JP2019103977A - 破砕機、制御装置、制御方法、及び、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】破砕機に蓄積された被破砕物の量が所定レベルより少ない状態が長時間継続することで生じ得る機械の損傷等の問題を軽減する。【解決手段】本発明によれば、破砕機構１０と、被破砕物を破砕機構１０に供給する供給機構４０と、破砕機構１０に蓄積された被破砕物の高さを検出する検出装置２０と、高さが下限閾値を下回った状態が基準時間以上継続した場合、供給機構４０の動作を停止させる、及び、警告を出力する、の少なくとも一方を実行する制御装置３０と、を有する破砕機１が提供される。【選択図】図１

Description

本発明は、破砕機、制御装置、制御方法、及び、プログラムに関する。

特許文献１では、破砕機に蓄積された被破砕物（岩石など）の量が少ないときには、コンケーブとマントルの間で被破砕物が圧密しにくく互いの圧縮する力が小さいため、粒子間破砕が十分行われず、丸みを帯びた形状が得られないという課題が開示されている。そして、当該課題を解決する手段として、破砕機に蓄積された被破砕物の高さを検出し、当該高さが所定高さ以下のとき、破砕機を駆動するアクチュエータの回転速度を低下させる手段が開示されている。

特許第４２４７８０６号

破砕機に蓄積された被破砕物の量が所定レベルより少ない状態が長時間継続すると、機械を傷める等の問題が発生する。本発明は、当該課題を解決することを課題とする。

本発明によれば、
破砕機構と、
被破砕物を前記破砕機構に供給する供給機構と、
前記破砕機構に蓄積された被破砕物の高さを検出する検出装置と、
前記高さが下限閾値を下回った状態が基準時間以上継続した場合、前記供給機構の動作を停止させる、及び、警告を出力する、の少なくとも一方を実行する制御装置と、
を有する破砕機が提供される。

また、本発明によれば、
破砕機構に蓄積された被破砕物の高さが下限閾値を下回った状態が基準時間以上継続した場合、前記破砕機構に被破砕物を供給する供給機構の動作を停止させる、及び、警告を出力する、の少なくとも一方を実行する制御装置が提供される。

また、本発明によれば、
コンピュータが、
破砕機構に蓄積された被破砕物の高さが下限閾値を下回った状態が基準時間以上継続した場合、前記破砕機構に被破砕物を供給する供給機構の動作を停止させる、及び、警告を出力する、の少なくとも一方を実行する制御方法が提供される。

また、本発明によれば、
コンピュータに、
破砕機構に蓄積された被破砕物の高さが下限閾値を下回った状態が基準時間以上継続した場合、前記破砕機構に被破砕物を供給する供給機構の動作を停止させる、及び、警告を出力する、の少なくとも一方を実行させるプログラムが提供される。

本発明によれば、破砕機に蓄積された被破砕物の量が所定レベルより少ない状態が長時間継続することで生じ得る機械の損傷等の問題を軽減できる。

本実施形態の破砕機の機能ブロック図の一例である。 本実施形態の破砕機の概略図の一例を示す図である。 破砕処理の流れの一例を示す工程図である。 本実施形態の制御装置の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 本実施形態の装置のハードウエア構成の一例を概念的に示す図である。

まず、本実施形態の破砕機の概要を説明する。本実施形態の破砕機は、破砕機構と、供給機構と、検出装置と、制御装置とを有する。供給機構は、被破砕物を破砕機構に供給する。破砕機構は、被破砕物を破砕する。検出装置は、破砕機構に蓄積された被破砕物の高さを検出する。制御装置は、当該高さが下限閾値を下回った状態が基準時間以上継続した場合、供給機構の動作を停止する、及び、警告を出力する、の少なくとも一方を実行する。このような本実施形態の破砕機によれば、下限閾値を適切に設定することで、破砕機に蓄積された被破砕物の量が所定レベルより少ない状態が長時間継続する不都合を抑制できる。結果、それに起因する機械の損傷、生産量の低下、生産品質の低下等の問題を軽減できる。

次に、本実施形態の破砕機の構成を詳細に説明する。図１に、本実施形態の破砕機１の機能ブロック図の一例を示す。図示するように、破砕機１は、破砕機構１０と、検出装置２０、制御装置３０、供給機構４０とを有する。

図２に、破砕機構１０の一例を示す。なお、図示する破砕機構１０の構成はあくまで一例であり、破砕機構１０の構成は図示するものに限定されない。

ここで、破砕機構１０の構成を簡単に説明する。図示するように、破砕機構１０は、ホッパ１１及びコンケーブ１２を含む筒状体１３と、マントル１４と、主軸１５と、駆動軸１６とを有する。

ホッパ１１の上方の開口からホッパ１１内に被破砕物が投入される。これにより、ホッパ１１内に被破砕物が蓄積される。被破砕物は、例えば、岩石等である。

マントル１４は、筒状体１３の下方の開口側に位置する。マントル１４は、コンケーブ１２の下面との間で被破砕物を挟み込んで、被破砕物を破砕する。コンケーブ１２は、装置本体の上部に上下方向に変位自在かつ交換自在に装着されている。マントル１４は、回転軸心から傾斜した駆動軸１６で支持されており、いわゆる歳差運動の状態で回転駆動される。そこで、マントル１４の上面とコンケーブ１２の下面との間隙で原料を破砕する破砕室が形成されている。

不図示の駆動手段（例：電動モータ、油圧モータ等）により駆動軸１６に力が加えられると、駆動軸１６は回転する。駆動軸１６と主軸１５とは、歯車等を介して互いに噛合している。駆動軸１６が回転すると、主軸１５に力が加わり、主軸１５が回転する。この主軸１５の回転に伴い、マントル１４が回転する。当該回転で被破砕物に力を加えて破砕する。

図１に戻り、供給機構４０は被破砕物を破砕機構１０に供給する。供給機構４０は被破砕物を運搬し、ホッパ１１の上方の開口からホッパ１１内に被破砕物を投入する。このような機能を実現する供給機構４０の構成は特段制限されない。例えば、供給機構４０はコンベアーを含んで構成されてもよい。

ここで、図３を用いて被破砕物を破砕する処理の流れの一例を説明する。ストックされている被破砕物は供給機構４０（例：コンベアー）により破砕機構１０まで運搬され、破砕機構１０に供給される。具体的には、図２を用いて説明したように、被破砕物はホッパ１１の上方の開口からホッパ１１内に投入される。結果、ホッパ１１内に被破砕物が蓄積される。

破砕機構１０は、供給機構４０により供給された被破砕物を破砕する。具体的には、図２を用いて説明したように、コンケーブ１２とマントル１４との間で被破砕物を挟み込んで、被破砕物を破砕する。

破砕機構１０から排出された被破砕物は篩網にかけられる。この篩網により、所定レベルより小さくなっている被破砕物を取り出す。そして、所定レベルより小さくなっていない被破砕物は、再び破砕機構１０に供給される。

図１に戻り、検出装置２０は、破砕機構１０に蓄積された被破砕物の高さを検出する。具体的には、検出装置２０は、ホッパ１１内に蓄積された被破砕物群の高さ（以下、単に「被破砕物の高さ」という場合がある）を検出する。高さを検出する手段は様々であるが、以下一例を説明する。

例えば、超音波を利用する手段が考えられる。ホッパ１１の上方に超音波発信機及び受信機を設置する。超音波発信機はホッパ１１内に蓄積された被破砕物に向けて超音波を発信する。超音波はホッパ１１内に蓄積された被破砕物群の上面で反射する。受信機はその反射波を受信する。検出装置２０は超音波発信から反射波受信までの時間差に基づき、超音波発信機及び受信機から被破砕物群の上面までの距離を算出する。そして、検出装置２０は、予め保持している「ホッパ１１の底から超音波発信機及び受信機までの距離」から、算出した「超音波発信機及び受信機から被破砕物群の上面までの距離」を引くことで、ホッパ１１内に蓄積された被破砕物の高さを算出する。

制御装置３０は、破砕機構１０に蓄積された被破砕物の高さが下限閾値を下回った状態が基準時間以上継続した場合、「供給機構４０に向けて動作を停止する信号を出力し、供給機構４０の動作を停止させる」、及び、「作業員に向けて警告を出力する」、の少なくとも一方を実行する。

なお、制御装置３０は、被破砕物の高さが下限閾値を下回ると、それに応じてその旨を作業員に通知してもよい。この場合、制御装置３０は、被破砕物の高さが下限閾値を下回るとその旨を作業員に通知し、その後、被破砕物の高さが下限閾値を下回った状態が基準時間以上継続した場合、供給機構４０の動作の停止や警告の出力を行うこととなる。

また、制御装置３０は、被破砕物の高さが下限閾値を下回ると、それに応じて被破砕物の供給を要求する信号を供給機構４０に向けて出力してもよい。この場合、制御装置３０は、被破砕物の高さが下限閾値を下回ると被破砕物の供給を要求する信号を供給機構４０に向けて出力し、その後、被破砕物の高さが下限閾値を下回った状態が基準時間以上継続した場合、供給機構４０の動作の停止や警告の出力を行うこととなる。

被破砕物の供給を要求する信号を受信した供給機構４０は、例えば、供給速度を速める（例：コンベアーの移動速度を速める）、作業員に向けてストックを増やす要求を通知する等の処理を実行する。当該通知は、ディスプレイ、スピーカ、警告ランプ、メーラ等のあらゆる出力装置を介して実現される。

制御装置３０が作業員に向けて行う警告は、ディスプレイ、スピーカ、警告ランプ、メーラ等のあらゆる出力装置を介して実現される。なお、警告は、推奨される作業内容の通知を含んでもよい。例えば、被破砕物のストック量の確認、マントル１４とコンケーブ１２との間の隙間の確認、篩網の確認等が例示されるがこれらに限定されない。

上記基準時間は、１分以上、好ましくは３分以上である。基準時間が１分より短いと、頻繁に供給機構４０の動作の停止や警告の出力が起こり、作業効率が悪くなる。ストック不足等により一時的に被破砕物の高さが低くなっても、限度レベル（例：主軸１５が露出するレベル）に達しなければ、停止や警告を行う必要がない。

被破砕物の高さが下限閾値を下回ったことを作業員に通知したり、被破砕物の供給を要求する信号を供給機構４０に向けて出力したりすることで、被破砕物の高さが下限閾値を下回る状況から回復する可能性がある。基準時間を１分以上、好ましくは３分以上に定めることで、このような状況の回復を十分に待つことができ、供給機構４０の動作の停止や警告の出力が頻繁に起きる不都合を回避できる。なお、被破砕物の高さの下限閾値を適切に定めておくことで、この待ち時間（基準時間）の間に、被破砕物の高さが限度レベル（例：主軸１５が露出するレベル）に達する不都合を回避できる。

次に、図４のフローチャートを用いて、制御装置３０の処理の流れの一例を説明する。

制御装置３０は、検出装置２０の検出結果に基づき、被破砕物の高さが下限閾値を下回ったか否か判断する（Ｓ１０）。下回っていない場合（Ｓ１０のＮｏ）、当該判断を継続する。

下回っている場合（Ｓ１０のＹｅｓ）、制御装置３０は「その旨を作業員に通知する」及び「被破砕物の供給を要求する信号を供給機構４０に向けて出力する」の少なくとも一方を実行する（Ｓ１１）。そして、制御装置３０は、下回っている状態の継続時間の監視を開始する（Ｓ１２）。

その後、制御装置３０は、当該継続時間が基準時間以上となったか否かの判断（Ｓ１３）、及び、被破砕物の高さが下限閾値を下回った状態か解消されたか否かの判断（Ｓ１５）を行う。

当該継続時間が基準時間以上となっておらず（Ｓ１３のＮｏ）、かつ、被破砕物の高さが下限閾値を下回った状態か解消されていない（Ｓ１５のＮｏ）場合、制御装置３０はＳ１３及びＳ１５の判断を繰り返す。

当該継続時間が基準時間以上となった場合（Ｓ１３のＹｅｓ）、制御装置３０は「供給機構４０の動作を停止させる信号を出力する」、及び、「警告を出力する」の少なくとも一方を実行する（Ｓ１４）。

破砕物の高さが下限閾値を下回った状態か解消された場合（Ｓ１５のＹｅｓ）、Ｓ１０に戻って処理を繰り返す。

次に、検出装置２０及び制御装置３０のハードウエア構成の一例について説明する。本実施形態の検出装置２０及び制御装置３０が備える各部は、任意のコンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、メモリにロードされたプログラム（あらかじめ機器を出荷する段階からメモリ内に格納されているプログラムのほか、ＣＤ（Compact Disc）等の記憶媒体やインターネット上のサーバ等からダウンロードされたプログラムも含む）、そのプログラムを格納するハードディスク等の記憶ユニット、ネットワーク接続用インターフェイスを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、機器にはいろいろな変形例があることは、当業者には理解されるところである。

図５は、検出装置２０及び制御装置３０のハードウエア構成の一例を概念的に示す図である。図示するように、検出装置２０及び制御装置３０は、プロセッサ１Ａ、メモリ２Ａ、入出力インターフェイス３Ａ、周辺回路４Ａ、バス５Ａを有する。周辺回路４Ａには、様々なモジュールが含まれる。なお、周辺回路４Ａを有さなくてもよい。

バス５Ａは、プロセッサ１Ａ、メモリ２Ａ、周辺回路４Ａ及び入出力インターフェイス３Ａが相互にデータを送受信するためのデータ伝送路である。プロセッサ１Ａは、例えばＣＰＵやＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などの演算処理装置である。メモリ２Ａは、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）などのメモリである。入出力インターフェイス３Ａは、入力装置（例：キーボード、マウス、マイク等）、外部装置、外部サーバ、外部センサ等から情報を取得するためのインターフェイスや、出力装置（例：ディスプレイ、スピーカ、プリンター、メーラ等）、外部装置、外部サーバ等に情報を出力するためのインターフェイスなどを含む。プロセッサ１Ａは、各モジュールに指令を出し、それらの演算結果をもとに演算を行うことができる。

以上説明した本実施形態の破砕機によれば、下限閾値を適切に設定することで、破砕機に蓄積された被破砕物の量が所定レベルより少ない状態が長時間継続する不都合を抑制できる。結果、それに起因する機械の損傷、生産量の低下、生産品質の低下等の問題を軽減できる。

また、本実施形態の破砕機によれば、基準時間を適切に設定することで、頻繁に供給機構４０の動作の停止や警告の出力が起こり、作業効率が悪くなる不都合を軽減できる。

また、本実施形態の破砕機によれば、被破砕物の高さが下限閾値を下回ると、それに応じて被破砕物の供給を要求する信号を出力したり、作業員にその旨を通知したりできる。これらにより、基準時間の経過を待っている間に、被破砕物の高さが下限閾値を下回る状態から回復することが期待される。

また、下限閾値及び基準時間を適切に設定することで、基準時間の経過を待っている間に被破砕物の高さが限度レベル（例：主軸１５が露出するレベル）に達する不都合を回避できる。

以下、参考形態の例を付記する。
１． 破砕機構と、
被破砕物を前記破砕機構に供給する供給機構と、
前記破砕機構に蓄積された被破砕物の高さを検出する検出装置と、
前記高さが下限閾値を下回った状態が基準時間以上継続した場合、前記供給機構の動作を停止させる、及び、警告を出力する、の少なくとも一方を実行する制御装置と、
を有する破砕機。
２． １に記載の破砕機において、
前記基準時間は、１分以上である破砕機。
３． １又は２に記載の破砕機において、
前記制御装置は、前記高さが前記下限閾値を下回ると、それに応じて被破砕物の供給を要求する信号を供給機構に向けて出力する破砕機。
４． １から３のいずれかに記載の破砕機において、
前記制御装置は、前記高さが前記下限閾値を下回ると、それ応じてその旨を作業員に通知する破砕機。
５． 破砕機構に蓄積された被破砕物の高さが下限閾値を下回った状態が基準時間以上継続した場合、前記破砕機構に被破砕物を供給する供給機構の動作を停止させる、及び、警告を出力する、の少なくとも一方を実行する制御装置。
６． コンピュータが、
破砕機構に蓄積された被破砕物の高さが下限閾値を下回った状態が基準時間以上継続した場合、前記破砕機構に被破砕物を供給する供給機構の動作を停止させる、及び、警告を出力する、の少なくとも一方を実行する制御方法。
７． コンピュータに、
破砕機構に蓄積された被破砕物の高さが下限閾値を下回った状態が基準時間以上継続した場合、前記破砕機構に被破砕物を供給する供給機構の動作を停止させる、及び、警告を出力する、の少なくとも一方を実行させるプログラム。

１Ａ プロセッサ
２Ａ メモリ
３Ａ 入出力Ｉ／Ｆ
４Ａ 周辺回路
５Ａ バス
１ 破砕機
１０ 破砕機構
１１ ホッパ
１２ コンケーブ
１３ 筒状体
１４ マントル
１５ 主軸
１６ 駆動軸
２０ 検出装置
３０ 制御装置
４０ 供給機構

Claims (7)

1. 破砕機構と、
   被破砕物を前記破砕機構に供給する供給機構と、
   前記破砕機構に蓄積された被破砕物の高さを検出する検出装置と、
   前記高さが下限閾値を下回った状態が基準時間以上継続した場合、前記供給機構の動作を停止させる、及び、警告を出力する、の少なくとも一方を実行する制御装置と、
   を有する破砕機。
2. 請求項１に記載の破砕機において、
   前記基準時間は、１分以上である破砕機。
3. 請求項１又は２に記載の破砕機において、
   前記制御装置は、前記高さが前記下限閾値を下回ると、それに応じて被破砕物の供給を要求する信号を供給機構に向けて出力する破砕機。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の破砕機において、
   前記制御装置は、前記高さが前記下限閾値を下回ると、それ応じてその旨を作業員に通知する破砕機。
5. 破砕機構に蓄積された被破砕物の高さが下限閾値を下回った状態が基準時間以上継続した場合、前記破砕機構に被破砕物を供給する供給機構の動作を停止させる、及び、警告を出力する、の少なくとも一方を実行する制御装置。
6. コンピュータが、
   破砕機構に蓄積された被破砕物の高さが下限閾値を下回った状態が基準時間以上継続した場合、前記破砕機構に被破砕物を供給する供給機構の動作を停止させる、及び、警告を出力する、の少なくとも一方を実行する制御方法。
7. コンピュータに、
   破砕機構に蓄積された被破砕物の高さが下限閾値を下回った状態が基準時間以上継続した場合、前記破砕機構に被破砕物を供給する供給機構の動作を停止させる、及び、警告を出力する、の少なくとも一方を実行させるプログラム。

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