JP6254161B2 - ローラーミルおよび被粉砕材料をローラーミルで粉砕するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、ローラーミルおよび被粉砕材料をローラーミルで粉砕するための方法に関するものであり、少なくとも２つの研削ローラーが被粉砕材料を粉砕する研削プレートと相互に作用する。

例えば、独国実用新案第２０２００９０１６８２５Ｕ１号明細書では、異なる概念がローラーミルの駆動システムとして採用されており、例えば、研削プレートと研削プレート上で回転する複数の研削ローラーとを有し、研削プレートのみがモータ及び歯車機構を有する少なくとも２つの駆動装置によって駆動されるローラーミルを記載している。ここで、少なくとも２つの駆動装置は共通の歯車リムと係合しており、その結果、全ての駆動装置は同一回転速度で回転せねばならない。荷重を均質にするため、駆動装置の少なくとも１つにはターボカップリングが設けられる。

独国出願公開第１０２００６０５０２０５Ａ１号明細書は更に、３つ以上の駆動装置を配置することによって研削プレートを駆動するローラーミルを開示している。周波数変換器を介して供給され、回転速度およびトルクを調整するために使用される電気モータが駆動装置用に設けられる。全ての駆動装置が確実に同調して動作するようにするため、周波数変換器はマスター−スレーブ原理に基づいて構成される。しかしながら、これらの周波数変換器は、駆動トレインに高いコストをもたらす。

更に、独国出願公開第１０２００８０３６７８４Ａ１号明細書により、研削プレートの代わりに研削ローラーを駆動させることが知られている。調整装置の費用を削減するために、この出願は、研削ローラーがそれぞれロータ巻線を有するモーターを有し、少なくとも１つの駆動装置のモータトルクを調整するために少なくとも１つの調整装置を設け、ロータ電流に影響を与えるべく調整装置が少なくとも１つの駆動装置のロータ巻線に接続されることを提案している。ロータ電流への影響は、この影響を与える方法では、例えば、定格モータ出力の通常４０％以下である動作点と定格点との間の回転速度偏差により出力が調整される変換器によって行うことができる。したがって、実質的に出力が低い変換器を使用することが可能となり、且つ、変換器のコストはその出力に実質的に比例するため、著しいコスト削減を達成することが可能となる。

国際公開第２００９／０３０６０９Ａ１号は、関連付けられた駆動装置が少なくとも２つの研削ローラーに設けられたローラーミルを用いて被粉砕材料を粉砕するための方法であって、研削ローラーの少なくとも１つの粉砕圧力を調整することにより、駆動装置の出力が相互に対して所定の比率に調整されるように、２つの駆動装置について負荷補償調整が行われることを記載している。

独国出願公開第１０２００７０３３２５６Ａ１号明細書は、研削プレートを駆動させるための主駆動源と補助駆動源とを具え、調整装置が主駆動源のトルク変動および／または研削プレートの回転速度の変動に応じて補助駆動源を調整するローラーミルを開示している。

したがって、本発明は、費用効果が高い調整を可能にする駆動装置を調整するための新たな概念を規定するという目的に基づいている。

本発明によると、この目的は請求項１乃至８の特徴によって達成される。

本発明によるローラーミルは、被粉砕材料を粉砕するために、研削プレートと相互作用する少なくとも２つの研削ローラーから基本的に構成されており、少なくとも２つの研削ローラーまたは研削プレートと少なくとも１つの研削ローラーがそれぞれ、同様に駆動するために別個の駆動トレインに関連付けられており、各駆動トレインは主モータと主歯車機構とを有している。少なくとも１つの駆動トレインはさらに、調整駆動装置を有する重畳歯車機構を具えており、少なくとも１つの調整駆動装置に接続された開閉ループ制御装置が設けられ、少なくとも１つの調整駆動装置によって、開閉ループ制御装置は別個の駆動トレインの出力を互いに対して調整する。

被粉砕材料を粉砕するための発明による方法では、被粉砕材料は少なくとも２つの研削ローラーと研削プレートの間で粉砕され、少なくとも２つの研削ローラー、または研削プレートと少なくとも１つの研削ローラーは、それぞれが主モータと主歯車機構とを具える別個の駆動トレインによって駆動される。さらに、少なくとも１つの駆動トレインは、重畳歯車機構によって駆動トレインに係合し、少なくとも１つの調整駆動装置によって個々の駆動装置の出力を互いに対して調整する調整駆動装置を更に具備している。

本発明は、出力の調整は、駆動トレインの全出力にわたって必ずしも調整をする必要はないという概念に基づいている。この調整干渉は通常、駆動トレインの全出力の５乃至５０％のみである。したがって、少なくとも１つの調整駆動装置は全出力に対してこのパーセンテージしか寄与しなくとも十分である。これにより、結果として、相応して比較的小さい調整駆動装置を、比較的小さく、ひいては相応してより費用対効果が高い周波数変換器に具備させることができる。

本発明の更なる実施形態は従属請求項の内容である。

本発明の好適な一実施形態によると、調整駆動装置の出力は、関連付けられた駆動トレインの全出力の５乃至３０％、好適には７乃至２０％である。さらに、各調整駆動装置は、開閉ループ制御装置によって作動しうる周波数変換器と関連付けることができる。

本発明の更なる実施形態によると、研削ローラーおよび／または研削プレートの回転速度またはトルクといった少なくとも１つの動作パラメータを検出するために、開閉ループ制御装置に接続された少なくとも１つの測定装置が設けられる。検出された動作パラメータは、調整駆動装置を作動させるように機能する。

この調整駆動装置は、主歯車機構に一体化する、あるいは遊星歯車機構ステージとして組み込むことができる。さらに、重畳歯車機構は遊星キャリアと、リング歯車と、太陽歯車とを有する遊星歯車機構によって形成することができ、調整駆動装置は、リング歯車、遊星キャリア、または太陽歯車に接続されることが好ましい。

本発明の複数の実施例は、図面を基にして以下に記載される。
図１は、調整駆動装置と相互作用する重畳歯車機構が主歯車機構に一体化された、研削ローラー駆動装置を有するローラーミルの概略図を示している。 図２は、調整駆動装置と相互作用する重畳歯車機構が遊星歯車機構ステージとして組み込まれた、研削ローラー駆動装置を有するローラーミルの概略図を示している。 図３は、調整駆動装置と相互作用する重畳歯車機構が主歯車機構に一体化された、研削ローラー駆動装置と研削プレート駆動装置を有するローラーミルの概略図を示している。 図４は、調整駆動装置と相互作用する重畳歯車機構が遊星歯車機構ステージとして組み込まれた、研削ローラー駆動装置と研削プレート駆動装置を有するローラーミルの概略図を示している。 図５は、重畳歯車機構が主歯車機構に一体化された、図１および３による研削ローラー駆動装置の駆動トレインの詳細図を示している。 図６は、重畳歯車機構が遊星歯車機構ステージとして組み込まれた、図２および４による研削ローラー駆動装置の駆動トレインの詳細図を示している。 図７は、重畳歯車機構が主歯車機構に一体化された、図３による研削プレート駆動装置の駆動トレインの詳細図を示している。 図８は、重畳歯車機構が遊星歯車機構ステージとして組み込まれた、図４による研削プレート駆動装置の駆動トレインの詳細図を示している。

図１は本発明によるローラーミルの第１の実施例を示しており、当該ローラーミルは、被粉砕材料を粉砕するために研削プレート２と相互作用する複数の研削ローラー１を有している。更に、各研削ローラー１は、主モータ３０と、主歯車機構３１と、重畳歯車機構３３と、調整駆動装置３２とをそれぞれ有する別個の駆動トレイン３によって駆動しているが、調整駆動装置３２および重畳歯車機構３３を各駆動トレインに設けることは必須ではない。図示された３つの研削ローラーの代わりに、当然のことながら、それよりも少ない、特に２つの研削ローラー、あるいはそれ以上の研削ローラー、例えば４つの研削ローラーを設けることも可能である。

加えて、調整駆動装置３２に接続された開閉ループ制御装置４が設けられており、この開閉ループ制御装置４は、調整駆動装置３２によって、駆動トレイン３の出力を互いに対して調整している。この調整は、例えば、各駆動トレインが同一の出力を供給するように実行することができる。明確にするために、図１では、１つの駆動トレイン３のみが開閉ループ制御装置４に接続されている。当然のことながら、開閉ループ制御装置４は、対応するように他の２つの駆動トレインにも接続されている。

駆動トレインの合計出力は、主モータ３０および調整駆動装置３２の出力レベルからなり、調整駆動装置の出力は、駆動トレインの合計出力の好適には５乃至３０％、最適には７乃至２０％である。調整駆動装置に影響を与えるため、各調整駆動装置３２は、開閉ループ制御装置により作動しうる周波数変換器３４に関連付けられる。この調整は、研削ローラー１の回転速度および／または主モータ３０のトルクといった少なくとも１の動作パラメータに応じて行われる。このために、測定装置５が適切な位置に設けられ、この測定装置５が所望の動作パラメータを検出し、それをライン６を介して開閉ループ制御装置４に送信する。

関連付けられた駆動装置を調整するために周波数変換器を駆動装置の出力に適合させねばならないため、周波数変換器３４は、主モータ３０と比較して著しく低い調整駆動装置３２の出力と適合することができる。

図１の実施例では、重畳歯車機構３３は主歯車機構３１と一体化している。ここでは、主モータ３０および調整駆動装置３２の回転運動は相応じて変換され、出力３５を介して研削ローラー１に伝達されている。

図５は、研削ローラーを駆動させるための駆動トレイン３の拡大図を示している。ここから、図示された実施例の主歯車機構３１は、２つの遊星ステージ、具体的には遊星歯車機構ステージとして形成された重畳歯車機構３３と遊星メインステージ３１０から構成されていることが明らかである。一般的に知られているように、重畳歯車機構３３は、遊星キャリア３３０ａと、リング歯車３３０ｂと、太陽歯車３３０ｃと、遊星歯車３３０ｄとを具えている。調整駆動装置３２は出力歯車３２１を介してリング歯車３３０ｂに接続されている。太陽歯車３３０ｃは主モータ３０と駆動接続している。

遊星メインステージ３１０は、同様に、遊星キャリア３１０ａと、リング歯車３１０ｂと、太陽歯車３１０ｃと、遊星歯車３１０ｄとから構成されている。２つの遊星ステージを接続するために、遊星キャリア３３０ａは太陽歯車３１０ｃに連結されている。出力３５は遊星キャリア３１０ａに接続され、研削ローラー１を駆動させる。

重畳歯車機構３３を主歯車機構３１に一体化する代わりに、重畳歯車機構を遊星歯車機構ステージとして組み込むこともできる。対応する実施例が図２に図示されている。駆動トレイン３’では、遊星歯車機構ステージとして組み込まれた重畳歯車機構３３’が主モータ３０’と主歯車機構３１’の間に設けられ、調整駆動装置３２’に接続されており、その結果、開閉ループ制御装置４および周波数変換器３４’によって動作パラメータに応じて作動する。

駆動トレイン３’が図６に詳しく図示されている。重畳歯車機構３３’は次に、遊星歯車機構ステージとして組み込まれ、遊星キャリア３３０’ａと、リング歯車３３０’ｂと、太陽歯車３３０’ｃと、遊星歯車３３０’ｄとを具えている。調整駆動装置３２’もまた、ここでは駆動歯車３２１’を介してリング歯車３３０’ｂに接続されている。太陽歯車３３０’ｃは、主モータ３０’の出力軸によって駆動されている。重畳歯車機構３３’の出力トレイン３３０’ｅは、回転速度を更に低下させる主歯車機構３１’に接続されている。ここでは主歯車機構３１’が二重の遊星ステージとして組み込まれているが、平歯車ステージ若しくは傘歯車ステージ、または様々な歯車機構ステージの組み合わせとして形成することもできる。出力３５’は研削ローラー１を直接駆動させる。

図１及び２による２つの第１の実施例では、研削ローラーのみが駆動されているが、図３による実施例では、研削ローラー駆動装置だけでなく、研削プレート駆動装置も設けられている。図１及び５を参照してより詳しく記載したように、研削ローラーは個々の駆動装置３を介して駆動している。

研削プレート駆動装置は、主モータ７０と、主歯車機構７１と、重畳歯車機構７３と、調整駆動装置７２とを有する駆動トレイン７を提供している。調整駆動装置７２はさらに、周波数変換器３４、７４が関連付けられた調整駆動装置３２および７２によって駆動トレイン３および７の出力を互いに対して調整する開閉ループ制御装置４に接続されている。明確にするために、図３では、１つの駆動トレイン３のみが開閉ループ制御装置４に接続されている。当然のことながら、開閉ループ制御装置４を、対応する方法で更なる研削ローラーの駆動トレインに接続することもできる。

例えば、研削ローラー１の回転速度、研削プレート２の回転速度、または主モータ３０のトルクといった少なくとも１つの動作パラメータに応じて、調整が結果的に生じる。このために、所望の動作パラメータを検出し、それをライン６、９を介して開閉ループ制御装置４に送信する測定装置５、８が適切な位置に設けられる。

図３の実施例では、研削プレート駆動装置の重畳歯車機構７３は主歯車機構７１に一体化されている。主モータ７０および調整駆動装置７２の回転運動は相応じて変換され、出力７５を介して研削プレート２のピニオン７６および歯車リム７７に伝達される。

駆動トレイン７が図７に詳しく図示されている。ここでは、主歯車機構は、遊星歯車機構ステージとして組み込まれた重畳歯車機構７３と組み合わせた傘歯車機構ステージ７１１から構成されている。重畳歯車機構７３は、遊星キャリア７３０ａと、リング歯車７３０ｂと、太陽歯車７３０ｃと、遊星歯車７３０ｄとを具えている。調整駆動装置７２はまた、ここでは出力歯車７２１を介してリング歯車７３０ｂに接続されている。太陽歯車７３０ｃは、傘歯車機構を介して主モータ７０と駆動接続している。回転運動を伝達するために、重畳歯車機構７３の出力７５は、ピニオン７６および歯車リム７７を介して研削プレート２に接続されている。

図４による実施例では、研削ローラー駆動装置は再び、研削プレート駆動装置と組み合わせられており、図２および６に基づいてより詳細に説明したように、少なくとも１つの研削ローラー１、好適には複数の研削ローラー１あるいは全ての研削ローラー１は、別個の駆動トレイン３’を介して駆動される。

研削プレート駆動装置は駆動トレイン７’を具えており、当該駆動トレイン７’では、重畳歯車機構７３’が遊星歯車機構ステージとして組み込まれ、主モータ７０’と主歯車機構７１’の間に設けられて、開閉ループ制御装置４によって少なくとも１つの動作パラメータに応じて作動する調整駆動装置７２’に接続されている。

駆動トレイン７’が図８に詳しく図示されている。重畳歯車機構７３’は、今度は遊星歯車機構ステージとして組み込まれ、遊星キャリア７３０’ａと、リング歯車７３０’ｂと、太陽歯車７３０’ｃと、遊星歯車７３０’ｄとを具えている。調整駆動装置７２’はさらに、ここでは出力歯車７２１’を介してリング歯車７３０’ｂに接続されている。太陽歯車７３０’ｃは次に、主モータ７０’と駆動接触している。重畳歯車機構７３’の出力トレイン７３０’ｅは、回転速度を更に減少させる傘歯車機構ステージとして組み込まれた主歯車機構７１’に接続されている。出力７５’は、ピニオン７６’および歯車リム７７’を介して研削プレート２を駆動させる。

一方で、個々の研削ローラー１は、研削プレート２、および研削プレート２上の被粉砕材料またはベッド被粉砕材料を介して互いに接続されるが、他方、研削ローラー１は、例えば、研削プレート上での回転直径（力適用地点の位置）が異なること、個々の研削ローラーの有効径が異なること（例えば、摩耗による）、および研削プレートおよび研削ローラーと併せた被粉砕材料の延伸挙動が異なることにより、非常に異なるパワーテイクアップレベルを有しうる。

個々の研削ローラー間の回転速度の偏差が小さくとも、駆動装置において比較的高い出力変動をもたらす。これは、研削ローラーが連続的に加速または減速する状態、すなわち、粉砕動作時に、個々に駆動する研削ローラーが互いに対して動作して、必要な力または必要なエネルギを著しく増加させる状態を招きうる。研削ローラーおよび／または研削プレートの回転速度といった動作パラメータ、あるいは関連付けられた駆動トレインの主モータのパワーテークアップを適切に測定することにより、既存の駆動トレイン間の出力変動を特定し、評価することが可能となる。今までは、主モータの周波数変換器によって個々の駆動トレインの互いに対する出力の調整を実施していたが、上記発明では、実質的に出力が低い調整駆動装置によって出力調整を実施することができる。通常、研削ローラー駆動装置の全ての駆動トレインは同一出力で動作するように努力がなされる。研削プレート駆動装置がさらに設けられる場合、全ての駆動トレインの合計出力に対して所定の比率で動作される。この比率は、例えば２０乃至３０％となりうる。

Claims (10)

1. 被粉砕材料を粉砕するために研削プレート（２）と相互作用する少なくとも２つの研削ローラー（１）を有するローラーミルであって、前記少なくとも２つの別個の駆動トレイン（３、３’、７、７’）が設けられて、それぞれが主モータ（３０、３０’、７０、７０’）及び主歯車機構（３１、３１’、７１、７１’）を有し、それぞれが前記少なくとも２つの研削ローラー（１）または前記研削プレート（２）と少なくとも１つの研削ローラー（１）を駆動するよう構成され、前記少なくとも２つの駆動トレインの少なくとも１つの駆動トレインが、さらに、
   補助歯車機構（３３、３３’、７３、７３’）と、
   前記補助歯車機構に接続された少なくとも１つの調整駆動装置（３２、３２’、７２、７２’）と、
   前記少なくとも１つの調整駆動装置に接続され、前記少なくとも１つの調整駆動装置によって前記別個の駆動トレインの出力を互いに対して調整するよう構成された開閉ループ制御装置（４）とを具えることを特徴とするローラーミル。
2. 請求項１に記載のローラーミルにおいて、前記調整駆動装置（３２、３２’、７２、７２’）の出力が、各駆動トレイン（３、３’、７、７’）の合計出力の５乃至３０％であることを特徴とするローラーミル。
3. 請求項１に記載のローラーミルにおいて、前記少なくとも１つの調整駆動装置（３２、３２’、７２、７２’）が、前記開閉ループ制御装置（４）によって作動することができる周波数変換器（３４、３４’、７４、７４’）に関連付けられることを特徴とするローラーミル。
4. 請求項１に記載のローラーミルにおいて、前記研削ローラーおよび／または前記研削プレートの回転速度またはトルクのような少なくとも１つの動作パラメータを検出するために、前記開閉ループ制御装置（４）に接続された少なくとも１つの測定装置（５、８）が設けられていることを特徴とするローラーミル。
5. 請求項１に記載のローラーミルにおいて、前記補助歯車機構（３３、７３）が、前記主歯車機構（３１、７１）に一体的に結合され、あるいは前記補助歯車機構（３３’、７３’）が、前記主モータ（３０’、７０’）と前記主歯車機構（３１’、７１’）との間に配置されることを特徴とするローラーミル。
6. 請求項１に記載のローラーミルにおいて、前記補助歯車機構（３３、３３’、７３、７３’）が、遊星キャリアと、リング歯車と、太陽歯車とを有する遊星歯車機構として組み込まれ、前記調整駆動装置は、前記遊星キャリア、前記リング歯車、または前記太陽歯車に接続されることを特徴とするローラーミル。
7. 請求項１に記載のローラーミルにおいて、前記補助歯車機構（３３、３３’、７３、７３’）が、伝達比を調整可能な歯車機構によって形成されていることを特徴とするローラーミル。
8. ローラーミルを用いて被粉砕材料を粉砕するための方法であって、前記被粉砕材料が少なくとも２つの研削ローラー（１）と研削プレート（２）との間で粉砕され、前記２つの研削ローラー（１）または前記研削プレート（２）と少なくとも１つの研削ローラー（１）が、主モータ（３０、３０’、７０、７０’）と主歯車機構（３１、３１’、７１、７１’）とをそれぞれ具える別個の駆動トレイン（３、３’、７、７’）によって駆動される方法において、
   少なくとも１つの駆動トレイン（３、３’、７、７’）がさらに、補助歯車機構（３３、３３’、７３、７３’）によって前記駆動トレインと係合する調整駆動装置（３２、３２’、７２、７２’）を具備し、互いに対する個々の駆動装置の出力は少なくとも１つの前記調整駆動装置によって調整されることを特徴とする方法。
9. 請求項８に記載の方法において、前記調整駆動装置（３２、３２’、７２、７２’）が、駆動トレインの全出力の５乃至３０％、好適には７乃至２０％を与えることを特徴とする方法。
10. 請求項８に記載の方法において、前記研削ローラーおよび／または前記研削プレートの回転速度またはトルクのような少なくとも１つの動作パラメータが決定され、前記調整駆動装置を作動させるために使用されることを特徴とする方法。

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