qū)動第一旋轉(zhuǎn)軸，且通過另外的馬達驅(qū)動第二旋轉(zhuǎn)軸，由此使第一旋轉(zhuǎn)軸所受的轉(zhuǎn)矩減半的方法。但是，如果在由固定于第一旋轉(zhuǎn)軸上的旋轉(zhuǎn)刀粉碎被粉碎物時，固定在第二旋轉(zhuǎn)軸上的旋轉(zhuǎn)刀沒有正在粉碎被粉碎物，則第一旋轉(zhuǎn)軸和第二旋轉(zhuǎn)軸所受的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生差。該轉(zhuǎn)矩的差作用于使第一旋轉(zhuǎn)軸和第二旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)同步的齒輪上，給齒輪帶來很大的應(yīng)力，導(dǎo)致齒輪破損。為此，必須采用能夠承受大轉(zhuǎn)矩的大型齒輪。而使用大型齒輪，則意味著必須加大第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸的軸間距離，且旋轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)刀的尺寸加大，存在著粉碎機大型化的問題。接著，本發(fā)明人去掉了使第一旋轉(zhuǎn)軸和第二旋轉(zhuǎn)軸同步的齒輪，試著用獨立的馬達分別驅(qū)動第一旋轉(zhuǎn)軸和第二旋轉(zhuǎn)軸。在旋轉(zhuǎn)軸的軸向以適當?shù)拈g隔固定多個旋轉(zhuǎn)刀，并在沿著各旋轉(zhuǎn)刀的周方向形成有刀刃部的多軸粉碎機中，為了分散粉碎時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，將各旋轉(zhuǎn)刀的刀刃部位置形成在旋轉(zhuǎn)軸的周圍的不同位置上。當用旋轉(zhuǎn)刀的刀刃部切斷被粉碎物時，承受切斷轉(zhuǎn)矩的是該刀刃部所受到的力。但是，當?shù)谝恍D(zhuǎn)軸和第二旋轉(zhuǎn)軸的刀刃部對被粉碎物進行粉碎(切斷)的時刻重疊(一致)時，切斷轉(zhuǎn)矩變?yōu)?倍，當切斷重負荷的粉碎物時，會超出允許轉(zhuǎn)矩，粉碎機有可能突然停止，因此，不能將馬達的額定輸出設(shè)定得小，無法實現(xiàn)粉碎機的小型化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于，提供一種減輕旋轉(zhuǎn)軸等所承受的轉(zhuǎn)矩，從而能夠?qū)崿F(xiàn)輕量、小型化的多軸粉碎機。第一發(fā)明的多軸粉碎機，平行地橫向配置有由各電動機分別單獨驅(qū)動的多個旋轉(zhuǎn)軸，在各個上述旋轉(zhuǎn)軸上，以在該旋轉(zhuǎn)軸的軸向上相分離的方式固定有多個旋轉(zhuǎn)刀，沿著各旋轉(zhuǎn)刀的周方向形成有刀刃部，其特征在于，將各旋轉(zhuǎn)刀的刀刃部分別設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸周圍的不同位置上，該多軸粉碎機具有旋轉(zhuǎn)控制部，該旋轉(zhuǎn)控制部通過控制上述旋轉(zhuǎn)軸中的至少一個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，以使固定在一個旋轉(zhuǎn)軸上的各旋轉(zhuǎn)刀的刀刃部的旋轉(zhuǎn)角與固定在其他旋轉(zhuǎn)軸上的各旋轉(zhuǎn)刀的刀刃部的旋轉(zhuǎn)角不同。 第二發(fā)明的多軸粉碎機，在第一發(fā)明中，其特征在于，具有對各個上述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)刀的旋轉(zhuǎn)位置進行檢測的多個位置檢測部，上述旋轉(zhuǎn)控制部基于上述位置檢測部檢測出的檢測結(jié)果，控制上述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)。第三發(fā)明的多軸粉碎機，在第一發(fā)明中，其特征在于，具有對驅(qū)動上述旋轉(zhuǎn)軸的各電動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或者與該驅(qū)動轉(zhuǎn)矩相關(guān)的特征量進行檢測的多個特征量檢測部，上述旋轉(zhuǎn)控制部基于上述特征量檢測部檢測出的檢測結(jié)果，控制上述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)。第四發(fā)明的多軸粉碎機，在第三發(fā)明中，其特征在于，具有特征量差分計算部，其計算上述特征量檢測部檢測出的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量的差分；特征量控制部，其為了減小該特征量差分計算部計算出的差分而進行控制，使上述特征量檢測部檢測出的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量中的小的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量增大。第五發(fā)明的多軸粉碎機，在第四發(fā)明中，其特征在于，上述特征量控制部為了減小上述特征量差分計算部計算出的差分而進行控制，使上述特征量檢測部檢測出的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量中的小的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量增大，使大的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量減少。第六發(fā)明的多軸粉碎機，在第三發(fā)明中，其特征在于，具有多個轉(zhuǎn)速檢測部，其對驅(qū)動上述旋轉(zhuǎn)軸的各電動機的電動機軸的轉(zhuǎn)速進行檢測，轉(zhuǎn)速差分計算部，其計算上述轉(zhuǎn)速檢測部檢測出的轉(zhuǎn)速的差分，上述旋轉(zhuǎn)控制部為了減小上述轉(zhuǎn)速差分計算部計算出的差分而進行控制，使上述轉(zhuǎn)速檢測部檢測出的轉(zhuǎn)速中的快的轉(zhuǎn)速變慢。
第七發(fā)明的多軸粉碎機，在第六發(fā)明中，其特征在于，上述旋轉(zhuǎn)控制部為了減小上述轉(zhuǎn)速差分計算部計算出的差分而進行控制，使上述轉(zhuǎn)速檢測部檢測出的轉(zhuǎn)速中的快的轉(zhuǎn)速變慢，使慢的轉(zhuǎn)速加快。第八發(fā)明的多軸粉碎機，在第三發(fā)明中，其特征在于，具有特征量控制部，該特征量控制部進行控制，使得在使驅(qū)動一個旋轉(zhuǎn)軸的電動機的電動機軸以規(guī)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，上述各特征量檢測部檢測出的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或者特征量相等。在第一發(fā)明中，將各旋轉(zhuǎn)刀的各刀刃部設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸周圍的不同位置上。例如，在各旋轉(zhuǎn)軸的軸向以適當?shù)拈g隔固定有5個旋轉(zhuǎn)刀，沿著周方向彼此錯開90度設(shè)置各旋轉(zhuǎn)刀的刀刃部，各設(shè)置4個刀刃部。此時，在一個旋轉(zhuǎn)軸的周圍有20個0個X5個)的刀刃部， 因此，在旋轉(zhuǎn)軸的周圍彼此錯開18度(360度/20個)設(shè)置有各旋轉(zhuǎn)刀的刀刃部。同樣地， 在其他旋轉(zhuǎn)軸的周圍，也彼此錯開18度設(shè)置各旋轉(zhuǎn)刀的刀刃部。旋轉(zhuǎn)控制部控制至少一個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，以使固定在一個旋轉(zhuǎn)軸上的各旋轉(zhuǎn)刀的刀刃部和固定在其他旋轉(zhuǎn)軸上的各旋轉(zhuǎn)刀的刀刃部的旋轉(zhuǎn)角不同。例如，控制旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，以使在一個旋轉(zhuǎn)軸的任意的旋轉(zhuǎn)刀的位置為與該旋轉(zhuǎn)軸的軸中心水平且最接近于其他旋轉(zhuǎn)軸的軸環(huán)(圓筒部)的位置的時刻(此時，可將旋轉(zhuǎn)角設(shè)定為0)，其他旋轉(zhuǎn)軸的任意的旋轉(zhuǎn)刀的刀刃部的位置偏離與該旋轉(zhuǎn)軸的軸中心水平且最接近于一個旋轉(zhuǎn)軸的軸環(huán)(圓筒部)位置(旋轉(zhuǎn)角為0)(例如，旋轉(zhuǎn)角為9度左右)。由此，能夠使兩個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)刀不會同時切斷被粉碎物，能夠錯開在旋轉(zhuǎn)軸等(旋轉(zhuǎn)軸、軸承等)上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩峰值的時刻，減輕旋轉(zhuǎn)軸所承受的轉(zhuǎn)矩，從而可實現(xiàn)輕量、小型化。在第二發(fā)明中，具有對各旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)刀的旋轉(zhuǎn)位置進行檢測的多個位置檢測部。位置檢測部例如可由能夠檢測金屬的高頻振動式的非接觸式傳感器、利用反射光或透射光等的光電傳感器等來構(gòu)成。位置檢測部可設(shè)置在能夠?qū)π纬捎诟餍D(zhuǎn)刀上的刀刃部位置進行檢測的適當?shù)牟课?。旋轉(zhuǎn)控制部基于由位置檢測部檢測出的檢測結(jié)果，控制旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)。例如，以當一個旋轉(zhuǎn)軸的任意的旋轉(zhuǎn)刀的刀刃部的位置為與該旋轉(zhuǎn)軸的軸中心水平且最接近于其他旋轉(zhuǎn)軸的軸環(huán)(圓筒部)的位置時，通過一個位置檢測部檢測刀刃部，且當其他旋轉(zhuǎn)軸的任意的旋轉(zhuǎn)刀的刀刃部位置為與該旋轉(zhuǎn)軸的軸中心水平且離其他旋轉(zhuǎn)軸的軸環(huán)(圓筒部)最遠的位置時，由其他位置檢測部檢測刀刃部的形式，在規(guī)定的位置設(shè)置位置檢測部。而且，控制旋轉(zhuǎn)軸中的一個或兩個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，以使由兩個位置檢測部檢測刀刃部的時刻相同。由此，不會使兩個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)刀同時切斷被粉碎物，能夠錯開在旋轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩峰值的時刻，減輕旋轉(zhuǎn)軸等所承受的轉(zhuǎn)矩，能夠?qū)崿F(xiàn)輕量、小型化。在第三發(fā)明中，具有多個特征量檢測部，其對驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸的各電動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或與驅(qū)動轉(zhuǎn)矩相關(guān)的特征量進行檢測。特征量例如是指電動機(馬達)的轉(zhuǎn)矩電流或電動機的負荷電流等。當作為特征量檢測電動機的轉(zhuǎn)矩電流或電動機的負荷電流時，將所檢測出的轉(zhuǎn)矩電流或負荷電流轉(zhuǎn)換成驅(qū)動轉(zhuǎn)矩即可。另外，特征量為與驅(qū)動轉(zhuǎn)矩相關(guān)的特征量， 但也可以理解為包括驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。旋轉(zhuǎn)控制部基于由特征量檢測部檢測出的檢測結(jié)果，控制旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)。例如，假設(shè)在各旋轉(zhuǎn)軸上固定有5個旋轉(zhuǎn)刀，各旋轉(zhuǎn)刀的刀刃部沿著周方向各錯開90度，而共設(shè)置有4個。由于在一個旋轉(zhuǎn)軸的周圍有20個0個父5個)的刀刃部， 因此，當用旋轉(zhuǎn)刀切斷被粉碎物時，在旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一周期間，檢測20次特征量的峰值?？刂菩D(zhuǎn)軸中的一個或兩個，以使由兩個特征量檢測部檢測出的特征量(特征量的峰值)不會在相同的時刻。由此，不會使兩個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)刀同時切斷被粉碎物，能夠錯開旋轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩峰值的時刻，減少旋轉(zhuǎn)軸等所承受的轉(zhuǎn)矩，可實現(xiàn)輕量、小型化。在第四發(fā)明中，具有特征量差分計算部，其計算由特征量檢測部檢測出的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量的差分；特征量控制部，其為了減小由特征量差分計算部計算出的差分，進行控制，使由特征量檢測部檢測出的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量中的小的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量增大。例如， 通過使各電動機的電動機軸以規(guī)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，使各旋轉(zhuǎn)軸以相同的旋轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。而且，當由特征量檢測部檢測出的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量存在差分時，增大所檢測出的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量中的小的電動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩(或者電動機的轉(zhuǎn)矩電流或負荷電流)。由此，能夠使兩個旋轉(zhuǎn)軸等所承受的轉(zhuǎn)矩相平衡。在第五發(fā)明中，為了減少由特征量差分計算部計算出的差分，特征量控制部進行控制，使由特征量檢測部檢測出的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量中的小的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量加大，使大的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量減小。即，當由特征量檢測部檢測的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量存在差分時， 增大所檢測出的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量中的小的電動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩(或者電動機的轉(zhuǎn)矩電流或負荷電流)，減小所檢測出的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量中的大的電動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩(或者電動機的轉(zhuǎn)矩電流或負荷電流)。例如，將驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量的差分ΔΤ的1/2加在小的一方， 從大的一方減去差分ΔΤ的1/2。由此，平衡兩個旋轉(zhuǎn)軸等所承受的轉(zhuǎn)矩，防止一個旋轉(zhuǎn)軸等所承受的轉(zhuǎn)矩增大的現(xiàn)象。在第六發(fā)明中，具有多個轉(zhuǎn)速檢測部，其對驅(qū)動各旋轉(zhuǎn)軸的電動機的電動機軸轉(zhuǎn)速進行檢測；轉(zhuǎn)速差分計算部，其計算由轉(zhuǎn)速檢測部檢測出的轉(zhuǎn)速的差分。為了減小由轉(zhuǎn)速差分計算部計算出的差分，旋轉(zhuǎn)控制部進行控制，使轉(zhuǎn)速檢測部檢測出的轉(zhuǎn)速中的快的轉(zhuǎn)速變慢。例如，通過使各電動機的電動機軸以規(guī)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，使各旋轉(zhuǎn)軸以相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。而且，當由轉(zhuǎn)速檢測部檢測出的電動機軸的轉(zhuǎn)速存在差分時，減小檢測出的轉(zhuǎn)速中的快的電動機的電動機軸的轉(zhuǎn)速。由此，使對負荷轉(zhuǎn)矩小的旋轉(zhuǎn)軸進行驅(qū)動的電動機驅(qū)動轉(zhuǎn)矩增加，補償負荷轉(zhuǎn)矩，使得兩個旋轉(zhuǎn)軸等所承受的轉(zhuǎn)矩相平衡。在第七發(fā)明中，為了減少由轉(zhuǎn)速差分計算部計算出的差分，旋轉(zhuǎn)控制部進行控制， 使由轉(zhuǎn)速檢測部檢測出的轉(zhuǎn)速中的快的轉(zhuǎn)速變慢，使慢的轉(zhuǎn)速加快。即，當由轉(zhuǎn)速檢測部檢測出的轉(zhuǎn)速中存在差分時，使檢測出的轉(zhuǎn)速中慢的電動機的電動機軸的轉(zhuǎn)速加快，使檢測出的轉(zhuǎn)速中快的電動機的電動機軸的轉(zhuǎn)速變慢。例如，將轉(zhuǎn)速的差分的1/2加在慢的一方，從快的一方減去差分Δν的1/2。由此，平衡兩個旋轉(zhuǎn)軸等所承受的轉(zhuǎn)矩，防止一個旋轉(zhuǎn)軸等所承受的轉(zhuǎn)矩增加的現(xiàn)象。在第八發(fā)明中，具有特征量控制部，其在以規(guī)定的轉(zhuǎn)速使驅(qū)動一個旋轉(zhuǎn)軸的電動機的電動機軸旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，使由各特征量檢測部檢測出的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量相等。當以規(guī)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的電動機驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)軸承受的轉(zhuǎn)矩增加(驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量增加)時，其他電動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量也增加，因此，能夠使相對于負荷的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩始終被等分化， 使得兩個轉(zhuǎn)軸等所承受的轉(zhuǎn)矩相平衡。發(fā)明的效果根據(jù)第一發(fā)明、第二發(fā)明以及第三發(fā)明，能夠避免兩個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)刀同時切斷被粉碎物，能夠錯開在旋轉(zhuǎn)軸等(旋轉(zhuǎn)軸、軸承等)上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩峰值的時刻，減輕旋轉(zhuǎn)軸所承受的轉(zhuǎn)矩，能夠?qū)崿F(xiàn)輕量、小型化。
根據(jù)第四發(fā)明和第六發(fā)明，能夠使兩個旋轉(zhuǎn)軸等所承受的轉(zhuǎn)矩相平衡。根據(jù)第五發(fā)明和第七發(fā)明，能夠平衡兩個旋轉(zhuǎn)軸等所承受的轉(zhuǎn)矩，防止一個旋轉(zhuǎn)軸等所承受的轉(zhuǎn)矩增大的現(xiàn)象。根據(jù)第八發(fā)明，能夠使相對于負荷的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩始終被等分化，使得兩個旋轉(zhuǎn)軸等所承受的轉(zhuǎn)矩相平衡。


圖1是表示第一實施方式的多軸粉碎機結(jié)構(gòu)的一個例子的主要部分立體圖。圖2是表示第一實施方式的多軸粉碎機結(jié)構(gòu)的一個例子的主要部分側(cè)視圖。圖3是表示第一實施方式的多軸粉碎機結(jié)構(gòu)的一個例子的主要部分主視圖。圖4是表示第一實施方式的多軸粉碎機結(jié)構(gòu)的一個例子的主要部分俯視圖。圖5是表示第一實施方式的多軸粉碎機的旋轉(zhuǎn)刀的配置例的示意圖。圖6是表示第一實施方式的多軸粉碎機的旋轉(zhuǎn)刀的配置例的主要部分立體圖。圖7是表示由第一實施方式的多軸粉碎機粉碎被粉碎物的一個例子的示意圖。圖8是表示由第一實施方式的多軸粉碎機粉碎被粉碎物的一個例子的示意圖。圖9是表示粉碎時的負荷轉(zhuǎn)矩的分量的一個例子的時序圖。圖10是表示作為比較例的不具有使旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)同步的齒輪時的粉碎機的旋轉(zhuǎn)刀的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的示意圖。圖11是表示第一實施方式的多軸粉碎機結(jié)構(gòu)的一個例子的框圖。圖12是表示第一實施方式的多軸粉碎機的旋轉(zhuǎn)刀的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的示意圖。圖13A、圖1 是表示通過第一實施方式的多軸粉碎機的傳感器檢測旋轉(zhuǎn)刀的位置的一個例子的時序圖。圖14是表示第二實施方式的多軸粉碎機結(jié)構(gòu)的一個例子的框圖。圖15A、圖15B是表示通過第二實施方式的多軸粉碎機控制轉(zhuǎn)矩的一個例子的時序圖。圖16是表示通過第一、第二實施方式的多軸粉碎機來實現(xiàn)負荷轉(zhuǎn)矩的平衡的一個例子的說明圖。
具體實施例方式(第一實施方式)下面，基于表示實施方式的

本發(fā)明。圖1是表示本第一實施方式的多軸粉碎機100的結(jié)構(gòu)的一個例子的主要部分立體圖；圖2是表示第一實施方式的多軸粉碎機 100的結(jié)構(gòu)的一個例子的主要部分側(cè)視圖；圖3是表示第一實施方式的多軸粉碎機100的結(jié)構(gòu)的一個例子的主要部分主視圖；圖4是表示第一實施方式的多軸粉碎機100的結(jié)構(gòu)的一個例子的主要部分俯視圖。對于多軸粉碎機(以下，也稱作“粉碎機”)100，在金屬制且在中央部設(shè)置有開口部(未圖示)的基臺1上，用螺栓等固定粉碎機主體。粉碎機主體具有上側(cè)和下側(cè)開口的框體50。S卩，框體50由圍繞基臺1上設(shè)置的上述開口部而設(shè)置在基臺1上的相向的兩個側(cè)壁51、52和相向的兩個軸壁5354構(gòu)成，且俯視呈矩形狀(參照圖4)。
粉碎機100具有與側(cè)壁51、52平行地橫向配置且兩端安裝在軸壁5354的兩端上的第一旋轉(zhuǎn)軸10和第二旋轉(zhuǎn)軸20。在第一旋轉(zhuǎn)軸10上，固定有以適當間隔在旋轉(zhuǎn)軸10的方向上相分離的多個旋轉(zhuǎn)刀15 (在圖4的例中為五個)。同樣地，在第二旋轉(zhuǎn)軸20上，在旋轉(zhuǎn)軸20的方向上，以與旋轉(zhuǎn)刀15的間隔尺寸相同的間隔尺寸，固定有多個旋轉(zhuǎn)刀16(在圖 4的例中為五個)。沿著一個側(cè)壁51，在基臺1上排列設(shè)置有馬達(第一電動機)11和使馬達11的馬達軸(電動機軸)的轉(zhuǎn)速減速的第一減速機12。另外，沿著另一個側(cè)壁52，在基臺1上排列設(shè)置有馬達(第二電動機)21和使馬達21的馬達軸(電動機軸)的轉(zhuǎn)速減速的第二減速機22。沿著軸壁53排列設(shè)置第一傳動鏈13，該第一傳動鏈13具有小鏈輪131、大鏈輪 132和掛設(shè)在各鏈輪131、132上的鏈條133。另外，沿著軸壁M排列設(shè)置第二傳動鏈23，該第二傳動鏈23具有小鏈輪231、大鏈輪232和掛設(shè)在各鏈輪231、232上的鏈條233。第一傳動鏈13將第一減速機12的旋轉(zhuǎn)傳遞到第一旋轉(zhuǎn)軸10上，第二傳動鏈23 將第二減速機22的旋轉(zhuǎn)傳遞到第二旋轉(zhuǎn)軸20。S卩，第一馬達11、減速機12、傳動鏈13和第二馬達21、減速機22、傳動鏈23以框體50為中心設(shè)置在點對稱的位置上。另外，在上述例子中，將傳動鏈13的大鏈輪132連接在旋轉(zhuǎn)軸10上，將傳動鏈23 的大鏈輪232連接在旋轉(zhuǎn)軸20上，但也可以將大鏈輪132連接在旋轉(zhuǎn)軸20上，將傳動鏈23 的大鏈輪232連接在旋轉(zhuǎn)軸10上。由此，能夠擴大大鏈輪和小鏈輪的間隔距離，能夠進一步擴大由大小鏈輪形成的減速比，從而能夠采用更輕量且小型的減速機。在基臺1的下側(cè)，配置有用于收容由粉碎機100粉碎(切斷)的粉碎物的收容箱 (未圖示)。在框體50的上方，設(shè)置有用于投入被粉碎物的投入料斗2。投入料斗2的內(nèi)部是開放的，從投入口投入的被粉碎物供給至粉碎機主體的框體50內(nèi)。在基臺1上，設(shè)置有用于控制粉碎機100(也包含馬達11、21)的動作的控制盤30。 控制盤30具有用于控制粉碎機100的動作的各種操作開關(guān)、顯示粉碎機100的動作狀態(tài)的顯示燈(均未圖示)等。圖5是表示本第一實施方式的多軸粉碎機100的旋轉(zhuǎn)刀15、16的配置例的示意圖。在構(gòu)成框體50的側(cè)壁51、52的內(nèi)側(cè)，平行地橫向設(shè)置有兩個旋轉(zhuǎn)軸10、20。通過減速機12、22、傳動鏈13、23，并利用馬達11,21分別驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸10,20,以使旋轉(zhuǎn)軸10,20向圖 5中箭頭所示的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)軸10上，沿著旋轉(zhuǎn)軸10的軸向以規(guī)定的間隔尺寸配置有多個(例如五個) 大徑的旋轉(zhuǎn)刀15。在旋轉(zhuǎn)軸10的相鄰的旋轉(zhuǎn)刀15之間，嵌入有小徑的圓筒狀的軸環(huán)(圓筒部)153。旋轉(zhuǎn)刀15沿著周方向(旋轉(zhuǎn)刀15的旋轉(zhuǎn)方向)形成有多個(在圖5的例中為四個)刀刃部151。同樣地，在旋轉(zhuǎn)軸20上，沿著旋轉(zhuǎn)軸20的軸向以規(guī)定的間隔尺寸設(shè)置有多個(例如五個)大徑旋轉(zhuǎn)刀16。在旋轉(zhuǎn)軸20的相鄰的旋轉(zhuǎn)刀16之間，嵌入有小徑的圓筒狀的軸環(huán)(圓筒部)163。旋轉(zhuǎn)刀16沿著周方向(旋轉(zhuǎn)刀16的旋轉(zhuǎn)方向)形成有多個(在圖5的例中為四個)刀刃部161。刀刃部151形成為其前端部(刀尖)從旋轉(zhuǎn)刀15的刀根部152向旋轉(zhuǎn)方向彎曲的臂狀。如圖5可知，當將軸環(huán)(圓筒部)153的半徑(例如，距離旋轉(zhuǎn)軸10的中心的半徑) 作為R1，將刀刃部151的前端部(刀尖)的旋轉(zhuǎn)半徑作為R2，將刀根部152的半徑作為RO 時，成為Rl < RO < R2的關(guān)系。同樣地，刀刃部161形成為其前端部(刀尖)從旋轉(zhuǎn)刀16的刀根部162向旋轉(zhuǎn)方向彎曲的臂狀。如圖5可知，當將軸環(huán)(圓筒部)163的半徑(例如，距離旋轉(zhuǎn)軸20中心的半徑)作為R1，將刀刃部161的前端部(刀尖)的旋轉(zhuǎn)半徑作為R2，將刀根部162的半徑作為RO時，成為Rl < RO < R2的關(guān)系。沿著旋轉(zhuǎn)刀15的周方向等間距地設(shè)置有刀刃部151。即，一個旋轉(zhuǎn)刀15的相鄰的刀刃部151與旋轉(zhuǎn)軸10的軸中心構(gòu)成的角度為90度。同樣地，沿著旋轉(zhuǎn)刀16的周方向等間距地設(shè)置有刀刃部161。即，一個旋轉(zhuǎn)刀16的相鄰的刀刃部161與旋轉(zhuǎn)軸20的軸中心構(gòu)成的角度為90度。如圖5所示，固定在旋轉(zhuǎn)軸16上的相鄰的旋轉(zhuǎn)刀16的刀刃部161，設(shè)置成相對于旋轉(zhuǎn)軸20的軸中心僅錯開角度θ。例如，當旋轉(zhuǎn)刀16的數(shù)量為五個且在一個旋轉(zhuǎn)刀16上以90度的間隔設(shè)置有四個刀刃部161時，角度θ為18度(360度+ (5X4))。在圖5的例中，為了簡化并沒有圖示其他的旋轉(zhuǎn)刀15、16的刀刃部，但其他的刀刃部也相同。在側(cè)壁51、52的內(nèi)側(cè)設(shè)置有引導(dǎo)壁154、164。在引導(dǎo)壁154的下側(cè)設(shè)置有刮板 155。刮板155以能夠滑動的方式抵接在軸環(huán)153的外周，并與旋轉(zhuǎn)刀15的旋轉(zhuǎn)軌道相對應(yīng)，其前端形成為梳狀。另外，在引導(dǎo)壁164的下側(cè)設(shè)置有刮板165。刮板165以能夠滑動的方式抵接在軸環(huán)163的外周，并與旋轉(zhuǎn)刀16的旋轉(zhuǎn)軌道相對應(yīng)，其前端形成為梳狀。圖6是表示第一實施方式的多軸粉碎機100的旋轉(zhuǎn)刀15、16的配置例的主要部分立體圖。在圖6的例中，為了簡化僅分別表示了兩個旋轉(zhuǎn)刀15、16。在連接兩個旋轉(zhuǎn)軸10、 20的軸中心的假想直線上，旋轉(zhuǎn)刀15的刀刃部151的刀尖的旋轉(zhuǎn)軌道與軸環(huán)(圓筒部)163 的外周最接近。另外，同樣地，在連接兩個旋轉(zhuǎn)軸10、20的軸中心的假想直線上，旋轉(zhuǎn)刀16 的刀刃部161的刀尖的旋轉(zhuǎn)軌道與軸環(huán)(圓筒部)153的外周最接近。為了便于說明，能夠?qū)⒋藭r的刀刃部151、161的旋轉(zhuǎn)角度作為0度。刀刃部151、161與所對應(yīng)的軸環(huán)(圓筒部)163、153協(xié)作，使刀刃部151、161切入被粉碎物而將被粉碎物切斷(剪斷、剪切)為所需尺寸。因剪切而產(chǎn)生的負荷僅在切斷時產(chǎn)生，其不連續(xù)且具有峰值，表現(xiàn)為作用于各個刀刃部的轉(zhuǎn)矩。旋轉(zhuǎn)刀15的刀根部152的外周(旋轉(zhuǎn)軌道)與軸環(huán)(圓筒部)163的外周具有適當?shù)拈g隔。同樣地，旋轉(zhuǎn)刀16的刀根部162的外周(旋轉(zhuǎn)軌道)與軸環(huán)(圓筒部)153的外周具有適當?shù)拈g隔。雖然該間隔也依賴于粉碎機自身的大小，但例如為25 40mm等。而且，并不限定為該尺寸。刀根部152、162與所對應(yīng)的軸環(huán)(圓筒部)163、153協(xié)作，將被粉碎物卷入兩個旋轉(zhuǎn)軸10、20之間而進行軋制。例如，可將60mm左右厚度的被粉碎物軋制為 25mm左右的厚度。由軋制產(chǎn)生的負荷，表現(xiàn)為基本上連續(xù)作用于所有旋轉(zhuǎn)刀上的轉(zhuǎn)矩。旋轉(zhuǎn)刀15與相鄰的旋轉(zhuǎn)刀16之間具有適當?shù)拈g隔尺寸。旋轉(zhuǎn)刀15與相鄰的旋轉(zhuǎn)刀16設(shè)置成各自的側(cè)面之間向相反方向旋轉(zhuǎn)，由此在長度方向上切斷(縱向剪切)寬度寬的被粉碎物。由縱向剪切產(chǎn)生的負荷，表現(xiàn)為基本上連續(xù)作用于所有旋轉(zhuǎn)刀上的扭矩。當從框體50上方的開口部投入被粉碎物時，通過旋轉(zhuǎn)刀15、16、軸環(huán)153、163的協(xié)作，對被粉碎物分別進行剪切、軋制、縱向剪切的加工。被粉碎的粉碎片隨著旋轉(zhuǎn)刀15、16的旋轉(zhuǎn)向框體50的下方排出。圖7和圖8是表示由第一實施方式的多軸粉碎機100粉碎被粉碎物的一個例子的示意圖。另外，在圖7、圖8中，為了便于說明，僅表示了一個旋轉(zhuǎn)刀16和與之對應(yīng)的軸環(huán) 153。例如，當從投入料斗投入樹脂制的汽油箱或圓筒罐等的被粉碎物(也稱作“被加工件(Work)”)90時，如圖7所示，以規(guī)定的轉(zhuǎn)速(例如5rpm)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)刀16的刀刃部 161的刀尖切入被粉碎物，通過刀刃部161和軸環(huán)153的協(xié)作開始對被粉碎物進行剪切加工。同時，通過刀根部162和軸環(huán)153的協(xié)作，開始進行軋制加工。另外，通過旋轉(zhuǎn)刀16與相鄰的旋轉(zhuǎn)刀15(未圖示)的協(xié)作，開始進行縱向剪切加工。進而，隨著旋轉(zhuǎn)的進行，如圖8所示，被粉碎物90被軋制成所需厚度，而且被切斷成所需的大小，從而成為粉碎物91，并被收容于設(shè)置在框體50下方的收容箱中。圖9是表示粉碎時負荷轉(zhuǎn)矩的分量的一個例子的時序圖。在圖9中，橫軸表示時間，縱軸表示負荷轉(zhuǎn)矩。在圖9中，附圖標記A所示的波形表示由剪切引起的負荷轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩分量)，附圖標記B所示的波形表示由軋制引起的負荷轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩分量)，附圖標記C所示的波形表示由縱向剪切引起的負荷轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩分量)。另外，由附圖標記A、B、C表示的波形是簡化的波形，實際上還具有時間上的變化分量。另外，各轉(zhuǎn)矩分量因被粉碎物的材質(zhì)、 形狀(厚度、寬度、軋制量)等而不同。作為各負荷轉(zhuǎn)矩分量的比率的一個例子，可舉出由切斷引起的負荷轉(zhuǎn)矩的峰值為60%左右，由軋制引起的負荷轉(zhuǎn)矩為30%左右，由縱向剪切引起的負荷轉(zhuǎn)矩為10%左右。另外，圖9表示的負荷轉(zhuǎn)矩分別作用于各旋轉(zhuǎn)軸。如上所述，當在一個旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置5個旋轉(zhuǎn)刀，并以90度的間隔在各旋轉(zhuǎn)刀的周方向形成4個刀刃部時，在一個旋轉(zhuǎn)軸上，在旋轉(zhuǎn)軸的周圍以彼此錯開18度的角度的方式， 設(shè)置有20個刀刃部。即，在旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一周的期間進行20次剪切。因此，當將旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速作為n(rpm)時，由附圖標記A表示的因切斷引起的負荷轉(zhuǎn)矩的相鄰峰值之間的時間間隔 t表示為t = 3/n。例如，當在1分鐘內(nèi)旋轉(zhuǎn)3周時，旋轉(zhuǎn)一周所需時間為20秒，由于刀刃部數(shù)量為20個，因此，t = 1秒。同樣，當1分鐘旋轉(zhuǎn)5周時，t = 0. 6秒。下面，說明本實施方式對旋轉(zhuǎn)軸10、20的旋轉(zhuǎn)的控制。首先，在說明本實施方式之前，說明以往的粉碎機。圖10表示作為比較例的不具有使旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)同步的齒輪時的粉碎機的旋轉(zhuǎn)刀的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的示意圖。如圖10所示，通過馬達分別驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸10、20，當不具有使兩個旋轉(zhuǎn)軸10、20的旋轉(zhuǎn)同步的齒輪時，在粉碎被粉碎物的過程中，在旋轉(zhuǎn)刀15、16、 旋轉(zhuǎn)軸10、20等上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，由于轉(zhuǎn)矩的增加，任意旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)都有可能變慢。在這種情況下，如圖10所示，當一個刀刃部151的刀尖的前端部和一個刀刃部161的刀尖的前端部同時位于連接旋轉(zhuǎn)軸10、20的軸中心的假想直線上的時候，刀刃部151與刀刃部161同步旋轉(zhuǎn)，由切斷(剪切)被粉碎物引起的大的轉(zhuǎn)矩(參照圖9的附圖標記A)同時作用于兩個旋轉(zhuǎn)軸10、20。下面，說明該情形。如圖5所示，刀刃部151、161的前端部的半徑R2比軸環(huán)153、163的半徑Rl大，例如為2倍左右(R2 = 2XR1)。因此，即使旋轉(zhuǎn)軸10、20的轉(zhuǎn)速相同，對于由負荷引起的轉(zhuǎn)矩大小，在僅考慮半徑不同的情況下，因刀刃部151、161的切斷轉(zhuǎn)矩而作用于旋轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)矩，大于通過軸環(huán)(圓筒部)153、163作用于旋轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)矩(例如大于2倍左右)。
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而且，即使旋轉(zhuǎn)軸10、20的轉(zhuǎn)速相同，刀刃部151、161在圓周向上的移動速度(轉(zhuǎn)速)比軸環(huán)(圓筒部)153、163的移動速度(轉(zhuǎn)速)快2倍左右，由于加工半徑不同，在僅考慮加工半徑不同的情況下，因刀刃部151、161的切斷轉(zhuǎn)矩而作用于旋轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)矩，大于通過軸環(huán)(圓筒部)153、163作用于旋轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)矩(例如大于2倍左右)。S卩，刀刃部切入被粉碎物時使該刀刃部旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸經(jīng)由被粉碎物承受粉碎所需的大部分的負荷轉(zhuǎn)矩。下面，說明本實施方式的多軸粉碎機100對旋轉(zhuǎn)軸10、20的旋轉(zhuǎn)的控制。圖11是表示第一實施方式的多軸粉碎機100的結(jié)構(gòu)的一個例子的框圖。如圖11所示，變換器41 將50Hz或60Hz的交流電壓轉(zhuǎn)換為所需要的頻率，將轉(zhuǎn)換后的頻率的輸出電壓提供給馬達 11。馬達11例如為感應(yīng)電動機，按照由變換器41提供的頻率的交流電壓而被驅(qū)動。通過減速機12使馬達11的馬達軸的轉(zhuǎn)速減速。減速機12上設(shè)置有傳動鏈13的小鏈輪，通過鏈條將小鏈輪的旋轉(zhuǎn)傳遞給大鏈輪，并將大鏈輪的旋轉(zhuǎn)傳遞給固定有旋轉(zhuǎn)刀15的旋轉(zhuǎn)軸。 即，多軸粉碎機100的一個旋轉(zhuǎn)軸以通過減速機12、傳動鏈13減速后的轉(zhuǎn)速來旋轉(zhuǎn)。同樣地，變換器42將50Hz或60Hz的交流電壓轉(zhuǎn)換為所需的頻率，將轉(zhuǎn)換后的頻率的輸出電壓提供給馬達21。馬達21例如為感應(yīng)電動機，按照由變換器42提供的頻率的交流電壓而被驅(qū)動。通過減速機22使馬達21的馬達軸的轉(zhuǎn)速減速。減速機22上設(shè)置有傳動鏈23的小鏈輪，通過鏈條將小鏈輪的旋轉(zhuǎn)傳遞給大鏈輪，并將大鏈輪的旋轉(zhuǎn)傳遞給固定有旋轉(zhuǎn)刀16的旋轉(zhuǎn)軸。即，多軸粉碎機100的另一個旋轉(zhuǎn)軸以通過減速機22、傳動鏈23 減速后的轉(zhuǎn)速來旋轉(zhuǎn)?？刂撇?0控制多軸粉碎機100的動作，即控制變換器41、42的動作，具有作為旋轉(zhuǎn)控制部的轉(zhuǎn)速控制部43。作為位置檢測部的傳感器31檢測旋轉(zhuǎn)刀15的旋轉(zhuǎn)位置。例如由能夠檢測金屬的高頻振動式的非接觸式傳感器、利用反射光或透射光等的光電傳感器等來構(gòu)成傳感器31。 傳感器31設(shè)置在能夠?qū)π纬捎谛D(zhuǎn)刀15上的刀刃部151的位置進行檢測的適當?shù)牟课簧稀Ａ硗?，也可以通過傳感器31來檢測一個刀刃部151是否到達規(guī)定的位置或是否通過規(guī)定的位置，也可以檢測多個刀刃部151的位置。傳感器32用于檢測旋轉(zhuǎn)刀16的旋轉(zhuǎn)位置， 其結(jié)構(gòu)與傳感器31相同。轉(zhuǎn)速控制部43控制旋轉(zhuǎn)軸10、20中至少一個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，使固定在一個旋轉(zhuǎn)軸 10上的各旋轉(zhuǎn)刀15的刀刃部151和固定在另一個旋轉(zhuǎn)軸20上的各旋轉(zhuǎn)刀16的刀刃部161 的旋轉(zhuǎn)角度不同。圖12是表示第一實施方式的多軸粉碎機100的旋轉(zhuǎn)刀的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的示意圖。如圖12所示，例如，控制旋轉(zhuǎn)軸10、20中的一個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，以使當旋轉(zhuǎn)軸20的任意的旋轉(zhuǎn)刀16的刀刃部161的位置為與旋轉(zhuǎn)軸20的軸中心水平且最接近于另一個旋轉(zhuǎn)軸10的軸環(huán)(圓筒部)153的位置時(此時，可將旋轉(zhuǎn)角作為0)，另一個旋轉(zhuǎn)軸10的任意的旋轉(zhuǎn)刀 15的刀刃部151的位置偏離與旋轉(zhuǎn)軸10的軸中心水平且最接近于旋轉(zhuǎn)軸20的軸環(huán)(圓筒部)163的位置(旋轉(zhuǎn)角為0)(例如旋轉(zhuǎn)角為9度左右)。由此，不會使兩個旋轉(zhuǎn)軸10、20 的旋轉(zhuǎn)刀15、16同時切入被粉碎物而粉碎被粉碎物，從而能夠錯開在旋轉(zhuǎn)軸等(旋轉(zhuǎn)軸、軸承等)上產(chǎn)生峰值轉(zhuǎn)矩的時刻，以減輕旋轉(zhuǎn)軸10、20所承受的轉(zhuǎn)矩，能夠?qū)崿F(xiàn)粉碎機100的輕量、小型化。
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下面，具體地說明通過傳感器31、32控制旋轉(zhuǎn)的情況。圖13A、圖1 是表示由第一實施方式的多軸粉碎機100的傳感器31、32檢測旋轉(zhuǎn)刀的位置的一個例子的時序圖。在圖13A、圖13B中，矩形狀的脈沖波形表示傳感器31、32檢測刀刃部151、161的時刻。轉(zhuǎn)速控制部43根據(jù)由傳感器31、32檢測的檢測結(jié)果，控制旋轉(zhuǎn)軸10、20中的一個或兩個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)。具體而言，轉(zhuǎn)速控制部43向變換器41、42中的一個或兩個發(fā)出速度指令。例如，如圖12所示，以當旋轉(zhuǎn)軸20的任意的旋轉(zhuǎn)刀16的刀刃部161的位置為與旋轉(zhuǎn)軸20的軸中心水平且最接近于旋轉(zhuǎn)軸10的軸環(huán)(圓筒部)15的位置時，通過傳感器32 檢測刀刃部161的方式，設(shè)定傳感器32的設(shè)置位置，而且，以當旋轉(zhuǎn)軸10的任意的旋轉(zhuǎn)刀 15的刀刃部151的位置為與旋轉(zhuǎn)軸10的軸中心水平且離旋轉(zhuǎn)軸20的軸環(huán)(圓筒部)163 最遠的位置時，通過傳感器31檢測刀刃部151的方式，設(shè)定傳感器31的設(shè)置位置。當如此設(shè)定傳感器31、32的位置時，若旋轉(zhuǎn)刀15、16處于如圖10所示的狀態(tài)，則傳感器31、32的檢測結(jié)果為圖13A所示的情況。而且，如圖1 所示，旋轉(zhuǎn)速控制部43控制旋轉(zhuǎn)軸10、20中的一個或兩個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，使由兩個傳感器31、32檢測到刀刃部的時刻相同步。當?shù)度胁康臋z測時刻為圖1 所示時，旋轉(zhuǎn)刀15、16的旋轉(zhuǎn)刀成為圖12所示的狀態(tài)。由此，使兩個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)刀不會同時切斷被粉碎物，能夠錯開在旋轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生峰值轉(zhuǎn)矩的時刻，以減輕旋轉(zhuǎn)軸等所承受的轉(zhuǎn)矩，從而能夠?qū)崿F(xiàn)粉碎機100的輕量、小型化。上述由傳感器31、32進行的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)制御，即，關(guān)于旋轉(zhuǎn)刀的位置的時刻修正處理，能夠在沒有投入被粉碎物的無負荷運轉(zhuǎn)、投入了被粉碎物的負荷運轉(zhuǎn)的任意的情況下進行。在上述第一實施方式中，通過傳感器31、32來檢測旋轉(zhuǎn)刀的刀刃部，但旋轉(zhuǎn)刀位置(旋轉(zhuǎn)位置)的檢測并不限于此。例如，能夠在旋轉(zhuǎn)刀側(cè)面標注規(guī)定的標記，來檢測該標記。另外，也可以在旋轉(zhuǎn)刀的刀根部設(shè)置用于檢測位置的部位。(第二實施方式)在上述第一實施方式中，通過傳感器31、32控制旋轉(zhuǎn)軸10、20的旋轉(zhuǎn)，但也可以檢測驅(qū)動轉(zhuǎn)矩等的特征量來檢測旋轉(zhuǎn)刀的刀刃部的位置。圖14是表示第二實施方式的多軸粉碎機110的結(jié)構(gòu)的一個例子的框圖。在圖14 中，與第一實施方式相同的部分標注了相同的附圖標記，并省略對其的說明?？刂撇?0具有轉(zhuǎn)矩量檢測部61、轉(zhuǎn)矩差分計算部62、轉(zhuǎn)矩控制部63、轉(zhuǎn)速檢測部64、轉(zhuǎn)速差分計算部 65、轉(zhuǎn)速控制部66等。轉(zhuǎn)矩量檢測部61具有作為多個特征量檢測部的功能，用于檢測驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸10、20 的馬達11、21的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或檢測與驅(qū)動轉(zhuǎn)矩相關(guān)的特征量。特征量例如為馬達11、21的轉(zhuǎn)矩電流或馬達11、21的負荷電流等。當作為特征量檢測馬達11、21的轉(zhuǎn)矩電流或負荷電流時，將所檢測出的轉(zhuǎn)矩電流或負荷電流轉(zhuǎn)換成驅(qū)動轉(zhuǎn)矩即可。另外，雖然特征量為與驅(qū)動轉(zhuǎn)矩相關(guān)的特征量，但也可以理解為包含驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。另外，當馬達11、21的輸入電壓與輸入電流的相位角為θ時，轉(zhuǎn)矩電流Ir=負荷電流IXcos θ。cos θ是功率因數(shù)。根據(jù)負荷狀態(tài)的不同，功率因數(shù)cos θ能夠使用例如 20% 80%左右的值。另外，驅(qū)動轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩、負荷轉(zhuǎn)矩)Tm與轉(zhuǎn)矩電流Ir的關(guān)系例如為 Tm = kXPw/Vf.Pw = VXIrX η的關(guān)系。其中，k是取決于馬達11、21的常數(shù)、Pw是輸出功率、Vf是馬達11、21的馬達軸的轉(zhuǎn)速、V是輸入電壓、η為效率。即，通過檢測馬達11、 21的轉(zhuǎn)矩電流Ir或馬達11、21的負荷電流I，能夠求出馬達11、21的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩Tm。轉(zhuǎn)矩差分計算部62具有作為特征量差分計算部的功能，用于計算由轉(zhuǎn)矩量檢測部61檢測出的各馬達11、21的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量的差分。轉(zhuǎn)矩控制部具有作為特征量控制部的功能，用于控制馬達11、21中的一個或兩個馬達的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量大小，以減小由轉(zhuǎn)矩差分計算部62計算出的差分。另外，轉(zhuǎn)矩控制將使馬達11、21施加的轉(zhuǎn)矩的指令傳遞給變換器41、42，變換器41、42根據(jù)該指令自動改變轉(zhuǎn)換器的速度，以使轉(zhuǎn)矩一致。轉(zhuǎn)速檢測部64檢測用于驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸10、20的馬達11、21的馬達軸的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速差分計算部65計算由轉(zhuǎn)速檢測部64檢測出的馬達11、21的馬達軸的轉(zhuǎn)速的差分。轉(zhuǎn)速控制部66具有作為旋轉(zhuǎn)控制部的功能，用于根據(jù)由轉(zhuǎn)矩量檢測部61檢測出的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量控制旋轉(zhuǎn)軸10、20中的一個或兩個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)。另外，轉(zhuǎn)速控制將想要使馬達11、21旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速指令傳遞給變換器41、42，變換器41、42根據(jù)該指令控制馬達 11、21的馬達軸的旋轉(zhuǎn)。圖15Α、圖15Β是表示第二實施方式的多軸粉碎機110控制轉(zhuǎn)矩的一個例子的時序圖。另外，圖15Α、圖15Β所示的轉(zhuǎn)矩波形是圖9所示的負荷轉(zhuǎn)矩的各分量合成的波形。另外，轉(zhuǎn)矩波形的相鄰峰值的時間間隔t表示與圖9相同的時間t。關(guān)于旋轉(zhuǎn)刀15、16的旋轉(zhuǎn)位置，如圖10所示，當由兩個旋轉(zhuǎn)刀的刀刃部151、161切斷被粉碎物的時刻相同時，如圖 15A所示，由轉(zhuǎn)矩量檢測部61檢測出的各馬達11、21的轉(zhuǎn)矩(驅(qū)動轉(zhuǎn)矩)的峰值相同。轉(zhuǎn)速控制部66根據(jù)由轉(zhuǎn)矩量檢測部61檢測出的檢測結(jié)果，控制旋轉(zhuǎn)軸10、20中的一個或兩個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)。例如，如上所述地，假設(shè)各旋轉(zhuǎn)軸10、20上固定有5個旋轉(zhuǎn)刀 15、16，各旋轉(zhuǎn)刀15、16的刀刃部151、161沿著周方向錯開90度，而分別具有4個刀刃部。 由于在一個旋轉(zhuǎn)軸10、20的周圍具有20個0個X5個)刀刃部151、161，因此，當利用旋轉(zhuǎn)刀15、16切斷被粉碎物時，在旋轉(zhuǎn)軸10、20旋轉(zhuǎn)一周的期間檢測出20次轉(zhuǎn)矩的峰值。如圖15B所示，轉(zhuǎn)速控制部66以使轉(zhuǎn)矩量檢測部61檢測出的馬達11的轉(zhuǎn)矩峰值與馬達21的轉(zhuǎn)矩峰值不同步的方式，控制旋轉(zhuǎn)軸10、20中的一個或兩個旋轉(zhuǎn)軸。例如，以轉(zhuǎn)矩峰值的時間僅錯開t/2的方式控制旋轉(zhuǎn)軸10、20的旋轉(zhuǎn)。由此，不會使兩個旋轉(zhuǎn)軸10、 20的旋轉(zhuǎn)刀15、16同時切斷被粉碎物，能夠錯開在旋轉(zhuǎn)軸10、20產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩峰值的時刻，減輕旋轉(zhuǎn)軸等承受的轉(zhuǎn)矩，能夠?qū)崿F(xiàn)粉碎機110的輕量、小型化。下面，說明使作用于旋轉(zhuǎn)軸10、20上的轉(zhuǎn)矩(負荷轉(zhuǎn)矩)平衡的方法。另外，對于以下所述的負荷轉(zhuǎn)矩的平衡化處理，通過在第一實施方式中具有與第二實施方式相同的結(jié)構(gòu)，也能夠?qū)崿F(xiàn)相同的功能。在第一負荷轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩)平衡化處理的方法中，通過使各馬達11、21的馬達軸分別以規(guī)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，使各旋轉(zhuǎn)軸10、20以相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。而且，當由轉(zhuǎn)矩量檢測部檢測出的馬達11、21的轉(zhuǎn)矩(或者馬達11、21的轉(zhuǎn)矩電流或負荷電流)存在差分時，為了減小差分，增大所檢測出的轉(zhuǎn)矩中的轉(zhuǎn)矩小的馬達的轉(zhuǎn)矩(或者馬達的轉(zhuǎn)矩電流或負荷電流)。 由此，能夠使兩個旋轉(zhuǎn)軸10、20等所承受的轉(zhuǎn)矩相平衡。在第二負荷轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩)平衡化處理的方法中，通過使各馬達11、21的馬達軸分別以規(guī)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，使各旋轉(zhuǎn)軸10、20以相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。而且，當由轉(zhuǎn)矩量檢測部檢測的馬達11、21的轉(zhuǎn)矩(或者馬達11、21的轉(zhuǎn)矩電流若或負荷電流)存在差分時，為了減小差分，增大所檢測出的轉(zhuǎn)矩中的轉(zhuǎn)矩小的馬達的轉(zhuǎn)矩(或者馬達的轉(zhuǎn)矩電流或負荷電流)， 減小所檢測出的轉(zhuǎn)矩中的轉(zhuǎn)矩大的馬達的轉(zhuǎn)矩(或者馬達的轉(zhuǎn)矩電流或負荷電流)。圖16是表示通過第一、第二實施方式的多軸粉碎機100、110實現(xiàn)負荷轉(zhuǎn)矩的平衡的一個例子的說明圖。如圖16所示，在檢測出馬達11、21的轉(zhuǎn)矩的情況下，在馬達21的轉(zhuǎn)矩大、馬達11的轉(zhuǎn)矩小，兩者存在差分時，減小馬達21的轉(zhuǎn)矩，增大馬達11的轉(zhuǎn)矩。例如， 進行將轉(zhuǎn)矩差分ΔΤ的1/2加在小的一方，從大的一方減去差分ΔΤ的1/2的控制。由此， 使兩個旋轉(zhuǎn)軸10、20等所承受的轉(zhuǎn)矩相平衡，防止一個旋轉(zhuǎn)軸等承受的轉(zhuǎn)矩增大。在第三負荷轉(zhuǎn)矩平衡化處理的方法中，通過使各馬達11、21的馬達軸分別以規(guī)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，使各旋轉(zhuǎn)軸10、20以相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。而且，當由轉(zhuǎn)速檢測部64檢測出的馬達11、21的馬達軸的轉(zhuǎn)速存在差分時，為了減小差分，減小轉(zhuǎn)速快的馬達的馬達軸的轉(zhuǎn)速， 從而增加馬達的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。另外，此時，轉(zhuǎn)速的控制能夠在預(yù)先規(guī)定的范圍(士 AVs)內(nèi)進行。通常轉(zhuǎn)速變快的原因在于驅(qū)動轉(zhuǎn)矩變小，因此，通過減少轉(zhuǎn)速，來增加轉(zhuǎn)矩。由此，能夠增加對負荷轉(zhuǎn)矩小的旋轉(zhuǎn)軸進行驅(qū)動的馬達的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，對負荷轉(zhuǎn)矩進行補償，使兩個旋轉(zhuǎn)軸等所承受的轉(zhuǎn)矩相平衡。在第四負荷轉(zhuǎn)矩平衡化處理的方法中，通過使各馬達11、21的馬達軸分別以規(guī)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，從而以相同的轉(zhuǎn)速使各旋轉(zhuǎn)軸10、20旋轉(zhuǎn)。而且，當由轉(zhuǎn)速檢測部64檢測出的馬達11、21的馬達軸的轉(zhuǎn)速存在差分時，為了減小差分，減小轉(zhuǎn)速快的馬達的馬達軸的轉(zhuǎn)速，加快轉(zhuǎn)速慢的馬達的馬達軸的轉(zhuǎn)速。例如，進行將轉(zhuǎn)速的差分Δν的1/2加在轉(zhuǎn)速慢的一方，從速度快的一方減去差分Δν的1/2的控制。由此，能夠平衡兩個旋轉(zhuǎn)軸等所承受的轉(zhuǎn)矩，防止一個旋轉(zhuǎn)軸等所受的轉(zhuǎn)矩增大。在第五負荷轉(zhuǎn)矩平衡化處理的方法中，在以規(guī)定的轉(zhuǎn)速僅使馬達11、21中的一個馬達軸旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，控制馬達11、21的轉(zhuǎn)矩，以使由轉(zhuǎn)矩量檢測部61檢測出的各馬達11、 21的轉(zhuǎn)矩(或者馬達的轉(zhuǎn)矩電流或負荷電流)相等。當以規(guī)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的馬達所驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)軸所受的轉(zhuǎn)矩(或馬達的轉(zhuǎn)矩電流或負荷電流)增加時，能夠增加其他馬達的轉(zhuǎn)矩，因此能夠使相對于負荷的轉(zhuǎn)矩始終被等分化，使兩個旋轉(zhuǎn)軸等所承受的轉(zhuǎn)矩相平衡。在圖14的例中，控制部60具有用于進行轉(zhuǎn)速控制和轉(zhuǎn)矩控制的結(jié)構(gòu)，但也可以僅具有只進行轉(zhuǎn)速控制的結(jié)構(gòu)，或只進行轉(zhuǎn)矩控制的結(jié)構(gòu)。另外，根據(jù)使用要求，還能夠切換轉(zhuǎn)速控制和轉(zhuǎn)矩控制。在上述第一、第二實施方式中，能夠?qū)υ趦蓚€旋轉(zhuǎn)軸等(旋轉(zhuǎn)軸、軸承等)上產(chǎn)生的負荷轉(zhuǎn)矩的不平衡相互進行補償，因此，不需要用于確保大的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的額定輸出大的馬達(例如，IlkW)，可使用額定輸出小的馬達(例如，5.5kW)。另外，由于能夠平衡各旋轉(zhuǎn)軸上所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩而減小差分，因此，即使在單獨驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸的情況下，也沒有必要使旋轉(zhuǎn)軸的強度、扭曲剛性等為其他旋轉(zhuǎn)軸的2倍，減小由作用于旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)矩引起的外伸負荷， 因此，可以消除旋轉(zhuǎn)軸的軸強度、軸承的壽命等的弱點，進而可以實現(xiàn)粉碎機的輕量化、小型化。在上述實施方式中，說明了具有兩個旋轉(zhuǎn)軸的多軸粉碎機，但本發(fā)明不僅適用于雙軸粉碎機，而且還適用于三軸以上的其它軸粉碎機中。
權(quán)利要求
1.一種多軸粉碎機，平行地橫向配置有由各電動機分別單獨驅(qū)動的多個旋轉(zhuǎn)軸，在各個上述旋轉(zhuǎn)軸上，以在該旋轉(zhuǎn)軸的軸向上相分離的方式固定有多個旋轉(zhuǎn)刀，沿著各旋轉(zhuǎn)刀的周方向形成有刀刃部，其特征在于，各個旋轉(zhuǎn)刀的刀刃部分別設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸周圍的不同位置上，該多軸粉碎機具有旋轉(zhuǎn)控制部，該旋轉(zhuǎn)控制部控制上述旋轉(zhuǎn)軸中的至少一個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，以使固定在一個旋轉(zhuǎn)軸上的各旋轉(zhuǎn)刀的刀刃部的旋轉(zhuǎn)角與固定在其他旋轉(zhuǎn)軸上的各旋轉(zhuǎn)刀的刀刃部的旋轉(zhuǎn)角不同。
2.如權(quán)利要求1所述的多軸粉碎機，其特征在于，具有對各個上述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)刀的旋轉(zhuǎn)位置進行檢測的多個位置檢測部， 上述旋轉(zhuǎn)控制部基于上述位置檢測部檢測出的檢測結(jié)果，控制上述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的多軸粉碎機，其特征在于，具有對驅(qū)動上述旋轉(zhuǎn)軸的各電動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或與該驅(qū)動轉(zhuǎn)矩相關(guān)的特征量進行檢測的多個特征量檢測部，上述旋轉(zhuǎn)控制部基于上述特征量檢測部檢測出的檢測結(jié)果，控制上述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)。
4.如權(quán)利要求3所述的多軸粉碎機，其特征在于， 具有特征量差分計算部，其計算上述特征量檢測部檢測出的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量的差分； 特征量控制部，其為了減小該特征量差分計算部計算出的差分而進行控制，使得上述特征量檢測部檢測出的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量中的小的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量增大。
5.如權(quán)利要求4所述的多軸粉碎機，其特征在于，上述特征量控制部為了減小上述特征量差分計算部計算出的差分而進行控制，使得上述特征量檢測部檢測出的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量中的小的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量增大，而使上述特征量檢測部檢測出的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量中的大的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或特征量減小。
6.如權(quán)利要求3所述的多軸粉碎機，其特征在于， 具有多個轉(zhuǎn)速檢測部，其對驅(qū)動上述旋轉(zhuǎn)軸的各電動機的電動機軸的轉(zhuǎn)速進行檢測， 轉(zhuǎn)速差分計算部，其計算上述轉(zhuǎn)速檢測部檢測出的轉(zhuǎn)速的差分； 上述旋轉(zhuǎn)控制部為了減小上述轉(zhuǎn)速差分計算部計算出的差分而進行控制，使得上述轉(zhuǎn)速檢測部檢測出的轉(zhuǎn)速中的快的轉(zhuǎn)速變慢。
7.如權(quán)利要求6所述的多軸粉碎機，其特征在于，上述旋轉(zhuǎn)控制部為了減小上述轉(zhuǎn)速差分計算部計算出的差分而進行控制，使得上述轉(zhuǎn)速檢測部檢測出的轉(zhuǎn)速中的快的轉(zhuǎn)速變慢，而使上述轉(zhuǎn)速檢測部檢測出的轉(zhuǎn)速中的慢的轉(zhuǎn)速加快。
8.如權(quán)利要求3所述的多軸粉碎機，其特征在于，具有特征量控制部，該特征量控制部進行控制，使得在使驅(qū)動一個旋轉(zhuǎn)軸的電動機的電動機軸以規(guī)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，上述各特征量檢測部檢測出的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或者特征量相等。
全文摘要
本發(fā)明提供減輕旋轉(zhuǎn)軸等所承受的轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)輕量、小型化的多軸粉碎機。各旋轉(zhuǎn)刀分別設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸的周圍的不同位置上。在各旋轉(zhuǎn)軸的軸向以適當?shù)拈g隔固定5個旋轉(zhuǎn)刀，沿著周方向彼此錯開90度共設(shè)置4個各旋轉(zhuǎn)刀的刀刃部。此時，在一個旋轉(zhuǎn)軸的周圍有20個(4個×5個)的刀刃部，在旋轉(zhuǎn)軸的周圍彼此錯開18度的位置設(shè)置各旋轉(zhuǎn)刀的刀刃部。旋轉(zhuǎn)控制部控制旋轉(zhuǎn)軸中至少一個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，以使固定在旋轉(zhuǎn)軸上的各旋轉(zhuǎn)刀的刀刃部和固定在旋轉(zhuǎn)軸上的各旋轉(zhuǎn)刀的刀刃部的旋轉(zhuǎn)角不同。
文檔編號B02C18/24GK102397809SQ20111028200
公開日2012年4月4日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月16日
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