JP2012121007A

JP2012121007A - 粉砕機

Info

Publication number: JP2012121007A
Application number: JP2010275876A
Authority: JP
Inventors: Kenji Asaoka; 健二浅岡; Takashi Nakura; 孝名倉
Original assignee: SHIZUOKA PLANT KK; Shizuoka Seiki Co Ltd
Current assignee: SHIZUOKA PLANT KK; Shizuoka Seiki Co Ltd
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2012-06-28

Abstract

【課題】振動フィーダーで送られる被粉砕物の流量の管理が可能な粉砕機を提供する。
【解決手段】被粉砕物Ｗを収容するホッパー４３と、ホッパー４３の下部に設けられた排出部４４の下方に配設されて排出部４４から排出される被粉砕物Ｗを流す振動フィーダー５０と、振動フィーダー５０によって流された被粉砕物Ｗを粉砕する粉砕部６０とを備える粉砕機１であって、ホッパー４３の排出部４４に設けられ、排出部４４内の流路を連通又は遮断する開閉装置と、開閉装置が設けられた排出部４４の下部に設けられ、排出部４４内に被粉砕物があるか否かを検出する近接センサー４７と、近接センサー４７からの検出信号を考慮して振動フィーダー５０によって流される被粉砕物Ｗの送り速度を制御する制御装置１０とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、粉砕機に関し、特に、被粉砕物を収容するホッパーと、ホッパーの下部に設けられた排出部の下部に設置されて排出部から排出される被粉砕物を流す振動フィーダーと、振動フィーダーによって流された被粉砕物を粉砕する粉砕部とを備える粉砕機に関する。

このような粉砕機によって粉砕された粉砕物粒子の大きさは、振動フィーダーによって流される被粉砕物の流量に大きく影響されることが一般的に知られている。そこで、特許文献１に記載されているように、ホッパーの下方に配設された振動フィーダーのトラフの底面とホッパーの排出口との間にトラフに非接触なシュートを配設したものが提案されている。

このシュートは、ホッパーの排出口の垂直投影領域を遮るようにして斜め下方へ延びる傾斜部を有し、傾斜部の先端部は垂直投影領域の外側に延出されている。このため、ホッパーの排出口近傍においてワークの圧縮が抑制されて閉塞の発生を防止することができ、またホッパー内のワークの荷重がトラフ上に作用してトラフの振動が抑えられて変動するのを防止することができ、ワークを安定に送ることができる。

特開２０１０−１１２４号公報

この特許文献１に記載のものは、ワークを安定に送ることができるが、実際に流れているワークの流量を知ることができない。またワークの種類が変わるとワークを所望の流量で流すことができない虞がある。

従って、この特許文献１に記載のものを粉砕機に搭載し、ホッパーから被粉砕物が振動フィーダーに供給されても、振動フィーダーが被粉砕物を所望の流量で流すことができないと、粉砕された粉砕物粒子の大きさを所望の粒度にすることができなくなる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、振動フィーダーで送られる被粉砕物の流量の管理が可能な粉砕機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の粉砕機は、被粉砕物を収容するホッパーと、該ホッパーの下部に設けられた排出部の下方に配設されて排出部から排出される被粉砕物を流す振動フィーダーと、振動フィーダーによって流された被粉砕物を粉砕する粉砕部とを備える粉砕機であって、ホッパーの排出部に設けられ、該排出部内の流路を連通又は遮断する開閉手段（実施の形態における開閉装置７２）と、開閉手段が設けられた排出部の下部に設けられ、該排出部内に被粉砕物があるか否かを検出する有無検出センサー（実施の形態における近接センサー４７）と、有無検出センサーからの検出信号を考慮して振動フィーダーによって流される被粉砕物の送り速度を制御する速度制御手段（実施の形態における制御装置１０）とを有する（請求項１）。

被粉砕物は、粉状に粉砕される物であり、具体的には、米、麦、ハト麦、そば、大豆、お茶、きのこ、魚介類、コーヒー豆等をいう。

粉砕部は、被粉砕物を粉状に粉砕するものであり、具体的には、機械的な衝撃によって粉砕するものや、高速気流により粉砕するものや、機械的な剪断力によって粉砕するもの等である。

排出部は、漏斗状に形成された本体部の下部に設けられて本体部に連通し、下方へ延びて本体部内に収容された被粉砕物を排出するものであり、排出部は、具体的には本体部よりも小径の円筒状又は角筒状に形成されたものである。

開閉手段は、排出部内の流路を連通又は遮断する機能を有し、具体的には、開閉手段は排出部の延びる方向に対して直交する方向に移動自在に支持されたシャッター板を有してなる。シャッター板の駆動源はモータ、エアシリンダ、油圧シリンダ等を用いることができる。

有無検出センサーは、排出部内に被粉砕物があるか否かを検出するものであり、具体的には、静電容量式の近接センサーである。ここで、「排出部の下部に設けられ」とは、排出部に設けられた開閉手段よりも下方の排出部の下部に設けられることをいう。

速度制御手段は、有無検出センサーからの検出信号を考慮して振動フィーダーによって流される被粉砕物の送り速度を制御する。具体的には、速度制御手段は、有無検出センサーによって被粉砕物が検出されると、開閉手段によって排出部内の流路を遮断するとともに、有無検出センサーが被粉砕物を検出したときから被粉砕物を非検出するときまでの時間に基づいて、振動フィーダーによって送られる被粉砕物の流量を算出し、この算出された流量が予め設定された目標流量に近づくように振動フィーダーの送り速度を制御する（請求項２）。

また速度制御手段は、振動フィーダーによって送られる被粉砕物の算出された流量を表示する表示部を有することを特徴とする（請求項３）。表示部は、算出した流量をデジタル式に表示するものや、アナログ式に表示するものでもよい。

本発明によれば、ホッパーの排出部に排出部内の流路を連通又は遮断する開閉手段を設け、開閉手段が設けられた排出部の下部に排出部内に被粉砕物があるか否かを検出する有無検出センサーを設け、有無検出センサーからの検出信号を考慮して振動フィーダーによって流される被粉砕物の送り速度を制御する速度制御手段を設けることで、開閉手段によって排出部が遮断されると、開閉手段とこれより下方の排出部とによって囲まれる空間が一定の容積を有して被粉砕物が入れられる空間を形成することができる。そして、この空間に被粉砕物を入れ、開閉手段が閉じてから開くまでの時間と空間内に入れられた被粉砕物の量とから、振動フィーダーで送られる被粉砕物の流量を算出し、この算出された流量が目標の流量になるように、速度制御手段によって被粉砕物の送り速度を制御すると、被粉砕物の流量を所望の流量にすることができる。従って、振動フィーダーで送られる被粉砕物の流量の管理が可能な粉砕機を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係わる粉砕機の正面図を示す。この粉砕機の側面図を示す。この粉砕機の要部正面図を示す。図３の矢印Ａが示す部分の拡大図を示す。本発明の一実施の形態に係わる粉砕機に設けられた開閉装置のシャッター板を示し、同図（ａ）はシャッター板の平面図であり、同図（ｂ）はシャッター板の側面図である。開閉装置の板部材の平面図を示す。開閉装置の板部材の平面図を示す。開閉装置の板部材の平面図を示す。本発明の一実施の形態に係わる粉砕機の制御装置のブロック図を示す。本発明の一実施の形態に係わる粉砕機の制御装置のフローチャートを示す。

以下、本発明に係わる粉砕機の形態を図１から図１０に基づいて説明する。粉砕機１は、図１（正面図）に示すように、設置台３の一方側に設けられた制御装置１０と、設置台３の他方側に設けられた粉砕機本体４０とを有してなる。

粉砕機本体４０は、図２（側面図）を更に追加して説明すると、上下方向に延びて設置台３上に設けられた枠体支持部４１と、枠体支持部４１の上部に設けられ被粉砕物Ｗを収容するホッパー４３と、ホッパー４３の下部に設けられた排出部４４の下方に配設されて排出部４４から排出される被粉砕物Ｗを流す振動フィーダー５０と、振動フィーダー５０によって流された被粉砕物Ｗを粉砕する粉砕部６０とを有してなる。ホッパー４３の詳細については後述する。

振動フィーダー５０は、ホッパー４３の排出口の直下に配置されホッパー４３から排出される被粉砕物を受けるトラフ５１と、トラフ５１に直進振動を与える加振機５２とを有する。加振機５２は、その動作周波数を変更することで、直進振動の動作を速くしたり遅くしたりすることができる。動作周波数に対応する振動フィーダー５０による送り量（以下、「フィーダー設定値」と記す。）が制御装置１０の表示部１１に表示される（図９参照）。

粉砕部６０は、対向配置された２つのインペラを高速で回転させることにより発生する渦流によって、粒子同士の衝突、磨砕又は気流の剪断力等で粒子を粉砕するものである。粉砕部６０は、主モーター６１を備え、主モーター６１が駆動することで２つのインペラが高速で回転する。粉砕粒度は、このインペラの回転数やインペラ同士の間隔等を変えることで、変化させることができる。粉砕部６０で粉砕された粉砕物は、ブロアー７０（図９参照）によって吸引されて粉体回収ユニット（図示せず）に回収される。

ホッパー４３は、平面視において矩形状をなし、上部が開口して漏斗状に形成されたホッパー本体部４５と、ホッパー本体部４５の内部空間に連通してホッパー本体部４５の下部から下方へ延びる排出部４４と有してなる。排出部４４は角筒状に形成されている。このため、ホッパー本体部４５内に被粉砕物Ｗが収容されると、被粉砕物Ｗは排出部４４を通って排出部４４の下部に開口する排出口から下方へ排出される。

排出部４４の上部には排出部４４内の流路を連通又は遮断する開閉装置７２が設けられている。開閉装置７２は、図３及び図４に示すように、シャッター板７３とこれを移動自在に支持して排出部４４内の流路４４ａを連通又は遮断するシャッター本体部７５と、シャッター板７３を移動させるエアシリンダ８０とを有してなる。

シャッター板７３は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、板金等の金属材料をプレス加工し、端部７３ａを折り曲げ形成して成形され、平面視矩形状をなしている。折り曲げられた端部７３ａには、孔部７３ｂが設けられている。この孔部７３ｂには、エアシリンダ８０のロッド側端部が挿着されて固定される。シャッター板７３の大きさについては、後述する。

シャッター本体部７５は、図４に示すように、上から下に３枚の板部材７６，７７，７８を重ねて構成され、これらの板部材７６，７７，７８は略同じ矩形状に形成されている。板部材７６及び板部材７８は、図６及び図８に示すように、四隅にボルト等の締結手段を挿通する孔部７６ａ、７８ａが設けられ、中央部には、排出口と連通する連通孔７６ｂ、７８ｂが設けられている。これらの連通孔７６ｂ、７８ｂは略矩形状に形成されている。これらの連通孔７６ｂ、７８ｂは、板部材７６及び板部材７８が重ねあわされて締結されると、略同一位置に位置して連通状態になる。

板部材７７は、図７に示すように、四隅にボルト等の締結手段を挿通する孔部７７ａが設けられ、幅方向中間部には、一端が開口して他端側へ延びる切り欠き孔７７ｂが設けられている。この切り欠き孔７７ｂの幅方向寸法Ｂ１は前述した連通孔７６ｂ、７８ｂの幅方向寸法Ｂ２、Ｂ３よりも大きな寸法を有するとともに、切り欠き孔７７ｂの奥側端部の位置は、切り欠き孔７７ｂの手前側端部から距離Ｌを有した位置にあり、連通孔７６ｂ、７８ｂの奥側端部の位置も手前側端部から距離Ｌを有した位置にある。このため、切り欠き孔７７ｂの奥側端部の位置は、連通孔７６ｂ、７８ｂの奥側端部の位置と同じ位置に配置されている。

このため、板部材７６及び板部材７８の間に板部材７７を挟持した状態で、これらの板部材７６，７７，７８を固定すると、切り欠き孔７７ｂの内側の上方及び下方に連通孔７６ｂ、７８ｂが配置される。シャッター板７３の幅方向寸法Ｂ４（図５（ａ）参照）は連通孔７６ｂ、７８ｂのそれよりも僅かに大きく、切り欠き孔７７ｂの幅方向寸法Ｂ１よりも小さい。またシャッター板７３の長さＬ２は、切り欠き孔７７ｂの長さＬよりも長い。さらにシャッター板７３の厚さは、板部材７７の厚さよりも僅かに薄い。

このため、板部材７６及び板部材７８の間に板部材７７が挟持された状態で、シャッター板７３を切り欠き孔７７ｂに挿入すると、シャッター板７３は、切り欠き孔７７ｂの奥側に進むに従って連通孔７６ｂ、７８ｂを覆い、シャッター板７３の先端部が切り欠き孔７７ｂの奥側端部に接触すると、シャッター板７３によって連通孔７６ｂ、７８ｂが塞がれる。このため、排出部４４内の流路４４ａを遮断することができる。

エアシリンダ８０は、図３に示すように、エアーの流入・流出によって伸縮するように構成されている。エアシリンダ８０への空気の流入は、作動制御弁Ｖ（図９参照）の切り替え動作によって制御される。

排出部４４の下部には、図４に示すように、静電容量式の近接センサー４７が設けられている。この近接センサー４７は、排出部４４内に被粉砕物があるか否かを検出する。この近接センサー４７はその検出部が排出部４４内に位置するように、排出部４４の下部に設けられた孔部の外側から挿入されて孔部に螺合して装着される。近接センサー４７は排出部４４内に被粉砕物があると所定範囲の大きさの電圧信号が出力されるようになっている。この近接センサー４７の電気信号は、後述する制御装置１０に送られる。

制御装置１０は、図９に示すように、自動運転スイッチ１３がオン操作されると、近接センサー４７の電気信号に基づいて、エアシリンダ８０を伸縮させる作動制御弁Ｖ、振動フィーダー５０、粉砕部６０、及びブロアー７０の作動を制御する制御部１５を有している。また制御部１５には、計測開始時からの経過時間をカウントするタイマー１７と、振動フィーダー５０によって流される被粉砕物Ｗの流量を演算する流量演算部１９と、流量演算部１９によって算出された被粉砕物Ｗの流量が予め設定された目標の流量に対して大きいか否かを比較判断する流量比較部２１と、算出された被粉砕物の流量を表示する表示部１１に電気的に接続されている。

次に、図１０に示すフローチャートに基づいて制御装置１０の作動内容について、図９及び図１０に基づいて説明する。なお、このフローチャートでは非粉砕物として米を例にして説明している。自動運転スイッチ１３がオン操作されると、制御部１５は、エアシリンダ８０が伸長するように作動制御弁Ｖを作動させて開閉装置７２によって排出部４４の流路４４ａを開放し、粉砕部６０を駆動し、ブロアー７０を駆動し、振動フィーダー５０を駆動する（ステップ１００）。

次に、制御部１５は、粉砕部６０の主モーター６１（図２参照）の状態を監視する。具体的には、主モーター６１に流れる電流が所定値以下であるか否か、及び作動継続時間が所定時間内であるか否かを判断する（ステップ１０１）。その結果、主モーター６１が非作動状態又はこれに近い状態にあるときは、ステップ１０２に移行して、制御部１５は自動運転を終了する。即ち、開閉装置７２による排出部４４の流路４４ａを開放し、粉砕部６０を停止し、ブロアー７０を停止し、振動フィーダー５０を停止する。なお、所定値は、任意の大きさに変更可能である。

一方、粉砕部６０の主モーター６１が作動状態（主モーター６１に流れる電流が所定値を超え、且つ作動継続時間が所定時間を超えた状態）であれば、ステップ１０３に移行して、制御部１５は、開閉装置７２のシャッター板７３が開いた状態か閉じた状態かを判断する。シャッター板７３が開いた状態であれば、ステップ１０４に移行してシャッター板７３を所定時間（例えば、２秒）の間、開いた状態にする。なお、この所定時間は任意に設定可能である。その結果、ホッパー４３内に収容された非粉砕物（米）は、排出部４４内を移動して振動フィーダー５０上に供給される。そして、制御部１５は排出部４４内に被粉砕物（米）があるか否かを判断し（ステップ１０５）、排出部４４内に被粉砕物（米）があると判断すると、ステップ１０６に移行してシャッター板７３を閉じた状態にする。従って、排出部４４内に移動した非粉砕物は、シャッター板７３が閉じられることで、振動フィーダー５０上に供給される非粉砕物の量を略一定にすることができ、後述する振動フィーダー５０で流される非粉砕物の量を特定することができる。

ステップ１０６でシャッター板７３が閉じられると、タイマー１７（図９参照）が作動して、シャッター板７３が閉じた時からの経過時間をカウントする（ステップ１０７）。そして、ステップ１０３に戻る。

そして、ステップ１０３においてシャッター板７３が閉じた状態にあると判断され、ステップ１０５において排出部４４内に被粉砕物（米）がないと判断されると、流量演算部１９は振動フィーダー５０で流される非粉砕物の流量を算出する（ステップ１０８）。流量演算部１９は、排出部４４内に移動した非粉砕物の量から非粉砕物の重量を予め算出してこれを基準重量として設定し、この基準重量をシャッター板７３が閉じた時から開くまでの時間（Ｔａ）で除算し、これに係数（３．６）を乗算した値を算出する。これにより、単位時間当たりにおける振動フィーダー５０で流される非粉砕物のＫｇ単位の流量を算出することができる。この算出された非粉砕物の流量（α）は、表示部１１に表示される。

この算出された非粉砕物の流量（α）は、流量比較部２１によって目標流量と比較される（ステップ１０９）。ステップ１０９では、流量（α）が目標流量に対して±２５％を超えたか否かが判断され、流量（α）が目標流量に対して＋２５％を超えたと判断されると、振動フィーダー５０のフィーダー設定値を現在設定値よりも小さな設定値にする（例えば、フィーダー設定値を現在設定値よりも２．０減算したものにする、ステップ１１０）。

一方、流量（α）が目標流量に対して−２５％を超えたと判断されると、振動フィーダー５０のフィーダー設定値を現在設定値よりも大きな設定値にする（例えば、フィーダー設定値を現在設定値よりも２．０加算したものにする、ステップ１１１）。

ステップ１０９において、流量（α）が目標流量に対し±２５％を超えていないと判断されると、ステップ１１２に移行する。ステップ１１２では、流量比較部２１によって、流量（α）が目標流量に対して±１０％を超えたか否かが判断され、流量（α）が目標流量に対して＋１０％を超えたと判断されると、振動フィーダー５０のフィーダー設定値を現在設定値よりも小さな設定値にする（例えば、フィーダー設定値を現在設定値よりも１．０減算したものにする、ステップ１１３）。

一方、流量（α）が目標流量に対して−１０％を超えたと判断されると、振動フィーダー５０のフィーダー設定値を現在設定値よりも大きな設定値にする（例えば、フィーダー設定値を現在設定値よりも１．０加算したものにする、ステップ１１４）。

ステップ１１２において、流量（α）が目標流量に対し±１０％を超えていないと判断されると、ステップ１１５に移行する。ステップ１１５では、流量比較部２１によって、流量（α）が目標流量に対して±３％を超えたか否かが判断され、流量（α）が目標流量に対して＋３％を超えたと判断されると、振動フィーダー５０のフィーダー設定値を現在設定値よりも小さな設定値にする（例えば、フィーダー設定値を現在設定値よりも０．５減算したものにする、ステップ１１６）。

一方、流量（α）が目標流量に対して−３％を超えたと判断されると、振動フィーダー５０のフィーダー設定値を現在設定値よりも大きな設定値にする（例えば、フィーダー設定値を現在設定値よりも０．５加算したものにする、ステップ１１７）。

ステップ１１５において、流量（α）が目標流量に対し±３％を超えていないと判断されると、ステップ１１８に移行する。ステップ１１８では、フィーダー設定値を変更しない処理、即ち、フィーダー設定値を現在設定値のままに維持する。そして、制御部１５はエアシリンダ８０が縮小するように作動制御弁Ｖの作動を制御する（ステップ１１９）。

そして、シャッター板７３が閉じた時から開く時までのタイマー１７によって計測されたシャッター板７３の閉時間をリセットし（ステップ１２０）、ステップ１０１以降を繰り返す。

このように、振動フィーダー５０で送られる被粉砕物の流量が算出され、この算出された流量が目標の流量になるように、制御装置１０が振動フィーダー５０の送り速度を制御する。このため、被粉砕物の流量を所望の流量にすることができ、また被粉砕物が異なるものでも、所望の流量で異なる被粉砕物を振動フィーダー５０で送ることができる。よって、振動フィーダー５０で送られる被粉砕物の流量の管理が可能な粉砕機１を提供することができる。

目標流量を１４Ｋｇ/ｈとし、振動フィーダー５０の初期設定値を「１７」として米を粉砕すると、振動フィーダー５０の流量を示す表示部１１の値が粉砕開始時「１７」から１．５分後に「１９」、８９分後に「１８」、９３分後に「１７」となり、各表示の流量が目標流量に合わせるように自動運転された。その結果、総粉砕時間９５分間で流量１４．２Ｋｇ/ｈの流量で運転することができた。

また、目標流量を８．０Ｋｇ/ｈとし、振動フィーダー５０の初期設定値を「１７」として大豆を粉砕すると、振動フィーダー５０の流量を示す表示部１１の値が粉砕開始時「１７」から４．５分後に「１９」、５．５分後に「２０」、７分後に「１９」、１９分後に「１８」、２６分後に「１６」となり、各表示の流量が目標流量に合わせるように自動運転された。その結果、総粉砕時間２６分間で流量８．１Ｋｇ/ｈの流量で運転することができた。

１粉砕機
１０制御装置（速度制御手段）
４３ホッパー
４４排出部
４４ａ流路
４７近接センサー（有無検出センサー）
５０振動フィーダー
６０粉砕部
７２開閉装置（開閉手段）
Ｗ非粉砕物

Claims

被粉砕物を収容するホッパーと、該ホッパーの下部に設けられた排出部の下方に配設されて前記排出部から排出される被粉砕物を流す振動フィーダーと、前記振動フィーダーによって流された被粉砕物を粉砕する粉砕部とを備える粉砕機であって、
前記ホッパーの前記排出部に設けられ、該排出部内の流路を連通又は遮断する開閉手段と、
前記開閉手段が設けられた排出部の下部に設けられ、該排出部内に被粉砕物があるか否かを検出する有無検出センサーと、
前記有無検出センサーからの検出信号を考慮して前記振動フィーダーによって流される被粉砕物の送り速度を制御する速度制御手段と
を有することを特徴とする粉砕機。
前記速度制御手段は、前記有無検出センサーによって被粉砕物が検出されると、前記開閉手段によって排出部内の流路を遮断するとともに、前記有無検出センサーが被粉砕物を検出したときから被粉砕物を非検出するときまでの時間に基づいて、前記振動フィーダーによって送られる被粉砕物の流量を算出し、この算出された流量が予め設定された目標流量に近づくように前記振動フィーダーの送り速度を制御することを特徴とする請求項１に記載の粉砕機。
前記速度制御手段は、前記振動フィーダーによって送られる被粉砕物の算出された流量を表示する表示部を有することを特徴とする請求項２に記載の粉砕機。