EP1981639B1 - Ball mill with an adjustable compensating mass - Google Patents

Ball mill with an adjustable compensating mass Download PDF

Info

Publication number
EP1981639B1
EP1981639B1 EP06792377A EP06792377A EP1981639B1 EP 1981639 B1 EP1981639 B1 EP 1981639B1 EP 06792377 A EP06792377 A EP 06792377A EP 06792377 A EP06792377 A EP 06792377A EP 1981639 B1 EP1981639 B1 EP 1981639B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
carrier device
ball mill
unbalance
compensating mass
drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP06792377A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1981639A1 (en
Inventor
Markus Bund
Wolfgang Mutter
Gerhard BÄR
Egbert Huwer
Hermann Michel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fritsch GmbH
Original Assignee
Fritsch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE200610006529 external-priority patent/DE102006006529A1/en
Priority claimed from DE200610018325 external-priority patent/DE102006018325A1/en
Application filed by Fritsch GmbH filed Critical Fritsch GmbH
Publication of EP1981639A1 publication Critical patent/EP1981639A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1981639B1 publication Critical patent/EP1981639B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C17/00Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls
    • B02C17/04Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls with unperforated container
    • B02C17/08Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls with unperforated container with containers performing a planetary movement
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C17/00Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls
    • B02C17/18Details
    • B02C17/24Driving mechanisms

Definitions

  • the invention relates to a ball mill with adjustable balancing mass, in particular a planetary or centrifugal ball mill on a laboratory scale according to the definition of claim 1 and a method for operating them according to claim 15.
  • Lab scale ball mills are used for a wide range of applications, in particular for crushing and mixing samples and for mechanical alloying.
  • An overview of common laboratory mills can be found on the applicant's website at www.fritsch.de.
  • grinding bowls are arranged eccentrically to a center axis and move on a circular orbit about the center axis. As a result of the rotation of the grinding bowls, a centrifugal force directed radially outwards is exerted on the grinding stock.
  • planetary ball mills are based on creating a combined orbital and rotational motion for the grinding bowls by additional rotation about the grinding bowl axis in the laboratory system.
  • the drive of the grinding bowls in a planetary ball mill thus causes an absolute rotational movement of the grinding bowl around its own axis, the recording or planetary axis, so that in a planetary ball mill in comparison to a centrifugal ball mill, a significantly larger, further centrifugal component is generated. This is superimposed on the centrifugal component, which is generated by the circulation of the grinding bowls about the center axis. Finally, the Coriolis effect is also effective. These three forces result in the planetary ball mill a resulting force field to which the grinding balls and the ground material are exposed.
  • a planetary ball mill With certain dimensions of the rotating parts and certain rotational speeds trajectories for the grinding balls are generated in a planetary ball mill.
  • the grinding balls then move across the grinding bowl until they impinge on the inner wall of the grinding bowl. Thereafter, the grinding balls are taken along the inner circumference of the grinding bowl until the resulting force again ensures that the above-described transverse movement takes place and grinding balls perform a flight movement through the grinding bowl.
  • This is also referred to as "Wurfregime”.
  • a planetary ball mill can achieve a significantly better grinding effect at higher speeds.
  • a laboratory planetary ball mill with only a single grinding station and leveling compound, which was described in the patent DE 197 12 905 C2 which is hereby fully made by reference to the subject matter of the present disclosure.
  • Such a laboratory planetary ball mill is also referred to as a mono-ball mill or more precisely as a planetary mono (ball) mill and is sold under the brand name "pulverisette® 6" (see www.fritsch.de).
  • the pulverisette® 6 is a planetary monobloc mill with a displaceable balancing mass that compensates for the moment of inertia of a single grinding station. Although this mill has proven itself, it can still be improved.
  • the user To operate the mill, the user typically looks in a table in the operating instructions for the desired position of the leveling compound for a particular grinding vessel or weighs this and sets the target position before starting the mill by hand with a knurled nut. At first, this type of setting is relatively cumbersome and not very comfortable.
  • An inaccuracy factor is e.g. the treatment according to the total mass of the filled grinding vessel. That no distinction is made between e.g. a grind jar with a net mass of 1 kg with a filling of 2 kg and a grinding jar with a net mass of 2 kg with a filling of 1 kg. So there are already inaccuracies in the determination of the actual adjustment size. Furthermore, the approach can not take dynamic effects into account. For example, This unique setting can not take into account the fact that the vibrations become stronger with increasing speed. Therefore, at high speeds undesirable vibrations may occur despite proper adjustment. A change of the ground material during the grinding process can not be considered at all.
  • Yet another object of the invention is to provide a ball mill, which has a very high smoothness, especially at high speeds.
  • Another object is to provide a method of operating such a ball mill.
  • an adjustable balancing mass for a mono-ball mill with only a single grinding station is of particular importance in order to compensate for the moment of inertia of this one grinding station.
  • an adjustable balancing mass for (fine) control of imbalance in a ball mill with multiple symmetrical grinding stations, for example, to compensate for the moment of inertia of different grinding bowl and / or fillings in the grinding stations and to further improve their smoothness .
  • a mono-ball mill in particular a planetary or centrifugal ball mill on a laboratory scale, with a housing, a carrier device, a single grinding station, one drive for the carrier device and the grinding station, arranged on the support device mass balancing device with a balancing mass and an adjusting device for at least radial adjustment of the balancing mass to change the moment of inertia adapted to the - respective, the grinding vessel and the filling dependent - moment of inertia of the grinding station, or to compensate for the moment of inertia.
  • the carrier device rotates during operation of the mill relative to the housing or in the laboratory system about a center axis.
  • the grinding station comprises a grinding bowl receiving device for at least one grinding jar, is mounted rotatably about a center axis with respect to the axis of the receiving shaft to the carrier device and is carried by the latter about the center axis.
  • the drive of the carrier device and the receiving device is preferably carried out in opposite directions, for example by means of coupled belt drives by a single overall drive motor.
  • the grinding station comprises at least one grinding jar filled with ground material and grinding balls and inserted into the receiving device.
  • the term "milling balls" is also meant to include non-spherical media as known in the art.
  • the grinding jar is held in the receiving device as it is inserted and secured in the receiving device to operate the mill.
  • a grinding jar several grinding jars can be stacked one above the other in the one receiving device.
  • a mono-ball mill has no further rotating grinding station, opposite a grinding station to compensate for the imbalance.
  • the mass balancing device is arranged with the balancing mass to form a moment of inertia for the one grinding station.
  • the mono-ball mill has a controllable from outside the carrier device motor drive for the adjusting device, with which during the rotation of the carrier device, the balancing mass can be adjusted.
  • the mill offers the Possibility of a successive speed-dependent adjustment or adaptation.
  • the ball mill preferably also comprises a measuring device for measuring the dynamic imbalance and a control device which controls the drive of the adjusting device in dependence on the measured unbalance to automatically adjust the moment of inertia by means of the radial displacement of the balancing mass to the moment of inertia of the grinding station more precisely, in order to compensate for the respective moment of inertia of different grinding vessels and / or different fillings of the grinding vessels.
  • a control loop can thus be constructed which even takes dynamic effects into account.
  • the mass and the displacement path of the leveling compound are in particular adapted to the grinding station with any grinding vessels in the range of preferably 80 ml to 500 ml, e.g. made of stainless steel and / or agate, plus the filling, consisting of regrind and grinding balls or grinding media.
  • a particularly great advantage of the invention lies in the fact that with increasing speed by itself ever smaller imbalance-generating effects can be measured, since the vibration-causing forces increase at constant moment of inertia with the speed.
  • the sensitivity of the control is inherently speed-dependent, so that the faster the mill turns, the more accurate can be readjusted and so the mill can still be operated with low vibration, even at high speeds.
  • an acceleration sensor For the laboratory ball mill according to the invention, the use of an acceleration sensor has proved to be useful to measure the imbalance.
  • the Acceleration sensor is preferably fixed to the non-rotating suspension of the support device, for example attached to a suspension plate of the housing below the support device and thus measures the acceleration caused by the vibration suspension of the suspension during operation, ie during rotation of the support device, in particular the size and / or direction of acceleration ,
  • the mill preferably has means for detecting the angular position of the carrier device during the rotation about the center axis.
  • a magnet arrangement with magnets on the carrier device preferably on its underside, has proven to be expedient, which are detected by means of stationary Hall sensors, wherein the magnet arrangement has a e.g. has spatial coding to uniquely identify certain angular positions.
  • the signals of the Hall sensors are continuously evaluated by the control device during the rotation of the carrier device and the determined angular position is synchronized with the measurement result of the acceleration sensor.
  • the controller can determine the direction in which the balancing mass must be moved to reduce the imbalance and not to increase.
  • an energy transmission device which provides the energy for driving the adjusting device on the rotating carrier device.
  • the energy transmission device has a fixedly attached to the housing first part and a co-rotating with the carrier device second part.
  • the first and second part of Energy transmission device arranged coaxially to the center axis.
  • the drive for the adjusting device comprises a drive shaft which is rotatably mounted in relation to the carrier device and which preferably extends coaxially within the center axis and is rotatably mounted therein.
  • the center axis is formed as a hollow shaft, and the drive shaft protrudes with an upper and lower end of the hollow shaft.
  • the upper end of the central drive shaft is mechanically coupled to the adjusting device via a gear, preferably by means of a belt drive.
  • the belt drive transmits the movement or force to the adjusting device, more precisely a spindle drive, which finally shifts the balancing mass radially.
  • the threaded spindle preferably extends through an internal thread in the substantially U-shaped balancing mass along its axis of symmetry.
  • the drive shaft is free-running in the normal state with respect to the housing, so that the drive shaft is entrained by the carrier device due to the self-locking of the spindle drive of the adjusting device, that is, does not rotate relative to the carrier device.
  • the self-locking of the adjustment prevents unwanted displacement of the balancing mass to the outside in spite of acting on the balancing mass centrifugal force.
  • the drive shaft is braked during rotation of the carrier device at a lower end relative to the housing, which causes a relative rotation to the carrier device and thus the drive of the adjusting device.
  • braking in the laboratory system thus means driving in the co-rotated reference frame of the carrier device.
  • the drive of the adjusting device of the fixed to the housing, i. non-co-rotating control device can be controlled.
  • a coupled to the lower end of the drive shaft magnetic brake is used with an anchor part and a flange as a braking device to brake the drive shaft.
  • the braking device in the normal state, i. in the case of the magnetic brake in the de-energized state, form free-running and to brake the drive shaft when current is applied. As a result, it can be prevented that the balancing mass changes inadvertently when e.g. the power is interrupted.
  • the magnetic brake with only two states discontinuously controlled, d. H.
  • the brake assumes either a free running or a fully braking condition.
  • a separate drive motor for driving the drive shaft.
  • a servomotor is used, which is synchronized with the rotation of the carrier device to drive the drive shaft relative to the housing at the same speed as the carrier device in the normal state, ie, when the adjustment is not to be driven and to rotate so that the drive shaft does not rotate relative to the support device.
  • the drive motor of the stationary to the suspension the drive shaft driven either at lower or higher speed than the carrier device, depending on the direction (in or out) the balancing mass to be adjusted.
  • a first toothed belt wheel is attached to the upper end of the drive shaft, which is coupled via a drive belt with a second toothed belt wheel, which in turn is attached to the threaded spindle of the adjusting device.
  • the drive timing belt is deflected at right angles, for example, under the inner stator of the mass balancing device. It can be seen that in this embodiment, the energy used for the displacement of the balancing mass is removed via the mechanical coupling to the carrier device whose rotational energy, when the balancing mass is moved inwardly against the centrifugal force. To move outward, only the self-locking of the spindle drive has to be overcome.
  • the invention provides a ball mill in which the imbalance during the rotation of the support device is measured and the balancing mass is adjusted in dependence of the measured imbalance to automatically controlled with the moment of inertia to compensate for the moment of inertia of the grinding station and to ensure a low-vibration running.
  • the carrier device is accelerated to a setpoint speed and the unbalance is continuously measured during the acceleration, in particular regularly or continuously, and transmitted to the control device.
  • the adjustment of the balancing mass is controlled, so that a control loop for adjusting the balancing weight is formed.
  • the regulation takes place at least until the ball mill has reached the setpoint speed, since the imbalance increases with increasing speed, preferably even until the end of the grinding process.
  • the moment of inertia is continuously regulated by means of the feedback signal of the measuring device to the control device at least during the startup of the ball mill.
  • the measured unbalance is thus transmitted to the control device at least during the entire duration of the startup and evaluated to continuously control the adjustment of the balancing mass with increasing speed, wherein the readjustment of the counter-moment of inertia takes place stepwise or in several steps.
  • control device comprises a storage means in which a predetermined tolerance interval for the imbalance is stored.
  • the control device always sets the drive for the adjusting device in motion when the measured imbalance is outside the predetermined tolerance interval and activates the drive for the displacement of the balancing mass until the measured unbalance the associated limit of the tolerance interval whose amount is greater than the minimum achievable Imbalance, is reached. That When the mill is started up (in a control cycle), the tolerance interval in all steps is approached only from a single direction.
  • control program gives the user the opportunity to temporarily disable the balancing mass adjustment.
  • Fig. 1 shows a support device 2, which is rotatably mounted on a housing 1, of which only a suspension plate 12 is shown.
  • the carrier device 2 is mounted eccentrically and turn rotatably a grinding station 3 with a Mahlgefäßfactvoriques 32 for receiving a grinding vessel, not shown.
  • the grinding jar is clamped or otherwise secured in the grinding jar receiving device 32 by suitable means.
  • a mass balancing device 4 is arranged with radially displaceable balancing mass 42.
  • the balancing mass 42 is formed substantially U-shaped with a central portion 422 and two obliquely to the central part extending legs 424 and 426.
  • the carrier device 2 comprises two disc-shaped blocks 21, 22 bolted together.
  • An overall drive motor (not shown) drives the lower disk-shaped block 22 via a V-belt 23 as a total drive.
  • a center axis 24 is screwed at its lower with screws 14 fixed to the suspension plate 12 of the housing 1 and stored as a journal by means of a lower and upper ball bearing 25, 26 rotatably the support device 2.
  • the receiving or planetary shaft 34 rotatably supported in the carrier device 2.
  • the illustrated flying mounting of the Mahlgefäßingvoriques 32, the structure of the drive and the arrangement of the mass balancing device 4 on top of the support device 2 substantially corresponds to the mill, which in the DE 197 12 905 C2 described in particular in this regard by reference herein incorporated.
  • the invention is not limited to this design, but also in a new, flatter design of planetary ball mills, as for example in the applications DE 20 2005 015896 .
  • DE 20 2005 015897 and DE 20 2005 015898 filed by the same Applicant, filed on 7 October 2005, which are also incorporated herein by reference in their entirety.
  • a drive shaft 61 is rotatably supported within the center axis 24 by means of a lower and upper bearing 62, 63, in this example two ball bearings. Accordingly, the center axis 24 is formed as a hollow axle.
  • a toothed belt wheel 65 is attached, around which a toothed belt 66 is placed.
  • the toothed belt 66 extends around the horizontal toothed belt pulley 65 in a horizontal plane, parallel to Level of the support device 2, and is by means of pulleys 71, 72, of which in Fig. 6 only the guide roller 72 is shown, deflected in the vertical.
  • the drive shaft Zahnriemenrad 65 and the lower portion of the toothed belt 66 are recessed in a recess 27 in the top of the support device 2 to find space under the Mahlgefäßingvoriques 32.
  • the toothed belt is rotated by 90 ° in order to be able to drive a threaded spindle 74 via a toothed belt wheel 73.
  • the threaded spindle 74 is mounted at its respective ends in an inner and outer stator 43, 44 and drives via an internal thread 75 in the balancing mass 42 to this (see. Fig. 3 ).
  • a knurled knob 76 is still attached to the outer end of the threaded spindle 74, which is not needed in regular operation.
  • the balancing mass is further radially guided between the inner and outer stator 43, 44 by means of guide rods 77, 78 and the threaded spindle 74 of the spindle drive (see. 3 and 4 ).
  • a braking device in the form of a magnetic brake 8 is arranged.
  • the carrier device or sun disk 2 now rotates about the sun axis 24 and at the same time drives the rotation of the planet shaft 34 and thus of the grinding station 3 via the drive 5.
  • a centrifugal force F acts on the balancing mass 42, which would like to pull it outward, but the threaded spindle 74 and the associated internal thread 75 of the balancing mass 42 are self-locking, so that the balancing mass despite rotation of the support device 2 is not automatically moved radially outward.
  • the Drive shaft 61 taken with the rotation of the carrier device 2 and rotates with self-speed with, as long as the magnetic brake 8 runs free. That is, the drive shaft 61 rotates in the free-running state within the center axis 24 with the support device 2. In other words, the drive shaft 61 in the free-running state relative to the support device 2 at rest, that is, it finds no relative in this state Rotation instead, so that no drive on the threaded spindle 74 and the balancing mass 42 takes place.
  • the braking device 8 is activated during rotation of the carrier device 2, d. H. the brake is closed. Thereby, the drive shaft 61 is braked relative to the housing 1, whereby a rotation of the drive shaft 61 is effected relative to the rotating support device 2.
  • the drive 6 of the mass balancing device 4 is set in motion, that the drive belt 66 is set in motion and the pulley 73, the threaded spindle 74 rotates.
  • the balancing mass 42 is radial, d. H. either inwardly or outwardly, depending on the direction of rotation of the support device 2, moved. That is, by means of the proposed balancing mass drive 6, the energy or force which is expended to drive the balancing mass 42, the rotational energy of the support device 2 is removed.
  • the drive shaft 61 protrudes through a central opening 13 in the suspension plate 12 of the housing 1, and the braking device 8 is coaxially fixed from below to the suspension plate 12, which carries the center axis 24.
  • the brake device 8 is formed as a magnetic brake with a fixed flange part 81 fixed to the suspension plate 12 and a co-rotating armature part 82 to which the drive shaft 61 is fixed.
  • a magnetic coil 83 is inserted, which brakes the armature part 82 under current application.
  • a brake disc 85 is brought into overcoming an air gap 86 with a brake pad 87 in frictional engagement.
  • a magnetic brake of the company Magneta is used in vigorous-Berkel with the type designation 14.110.103. Such magnetic brakes have braking forces with respect to the torque of 0.6 to 3.6 Nm.
  • the magnetic brake 8 is designed to be free-running in an inactivated or de-energized state and braking in an activated, current-charged state. This has the advantage that in case of power failure during operation of the mill no unwanted drive of the balancing mass is set in motion. Otherwise, the mill could be damaged. Instead of the magnetic brake and a servo motor may be provided.
  • a two-dimensionally measuring acceleration sensor 9 measures the direction and magnitude in both dimensions (x and y directions) of the horizontal plane passing through Imbalance vibrations generated acceleration the suspension 12, illustrated by the arrows x and y.
  • the measured acceleration vector rotates transversely to the center axis 24 and thus biases an acceleration ellipse whose magnitude represents a measure of the imbalance.
  • the acceleration ellipse may be significantly eccentric due to differential stiffness in the two dimensions of the horizontal plane.
  • the adjusting device is preferably controlled as follows.
  • the controller drives the mill and continuously measures the acceleration vector.
  • the balance mass is slightly displaced in an (arbitrary) direction, and the change in the magnitude of the acceleration ellipse along the first major axis is determined. If the size has decreased, this has been the "right” direction and the process continues until the tolerance interval is reached. If the size has increased, this has been the "wrong" direction and it must be adjusted in the opposite direction. In the illustrated embodiment, the direction of rotation of the carrier device 2 is reversed for this purpose.
  • This embodiment of the ball mill has an angle detection device 10, with which the angular position of the support device 2 during rotation can be determined.
  • the angle detection device 10 comprises an arrangement of a plurality of magnets 101, which are fixed to the support device 2, more precisely to the underside thereof.
  • the magnets 101 are annular, in this example on a plurality of circumferential lines 110, 112 arranged with different radii (see.
  • a receiving device 102 with a plurality of Hall sensors 104 is arranged stationary relative to the housing 1 below the magnets 101.
  • the magnets are arranged such that a coding is formed, so that by means of the corresponding Hall sensors 104 (here three) at least at one point of the support device 2- in Fig. 8 if this is left, where a second magnet 101 is disposed on the outer circumference 110, this angular position can be uniquely identified.
  • the remaining magnets 101 which at regular angular intervals on the inner circumference 112 on the support device 2, for example as in Fig. 8 shown schematically, in a uniform division of nine, are then sufficient to count the induced by the magnets 101 signals in the Hall sensor assembly 102nd
  • Fig. 9 is the angle detection device 10, more specifically, the Hall sensors 102 are read by a control device 103 and evaluated. Further, the controller 103 reads out the acceleration sensor 9 and synchronizes its data with the angle information. As a result, the control device 103 can even optionally determine in which direction the balancing mass 42 is to be displaced in order to reduce the imbalance. Furthermore, the control device 103 controls the braking device 8 in order to control the drive 6 of the mass balancing device 4 and the main drive 23 of the carrier device 2.
  • the balancing mass 42 can always be displaced only in a certain direction, either inwards or outwards, depending on whether the carrier device 2 rotates clockwise or counterclockwise. Therefore persists random position of the balancing mass 42 only a 50% probability that the balancing mass 42 can be adjusted in a given direction of rotation of the support device 2 in the desired direction.
  • This problem can eg with the in Fig. 10 illustrated exemplary control method can be solved with the following measures.
  • the controller 103 loads 204 the tolerance interval from a memory means 105. Then, the controller 103 controls as follows:
  • a direction initialization routine 206-212 is first executed.
  • the ball mill is first approached 206 and carried out an initial measurement 208 of the acceleration ellipse.
  • the adjustment drive for an initial adjustment 210 is started and the acceleration ellipse is measured 208 'again.
  • the control device 103 determines whether the leveling compound has been adjusted in step 210, the "correct" direction.
  • the controller 103 judges 211 either - if the direction was correct - to continue the mill up or, if the direction was wrong, to reverse the direction of rotation 212 and start up from the beginning at step 206. Both cases occur statistically at 50% each.
  • the carrier device 2 is accelerated until the setpoint speed (query 218) is reached. After reaching the setpoint speed (query 218), the grinding process is continued for a long time and with further continuous measurement 213 of the imbalance and control 213, 214, 216 of the moment of inertia, until the grinding target is reached (query 222).
  • balancing mass 42 at the end of each grinding operation in the inner or outer extreme position 42a, 42b (see. Fig. 8 ), depending on which adjustment direction is just possible due to the direction of rotation of the support device 2, and in the subsequent grinding process, the support device 2 in the opposite direction to set in motion.
  • the balancing mass 42 can always be adjusted in the right direction. It is only necessary to drive the carrier device 2 alternately clockwise and counterclockwise in successive grinding operations.
  • Words is when braking the carrier device 2 after completion of a first grinding operation with a first rotational direction of the support device 2, the balancing mass 42 automatically adjusted to a first extreme position 42a or 42b.
  • the carrier device 2 When the carrier device 2 is accelerated for a subsequent second grinding operation, the carrier device 2 is started in the reverse second direction of rotation. When braking the carrier device after completion of the second grinding operation, the leveling compound is then automatically adjusted to the opposite second extreme position 42b and 42a and when accelerating the carrier device 2 for a subsequent third grinding operation, the carrier device 2 is set in motion again in the first direction, etc.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Kugelmühle mit verstellbarer Ausgleichsmasse, insbesondere eine Planeten- oder Fliehkraftkugelmühle im Labormaßstab nach Definition des Anspruchs 1 und ein Verfahren um diese zu betreiben nach Anspruch 15.The invention relates to a ball mill with adjustable balancing mass, in particular a planetary or centrifugal ball mill on a laboratory scale according to the definition of claim 1 and a method for operating them according to claim 15.

Kugelmühlen im Labormaßstab werden für ein breites Anwendungsspektrum, insbesondere zum Zerkleinern und Mischen von Proben und zum mechanischen Legieren eingesetzt. Ein Überblick über gängige Labormühlen findet sich auf der Website der Anmelderin unter www.fritsch.de.Lab scale ball mills are used for a wide range of applications, in particular for crushing and mixing samples and for mechanical alloying. An overview of common laboratory mills can be found on the applicant's website at www.fritsch.de.

Bei Planeten- und Fliehkraftkugelmühlen sind Mahlbecher exzentrisch zu einer Zentrumsachse angeordnet und bewegen sich auf einer Kreisbahn um die Zentrumsachse. Durch den Umlauf der Mahlbecher wird eine radial nach außen gerichtete Fliehkraft auf das Mahlgut ausgeübt.In planetary and centrifugal ball mills grinding bowls are arranged eccentrically to a center axis and move on a circular orbit about the center axis. As a result of the rotation of the grinding bowls, a centrifugal force directed radially outwards is exerted on the grinding stock.

Bei einer Fliehkraftkugelmühle wird die Drehung des Mahlbechers um seine eigene Achse in Bezug auf das Laborsystem verhindert. Im Gegensatz dazu basieren Planetenkugelmühlen darauf, durch zusätzliche Rotation um die Mahlbecherachse im Laborsystem eine kombinierte Umlauf- und Drehbewegung für die Mahlbecher zu erzeugen.In a centrifugal ball mill, the rotation of the grinding bowl about its own axis with respect to the laboratory system is prevented. In contrast, planetary ball mills are based on creating a combined orbital and rotational motion for the grinding bowls by additional rotation about the grinding bowl axis in the laboratory system.

Anders als bei einer Fliehkraftkugelmühle verursacht der Antrieb der Mahlbecher in einer Planetenkugelmühle also eine absolute Rotationsbewegung des Mahlbechers um seine eigene Achse, die Aufnahme- oder Planetenachse, so daß in einer Planetenkugelmühle im Vergleich zu einer Fliehkraftkugelmühle eine deutlich größere, weitere Fliehkraftkomponente erzeugt wird. Diese ist der Fliehkraftkomponente überlagert, welche durch den Umlauf der Mahlbecher um die Zentrumsachse erzeugt wird. Schließlich ist auch noch die Corioliskraft wirksam. Diese drei Kräfte ergeben bei der Planetenkugelmühle ein resultierendes Kraftfeld, dem die Mahlkugeln und das Mahlgut ausgesetzt sind.Unlike a centrifugal ball mill, the drive of the grinding bowls in a planetary ball mill thus causes an absolute rotational movement of the grinding bowl around its own axis, the recording or planetary axis, so that in a planetary ball mill in comparison to a centrifugal ball mill, a significantly larger, further centrifugal component is generated. This is superimposed on the centrifugal component, which is generated by the circulation of the grinding bowls about the center axis. Finally, the Coriolis effect is also effective. These three forces result in the planetary ball mill a resulting force field to which the grinding balls and the ground material are exposed.

Bei bestimmten Abmessungen der umlaufenden Teile und bestimmten Drehgeschwindigkeiten werden in einer Planetenkugelmühle Flugbahnen für die Mahlkugeln erzeugt. Die Mahlkugeln bewegen sich dann quer durch den Mahlbecher hindurch, bis sie auf die Innenwand des Mahlbechers auftreffen. Danach werden die Mahlkugeln am Innenumfang des Mahlbechers mitgenommen, bis die resultierende Kraft erneut dafür sorgt, daß die oben beschriebene Querbewegung stattfindet und Mahlkugeln eine Flugbewegung durch den Mahlbecher ausführen. Dies wird auch als "Wurfregime" bezeichnet. Anders als eine Fliehkraftkugelmühle kann dadurch eine Planetenkugelmühle bei höheren Drehzahlen eine erheblich bessere Mahlwirkung erzielen.With certain dimensions of the rotating parts and certain rotational speeds trajectories for the grinding balls are generated in a planetary ball mill. The grinding balls then move across the grinding bowl until they impinge on the inner wall of the grinding bowl. Thereafter, the grinding balls are taken along the inner circumference of the grinding bowl until the resulting force again ensures that the above-described transverse movement takes place and grinding balls perform a flight movement through the grinding bowl. This is also referred to as "Wurfregime". Unlike a centrifugal ball mill, a planetary ball mill can achieve a significantly better grinding effect at higher speeds.

Die auftretenden Kräfte infolge der Drehbewegungen der verschiedenen Bauteile, insbesondere bei einer Planetenkugelmühle können relativ hoch sein, so dass die Mühlen gut ausgewuchtet sein müssen. Bei einer Fliehkraftkugelmühle ist dieses Problem nicht so gravierend, so dass ältere Fliehkraftkugelmühlen sogar ohne oder mit einem festen Ausgleichsgewicht betrieben werden konnten. Bei Labor-Planetenkugelmühlen treten aufgrund der Möglichkeit hohe Drehzahlen zu fahren jedoch besonders große Unwuchten oder Kräfte auf. Daher wurden die besagten Labor-Planetenkugelmühlen über Jahrzehnte lediglich mit einer symmetrischen Anordnung aus mehreren Mahlstationen, z.B. zwei oder vier, gebaut. Dennoch gelang vor einigen Jahren auch die Konstruktion einer Labor-Planetenkugelmühle mit nur einer einzigen Mahlstation und Ausgleichsmasse, die in dem Patent DE 197 12 905 C2 beschrieben ist, welches hiermit vollumfänglich durch Referenz zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht wird. Eine solche Labor-Planetenkugelmühle wird auch als Mono-Kugelmühle oder genauer als Planeten-Mono(kugel-)mühle bezeichnet und wird unter der Marke "pulverisette® 6" vertrieben (vgl. www.fritsch.de).The forces occurring due to the rotational movements of the various components, in particular in a planetary ball mill can be relatively high, so that the mills must be well balanced. In a centrifugal ball mill this problem is not so serious, so that older centrifugal ball mills could be operated even without or with a fixed balance weight. In laboratory planetary ball mills occur due to the possibility of high speeds to drive, however, particularly large imbalances or forces. Therefore, the said Laboratory planetary ball mills for decades only with a symmetrical arrangement of several grinding stations, such as two or four, built. Nevertheless, a few years ago, the construction of a laboratory planetary ball mill with only a single grinding station and leveling compound, which was described in the patent DE 197 12 905 C2 which is hereby fully made by reference to the subject matter of the present disclosure. Such a laboratory planetary ball mill is also referred to as a mono-ball mill or more precisely as a planetary mono (ball) mill and is sold under the brand name "pulverisette® 6" (see www.fritsch.de).

Die pulverisette® 6 ist eine Planeten-Monokugelmühle mit einer verschiebbaren Ausgleichsmasse, welche das Trägheitsmoment der einen einzigen Mahlstation kompensiert. Diese Mühle hat sich zwar sehr bewährt, ist aber dennoch weiter verbesserungsfähig.The pulverisette® 6 is a planetary monobloc mill with a displaceable balancing mass that compensates for the moment of inertia of a single grinding station. Although this mill has proven itself, it can still be improved.

Um die Mühle zu betreiben, schaut der Benutzer typischerweise in einer Tabelle in der Betriebsanleitung die Soll-Position der Ausgleichsmasse für ein bestimmtes Mahlgefäß nach oder wiegt dieses und stellt die Soll-Position vor dem Starten der Mühle von Hand mit einer Rändelmutter ein. Zunächst ist diese Art der Einstellung relativ umständlich und nicht sehr komfortabel.To operate the mill, the user typically looks in a table in the operating instructions for the desired position of the leveling compound for a particular grinding vessel or weighs this and sets the target position before starting the mill by hand with a knurled nut. At first, this type of setting is relatively cumbersome and not very comfortable.

Ferner besteht die Möglichkeit, dass die Mühle bei gänzlich falscher Einstellung der Ausgleichsmasse betrieben werden kann, was mit einer großen Unwucht korrespondiert. Dies hat starke Vibrationen zur Folge und könnte unter Umständen sogar zur Beschädigung der Mühle führen oder die Mahlung gänzlich verhindern, da Sicherheitsmechanismen den Betrieb abbrechen.There is also the possibility that the mill can be operated with completely wrong adjustment of the balancing mass, which corresponds to a large imbalance. This results in strong vibrations and could even lead to damage to the mill or even prevent grinding altogether, since safety mechanisms stop the operation.

Doch selbst wenn die Einstellung korrekt durchgeführt wird, ist sie relativ ungenau. Ein Ungenauigkeitsfaktor ist z.B. die Behandlung nach der Gesamtmasse des gefüllten Mahlgefäßes. D.h. es wird keine Unterscheidung getroffen zwischen z.B. einem Mahlgefäß mit einer Nettomasse von 1 kg mit einer Füllung von 2 kg und einem Mahlgefäß mit einer Nettomasse von 2 kg mit einer Füllung von 1 kg. Es treten also bereits Ungenauigkeiten bei der Feststellung der eigentlichen Justagegröße auf. Ferner kann die Vorgehensweise keine dynamischen Effekte berücksichtigen. Z.B. kann diese einmalige Einstellung nicht dem Umstand Rechnung tragen, dass die Vibrationen mit steigender Drehzahl stärker werden. Daher können bei hohen Drehzahlen trotz einer an sich korrekten Einstellung unerwünschte Vibrationen auftreten. Eine Veränderung des Mahlgutes während des Mahlvorgangs kann überhaupt keine Berücksichtigung finden.But even if the adjustment is done correctly, it is relatively inaccurate. An inaccuracy factor is e.g. the treatment according to the total mass of the filled grinding vessel. That no distinction is made between e.g. a grind jar with a net mass of 1 kg with a filling of 2 kg and a grinding jar with a net mass of 2 kg with a filling of 1 kg. So there are already inaccuracies in the determination of the actual adjustment size. Furthermore, the approach can not take dynamic effects into account. For example, This unique setting can not take into account the fact that the vibrations become stronger with increasing speed. Therefore, at high speeds undesirable vibrations may occur despite proper adjustment. A change of the ground material during the grinding process can not be considered at all.

Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Kugelmühle bereit zu stellen, welche komfortabel zu bedienen ist und eine hohe Betriebssicherheit bietet.Therefore, it is an object of the present invention to provide a ball mill which is comfortable to operate and offers high reliability.

Noch eine Aufgabe der Erfindung ist es eine Kugelmühle bereit zu stellen, welche insbesondere auch bei hohen Drehzahlen eine sehr hohe Laufruhe besitzt.Yet another object of the invention is to provide a ball mill, which has a very high smoothness, especially at high speeds.

Eine weitere Aufgabe ist ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Kugelmühle bereit zu stellen.Another object is to provide a method of operating such a ball mill.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen definiert.The object is solved by the subject matter of the independent claims. Further developments are defined in the subclaims.

Es ist ersichtlich, dass der Einsatz einer verstellbaren Ausgleichsmasse für eine Mono-Kugelmühle mit nur einer einzigen Mahlstation von besonderer Bedeutung ist, um das Trägheitsmoment dieser einen Mahlstation zu kompensieren. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung eine verstellbare Ausgleichsmasse zur (Fein)-regelung der Unwucht bei einer Kugelmühle mit mehreren symmetrischen Mahlstationen einzusetzen, zum Beispiel um das Trägheitsmoment verschiedener Mahlbecher und/oder Füllungen in den Mahlstationen zu kompensieren und deren Laufruhe weiter zu verbessern. Im Folgenden wird der bevorzugte Fall der Mono-Kugelmühle beschrieben.It can be seen that the use of an adjustable balancing mass for a mono-ball mill with only a single grinding station is of particular importance in order to compensate for the moment of inertia of this one grinding station. However, it is also within the scope of the invention to use an adjustable balancing mass for (fine) control of imbalance in a ball mill with multiple symmetrical grinding stations, for example, to compensate for the moment of inertia of different grinding bowl and / or fillings in the grinding stations and to further improve their smoothness , The following describes the preferred case of the mono-ball mill.

Vorzugsweise wird also eine Mono-Kugelmühle bereit gestellt, insbesondere eine Planeten- oder Fliehkraftkugelmühle im Labormaßstab, mit einem Gehäuse, einer Trägervorrichtung, einer einzigen Mahlstation, je einem Antrieb für die Trägervorrichtung und die Mahlstation, einer an der Trägervorrichtung angeordneten Masseausgleichseinrichtung mit einer Ausgleichsmasse und einer Verstelleinrichtung zur zumindest radialen Verstellung der Ausgleichsmasse, um das Gegenträgheitsmoment angepasst an das - jeweilige, vom Mahlgefäß und der Füllung abhängige - Trägheitsmoment der Mahlstation zu verändern, bzw. um das Trägheitsmoment zu kompensieren. Die Trägervorrichtung rotiert im Betrieb der Mühle relativ zum Gehäuse bzw. im Laborsystem um eine Zentrumsachse. Die Mahlstation umfasst eine Mahlbecher-Aufnahmevorrichtung für zumindest ein Mahlgefäß, ist um eine in Bezug auf die Zentrumsachse exzentrische Aufnahmeachse drehbar zur Trägervorrichtung gelagert und wird von dieser um die Zentrumsachse mitgeführt. Der Antrieb der Trägervorrichtung und der Aufnahmevorrichtung erfolgt vorzugsweise gegenläufig, z.B. mittels gekoppelter Riemenantriebe durch einen einzigen Gesamtantriebsmotor.Preferably, therefore, a mono-ball mill is provided, in particular a planetary or centrifugal ball mill on a laboratory scale, with a housing, a carrier device, a single grinding station, one drive for the carrier device and the grinding station, arranged on the support device mass balancing device with a balancing mass and an adjusting device for at least radial adjustment of the balancing mass to change the moment of inertia adapted to the - respective, the grinding vessel and the filling dependent - moment of inertia of the grinding station, or to compensate for the moment of inertia. The carrier device rotates during operation of the mill relative to the housing or in the laboratory system about a center axis. The grinding station comprises a grinding bowl receiving device for at least one grinding jar, is mounted rotatably about a center axis with respect to the axis of the receiving shaft to the carrier device and is carried by the latter about the center axis. The drive of the carrier device and the receiving device is preferably carried out in opposite directions, for example by means of coupled belt drives by a single overall drive motor.

Ferner umfasst die Mahlstation im Betrieb zumindest ein mit Mahlgut und Mahlkugeln befülltes und in die Aufnahmevorrichtung eingesetztes Mahlgefäß. Der Begriff "Mahlkugeln" soll auch nicht-sphärische Mahlkörper, wie auf dem Gebiet bekannt, mit einschließen. Das Mahlgefäß wird in der Aufnahmevorrichtung gehalten, wenn es in die Aufnahmevorrichtung eingesetzt und befestigt ist, um die Mühle zu betreiben. Statt einem Mahlgefäß können auch mehrere Mahlgefäße in der einen Aufnahmevorrichtung übereinander gestapelt werden. Jedenfalls besitzt eine Mono-Kugelmühle keine weitere rotierende Mahlstation, gegenüber der einen Mahlstation, um die Unwucht zu kompensieren. Statt dessen ist in Bezug auf die Zentrumsachse gegenüber der Aufnahmevorrichtung die Masseausgleichseinrichtung mit der Ausgleichsmasse angeordnet, um ein Gegenträgheitsmoment für die eine Mahlstation zu bilden. Mit dieser Anordnung kann eine kostengünstige und besonders kompakte Bauweise der Kugelmühle realisiert werden. Insbesondere kann, anders als bei einer Mühle mit mehreren Mahlstationen sogar erreicht werden, dass die Aufnahmevorrichtung, gegebenenfalls sogar das Mahlgefäß, bis jenseits der Zentrumsachse oder Masseausgleichsebene reichen. Erfindungsgemäß besitzt die Mono-Kugelmühle einen von außerhalb der Trägervorrichtung steuerbaren motorischen Antrieb für die Verstelleinrichtung, mit dem während der Rotation der Trägervorrichtung die Ausgleichsmasse verstellt werden kann.Furthermore, during operation, the grinding station comprises at least one grinding jar filled with ground material and grinding balls and inserted into the receiving device. The term "milling balls" is also meant to include non-spherical media as known in the art. The grinding jar is held in the receiving device as it is inserted and secured in the receiving device to operate the mill. Instead of a grinding jar, several grinding jars can be stacked one above the other in the one receiving device. In any case, a mono-ball mill has no further rotating grinding station, opposite a grinding station to compensate for the imbalance. Instead, with respect to the center axis with respect to the receiving device, the mass balancing device is arranged with the balancing mass to form a moment of inertia for the one grinding station. With this arrangement, a cost-effective and particularly compact design of the ball mill can be realized. In particular, unlike a mill with several grinding stations can even be achieved that the receiving device, possibly even the grinding vessel, to reach beyond the center axis or mass balance level. According to the invention, the mono-ball mill has a controllable from outside the carrier device motor drive for the adjusting device, with which during the rotation of the carrier device, the balancing mass can be adjusted.

Dies ist höchst vorteilhaft, weil eine manuelle Verstellung entfallen kann und die Mühle zum Aufbau mit einem automatischen Regelkreis geeignet ist, so dass der Benutzer sich um die Verstellung der Ausgleichsmasse nicht mehr kümmern muss, egal welches Mahlgefäß verwendet wird oder wie schwer dessen Füllung ist. Ferner bietet die Mühle die Möglichkeit einer sukzessiven drehzahlabhängigen Verstellung bzw. Anpassung.This is highly advantageous because a manual adjustment can be omitted and the mill is suitable for assembly with an automatic control loop, so that the user does not have to worry about the adjustment of the balancing compound no matter which grinding vessel is used or how difficult the filling is. Furthermore, the mill offers the Possibility of a successive speed-dependent adjustment or adaptation.

Zu diesem Zweck umfasst die Kugelmühle vorzugsweise noch eine Messeinrichtung zur Messung der dynamischen Unwucht und eine Steuereinrichtung, welche den Antrieb der Verstelleinrichtung in Abhängigkeit von der gemessenen Unwucht steuert, um das Gegenträgheitsmoment mittels der radialen Verschiebung der Ausgleichsmasse automatisch an das Trägheitsmoment der Mahlstation-anzupassen, genauer, um das jeweilige Trägheitsmoment verschiedener Mahlgefäße und/oder unterschiedlicher Füllungen der Mahlgefäße zu kompensieren. Mit Vorteil kann somit ein Regelkreis aufgebaut werden, der.sogar dynamische Effekte berücksichtigt. Die Masse und der Verschiebungsweg der Ausgleichsmasse sind insbesondere angepasst an die Mahlstation mit beliebigen Mahlgefäßen aus dem Bereich von vorzugsweise 80 ml bis 500 ml, z.B. aus Edelstahl und/oder Achat, zuzüglich der Füllung, bestehend aus Mahlgut und Mahlkugeln bzw. Mahlkörpern.For this purpose, the ball mill preferably also comprises a measuring device for measuring the dynamic imbalance and a control device which controls the drive of the adjusting device in dependence on the measured unbalance to automatically adjust the moment of inertia by means of the radial displacement of the balancing mass to the moment of inertia of the grinding station more precisely, in order to compensate for the respective moment of inertia of different grinding vessels and / or different fillings of the grinding vessels. Advantageously, a control loop can thus be constructed which even takes dynamic effects into account. The mass and the displacement path of the leveling compound are in particular adapted to the grinding station with any grinding vessels in the range of preferably 80 ml to 500 ml, e.g. made of stainless steel and / or agate, plus the filling, consisting of regrind and grinding balls or grinding media.

Ein besonders großer Vorteil der Erfindung liegt darin begründet, dass die mit steigender Drehzahl von sich aus immer kleinere Unwucht-erzeugende Effekte gemessen werden können, da die vibrationsverursachenden Kräfte bei konstantem Trägheitsmoment mit der Drehzahl zunehmen. Dadurch ist die Empfindlichkeit der Regelung inhärent drehzahlabhängig, so dass je schneller die Mühle dreht, umso präziser nachgestellt werden kann und so die Mühle auch bei höchsten Drehzahlen noch vibrationsarm betrieben werden kann.A particularly great advantage of the invention lies in the fact that with increasing speed by itself ever smaller imbalance-generating effects can be measured, since the vibration-causing forces increase at constant moment of inertia with the speed. As a result, the sensitivity of the control is inherently speed-dependent, so that the faster the mill turns, the more accurate can be readjusted and so the mill can still be operated with low vibration, even at high speeds.

Für die erfindungsgemäße Labor-Kugelmühle hat sich die Verwendung eines Beschleunigungssensors als zweckmäßig erwiesen, um die Unwucht zu messen. Der Beschleunigungssensor ist vorzugsweise ortsfest zur nichtrotierenden Aufhängung der Trägervorrichtung, z.B. an einer Aufhängungsplatte des Gehäuses unterhalb der Trägervorrichtung befestigt und misst somit die durch die Vibration verursachte Beschleunigung der Aufhängung im Betrieb, d.h. während der Rotation der Trägervorrichtung, insbesondere die Größe und/oder Richtung der Beschleunigung.For the laboratory ball mill according to the invention, the use of an acceleration sensor has proved to be useful to measure the imbalance. Of the Acceleration sensor is preferably fixed to the non-rotating suspension of the support device, for example attached to a suspension plate of the housing below the support device and thus measures the acceleration caused by the vibration suspension of the suspension during operation, ie during rotation of the support device, in particular the size and / or direction of acceleration ,

Soll die Richtung der Unwucht bestimmt werden, weist die Mühle vorzugsweise Mittel zum Detektieren der Winkelstellung der Trägervorrichtung während der Rotation um die Zentrumsachse auf. Als zweckmäßig hat sich hierfür eine Magnetanordnung mit Magneten an der Trägervorrichtung, vorzugsweise an deren Unterseite, erwiesen, welche mittels ortsfesten Hallsensoren detektiert werden, wobei die Magnetanordnung eine z.B. räumliche Kodierung besitzt, um bestimmte Winkelstellungen eindeutig zu identifizieren. Zur Detektion der Winkelstellung der Trägervorrichtung werden die Signale der Hallsensoren von der Steuereinrichtung laufend während der Rotation der Trägervorrichtung ausgewertet und die ermittelte Winkelstellung mit dem Messergebnis des Beschleunigungssensors synchronisiert. Damit kann die Steuereinrichtung die Richtung ermitteln, in die die Ausgleichsmasse verschoben werden muss, um die Unwucht zu verringern und nicht zu vergrößern.If the direction of the imbalance is to be determined, the mill preferably has means for detecting the angular position of the carrier device during the rotation about the center axis. For this purpose, a magnet arrangement with magnets on the carrier device, preferably on its underside, has proven to be expedient, which are detected by means of stationary Hall sensors, wherein the magnet arrangement has a e.g. has spatial coding to uniquely identify certain angular positions. For detecting the angular position of the carrier device, the signals of the Hall sensors are continuously evaluated by the control device during the rotation of the carrier device and the determined angular position is synchronized with the measurement result of the acceleration sensor. Thus, the controller can determine the direction in which the balancing mass must be moved to reduce the imbalance and not to increase.

Ferner ist eine Energieübertragungseinrichtung vorgesehen, welche die Energie zum Antrieb der Verstelleinrichtung auf der rotierenden Trägervorrichtung bereit stellt. Hierfür besitzt die Energieübertragungseinrichtung einen ortsfest zu dem Gehäuse angebrachten ersten Teil und einen mit der Trägervorrichtung mitrotierenden zweiten Teil. Zweckmäßig sind der erste und zweite Teil der Energieübertragungseinrichtung koaxial zu der Zentrumsachse angeordnet.Furthermore, an energy transmission device is provided which provides the energy for driving the adjusting device on the rotating carrier device. For this purpose, the energy transmission device has a fixedly attached to the housing first part and a co-rotating with the carrier device second part. Appropriately, the first and second part of Energy transmission device arranged coaxially to the center axis.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Verstellenergie mechanisch auf die rotierende Trägervorrichtung zu übertragen. Gemäß einer dementsprechend bevorzugten Ausführungform der Erfindung umfasst der Antrieb für die Verstelleinrichtung eine in Bezug zur Trägervorrichtung drehbar gelagerte Antriebswelle, welche vorzugsweise koaxial innerhalb der Zentrumachse verläuft und in dieser drehbar gelagert ist. Demnach ist die Zentrumsachse als Hohlachse ausgebildet, und die Antriebswelle ragt mit einem oberen und unteren Ende aus der Hohlachse heraus. Das obere Ende der zentralen Antriebswelle ist über ein Getriebe, vorzugsweise mittels eines Riemenantriebs mechanisch mit der Verstelleinrichtung gekoppelt. Wird die Antriebswelle relativ zu der Trägervorrichtung gedreht, überträgt der Riemenantrieb die Bewegung bzw. Kraft auf die Verstelleinrichtung, genauer einen Spindeltrieb, der die Ausgleichsmasse schließlich radial verschiebt. Die Gewindelspindel erstreckt sich vorzugsweise durch ein Innengewinde in der im Wesentlichen U-förmigen Ausgleichsmasse entlang deren Symmetrieachse.It has proved to be advantageous to transmit the adjustment energy mechanically to the rotating carrier device. According to a correspondingly preferred embodiment of the invention, the drive for the adjusting device comprises a drive shaft which is rotatably mounted in relation to the carrier device and which preferably extends coaxially within the center axis and is rotatably mounted therein. Accordingly, the center axis is formed as a hollow shaft, and the drive shaft protrudes with an upper and lower end of the hollow shaft. The upper end of the central drive shaft is mechanically coupled to the adjusting device via a gear, preferably by means of a belt drive. If the drive shaft is rotated relative to the carrier device, the belt drive transmits the movement or force to the adjusting device, more precisely a spindle drive, which finally shifts the balancing mass radially. The threaded spindle preferably extends through an internal thread in the substantially U-shaped balancing mass along its axis of symmetry.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Antriebswelle im Normalzustand in Bezug auf das Gehäuse freilaufend, so dass die Antriebswelle aufgrund der Selbsthemmung des Spindeltriebs der Verstelleinrichtung von der Trägervorrichtung mitgenommen wird, d.h. sich relativ zu der Trägervorrichtung nicht dreht. Somit verhindert die Selbsthemmung der Verstelleinrichtung eine ungewollte Verschiebung der Ausgleichsmasse nach außen trotz der auf die Ausgleichsmasse wirkenden Zentrifugalkraft.According to a preferred embodiment, the drive shaft is free-running in the normal state with respect to the housing, so that the drive shaft is entrained by the carrier device due to the self-locking of the spindle drive of the adjusting device, that is, does not rotate relative to the carrier device. Thus, the self-locking of the adjustment prevents unwanted displacement of the balancing mass to the outside in spite of acting on the balancing mass centrifugal force.

Um die Verstelleinrichtung anzutreiben, wird die Antriebswelle während der Drehung der Trägervorrichtung an einem unteren Ende relativ zu dem Gehäuse gebremst, was eine Relativdrehung zu der Trägervorrichtung und damit den Antrieb der Verstelleinrichtung bewirkt. Im diesem Fall bedeutet also Bremsen im Laborsystem Antreiben im mitgedrehten Bezugssystem der Trägervorrichtung. Vorteilhafterweise kann somit mittels der Bremseinrichtung der Antrieb der Verstelleinrichtung von der zu dem Gehäuse ortsfesten, d.h. nicht mitdrehenden Steuereinrichtung gesteuert werden. Vorzugsweise wird eine mit dem unteren Ende der Antriebswelle gekoppelte Magnetbremse mit einem Ankerteil und einem Flanschteil als Bremseinrichtung eingesetzt, um die Antriebswelle zu bremsen.To drive the adjusting device, the drive shaft is braked during rotation of the carrier device at a lower end relative to the housing, which causes a relative rotation to the carrier device and thus the drive of the adjusting device. In this case, braking in the laboratory system thus means driving in the co-rotated reference frame of the carrier device. Advantageously, thus by means of the braking device, the drive of the adjusting device of the fixed to the housing, i. non-co-rotating control device can be controlled. Preferably, a coupled to the lower end of the drive shaft magnetic brake is used with an anchor part and a flange as a braking device to brake the drive shaft.

Es ist vorteilhaft, die Bremseinrichtung im Normalzustand, d.h. im Falle der Magnetbremse im stromlosen Zustand, freilaufend auszubilden und bei Strombeaufschlagung die Antriebswelle zu bremsen. Dadurch kann verhindert werden, dass sich die Ausgleichsmasse ungewollt verstellt, wenn z.B. der Strom unterbrochen wird.It is advantageous to use the braking device in the normal state, i. in the case of the magnetic brake in the de-energized state, form free-running and to brake the drive shaft when current is applied. As a result, it can be prevented that the balancing mass changes inadvertently when e.g. the power is interrupted.

Besonders einfach wird die Magnetbremse mit nur zwei Zuständen diskontinuierlich gesteuert, d. h. die Bremse nimmt entweder einen freilaufenden oder einen voll bremsenden Zustand ein.Particularly easy is the magnetic brake with only two states discontinuously controlled, d. H. The brake assumes either a free running or a fully braking condition.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann anstatt der Bremse ein eigener Antriebsmotor zum Antreiben der Antriebswelle vorgesehen sein. Vorzugsweise wird hierfür ein Servomotor verwendet, der mit der Rotation der Trägervorrichtung synchronisiert wird, um im Normalzustand, d.h. wenn die Verstelleinrichtung nicht angetrieben werden soll, die Antriebswelle relativ zu dem Gehäuse mit derselben Drehzahl wie die Trägervorrichtung anzutreiben und zu drehen, so dass sich die Antriebswelle relativ zu der Trägervorrichtung nicht dreht. Um die Ausgleichsmasse zu verstellen wird bei dieser Ausführungsform mittels des Antriebsmotors der ortsfest zu der Aufhängung angeordnet ist, die Antriebswelle entweder mit geringerer oder höherer Drehzahl als die Trägervorrichtung angetrieben, je nachdem in welche Richtung (nach innen oder außen) die Ausgleichsmasse verstellt werden soll.According to an alternative embodiment, instead of the brake may be provided a separate drive motor for driving the drive shaft. Preferably, for this purpose, a servomotor is used, which is synchronized with the rotation of the carrier device to drive the drive shaft relative to the housing at the same speed as the carrier device in the normal state, ie, when the adjustment is not to be driven and to rotate so that the drive shaft does not rotate relative to the support device. To adjust the balancing mass is arranged in this embodiment by means of the drive motor of the stationary to the suspension, the drive shaft driven either at lower or higher speed than the carrier device, depending on the direction (in or out) the balancing mass to be adjusted.

Vorzugsweise ist an dem oberen Ende der Antriebswelle ein erstes Zahnriemenrad befestigt, welches über einen Antriebsriemen mit einem zweiten Zahnriemenrad, welches wiederum an der Gewindespindel der Verstelleinrichtung befestigt ist, gekoppelt ist. Um die vertikale Rotation der Antriebswelle in eine horizontale Rotation für den Spindeltrieb zu vermitteln, wird der Antriebszahnriemen z.B. unter dem inneren Ständer der Masseausgleichseinrichtung rechtwinklig umgelenkt. Es ist ersichtlich, dass bei dieser Ausgestaltung die zur Verschiebung der Ausgleichsmasse aufgewendete Energie über die mechanische Kopplung an die Trägervorrichtung deren Rotationsenergie entnommen wird, wenn die Ausgleichsmasse entgegen der Zentrifugalkraft nach innen bewegt wird. Zur Bewegung nach außen muss lediglich die Selbsthemmung des Spindeltriebs überwunden werden. D.h. der von außerhalb der Trägervorrichtung steuerbare oder motorische Antrieb der Verstelleinrichtng erfolgt indirekt mittels des Gesamtantriebsmotors der Mühle. Es ist ersichtlich, dass im Sinne dieser Anmeldung unter der Bezeichnung "motorischer Antrieb" für die Verstelleinrichtung also auch das Bremsen der Antriebswelle relativ zu dem Gehäuse zu verstehen ist, da auch dann der Antrieb - indirekt - motorisch erfolgt und nicht von Hand verstellt werden muss. Diese Art der mechanischen Energieübertragung hat sich in der Praxis als besonders zweckmäßig erwiesen. Es ist jedoch denkbar, die Verstellenergie auch in anderer Weise, z.B. berührungslos oder kontaktlos mit einer induktiven Energieübertragungseinrichtung auf die rotierende Trägervorrichtung zu übertragen. Z.B. könnte ein axiales Spulenpaar an dem Gehäuse und der Trägervorrichtung befestigt sein, um einen Transformator oder Dynamo zu bilden, der elektrische Energie überträgt. Alternativ könnten aber auch elektrische Schleifringe, eine hydraulische Drehkupplung oder ähnliches verwendet werden.Preferably, a first toothed belt wheel is attached to the upper end of the drive shaft, which is coupled via a drive belt with a second toothed belt wheel, which in turn is attached to the threaded spindle of the adjusting device. To impart the vertical rotation of the drive shaft in a horizontal rotation for the spindle drive, the drive timing belt is deflected at right angles, for example, under the inner stator of the mass balancing device. It can be seen that in this embodiment, the energy used for the displacement of the balancing mass is removed via the mechanical coupling to the carrier device whose rotational energy, when the balancing mass is moved inwardly against the centrifugal force. To move outward, only the self-locking of the spindle drive has to be overcome. That is, the controllable from outside the carrier device or motor drive the Verstelleinrichtng done indirectly by means of the total drive motor of the mill. It can be seen that for the purposes of this application under the name "motor drive" for the adjustment so also the braking of the drive shaft relative to the housing is to be understood, since then the drive - indirectly - motor and does not have to be adjusted by hand , This type of mechanical energy transfer has proven to be particularly useful in practice. However, it is conceivable that Adjustment energy in other ways, for example, contactless or contactless with an inductive energy transfer device to transfer to the rotating support device. For example, an axial coil pair could be attached to the housing and the support device to form a transformer or dynamo that transmits electrical energy. Alternatively, however, electrical slip rings, a hydraulic rotary coupling or the like could be used.

Demnach stellt die Erfindung eine Kugelmühle zur Verfügung, bei welcher die Unwucht während der Rotation der Trägervorrichtung gemessen und die Ausgleichsmasse in Abhängigkeit der gemessenen Unwucht verstellt wird, um mit dem Gegenträgheitsmoment automatisch gesteuert das Trägheitsmoment der Mahlstation zu kompensieren und einen vibrationsarmen Lauf zu gewährleisten.Accordingly, the invention provides a ball mill in which the imbalance during the rotation of the support device is measured and the balancing mass is adjusted in dependence of the measured imbalance to automatically controlled with the moment of inertia to compensate for the moment of inertia of the grinding station and to ensure a low-vibration running.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Trägervorrichtung bis zu einer Solldrehzahl beschleunigt und die Unwucht wird während der Beschleunigung laufend, insbesondere regelmäßig oder kontinuierlich gemessen und an die Steuereinrichtung übermittelt. In Abhängigkeit von der gemessenen Unwucht wird die Verstellung der Ausgleichsmasse gesteuert, so dass ein Regelkreis zur Verstellung der Ausgleichsmasse gebildet ist. Die Regelung erfolgt zumindest solange bis die Kugelmühle die Solldrehzahl erreicht hat, da die Unwucht mit Erhöhung der Drehzahl zunimmt, vorzugsweise sogar bis zum Ende des Mahlvorgangs. Mit anderen Worten wird das Gegenträgheitsmoment mittels des Rückkopplungssignals der Messeinrichtung an die Steuereinrichtung laufend zumindest während des Hochfahrens der Kugelmühle geregelt. Die gemessene Unwucht wird also zumindest während der gesamten Dauer des Hochfahrens an die Steuereinrichtung übermittelt und ausgewertet, um die Verstellung der Ausgleichsmasse bei steigender Drehzahl laufend zu steuern, wobei die Nachregelung des Gegenträgheitsmoments schrittweise oder in mehreren Schritten erfolgt.According to a preferred embodiment of the invention, the carrier device is accelerated to a setpoint speed and the unbalance is continuously measured during the acceleration, in particular regularly or continuously, and transmitted to the control device. Depending on the measured unbalance, the adjustment of the balancing mass is controlled, so that a control loop for adjusting the balancing weight is formed. The regulation takes place at least until the ball mill has reached the setpoint speed, since the imbalance increases with increasing speed, preferably even until the end of the grinding process. In other words, the moment of inertia is continuously regulated by means of the feedback signal of the measuring device to the control device at least during the startup of the ball mill. The measured unbalance is thus transmitted to the control device at least during the entire duration of the startup and evaluated to continuously control the adjustment of the balancing mass with increasing speed, wherein the readjustment of the counter-moment of inertia takes place stepwise or in several steps.

Der vorstehend beschriebene Antrieb mit der Bremse läßt die Verstellung oder Verschiebung der Ausgleichsmasse bei rotierender Trägervorrichtung lediglich in einer Richtung zu, welche von der Drehrichtung der Trägervorrichtung abhängt. D.h. es besteht eine konstruktiv bedingte feste Zuordnung zwischen Drehrichtung der Trägervorrichtung und Verschiebungsrichtung der Ausgleichsmasse. Z.B. läßt sich bei einer konkreten Bauform der Kugelmühle die Ausgleichsmasse lediglich nach außen verschieben, wenn die Trägervorrichtung mit dem Uhrzeigersinn rotiert und nach innen, wenn die Trägervorrichtung gegen den Uhrzeigersinn rotiert. D.h. es besteht statistisch lediglich eine 50%-ige Wahrscheinlichkeit, dass die Verstelleinrichtung in die "richtige" Richtung verstellt werden kann. Dies stellt erhöhte Anforderungen an die automatische Regelung des Gegenträgheitsmoments, was wie folgt gelöst werden kann:

  1. 1. Die Steuereinrichtung fährt die Mühle an und bestimmt, ob die Ausgleichsmasse in die richtige Richtung verstellt werden kann. Ist dies der Fall, wird die Ausgleichsmasse verstellt; ist dies nicht der Fall, wird die Trägervorrichtung automatisch angehalten und in umgekehrter Richtung wieder angetrieben, oder
  2. 2. am Ende jedes Mahlvorgangs wird die Ausgleichsmasse in die jeweils anhand der Rotationsrichtung der Trägervorrichtung zugängliche Extremposition, d.h. entweder ganz nach innen oder ganz nach außen, bewegt und die Trägervorrichtung beim nächsten Anfahren in umgekehrter Richtung in Gang gesetzt. Mit diesem Verfahren kann sichergestellt werden, dass die Ausgleichsmasse immer in der "richtigen" Richtung verstellt werden kann.
The above-described drive with the brake allows the adjustment or displacement of the balancing mass with rotating support device only in one direction, which depends on the direction of rotation of the support device. That is, there is a structurally related fixed association between the direction of rotation of the support device and the displacement direction of the balancing mass. For example, in a concrete ball mill design, the balance mass can be displaced outwardly only when the support rotates clockwise and inwardly when the support rotates counterclockwise. That is, there is statistically only a 50% probability that the adjustment can be adjusted in the "right" direction. This places increased demands on the automatic regulation of the moment of inertia, which can be solved as follows:
  1. 1. The controller drives the mill and determines whether the balancing mass can be adjusted in the right direction. If this is the case, the balancing mass is adjusted; if this is not the case, the carrier device is automatically stopped and driven in the reverse direction, or
  2. 2. At the end of each grinding operation, the balancing mass is moved into the respective extreme position accessible on the basis of the direction of rotation of the carrier device, ie either completely inward or outward, and the carrier device is activated in the opposite direction during the next startup. With this Procedure can be ensured that the balancing mass can always be adjusted in the "right" direction.

Es ist ersichtlich, dass die Schwierigkeit der Richtungsabhängigkeit bei Einsatz eines eigenen Antriebsmotors, statt einer Bremseinrichtung nicht besteht, da der Antrieb der Antriebswelle dann bei drehender Trägervorrichtung relativ zu dieser in beide Richtungen erfolgen kann.It can be seen that the difficulty of the directional dependence when using a separate drive motor, instead of a braking device does not exist, since the drive of the drive shaft can then take place with rotating support device relative to this in both directions.

Ferner bevorzugt umfasst die Steuereinrichtung ein Speichermittel, in welchem ein vorbestimmtes Toleranzintervall für die Unwucht gespeichert ist. Die Steuereinrichtung setzt den Antrieb für die Verstelleinrichtung immer dann in Gang, wenn die gemessene Unwucht außerhalb des vorbestimmten Toleranzintervalls liegt und aktiviert den Antrieb für die Verschiebung der Ausgleichsmasse solange bis die gemessene Unwucht den zugehörigen Grenzwert des Toleranzintervalls, dessen Betrag größer ist als die minimal erreichbare Unwucht, erreicht ist. D.h. es wird beim Hochfahren der Mühle (in einem Regelzyklus) das Toleranzintervall in allen Schritten nur von einer einzigen Richtung aus angefahren.Further preferably, the control device comprises a storage means in which a predetermined tolerance interval for the imbalance is stored. The control device always sets the drive for the adjusting device in motion when the measured imbalance is outside the predetermined tolerance interval and activates the drive for the displacement of the balancing mass until the measured unbalance the associated limit of the tolerance interval whose amount is greater than the minimum achievable Imbalance, is reached. That When the mill is started up (in a control cycle), the tolerance interval in all steps is approached only from a single direction.

Für manche Mahlaufgaben kann es ausreichend sein, wenn die Verstellung der Ausgleichmasse nicht bei jedem Mahlvorgang durchgeführt wird. Ist das gewünscht, gibt das Steuerprogramm dem Benutzer die Möglichkeit die Ausgleichsmasse-Verstellung temporär zu deaktivieren.For some grinding tasks, it may be sufficient if the adjustment of the balance mass is not carried out during each grinding process. If this is desired, the control program gives the user the opportunity to temporarily disable the balancing mass adjustment.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, wobei die Merkmale von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden können und unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder anderweitig offenbart sind auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung definierten, selbst wenn sie gemeinsam mit anderen Merkmalen beschrieben sind.In the following the invention will be explained in more detail by means of embodiments and with reference to the figures, wherein the features of different embodiments can be combined and regardless of whether they are disclosed in the specification, claims, figures or otherwise, they are also individually defined as essential components of the invention, even if described together with other features.

Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures

Es zeigen:

Fig. 1
eine dreidimensionale Ansicht der _ Trägervorrichtung und des Antriebs einer erfindungsgemäßen Planeten-Mono-Kugelmühle von schräg oben,
Fig. 2
eine dreidimensionale Ansicht auf das Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 von schräg unten,
Fig. 3
eine dreidimensionale Ansicht ähnlich Fig. 1, aber mit ausgeblendeter Aufnahmevorrichtung,
Fig. 4
eine dreidimensionale Ansicht ähnlich Fig. 3, aber aus anderem Blickwinkel und mit ausgeblendeter Ausgleichsmasse,
Fig. 5
eine Schnittdarstellung entlang der von der Planetenachse, Zentrumsachse und Ausgleichsmasse gebildeten Symmetrieebene der Trägervorrichtung,
Fig. 6
eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts aus Fig. 5,
Fig. 7
eine dreidimensionale Ansicht auf das entlang der Symmetrieebene in Fig. 5 geschnittene Ausführungsbeispiel,
Fig. 8
eine schematische Aufsicht von unten auf die Trägervorrichtung,
Fig. 9
ein Blockschaltbild der Regelungskomponenten und
Fig. 10
ein Blockdiagramm des Steuerprogramms gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Show it:
Fig. 1
a three-dimensional view of the _ carrier device and the drive of a planetary mono-ball mill according to the invention obliquely from above,
Fig. 2
a three-dimensional view of the embodiment Fig. 1 from diagonally below,
Fig. 3
similar to a three-dimensional view Fig. 1 but with hidden cradle,
Fig. 4
similar to a three-dimensional view Fig. 3 but from another point of view and with hidden balancing mass,
Fig. 5
a sectional view along the plane of symmetry formed by the planetary axis, center axis and balancing mass of the support device,
Fig. 6
an enlarged view of a section from Fig. 5 .
Fig. 7
a three-dimensional view on the along the plane of symmetry in Fig. 5 sectional embodiment,
Fig. 8
a schematic plan view from below of the support device,
Fig. 9
a block diagram of the control components and
Fig. 10
a block diagram of the control program according to an embodiment.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

Fig. 1 zeigt eine Trägervorrichtung 2, die an einem Gehäuse 1, von dem lediglich eine Aufhängungsplatte 12 dargestellt ist, drehbar gelagert ist. Die Trägervorrichtung 2 lagert exzentrisch und wiederum drehbar eine Mahlstation 3 mit einer Mahlgefäßaufnahmevorrichtung 32 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Mahlgefäßes. Das Mahlgefäß wird mit geeigneten Mitteln in der Mahlgefäßaufnahmevorrichtung 32 verspannt oder anderweitig befestigt. Gegenüber der Mahlstation 3 ist eine Masseausgleichseinrichtung 4 mit radial verschieblicher Ausgleichsmasse 42 angeordnet. Die Ausgleichsmasse 42 ist im wesentlichen U-förmig mit einem Mittelteil 422 und zwei schräg zu dem Mittelteil verlaufenden Schenkeln 424 und 426 ausgebildet. Fig. 1 shows a support device 2, which is rotatably mounted on a housing 1, of which only a suspension plate 12 is shown. The carrier device 2 is mounted eccentrically and turn rotatably a grinding station 3 with a Mahlgefäßaufnahmevorrichtung 32 for receiving a grinding vessel, not shown. The grinding jar is clamped or otherwise secured in the grinding jar receiving device 32 by suitable means. Opposite the grinding station 3, a mass balancing device 4 is arranged with radially displaceable balancing mass 42. The balancing mass 42 is formed substantially U-shaped with a central portion 422 and two obliquely to the central part extending legs 424 and 426.

Bezug nehmend auf Fig. 5 und 6 umfasst die Trägervorrichtung 2 zwei miteinander verschraubte, scheibenförmige Blöcke 21, 22. Ein Gesamtantriebsmotor (nicht dargestellt) treibt über einen Keilriemen 23 als Gesamtantrieb den unteren scheibenförmigen Block 22 an. Eine Zentrumsachse 24 ist an ihrem unteren mit Schrauben 14 fest mit der Aufhängungsplatte 12 des Gehäuses 1 verschraubt und lagert als Lagerzapfen mittels eines unteren und oberen Kugellagers 25, 26 drehbar die Trägervorrichtung 2. In der Trägervorrichtung 2 ist mittels eines weiteren Kugellagers 33 die Aufnahme- oder Planetenwelle 34 drehbar in der Trägervorrichtung 2 gelagert.Referring to Fig. 5 and 6 The carrier device 2 comprises two disc-shaped blocks 21, 22 bolted together. An overall drive motor (not shown) drives the lower disk-shaped block 22 via a V-belt 23 as a total drive. A center axis 24 is screwed at its lower with screws 14 fixed to the suspension plate 12 of the housing 1 and stored as a journal by means of a lower and upper ball bearing 25, 26 rotatably the support device 2. In the support device 2 by means of another ball bearing 33, the receiving or planetary shaft 34 rotatably supported in the carrier device 2.

Den Antrieb 5 für die Mahlstation 3 bilden ein erstes Zahnriemenrad 51, welches zwischen den Kugellagern 25, 26 an der Zentrumsachse 24 befestigt ist, ein zweites Zahnriemenrad 52, welches zwischen dem Kugellager 33 und einem unteren Lagerkranz 35 an der Planetenwelle 34 befestigt ist, und ein Zahnriemen 53, welcher die beiden Zahnriemenräder 51 und 52 miteinander koppelt derart, dass die Mahlstation um die Aufnahmeachse oder Planetenachse 36 mit einem relativen Drehzahlverhältnis von etwa k=-1,6 bis -2,2, bevorzugt k=-1,7 bis -2,0, d.h. entgegengesetzt zur Trägervorrichtung rotiert.The drive 5 for the grinding station 3 form a first toothed belt wheel 51, which is fastened between the ball bearings 25, 26 on the center axis 24, a second toothed belt wheel 52, which between the ball bearings 33 and a toothed belt 53, which couples the two toothed belt wheels 51 and 52 with each other such that the grinding station about the receiving axis or planetary axis 36 with a relative speed ratio of about k = -1.6 to - 2.2, preferably k = -1.7 to -2.0, ie opposite to the support device rotates.

Die dargestellte fliegende Lagerung der Mahlgefäßaufnahmevorrichtung 32, der Aufbau des Antriebs und die Anordnung der Masseausgleichseinrichtung 4 oben auf der Trägervorrichtung 2 entspricht im wesentlichen der Mühle, welche in der DE 197 12 905 C2 beschrieben ist, die insbesondere diesbezüglich durch Referenz hiermit inkorporiert wird. Es ist dem Fachmann jedoch ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf diese Bauform beschränkt ist, sondern auch bei einer neuen, flacheren Bauform von Planetenkugelmühlen, wie sie z.B. in den Anmeldungen DE 20 2005 015896 , DE 20 2005 015897 und DE 20 2005 015898 derselben Anmelderin, jeweils eingereicht am 7. Oktober 2005, beschrieben ist, welche ebenfalls mittels Referenz vollumfänglich zum Gegenstand dieser Offenbarung gemacht werden.The illustrated flying mounting of the Mahlgefäßaufnahmevorrichtung 32, the structure of the drive and the arrangement of the mass balancing device 4 on top of the support device 2 substantially corresponds to the mill, which in the DE 197 12 905 C2 described in particular in this regard by reference herein incorporated. However, it is apparent to those skilled in the art that the invention is not limited to this design, but also in a new, flatter design of planetary ball mills, as for example in the applications DE 20 2005 015896 . DE 20 2005 015897 and DE 20 2005 015898 filed by the same Applicant, filed on 7 October 2005, which are also incorporated herein by reference in their entirety.

Bezug nehmend auf Fig. 5 und 7 wird im Folgenden der Antrieb 6 der Masseausgleichseinrichtung 4 zur Verschiebung der Ausgleichsmasse 42 (in Fig. 5 und 7 nicht dargestellt) näher erläutert. Eine Antriebswelle 61 ist mittels eines unteren und oberen Lagers 62, 63, in diesem Beispiel zwei Kugellager, innerhalb der Zentrumsachse 24 drehbar gelagert. Demnach ist die Zentrumsachse 24 als Hohlachse ausgebildet. Am oberen Ende 64 der Antriebswelle 61 ist ein Zahnriemenrad 65 befestigt, um welches ein Zahnriemen 66 gelegt ist. Der Zahnriemen 66 verläuft um das horizontale Zahnriemenrad 65 in einer horizontalen Ebene, parallel zur Ebene der Trägervorrichtung 2, und wird mittels Umlenkrollen 71, 72, von denen in Fig. 6 nur die Umlenkrolle 72 dargestellt ist, in die Vertikale umgelenkt. Das Antriebswellen-Zahnriemenrad 65 sowie der untere Bereich des Zahnriemens 66 sind in einer Aussparung 27 in der Oberseite der Trägervorrichtung 2 eingelassen, um unter der Mahlgefäßaufnahmevorrichtung 32 Platz zu finden. Oberhalb der Umlenkrollen 71, 72 ist der Zahnriemen um 90° verdreht, um über ein Zahnriemenrad 73 eine Gewindespindel 74 antreiben zu können. Die Gewindespindel 74 ist an ihren jeweiligen Enden in einem inneren und äußeren Ständer 43, 44 gelagert und treibt über ein Innengewinde 75 in der Ausgleichsmasse 42 diese an (vgl. Fig. 3). Um zusätzlich eine manuelle Verstellung vornehmen zu können, ist an dem äußeren Ende der Gewindespindel 74 noch ein Rändelknopf 76 befestigt, der im regulären Betrieb aber nicht benötigt wird. Die Ausgleichsmasse wird ferner zwischen dem inneren und äußeren Ständer 43, 44 mittels Führungsstangen 77, 78 und der Gewindespindel 74 des Spindeltriebs radial geführt (vgl. Fig. 3 und 4).Referring to FIGS. 5 and 7 hereinafter, the drive 6 of the mass balancing device 4 for the displacement of the balancing mass 42 (in FIGS. 5 and 7 not shown) explained in more detail. A drive shaft 61 is rotatably supported within the center axis 24 by means of a lower and upper bearing 62, 63, in this example two ball bearings. Accordingly, the center axis 24 is formed as a hollow axle. At the upper end 64 of the drive shaft 61, a toothed belt wheel 65 is attached, around which a toothed belt 66 is placed. The toothed belt 66 extends around the horizontal toothed belt pulley 65 in a horizontal plane, parallel to Level of the support device 2, and is by means of pulleys 71, 72, of which in Fig. 6 only the guide roller 72 is shown, deflected in the vertical. The drive shaft Zahnriemenrad 65 and the lower portion of the toothed belt 66 are recessed in a recess 27 in the top of the support device 2 to find space under the Mahlgefäßaufnahmevorrichtung 32. Above the pulleys 71, 72, the toothed belt is rotated by 90 ° in order to be able to drive a threaded spindle 74 via a toothed belt wheel 73. The threaded spindle 74 is mounted at its respective ends in an inner and outer stator 43, 44 and drives via an internal thread 75 in the balancing mass 42 to this (see. Fig. 3 ). In order to make an additional manual adjustment, a knurled knob 76 is still attached to the outer end of the threaded spindle 74, which is not needed in regular operation. The balancing mass is further radially guided between the inner and outer stator 43, 44 by means of guide rods 77, 78 and the threaded spindle 74 of the spindle drive (see. 3 and 4 ).

Wieder Bezug nehmend auf Fig. 5 und 7 ist am unteren Ende 67 der Antriebswelle 61 eine Bremseinrichtung in Form einer Magnetbremse 8 angeordnet. Im Betrieb rotiert nun die Trägervorrichtung oder Sonnenscheibe 2 um die Sonnenachse 24 und treibt gleichzeitig über den Antrieb 5 die Rotation der Planetenwelle 34 und damit der Mahlstation 3 an. Durch die Rotation der Trägervorrichtung 2 wirkt zwar eine Fliehkraft F auf die Ausgleichsmasse 42, welche diese nach außen ziehen möchte, jedoch sind die Gewindespindel 74 und das zugehörige Innengewinde 75 der Ausgleichsmasse 42 selbsthemmend ausgelegt, so dass sich die Ausgleichsmasse trotz Rotation der Trägervorrichtung 2 nicht selbsttätig radial nach außen bewegt. Dadurch wird vermittels des Zahnriemenantriebs 6 der Masseausgleichseinrichtung 4 die Antriebswelle 61 mit der Rotation der Trägervorrichtung 2 mitgenommen und rotiert mit selber Drehzahl mit, solange die Magnetbremse 8 frei läuft. Das heißt, die Antriebswelle 61 rotiert in dem frei laufenden Zustand innerhalb der Zentrumsachse 24 mit der Trägervorrichtung 2. Mit anderen Worten-befindet sich die Antriebswelle 61 in dem frei laufenden Zustand relativ zur Trägervorrichtung 2 in Ruhe, d. h. es findet in diesem Zustand keine relative Drehung statt, so dass auch kein Antrieb auf die Gewindespindel 74 und die Ausgleichsmasse 42 erfolgt.Again referring to FIGS. 5 and 7 At the lower end 67 of the drive shaft 61, a braking device in the form of a magnetic brake 8 is arranged. During operation, the carrier device or sun disk 2 now rotates about the sun axis 24 and at the same time drives the rotation of the planet shaft 34 and thus of the grinding station 3 via the drive 5. Although the rotation of the support device 2, a centrifugal force F acts on the balancing mass 42, which would like to pull it outward, but the threaded spindle 74 and the associated internal thread 75 of the balancing mass 42 are self-locking, so that the balancing mass despite rotation of the support device 2 is not automatically moved radially outward. As a result, by means of the belt drive 6 of the mass balancing device 4 the Drive shaft 61 taken with the rotation of the carrier device 2 and rotates with self-speed with, as long as the magnetic brake 8 runs free. That is, the drive shaft 61 rotates in the free-running state within the center axis 24 with the support device 2. In other words, the drive shaft 61 in the free-running state relative to the support device 2 at rest, that is, it finds no relative in this state Rotation instead, so that no drive on the threaded spindle 74 and the balancing mass 42 takes place.

Um die Gewindespindel 74 anzutreiben und die Ausgleichsmasse 42 radial zu verschieben, wird während der Rotation der Trägervorrichtung 2 die Bremseinrichtung 8 aktiviert, d. h. die Bremse wird geschlossen. Dadurch wird die Antriebswelle 61 relativ zu dem Gehäuse 1 gebremst, wodurch eine Drehung der Antriebswelle 61 relativ zu der rotierenden Trägervorrichtung 2 bewirkt wird. Durch die Relativdrehung der Antriebswelle 61 zur Trägervorrichtung 2 wird der Antrieb 6 der Masseausgleichseinrichtung 4 in Gang gesetzt dahingehend, dass der Antriebsriemen 66 in Bewegung versetzt wird und über die Riemenscheibe 73 die Gewindespindel 74 dreht. Somit wird die Ausgleichsmasse 42 radial, d. h. entweder nach innen oder nach außen, abhängig von der Rotationsrichtung der Trägervorrichtung 2, verschoben. Das heißt, mittels des vorgesehenen Ausgleichsmassen-Antriebs 6 wird die Energie oder Kraft, welche zum Antrieb der Ausgleichsmasse 42 aufgewendet wird, der Rotationsenergie der Trägervorrichtung 2 entnommen.To drive the threaded spindle 74 and to move the balancing mass 42 radially, the braking device 8 is activated during rotation of the carrier device 2, d. H. the brake is closed. Thereby, the drive shaft 61 is braked relative to the housing 1, whereby a rotation of the drive shaft 61 is effected relative to the rotating support device 2. By the relative rotation of the drive shaft 61 to the support device 2, the drive 6 of the mass balancing device 4 is set in motion, that the drive belt 66 is set in motion and the pulley 73, the threaded spindle 74 rotates. Thus, the balancing mass 42 is radial, d. H. either inwardly or outwardly, depending on the direction of rotation of the support device 2, moved. That is, by means of the proposed balancing mass drive 6, the energy or force which is expended to drive the balancing mass 42, the rotational energy of the support device 2 is removed.

Die Antriebswelle 61 ragt durch eine zentrale Öffnung 13 in der Aufhängungsplatte 12 des Gehäuses 1 hindurch, und die Bremseinrichtung 8 ist koaxial von unten an der Aufhängungsplatte 12, welche die Zentrumsachse 24 trägt, befestigt.The drive shaft 61 protrudes through a central opening 13 in the suspension plate 12 of the housing 1, and the braking device 8 is coaxially fixed from below to the suspension plate 12, which carries the center axis 24.

Bezug nehmend auf Fig. 6 ist die Bremseinrichtung 8 als eine Magnetbremse mit einem feststehenden Flanschteil 81, welcher an der Aufhängungsplatte 12 befestigt ist, und einem mitdrehenden Ankerteil 82, an welchem die Antriebswelle 61 befestigt ist, ausgebildet. In dem relativ zu dem Gehäuse 1 feststehenden Flanschteil 81 ist eine Magnetspule 83 eingelassen, welche unter Strombeaufschlagung das Ankerteil 82 bremst. Hierzu wird eine Bremsscheibe 85 unter Überwindung eines Luftspalts 86 mit einem Bremsbelag 87 in Reibschluss gebracht. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Magnetbremse der Firma Magneta in Groß-Berkel mit der Typenbezeichnung 14.110.103 verwendet. Derartige Magnetbremsen weisen Bremskräfte in Bezug auf das Drehmoment von 0,6 bis 3,6 Nm auf.Referring to Fig. 6 the brake device 8 is formed as a magnetic brake with a fixed flange part 81 fixed to the suspension plate 12 and a co-rotating armature part 82 to which the drive shaft 61 is fixed. In the fixed relative to the housing 1 flange 81 a magnetic coil 83 is inserted, which brakes the armature part 82 under current application. For this purpose, a brake disc 85 is brought into overcoming an air gap 86 with a brake pad 87 in frictional engagement. In the illustrated embodiment, a magnetic brake of the company Magneta is used in Groß-Berkel with the type designation 14.110.103. Such magnetic brakes have braking forces with respect to the torque of 0.6 to 3.6 Nm.

Es ist hervorzuheben, dass die Magnetbremse 8 in einem inaktivierten oder stromlosen Zustand freilaufend und in einem aktivierten, strombeaufschlagten Zustand bremsend ausgelegt ist. Dies hat den Vorteil, dass bei einem Stromausfall während des Betriebs der Mühle kein unerwünschter Antrieb der Ausgleichsmasse in Gang gesetzt wird. Andernfalls könnte die Mühle beschädigt werden. Statt der Magnetbremse kann auch ein Servomotor vorgesehen sein.It should be emphasized that the magnetic brake 8 is designed to be free-running in an inactivated or de-energized state and braking in an activated, current-charged state. This has the advantage that in case of power failure during operation of the mill no unwanted drive of the balancing mass is set in motion. Otherwise, the mill could be damaged. Instead of the magnetic brake and a servo motor may be provided.

Wieder Bezug nehmend auf Fig. 1 und 5 ist an dem Gehäuse 1, genauer an der Aufhängungsplatte 12 ein zweidimensional messender Beschleunigungssensor 9 befestigt. Rotiert die Trägervorrichtung 2 und ist die Ausgleichsmasse 42 nicht optimal eingestellt, so vibriert die Trägervorrichtung und überträgt diese Vibration auf die Aufhängung 12. Der Beschleunigungssensor 9 misst die Richtung und Größe in beiden Dimensionen (x- und y-Richtung) der Horizontalebene der durch die Unwuchtsvibrationen erzeugten Beschleunigung der Aufhängung 12, verbildlicht durch die Pfeile x und y. Der gemessene Beschleunigungsvektor rotiert quer zur Zentrumsachse 24 und spannt somit eine Beschleunigungsellipse auf, deren Größe ein Maß für die Unwucht darstellt. Die Beschleunigungsellipse kann aufgrund unterschiedlicher Steifigkeit in den beiden Dimensionen der Horizontalebene signifikant exzentrisch sein. Daher ist es für die Qualität des Steuersignals vorteilhaft die Größe der Beschleunigung entlang der ersten Hauptachse der Ellipse zu Bestimmen und diese als Messgröße für die Steuerung der Verstellung der Ausgleichsmasse 42 zu verwenden. Hiermit wird die Verstelleinrichtung vorzugsweise wie folgt gesteuert. Die Steuereinrichtung fährt die Mühle an und misst kontinuierlich den Beschleunigungsvektor. Dann wird die Ausgleichsmasse in einer (willkürlichen) Richtung etwas verstellt und die Veränderung der Größe der Beschleunigungsellipse entlang der ersten Hauptachse wird bestimmt. Hat sich die Größe verringert, ist dies die "richtige" Richtung gewesen und der Vorgang wird fortgesetzt bis das Toleranzintervall erreicht ist. Hat sich die Größe vergrößert, ist dies die "falsche" Richtung gewesen und es muss in entgegengesetzter Richtung verstellt werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird hierzu die Drehrichtung der Trägervorrichtung 2 umgekehrt.Again referring to Fig. 1 and 5 is attached to the housing 1, more precisely to the suspension plate 12, a two-dimensionally measuring acceleration sensor 9. When the carrier device 2 rotates and the balancing mass 42 is not optimally adjusted, the carrier vibrates and transmits this vibration to the suspension 12. The acceleration sensor 9 measures the direction and magnitude in both dimensions (x and y directions) of the horizontal plane passing through Imbalance vibrations generated acceleration the suspension 12, illustrated by the arrows x and y. The measured acceleration vector rotates transversely to the center axis 24 and thus biases an acceleration ellipse whose magnitude represents a measure of the imbalance. The acceleration ellipse may be significantly eccentric due to differential stiffness in the two dimensions of the horizontal plane. Therefore, it is advantageous for the quality of the control signal to determine the magnitude of the acceleration along the first main axis of the ellipse and to use this as a parameter for the control of the adjustment of the balancing mass 42. Hereby, the adjusting device is preferably controlled as follows. The controller drives the mill and continuously measures the acceleration vector. Then, the balance mass is slightly displaced in an (arbitrary) direction, and the change in the magnitude of the acceleration ellipse along the first major axis is determined. If the size has decreased, this has been the "right" direction and the process continues until the tolerance interval is reached. If the size has increased, this has been the "wrong" direction and it must be adjusted in the opposite direction. In the illustrated embodiment, the direction of rotation of the carrier device 2 is reversed for this purpose.

Dieses Ausführungsbeispiel der Kugelmühle weist eine Winkeldetektionseinrichtung 10 auf, mit welcher die Winkelstellung der Trägervorrichtung 2 während der Rotation bestimmt werden kann. Die Winkeldetektionseinrichtung 10 umfasst eine Anordnung aus einer Vielzahl von Magneten 101, welche an der Trägervorrichtung 2, genauer an deren Unterseite, befestigt sind. Die Magnete 101 sind ringförmig, in diesem Beispiel auf mehreren Umfangslinien 110, 112 mit unterschiedlichen Radien, angeordnet (vgl.This embodiment of the ball mill has an angle detection device 10, with which the angular position of the support device 2 during rotation can be determined. The angle detection device 10 comprises an arrangement of a plurality of magnets 101, which are fixed to the support device 2, more precisely to the underside thereof. The magnets 101 are annular, in this example on a plurality of circumferential lines 110, 112 arranged with different radii (see.

Fig. 8). Eine Empfangseinrichtung 102 mit einer Mehrzahl von Hallsensoren 104 ist ortsfest zum Gehäuse 1 unter den Magneten 101 angeordnet. Die Magnete sind derart angeordnet, dass eine Kodierung gebildet wird, so dass mittels der korrespondierenden Hallsensoren 104 (hier drei) zumindest an einer Stelle der Trägervorrichtung 2- in Fig. 8 ist dies links, wo ein zweiter Magnet 101 auf dem äußeren Umfang 110 angeordnet ist - diese Winkelstellung eindeutig identifiziert werden kann. Für die übrigen Magnete 101, welche in regelmäßigen Winkelabständen auf dem inneren Umfang 112 an der Trägervorrichtung 2, z.B. wie in Fig. 8 schematisch dargestellt, in einer gleichmäßigen Neuner-Teilung, angeordnet sind, genügt dann das Zählen der durch die Magnete 101 induzierten Signale in der Hallsensoranordnung 102. Fig. 8 ). A receiving device 102 with a plurality of Hall sensors 104 is arranged stationary relative to the housing 1 below the magnets 101. The magnets are arranged such that a coding is formed, so that by means of the corresponding Hall sensors 104 (here three) at least at one point of the support device 2- in Fig. 8 if this is left, where a second magnet 101 is disposed on the outer circumference 110, this angular position can be uniquely identified. For the remaining magnets 101, which at regular angular intervals on the inner circumference 112 on the support device 2, for example as in Fig. 8 shown schematically, in a uniform division of nine, are then sufficient to count the induced by the magnets 101 signals in the Hall sensor assembly 102nd

Bezug nehmend auf Fig. 9 wird die Winkeldetektionseinrichtung 10, genauer werden die Hallsensoren 102 von einer Steuereinrichtung 103 ausgelesen und ausgewertet. Ferner liest die Steuereinrichtung 103 den Beschleunigungssensor 9 aus und synchronisiert dessen Daten mit der Winkelinformation. Dadurch kann die Steuereinrichtung 103 sogar optional bestimmen, in welche Richtung die Ausgleichsmasse 42 zu verschieben ist, um die Unwucht zu verringern. Ferner steuert die Steuereinrichtung 103 die Bremseinrichtung 8, um den Antrieb 6 der Masseausgleichseinrichtung 4 zu steuern und den Hauptantrieb 23 der Trägervorrichtung 2.Referring to Fig. 9 is the angle detection device 10, more specifically, the Hall sensors 102 are read by a control device 103 and evaluated. Further, the controller 103 reads out the acceleration sensor 9 and synchronizes its data with the angle information. As a result, the control device 103 can even optionally determine in which direction the balancing mass 42 is to be displaced in order to reduce the imbalance. Furthermore, the control device 103 controls the braking device 8 in order to control the drive 6 of the mass balancing device 4 and the main drive 23 of the carrier device 2.

Es ist ersichtlich, dass mit der gewählten Art des mechanischen Antriebs der Masseausgleichseinrichtung 4 die Ausgleichsmasse 42 immer nur in einer bestimmten Richtung, entweder nach innen oder nach außen, verschoben werden kann, je nachdem, ob die Trägervorrichtung 2 mit oder entgegen dem Uhrzeigersinn rotiert. Daher besteht bei zufälliger Stellung der Ausgleichsmasse 42 nur eine 50%ige Wahrscheinlichkeit, dass die Ausgleichsmasse 42 bei einer gegebenen Rotationsrichtung der Trägervorrichtung 2 in die gewünschte Richtung verstellt werden kann. Dieses Problem kann z.B. mit dem in Fig. 10 dargestellten beispielhaften Steuerungsverfahren mit folgenden Maßnahmen gelöst werden.It can be seen that with the selected type of mechanical drive of the mass balancing device 4, the balancing mass 42 can always be displaced only in a certain direction, either inwards or outwards, depending on whether the carrier device 2 rotates clockwise or counterclockwise. Therefore persists random position of the balancing mass 42 only a 50% probability that the balancing mass 42 can be adjusted in a given direction of rotation of the support device 2 in the desired direction. This problem can eg with the in Fig. 10 illustrated exemplary control method can be solved with the following measures.

Nach der Benutzereingabe 202 zum Start des Mahlvorgangs läd 204 die Steuereinrichtung 103 das Toleranzintervall aus einem Speichermittel 105. Dann steuert die Steuereinrichtung 103 wie folgt:After the user input 202 to start the grinding process, the controller 103 loads 204 the tolerance interval from a memory means 105. Then, the controller 103 controls as follows:

Um der Richtungsabhängigkeit des Antriebs 8, 61 der Verstelleinrichtung 74, 75 Rechnung zu tragen ist, wird zunächst eine Richtungsinitialisierungsroutine 206-212 ausgeführt. Dabei wird die Kugelmühle zunächst angefahren 206 und eine Initialmessung 208 der Beschleunigungsellipse durchgeführt. Anschließend wird der Verstellantrieb für eine Intitalverstellung 210 in Gang gesetzt und die Beschleunigungsellipse abermals gemessen 208'. Anhand eines Vergleichs zwischen den Ergebnissen 208 und 208' ermittelt die Steuereinrichtung 103, ob die Ausgleichsmasse in Schritt 210 die "richtige" Richtung verstellt wurde. Je nach Ergebnis dieser Initialmessung entscheidet 211 die Steuereinrichtung 103 dann entweder - wenn die Richtung richtig war - das Hochfahren der Mühle fortzusetzen oder - wenn die.Richtung falsch war - die Drehrichtung umzukehren 212 und bei Schritt 206 das Hochfahren von vorn zu beginnen. Beide Fälle kommen statistisch zu je 50% vor.In order to take account of the directional dependence of the drive 8, 61 of the adjusting device 74, 75, a direction initialization routine 206-212 is first executed. In this case, the ball mill is first approached 206 and carried out an initial measurement 208 of the acceleration ellipse. Subsequently, the adjustment drive for an initial adjustment 210 is started and the acceleration ellipse is measured 208 'again. Based on a comparison between the results 208 and 208 ', the control device 103 determines whether the leveling compound has been adjusted in step 210, the "correct" direction. Depending on the result of this initial measurement, the controller 103 then judges 211 either - if the direction was correct - to continue the mill up or, if the direction was wrong, to reverse the direction of rotation 212 and start up from the beginning at step 206. Both cases occur statistically at 50% each.

Ist die Richtung richtig, wird nach der Richtungsinitialisierungsroutine mit einer Sekundärroutine 213-222 die Trägervorrichtung 2 wie folgt hochgefahren und der Mahlvorgang durchgeführt:

  1. (a) Messen 213 der Unwucht,
  2. (b) wenn die gemessene Unwucht außerhalb des Toleranzintervalls liegt (Abfrage 214), dann Verstellen 216 der Ausgleichsmasse 42 bis das Toleranzintervall errecht ist,
  3. (c) Weiterbeschleunigen 219 der Trägervorrichtung 2 auf eine höhere Drehzahl,
  4. (d) Messen 213 der Unwucht bei der höheren Drehzahl,
  5. (e) wenn die gemessene Unwucht das Toleranzintervall verläßt (Abfrage 214), dann Verstellen 216 der Ausgleichsmasse 42 in derselben radialen Richtung wie bei Maßnahme (b) bis das Toleranzintervall wieder erreicht ist,
  6. (f) Weiterbeschleunigen 219 der Trägervorrichtung 2 auf eine höhere Drehzahl.
If the direction is correct, after the direction initialization routine with a secondary routine 213-222, the carrier device 2 is started up as follows and the grinding operation is performed:
  1. (a) measuring 213 of the imbalance,
  2. (b) if the measured imbalance is outside the tolerance interval (query 214), then adjusting 216 the balancing mass 42 until the tolerance interval is reached,
  3. (c) further accelerating 219 the carrier device 2 to a higher speed,
  4. (d) measuring 213 the imbalance at the higher speed,
  5. (e) when the measured imbalance leaves the tolerance interval (query 214), then adjusting 216 the balancing mass 42 in the same radial direction as in measure (b) until the tolerance interval is reached again,
  6. (f) Accelerating 219 of the carrier device 2 to a higher speed.

Die Trägervorrichtung 2 wird solange beschleunigt, bis die Solldrehzahl (Abfrage 218) erreicht ist. Nach Erreichen der Solldrehzahl (Abfrage 218) wird der Mahlvorgang solange und unter weiterer kontinuierlicher Messung 213 der Unwucht und Regelung 213, 214, 216 des Gegenträgheitsmoments fortgesetzt, bis das Mahlziel erreicht ist (Abfrage 222).The carrier device 2 is accelerated until the setpoint speed (query 218) is reached. After reaching the setpoint speed (query 218), the grinding process is continued for a long time and with further continuous measurement 213 of the imbalance and control 213, 214, 216 of the moment of inertia, until the grinding target is reached (query 222).

Es ist aber auch denkbar, die Ausgleichsmasse 42 bei Beendingung eines jeden Mahlvorgangs in die innere oder äußere Extremposition 42a, 42b (vgl. Fig. 8) zu verstellen, je nachdem, welche Verstellrichtung aufgrund der Drehrichtung der Trägervorrichtung 2 gerade möglich ist, und beim nachfolgenden Mahlvorgang die Trägervorrichtung 2 in entgegengesetzter Richtung in Gang zu setzten. Somit kann sichergestellt werden, dass die Ausgleichsmasse 42 immer in die richtige Richtung verstellt werden kann. Es ist lediglich erforderlich, die Trägervorrichtung 2 bei nacheinander folgenden Mahlvorgängen abwechselnd mit und entgegen dem Uhrzeigersinn hoch zu fahren. Mit anderen Worten wird beim Abbremsen der Trägervorrichtung 2 nach Beendigung eines ersten Mahlvorgangs mit einer ersten Drehrichtung der Trägervorrichtung 2 die Ausgleichsmasse 42 automatisch in eine erste Extremposition 42a oder 42b verstellt. Beim Beschleunigen der Trägervorrichtung 2 für einen nachfolgenden zweiten Mahlvorgang wird die Trägervorrichtung 2 in umgekehrter zweiter Drehrichtung in Gang gesetzt. Beim Abbremsen der Trägervorrichtung nach Beendigung des zweiten Mahlvorgangs wird die Ausgleichsmasse dann automatisch in die gegenüberliegende zweite Extremposition 42b bzw. 42a verstellt und beim Beschleunigen der Trägervorrichtung 2 für einen nachfolgenden dritten Mahlvorgang wird die Trägervorrichtung 2 wieder in der ersten Drehrichtung in Gang gesetzt, usw.But it is also conceivable that balancing mass 42 at the end of each grinding operation in the inner or outer extreme position 42a, 42b (see. Fig. 8 ), depending on which adjustment direction is just possible due to the direction of rotation of the support device 2, and in the subsequent grinding process, the support device 2 in the opposite direction to set in motion. Thus, it can be ensured that the balancing mass 42 can always be adjusted in the right direction. It is only necessary to drive the carrier device 2 alternately clockwise and counterclockwise in successive grinding operations. With others Words is when braking the carrier device 2 after completion of a first grinding operation with a first rotational direction of the support device 2, the balancing mass 42 automatically adjusted to a first extreme position 42a or 42b. When the carrier device 2 is accelerated for a subsequent second grinding operation, the carrier device 2 is started in the reverse second direction of rotation. When braking the carrier device after completion of the second grinding operation, the leveling compound is then automatically adjusted to the opposite second extreme position 42b and 42a and when accelerating the carrier device 2 for a subsequent third grinding operation, the carrier device 2 is set in motion again in the first direction, etc.

Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind, und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert in dem durch die Patentansprüche vorgegebenen Rahmen werden kann.It will be apparent to those skilled in the art that the above-described embodiments are to be understood by way of example, and that the invention is not limited thereto, but varied in many ways within the scope of the claims.

Claims (22)

  1. Ball mill, in particular a laboratory-scale planetary ball mill or centrifugal ball mill, comprising a housing (1),
    a carrier device (2) which is mounted so as to be able to rotate relative to the housing (1) about a centre axis (24),
    at least one milling station (3) having a receiving device (32) for at least one milling vessel, which device is mounted so as to be able to rotate with respect to the carrier device (2) about a reception axis (36) and is entrained thereby about the centre axis (24), and having at least one milling vessel which can be filled with milling material and milling balls and can be inserted into the receiving device,
    a drive (23) for the carrier device (2),
    a drive (5) for the receiving device (32),
    an adjustable compensating mass (42) in order to form a counter moment of inertia for the milling station or the milling stations (3),
    an adjustment unit (74, 75) for adjusting the compensating mass (42) in order to change the counter moment of inertia to adapt it to the moment of inertia of the milling station or the milling stations (3),
    a drive (8, 61, 65, 66, 73) for the adjustment unit (74, 75), which drive can be controlled from outside the carrier device (2), in order to adjust the compensating mass (42) during rotation of the carrier device (2).
  2. Ball mill as claimed in Claim 1, formed as a mono-ball mill having only a single milling station (3), wherein the adjustable compensating mass (42) is disposed opposite the one milling station (3) in relation to the centre spindle (24) in order to form a counter moment of inertia for the one milling station (3).
  3. Ball mill as claimed in Claim 1 or 2, comprising
    a measuring unit (9) for measuring the unbalance, and a control unit (103) which controls the drive (8, 61, 65, 66, 73) of the adjustment unit in dependence upon the measured unbalance in order to automatically adapt the counter moment of inertia to the moment of inertia of the milling station or the milling stations (3) by means of adjusting the compensating mass (42).
  4. Ball mill as claimed in Claim 3,
    wherein the control unit (103) comprises a storage means (105) storing a predetermined tolerance interval for the unbalance, wherein the unbalance measured by the measuring unit (9) is transferred to the control unit (103) as feedback and a control circuit is formed for adjusting the compensating mass (42), wherein the drive (8, 61, 65, 66, 73) for the adjustment unit is started up when the measured unbalance is outside the predetermined tolerance interval.
  5. Ball mill as claimed in any one of the preceding Claims, further comprising an energy transfer unit (8, 61) for transferring adjustment energy to the rotating carrier device (2), wherein the energy transfer unit (8, 61) comprises a first part (81, 83) mounted in a stationary manner with respect to the housing and a second part (82, 61) which rotates simultaneously with the carrier device, and wherein the adjustment unit (74, 75) is driven by means of the transferred adjustment energy at least intermittently.
  6. Ball mill as claimed in Claim 5,
    wherein the first and second parts (81, 83, 82, 61) of the energy transfer unit are disposed coaxially with respect to the centre aixs (24).
  7. Ball mill as claimed in Claim 5 or 6,
    wherein the energy transfer unit mechanically transfers a control force or inductively transfers electrical adjustment energy to the simultaneously rotating second part (82, 61).
  8. Ball mill as claimed in any one of the preceding Claims,
    wherein the energy used to adjust the compensating mass (42) in a motorised manner is drawn from the rotational energy of the carrier device (2).
  9. Ball mill as claimed in any one of the preceding Claims,
    wherein the drive for the adjustment unit comprises a drive shaft (61) which is mounted so as to be able to rotate in relation to the carrier device (2) and is coupled to the adjustment unit (74, 75) by means of a gear mechanism (65, 66, 73) such that the compensating mass (42) is radially displaced when the drive shaft (61) is rotated relative to the carrier device (2).
  10. Ball mill as claimed in Claim 9,
    wherein a braking unit (8) is provided for braking the rotation of the drive shaft (61) relative to the housing or a drive motor is provided for driving the driving shaft (61) in order thereby to effect a rotation of the drive shaft (61) relative to the rotating carrier device (2) and to drive the adjustment unit (74, 75), wherein the braking unit (8) comprises a magnetic brake (81-83),
    wherein the magnetic brake (81-83) is formed so as to be free-running in the absence of power and brakes the drive shaft (61) relative to the housing (1) upon being influenced with power.
  11. Ball mill as claimed in any one of the preceding Claims,
    wherein the centre axis (24) is formed as a hollow spindle and the drive shaft (61) extends coaxially within the hollow spindle and having an upper and lower end (64, 67) which each protrude from the hollow spindle, wherein a drive wheel (65) is attached to the upper end and is coupled to the adjustment unit (74, 75) in order to drive the latter.
  12. Ball mill as claimed in any one of the preceding Claims,
    wherein the adjustment unit (74, 75) comprises a spindle drive consisting of a threaded spindle and a corresponding internal thread for radially displacing the compensating mass (42) and the spindle drive is formed so as to be self-locking, wherein the spindle drive is driven by means of a drive shaft, mounted so as to be able to rotate in relation to the carrier device, when the drive shaft (61) is rotated relative to the carrier device (2).
  13. Ball mill as claimed in any one of the preceding Claims,
    wherein the measuring unit (9) for measuring the unbalance comprises an acceleration sensor, wherein the acceleration sensor measures the direction and/or magnitude of the acceleration and/or the acceleration at least in two dimensions in a plane transverse to the centre axis (24) and the measuring unit (9) for measuring the unbalance is attached in a stationary manner with respect to the centre axis (24).
  14. Ball mill as claimed in any one of the preceding Claims,
    wherein the mill comprises means (10) for detecting the angular position of the carrier device (2) during rotation about the centre axis (24), the measuring unit (9) is read out during rotation of the carrier device and is synchronised with the angular position in order to determine the direction of the unbalance.
  15. Method for operating a planetary ball mill or centrifugal ball mill having at least one milling station (3) which in operation is entrained by a carrier device (2), rotating about a centre axis (24), about the centre axis (24) and simultaneously rotates about a reception axis (36) at least relative to the carrier device (2), and having an adjustable compensating mass (42) as a counter moment of inertia for the milling station or the milling stations (3), in particular for operating a ball mill as claimed in any one of the preceding Claims,
    wherein during rotation of the carrier device (2) the unbalance is measured, and
    the compensating mass (42), which is attached to the carrier device (2) in an adjustable manner, is adjusted in dependence upon the measured unbalance in order to automatically adapt the counter moment of inertia to the moment of inertia of the milling station or the milling stations (3).
  16. Method as claimed in Claim 15,
    wherein the carrier device (2) is accelerated to a desired rotational speed and the unbalance is continuously measured during the acceleration, and
    wherein the adjustment of the compensating mass (42) is automatically controlled in dependence upon the measured unbalance, at least until the ball mill has reached the desired rotational speed.
  17. Method as claimed in any one of the preceding Claims,
    wherein the carrier device (2) is accelerated to a desired rotational speed and the unbalance is continuously measured during the acceleration, wherein the compensating mass (42) is adjusted in a step-wise manner as the rotational speed increases and during the step-wise adjustment the compensating mass is adjusted a multiple number of times only in a single direction upon acceleration of the carrier device (2) until the measured unbalance is in a predetermined tolerance interval, and wherein the predetermined tolerance interval for the unbalance is stored in a storage means (105) and the unbalance measured by a measuring unit (9) is transferred to a control unit (103) as feedback so that a control circuit for adjusting the compensating mass is formed, wherein the control unit (103) then starts up a drive (8, 61, 65, 66, 73) for adjusting the compensating mass (42) in the direction which effects a reduction in the unbalance, when the measured unbalance is outside the predetermined tolerance interval.
  18. Method as claimed in any one of the preceding Claims,
    wherein the radial direction of the adjustment of the compensating mass (42) depends upon the direction of rotation of the carrier device and the control unit (103) executes a control programme which automatically reverses the direction of rotation of the carrier device (2) when this is required in order to adjust the compensating mass (42) in the correct direction.
  19. Method as claimed in any one of the preceding Claims,
    wherein the ball mill comprises a control unit (103) having a storage means (105) storing a predetermined tolerance interval for the unbalance, wherein at least the following steps are performed:
    (a) measuring (213) the unbalance,
    (b) if the measured unbalance is outside the tolerance interval, adjusting (216) the compensating mass (42) until the tolerance interval is reached,
    (c) accelerating (219) the carrier device (2) to a higher rotational speed,
    (d) measuring (213) the unbalance at the higher rotational speed,
    (e) if the measured unbalance exits the tolerance interval, adjusting (216) the compensating mass (42) until the tolerance interval is reached,
    (f) accelerating (219) the carrier device (2),
    wherein steps (d) to (f) are performed until a desired rotational speed is reached (218).
  20. Method as claimed in Claim 19,
    wherein the radial direction of the adjustment of the compensating mass (42) depends upon the direction of rotation of the carrier device (2) and the control unit (103) determines whether
    (i) the direction of rotation of the carrier device (2) permits adjustment of the compensating mass (42) in the direction which reduces the unbalance, or
    (ii) the direction of rotation of the carrier device (2) does not permit adjustment of the compensating mass (42) in the direction which reduces the unbalance,
    and wherein the control unit (103) automatically makes the following decision (211) on the basis of the determined alternatives (i) or (ii):
    in the case of determined result (i), further accelerating the carrier device (2),
    in the case of determined result (ii), reversing (212) the direction of rotation of the carrier device (2).
  21. Method as claimed in Claim 19,
    wherein the radial direction of the adjustment of the compensating mass (42) depends upon the direction of rotation of the carrier device (2),
    wherein the compensating mass (42) can be adjusted between first and second end positions (42a, 42b) which are radially opposite one another,
    wherein the compensating mass (42) is adjusted, upon completion of a milling process, into the first or second end position (42a, 42b) depending upon which adjustment direction is possible owing to the direction of rotation of the carrier device (2), and
    in the subsequent milling process the carrier device (2) is started up in the opposite direction in order to ensure that the compensating mass (42) can be adjusted in the correct direction so that the carrier device (2) is accelerated alternately in the clockwise and anti-clockwise directions in successive milling processes.
  22. Method as claimed in any one of the preceding Claims,
    wherein the direction and magnitude of the acceleration of the suspension of the carrier device are continually measured in at least two dimensions in a plane transversely with respect to the centre axis (24) in order to determine the acceleration ellipse spanned by the acceleration vector rotating in the plane and to determine, using the change in the acceleration ellipse upon adjustment of the compensating mass, at least the accuracy of the direction of the adjustment.
EP06792377A 2006-02-10 2006-10-05 Ball mill with an adjustable compensating mass Active EP1981639B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610006529 DE102006006529A1 (en) 2006-02-10 2006-02-10 Planetary or centrifugal ball mill has chip and antenna mounted in lid of milling jar, wireless reader unit detecting size and material of jar and feeding signals to control unit which adapts operation of mill accordingly
DE200610018325 DE102006018325A1 (en) 2006-04-19 2006-04-19 Ball mill especially for laboratory scale samples has rotating mountings for the milling beaker and the mounting plate with adjustable counterweight
PCT/EP2006/009628 WO2007090440A1 (en) 2006-02-10 2006-10-05 Ball mill with an adjustable compensating mass

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1981639A1 EP1981639A1 (en) 2008-10-22
EP1981639B1 true EP1981639B1 (en) 2010-01-06

Family

ID=37520571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP06792377A Active EP1981639B1 (en) 2006-02-10 2006-10-05 Ball mill with an adjustable compensating mass

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1981639B1 (en)
DE (1) DE502006005893D1 (en)
WO (1) WO2007090440A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012009983A1 (en) * 2012-05-22 2013-11-28 Fritsch Gmbh Mono-ball mill e.g. planetary mono-ball mill, for use in laboratory measuring unit for e.g. breaking samples, has adjusting device adjusting leveling compound independent of rotational direction of carrier device in different directions

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012007530B4 (en) 2012-04-17 2017-05-11 Fritsch Gmbh Grinding jar for a laboratory mill
DE102012009982A1 (en) 2012-05-22 2013-11-28 Fritsch Gmbh Laboratory ball mill e.g. planetary mono ball mill for crushing material, has receiving device rotatably mounted to carrier device, which is provided with cage and clamping element for axial clamping of grinding vessel in cage
DE102012009985A1 (en) 2012-05-22 2013-11-28 Fritsch Gmbh Planetary/centrifugal-type laboratory ball mill for mixing samples, has grinding vessel that is inserted into cage of grinding unit, during grinding process, and is removed from cage if housing cover is opened
DE102012009987B4 (en) 2012-05-22 2023-02-23 Fritsch Gmbh laboratory ball mill
DE102012009984A1 (en) 2012-05-22 2013-11-28 Fritsch Gmbh Laboratory ball mill, particular planetary- or centrifugal force-mono ball mill for crushing and mixing of samples, has carrier device which is rotatably mounted around central axis and grinding station with receiving device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB730494A (en) * 1953-02-11 1955-05-25 Frank Limb O B E Improvements in and relating to ball mills and like rotary chamber apparatus
DE19712905C2 (en) * 1997-03-27 2003-11-06 Fritsch Gmbh Laborgeraetebau Planetary ball mill

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012009983A1 (en) * 2012-05-22 2013-11-28 Fritsch Gmbh Mono-ball mill e.g. planetary mono-ball mill, for use in laboratory measuring unit for e.g. breaking samples, has adjusting device adjusting leveling compound independent of rotational direction of carrier device in different directions

Also Published As

Publication number Publication date
DE502006005893D1 (en) 2010-02-25
EP1981639A1 (en) 2008-10-22
WO2007090440A1 (en) 2007-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006018325A1 (en) Ball mill especially for laboratory scale samples has rotating mountings for the milling beaker and the mounting plate with adjustable counterweight
EP1981639B1 (en) Ball mill with an adjustable compensating mass
DE4444992C2 (en) Device for balancing rotational bodies, in particular grinding wheels
DE2506160C3 (en) Wind power plant
DE2923800C2 (en) Device for the magnetic mounting of a rotor with magnetic bearings provided at the axial ends of the rotor
DE19712905C2 (en) Planetary ball mill
DE102012009987A1 (en) Laboratory ball mill e.g. centrifugal ball mill, for use in laboratory scale for e.g. mixing samples, has motor drive automatically actuating clamping of milling vessel in receiving device, and tensioning element axially clamping vessel
DE102012009983A1 (en) Mono-ball mill e.g. planetary mono-ball mill, for use in laboratory measuring unit for e.g. breaking samples, has adjusting device adjusting leveling compound independent of rotational direction of carrier device in different directions
EP3804586A1 (en) Coffee mill
DE102012009984A1 (en) Laboratory ball mill, particular planetary- or centrifugal force-mono ball mill for crushing and mixing of samples, has carrier device which is rotatably mounted around central axis and grinding station with receiving device
DE102019122996A1 (en) Grinder and coffee maker with such a grinder
DE102012009982A1 (en) Laboratory ball mill e.g. planetary mono ball mill for crushing material, has receiving device rotatably mounted to carrier device, which is provided with cage and clamping element for axial clamping of grinding vessel in cage
DE19806898A1 (en) Device for reading and / or writing disc-shaped recording media
DE102012009985A1 (en) Planetary/centrifugal-type laboratory ball mill for mixing samples, has grinding vessel that is inserted into cage of grinding unit, during grinding process, and is removed from cage if housing cover is opened
EP3488971A1 (en) Electrically driven pivoting device
DE2137901A1 (en) DEVICE FOR FINE BALANCING OF GRINDING WHEELS
EP1642046B1 (en) Device for the mechanical or magnetic transmission of force
DE69512518T2 (en) DEVICE FOR DYNAMIC BALANCING
DE2945631A1 (en) Balancing device for rotating polishing disc - uses two driven balancing weights with direction reversal obtained using gear train
DE102022207743A1 (en) Imbalance measuring device, processing device and method for processing a workpiece
DE2134270A1 (en) DEVICE FOR STATIC AND DYNAMIC BALANCING OF ROTATING ROTORS
DE2837972C2 (en) Tool grinding machine
EP0730792B1 (en) Unbalanced mass vibration generator
DE4244015A1 (en) Balancing head with adjustable imbalance for application to a machine part to be balanced
DE4028522A1 (en) Rotating element imbalance compensation arrangement - contains eccentric device with motorised positional adjustment of individual components

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20080328

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): DE FR GB

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): DE FR GB

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE FR GB

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REF Corresponds to:

Ref document number: 502006005893

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20100225

Kind code of ref document: P

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20101007

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 10

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 11

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 12

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 13

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20231025

Year of fee payment: 18

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20231023

Year of fee payment: 18

Ref country code: DE

Payment date: 20231025

Year of fee payment: 18