JP2017209595A - 破砕機の遠隔監視システム、破砕機監視装置、破砕機管理サーバ、及び、端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コスト負担を低減しながらも、適切にメンテナンスを行なうことができ、異常発生時にも迅速に対応可能な破砕機の遠隔監視システムを提供する。【解決手段】モータと主軸と動力伝達機構とが装置フレームに取り付けられ、主軸とともに回転する破砕ロータにより被処理物を破砕するように構成された破砕機の運転データ及び状態データを含む管理情報を収集し、収集した管理情報を破砕機管理サーバに送信する破砕機監視装置３００と、破砕機監視装置と通信回線６００を介して接続され管理情報を集信するとともに、集信した管理情報の少なくとも一部を所定の端末装置５００に配信する集配信処理部４１０とを備えた破砕機管理サーバ４００と、端末装置とを含み、管理情報に基づいて破砕機の部品寿命予測、異常発生予測、及び／または異常原因予測を行なう破砕機評価処理部４２０を破砕機監視装置、破砕機管理サーバまたは端末装置に備えている。【選択図】図４

Description

本発明は、破破砕機の遠隔監視システム、破砕機監視装置、破砕機管理サーバ、及び、端末装置に関する。

特許文献１には、人為的監視を不要となるように処理が自動的に行なわれ、かつ問題のあるごみ種が投入されても破砕機の故障を未然に防ぐことを目的とした破砕設備が提案されている。

当該破砕設備は、コンベア上の被破砕物の高さを一定に均す平準化装置と、前記コンベア上の一定以上の大きさの被破砕物の監視センサと、破砕機の構造や回転異常を検出する前記破砕機周辺に取り付けられた異常検出センサと、該前記監視センサ、異常検出センサの情報に基づき前記平準化装置の高さや投入コンベアの速度並びに前記破砕機のロータの回転速度を制御する制御装置とを備えている。

また、特許文献２には、遠隔地の中央監視盤によって複数の破砕機の監視を行ない、制御に精通したオペレータによって適切な運転制御を行なうことを目的として、破砕機の制御盤の情報を、電話回線Ｔ又は無線で遠隔地にある中央監視盤に伝送して、この中央監視盤で、前記制御盤の情報をモニタするとともにその制御盤を遠隔操作する破砕機の監視システムが提案されている。

登録実用新案第３０５９２０８号公報 特許第３４４５９３９号公報

特許文献１に記載された破砕設備は、異常検出センサの情報に基づき平準化装置の高さや投入コンベアの速度並びに破砕機のロータの回転速度を制御する制御装置を備え、例えばロータの異常振動等が異常検出センサによって検知されると制御装置は直ちに破砕設備を停止するように構成されていた。

当該破砕設備では、異常により破砕機を停止した後に運転を再開するためには、ロータの保守点検や故障の修理が必須となり、保守点検や故障の修理のために専門の作業者が現場に赴き、破砕機を調査診断する必要があった。

しかし、このような破砕設備は一般的に都心部から離れた過疎地に設けられる場合が多く、異常が発生する度に専門の作業者が現地に赴くには、人的負担や経済的負担が大きいという問題があった。また、異常の原因を特定し装置を復旧させるために、現地で実機を調査し、必要な部品を手配して修理する必要があり、復旧までに相当の時間を要するという問題もあった。

また、破砕機に異常が発生する前に消耗品の交換等のメンテナンスを適切に行なうことが好ましいが、現場の作業員が専門的な判断を行なうのは困難であり、また現場毎に被処理物が様々に異なり、またそのために運転状況も様々に異なるため、専門知識を備えた特定の点検技術者が定期的に現場に赴いて試験調査しなければ適切に消耗品の寿命を把握することができなかった。

また、特許文献２に開示されている破砕機の監視システムは、十分な運転知識を備えた熟練者が遠隔操作することを目的とするシステムに過ぎず、異常が発生しても異常原因の予測が困難で、特定の点検技術者による現場での調査が必要という状況が変わるものではなかった。

本発明の目的は、上述した問題に鑑み、コスト負担を低減しながらも、適切にメンテナンスを行なうことができ、異常発生時にも迅速に対応可能な破破砕機の遠隔監視システム、破砕機監視装置、破砕機管理サーバ、及び、端末装置を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による破砕機の遠隔監視システムの第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、モータと、主軸と、前記モータの動力を前記主軸に伝達する動力伝達機構とが装置フレームに取り付けられ、前記主軸とともに回転するロータにより被処理物を破砕するように構成された破砕機の運転データ及び状態データを含む管理情報を収集し、収集した管理情報を破砕機管理サーバに送信する破砕機監視装置と、前記破砕機監視装置と通信回線を介して接続され、前記通信回線を介して前記管理情報を集信するとともに、集信した前記管理情報の少なくとも一部を所定の端末装置に配信する集配信処理部を備えた破砕機管理サーバと、前記破砕機管理サーバから前記管理情報の少なくとも一部が配信され、或いは前記管理情報を閲覧する端末装置と、を含み、前記管理情報に基づいて前記破砕機の部品寿命予測、異常発生予測及び／または異常原因予測を行ない、前記部品寿命予測、異常発生予測及び／または異常原因予測の何れかの予測情報を提供可能に管理する破砕機評価処理部が、前記破砕機監視装置、前記破砕機管理サーバまたは前記端末装置のうちの何れかに設けられている点にある。

破砕機監視装置によって破砕機の運転データ及び状態データを含む管理情報が収集され、収集された管理情報が通信回線を介して破砕機管理サーバに送られ、遠隔地に設置された破砕機の管理情報が破砕機管理サーバに集中管理され、破砕機の稼働状態等が端末装置で速やかに捕捉確認できるようになる。また、破砕機評価処理部によって管理情報に基づく破砕機の部品寿命予測、異常発生予測、及び／または異常原因予測が行なわれるので、専門知識を有する技術者等のスタッフがわざわざ現場に赴かなくても部品寿命予測や異常発生予測に基づいて未然に異常の発生を回避する措置を採ることができ、さらに異常原因予測によって必要な部品予測や作業予測を行なうことができるので、迅速且つ適切な復旧作業を行なうことができる。しかも、何処にいても端末装置から破砕機管理サーバにアクセスすれば適切に破砕機の稼働状態を把握でき、また異常が発生した場合等には破砕機管理サーバから端末装置に配信される管理情報によって速やかに破砕機の状態を把握して迅速に対処することができるので管理が効率的に行なえるようになる。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記管理情報は、前記破砕機の部品寿命予測、異常発生予測、及び／または異常原因予測を行なうための情報であり、前記運転データには、前記破砕機で破砕処理される被処理物の種別、単位時間当たりの破砕処理量、モータ電流、累積稼働時間、累積破砕処理量のうち少なくとも一つが含まれ、前記状態データには、異常発生データ、前記主軸の軸受の振動特性データ、前記主軸の軸受の温度特性データ、前記装置フレームの振動特性データ、前記ロータの回転時の映像データ、音響データのうち少なくとも一つが含まれる点にある。

破砕機監視装置によって破砕機の運転データ及び状態データを含む管理情報が収集されて破砕機管理サーバに送信され、破砕機管理サーバに集信された管理情報が端末装置で閲覧される。運転データには、被処理物の種別、単位時間当たりの破砕処理量、モータ電流、累積稼働時間、累積破砕処理量のうち少なくとも一つが含まれ、前記状態データには、異常発生データ、前記主軸の軸受の振動特性データ、前記主軸の軸受の温度特性データ、前記装置フレームの振動特性データ、前記ロータの回転時の映像データ、音響データのうち少なくとも一つが含まれる。破砕機評価処理部では、これらのデータに基づいて破砕機の部品寿命予測、異常発生予測、及び／または異常原因予測が適切且つ効率的に行なわれるようになる。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記破砕機評価処理部は、単位時間当たりの破砕処理量及び／またはモータ電流と、被処理物の種別に応じて予め設定された重み係数と、交換部品毎に予め設定された寿命係数とから交換部品毎の部品寿命予測データを算出するように構成されている点にある。

被処理物の種別によって破砕処理のための部品の衝撃や摩耗の程度の差が把握され、単位時間当たりの破砕処理量及び／またはモータ電流によって破砕負荷の程度と部品の劣化度合いが把握される。破砕機評価処理部によって、単位時間当たりの破砕処理量及び／またはモータ電流と、被処理物の種別に応じて予め設定された重み係数と、交換部品毎に予め設定された寿命係数とから交換部品毎の部品寿命予測データが算出され、端末装置からそのデータが閲覧され、必要に応じた適切な対処が迅速にできるようになる。

同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記破砕機評価処理部は、前記状態データに含まれる前記主軸の軸受の振動特性データ及び前記装置フレームの振動特性データに基づいて、前記主軸の軸受の寿命予測データ、異常発生予測データ及び／または異常原因予測データを算出するように構成されている点にある。

主軸の軸受の振動特性データによって軸受に受けた衝撃、損傷の有無及び程度が把握され、装置フレームの振動特性データによって被処理物の破砕時に受ける衝撃の程度が把握される。前者と後者の振動特性データが同時期に同じ傾向を示す場合には被処理物による破砕機への一時的な衝撃と判定され、前者のみ振動特性データに異常が見られると、主軸の損傷や主軸の軸受の損傷と判断され、その程度によって寿命や異常の発生が予測され、或いは異常原因が予測される。そのような寿命予測データ、異常発生予測データ及び／または異常原因予測データに従って、現場に赴かずとも適切な診断と対処が可能になる。

同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記破砕機は、前記ロータが装着された前記主軸が縦軸心周りに回転可能に軸支され、前記ロータの上部で前記主軸に軸支されたブレーカと、前記ロータの径方向外側に前記縦軸心と同心状に配置された筒状シェルとを備えて構成される竪型破砕機である点にある。

被破砕物が、縦軸心周りに回転する主軸に装着されたブレーカにより粗破砕され、ロータと筒状シェルとの間隙で微破砕される竪型破砕機に対して、適切な部品寿命予測、異常発生予測、及び／または異常原因予測が可能になり、管理コストが低減でき、効率的に管理できるようになる。

本発明による破砕機監視装置の第一の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、モータと、主軸と、前記モータの動力を前記主軸に伝達する動力伝達機構とが装置フレームに取り付けられ、前記主軸とともに回転するロータにより被処理物を破砕するように構成された破砕機の運転データ及び状態データを含む管理情報を収集し、収集した管理情報を破砕機管理サーバに送信する破砕機監視装置であって、前記管理情報は、前記破砕機の部品寿命予測、異常発生予測、及び／または異常原因予測を行なうための情報であり、前記運転データには、前記破砕機で破砕処理される被処理物の種別、単位時間当たりの破砕処理量、モータ電流、累積稼働時間、累積破砕処理量のうち少なくとも一つが含まれ、前記状態データには、異常発生データ、前記主軸の軸受の振動特性データ、前記主軸の軸受の温度特性データ、前記装置フレームの振動特性データ、前記ロータの回転時の映像データ、音響データのうち少なくとも一つが含まれる点にある。

破砕機監視装置によって、破砕機の運転データ及び状態データを含む管理情報が収集されて破砕機管理サーバに送信される。運転データに被処理物の種別、単位時間当たりの破砕処理量、モータ電流、累積稼働時間、累積破砕処理量のうち少なくとも一つが含まれ、状態データに異常発生データ、前記主軸の軸受の振動特性データ、前記主軸の軸受の温度特性データ、前記装置フレームの振動特性データ、前記ロータの回転時の映像データ、音響データのうち少なくとも一つが含まれる。破砕機管理サーバに送信されるこれらのデータを活用することにより、破砕機の部品寿命予測、異常発生予測、及び／または異常原因予測を適切且つ効率的に行なうことが可能になる。

同第二の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述した第一から第五の何れかの特徴構成を備えた破砕機の遠隔監視システムに用いられる破砕機監視装置であって、前記管理情報を記憶するメモリと、前記メモリに記憶された前記管理情報を前記破砕機管理サーバに送信する通信インタフェースと、前記破砕機に設けられた運転操作用の制御盤と通信可能に接続され、前記制御盤から第１の時間間隔で前記管理情報を収集して前記メモリに記憶するとともに、前記第１の時間間隔よりも長い第２の時間間隔で前記メモリから読み出した何れかの前記管理情報を、前記通信インタフェースを介して前記破砕機管理サーバに送信する管理情報処理部と、を備えている点にある。

破砕機監視装置は、破砕機に設けられた運転操作用の制御盤から第１の時間間隔で必要な管理情報を確実に収集してメモリに記憶し、第１の時間間隔よりも長い第２の時間間隔でメモリから読み出した何れかの管理情報を破砕機管理サーバに送信することで、必要な管理情報を漏らすことなく収集しながらも、破砕機管理サーバへ必要なデータを効率的に送信できるようになる。

同第三の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記管理情報処理部は、前記制御盤から収集した前記管理情報に異常発生データが含まれると、当該異常発生データの収集時点から所定時間遡った時点からの一連の管理情報を前記メモリから読み出して、前記通信インタフェースを介して一括して前記破砕機管理サーバに送信するように構成されている点にある。

制御盤から収集した管理情報に異常発生データが含まれ、何らかの故障が発生したと判断できるとき、異常発生データの収集時点から所定時間遡った時点からの一連の管理情報が破砕機管理サーバに送信されるので、破砕機管理サーバでは、異常発生時の原因究明に必要な管理情報が有用に管理できるようになる。

同第四の特徴構成は、同請求項９に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記破砕機評価処理部をさらに備え、前記通信インタフェースを介して前記管理情報とともに前記予測情報を前記破砕機管理サーバに送信する点にある。

破砕機監視装置に破砕機評価処理部を備えることにより、破砕機評価処理部のみで用いる情報の破砕機管理サーバへの送信が不要になるので、送信容量を低減させ、通信コストやサーバのメモリコスト等を低減させることができるようになる。

本発明による破砕機管理サーバの第一の特徴構成は、同請求項１０に記載した通り、上述した第一から第五の何れかの特徴構成を備えた破砕機の遠隔監視システムに用いられる破砕機管理サーバであって、前記破砕機監視装置と通信回線を介して接続され、前記通信回線を介して前記管理情報を集信するとともに、集信した前記管理情報の少なくとも一部を所定の端末装置に配信する集配信処理部とを備えている点にある。

集配信処理部によって、破砕機監視装置から送信された管理情報のうち必要な情報が所定の端末装置に送信されるので、端末装置側でリアルタイムに破砕機の運転状態が把握できるようになり、他の管理情報を含めて端末装置から閲覧できるようになり、何処にいても破砕機の状態が把握できるようになる。

同第二の特徴構成は、同請求項１１に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記破砕機評価処理部をさらに備え、前記集配信処理部は、前記破砕機評価処理部で生成した前記予測情報を所定の端末装置に配信可能に構成されている点にある。

破砕機評価処理部を破砕機管理サーバに備えると、破砕機監視装置や端末装置の演算負荷を低減できるようになり、また前記予測情報を所定の端末装置に配信することができるようになる。

本発明による端末装置の第一の特徴構成は、同請求項１２に記載した通り、上述した第一から第五の何れかの特徴構成を備えた破砕機の遠隔監視システムに用いられる端末装置であって、破砕機管理サーバから配信された前記管理情報の少なくとも一部を受信する受信処理部と、破砕機管理サーバに格納された前記管理情報を閲覧する閲覧処理部と、を備えている点にある。

何処にいても受信処理部で受信された管理情報に基づいて破砕機の状態が把握できるようになり、さらには閲覧処理部により閲覧した様々な管理情報に基づいて破砕機の状態をより詳しく把握することができるようになる。

同第二の特徴構成は、同請求項１３に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記破砕機評価処理部をさらに備え、前記破砕機評価処理部は、前記閲覧処理部により閲覧した前記管理情報に基づいて前記予測情報を生成して提供可能に管理する点にある。

破砕機評価処理部を端末装置に備えると、閲覧処理部により閲覧した管理情報に基づいて必要なときに予測情報に基づく評価が柔軟に行なえるようになる。

以上説明した通り、本発明によれば、コスト負担を低減しながらも、適切にメンテナンスを行なうことができ、異常発生時にも迅速に対応可能な破破砕機の遠隔監視システム、破砕機監視装置、破砕機管理サーバ、及び、端末装置を提供することができるようになった。

（ａ）は竪型破砕機の正面図、（ｂ）は同平面図、（ｃ）は同左側面図 （ａ）は竪型破砕機の要部平面図、（ｂ）は同縦断面図 （ａ）はブレーカの平面図、（ｂ）は同右側面図、（ｃ）はブレーカの要部平面図 破砕機の遠隔監視システムの構成図 破砕機制御盤を用いた破砕機の制御フローチャート 破砕機監視装置の制御フローチャート 破砕機管理サーバの制御フローチャート

以下に本発明による破砕機の遠隔監視システム、破砕機監視装置、破砕機管理サーバ、及び、端末装置を説明する。

図１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、破砕機の一例である竪型破砕機１は、金属、がれき、木材等の廃棄物を細片に破砕処理する装置であり、装置フレーム６に取り付けられたモータ４及び破砕処理部１０を備えて構成されている。

金属として家電製品やプレス廃材等、がれきとして建築物等の解体時に生じるコンクリート塊等、木材として家具や木製パレットや建築廃材等が主な破砕対象となる。

破砕処理部１０は、装置フレーム６に固定されたディスチャージリング６０と、ディスチャージリング６０の上部に配置された筒状シェル２０と、筒状シェル２０の内部に回転可能に収容されたブレーカ３０等を備えて構成され、破砕処理部１０で破砕された被破砕物が排出部７０から掃き出されるように構成されている。

装置フレーム６の内部で、モータ４の出力軸４Ａに取付けられたプーリ３と破砕処理部１０の回転軸である主軸２に備えたプーリとがＶベルト５で駆動連結され、モータ４の動力で主軸２に取り付けられたロータ４０等が筒状シェル２０に対して回転するように構成されている。

主軸２は、装置フレーム６に支持された下部軸受２Ａ及び上部軸受２Ｂを介して縦軸心周りに回転可能に取り付けられ、モータ４が正転または逆転することにより主軸２も正転または逆転可能に構成されている。モータ４の出力軸４Ａに取付けられたプーリ３と破砕処理部１０の主軸２に備えたプーリとＶベルト５とによって動力伝達機構が構成されている。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、上下方向に延びるリブが形成された上下２段の複数組のシェルライナ２１，２２が筒状シェル２０の内周部に沿って配され、筒状シェル２０の内側に、上方から順にブレーカ３０、ロータ４０、スイーパ５０が主軸２と一体回転するように取り付けられている。ロータ４０は、上下方向に配された３枚の円盤４２と、円盤４２の外周部で各円盤４２に挟まれるようにして、遊転自在に軸支された破砕機構としての複数のグラインダ４１を備えている。尚、破砕機構はグラインダ４１に限らず、公知の他の構成を採用することも可能である。

図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、ブレーカ３０は、回転軸２に挿通され回転軸２と一体に回転する円盤状の基部３３と、基部３３の上側に配置された第１アーム部材３６及び第２アーム部材３７を備えている。第１アーム部材３６と第２アーム部材３７は互いに１８０°の角度でそれぞれが基部３３の径方向に延出形成されている。第１アーム部材３６は第２アーム部材３７の肉厚分だけ軸心方向上側に位置している。

ブレーカ３０を構成する第１アーム部材３６及び第２アーム部材３７の先端には、被破砕物を打撃する際にブレーカ３０が摩耗しないようにブレーカライナ３１が取り付けられている。

第１アーム部材３６及び第２アーム部材３７が基部３３とともに回転することにより、筒状シェル２０に投入された被破砕物が打撃されて粗破砕され、基部３３上を移送しながらシェルライナ２１，２２とグラインダ４１との間に導かれてさらに細かく破砕される。このときの基部３３の摩耗を抑制するため、基部３３の上面には放射状の肉盛３４が形成されている。図３（ａ），（ｃ）のハッチング部位が肉盛部位である。

図２（ｂ）に示すように、ディスチャージリング６０がスイーパ５０を囲繞するように配置され、スイーパ５０の掃引、つまり主軸２周りの回転によりディスチャージリング６０の周壁に形成された開口部５０Ａから被破砕物が掃き出される。このときのディスチャージリング６０の摩耗を回避するために、ディスチャージリング６０の内周部にディスチャージリングライナ６２ａが配置されている。

上方から投入された被破砕物は、ブレーカ３０で打撃されて粗破砕され、シェルライナ２１，２２とグラインダ４１との間でさらに細かく破砕されながら下方に搬送され、筒状シェル２０の下方に配置されたディスチャージリング６０に落下する。

ディスチャージリング６０に落下した被破砕物は、スイーパ５０の回転軸２周りの掃引によりディスチャージリングの周壁に形成された開口部５０Ａから掃き出され、排出部７０から装置外部に排出される。

図示していないが、筒状シェル２０の上方空間に向って被破砕物を搬送して上方から筒状シェル２０に落下投入する投入コンベア機構と、排出部７０から排出された被破砕物を下流側の選別機構に搬送する排出コンベア機構が設けられている。

図１（ａ）に示すように、上述した竪型破砕機１には、起動スイッチＳＷ１や停止スイッチＳＷ２を備え、破砕機１を制御する制御盤１００が設けられている。

装置フレーム６、主軸２の下部軸受２Ａ及び上部軸受２Ｂには、夫々加速度センサで構成される振動計Ｓ６，ＳＡ，ＳＢが設置され、下部軸受２Ａ及び上部軸受２Ｂには夫々温度センサ（図示せず）が設置されている。各加速度センサ及び各温度センサで検出された値は、電気信号として制御盤１００に入力されている。尚、主軸２の軸受２Ａ，２Ｂの何れにも振動計及び温度センサを設置した例を示したが、何れか一方の軸受のみに設置してもよい。その場合、上部軸受２Ｂに設置するのが好ましい。

投入コンベア機構には筒状シェル２０に落下投入される被破砕物の重量を検知する重量計が組み込まれ、排出コンベア機構には排出部７０から排出された被破砕物の重量を計測する重量計が組み込まれている。各重量計の値が制御盤１００に入力され、単位時間当たりの被破砕物の投入重量または排出重量により破砕機１の破砕処理量が把握される。

このような破砕機１は、都心から離れた過疎地に設置されている場合が多く、故障の復旧処理やメンテナンス等のために専門知識を備えた技術者が頻繁に現地に赴くのは非常に困難であるために、現地で収集されていた管理情報を遠隔地で把握できるように遠隔監視システムが構築されている。

図４には、そのような遠隔監視システム２００の一例が示されている。
本発明による破砕機の遠隔監視システム２００は、単一または複数の破砕機監視装置３００と、破砕機管理サーバ４００と、複数台の端末装置５００とで構成されている。

破砕機監視装置３００と破砕機管理サーバ４００とは移動体無線通信網６００を介して相互に通信可能に接続され、破砕機管理サーバ４００と端末装置５００とは、移動体無線通信網６００やインターネット７００を介して相互に通信可能に構成されている。

移動体無線通信網６００としてＣＤＭＡ方式を採用したＬＴＥ（Long Term Evolution）通信やＦＯＭＡ通信等の携帯電話回線が好適に用いられる。尚、このような移動体無線通信網６００を通信媒体に用いる以外に、メタル回線や光回線、さらには衛星通信等の他の通信媒体を用いることも可能である。

破砕機監視装置３００は、破砕機１の近傍に設置され、破砕機１の運転データ及び状態データを含む管理情報を収集して破砕機管理サーバ４００に送信する情報収集処理装置であり、破砕機制御盤１００と通信する通信Ｉ／Ｆ３１０と、通信Ｉ／Ｆ３１０を介して得られた管理情報を記憶するメモリ３２０と、メモリ３２０に記憶された管理情報を読み出して破砕機管理サーバ４００に送信する無線通信Ｉ／Ｆ３３０と、それらを制御する管理情報処理部３４０を備えている。尚、「Ｉ／Ｆ」はインタフェースの略記である。

管理情報は、破砕機１の部品寿命予測、異常発生予測、及び／または異常原因予測を行なうための情報であり、代表的な運転データには、破砕機１で破砕処理される被処理物の種別、単位時間当たりの破砕処理量及びモータ電流に加えて、累積稼働時間または累積破砕処理量が含まれ、代表的な状態データには、異常発生データに加えて、主軸２の軸受２Ａ，２Ｂの振動特性データ、主軸２の軸受２Ａ，２Ｂの温度特性データ、装置フレーム６の振動特性データ、ロータ４０の回転時の映像データ及び／または音響データの何れかが含まれる。映像データを取得するために筒状シェル２０の上部に撮像装置が設置され、音響データを取得するために装置フレーム６には集音マイクが設置されている。

単位時間の当たりの破砕処理量は、投入コンベア機構に備えた重量計で計測される単位時間当たりの投入重量または排出コンベア機構に備えた重量計で計測される単位時間当たりの排出重量で求められ、管理情報処理部３４０で算出される。

破砕機管理サーバ４００は、通信回線を介して接続された破砕機監視装置３００から上述の管理情報を集信して管理情報ＤＢ４３０に格納するとともに、集信した管理情報の少なくとも一部を管理情報ＤＢ４３０から読み出して所定の端末装置５００に配信する集配信処理部４１０と、管理情報に基づいて破砕機１の部品寿命予測、異常発生予測、及び／または異常原因予測を行なう破砕機評価処理部４２０とを備えている。尚、「ＤＢ」はデータベースの略記である。

端末装置５００は、パーソナルコンピュータやタブレットコンピュータ、或いはスマートフォン等で構成され、移動体無線通信網６００やインターネット７００を介して破砕機管理サーバ４００と接続可能に構成され、破砕機管理サーバ４００から配信された管理情報の少なくとも一部を受信する受信処理部として動作する電子メール機能や電話機能と、破砕機管理サーバ４００に格納された管理情報を閲覧する閲覧処理部として動作するブラウザ機能を備えている。

破砕機監視装置３００の通信Ｉ／Ｆ３１０と、破砕機１に備えた破砕機制御盤１００の通信Ｉ／Ｆ１６０との間で管理情報の伝達が行なわれる。

破砕機制御盤１００には起動スイッチＳＷ１や停止スイッチＳＷ２、破砕対象物が金属、がれき、木材の何れであるかを指定する入力部等の操作部が設けられ、操作部の操作に基づいて破砕機１を制御する破砕機制御部１１０が設けられている。通信Ｉ／Ｆ１６０，３１０は、オンまたはオフ状態を示す複数の接点信号端子と、センサ出力値を示す複数のアナログ信号端子を備えて構成されている。

破砕機制御部１１０は、インダクションモータ４を所定の一定速度に速度制御するモータ制御部１２０と、起動スイッチＳＷ１が操作されるとモータ制御部１２０やコンベア機構を起動し、停止スイッチＳＷ２が操作されるとモータ制御部１２０やコンベア機構を停止する起動／停止制御部１３０と、破砕機１の異常を検知する異常検知部１４０と、センサＩ／Ｆ１５０等を備えている。

センサＩ／Ｆ１５０には、投入コンベア機構や排出コンベア機構に備えた重量計の出力信号、振動計Ｓ６，ＳＡ，ＳＢの出力信号、下部軸受２Ａ及び上部軸受２Ｂに備えた温度センサの出力信号が入力されている。

モータ制御部１２０は、モータ４に流れる電流を検知する電流センサの値及びモータ４の回転数を検知する回転数センサの値が入力され、それらの値に基づいてモータ４を定速制御するように構成されている。

異常検知部１４０は、モータ４に閾値以上の過電流が流れ、或いは回転数センサの値が閾値以下に低下したときに過負荷状態に到ったと判断して、モータ制御部１２０を介してモータ４を緊急停止する。

異常検知部１４０は、さらに振動計Ｓ６，ＳＡ，ＳＢが振幅閾値以上の異常振動を示したとき、或いは温度センサが温度閾値以上の温度を示したときに主軸２が破損したと判断してモータ制御部１２０を介してモータ４を緊急停止する。

図５には、破砕機制御部１１０の制御動作が示されている。操作者によって起動スイッチＳＷ１がオンされると（Ｓ１１）、起動／停止制御部１３０からの指示によりモータ制御部１２０が起動し、所定の回転速度でモータ４が回転するように制御される（Ｓ１２，Ｓ１３）。

モータ４が所定速度に立ち上がると、起動／停止制御部１３０は投入コンベア機構及び排出コンベア機構を作動させて、破砕機１に被破砕物を投入して破砕処理を開始する（Ｓ１４）。破砕処理中に、センサＩ／Ｆ１５０は各種のセンサからの信号を入力処理して、処理した情報を異常検知部１４０に出力するとともに通信Ｉ／Ｆ１６０に出力する。

破砕機１の稼働状態を示す接点信号、コンベア機構のオン／オフ状態を示す接点信号、モータ４のオン／オフ状態を示す接点信号、破砕機１の正常／異常状態を示す接点信号等のデジタル信号や、重量計、温度センサ、振動センサ等のアナログ信号が通信Ｉ／Ｆ１６０，３１０を介して破砕機監視装置３００に送られる。

異常検知部１４０により異常検知されると（Ｓ１６）、アラームを鳴動させてモータ等を停止制御し（Ｓ１７）、正常状態で停止スイッチＳＷ２がオンされるとコンベア機構を停止した後、破砕機１に投入された被破砕物の処理が終了する所定時間の経過後にモータを停止する（Ｓ１９）。

図６には、破砕機監視装置３００の動作が示されている。破砕機監視装置３００は、通信Ｉ／Ｆ３１０を介して破砕機制御盤１００から得られた接点信号及びアナログ信号を受信し、破砕機１が稼働中であると判断すると（Ｓ２１）、先ず正常／異常状態を示す接点信号に基づいて正常状態であるか異常状態であるかを判断する（Ｓ２２）。

正常状態であると判断すると（Ｓ２２）、第１の所定時間を経過する度に（Ｓ２３）、通信Ｉ／Ｆ３１０を介して得られた運転データ及び状態データを入力して（Ｓ２４，Ｓ２５）、そのデータをその時刻情報とともにメモリ３２０に書込み（Ｓ２６）、第１の所定時間のタイマーを再起動する（Ｓ２７）。アナログ信号はデジタル信号にＡ／Ｄ変換した後に記憶することは言うまでもない。

次に、第１の所定時間より長い第２の所定時間を経過する度に（Ｓ２８）、メモリ３２０から直近の運転データ及び状態データを対応する時刻情報とともに読み出して（Ｓ２９）、そのデータを破砕機管理サーバ４００に送信し（Ｓ３０）、第２の所定時間のタイマーを再起動して（Ｓ３１）、ステップＳ２２に戻る。

ステップＳ２２で異常状態であると判断すると、その時点から所定時間遡ってメモリ３２０に書き込んだデータを順次読み出して（Ｓ３２）、破砕機管理サーバ４００に送信し（Ｓ３３）、ステップＳ２３の処理に移行する。

第１の所定時間は１秒に設定され、第２の所定時間は１分に設定されている。また異常状態であると判断されたときに遡る所定時間は４分に設定されている。つまり、破砕機監視装置１００は、異常が発生していない状態では１秒間隔で管理情報を取得してメモリ３２０に記憶し、１分間隔で管理情報を破砕機管理サーバ４００に送信し、異常が発生すると、その時点から４分遡った管理情報を破砕機管理サーバ４００に送信する。尚、各所定時間の値は例示に過ぎず、特に限定するものではなく、適宜設定可能であることは言うまでもない。

図７には、破砕機管理サーバ４００の動作が示されている。集配信処理部４１０は、各破砕機監視装置１００から送信された管理情報を受信すると（Ｓ４１）、破砕機１毎に区画された管理情報ＤＢ４３０のデータ格納領域に管理情報を確認する処理を（Ｓ４２）、システムを構成する全ての破砕機監視装置１００に対して行なう（Ｓ４３）。

集配信処理部４１０は、各破砕機監視装置１００から送信された管理情報に含まれる特定のイベントが発生すると（Ｓ４４）、そのイベントに関する管理情報が予め破砕機監視装置１００毎に登録されている端末装置５００に送信する（Ｓ４５）。

イベントには、破砕機の起動、停止、異常発生が含まれ、それらのイベントが発生すると、イベント毎に設定されている管理情報が事前登録されている端末装置５００に送信される。例えば、砕機の起動、停止の際にはその時刻情報が送信され、異常発生時には、異常の発生時刻、異常の種別、その直前の主軸の振動データ、主軸軸受の温度データ等である。

イベント発生時の端末装置５００への送信には、電子メールが好適に採用される。電子メールアドレスが設定されていない端末装置が携帯端末装置である場合には、自動音声メッセージによる電話が採用される。

破砕機評価処理部４２０は、管理情報ＤＢ４３０に格納された管理情報に基づいて、異常状態の発生時には異常原因解析処理を行ない、通常時には部品寿命予測処理、異常発生予測処理を行ない（Ｓ４６）、処理結果を管理情報ＤＢ４３０に格納する（Ｓ４７）。さらに、各端末装置５００からのアクセスに応じて必要な対処を行なう（Ｓ４８）。例えば、異常発生時の通報先の設定、管理情報ＤＢ４３０の閲覧処理等である。

破砕機監視装置３００によって破砕機１の運転データ及び状態データを含む管理情報が収集され、収集された管理情報が通信回線を介して破砕機管理サーバ４００に送られ、遠隔地に設置された破砕機１であっても破砕機管理サーバ４００によって常に管理情報が把握されるようになる。

破砕機管理サーバ４００に備えた破砕機評価処理部４２０によって管理情報に基づく破砕機１の部品寿命予測、異常発生予測、及び／または異常原因予測が行なわれるので、現場に赴かなくても部品寿命予測や異常発生予測に基づいて未然に異常の発生を回避することができ、異常原因予測によって必要な部品予測や作業予測が行なわれるので、迅速に復旧作業を行なうことができる。

しかも、端末装置５００から破砕機管理サーバ４００にアクセスして適切に破砕機の稼働状態を把握でき、また破砕機管理サーバ４００から配信される管理情報及び／または予測情報によって効率的な管理が可能になる。

被破砕物が、縦軸心周りに回転する主軸に装着されたブレーカにより粗破砕され、ロータと筒状シェルとの間隙で微破砕される竪型破砕機に対して、適切な部品寿命予測、異常発生予測、及び／または異常原因予測が可能になり、管理コストが低減でき、効率的に管理できるようになる。

運転データには、被処理物の種別、単位時間当たりの破砕処理量、モータ電流、累積稼働時間、累積破砕処理量が含まれ、状態データには、異常発生データ、主軸の軸受の振動特性データ、主軸の軸受の温度特性データ、装置フレームの振動特性データ、ロータの回転時の映像データ、音響データが含まれる。

破砕機管理サーバでは、これらのデータに基づいて破砕機の部品寿命予測、異常発生予測、及び／または異常原因予測が適切且つ効率的に行なわれるようになる。尚、運転データにおけるモータ電流は単位時間当たりの平均電流でもよく、ピーク電流でもよい。ピーク電流は異常発生予測及び／または異常原因予測に好適に用いることができ、平均電流は寿命予測に好適に用いることができる。

以下、破砕機評価処理部４２０によって実行される破砕機評価処理について詳述する。破砕機評価処理部４２０は、単位時間当たりの破砕処理量Ｍと、被処理物の種別Ｋｉと、被処理物の種別に応じて予め設定された重み係数Ｗｉ（０＜Ｗｉ＜１）と、交換部品毎に予め設定された寿命係数γｉ（０＜γｉ＜１）とから交換部品毎の部品寿命予測データＡｉを算出するように構成されている。ｉは部品種類を示す添え字である。

交換部品として、ブレーカを被覆するブレーカライナ、グラインダ、シェルライナ、スイーパを被覆するスイーパライナ、ディスチャージリングライナが想定され、寿命係数γｉは、ブレーカライナ＞グラインダ＞スイーパライナ＞シェルライナ＞ディスチャージリングライナの順に設定されている。同じ被処理物を破砕する場合に、寿命係数γｉが大きいほど部品寿命が短くなる。

また、同じ部品でも被処理物の種別Ｋｉにより消耗度合いが異なることを考慮して、被処理物の種別に応じて重み係数Ｗｉが設定されている。重み係数Ｗｉは、がれき＞金属＞木材の順に設定されている。

寿命予測関数Ｆ（Ｍ，Ｋｉ，γｉ）として、部品寿命予測データＡｉ＝Ｆ（Ｍ，Ｋｉ，γｉ）により求められる。部品の摩耗が進むほど単位時間当たりの破砕処理量Ｍの値が小さくなるという特性、重み係数Ｗｉが大きいほど摩耗しやすいという特性、寿命係数γｉが大きいほど寿命が短いという特性に基づいて部品寿命予測データＡｉが求められる。

部品の劣化度の指標として、単位時間当たりの破砕処理量Ｍ以外に、或いは単位時間当たりの破砕処理量Ｍに加えてモータ電流を加味することも可能である。部品劣化が進むほど円滑な破砕が阻害され、モータに掛かる負荷が大きくなり、それがモータ電流で表されるからである。

このようにして求めた部品寿命予測データＡｉがある下限閾値を超えると、部品交換を促す部品交換メッセージが対応部品に付され、端末装置から該部品交換メッセージを確認することができるようになる。部品寿命予測データＡｉがある下限閾値を超えると、異常発生予測メッセージが対応部品に付され、端末装置から該部品に異常発生予測メッセージを確認することができるようになる。

部品交換メッセージが付された時点で部品交換時期を認識でき、異常発生予測メッセージが付された時点で速やかなメンテナンス作業が要請される。

破砕機評価処理部４２０は、主軸の軸受の振動特性データ、主軸の軸受の温度特性データ及び装置フレームの振動特性データに基づいて主軸の軸受の寿命予測データ及び／または異常発生予測データを算出するように構成されている。

被処理物が破砕機に投入された際に、過負荷になると装置フレーム及び主軸に異常振動が発生する。このような振動は加速度センサにより検出され、破砕機監視装置３００によって、加速度センサの出力から振動周期、振動振幅が算出され、振動周期及び振動振幅が状態データとしてメモリ３２０に格納され、破砕機管理サーバ４００に送信される。

破砕機評価処理部４２０は、装置フレーム及び主軸の軸受の振動特性データ、つまり振動周期、振動振幅がほぼ同じ傾向を示す場合には、破砕負荷の一時的な増大と判断し、特段の寿命予測や異常発生予測を行なうことはないが、装置フレームに比べて主軸の軸受の振動周期または振動振幅が著しく大きい場合いには、主軸の軸受の異常、または主軸の歪みによる偏心が生じていると判断して主軸の異常発生メッセージが生成されて管理情報ＤＢに記憶される。

さらに、主軸の軸受の温度変化に基づいて主軸の軸受の異常、または主軸の歪みによる偏心が生じていると判断して主軸の異常発生メッセージが生成されて管理情報ＤＢに記憶されるように構成されていてもよい。軸受の破損によって軸受部の温度が通常の温度範囲から逸脱したと判定すると、主軸の異常発生メッセージが生成されて管理情報ＤＢに記憶されるのである。

尚、装置フレーム及び主軸の軸受の振動振幅が大きくなく、主軸の軸受の温度変化のみ大きい場合には、主軸の軸受におけるグリスが不足していると判断して、異常メッセージが生成されて管理情報ＤＢに記憶されるように構成されている。

この様に、破砕機の部品寿命及び異常発生は、被処理物の種別、単位時間当たりの破砕処理量の低下、破砕負荷の上昇、累積稼働時間、主軸の軸受温度、振動特性データ、重み係数Ｗｉ、寿命係数γｉの何れかまたは組合せにより予測評価できるようになる。

さらに、撮像装置により得られる映像データや、集音マイクにより得られる音響データを用いることにより、より正確に異常予測ができるようになる。映像データからブレーカの動きまたは主軸の軸心を抽出すると偏心の程度がより明確に確認でき、音響データによれば異音の発生の有無により主軸の回転状態等がより明確に確認できる。

また、破砕機１に異常が発生した場合には、その直前の所定時間の管理情報及び上述の部品寿命予測、異常発生予測から、どの部品が原因で異常が発生したのかを高確率で判定評価でき、復帰に必要なメンテナンス部品の手配も迅速に行えるようになる。

上述した実施形態では、管理情報に基づいて破砕機の部品寿命予測、異常発生予測及び／または異常原因予測を行ない、部品寿命予測、異常発生予測及び／または異常原因予測の何れかの予測情報を提供可能に管理する破砕機評価処理部が、破砕機管理サーバに組み込まれた例を説明したが、破砕機評価処理部を破砕機監視装置に組み込んでもよいし、端末装置に組み込んでもよい。

破砕機監視装置に破砕機評価処理部を組み込む場合には、通信インタフェースを介して管理情報とともに予測情報を破砕機管理サーバに送信するように構成し、破砕機管理サーバが少なくとも一部の管理情報とともに予測情報を所定の端末装置に送信するように構成すればよい。予測情報とは、部品寿命予測情報、異常発生予測情報及び／または異常原因予測情報のことである。

端末装置に破砕機評価処理部を組み込む場合には、閲覧処理部により閲覧した管理情報に基づいて予測情報を生成して破砕機管理サーバ等に提供可能に管理するように構成すればよい。

上述した実施形態では、破砕機１が竪型破砕機である場合を例に本発明を説明したが、破砕機が一軸または二軸の横軸せん断破砕機等の他の破砕機であっても本発明を適用することができる。

上述した遠隔監視システムを構築するための破砕機監視装置、破砕機管理サーバ、端末装置は、公知の半導体技術を用いたマイクロコンピュータやメモリ回路等のハードウェアや、それらを用いたコンピュータソフトウェア技術を用いて適宜構成することができる。

１：破砕機
２：主軸
４：モータ
６：装置フレーム
１００：破砕機制御盤
２００：遠隔監視システム
３００：破砕機監視装置
３４０：管理情報処理部
４００：破砕機管理サーバ
４１０：集配信処理部
４２０：破砕機評価処理部
４３０：管理情報ＤＢ
５００：端末装置
６００：データ伝送媒体（移動体無線通信網）
７００：データ伝送媒体（インターネット）

Claims (13)

1. モータと、主軸と、前記モータの動力を前記主軸に伝達する動力伝達機構とが装置フレームに取り付けられ、前記主軸とともに回転するロータにより被処理物を破砕するように構成された破砕機の運転データ及び状態データを含む管理情報を収集し、収集した管理情報を破砕機管理サーバに送信する破砕機監視装置と、
   前記破砕機監視装置と通信回線を介して接続され、前記通信回線を介して前記管理情報を集信するとともに、集信した前記管理情報の少なくとも一部を所定の端末装置に配信する集配信処理部を備えた破砕機管理サーバと、
   前記破砕機管理サーバから前記管理情報の少なくとも一部が配信され、或いは前記管理情報を閲覧する端末装置と、
   を含み、
   前記管理情報に基づいて前記破砕機の部品寿命予測、異常発生予測及び／または異常原因予測を行ない、前記部品寿命予測、異常発生予測及び／または異常原因予測の何れかの予測情報を提供可能に管理する破砕機評価処理部が、前記破砕機監視装置、前記破砕機管理サーバまたは前記端末装置のうちの何れかに設けられている破砕機の遠隔監視システム。
2. 前記管理情報は、前記破砕機の部品寿命予測、異常発生予測、及び／または異常原因予測を行なうための情報であり、
   前記運転データには、前記破砕機で破砕処理される被処理物の種別、単位時間当たりの破砕処理量、モータ電流、累積稼働時間、累積破砕処理量のうち少なくとも一つが含まれ、
   前記状態データには、異常発生データ、前記主軸の軸受の振動特性データ、前記主軸の軸受の温度特性データ、前記装置フレームの振動特性データ、前記ロータの回転時の映像データ、音響データのうち少なくとも一つが含まれる、
   ことを特徴とする請求項１記載の破砕機の遠隔監視システム。
3. 前記破砕機評価処理部は、単位時間当たりの破砕処理量及び／またはモータ電流と、被処理物の種別に応じて予め設定された重み係数と、交換部品毎に予め設定された寿命係数とから交換部品毎の部品寿命予測データを算出するように構成されている請求項１または２記載の破砕機の遠隔監視システム。
4. 前記破砕機評価処理部は、前記状態データに含まれる前記主軸の軸受の振動特性データ及び前記装置フレームの振動特性データに基づいて、前記主軸の軸受の寿命予測データ、異常発生予測データ及び／または異常原因予測データを算出するように構成されている請求項１から３の何れかに記載の破砕機の遠隔監視システム。
5. 前記破砕機は、前記ロータが装着された前記主軸が縦軸心周りに回転可能に軸支され、前記ロータの上部で前記主軸に軸支されたブレーカと、前記ロータの径方向外側に前記縦軸心と同心状に配置された筒状シェルとを備えて構成される竪型破砕機である請求項１から４の何れかに記載の破砕機の遠隔監視システム。
6. モータと、主軸と、前記モータの動力を前記主軸に伝達する動力伝達機構とが装置フレームに取り付けられ、前記主軸とともに回転するロータにより被処理物を破砕するように構成された破砕機の運転データ及び状態データを含む管理情報を収集し、収集した管理情報を破砕機管理サーバに送信する破砕機監視装置であって、
   前記管理情報は、前記破砕機の部品寿命予測、異常発生予測、及び／または異常原因予測を行なうための情報であり、
   前記運転データには、前記破砕機で破砕処理される被処理物の種別、単位時間当たりの破砕処理量、モータ電流、累積稼働時間、累積破砕処理量のうち少なくとも一つが含まれ、
   前記状態データには、異常発生データ、前記主軸の軸受の振動特性データ、前記主軸の軸受の温度特性データ、前記装置フレームの振動特性データ、前記ロータの回転時の映像データ、音響データのうち少なくとも一つが含まれる、
   ことを特徴とする破砕機監視装置。
7. 請求項１から５の何れかに記載の破砕機の遠隔監視システムに用いられる破砕機監視装置であって、
   前記管理情報を記憶するメモリと、
   前記メモリに記憶された前記管理情報を前記破砕機管理サーバに送信する通信インタフェースと、
   前記破砕機に設けられた運転操作用の制御盤と通信可能に接続され、前記制御盤から第１の時間間隔で前記管理情報を収集して前記メモリに記憶するとともに、前記第１の時間間隔よりも長い第２の時間間隔で前記メモリから読み出した何れかの前記管理情報を、前記通信インタフェースを介して前記破砕機管理サーバに送信する管理情報処理部と、
   を備えている破砕機監視装置。
8. 前記管理情報処理部は、前記制御盤から収集した前記管理情報に異常発生データが含まれると、当該異常発生データの収集時点から所定時間遡った時点からの一連の管理情報を前記メモリから読み出して、前記通信インタフェースを介して一括して前記破砕機管理サーバに送信するように構成されている請求項７記載の破砕機監視装置。
9. 前記破砕機評価処理部をさらに備え、
   前記通信インタフェースを介して前記管理情報とともに前記予測情報を前記破砕機管理サーバに送信する請求項７または８記載の破砕機監視装置。
10. 請求項１から５の何れかに記載の破砕機の遠隔監視システムに用いられる破砕機管理サーバであって、
    前記破砕機監視装置と通信回線を介して接続され、前記通信回線を介して前記管理情報を集信するとともに、集信した前記管理情報の少なくとも一部を所定の端末装置に配信する集配信処理部とを備えている破砕機管理サーバ。
11. 前記破砕機評価処理部をさらに備え、
    前記集配信処理部は、前記破砕機評価処理部で生成した前記予測情報を所定の端末装置に配信可能に構成されている請求項１０記載の破砕機管理サーバ。
12. 請求項１から５の何れかに記載の破砕機の遠隔監視システムに用いられる端末装置であって、
    破砕機管理サーバから配信された前記管理情報の少なくとも一部を受信する受信処理部と、
    破砕機管理サーバに格納された前記管理情報を閲覧する閲覧処理部と、
    を備えている端末装置。
13. 前記破砕機評価処理部をさらに備え、
    前記破砕機評価処理部は、前記閲覧処理部により閲覧した前記管理情報に基づいて前記予測情報を生成して提供可能に管理する請求項１２記載の端末装置。

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