JP5650085B2 - ロールミル - Google Patents

Description

本発明は、固形素材を粉砕可能なロールミルに関する。

この種のロールミル３０１として、例えば、図１１に示す技術が既に知られている。この技術では、ベース３５２の回転に伴う遠心力によって、３個のロール３６０がベース３５２に対して外側に移動することで、この外側に移動した各ロール３６０の外周面とケーシング３２０の内面の固定板３２４との間の隙間で固形素材を粉砕可能となっている。これにより、粉砕時の負荷が大きくなると、各ロール３６０がベース３５２の内側へ戻るため、固形素材の強制粉砕を防止できる。したがって、大きな形状の固形素材を粉砕する場合でも、固形素材の特性を損なうことなく細かく粉砕できる。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

国際公開第２００６／００１１２６号公報

しかしながら、上述した従来技術では、ロール３６０を支持する支持軸３６２は、その一端（図１１において、上端）が自由端を成す構造となっている。すなわち、ロール３６０は、その支持軸３６２がベース３５２によって片持ちされる構造となっている。これにより、ベース３５２の回転に伴ってこの支持軸３６２にも遠心力が作用すると、この自由端側が外方を向くように支持軸３６２に撓みが生じることになっていた。したがって、ロール３６０にかかる粉砕時の負荷が大きくなっても、ロール３６０がベース３５２の内側へ戻るときの戻りが悪いことがあり（戻り難いことがあり）、大きな形状の固形素材を粉砕する場合、固形素材の特性を損なう荒い粉砕になるという問題が発生していた。この問題を解決するために、ベースを２枚にして、この２枚のベースを一体を成すように対向に配置して、この対向に配置した２枚のベースの間に支持軸が２枚のベースに対して外側にスライド可能となるようにロールを配置したロールミルが考案された。しかしながら、この考案では、ロールが外側に移動するとき、支持軸が傾いてしまうことがあった。そのため、外側に移動したロールがベースの内側へ戻るときの戻りが悪いことがあった。

本発明は、このような課題を解決しようとするもので、その目的は、ロールにかかる粉砕時の負荷が大きくなったとき、ロールがベースの内側へ戻るときの戻りの度合いを向上させることができるロールミルを提供することである。

本発明は、上記の目的を達成するためのものであって、以下のように構成されている。請求項１に記載の発明は、ケーシングと、このケーシングの内部に設けられ、このケーシングの軸方向の軸回りに回転可能なベースと、このベースに対して、その中心側と外側との間で移動可能に軸支されたロールと、を備えており、ベースの回転に伴う遠心力によって、ロールがベースに形成されている長孔に対して外側に移動することで、外側に移動したロールの外周面とケーシングの内面との間の隙間で固形素材を粉砕可能なロールミルであって、ベースは、対向配置された２枚のパネル部材から構成されており、ロールは、その支持軸の一端が一方のパネル部材に球面軸受を介して組み付けられ、その支持軸の他端が他方のパネル部材の略径方向にスライド可能に組み付けられており、長孔は、その長手方向の両端を結ぶ線と、この両端のうちのアウタ側の端部とベースの中心とを結ぶ線と、が所定の角度を成すように形成されていると共に、その長手方向の軸線がＲ状を成すように形成されていることを特徴とする構成である。
この構成によれば、ベースの回転に伴う遠心力によりロールの支持軸は、その一端側を基点に傾いていく。これにより、従来技術と同様に、ロールの外周面と固定板との間の隙間で固形素材を粉砕できる。また、ロールにかかる粉砕時の負荷が大きくなると、ロールの支持軸の傾きが戻るため、固形素材の強制粉砕を防止できる。そのため、従来技術と同様に、大きな形状の固形素材を粉砕する場合でも、固形素材の特性を損なうことなく細かく粉砕できる。このとき、球面軸受を介して、ロールの支持軸の傾きが戻るため、ロールがベースの内側へ戻るときの戻りの度合いを向上させることができる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のロールミルであって、ロールは、その支持軸の両端側に２個設けられていることを特徴とする構成である。
この構成によれば、多くの固形素材を粉砕できる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１〜２のいずれかに記載のロールミルであって、ケーシングの内面は、ベースの回転状態におけるロールの支持軸に対して略平行を成すように形成されていることを特徴とする構成である。
この構成によれば、略平行を成すように形成されていない場合と比較すると、固形素材の粉砕効率を高めることができる。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のロールミルであって、ロールの外周面は、その上下の縁がそれぞれ面取りされていることを特徴とする構成である。
この構成によれば、固形素材を粉砕しているときのカジリ（ロールの外周面がケーシングの内面に咬み込んだ状態になること）が生じることを防止できる。

また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のロールミルであって、ロールの外周面における上下の縁の面取りは、その下側が上側より緩く設定されていることを特徴とする構成である。
この構成によれば、固形素材を粉砕しているときのロールの外周面とケーシングの内側との隙間のうち、その下側の隙間が上側の隙間より大きくできる。そのため、部分当たりでなく面当たりさせることができる。したがって、粉砕量を増やすことができると共に、過粉砕を防止できる。

図１は、本発明の実施例１に係るロールミルの縦断面図である。 図２は、図１のロールの拡大図である。 図３は、図１のロールミルにおける上回転円盤の平面図である。 図４は、図１のロールの斜視図である。 図５は、図１において、ロールミルの動作状態を示す図である。 図６は、図１のロールの拡大図である。 図７は、本発明の実施例２に係るロールミルの縦断面図である。 図８は、図７のロールの拡大図である。 図９は、図７において、ロールミルの動作状態を示す図である。 図１０は、図９のロールの拡大図である。 図１１は、従来技術に係るロールミルの縦断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。
（実施例１）
まず、本発明の実施例１を、図１〜６を用いて説明する。はじめに、実施例１に係るロールミル１の全体構成を説明する。図１〜２に示すように、このロールミル１は、主として、フレーム部２と、駆動部３と、粉砕部４と、分級部５とから構成されている。以下に、これらフレーム部２、駆動部３、粉砕部４、分級部５を個別に説明する。

はじめに、フレーム部２から説明していく。このフレーム部２は、床フロアＦに設置された架台１０と、この架台１０に組み付けられた下ケーシング２０と、この下ケーシング２０に組み付けられた上ケーシング２２とから構成されている。この下ケーシング２０には、その側面にエアを取り込み可能なエア取込口２０ａが形成されている。また、この下ケーシング２０には、その内周面に後述するロール６０の外周面に対して対向する位置に固定板２４が組み付けられている。

この固定板２４の表面は、両回転円盤５０、５２の回転状態におけるロール６０の支持軸６２に対して略平行を成すように形成されている（図５〜６参照）。この固定板２４の表面が、特許請求の範囲に記載の「ケーシングの内面」に相当する。

一方、図１に戻って、この上ケーシング２２には、その側面に固形素材（図示しない）を投入可能な素材投入口２２ａと後述する分級部５によって分級された粉体を排出可能な粉体排出口２２ｂとが形成されている。この粉体排出口２２ｂの下流側には、この粉体排出口２２ｂから粉体を排出可能なファン（図示しない）が備えられている。なお、これら上下のケーシング２０、２２の外側の面には、冷却水を循環させることができる冷却ジャケット（図示しない）が備えられている。これにより、固形素材を粉砕するときの発熱を抑制できる。フレーム部２は、このように構成されている。

次に、駆動部３を説明する。この駆動部３は、架台１０に組み付けられたモータ３０と、下ケーシング２０の内部に鉛直方向の軸回りに回転可能にベアリング４２を介して組み付けられた主軸４０とから構成されている。このモータ３０の回転軸３２に固着された小プーリ３４と、この主軸４０に固着された大プーリ４４との間には、Ｖベルト３６が掛け渡されている。これにより、モータ３０を駆動させると、主軸４０を回転させることができる。駆動部３は、このように構成されている。

次に、粉砕部４を説明する。この粉砕部４は、主軸４０の長手方向の略中央に組み付けられた下回転円盤５０と、この下回転円盤５０に対向するように主軸４０の先端に組み付けられた上回転円盤５２と、これら両回転円盤５０、５２を橋渡すように３本の支持軸６２、６２、６２を介して組み付けられた３個のロール６０、６０、６０とから構成されている。この両回転円盤５０、５２が、特許請求の範囲に記載の「ベース」に相当する。

ここで、このロール６０の組み付け構造について詳述すると、このロール６０には、その軸方向に形成された貫通孔（符号なし）に支持軸６２がベアリング６４を介して差し込まれている。これにより、支持軸６２に対してロール６０を回転させることができる。そして、この支持軸６２は、その一端が下回転円盤５０に対して球面軸受５０ａを介して組み付けられている（図２参照）。

ここで、この球面軸受５０ａについて詳述すると、この球面軸受５０ａは、外輪５０ａ１と内輪５０ａ２とから成っている公知の軸受部材である。この外輪５０ａ１は下回転円盤５０に対して固着され、この内輪５０ａ２は支持軸６２に固着されている。この球面軸受５０ａにより、後述する支持軸６２の他端側を長孔５２ａに沿って移動させながら支持軸６２の一端側を基点に支持軸６２を約５〜６°傾けることができる。

この支持軸６２は、その他端が上回転円盤５２に形成されている後述する長孔５２ａに差し込まれている。ロール６０は、このように組み付けられている。なお、この支持軸６２の他端は、その平面形状が略矩形を成すように形成されている（図３参照）。これにより、この支持軸６２の他端を長孔５２ａに差し込んだとき、この差し込んだ支持軸６２が長孔５２ａ内を回転することを防止できる。

また、図４に示すように、このロール６０の外周面には、凹状の溝６０ａと凸状のランド６０ｂとが形成されている。これにより、固形素材を粉砕するとき、この溝６０ａに固形素材が引っ掛かるため、固形素材に対して十分に圧縮力、切り裂きせん断力、摩擦力を作用させることができる。なお、この溝６０ａの幅と深さは、例えば、１５ｍｍと１２ｍｍであり、このランド６０ｂの幅は、例えば、９ｍｍである。

なお、この溝６０ａは、ロール６０の長手方向に対して、例えば、５５°傾斜するように形成されている。これにより、固形素材に対して十分に圧縮力、切り裂きせん断力、摩擦力をさらに作用させることができる。また、図２に戻って、このロール６０の外周面は、その上下の縁がそれぞれ面取りされている。なお、図２からも明らかなように、これら面取りは、その下側が上側より大きく面取りされるように設定されている（図２において、Ｃ＜Ｄ）。

なお、図３に示すように、上回転円盤５２には、上述したように、支持軸６２の他端を差し込み可能な長孔５２ａが形成されている。これら長孔５２ａは、図３からも明らかなように、上回転円盤５２の周方向に均等を成すように３箇所ずつ形成されている。

これら長孔５２ａは、その長手方向の両端（アウタ側の端部とインナ側の端部）を結ぶ線Ａと、このアウタ側の端部と上回転円盤５２の中心とを結ぶ線Ｂとが所定の角度「θ」を成すように形成されている。また、これら長孔５２ａは、その長手方向の軸線がＲ状（略円弧状）を成すように形成されている。

これらにより、ロール６０に遠心力が作用したとき、上回転円盤５２に対してロール６０の支持軸６２をスムーズに外側にスライドさせることができる。また、上回転円盤５２には、その厚み方向を貫通するように貫通孔５２ｂ、５２ｂ、５２ｂが形成されている。これにより、粉砕された固形素材（粉体）を上回転円盤５２の縁からだけでなく、これら貫通孔５２ｂからも後述する分級部５へ送ることができるため、多くの粉体を分級部５へ送ることができる。粉砕部４は、このように構成されている。

なお、これら貫通孔５２ｂ、５２ｂ、５２ｂは、上回転円盤５２において、その中心側寄りに形成されている（図３参照）。これにより、粉砕された固形素材（粉体）のうち、細かい粒子の粉体は、粉砕部４の中心寄り（内側寄り）を漂っているため、素早く、後述する分級部５へ排出させることができる。そのため、固形素材の過剰な粉砕を抑えることができる。一方、粉砕された固形素材（粉体）のうち、荒い粒子の粉体は、遠心力により粉砕部４の外側寄りを漂っているため、上回転円盤５２により跳ね返され、ロール６０、６０、６０により再粉砕されることとなる。

次に、分級部５を説明する。この分級部５は、上ケーシング２２に組み付けられた分級モータ７０と、この分級モータ７０の回転軸７２の先端に組み付けられた分級羽根７４とから構成されている。この分級羽根７４には、上述した粉砕部４によって粉砕された固形素材（粉体）のうち、所定のサイズ以下の粉体のみを通すことができる貫通孔７４ａ、７４ａが形成されている。これにより、粉砕された固形素材（粉体）が所定のサイズ以下のものとなるように分級（選別）できる。なお、この所定のサイズとは、所望する粉体のサイズによって決められる設計的な事項である。分級部５は、このように構成されている。

ロールミル１は、これらフレーム部２と、駆動部３と、粉砕部４と、分級部５とから構成されている。

続いて、図１〜２、５〜６を参照して、上述した構成から成るロールミル１の動作を説明する。まず、図１〜２に示す状態から、モータ３０と、分級モータ７０およびファンを駆動させる作業を行う。すると、既に説明したように、主軸４０が回転するため、この主軸４０の回転に伴って両回転円盤５０、５２も回転し始める。

この回転に伴って各ロール６０と共に各支持軸６２に作用する遠心力により、３本の支持軸６２は、その一端側を基点に約５〜６°傾いていく（図５〜６参照）。このとき、各ロール６０は、各支持軸６２に対しても回転していく。そのため、各ロール６０は、公転だけでなく自転も行う格好となっている。

次に、粉砕する固形素材を素材投入口２２ａから投入する作業を行う。すると、投入された固形素材は、両回転円盤５０、５２と各ロール６０の回転力により、各ロール６０の外周面と固定板２４との間に入り込む。この入り込んだ固形素材は、潰されると同時にせん断や摩擦力により細かく粉砕される。このとき、既に説明したように、ロール６０の溝６０ａは、ロール６０の長手方向に対して傾斜しているため、固形素材に対して十分に圧縮力、切り裂きせん断力、摩擦力をさらに作用させることができる。したがって、より、固形素材を細かく粉砕できる。

そして、粉砕された固形素材（粉体）は、分級羽根７４により所定のサイズに分級され、この分級された粉体のみ粉体排出口２２ｂから排出される。一方、分級されなかった粉体は、再度、粉砕部４により粉砕され、所定のサイズに分級されるまで繰り返される。

本発明の実施例１に係るロールミル１は、上述したように構成されている。この構成によれば、主軸４０の回転に伴って両回転円盤５０、５２を回転させると、この回転に伴う遠心力により各ロール６０の支持軸６２は、その一端側を基点に約５〜６°傾いていく。これにより、従来技術と同様に、各ロール６０の外周面と固定板２４との間の隙間で固形素材を粉砕できる。また、各ロール６０にかかる粉砕時の負荷が大きくなると、各ロール６０の支持軸６２の傾きが戻るため、固形素材の強制粉砕を防止できる。そのため、従来技術と同様に、大きな形状の固形素材を粉砕する場合でも、固形素材の特性を損なうことなく細かく粉砕できる。このとき、各球面軸受５０ａを介して、各ロール６０の支持軸６２の傾きが戻るため、各ロール６０が両回転円盤５０、５２の内側へ戻るときの戻りの度合いを向上させることができる。

また、この構成によれば、固定板２４の表面は、両回転円盤５０、５２の回転状態におけるロール６０の支持軸６２に対して略平行を成すように形成されている。そのため、略平行を成すように形成されていない場合と比較すると、固形素材の粉砕効率を高めることができる。

また、この構成によれば、ロール６０の外周面は、その上下の縁がそれぞれ面取りされている。そのため、固形素材を粉砕しているときのカジリ（ロール６０の外周面が固定板２４の表面に咬み込んだ状態になること）が生じることを防止できる。

また、この構成によれば、ロール６０の外周面における上下の縁の面取りは、その下側が上側より大きく面取りされるように設定されている。そのため、固形素材を粉砕しているときのロール６０の外周面と固定板２４の表面との隙間のうち、その下側の隙間Ｓ１が上側の隙間Ｓ２より大きくなる（図６参照）。これにより、部分当たりでなく面当たりが可能となる。したがって、粉砕量を増やすことができると共に、過粉砕を防止できる。なぜなら、部分当たりなら、過粉砕になるからである。

（実施例２）
次に、本発明の実施例２を、図７〜１０を用いて説明する。この実施例２のロールミル１０１は、既に説明した実施例１のロールミル１と比較すると、ロール６０を上下に２個（上ロール１６０、下ロール２６０）設けた形態である。なお、この上下のロール１６０、２６０の構成以外の構成は、実施例１と同一であるため、図面において、同一部材には同一符号を付すことで重複する説明は省略することとする。

図７〜８に示すように、ロールミル１０１の支持軸６２の一端側には、ベアリング６４を介して下ロール２６０が差し込まれる格好で組み付けられている。一方、支持軸６２の他端側には、ベアリング６４を介して上ロール１６０が差し込まれる格好で組み付けられている。

また、主軸４０には、上ロール１６０で粉砕した固形素材が下ロール２６０で再度粉砕されることを抑制する仕切板４０ａが設けられている。これにより、同一粉砕室内に生産量を増やすことができ、さらに固形素材が過度に粉砕されることを抑制できる。ロールミル１０１は、このように構成されている。

本発明の実施例２に係るロールミル１０１は、上述したように構成されている。この構成によれば、実施例１のロールミル１と同様の作用効果を得ることができる。また、この構成によれば、実施例１のロールミル１と比較すると、ロールが上下（上ロール１６０、下ロール２６０）に設けられている。そのため、多くの固形素材を粉砕できる。

上述した内容は、あくまでも本発明の一実施の形態に関するものであって、本発明が上記内容に限定されることを意味するものではない。
各実施例では、粉砕部４には、その周方向に均等となるように３個のロール６０、６０、６０が備えられている構成を説明した。しかし、これに限定されるものでなく、ロール６０の数はいくつであっても構わない。ただし、バランス、振動および騒音等を考慮して、３個、５個、９個等（３の倍数であって、且つ、２の倍数でない数字、例外的に５を含む）が好ましい。

また、各実施例では、支持軸６２は、その一端が下回転円盤５０に対して球面軸受５０ａを介して組み付けられている構成を説明した。しかし、これに限定されるものでなく、支持軸６２は、その他端が上回転円盤５２に対して球面軸受５０ａを介して組み付けられている構成でも構わない。その場合、支持軸６２は、その一端が下回転円盤５０に形成される長孔に差し込まれることとなる。

また、各実施例では、ロールの溝６０ａの幅と深さは、例えば、１５ｍｍと１２ｍｍであり、このランド６０ｂの幅は、例えば、９ｍｍである構成を説明した。しかし、これに限定されるものでなく、粉砕する固形素材の特性によって変更しても構わない。

１ ロールミル（実施例１）
２０ 下ケーシング（ケーシング）
５０ 下回転円盤（ベース）
５０ａ 球面軸受
５２ 上回転円盤（ベース）
６０ ロール
６２ 支持軸
１０１ ロールミル（実施例２）
１６０ 上ロール
２６０ 下ロール

Claims (5)

1. ケーシングと、
   このケーシングの内部に設けられ、このケーシングの軸方向の軸回りに回転可能なベースと、
   このベースに対して、その中心側と外側との間で移動可能に軸支されたロールと、を備えており、
   ベースの回転に伴う遠心力によって、ロールがベースに形成されている長孔に対して外側に移動することで、外側に移動したロールの外周面とケーシングの内面との間の隙間で固形素材を粉砕可能なロールミルであって、
   ベースは、対向配置された２枚のパネル部材から構成されており、
   ロールは、その支持軸の一端が一方のパネル部材に球面軸受を介して組み付けられ、その支持軸の他端が他方のパネル部材の略径方向にスライド可能に組み付けられており、
   長孔は、その長手方向の両端を結ぶ線と、この両端のうちのアウタ側の端部とベースの中心とを結ぶ線と、が所定の角度を成すように形成されていると共に、その長手方向の軸線がＲ状を成すように形成されていることを特徴とするロールミル。
2. 請求項１に記載のロールミルであって、
   ロールは、その支持軸の両端側に２個設けられていることを特徴とするロールミル。
3. 請求項１〜２のいずれかに記載のロールミルであって、
   ケーシングの内面は、ベースの回転状態におけるロールの支持軸に対して略平行を成すように形成されていることを特徴とするロールミル。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のロールミルであって、
   ロールの外周面は、その上下の縁がそれぞれ面取りされていることを特徴とするロールミル。
5. 請求項４に記載のロールミルであって、
   ロールの外周面における上下の縁の面取りは、その下側が上側より大きく面取りされるように設定されていることを特徴とするロールミル。
   
   
   
   
   

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