JP6976355B2 - コーン破砕機械およびそうした機械を使用した破砕方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉱石などの物質のための破砕および／または粉砕機械としても知られるフラグメンテーション機械の分野に関する。より詳しくは、本発明は、コーンに対してタンクを運動させることによって、コーンと、底のない円錐台タンクとの間で物質が破砕される破砕機械の分野に関する。

このような機械の動作原理は特許文献１に記載されている。当該機械は、タンク内に収容されたコーンとも呼ばれる円錐ヘッドからなり、ヘッドとタンクとの間には空間が画定されている。円錐ヘッドはフレームに対して固定されたポジションにあり、一方、タンクは、フレームに対して浮遊状態で取り付けられた支持構造体上に配置される。支持構造体は、適切な手段により動作に関してセットされたバイブレーターにより、フレームに対して水平面内で動作することができる。したがって、コーンとタンクとの間の空間に投入された物質は、コーンに対するタンクの水平面内での円形並進運動によって破砕される。破砕された物質は、その後、コーンの下方に配置された導管内に落下する。

特許文献２は二つの改善を提案している。一方では、タンクとヘッドとの間の接線平面の動きによる摩耗現象を減らすために、円錐ヘッドはフレームに対して垂直軸線の周りを自由に回転するように取り付けられている。他方、タンクに対するコーンの高さは、ヘッドとタンクとの間の空間の最小幅を、したがって破砕された製品の最大サイズを調整するために調整できる。実際、ヘッドの回転速度を測定し、破砕空間の最大幅を知ることにより、物質層の厚さを、したがって破砕された製品の最大サイズを推定することができる。この厚さを設定値と比較することにより、機械パラメーターを調整することができる。特許文献３には、垂直振動を低減するためにタンクを振動させるためのシステムが記載されている。この目的のために、タンクを支持するフレームに、いくつかの垂直バイブレーターシャフトが取り付けられており、各シャフトは、水平面を画定するフレームベースの両側に配置された二つの不平衡ウエイトから構成されるバイブレーターを担持する。したがって、バイブレーターが回転させられるとき、それが及ぼす力はベースの水平面内に存在する。

上記の例では、振動システムは、タンクおよび円錐ヘッドの周りに正方形パターンで配置された、通常は４本のバイブレーターシャフトを含んでいる。第１のバイブレーターシャフトはモーターに連結され、他のシャフトはプーリーおよびベルトのセットによって第１のシャフトから駆動される。バイブレーターの回転は、スプリアスモーメントの発生を避けるために同期させる必要がある。

機械を始動すると、振動シャフトが回転し、その速度は公称速度まで徐々に増加する。次に、コーンとリングとの間に投入された物質が破砕される。だが、特別な予防措置を講じない限り、リングの振動はさまざまな周波数を通過し、これらの周波数の一部は、機械に有害な機械の高調波周波数に一致する場合がある。

次に、バイブレーターによって生成される力の合力の振幅を変更するために、バイブレーターの一方のグループの他方のグループに対する角度オフセットを調整するための位相シフトデバイスをセットアップすることが知られている。したがって、始動中に、二つのバイブレーターは他の二つのバイブレーターに対して位相が反対になるため、バイブレーターによって生成される力の合力はゼロになり、リングはコーンに対して動かなくなる。公称速度に達するまで逆位相が維持される。次に、全てのバイブレーターが同期させられ、この結果、力の合力が最大になり、リングがコーンに対して動作させられて物質を破砕する。

例えば、特許文献３に示されるように、振幅は一つまたは二つの回転油圧アクチュエータによって変更することができ、これによって一方のグループのバイブレーターの位相シフトを他方のグループのバイブレーターに対して変更することが可能になる。したがって、互いに対するバイブレーターの位相シフトおよび同期は、特にプーリーおよびベルトのアセンブリによる伝達に依存し、調整を不正確で信頼性のないものにする。実際、プーリーおよびベルトの摩耗とベルトの張力とを監視して、きめ細かな設定を維持する必要がある。特にノッチは摩耗しやすいため、ベルトはプーリーのノッチ上で「ジャンプ」することもあり、バイブレーターの互いに対する角度ポジションをシフトさせる。

さらに、プーリーおよびベルトのアセンブリは機械の部品数を増やし、機械をより複雑にし、メンテナンスをより困難にする。特に、バイブレーターのシャフトを旋回させるための油圧シリンダーには、シャフトの旋回に関してだけでなく、機械の振動に関しても堅牢なシールが必要である。多くの漏れの問題が発生する可能性がある。

さらに、機械の動作中、油圧シリンダーは、特に機械の振動によって強められる漏れがあるために回転する傾向があり、その結果、ポジションがランダムになる。油圧シリンダーは中間ポジションを確実に保持できない。したがって、バイブレーターは、一般に、オールオアナッシング原理で動作する。すなわち、バイブレーターは位相がずれており、力の合力はゼロであるか、あるいはバイブレーターは同相であり、力の合力は最大である。例外的な場合において、中間ポジションは短時間しか保持できない。

それでも、一般的な方法の設定として、合力の最大値を適合させることが必要となる場合がある。この値は、シリンダーを介して中間ポジションを維持することによって永続的に適合させることはできないため、最大の合力が得られるポジションを規定するために、シリンダーに機械的ストッパーが手動で取り付けられる。ストッパーのセットアップは時間がかかり、設置作業の実行中に破砕機械を停止させる必要がある。だが、破砕機械は一般に物質を処理するためのよりグローバルなプロセスに統合されているため、機械の停止はグローバルなプロセスに影響を与える。

仏国特許発明第２６８７０８０号明細書 欧州特許第０６４２３８７号明細書 欧州特許第０８３３６９２号明細書

したがって、上記の欠点を克服する新規な破砕および／または粉砕機械が求められている。

この目的のために、第１の態様によれば、本発明は、
・フレームと、
・内側粉砕トラックを形成するタンク（タンクはフレームに対して少なくとも横断面内で並進運動可能であるシャーシ上に搭載される）と、
・外側粉砕トラックを形成すると共にタンク内に配置されたコーンと
を具備する破砕機械を提案する。

上記機械はまた、タンクをフレームに対して横断面内で振動させるためのデバイスを含み、この結果、コーンに対するタンクの相対的な運動によって、物質が内側および外側粉砕トラック間で破砕される。

タンクを振動させるためのデバイスは、シャーシに取り付けられた少なくとも二つのバイブレーターを含み、各バイブレーターはモーターによってシャーシの縦方向軸線の周りで回転させられる。各モーターは、それが関連付けられたバイブレーターを互いに独立して駆動する。タンクを振動させるためのデバイスはまた、モーター制御システムと、バイブレーター間の相対位相角を測定するためのシステムとを含み、この結果、振動デバイスは少なくとも三つのポジション、すなわち
・バイブレーター間の位相シフト角が、タンクの振動が最小振幅を有するようなものである、いわゆるゼロポジションと、
・バイブレーター間の位相シフト角がゼロであり、この結果、タンクの振動が最大振幅を有する、いわゆる最大ポジションと、
・バイブレーター間の位相シフト角が、タンクの振動が最大振幅と最小振幅との間の中間振幅を有するようなものである、少なくとも一つのいわゆる中間ポジションとを取ることができ、制御システムは、バイブレーターの回転を維持しながら、振動デバイスをあるポジションから他のポジションへと動作させることができる。

したがって、物質を破砕するために必要な粉砕力に応じて、機械を停止することなく、物質を破砕するための振動をインラインで調整することができる。したがって、機械は連続的に動作する。

一実施形態によれば、各モーターはフレームに取り付けられ、縦方向に延びるモーターシャフトを備える。各バイブレーターはバイブレーターシャフトに取り付けられ、モーターシャフトと、対応するバイブレーターシャフトとの間の接続部は、バイブレーターシャフトがモーターシャフトによって回転駆動されるように横断面内に剛体カップリングを、そしてバイブレーターシャフトが、決定された最大ストロークにわたってモーターシャフトに対して縦方向に動作できるように縦方向に可撓性カップリングを備える。

モーターシャフトとバイブレーターシャフトとの間の接続部の柔軟性により、効率的な伝達を保証しながら機械を保護することができる。

例えば、駆動シャフトとバイブレーターシャフトとの間の接続部は、駆動シャフトとバイブレーターシャフトとの間に等速伝達ジョイントを備えた接続ロッドを含むことができ、そしてまた、接続ロッドと駆動シャフトとの間に中間部材を含むことができる。中間部材は、この中間部材の剛体の二つの部分の間に取り付けられた弾性材料のストリップを含んでいてもよい。さらに正確には、第１の部分をモーターシャフトの一端部に固定することができ、そして第２の部分を接続ロッドの一端部に固定することができる。第１および第２の部分の一方はさらに、モーターシャフトに対する縦方向のバイブレーターシャフトの動きをガイドするために、第１の部分および第２の部分の他方の縦方向孔と協働する縦方向突出ピンを備えていてもよい。

この設計は、設置が安価であり、しかも効率的な方法でモーターシャフトとバイブレーターシャフトとの間の伝達を保証する。

一実施形態によれば、各モーターは、モーターがエネルギーを消費して、関連するバイブレーターを回転させるモーターモードと、関連するバイブレーターを制動することによってモーターがエネルギーを生成する発電機モードとを含む。この目的のために、例えば、モーター制御システムは、発電機モードで各モーターによって生成されたエネルギーの少なくとも一部を回収および保存するためのデバイスを備えていてもよい。代替的にまたは組み合わせて、モーター制御システムは、発電機モードにおいて各モーターによって生成されたエネルギーの少なくとも一部を消散するためのデバイスを備えていてもよい。

したがって、回収されたエネルギーは、機械の運用コストを削減する。したがって、回収されたエネルギーは、機械の制御または他のデバイスへの電力供給に使用できる。

第２の態様によれば、上述した破砕機械を使用した破砕方法が提案される。当該方法は以下のステップを備える。
・振動デバイスをゼロポジションにセットするステップ
・少なくとも一つの破砕パラメーターの関数として制御システムによって粉砕力を決定するステップ
・バイブレーターの回転速度を、粉砕力によって決定される値まで上昇させるステップ
・粉砕力によって決定されるバイブレーター間の位相シフト角を伴って、バイブレーターをそれらの相対ポジションにセットするステップ
・二つの粉砕トラック間で破砕される物質を機械に供給するステップ

上記方法はまた、バイブレーターの回転が維持されること、すなわち
・少なくとも一つの粉砕パラメーターの変化を検出するステップと、
・新しい粉砕力を決定するステップと、
・新しい力に応じて少なくともバイブレーター間の位相シフト角を変更するステップと
を含む。

ある特定の実施形態によれば、変更された破砕パラメーターは、破砕機械の排出口における破砕された物質の粒度であってもよい。したがって、粉砕力をインラインで調整することにより、機械の排出口における物質の粒度分析的特性を要件に応じて調整できる。代替的にまたは組み合わせて、変更された破砕パラメーターは、破砕機械に供給される物質の粒度であってもよい。破砕機械に入る物質の粒度の変更は一般的に見られる。したがって、粉砕力を破砕される物質の粒度に適合させることは特に経済的に有利である。

一実施形態によれば、破砕機械はまた、タンクの縦方向の振動、すなわち垂直振動に関するセンサーを備える。この場合、破砕パラメーターの変化の検出は以下のステップを含んでいてもよい。
・タンクの縦方向振動に関する基準スペクトルを決定するステップ
・基準スペクトルと振動センサーによって測定されたスペクトルとを比較するステップ
・基準スペクトルと測定されたスペクトルとの差を定量化するステップ
・定量化された差が閾値を超える場合、破砕機械に供給される物質の少なくとも一つの破砕パラメーターの変化の検出を確認するステップ

垂直振動を監視することにより、特に機械の故障を監視し、そして長期間にわたって修理のために機械を停止する必要がある破損を回避するために、それを予測することが可能になる。

一実施形態によれば、開始ポジションでのセットアップは以下のステップを含む。
・バイブレーターが停止させられ、バイブレーター間の位相シフトが振動デバイスのゼロポジションに対応するバイブレーターの初期ポジションを登録するステップ
・バイブレーターを動作させるステップ
・バイブレーターがその初期ポジションになるまでバイブレーターを回転させるステップ

初期ポジションを登録するこの処置により、機械をより速く自動的に始動することが可能となる。たとえば、故障のために機械を停止する必要がある場合、機械は登録された初期ポジションから自動的に再始動できる。

一実施形態によれば、物質供給の中断が発生したとき、機械を保護するために、タンクを振動させるデバイスはゼロポジションにセットされる。各バイブレーターはモーターによって他のバイブレーターとは独立して制御されるので、ゼロポジションは非常に迅速にセットされ、機械の完全性が維持される。

一実施形態によれば、モーターに電力の遮断が発生したとき、上記方法は以下のステップを含むことができる。
・少なくとも一つのモーターを発電機モードにセットするステップ
・回収および貯蔵デバイスによって制動エネルギーの少なくとも一部を回収および貯蔵するステップ
・バイブレーターを脱同期させるために回収および貯蔵デバイスで回収されたエネルギーの少なくとも一部を使用してタンク振動デバイスをゼロポジションにセットするステップ
・全てのバイブレーターの回転が停止するまでゼロポジションを維持するステップ

その他の効果および利点は、図面と共に本発明の実施形態の説明に照らして明らかとなるであろう。

四つのバイブレーターが四つの独立したモーターによって制御される、本発明の一実施形態による破砕機械の断面図である。 切断線ＩＩ−ＩＩに沿った図１の機械の断面図である。 図１の機械の制御を実行するための一実施形態の概略図である。 図２のＩＶ−ＩＶの拡大図である。

図１および図２には振動破砕機械１が示されている。当該機械１は、特に、地面に載せられるよう意図されたフレーム２を備える。

機械１はまたタンク３を備え、その内面は内側粉砕トラック３ａを形成する。タンク３は、実際には実質的に水平面である少なくとも横断面内で、フレーム２に対して並進運動することができるシャーシ４上に搭載されている。この目的のために、シャーシ４は、フレーム２への振動の伝達を低減するために横方向および縦方向の両方に弾性変形する弾性スタッド４ａによって、フレーム２上に搭載されている。コーン５（その外面は実質的にタンク３の内面と相補的であり、かつ、外側粉砕トラック５ａを構成する）は、タンク３内に配置される。好ましくは、コーン５は、実際には実質的に垂直である長手方向軸線Ａに沿って延びるシャフト６に取り付けられ、かつ、セカンダリーフレーム２ａによって支持されている。セカンダリーフレーム２ａはシャーシ４から吊り下げられている。

最後に、機械１は、横断面内でフレーム２に対してタンク３を振動させるためのデバイス７を備える（図３）。したがって、振動デバイス７の作用下で、タンク３はコーン５に対して横断面内を移動し、その結果、物質は内側トラック３ａと外側トラック５ａとの間で破砕される。振動デバイス７は少なくとも二つのバイブレーターを備える。

図示される実施形態によれば、振動デバイス７は、シャーシ４上で正方形に割り当てられた四つのバイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを備える。各バイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは、シャーシ４の実質的横断面の両側に割り当てられた不平衡ウエイトと呼ばれる二つの部分から構成することができ、この結果、バイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの回転によって引き起こされるタンク３の振動は、実質的に、この横断面内に留まる。各バイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは、モーター１０によってシャーシ４に対して回転駆動される、縦方向軸線を有するバイブレーターを備えたシャフト９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄに固定され、図２には、バイブレーターを備えたシャフト９ａ，９ｂのそのモーターを認識できる。したがって、バイブレーターが回転させられるとき、タンク３は振動させられ、横断面内で円形の並進運動を描く。一般に、振動デバイス７は、主にまたは専ら横断面内で振動を生み出すために、縦方向軸線Ａの周りに均等に割り当てられた少なくとも二つのバイブレーターを備え、この結果、機械によって消費されるエネルギーが、内側粉砕トラック４ａと外側粉砕トラック５ａとの間で物質を破砕するために最適に使用される。縦方向の振動、つまり実際には垂直振動を低減するために、特別な対策を講じることができる。例えば、バイブレーターは互いに同一であり、縦方向軸線Ａから等距離にかつ互いに等距離に配置される。バイブレーターが同一でない場合、結果として、縦方向軸線Ａまでの距離および相互の距離を調整できる。

各モーター１０は、他のバイブレーターから独立して、対応するバイブレーターを駆動する。より詳しくは、各モーター１０は、対応するバイブレーターのポジションおよび速度を制御する。後で説明するように、各モーター１０は、好ましくは可逆モーターであり、言い換えれば、それは、対応するバイブレーターを回転させるためにエネルギーを消費するモーターモードと、対応するバイブレーターを制動することによってエネルギーを生成するジェネレーターモードとを含む。

より詳しくは、振動デバイス７は、モーター１０を制御するためのシステム１１と、バイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ間の相対的位相シフト、すなわちバイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ間の相対角度を測定するためのシステム１２とを含み、この結果、振動デバイス７は少なくとも以下の三つのポジションを取ることができる。
・バイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ間の位相シフト角が、タンク３の振動が最小またはゼロ振幅となるようなものである、いわゆるゼロポジション
・バイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ間の位相シフト角がゼロであり、この結果、タンク３の振動が最大振幅を有する、いわゆる最大ポジション
・バイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ間の位相シフト角が、タンク３の振動が最大振幅と最小振幅との間の中間振幅を有するようなものである、少なくとも一つのいわゆる中間ポジション

実際には、振動デバイス７は、必要な粉砕力に応じて振動の振幅を調整するために、多数の中間ポジションを有することができる。

図示された、すなわち四つのバイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを備えた実施例によれば、バイブレーターの位相シフトは二つずつ行われる。したがって、ゼロポジションでは、対角線方向に対向するバイブレーター８ａ，８ｃは互いに同位相であり、そしてまた対角線方向に対向するバイブレーター８ｂ，８ｄも互いに同位相であり、一方、バイブレーター８ａ，８ｃはバイブレーター８ｂ，８ｄと逆位相であり、すなわち位相シフト角は約１８０°である。最大ポジションでは、四つのバイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは互いに同位相である。最後に、中間ポジションでは、バイブレーター８ａ，８ｃはバイブレーター８ｂ，８ｄに対して、１８０°の角度だけ位相がずれている。

より詳しくは、各バイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは、バイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄのそれぞれのポジションをいつでも知ることを可能にするポジションセンサーと関連付けることができる。

したがって、制御システム１１は、バイブレーターの回転を維持しながら、振動デバイス７をあるポジションから別のポジションに切り替えることができる。実際、特にモーター１０の独立性のために、いつでも、各バイブレーターのポジション、その回転速度および他のバイブレーターに対するその位相シフトは既知であり、機械１を停止させる必要なくインラインで調整することができる。

この目的のために、制御システムは、各バイブレーターの速度およびポジションならびにバイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ間の位相シフトの知識に基づいて、いつでもタンク３の振動の振幅を知ることを可能にするコンピュータ１３を含む。計算値を目標値と比較することにより、振動デバイス７は、タンク３の振動の振幅をいつでも調整するために、したがって粉砕力を調整するために、バイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ間の位相シフトを調整することができる。さらに、制御システムはまた、粉砕力を調整するために、バイブレーターの回転速度を調整することもできる。

したがって、中間ポジションは機械的設備に依存しないが、モーターに直接作用するモーター１０の制御システム１１により、機械１の動作を停止することなく、インラインで調整することができる。さらに、それぞれバイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄに関連付けられたモーター１０の使用により、各バイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄのポジションは、数分から数時間の範囲であってもよい、ある期間にわたって高い信頼性で保持される。例えば、制御システム１１は、モーター１０およびバイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの同期制御を保証するために、負荷分散システムを介してモーター１０を接続することを可能にする。

バイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄがそれぞれ互いに独立してモーター１０によって制御される破砕機械１のこの新しい設計によって、機械１は、入ってくる物質の特性および機械１から排出される物質に関して目標とされる特性に基づいて、粉砕力を適合させることを可能にする。

したがって、物質を破砕するために、振動デバイス７は最初にゼロポジションにセットされる。初期粉砕力は、少なくとも一つの粉砕パラメーターに従って、コンピュータ１３により決定できる。初期粉砕力は、バイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの初期回転速度および初期位相シフトを決定し、この初期位相シフトは、おそらく最大ポジションに、次いで中間ポジションに対応する。次に、制御システムは、バイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの回転速度を初期値に達するまで徐々に増加させる。振動デバイス７がゼロポジションにあるとき、タンク３はコーン５に対して横方向の動きをほとんどまたは全く持たない。したがって、回転速度の増加中、それを劣化させる可能性がある機械１の高調波周波数を通過することが回避される。次に、制御システム１１は、決定された初期位相シフトを、したがって初期粉砕力を得るためにバイブレーターを動作させる。

破砕パラメーターが変更されない限り、粉砕力は初期粉砕力とほぼ同じに維持できる。それぞれがバイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄと関連付けられたモーター１０の使用に起因する信頼性の向上を伴って、バイブレーターの回転速度および位相シフトは維持される。

しかしながら、物質の供給中に破砕パラメーターが変更されてもよい。

破砕パラメーターとは、破砕機械１の排出口において物質の特性に影響を与える可能性のあるパラメーターを意味する。これには、以下に限定されるわけではないが、ペレットの粒度、言い換えればペレットのサイズ、硬度、形状および多孔率、投入物質の密度、物質の出口でのペレットの目標粒度、および物質の流量が含まれる。実際には、排出物質の目標粒度、特にペレットのサイズに関連した、投入物質の粒度、特にペレットのサイズは、最も頻繁に使用される破砕パラメーターである。

破砕パラメーターの変更を検出することにより、コンピュータ１３によって新しい粉砕力を計算でき、そしてバイブレーターの回転を維持しながら、バイブレーターの位相シフト角および／または回転速度を変更して新しい粉砕力を得ることができる。ここでも、バイブレーターの位相シフト角は、最大ポジションまたは中間ポジションに対応してもよい。

実際、粉砕力はタンク３の振動の振幅に直接関係しており、これはバイブレーター間の位相シフトによって決定される。さらに詳しくは、バイブレーターの位相シフトに直接依存するのは粉砕力である。

だが、必要な粉砕力は、特に、投入物質の特性と、排出物質に関して目標とされる特性とに応じて決定できる。たとえば、排出物質および投入物質のペレット間のサイズの差が大きいほど、粉砕力を大きくする必要がある。

適用例は、鉱物処理、言い換えれば鉱石の破砕に関連する。ニーズによっては、排出物質に、微粉としても知られる必要なサイズよりも小さいサイズのペレットがある比率で、すなわち過度に大量に含まれる場合がある。実際、微粒子は下流の処理プロセスに有害な場合がある。ここに提示された新しい機械１によって、微粉の生成を防ぐために粉砕力が調整される。

一般に、このように設計された破砕機械１によって、現状技術の機械とは異なり、バイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ間の位相シフトを変更すると共に機械１の始動時に最初に決定されたものとは異なる新しい粉砕力を維持するために、破砕機械１を停止する必要はない。

粉砕パラメーターの変更は、例えば投入物質の特性を直接測定することにより機械１の上流で、または例えば排出物質の特性を測定することにより機械１の下流で行うことができる。一実施形態によれば、機械１はまた、タンク３の縦方向振動用のセンサーを備える。センサーによって測定された縦方向振動のスペクトルを基準スペクトルと比較することにより、粉砕パラメーターの変化を検出することができる。測定されたスペクトルと基準スペクトルとの差が定量化される。これは、例えば、振幅、周波数または時間シフトの差であってもよい。定量化された差が閾値を超える場合、例えば振動デバイス７に信号を送ることにより、それに応じてバイブレーターの位相シフトを調整するために、粉砕パラメーターの変化の検出を確認することができる。

実際、機械１の粉砕力が不十分な状況が生じ得る。たとえば、パワーが不十分であり、この結果、投入物質のペレットが破砕されず、詰まりを発生させることがある。また、粉砕力が高すぎるためにコーン５の外側トラック５ａがタンク３の内側トラック３ａと接触することがある。このような状況では、意図しない縦方向振動が発生するが、これは粉砕力を調整する必要があることを示している。

このように形成された機械１は、現状技術の破砕機械よりも破砕パラメーターの変化により敏感に反応することができる。特に、物質供給の中断が発生すると、それは迅速に検出され、そして、モーター１０によって、振動デバイス７は、タンク３がコーン５と接触せず、そして粉砕トラック３ａ，５ａが損傷しないように、ゼロポジションへと素早く切り替わることができる。反応時間は、物質供給の中断の検出からゼロポジションへの切り替えまで数秒のオーダーであるが、現状のプーリー技術においては、反応時間は数十秒である。

バイブレーターのポジションもまた正確であり、角度オフセットは、通常、１°未満である。さらに、バイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄおよび８ｃのポジションおよび速度は常に既知であるため、予測的メンテナンスを簡単にセットアップできる。一つのバイブレーターによって発生させられたパワーが基準パワーから、あるいは他のバイブレーターのパワーから過度に逸脱したときに、たとえば潤滑作業、ベアリングの診断または目視検査などの介入を実行する必要があることを示すメンテナンス信号が発生させられてもよい。

特に図４に示される一実施形態によれば、各バイブレーターのポジションセンサーはエンコーダータイプのものである。オペレーターは、バイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ間の位相シフトが振動デバイス７のゼロポジションに対応する初期ポジションに、バイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを配置する。その後、各エンコーダーは、関連するバイブレーターのポジションを登録する。したがって、バイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄをその初期ポジションから遠ざけた後、機械１を始動させるために、振動を発生させることなく必要な粉砕力で決まる速度まで速度を上げるために振動デバイス７をゼロポジションへと戻す必要がある。このため、モーター１０は、各バイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄが、その回転速度を上げる前に、その初期ポジションへと戻るまで、バイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを回転させる。したがって、機械１を突然停止させることができ、バイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは相対的な位相シフトを伴うポジションにある。機械１の再始動は、常に、振動デバイス７がゼロポジションにある状態で行われる。

上述したように、モーター１０は可逆タイプのものであってもよい。したがって、一実施形態によれば、モーター制御システム１０は、発電機モードで各モーター１０によって生成されるエネルギーの少なくとも一部を回収するためのデバイス１４を備える。したがって、電源異常が発生すると、少なくとも一つのモーター１０が、実際には全てのモーター１０が発電機モードに切り替わる。次いで、タンク３内に振動がほとんど存在しないように、振動デバイス７をゼロポジションにセットするために、回収されたエネルギーを制御システム１０によって使用することができる。したがって、バイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの回転速度は徐々に低下し、振動デバイス７は、それを劣化させる可能性がある機械１の調波周波数を通過することなく、ゼロポジションで維持される。

一実施形態によれば、回収デバイスによって回収されたエネルギーを保存することができる。

別の実施形態によれば、回収デバイスによって回収されるエネルギーは、一つ以上のモーター１０によって直接使用される。さらに詳しくは、バイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ間の位相シフト変化を含む過渡位相中、モーターは負荷分散システムに接続されるので、発電機モードに切り替えられたモーターにより生成された電気エネルギーは、駆動モードでモーターに直接伝達されてもよい。したがって、分散システムは、モーター１０間の非常に大きな電力差を伴う過渡段階中に、モーター１０間に電力を分配することを可能にする。

制御システム１１はまた、発電機モードにおいて各モーターによって生成されるエネルギーの少なくとも一部を消散させるためのデバイス１５を潜在的に含んでいてもよく、これは、たとえば、急制動の場合に、過剰なエネルギーを消散させることを可能とし、負荷分散システムへの過負荷を防止する。

一実施形態によれば、各モーター１０はフレーム２に取り付けられ、縦方向に延びるモーターシャフト１６を備え、回転するバイブレーターシャフト９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを駆動する接続部１７を介して、対応するバイブレーターシャフト９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄに接続される。この目的のために、各バイブレーターシャフト９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄは、シャーシ４の縦方向軸線に平行な軸線を中心に回転可能に取り付けられ、モーターシャフト１６と、対応するバイブレーターシャフト９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄとの間の接続部１７は、横断面内に剛体カップリングを備える。しかしながら、タンク３を支持するシャーシ４の縦振動は、シャフト間の接続を劣化させる可能性がある。これを回避するために、接続部はまた、縦方向に可撓性カップリングを備えており、この結果、バイブレーターシャフト９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄは、モーターシャフト１６に対して、指定された最大ストロークにわたって縦方向に移動できる。この構成によって、各モーター１０を、バイブレーター８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄのうちの一つと実質的に縦方向整列状態で配置することもまた可能となる。

例えば、モーターシャフト１６と、対応するバイブレーターシャフト９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄとの間の接続部１７は、等速伝達ジョイントを備えた接続ロッド１８を備える。例えば、それはダブルカルダンジョイントを備えた接続ロッド１８である。加えて、接続部１７は、接続ロッド１８の一端部、例えば、モーター１０側の端部との間に中間部材１９を備える。この中間部材は、特に、二つの部分２０ａ，２０ｂからなる例えば金属製の剛体２０と、剛体２０の二つの部分２０ａ，２０ｂ間に固定された弾性材料から作られたストリップ２１とからなる。さらに詳しく言うと、ストリップ２１は環形状を有し、その自由エッジのそれぞれは剛体２０の部分２０ａ，２０ｂの一方に堅固に固定される。剛体２０の第１の部分２０ａはモーターシャフト１０の一端部に堅固に固定され、第２の部分２０ｂは接続ロッド１８のモーター端部１０に固定される。弾性ストリップ２１は、縦方向に変形するのに十分な弾性を有しており、モーターシャフト１０と、対応するバイブレーターシャフト９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄとの間の所定のストロークにわたる相対的な縦方向の動きを可能にする。この縦方向の変位をガイドするために、二つの部分の一方、たとえば第１の部分２０ａは縦方向に突出するピン２２を備え、他の部分、たとえば第２の部分２０ｂは、ピン２２がガイドを伴って孔２３内をスライドすることを可能とするようにピン２２に対して相補的な縦方向孔２３を備える。ピン２２は、堅固な固定によって第１の部分２０ａに取り付けられてもよく、あるいは第１の部分２０ａと一体であってもよい。第２の部分２０ｂは例えば鋼製であり、自己潤滑性のブロンズリングが孔２３内に圧入されている。

したがって、接続部１７は、モーターシャフト１６からバイブレーターシャフト９ａ，９ｂ，９ｂ，９ｃ，９ｄへの回転の伝達における柔軟性を可能にし、これはフレーム２に対するタンク３の振動を吸収する。ピン２２と孔２３との協働作用によって、接続部１７の機械的安定性を損なう可能性がある横方向の撓みを防止することが可能である。

１ 振動破砕機械
２ フレーム
２ａ セカンダリーフレーム
３ タンク
３ａ 内側粉砕トラック
４ フレーム
４ａ 内側粉砕トラック
５ コーン
５ａ 外側粉砕トラック
６ シャフト
７ 振動デバイス
８ａ〜８ｄ バイブレーター
９ａ〜９ｄ バイブレーターシャフト
１０ モーター
１１ モーター制御システム
１２ 相対角度を測定するためのシステム
１３ コンピュータ
１４ 回収デバイス
１５ エネルギーを消散させるためのデバイス
１６ モーターシャフト
１７ 接続部
１８ 接続ロッド
１９ 中間部材
２０ 剛体
２０ａ 第１の部分
２０ｂ 第２の部分
２１ 弾性ストリップ
２２ ピン
２３ 縦方向孔

Claims (13)

1. 破砕機械（１）であって、
   フレーム（２）と、
   内側粉砕トラック（３ａ）を形成するタンク（３）であって、前記タンクは、前記フレームに対して少なくとも横断面内で並進運動可能なフレーム（４）上に搭載されたタンク（３）と、
   外側粉砕トラック（５ａ）を形成すると共に前記タンク（３）内に配置されたコーン（５）と
   を具備し、
   前記機械（１）は、横断面内で前記フレーム（２）に対して前記タンク（３）を振動させるための振動デバイス（７）をさらに備え、これによって物質は、前記内側粉砕トラック（３ａ）と前記外側粉砕トラック（５ａ）との間で、前記コーン（５）に対する前記タンク（３）の相対運動によって破砕され、
   前記タンク（３）を振動させるための前記デバイス（７）は、前記フレーム（４）に取り付けられた少なくとも二つのバイブレーター（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）を備え、各バイブレーター（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）は、モーター（１０）によって前記フレームの縦方向軸線を中心として回転させられ、各モーター（１０）は、それが関連付けられたバイブレーターを互いに独立して駆動し、前記タンク（３）を振動させるための前記デバイス（７）はさらに、前記モーター（１０）を制御するための制御システム（１１）と、前記バイブレーター（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）間の相対位相シフト角を測定するためのシステム（１２）と、を備え、これによって前記振動デバイス（７）は少なくとも三つのポジション、すなわち
   前記バイブレーター（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）間の前記位相シフト角が、前記タンク（３）の振動が最小振幅を有するようなものである、いわゆるゼロポジションと、
   前記バイブレーター（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）間の前記位相シフト角がゼロであり、この結果、前記タンク（３）の振動が最大振幅を有する、いわゆる最大ポジションと、
   前記バイブレーター（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）間の前記位相シフト角が、前記タンクの振動が前記最大振幅と前記最小振幅との間の中間振幅を有するようなものである、少なくとも一つのいわゆる中間ポジションと、を取ることができ、
   前記制御システム（１１）は、前記バイブレーター（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）の回転を維持しながら、前記振動デバイスを、あるポジションから別のポジションへと切り替えることができることを特徴とする破砕機械（１）。
2. 各モーター（１０）は前記フレーム（２）上に搭載されると共に縦方向に延びるモーターシャフト（１６）を備え、各バイブレーター（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）はバイブレーターシャフト（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）に取り付けられ、前記モーターシャフト（１６）と、対応する前記バイブレーターシャフト（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）との間の接続部（１７）は横断面内に剛体カップリングを備え、これによって前記バイブレーターシャフト（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）は前記モーターシャフト（１６）および縦方向における可撓性カップリングによって回転駆動され、これによって前記バイブレーターシャフト（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）は、指定された最大ストロークにわたって、前記モーターシャフト（１６）に対して縦方向に動作できる、請求項１に記載の機械（１）。
3. 前記モーターシャフト（１６）と前記バイブレーターシャフト（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）との間の前記接続部（１７）は、前記モーターシャフト（１６）と前記バイブレーターシャフト（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）との間に等速伝達ジョイントを有する接続ロッド（１８）を備え、かつ、前記接続ロッド（１８）と前記モーターシャフト（１６）との間に中間部材（１９）を備え、前記中間部材（１９）は、前記中間部材（１９）の剛体（２０）の二つの部分（２０ａ，２０ｂ）間に固定される弾性材料からなるストリップ（２１）を備え、第１の部分（２０ａ）は前記モーターシャフト（１６）の一端部に固定され、かつ、第２の部分（２０ｂ）は前記接続ロッド（１８）の一端部に固定され、前記第１の部分（２０ａ）および前記第２の部分（２０ｂ）の一方は、前記モーターシャフト（１６）に対する縦方向の前記バイブレーターシャフト（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）の動作をガイドするように、前記第１の部分（２０ａ）および前記第２の部分（２０ｂ）の他方における縦方向孔（２３）と協働する縦方向に突出するピン（２２）をさらに備える、請求項２に記載の機械（１）。
4. 各モーター（１０）は、前記モーター（１０）が、関連するバイブレーター（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）を回転させるためにエネルギーを消費するモーターモードと、前記モーター（１０）が、関連するバイブレーター（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）を制動することによってエネルギーを生成する発電機モードと、を備える、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の機械（１）。
5. 前記モーター制御システム（１１）は、前記発電機モードにおいて各モーター（１０）によって生成されるエネルギーの少なくとも一部を回収するためのデバイス（１４）を備える、請求項４に記載の機械（１）。
6. 前記モーター制御システム（１１）は、前記発電機モードにおいて各モーター（１０）によって生成されるエネルギーの少なくとも一部を消散させるためのデバイス（１５）を備える、請求項４または請求項５に記載の機械（１）。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の破砕機械（１）の使用を含む破砕方法であって、
   前記振動デバイス（７）を前記ゼロポジションにセットするステップと、
   少なくとも一つの破砕パラメーターの関数として前記制御システム（１１）によって粉砕力を決定するステップと、
   前記粉砕力によって決定される値まで、前記バイブレーター（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）の回転速度を上昇させるステップと、
   前記粉砕力によって決定される前記バイブレーター（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）間の位相シフト角を伴って、前記バイブレーター（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）をその相対ポジションにセットするステップと、
   二つの粉砕トラック（３ａ，５ａ）間で破砕される物質を前記機械（１）に供給するステップと
   を備え、
   前記方法は、前記バイブレーター（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）の回転が維持されること、すなわち
   少なくとも一つの破砕パラメーターの変化を検出するステップと、
   新しい粉砕力を決定するステップと、
   新しい力の関数として、少なくとも前記バイブレーター（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）間の前記位相シフト角を変更するステップと
   をさらに備える方法。
8. 変更された破砕パラメーターは、前記破砕機械（１）の排出口における破砕された物質の粒度である、請求項７に記載の方法。
9. 変更された破砕パラメーターは、前記破砕機械（１）に供給される物質の粒度である、請求項７または請求項８に記載の方法。
10. 前記破砕機械（１）は、縦方向に前記タンク（３）に関する振動センサーをさらに備え、かつ、前記破砕パラメーターの変化の検出は、
    前記タンク（３）の縦方向振動に関する基準スペクトルを決定するステップと、
    前記基準スペクトルと、前記振動センサーによって測定されたスペクトルと、を比較するステップと、
    前記基準スペクトルと、前記測定されたスペクトルとの差を定量化するステップと、
    定量化された差が閾値を超えた場合、前記破砕機械（１）に供給される物質に関する少なくとも一つの破砕パラメーターの変化の検出を確認するステップと
    を備える、請求項９に記載の方法。
11. 開始ポジションは、
    前記バイブレーター（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）が停止状態であり、前記バイブレーター（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）間の位相シフトが前記振動デバイス（７）の前記ゼロポジションに対応する前記バイブレーターの初期ポジションを登録することと、
    前記バイブレーター（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）を動作させることと、
    前記バイブレーター（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）がその初期ポジションになるまで前記バイブレーター（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）を回転させることと
    を含む、請求項７ないし請求項１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 物質供給の中断が発生したとき、前記タンク（３）を振動させる前記デバイス（７）が前記ゼロポジションへと切り替えられる、請求項７ないし請求項１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記機械（１）は請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載されたものであり、モーター（１０）に電力遮断が発生したとき、前記方法は、
    少なくとも一つのモーター（１０）を発電機モードにセットするステップと、
    前記回収デバイス（１４）によって制動エネルギーの少なくとも一部を回収して貯蔵するステップと、
    前記バイブレーター（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）を脱同期させるために、前記回収デバイス（１４）で回収されたエネルギーの少なくとも一部を使用して前記タンク（３）の前記振動デバイス（７）を前記ゼロポジションにセットするステップと、
    全ての前記バイブレーター（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）の回転が停止するまで前記ゼロポジションを維持するステップと
    を含む、請求項７ないし請求項１２のいずれか１項に記載の方法。

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