JP2020173214A - 篩い分け装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動電動機自体の振動状態を常時監視し、振動電動機の異常に迅速に対応できる篩い分け装置を提供すること。【解決手段】架台２と、架台２に対して平面視の一方向に往復振動し、篩枠を有する振動部４と、ケーシング７内部の回転子を回転させることで振動部４の往復振動を発生させる振動電動機Ｍ１，Ｍ２と、振動電動機Ｍ１，Ｍ２のケーシング７に設けられ、回転子の回転における半径方向の加速度を検知可能な加速度検知部１０，１１と、加速度検知部１０，１１が検知した振動電動機Ｍ１，Ｍ２の加速度に基づいて、振動電動機Ｍ１，Ｍ２の振動状態を測定し、振動部４及び／又は振動電動機Ｍ１，Ｍ２を監視する振動監視装置とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、振動によって粒状物を粒径ごとに篩い分ける篩い分け装置に関する。

従来、挽砕された小麦等を篩い分ける装置として、例えば、特許文献１に記載されたピュリファイアが知られている。
このピュリファイアは、目の粗さが異なる複数の篩網を配設したシーブボックスの四隅部を、ラバースプリングを介して支柱で支持し、シーブボックスを振動電動機に連結し、シーブボックスの上部一端に分別前のストックを供給する供給樋を連結し、シーブボックスの下方に、落下したストックを捕集する捕集装置を設置して構成される。
そして、振動電動機を作動させると、シーブボックス及び捕集装置が前後方向に往復振動し、供給樋を通してシーブボックス上に供給されたストックが揺り動かされることにより、ストックが粒径ごとに分別され、捕集装置で捕集される。

特開平８-３９００２号公報

上記特許文献１に記載のピュリファイアのような篩い分け装置は、運転時に振動状態を監視する機能を備えていなかった。このため、振動電動機内部のベアリングが損傷すると、突然停止してしまい、このようなアクシデントが発生するまで、危険を察知することができなかった。また、振動電動機の取り付けボルトが緩むと、振動が適正にシーブボックスに伝わらず、篩い分け性能が低下したり、振動電動機の軸受けにガタが生ずると、電動機の寿命が短くなる、などの種々の不具合が起こりかねない。
本発明が解決しようとする課題は、振動電動機自体の振動状態を常時監視し、振動電動機の異常に迅速に対応できる篩い分け装置を提供することにある。

本願請求項１に係る発明は、架台と、前記架台に対して平面視の一方向に往復振動し、篩枠を有する振動部と、ケーシング内部の回転子を回転させることで前記振動部の前記往復振動を発生させる振動電動機と、を備える篩い分け装置であって、前記篩い分け装置は、前記振動電動機のケーシングに設けられ、前記回転子の回転の半径方向における前記振動電動機の加速度を検知可能な加速度検知部と、前記加速度検知部が検知した前記振動電動機の加速度に基づいて、前記振動電動機の振動状態を測定し、前記振動部及び／又は前記振動電動機を監視する振動監視装置と、を備えることを特徴とする篩い分け装置である。

本願請求項２に係る発明は、前記加速度検知部には、少なくとも前記振動部が往復振動する一方向に対して平面視で平行方向の加速度を検知する第一加速度検知部が含まれる、ことを特徴とする請求項１に記載の篩い分け装置である。

本願請求項３に係る発明は前記加速度検知部には、少なくとも前記振動部が往復振動する一方向に対して平面視で直交方向の加速度を検知する第二加速度検知部が含まれる、ことを特徴とする請求項１に記載の篩い分け装置である。

本願請求項４に係る発明は、前記加速度検知部には、前記振動部が往復振動する一方向に対して平面視で平行方向の加速度を検知する第一加速度検知部と、前記振動部が往復振動する一方向に対して平面視で直交方向の加速度を検知する第二加速度検知部が含まれる、ことを特徴とする請求項１に記載の篩い分け装置である。

本願請求項５に係る発明は、前記振動部の前記一方向に沿う中心軸を挟んだ両側にそれぞれ振動電動機を設け、これら振動電動機に、それぞれ第一加速度検知部及び第二加速度検知部を設けたことを特徴とする請求項４に記載の篩い分け装置である。

本願請求項６に係る発明は、前記振動監視装置は、測定した測定値が所定の閾値から外れたとき、異常の原因とその対処方法を表示装置に表示することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の篩い分け装置である。

本発明によれば、振動電動機の振動状態を常時監視可能なので、振動電動機のベアリング、取り付けボルト、軸受等の異常をいち早く察知し、速やかに対応することができ、この結果、篩い分け精度の低下や、振動電動機の耐久性の低下を防止することが可能となる。

加えて、振動部が往復振動する一方向に対して平面視で平行方向の加速度を検知する第一加速度検知部が含まれることにより、振動電動機のみならず振動部の振動状態や振動部を支持している部分の障害などによる往復振動の異常を速やかに検知することができる。

加えて、振動部が往復振動する一方向に対して平面視で直交方向の加速度を検知する第二加速度検知部が含まれることにより、振動部の正常な振動である一方向への振動の影響を受けずに、これに直交する方向の振動状態を正確に測定でき、異常感知精度が高まる。

加えて、振動部の一方向に沿う中心軸を挟んだ両側にそれぞれ振動電動機を設け、これら振動電動機に、それぞれ第一加速度検知部及び第二加速度検知部を設けたことにより、二台の振動電動機の同期の不調をいち早く検知することができる。

加えて、振動監視装置は、測定した測定値が所定の閾値から外れたとき、異常の原因とその対処方法を表示装置に表示することにより、経験に乏しい者であっても、異常が発生したときに直ちに、かつ、正しく対処することができる。

本発明の実施形態を示す篩い分け装置の側面図である。 本発明の実施形態を示す篩い分け装置の背面図である。 本発明の実施形態に係る振動電動機を示し、（イ）は背面図、（ロ）は平面図である。 本発明の実施形態を示す篩い分け装置の正面図である。 本発明の実施形態に係る加速度検知部及び振動監視装置のブロック図である。 本発明の実施形態を示す篩い分け装置の信号処理ブロック図である。 本発明の実施形態において加速度信号の判定結果と異常原因との対応関係を例示する図である。

以下、本発明の実施の形態につき図面を参照する等して説明する。なお、本発明は、実施形態に限定されないことはいうまでもない。
図１及び図２に示すように、本発明の篩い分け装置１は、架台２と、架台２に対して平面視で一方向に往復振動し、篩枠３を有する振動部４と、ケーシング７内部の回転子を回転させることで振動部４の往復振動を発生させる二台の振動電動機Ｍ１，Ｍ２とを備える。
以下の説明では、振動部４が往復振動する方向に平面視で平行な方向をＸ方向（図１における紙面左右方向、図２における紙面奥行き方向）、平面視でＸ方向に直交する方向をＹ方向（図１における紙面奥行き方向、図２における紙面左右方向）という。

架台２の四隅には支柱５が設けられ、これら支柱５に取り付けたラバースプリング６によって振動部４が支持されている。
架台２には図示しないフレームが設けられており、フレームにはカバー３０が設けられている。架台２、フレーム、カバー３０は往復振動しない。
符合８で示されるものは、篩枠３内に篩い分け前の粒状物を上方から供給する供給筒である。

振動部４の篩枠３内には、目の粗さが異なる複数の篩網が、下になるほど目が細かくなるよう積層されている。
振動部４には、篩枠３の各篩網を通過した粒状物を級別に捕集する捕集装置９が設置され、捕集装置９で捕集された粒状物は機外へ取り出される。また、篩枠３上に残った粒状物は別の経路を通って機外へ排出される。
以上の構造は従来周知なので、詳細な説明は省略する。

振動電動機Ｍ１，Ｍ２は、振動部４のＸ方向に沿う中心軸を挟んだ両側にそれぞれ設けられる。そして、これら二台の振動電動機Ｍ１，Ｍ２のケーシング７の内部のローター及びアンバランスウェイトが互いに逆方向に回転し、アンバランスウェイトが同期して振動部４をＸ方向に往復振動させる。これらの振動電動機Ｍ１，Ｍ２のケーシング７の内部のローター及びアンバランスウェイトなどは本発明の回転子に相当する。回転子の回転円が含まれる面はＸＹ平面に略平行である。振動電動機Ｍ１，Ｍ２も振動部４と共に振動する。

図３に示すように、振動電動機Ｍ１，Ｍ２のケーシング７の外面には、回転子の回転の半径方向における加速度を検知可能な加速度検知部１０，１１がそれぞれ設けられる。加速度検知部１０，１１は、振動電動機Ｍ１，Ｍ２の加速度を検知する。
振動電動機Ｍ１の加速度検知部１０は、Ｘ方向の加速度を検知する第一加速度検知部Ａ１、及び、Ｙ方向の加速度を検知する第二加速度検知部Ａ２を含む。
また、振動電動機Ｍ２の加速度検知部１１は、Ｘ方向の加速度を検知する第一加速度検知部Ａ３、及び、Ｙ方向の加速度を検知する第二加速度検知部Ａ４を含む。

第一加速度検知部Ａ１及びＡ３は、一軸方向の加速度を検知するセンサーであり、回転子の回転の半径方向におけるＸ方向の振動電動機Ｍ１、Ｍ２の加速度をそれぞれ検知するように設置されている。第二加速度検知部Ａ２及びＡ４は、一軸方向の加速度を検知するセンサーであり、回転子の回転の半径方向におけるＹ方向の振動電動機Ｍ１、Ｍ２の加速度をそれぞれ検知するように設置されている。

図５に示すように、第一加速度検知部Ａ１，Ａ３、及び、第二加速度検知部Ａ２，Ａ４は、カバー３０の外面に設置された振動監視装置１３（図４参照）に接続される。
振動監視装置１３には、信号処理部１４、表示装置１６、警報ブザー１７などが設けられる。
また、第一加速度検知部Ａ１，Ａ３、第二加速度検知部Ａ２，Ａ４、表示装置１６、警報ブザー１７は、信号処理部１４に接続される。さらに、信号処理部１４は、汎用の外部通信手段を介して施設の運転管理システムに接続されている。

次に、図６を参照して、篩い分け装置１の信号処理について説明する。
運転開始操作を行うことにより篩い分け装置１が起動し、振動電動機Ｍ１，Ｍ２が回転して振動部４がＸ方向に往復振動する（実際の振動部４はＸ方向に平行に振動するのではなく、図１の両矢印で示すように、傾斜して振動する。）と共に、振動電動機Ｍ１の第一加速度検知部Ａ１及び第二加速度検知部Ａ２と、振動電動機Ｍ２の第一加速度検知部Ａ３及び第二加速度検知部Ａ４が検知を開始する。
第一加速度検知部Ａ１，Ａ３、及び、第二加速度検知部Ａ２，Ａ４によって取得された振動電動機Ｍ１，Ｍ２のＸ方向及びＹ方向の加速度信号は、無線通信あるいは有線通信によって信号処理部１４に送られる。

信号処理部１４は、第一加速度検知部Ａ１，Ａ３、及び、第二加速度検知部Ａ２，Ａ４から送られた加速度信号に基づいて、振動電動機Ｍ１のＸ方向、Ｙ方向、振動電送機Ｍ２のＸ方向、Ｙ方向についてそれぞれ振動周波数Ｆを検出する。
そして、この振動周波数Ｆを、予め正常範囲として設定されている振動周波数の閾値Ｆｍｉｎ〜Ｆｍａｘと比較して異常判定を行う。検出した振動周波数Ｆが閾値Ｆｍｉｎ〜Ｆｍａｘを越えたら、信号処理部１４は警告処理を行う。

Ｘ方向に往復振動するものであるので、Ｘ方向よりＹ方向の振動数が少ないことが予想される。よって、Ｙ方向に係る閾値はＦｍａｘを小さく設定すれば早く異常を検出することができる。
この振動周波数異常判定では、振動部が所定の振動数で動作しているか、又は、振動機が所定の振動数で動作しているかなどが判定できる。

また、振動周波数Ｆとその２倍の周波数２Ｆ、及び３倍の周波数３Ｆの信号を、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）で所定以外の帯域を減衰させる処理を行い、加速度実効値を合算し、その値を予め設定されている閾値ａ１、ａ２と比較して異常判定Ａを行う。図６に示す例では、Ｆ±１Ｈｚ、２Ｆ±２Ｈｚ、３Ｆ±３Ｈｚ以外の帯域を減衰させているが、この範囲は任意に変更できる。
信号処理部１４は、異常判定Ａの結果、合算値が閾値ａ１を超えて、閾値ａ２に達しない場合は注意処理を行い、閾値ａ２を超えたら警告処理を行う。

さらに、信号処理部１４は、振動周波数Ｆとその２倍の周波数２Ｆ、及び３倍の周波数３Ｆの信号をバンドストップフィルタ（ＢＳＦ）にかけて所定の帯域を除去し、取り出した信号をＦＦＴ変換して、低域周波数帯域（１Ｈｚ〜１００Ｈｚ）、中域周波数帯域（１００Ｈｚ〜１ｋＨｚ）、高域周波数帯域（１ｋＨｚ以上）毎のオーバーオール値を計算する。図６に示す例では、除去周波数帯域がＦ±１Ｈｚ、２Ｆ±２Ｈｚ、３Ｆ±３Ｈｚであるが、この範囲は任意に変更できる。

次いで、低域周波数帯域のオーバーオール値を設定されている閾値ｂ１，ｂ２と比較して異常判定Ｂを行い、閾値ｂ１を越えて閾値ｂ２に達しない場合は注意処理を行い、閾値ｂ２を越えたら警告処理を行う。
また、中域周波数帯域のオーバーオール値を閾値ｃ１，ｃ２と比較して異常判定Ｃを行い、閾値ｃ１を越えて閾値ｃ２に達しない場合は注意処理を行い、閾値ｃ２を越えたら警告処理を行う。
高域周波数帯域のオーバーオール値を閾値ｄ１，ｄ２と比較して異常判定Ｄを行い、閾値ｄ１を越えて閾値ｄ２に達しない場合は注意処理を行い、閾値ｄ２を越えたら警告処理を行う。

注意処理を行うために設定される閾値は、およそ一ヶ月以内に点検が必要なレベルである。信号処理部１４の注意処理としては、篩い分け装置１の運転は継続するが、異常が有ること、振動状態の異常に対応する異常原因とその対処方法を表示装置１６に表示し、外部通信によって同じ内容を運転管理システムに送る処理がある。

警告処理を行うために設定される閾値は、注意処理を行う閾値よりも大きく、直ちに対処が必要なレベルである。信号処理部１４の警告処理としては、直ちに篩い分け装置１の運転を停止すると共に、警報ブザー１７を作動させて作業者あるいは監督者に異常の発生を知らせ、異常が有ること、振動状態の異常に対応する異常原因とその対処方法を表示装置１６に表示し、外部通信によって同じ内容を運転管理システムに送る。

振動状態の異常と、これに対応する異常原因及びその対処方法は、図７に示すようなものである。
一例として、異常判定Ａにおいて、第一加速度検知部Ａ１，Ａ３で取得したＸ方向の加速度信号に基づく振動周波数が良好（ＧＯ）で、第二加速度検知部Ａ２，Ａ４で取得したＹ方向の加速度信号に基づく振動周波数が異常（ＮＧ）の場合、及び両方向の振動状態が異常の場合は、表示装置１６に、異常原因として「振動モータの上下ウェイトのアンバランス」、「２台のモータの振動数のずれ」、「ラバースプリングのへたり」等のように表示し、対処方法として「振動モータの振動周波数の点検」、「ラバースプリングの点検」等と表示する。

一方、異常判定Ａにおいて、第一加速度検知部Ａ１，Ａ３で検知したＸ方向の振動状態が異常（ＮＧ）で、第二加速度検知部Ａ２，Ａ４で検知したＹ方向の振動状態が良好（ＧＯ）の場合は、表示装置１６に、異常原因として「ラバースプリングのへたり」と表示し、対処方法として「ラバースプリングの点検」と表示する。

また、高域周波数帯域の異常判定Ｄで、第一加速度検知部Ａ１，Ａ３で取得したＸ方向の加速度信号に基づくオーバーオール値、及び、第二加速度検知部Ａ２，Ａ４で取得したＹ方向の加速度信号に基づくオーバーオール値のうち、少なくとも一方が異常（ＮＧ）の場合、表示装置１６に、異常原因として「ベアリングの磨耗」と表示し、対処方法として「ベアリングの点検、グリスの注油」と表示する。

なお、図７において、振動状態の異常と、異常原因との対応関係は、あくまでも例としてあげたものである。篩い分け装置の使用や設置環境などによって、判断方法や対応方法が異なるので、適宜定める。

〔その他の変形例〕
本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば以下のようなものも含まれる。

実施形態では、振動部４が往復振動するＸ方向の加速度を検知する第一加速度検知部Ａ１，Ａ３と、Ｘ方向に直交するＹ方向の加速度を検知する第二加速度検知部Ａ２，Ａ４を設けたが、振動電動機Ｍ１，Ｍ２が適正振動周波数で振動しているか否かを判断するのに重要な振動方向はＸ方向なので、第二加速度検知部Ａ２，Ａ４は省略することもできる。

二台の振動電動機Ｍ１，Ｍ２のベアリングは、劣化傾向がほぼ同じなので、ベアリングの劣化を監視するだけであれば、二台の振動電動機Ｍ１，Ｍ２の中間位置に加速度検知部を設けたり、一方の振動電動機にだけ加速度検知部を設けて、２個のベアリングを同時にメンテナンスすることもできる。個々の振動電動機の異常を監視するためには、二台の振動電動機Ｍ１，Ｍ２にそれぞれ加速度検知部を設ける必要がある。

実施形態では、加速度検知部は一軸方向の加速度を検知するセンサーを用いたが、これに限られない。二軸方向の加速度を検知可能なセンサーを用いても良い。この場合には、Ｘ軸とＹ軸を測定する。このようなセンサーを用いれば、振動電動機に検知部を二箇所設置する手間を省くことができる。

実施形態では、振動周波数を測定し判定するものであったが、振動周波数を測定して、それを表示装置で表示するようにしても良い。このようにすれば、振動部や振動電動機が設定された振動周波数で動作しているか否かが容易に分かるようになる。

実施形態では、振動部及び振動電動機を監視するものであったが、いずれか一方を監視するものでも良い。

１ 篩い分け装置
２ 架台
３ 篩枠
４ 振動部
５ 支柱
６ ラバースプリング
Ｍ１，Ｍ２ 振動電動機
７ ケーシング
８ 供給筒
９ 捕集装置
１０，１１ 加速度検知部
Ａ１，Ａ３ 第一加速度検知部
Ａ２，Ａ４ 第二加速度検知部
１３ 振動監視装置
１４ 信号処理部
１６ 表示装置
１７ 警報ブザー
３０ カバー

Claims (6)

1. 架台と、前記架台に対して平面視の一方向に往復振動し、篩枠を有する振動部と、ケーシング内部の回転子を回転させることで前記振動部の前記往復振動を発生させる振動電動機と、を備える篩い分け装置であって、
   前記篩い分け装置は、
   前記振動電動機のケーシングに設けられ、前記回転子の回転の半径方向における前記振動電動機の加速度を検知可能な加速度検知部と、
   前記加速度検知部が検知した前記振動電動機の加速度に基づいて、前記振動電動機の振動状態を測定し、前記振動部及び／又は前記振動電動機を監視する振動監視装置と、
   を備えることを特徴とする篩い分け装置。
2. 前記加速度検知部には、
   少なくとも前記振動部が往復振動する一方向に対して平面視で平行方向の加速度を検知する第一加速度検知部が含まれる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の篩い分け装置。
3. 前記加速度検知部には、
   少なくとも前記振動部が往復振動する一方向に対して平面視で直交方向の加速度を検知する第二加速度検知部が含まれる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の篩い分け装置。
4. 前記加速度検知部には、
   前記振動部が往復振動する一方向に対して平面視で平行方向の加速度を検知する第一加速度検知部と、
   前記振動部が往復振動する一方向に対して平面視で直交方向の加速度を検知する第二加速度検知部が含まれる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の篩い分け装置。
5. 前記振動部の前記一方向に沿う中心軸を挟んだ両側にそれぞれ振動電動機を設け、これら振動電動機に、それぞれ第一加速度検知部及び第二加速度検知部を設けたことを特徴とする請求項４に記載の篩い分け装置。
6. 前記振動監視装置は、測定した測定値が所定の閾値から外れたとき、異常の原因とその対処方法を表示装置に表示することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の篩い分け装置。