JP7010763B2 - 旋動式破砕機並びに旋動式破砕機の制御装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、岩石や鉱石などの破砕に利用される旋動式破砕機及びその制御方法に関する。

従来から、円錐筒状のコンケーブの内側に配置された円錐台状のマントルを偏心旋回運動させて、被破砕物をコンケーブとマントルとの間に噛み込んで圧砕する旋動式破砕機が知られている。コンケーブとマントルの二つの破砕面の間隙は周期的に変化し、その間隙の最も狭い位置におけるセット（開き）の寸法（クローズドセット）によって、粉砕物の粒度が定まる。旋動式破砕機は、セットを変更する方式によって油圧式と機械式とに種別される。

特許文献１には、油圧式の旋動式破砕機が開示されている。この旋動式破砕機は、マントルを旋回駆動する駆動電動機と、固定されたコンケーブに対しマントルを昇降する油圧シリンダとを備える。この旋動式破砕機では、電動モータの消費動力が設定動力を超えると、油圧シリンダから所定時間排油されてマントルが降下する。また。電動モータの消費動力が設定動力より下がると、所定シリンダに所定時間注油されてマントルが上昇する。

特許文献２には、油圧式の旋動式破砕機が開示されている。この旋動式破砕機は、破砕室の上方に設けられたホッパへの被破砕物の供給量、ホッパの被破砕物のレベル量、油圧シリンダの油圧圧力、電動モータの電流値、及び、二つの破砕面のセットの相互関係によって、運転が制御される。

特許文献３には、油圧式の旋動式破砕機が開示されている。この旋動式破砕機では、レベルセンサで検出されるホッパ内の被破砕物のレベルが一定に保たれるように、ホッパへの被破砕物の供給量が調整される。また、この旋動式破砕機では、運転中に検出された電動モータの負荷電流が設定電流値の上限に達すると、検出された油圧シリンダの降下量が設定昇降値に達するまで油圧シリンダから排油される。

特許文献４には、機械式の旋動式破砕機が開示されている。この旋動式破砕機は、マントルと、内側にコンケーブが固定されたコンケーブサポートと、ねじ機構及び電動モータを含み、コンケーブサポートを回転することでコンケーブをマントルに対して昇降させる駆動装置とを備える。この旋動式破砕機では、ねじ機構で昇降させられるコンケーブの移動量に基づいてセットが測定され、その測定値に基づいてセットが遠隔的に操作される。

特開昭５３－１３７４６７号公報 特開昭５５－５７１８号公報 特開平１０－２７２３７５号公報 特開平６－１５４６３０号公報

旋動式破砕機を安定的に運転するためには、コンケーブとマントルの間に形成される破砕室に被破砕物が満充填された状態（チョークフィード）が維持されなければならない。ところが、被破砕物が破砕室を通過するために要する時間は、被破砕物の性状（例えば、被破砕物の粒度や付着水分量など）によって異なることから、被破砕物の定量供給でチョークフィードを維持することが難しい。このような課題に対し、例えば、特許文献３では、ホッパに設けられたレベルスイッチにより、ホッパの被破砕物のレベル量が一定に保持されるように、被破砕物の供給量が調整される。

また、旋動式破砕機では、チョークフィードが維持されていても、被破砕物の性状や水分量などの変動によって負荷が変動することがある。更に、旋動式破砕機では、異物の噛み込みや被破砕物のパッキング現象などによって、オーバーロードとなることがある。このような課題に対し、例えば、特許文献２では、油圧シリンダの油圧圧力及び電動モータの電流値に基づいて負荷の大小を判定し、判定結果に基づいてセットの調整が行われる。ここで、セットの検出値が目標値に到達するまで、油圧シリンダへの所定時間の注油（又は、排油）を反復するオンオフ制御が行われる。

上記のように旋動式破砕機を安定的に運転するための制御が提案されているが、それであっても安定的な運転を継続することは難しく、結局は熟練の作業者の勘に頼った運転の調整が行われる。本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、安定的な運転の継続を実現し得る旋動式破砕機及びその制御方法を提案する。

本願の発明者らは、旋動式破砕機のセットと被破砕物の供給量との少なくとも一方を、オンオフ制御ではなく、比例制御（Ｐ制御）を含む制御アルゴリズムを用いて制御することを検討している。これにより、オンオフ制御特有のハンチング現象を回避することができる。しかし、被破砕物の性状や水分量などの変動によって適切な制御パラメータが変化することから、チューニングの最中に応答が乱れたり、チューニング後の安定した応答を継続できないなどの課題が生じる。

そこで、本発明の一態様に係る旋動式破砕機は、
円錐筒状のコンケーブと、
前記コンケーブの内側に配置された円錐台状のマントルと、
前記マントルを偏心旋回運動させる電動モータと、
前記コンケーブと前記マントルとの間に形成された破砕室へ被破砕物を投入するためのホッパと、
前記ホッパへ前記被破砕物を供給する供給装置と、
破砕負荷を直接的又は間接的に表す負荷指標を測定する負荷測定器と、
前記コンケーブと前記マントルとのセットを変化させるために、前記コンケーブと前記マントルのうち一方を他方に対し変位させるセット調整装置と、
前記セット調整装置及び前記供給装置を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記供給装置及び前記セット調整装置の少なくとも一方を操作対象とし、前記操作対象が或る操作量に対応して動作している状態において、前記負荷測定器で測定された前記負荷指標が所定の定常範囲内にあることを監視する負荷監視部と、
前記負荷指標が前記定常範囲を外れたときに、前記操作対象について所定の制御アルゴリズムを利用して前記負荷指標の所定の目標値と測定値との偏差に基づいて新たな操作量を求める操作量演算部と、
前記操作対象を前記新たな操作量に対応して動作させる動作制御部と、
前記操作対象の前記新たな操作量に対応した動作により生じた前記負荷指標の応答評価指標を生成する応答評価指標生成部と、
前記応答評価指標に基づいて応答の良否を評価し、応答の良好でない場合に前記制御アルゴリズムの制御パラメータの少なくとも１つを調整するチューニング部と、を有し、
前記応答評価指標は、所定のパラメータ調整周期にわたる前記操作対象の動作により生じた前記負荷指標の応答波形の前記目標値からの偏差積算値であることを特徴としている。

また、本発明の一態様に係る旋動式破砕機の制御方法は、
円錐筒状のコンケーブと、前記コンケーブの内側に配置された円錐台状のマントルと、前記マントルを偏心旋回運動させる電動モータと、前記コンケーブと前記マントルとの間に形成された破砕室へ被破砕物を投入するためのホッパと、前記ホッパへ前記被破砕物を供給する供給装置と、前記コンケーブと前記マントルとのセットを変化させるために、前記コンケーブと前記マントルのうち一方を他方に対し変位させるセット調整装置とを備えた旋動式破砕機の制御方法であって、
前記供給装置及び前記セット調整装置の少なくとも一方を操作対象とし、前記操作対象が或る操作量に対応して動作している状態において、破砕負荷を直接的又は間接的に表す負荷指標を測定し、当該負荷指標が所定の定常範囲内にあることを監視するステップと、
前記負荷指標が前記定常範囲を外れたときに、前記操作対象について所定の制御アルゴリズムを利用して前記負荷指標の所定の目標値と測定値との偏差に基づいて新たな操作量を求めるステップと、
前記操作対象を前記新たな操作量に対応して動作させるステップと、
前記操作対象の前記新たな操作量に対応した動作により生じた前記負荷指標の応答評価指
標を生成するステップと、
前記応答評価指標に基づいて応答の良否を評価し、応答の良好でない場合に前記制御アルゴリズムの制御パラメータの少なくとも１つを調整するステップと、を含み、
前記応答評価指標は、所定のパラメータ調整周期にわたる前記操作対象の動作により生じた前記負荷指標の応答波形の前記目標値からの偏差積算値であることを特徴としている。

上記旋動式破砕機及びその制御方法によれば、制御アルゴリズムに基づく制御の応答が良好でなくなった場合に、つまり、被破砕物の性状の変化などの外乱によってそれまで使用されていた制御パラメータが適切な値ではなくなった場合に、制御パラメータが適切な値に自動的に調整される。これにより、外乱が生じても、旋動式破砕機の安定的な運転の継続を実現することができる。

上記旋動式破砕機において、前記応答評価指標生成部は、前記操作対象の動作により生じた前記負荷指標の応答波形を作成し、所定のパラメータ調整周期にわたる前記応答波形の前記目標値からのプラス側偏差積算値とマイナス側偏差積算値とをそれぞれ求め、前記チューニング部は、前記プラス側偏差積算値及び前記マイナス側偏差積算値に基づいて応答の良否を評価してよい。

同様に、上記旋動式破砕機の制御方法において、前記応答評価指標を生成するステップは、前記操作対象の動作により生じた前記負荷指標の応答波形を作成し、所定のパラメータ調整周期にわたる前記応答波形の前記目標値からのプラス側偏差積算値とマイナス側偏差積算値とをそれぞれ求めることを含み、前記制御パラメータの少なくとも１つを調整するステップは、前記プラス側偏差積算値及び前記マイナス側偏差積算値に基づいて応答の良否を評価することを含んでいてよい。

このように、制御アルゴリズムの制御パラメータの値が適切な値であるか否かを、簡単且つ正確に評価することができる。

上記旋動式破砕機及びその制御方法において、前記制御アルゴリズムは、比例（Ｐ：Proportional）制御アルゴリズム、比例積分（ＰＩ：Proportional-Integrating）制御アルゴリズム、比例積分微分（ＰＩＤ：Proportional-Integral-Derivative）制御アルゴリズム、及び、比例微分フィードバック（ＰＤＦ：Proportional-Derivative-feedback）制御アルゴリズムを含む群から選択された一つであってよい。

上記旋動式破砕機及びその制御方法において、前記負荷指標は前記電動モータの消費電力の値であってよい。

或いは、上記旋動式破砕機及びその制御方法において、前記負荷指標は前記マントルに掛かる破砕圧であってよい。この場合、旋動式破砕機は、前記マントルに掛かる破砕圧を受ける油圧シリンダを更に備え、前記負荷指標は前記油圧シリンダの作動油の油圧の値としてよい。或いは、旋動式破砕機は、前記マントルを支持するスラスト軸受を更に備え、前記負荷指標は前記スラスト軸受の潤滑油の給油圧力の値としてよい。

上記のように、負荷指標は複数の候補のなかから、旋動式破砕機の具体的構成や被破砕物等に応じて適宜選択することができる。

本発明によれば、安定的な運転の継続を実現し得る旋動式破砕機及びその制御方法を提案することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る旋動式破砕機の概略構成を示す図である。 図２は、図１に示す旋動式破砕機の制御系統の構成を示す図である。 図３は、第１例に係る破砕負荷制御の処理の流れを示すフローチャート（前段部）である。 図４は、第１例に係る破砕負荷制御の処理の流れを示すフローチャート（中段部）である。 図５は、第１例に係る破砕負荷制御の処理の流れを示すフローチャート（後段部）である。 図６は、負荷指標の応答波形の一例を示すグラフである。 図７は、第２例に係る破砕負荷制御の処理の流れを示すフローチャート（前段部）である。 図８は、第２例に係る破砕負荷制御の処理の流れを示すフローチャート（中段部）である。 図９は、第２例に係る破砕負荷制御の処理の流れを示すフローチャート（後段部）である。 図１０は、変形例に係る旋動式破砕機の概略構成を示す図である。

次に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る旋動式破砕機１の概略構成を示す図である。

〔旋動式破砕機１の概略構成〕
図１に示すように、旋動式破砕機１は、被破砕物を貯留するホッパ２と、ホッパ２へ被破砕物を供給する供給装置４と、ホッパ２から落下した被破砕物を噛み込んで破砕するマントル１３及びコンケーブ１４と、マントル１３の旋回駆動手段である電動モータ８と、電動モータ８からマントル１３へ回転動力を伝達する動力伝達機構８０と、マントル１３をコンケーブ１４に対し昇降させるセット調整装置１０と、旋動式破砕機１の動作を司る制御装置９とを備える。

旋動式破砕機１は、トップフレーム３１及びボトムフレーム３２からなるフレーム３を更に備える。トップフレーム３１の内周に、円錐筒状のコンケーブ１４が設けられている。コンケーブ１４の内側には、円錐台状のマントル１３が配置されている。間隙を隔てて対峙するコンケーブ１４の破砕面とマントル１３の破砕面との間に、鉛直断面が楔状をなす破砕室１６が形成されている。

ホッパ２は、トップフレーム３１の上部に配置されている。供給装置４は、例えば、コンベヤ（図示略）等を含み、ホッパ２への被破砕物の供給量が調整可能である。供給装置４の駆動手段である電動モータ４１は、可変速モータであって、モータドライバ４３によって駆動・制御される。

マントル１３は、主軸５の上部に固定されたマントルコア１２に取り付けられている。主軸５は、その軸心が鉛直方向から傾いた状態で、フレーム３内に配置されている。主軸５の上端は、トップフレーム３１の上端部に設けられた上部軸受３４に、回転自在に支持されている。主軸５の下部は、インナーブッシュ５１に嵌挿されている。インナーブッシュ５１は偏心スリーブ５２に固定されている。偏心スリーブ５２は、ボトムフレーム３２に設けられたアウターブッシュ５３に嵌挿されている。偏心スリーブ５２の下部は、油圧シリンダ６のシリンダチューブ６３に設けられた滑り軸受６６に支持されている。主軸５の下端は、油圧シリンダ６のラム６１に設けられた滑り軸受６２に支持されている。

電動モータ８は、フレーム３の外に配置されている。電動モータ８には、その回転数を検出する回転数センサ２５、その出力トルクを検出するトルクセンサ２６が設けられている。電動モータ８は、モータドライバ８８によって駆動・制御される。

動力伝達機構８０は、電動モータ８からマントル１３が固定された主軸５へ動力を伝達する。動力伝達機構８０は、横軸８３、電動モータ８の出力軸８１から横軸８３へ回転動力を伝達するベルト（又はチェーン）式伝動機構８２、偏心スリーブ５２、及び、横軸８３から偏心スリーブ５２へ回転動力を伝達する傘歯車伝動機構８４を含む。電動モータ８の出力を受けて偏心スリーブ５２が回転すると、偏心スリーブ５２に挿嵌された主軸５が偏心旋回する。これにより、マントル１３が位置固定されたコンケーブ１４に対して偏心旋回運動、いわゆる歳差運動を行う。マントル１３の偏心旋回運動によって、マントル１３の破砕面とコンケーブ１４の破砕面とのセット（開き）は主軸５の旋回位置に応じて変化する。

本実施形態に係る旋動式破砕機１は、セット調整装置１０としての油圧シリンダ６を備える。油圧シリンダ６の動作により、マントル１３がコンケーブ１４に対して昇降移動して、コンケーブ１４とマントル１３の二つの破砕面の間隙の最も狭い位置におけるセット（クローズドセット）を変化させる。この油圧シリンダ６は、マントル１３に掛かる破砕圧を受ける受圧手段としての機能も併せ備える。

油圧シリンダ６は、シリンダチューブ６３、シリンダチューブ６３内を摺動するラム６１、セットセンサ２３、油タンク６７、及び、油圧回路７を含む。セットセンサ２３は、例えば、ラム６１の位置（変位）を検出する接触式又は非接触式の位置センサである。セットセンサ２３で検出されたラム６１の位置からコンケーブ１４に対するマントル１３の高さ方向の位置が求まり、コンケーブ１４とマントル１３との相対的位置関係からセットが求まる。

シリンダチューブ６３内には、ラム６１の変位によって容量の変化する油圧室６５が形成されており、この油圧室６５に油圧回路７が接続されている。油タンク６７の作動油が油圧回路７を通じて油圧室６５へ給油されることにより、ラム６１が上昇する。また、油圧室６５の作動油が油圧回路７を通じて油タンク６７へ排油されることにより、ラム６１が降下する。

油圧回路７は、油圧室６５の下部と連通された連通管７１、連通管７１に設けられたアキュムレータ７２（又は、バランスシリンダ）、連通管７１と接続された給油管７３、及び、給油管７３と接続された排油管７４を含む。但し、油圧回路７の構成は本実施形態に限定されない。給油管７３には、油タンク６７から油圧室６５への作動油の流れに沿って上流側から順に、ストレーナ７５、ギヤポンプ７６、チェックバルブ７７、及び、ノーマルクローズのシャットオフバルブ７８が設けられている。ギヤポンプ７６はポンプモータ６８によって駆動される。ポンプモータ６８は、電動モータであって、モータドライバ６９によって駆動・制御される。油圧室６５、連通管７１、又は給油管７３には、油圧室６５の作動油の圧力を検出する圧力センサ２４が更に設けられている。排油管７４は、給油管７３においてチェックバルブ７７とシャットオフバルブ７８との間に接続されている。排油管７４には、ノーマルクローズのシャットオフバルブ７９が設けられている。

〔旋動式破砕機１の制御系統の構成〕
図２は、旋動式破砕機１の制御系統の構成を示す図である。図２に示すように、制御装置９には、セットセンサ２３、圧力センサ２４、回転数センサ２５、及びトルクセンサ２６を含む各種計器が、信号を送受信可能（又は送信可能）に有線又は無線で接続されている。また、制御装置９には、供給装置４の電動モータ４１のモータドライバ４３、電動モータ８のモータドライバ８８、ポンプモータ６８のモータドライバ６９、シャットオフバルブ７８、及びシャットオフバルブ７９を含む各種機器が、信号を送受信可能に有線又は無線で接続されている。

制御装置９は、いわゆるコンピュータであって、ＣＰＵ等の演算処理部、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部を有している（いずれも図示せず）。記憶部には、演算処理部が実行するプログラム、各種固定データ等が記憶されている。演算処理部は、外部装置とのデータ送受信を行う。また、演算処理部は、各種センサからの検出信号の入力や各制御対象への制御信号の出力を行う。

制御装置９は、負荷監視部９１、操作量演算部９２、動作制御部９３、応答評価指標生成部９４、及び、チューニング部９５の各機能部を含む。動作制御部９３は、供給装置４の動作を制御する制御部、セット調整装置１０（油圧シリンダ６）の動作を制御する制御部、電動モータ８の動作を制御する制御部を含む。制御装置９では、演算処理部が記憶部に記憶されたプログラム等のソフトウェアを読み出して実行することにより、上記の機能部としての処理が行われる。なお、制御装置９は単一のコンピュータによる集中制御により各処理を実行してもよいし、複数のコンピュータの協働による分散制御により各処理を実行してもよい。また、制御装置９は、マイクロコントローラ、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）等から構成されていてもよい。

〔旋動式破砕機１の運転方法〕
ここで、上記構成の旋動式破砕機１の運転方法について説明する。旋動式破砕機１の運転を開始するにあたり、制御装置９は、セット（クローズドセット）が初期設定値となるようにセット調整装置１０を動作させる。セットの初期設定値は、被破砕物や破砕物の粒径などに応じて予め設定される。制御装置９は、セットセンサ２３の検出値に基づいて、セットが初期設定値となるようにセット調整装置１０を動作させる。制御装置９は、セットが初期設定値より大きい場合には、シャットオフバルブ７８を開放し、ポンプモータ６８を稼働させて、油圧室６５へ給油する。また、制御装置９は、セットが初期設定値より小さい場合には、シャットオフバルブ７８及びシャットオフバルブ７９を開放して、油圧室６５から排油する。

続いて、制御装置９は、電動モータ８を起動し、供給装置４を起動させる。供給装置４の動作によって被破砕物はホッパ２を通って破砕室１６へ投入され、コンケーブ１４と偏心旋回運動するマントル１３との間で破砕されて、ボトムフレーム３２の下方から破砕品として回収される。

上記のような旋動式破砕機１の運転中に、被破砕物の性状や水分量、ホッパ２内の被破砕物のレベルの変化などの外乱に起因して破砕負荷が変動する。ここで「破砕負荷」とは、被破砕物の破砕に伴って電動モータ８の出力軸８１に掛かる負荷を意味する。なお、電動モータ８は、出力軸８１に所定以上の過負荷が発生すると、出力軸８１の回転がロックされ、過負荷保護回路の作動によって非常停止する。そこで、旋動式破砕機１では、破砕負荷を直接的又は間接的に表す負荷指標Ｉを測定する負荷測定器を備え、制御装置９は破砕運転中に測定された負荷指標Ｉを監視し、負荷指標Ｉが所定の定常範囲内に維持されるように供給装置４による被破砕物の供給量及びセット調整装置１０によるセットの少なくとも一方を調整する破砕負荷制御を行う。

破砕負荷は、出力軸８１の回転数と出力トルクとの積で表される。よって、破砕負荷を、回転数センサ２５で検出された回転数とトルクセンサ２６で検出された出力トルクの積として測定することができる。なお、出力軸８１の回転数は、横軸８３の回転数及び偏心スリーブ５２の回転数と対応しているので、回転数センサ２５で検出された回転数に代えて、横軸８３又は偏心スリーブ５２に設けられた回転数センサ（図示略）で検出された回転数が用いられてもよい。

破砕負荷は、電動モータ８の駆動電流と相関関係がある。よって、破砕負荷の変化を、電動モータ８の駆動電流の変化に基づいて推定することができる。電動モータ８の駆動電流は、モータドライバ８８に含まれる電流センサ８８ａの検出値として測定することができる。

また、破砕負荷は、電動モータ８の消費電力と相関関係がある。よって、破砕負荷の変化を、電動モータ８の消費電力の変化に基づいて推定することができる。電動モータ８の消費電力は、モータドライバ８８に含まれる電流センサ８８ａの検出値と電圧センサ８８ｂの検出値との積として測定することができる。

また、破砕負荷は、破砕圧と相関関係がある。よって、破砕負荷の変化を、破砕圧の変化に基づいて推定することができる。破砕圧は、圧力センサ２４で検出された油圧室６５の圧力として測定することができる。

以上から、負荷指標Ｉとして、回転数と出力トルクとの積の値、電動モータ８の駆動電流の値、電動モータ８の消費電力の値、及び、破砕圧の値のうち少なくとも１つを採用することができる。そして、採用された負荷指標Ｉに応じて、負荷指標Ｉを測定又は検出する計器が負荷測定器として選択される。

〔制御装置９による破砕負荷制御〕
図３～図５は、制御装置９による破砕負荷制御の処理の流れを示すフローチャートである。以下、図３～図５を用いて、制御装置９による破砕負荷制御の処理の流れを例を挙げて説明する。なお、破砕負荷制御は、旋動式破砕機１が起動したのち、駆動電流値及び破砕圧が各々所定の定常運転値で安定した状態となってから、即ち、定常状態に入ってから開始される。

＜破砕負荷制御の第１例＞
先ず、破砕負荷制御の第１例から説明する。本例では、破砕負荷制御の制御アルゴリズムとして、比例積分微分（ＰＩＤ：Proportional-Integral-Derivative）制御アルゴリズムを採用する。但し、破砕負荷制御の制御アルゴリズムは、本例に限定されず、比例（Ｐ：Proportional）制御アルゴリズム、比例積分（ＰＩ：Proportional-Integrating）制御アルゴリズム、比例積分微分制御アルゴリズム、及び、比例微分フィードバック（ＰＤＦ：Proportional-Derivative-feedback）制御アルゴリズムを含む制御アルゴリズム群から選択された一つであればよい。

制御装置９には、負荷指標Ｉと操作対象とが予め設定されており、負荷指標目標値Ｉ_Tや制御アルゴリズムの初期制御パラメータなど含む、制御に利用する各種数値が予め設定されている。なお、負荷指標Ｉは、前述の通り、破砕負荷を直接的又は間接的に表す測定値であって、回転数と出力トルクとの積の値、電動モータ８の駆動電流の値、電動モータ８の消費電力の値、及び、破砕圧の値のうちいずれか１つであってよい。また、操作対象は、供給装置４及びセット調整装置１０のうち少なくとも一方であるが、本例では供給装置４とする。

制御装置９の動作制御部９３によって、操作対象は或る操作量ＭＶで操作され、操作量ＭＶに対応して動作している（又は、操作量ＭＶに対応した状態にある）。制御装置９は、破砕負荷制御を開始すると、負荷測定器で測定された負荷指標Ｉを取得し（ステップＳ１）、負荷指標Ｉが所定の定常範囲内にあることを監視する（ステップＳ２）。より詳細には、制御装置９の負荷監視部９１は、負荷測定器から負荷指標Ｉを取得し、負荷指標Ｉが所定の定常範囲下閾値Ｉ_LOから所定の定常範囲上閾値Ｉ_HIまでの範囲にあるかどうか、及び、無負荷状態閾値I_LLを下回るかどうかを判断する。制御装置９は、負荷指標Ｉが定常範囲内であれば、又は、負荷指標Ｉが無負荷状態閾値I_LLを下回れば（ステップＳ２でＹＥＳ）、ステップＳ１へ戻って監視を継続する。

一方、制御装置９は、負荷指標Ｉが定常範囲から外れていれば（ステップＳ２でＮＯ）、タイマでＰＩＤ制御時間Ｔ₁の計測を開始する（ステップＳ３）。制御装置９は、ＰＩＤ制御時間Ｔ₁（即ち、時間計測を開始してからの経過時間）が所定のＰＩＤ制御周期Ｔ_1s未満であれば（ステップＳ４でＮＯ）、ステップＳ１へ戻って監視を継続する。一方、制御装置９は、ＰＩＤ制御時間Ｔ₁がＰＩＤ制御周期Ｔ_1s以上であれば（ステップＳ４でＹＥＳ）、ＰＩＤ制御時間Ｔ₁を０にリセットして（ステップＳ５）、次のステップＳ６へ進む。

ステップＳ６において、制御装置９は、負荷指標Ｉと負荷指標目標値Ｉ_Tとから制御アルゴリズムを利用して新たな操作量ＭＶ_nを求める。より詳細には、制御装置９の操作量演算部９２が、制御アルゴリズムを利用して負荷指標Ｉ（制御量）と負荷指標目標値Ｉ_T（目標値）との偏差ｅ_n、その積分及び微分の３つの要素によって操作量差分ΔＭＶ_nを求め、操作量差分ΔＭＶ_nを現在の操作量ＭＶ_n-1に加えた新たな操作量ＭＶ_nを求める。

更に、制御装置９は、新たな操作量ＭＶ_nと所定の操作量最大値ＭＶ_HIとを比較し、新たな操作量ＭＶ_nが操作量最大値ＭＶ_HIよりも大きければ（ステップＳ７でＹＥＳ）、操作量最大値ＭＶ_HIを新たな操作量ＭＶ_nとする（ステップＳ８）。また、制御装置９は、新たな操作量ＭＶ_nが所定の操作量最小値ＭＶ_LO未満であれば（ステップＳ９でＹＥＳ）、操作量最小値ＭＶ_LOを新たな操作量ＭＶ_nとする（ステップＳ１０）。なお、新たな操作量ＭＶ_nが操作量最小値ＭＶ_LO以上且つ操作量最大値ＭＶ_HI以下の適切な値であれば（ステップＳ７でＮＯ且つステップＳ９でＮＯ）、新たな操作量ＭＶ_nを操作量最小値ＭＶ_LOや操作量最大値ＭＶ_HIで代替することはしない。そして、制御装置９は、操作量ＭＶを新たな操作量ＭＶ_nで更新する（ステップＳ１１）。

制御装置９は、新たな操作量ＭＶ_nに対応して操作対象を動作させる（ステップＳ１２）。より詳細には、制御装置９の動作制御部９３は、新たな操作量ＭＶ_nに基づいて操作対象に動作指令を出力し、操作対象を動作させる。操作対象がセット調整装置１０である場合には、油圧シリンダ６の新たな操作量ＭＶ_nに対応して、セットの値が変化する。また、操作対象が供給装置４である場合には、供給装置４の新たな操作量ＭＶ_nに対応して、ホッパ２への被破砕物の供給量が変化する。

上記のように新たな操作量ＭＶ_nに対応して操作対象が動作すると、負荷指標Ｉに新たな操作量ＭＶ_nの応答が表れる。制御装置９の応答評価指標生成部９４は、新たな操作量ＭＶ_nにより生じた負荷指標Ｉ_nを負荷測定器から取得して、負荷指標Ｉの応答波形を作成し（ステップＳ１３）、ステップＳ１へ戻って監視を継続する。

制御装置９は、応答波形を利用して応答評価指標を生成する。図６は、応答波形の一例を表すグラフであって、このグラフの縦軸は負荷指標Ｉを表し、横軸は経過時間を表す。なお、図６の応答波形ではオーバーシュートやハンチングが生じている。

制御装置９は、ステップＳ２と並行して、取得した負荷指標Ｉが無負荷状態閾値I_LLより大きいかどうかを判断する（ステップＳ１４）。制御装置９は、負荷指標Ｉが無負荷状態閾値I_LL以下であれば（ステップＳ１４でＮＯ）、処理をステップＳ３３に進め、プラス側偏差積算値Σｅ_n+及びマイナス側偏差積算値Σｅ_n-を０にリセット（ステップＳ３３，Ｓ３４）したうえで、処理をステップＳ１に戻す。一方、制御装置９は、負荷指標Ｉが無負荷状態閾値I_LLを超えていれば（ステップＳ１４でＹＥＳ）、制御装置９の応答評価指標生成部９４は、負荷指標Ｉの応答波形について、偏差積算時間Ｔ₂の負荷指標目標値Ｉ_Tからのプラス側偏差積算値Σｅ_n+を計算し、それを更新する（ステップＳ１５）。図６の応答波形において、プラス側偏差積算値Σｅ_n+を右上がりハッチング領域の面積で示す。同様に、制御装置９の応答評価指標生成部９４は、負荷指標Ｉの応答波形について、偏差積算時間Ｔ₂の負荷指標目標値Ｉ_Tからのマイナス側偏差積算値Σｅ_n-を計算し、それを更新する（ステップＳ１６）。図６の応答波形において、マイナス側偏差積算値Σｅ_n-を右下がりハッチング領域の面積で示す。なお、パラメータ調整周期Ｔ_2sの途中で負荷指標Ｉが無負荷状態閾値I_LLを下回った場合は、プラス側偏差積算値Σｅ_n+及びマイナス側偏差積算値Σｅ_n-を０がリセット（ステップＳ３３，Ｓ３４）されたうえで処理がステップＳ１へ戻され、応答評価指標の生成が中断される。そして、負荷指標Ｉが再度無負荷状態閾値I_LLを上回った場合に、処理はステップＳ１５に進み、応答評価指標の生成が再開される。

制御装置９は、偏差積算時間Ｔ₂の計測を開始する（ステップＳ１７）。制御装置９は、偏差積算時間Ｔ₂（即ち、時間計測を開始してからの経過時間）が所定のパラメータ調整周期Ｔ_2s未満であれば（ステップＳ１８でＮＯ）、ステップＳ１に戻って処理を繰り返す。一方、制御装置９は、偏差積算時間Ｔ₂がパラメータ調整周期Ｔ_2s以上であれば（ステップＳ１８でＹＥＳ）、偏差積算時間Ｔ₂を０としたうえで（ステップＳ１９）、次のステップＳ２０，Ｓ２５，Ｓ２７へ進んで制御パラメータのチューニングを開始する。

制御装置９のチューニング部９５は、パラメータ調整周期Ｔ_2sのプラス側偏差積算値Σｅ_n+と所定の第１プラス側閾値Ｅ₁₊とを比較し（ステップＳ２０）、パラメータ調整周期Ｔ_2sのマイナス側偏差積算値Σｅ_n-と所定の第１マイナス側閾値Ｅ_1-とを比較する（ステップＳ２１）。チューニング部９５は、プラス側偏差積算値Σｅ_n+が第１プラス側閾値Ｅ₁₊より大きく（ステップＳ２０でＹＥＳ）、且つ、マイナス側偏差積算値Σｅ_n-が第１マイナス側閾値Ｅ_1-より小さいときには（ステップＳ２１でＹＥＳ）、ハンチングを検知して、比例ゲインＫpを所定の第１比例ゲイン調整量だけ減少させた新たな比例ゲインＫp_nを生成する（ステップＳ２２）。ここで、チューニング部９５は、新たな比例ゲインＫp_nが所定の比例ゲイン最小値Ｋp_LOよりも小さい場合には（ステップＳ２３でＹＥＳ）、比例ゲイン最小値Ｋp_LOを新たな比例ゲインＫp_nとする（ステップＳ２４）。そして、チューニング部９５は、新たな比例ゲインＫp_nで比例ゲインＫpを更新して（ステップＳ３２）、プラス側偏差積算値Σｅ_n+及びマイナス側偏差積算値Σｅ_n-をゼロとして（ステップＳ３３，Ｓ３４）、処理をステップＳ１に戻す。

チューニング部９５は、マイナス側偏差積算値Σｅ_n-と第２マイナス側閾値Ｅ_2-とを比較する（ステップＳ２５）。チューニング部９５は、マイナス側偏差積算値Σｅ_n-が第２マイナス側閾値Ｅ_2-より小さく（ステップＳ２５でＹＥＳ）、且つ、プラス側偏差積算値Σｅ_n+がほぼ０であれば（ステップＳ２６でＹＥＳ）、定常偏差過大を検知して、比例ゲインＫpを所定の第２比例ゲイン調整量だけ増加させた新たな比例ゲインＫp_nを生成する（ステップＳ２９）。ここで、チューニング部９５は、新たな比例ゲインＫp_nが所定の比例ゲイン最大値Ｋp_HIよりも大きい場合には（ステップＳ３０でＹＥＳ）、比例ゲイン最大値Ｋp_HIを新たな比例ゲインＫp_nとする（ステップＳ３１）。そして、チューニング部９５は、新たな比例ゲインＫp_nで比例ゲインＫpを更新して（ステップＳ３２）、処理をステップＳ３３へ進める。

チューニング部９５は、プラス側偏差積算値Σｅ_n＋と第２プラス側閾値Ｅ₂₊とを比較する（ステップＳ２７）。チューニング部９５は、プラス側偏差積算値Σｅ_n+が第２プラス側閾値Ｅ_2＋より小さく（ステップＳ２７でＹＥＳ）、且つ、マイナス側偏差積算値Σｅ_n－がほぼ０であれば（ステップＳ２８でＹＥＳ）、定常偏差過大を検知して、比例ゲインＫpを所定の第２比例ゲイン調整量だけ増加させた新たな比例ゲインＫp_nを生成する（ステップＳ２９）。ここで、チューニング部９５は、新たな比例ゲインＫp_nが所定の比例ゲイン最大値Ｋp_HIよりも大きい場合には（ステップＳ３０でＹＥＳ）、比例ゲイン最大値Ｋp_HIを新たな比例ゲインＫp_nとする（ステップＳ３１）。そして、チューニング部９５は、新たな比例ゲインＫp_nで比例ゲインＫpを更新して（ステップＳ３２）、処理をステップＳ３３へ進める。

制御装置９のチューニング部９５は、プラス側偏差積算値Σｅ_n+が第１プラス側閾値Ｅ₁₊より小さい場合（ステップＳ２０でＮＯ）、又は、マイナス側偏差積算値Σｅ_n-が第１マイナス側閾値Ｅ_1-より大きい場合（ステップＳ２１でＮＯ）は、ハンチングでないと判定する。チューニング部９５は、マイナス側偏差積算値Σｅ_n-が第２マイナス側閾値Ｅ_2-より大きい場合（ステップＳ２５でＮＯ）、又は、プラス側偏差積算値Σｅ_n+がほぼ０でない場合（ステップＳ２６でＮＯ）は、マイナス側定常偏差過大でないと判定する。チューニング部９５は、プラス側偏差積算値Σｅ_n+が第２プラス側閾値Ｅ_2＋より小さい場合（ステップＳ２７でＮＯ）、又は、マイナス側偏差積算値Σｅ_n-がほぼ０でない場合（ステップＳ２８でＮＯ）は、プラス側定常偏差過大でないと判定する。チューニング部９５は、上記ハンチングではない（ステップＳ２０でＮＯ又はステップＳ２１でＮＯ）、マイナス側定常偏差過大ではない（ステップＳ２５でＮＯ又はステップＳ２６でＮＯ）、且つ、プラス側定常偏差過大でない（ステップＳ２７でＮＯ又はステップＳ２８でＮＯ）が成立する場合は、比例ゲインＫpの更新を行わずに処理をステップＳ３３へ進める。

以上の破砕負荷制御では、チューニング部９５で比例ゲインＫpが調整されるが、比例ゲインＫpに加えて、微分ゲインＫｄ及び積分ゲインＫｉの少なくとも一方が調整されてよい。

＜破砕負荷制御の第２例＞
続いて、破砕負荷制御の第２例について説明する。前述の第１例では、供給装置４及びセット調整装置１０のうち少なくとも一方を操作対象としたが、第２例では、供給装置４及びセット調整装置１０を操作対象とする。供給装置４及びセット調整装置１０のうち優先的に操作量を変化させる一方を第１操作対象とし、他方を第２操作対象とする。

第２例に係る破砕負荷制御の処理の流れは、第１例に係る破砕負荷制御の処理の流れからステップＳ６～Ｓ１１が異なり、余のステップは実質的に同一である。以下、第２例に係る破砕負荷制御の処理の流れを図７～図９を参照しながら説明するが、前述の第１例に係る破砕負荷制御の処理と重複する内容については第１例を参照して説明を簡略化する。

制御装置９の動作制御部９３によって、第１操作対象は或る操作量ＭＶ１で操作されて操作量ＭＶ１に対応して動作しており、第２操作対象は或る操作量ＭＶ２で操作されて操作量ＭＶ２に対応して動作している。制御装置９は、破砕負荷制御を開始すると、負荷測定器で測定された負荷指標Ｉを取得し（ステップＳ４１）、負荷指標Ｉが所定の定常範囲内（又は、無負荷状態）にあることを監視する（ステップＳ４２）。制御装置９の負荷監視部９１は、負荷指標Ｉが定常範囲内（又は、無負荷状態）であれば（ステップＳ４２でＹＥＳ）、ステップＳ４１へ戻って監視を継続する。

一方、制御装置９は、負荷指標Ｉが定常範囲から外れていれば（ステップＳ４２でＮＯ）、タイマでＰＩＤ制御時間Ｔ₁の計測を開始する（ステップＳ４３）。制御装置９は、ＰＩＤ制御時間Ｔ₁（即ち、時間計測を開始してからの経過時間）が所定のＰＩＤ制御周期Ｔ_1s未満であれば（ステップＳ４４でＮＯ）、ステップＳ４１へ戻って監視を継続する。一方、制御装置９は、ＰＩＤ制御時間Ｔ₁がＰＩＤ制御周期Ｔ_1s以上であれば（ステップＳ４４でＹＥＳ）、ＰＩＤ制御時間Ｔ₁を０にリセットして（ステップＳ４５）、次のステップＳ４６へ進む。

ステップＳ４６において、制御装置９の操作量演算部９２は、第１操作対象について負荷指標Ｉと負荷指標目標値Ｉ_Tとから制御アルゴリズムに則って新たな操作量ＭＶ１_nを算出する。更に、制御装置９は、新たな操作量ＭＶ１_nと所定の操作量最大値ＭＶ１_HIとを比較し、新たな操作量ＭＶ１_nが操作量最大値ＭＶ１_HIより大きければ（ステップＳ４７でＹＥＳ）、第２操作対象について負荷指標Ｉと負荷指標目標値Ｉ_Tとから制御アルゴリズムに則って新たな操作量ＭＶ２_nを算出する（ステップＳ６１）。

制御装置９は、新たな操作量ＭＶ２_nと所定の操作量最小値ＭＶ２_LOとを比較し、新たな操作量ＭＶ２_nが操作量最小値ＭＶ２_LO未満である場合は（ステップＳ６２でＹＥＳ）、操作量最小値ＭＶ２_LOを新たな操作量とする（ステップＳ６３）。そして、制御装置９は、第２操作対象について新たな操作量ＭＶ２_nで操作量ＭＶ２を更新する（ステップＳ６７）。

ステップＳ４７において、制御装置９は、新たな操作量ＭＶ１_nが操作量最大値ＭＶ１_HI以下であれば（ステップＳ４７でＮＯ）、新たな操作量ＭＶ１_nと操作量最小値ＭＶ１_LOとを比較し、新たな操作量ＭＶ１_nが操作量最小値ＭＶ１_LO未満であれば（ステップＳ４８でＹＥＳ）、第２操作対象について負荷指標Ｉと負荷指標目標値Ｉ_Tとから制御アルゴリズムに則って新たな操作量ＭＶ２_nを算出する（ステップＳ６４）。

制御装置９は、新たな操作量ＭＶ２_nと所定の操作量最大値ＭＶ２_HIとを比較し、新たな操作量ＭＶ２_nが操作量最大値ＭＶ２_HIより大きい場合は（ステップＳ６５でＹＥＳ）、操作量最大値ＭＶ２_HIを新たな操作量ＭＶ２_nとする（ステップＳ６６）。そして、制御装置９は、第２操作対象について新たな操作量ＭＶ２_nで操作量ＭＶ２を更新する（ステップＳ６７）。

ステップＳ３８において、制御装置９は、新たな操作量ＭＶ１_nが操作量最小値ＭＶ１_LO以上であれば（ステップＳ４８でＮＯ）、第１操作対象について新たな操作量ＭＶ１_nで操作量ＭＶ１を更新する（ステップＳ４９）。

制御装置９は、新たな操作量ＭＶ１_n，ＭＶ２_nで第１操作対象及び第２操作対象を動作させる（ステップＳ５０）。

上記のように新たな操作量ＭＶ１_n，ＭＶ２_nに対応して第１操作対象及び第２操作対象が動作すると、負荷指標Ｉに新たな操作量ＭＶ１_n，ＭＶ２_nの応答が表れる。制御装置９の応答評価指標生成部９４は、新たな操作量ＭＶ１_n，ＭＶ２_nにより生じた負荷指標Ｉを負荷測定器から取得して、負荷指標Ｉの応答波形を作成し（ステップＳ５１）、ステップＳ４１へ戻って監視を継続する。

制御装置９は、応答波形を利用して応答評価指標を生成する。制御装置９は、ステップＳ４２と並行して、取得した負荷指標Ｉが無負荷状態閾値I_LLより大きいかどうかを判断する（ステップＳ５２）。制御装置９は、負荷指標Ｉが無負荷状態閾値I_LL以下であれば（ステップＳ５２でＮＯ）、処理をステップＳ７８に進め、プラス側偏差積算値Σｅ_n+及びマイナス側偏差積算値Σｅ_n-を０にリセット（ステップＳ７８，Ｓ７９）したうえで、処理をステップＳ１に戻す。一方、制御装置９の応答評価指標生成部９４は、負荷指標Ｉが無負荷状態閾値I_LLを超えていれば（ステップＳ５２でＹＥＳ）、負荷指標Ｉの応答波形について、偏差積算時間Ｔ₂の負荷指標目標値Ｉ_Tからのプラス側偏差積算値Σｅ_n+を計算し、それを更新する（ステップＳ５３）。同様に、制御装置９の応答評価指標生成部９４は、負荷指標Ｉの応答波形について、偏差積算時間Ｔ₂の負荷指標目標値Ｉ_Tからのマイナス側偏差積算値Σｅ_n-を計算し、それを更新する（ステップＳ５４）。

制御装置９は、偏差積算時間Ｔ₂の計測を開始する（ステップＳ５５）。制御装置９は、偏差積算時間Ｔ₂が所定のパラメータ調整周期Ｔ_2s未満であれば（ステップＳ５６でＮＯ）、処理をステップＳ４１へ戻す。一方、制御装置９は、偏差積算時間Ｔ₂が所定のパラメータ調整周期Ｔ_2s以上であれば（ステップＳ５６でＹＥＳ）、偏差積算時間Ｔ₂を０としたうえで（ステップＳ５７）、次のステップＳ７２，Ｓ５７，Ｓ５９へ進んで制御パラメータのチューニングを開始する。

制御装置９のチューニング部９５は、パラメータ調整周期Ｔ_2sのプラス側偏差積算値Σｅ_n+と所定の第１プラス側閾値Ｅ₁₊とを比較し（ステップＳ７２）、パラメータ調整周期Ｔ_2sのマイナス側偏差積算値Σｅ_n-と所定の第１マイナス側閾値Ｅ_1-とを比較する（ステップＳ７３）。チューニング部９５は、プラス側偏差積算値Σｅ_n+が第１プラス側閾値Ｅ₁₊より大きく（ステップＳ７２でＹＥＳ）、且つ、マイナス側偏差積算値Σｅ_n-が第１マイナス側閾値Ｅ_1-より小さいときには（ステップＳ７３でＹＥＳ）、ハンチングを検知して、比例ゲインＫpを所定の第１比例ゲイン調整量だけ減少させた新たな比例ゲインＫp_nを生成する（ステップＳ７４）。ここで、チューニング部９５は、新たな比例ゲインＫp_nが所定の比例ゲイン最小値Ｋp_LOよりも小さい場合には（ステップＳ７５でＹＥＳ）、比例ゲイン最小値Ｋp_LOを新たな比例ゲインＫp_nとする（ステップＳ７６）。そして、チューニング部９５は、新たな比例ゲインＫp_nで比例ゲインＫpを更新して（ステップＳ７７）、プラス側偏差積算値Σｅ_n+及びマイナス側偏差積算値Σｅ_n-をゼロとして（ステップＳ７８，Ｓ７９）、処理をステップＳ４１に戻す。

チューニング部９５は、マイナス側偏差積算値Σｅ_n-と第２マイナス側閾値Ｅ_2-とを比較する（ステップＳ８１）。チューニング部９５は、マイナス側偏差積算値Σｅ_n-が第２マイナス側閾値Ｅ_2-より小さく（ステップＳ８１でＹＥＳ）、且つ、プラス側偏差積算値Σｅ_n+がほぼ０であれば（ステップＳ８２でＹＥＳ）、定常偏差過大を検知して、比例ゲインＫpを所定の第２比例ゲイン調整量だけ増加させた新たな比例ゲインＫp_nを生成する（ステップＳ８５）。ここで、チューニング部９５は、新たな比例ゲインＫp_nが所定の比例ゲイン最大値Ｋp_HIよりも大きい場合には（ステップＳ８６でＹＥＳ）、比例ゲイン最大値Ｋp_HIを新たな比例ゲインＫp_nとする（ステップＳ８７）。そして、チューニング部９５は、新たな比例ゲインＫp_nで比例ゲインＫpを更新して（ステップＳ７７）、処理をステップＳ７８へ進める。

チューニング部９５は、プラス側偏差積算値Σｅ_n＋と第２プラス側閾値Ｅ₂₊とを比較する（ステップＳ８３）。チューニング部９５は、プラス側偏差積算値Σｅ_n+が第２プラス側閾値Ｅ_2＋より小さく（ステップＳ８３でＹＥＳ）、且つ、マイナス側偏差積算値Σｅ_n-がほぼ０であれば（ステップＳ８４でＹＥＳ）、定常偏差過大を検知して、比例ゲインＫpを所定の第２比例ゲイン調整量だけ増加させた新たな比例ゲインＫp_nを生成する（ステップＳ８５）。ここで、チューニング部９５は、新たな比例ゲインＫp_nが所定の比例ゲイン最大値Ｋp_HIよりも大きい場合には（ステップＳ８６でＹＥＳ）、比例ゲイン最大値Ｋp_HIを新たな比例ゲインＫp_nとする（ステップＳ８７）。そして、チューニング部９５は、新たな比例ゲインＫp_nで比例ゲインＫpを更新して（ステップＳ７７）、処理をステップＳ７８へ進める。

チューニング部９５は、プラス側偏差積算値Σｅ_n+が第１プラス側閾値Ｅ₁₊より小さい場合（ステップＳ７２でＮＯ）、又は、マイナス側偏差積算値Σｅ_n-が第１マイナス側閾値Ｅ_1-より大きい場合（ステップＳ７３でＮＯ）には、ハンチングでないと判定する。チューニング部９５は、マイナス側偏差積算値Σｅ_n-が第２マイナス側閾値Ｅ_2-より大きい場合（ステップＳ８１でＮＯ）、又は、プラス側偏差積算値Σｅ_n+がほぼ０でない場合（ステップＳ８２でＮＯ）には、マイナス側定常偏差過大でないと判定する。チューニング部９５は、プラス側偏差積算値Σｅ_n+が第２プラス側閾値Ｅ_2＋より小さい場合（ステップＳ８３でＮＯ）、又は、マイナス側偏差積算値Σｅ_n-がほぼ０でない場合（ステップＳ８４でＮＯ）には、プラス側定常偏差過大でないと判定する。チューニング部９５は、上記ハンチングでない（ステップＳ７２でＮＯ又はステップＳ７３でＮＯ）、マイナス側定常偏差過大でない（ステップＳ８１でＮＯ又はステップＳ８２でＮＯ）、且つ、プラス側定常偏差過大でない（ステップＳ８３でＮＯ又はステップＳ８４でＮＯ）が成立する場合には、比例ゲインＫpの更新を行わずに処理をステップＳ７８へ進める。

以上に説明したように、本実施形態に係る旋動式破砕機１は、円錐筒状のコンケーブ１４と、コンケーブ１４の内側に配置された円錐台状のマントル１３と、マントル１３を偏心旋回運動させる電動モータ８と、コンケーブ１４とマントル１３との間に形成された破砕室１６へ被破砕物を投入するホッパ２と、ホッパ２へ被破砕物を供給する供給装置４と、破砕負荷を直接的又は間接的に表す負荷指標Ｉを測定する負荷測定器と、コンケーブ１４とマントル１３とのセットを変化させるために、コンケーブ１４とマントル１３のうち一方を他方に対し変位させるセット調整装置１０と、セット調整装置１０及び供給装置４を制御する制御装置９とを備える。

そして、制御装置９は、供給装置４及びセット調整装置１０の少なくとも一方を操作対象とし、操作対象が或る操作量に対応して動作している状態において、負荷測定器で測定された負荷指標Ｉが所定の定常範囲内にあることを監視する負荷監視部９１と、負荷指標Ｉが定常範囲を外れたときに、操作対象について所定の制御アルゴリズムを利用して負荷指標Ｉの所定の目標値Ｉ_Tと測定値との偏差に基づいて新たな操作量を求める操作量演算部９２と、操作対象を新たな操作量に対応して動作させる動作制御部９３と、操作対象の新たな操作量に対応した動作により生じた負荷指標Ｉの応答評価指標を生成する応答評価指標生成部９４と、応答評価指標に基づいて応答の良否を評価し、応答の良好でない場合に制御アルゴリズムの制御パラメータの少なくとも１つを調整するチューニング部９５と、を有する。

また、本実施形態に係る旋動式破砕機１の制御方法は、供給装置４及びセット調整装置１０の少なくとも一方を操作対象とし、操作対象が或る操作量に対応して動作している状態において、破砕負荷を直接的又は間接的に表す負荷指標Ｉを測定し、当該負荷指標Ｉが所定の定常範囲内にあることを監視するステップと、負荷指標Ｉが定常範囲を外れたときに、操作対象について所定の制御アルゴリズムを利用して負荷指標Ｉの所定の目標値Ｉ_Tと測定値との偏差に基づいて新たな操作量を求めるステップと、操作対象を新たな操作量に対応して動作させるステップと、操作対象の新たな操作量に対応した動作により生じた負荷指標Ｉの応答評価指標を生成するステップと、応答評価指標に基づいて応答の良否を評価し、応答の良好でない場合に制御アルゴリズムの制御パラメータの少なくとも１つを調整するステップと、を含む。

上記旋動式破砕機１及びその制御方法によれば、制御アルゴリズムに基づく制御の応答が良好でなくなった場合に、つまり、被破砕物の性状の変化などの外乱によってそれまで使用されていた制御パラメータが適切な値ではなくなった場合に、制御パラメータが適切な値に自動的に調整される。これにより、外乱が生じても、旋動式破砕機１の安定的な運転の継続を実現することができる。

本実施形態に係る旋動式破砕機１では、応答評価指標生成部９４は、操作対象の動作により生じた負荷指標Ｉの応答波形を作成し、所定のパラメータ調整周期Ｔ_2sにわたる応答波形の目標値Ｉ_Tからのプラス側偏差積算値Σｅ_n+とマイナス側偏差積算値Σｅ_n-とをそれぞれ求め、チューニング部９５は、プラス側偏差積算値Σｅ_n+及びマイナス側偏差積算値Σｅ_n-に基づいて応答の良否を評価する。

同様に、本実施形態に係る旋動式破砕機１の制御方法では、応答評価指標を生成するステップは、操作対象の動作により生じた負荷指標Ｉの応答波形を作成し、所定のパラメータ調整周期Ｔ_2sにわたる応答波形の目標値Ｉ_Tからのプラス側偏差積算値Σｅ_n+とマイナス側偏差積算値Σｅ_n-とをそれぞれ求めることを含み、制御パラメータの少なくとも１つを調整するステップは、プラス側偏差積算値Σｅ_n+及びマイナス側偏差積算値Σｅ_n-に基づいて応答の良否を評価することを含む。

このような手法で応答を評価することにより、制御アルゴリズムの制御パラメータの値が適切な値であるか否かを、簡単且つ正確に評価することができる。

上記旋動式破砕機１及びその制御方法において、負荷指標Ｉは電動モータ８の消費電力の値であってよい。この場合の負荷測定器は、モータドライバ８８に設けられた電流センサ８８ａ及び電圧センサ８８ｂとなる。

或いは、上記旋動式破砕機１及びその制御方法において、負荷指標Ｉはマントル１３に掛かる破砕圧であってよい。旋動式破砕機１は、マントル１３に掛かる破砕圧を受ける油圧シリンダ６を更に備えており、この場合の負荷測定器は油圧シリンダ６の作動油の油圧を検出する圧力センサ２４となる。

上記のように、制御に使用される負荷指標Ｉは複数の候補のなかから、旋動式破砕機１の具体的構成や被破砕物等に応じて適宜選択することができる。

〔変形例〕
次に、上記実施形態の変形例を説明する。図１０は、変形例に係る旋動式破砕機１Ａの概略構成を示す図である。上記実施形態に係る旋動式破砕機１は油圧式のセット調整装置１０を備えるが、本変形例に係る旋動式破砕機１Ａは機械式のセット調整装置１０Ａを備える。このような相違点を除いて、両者は実質的に共通する構造を有する。そこで、以下の変形例に係る旋動式破砕機１Ａの説明では、前述の実施形態に係る旋動式破砕機１と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略及び簡略化する。

図１０に示すように、旋動式破砕機１Ａは、破砕室１６へ被破砕物を投入するホッパ２と、ホッパ２へ被破砕物を供給する供給装置４と、ホッパ２から落下した被破砕物を噛み込んで破砕するマントル１３及びコンケーブ１４と、マントル１３の旋回駆動手段である電動モータ８と、電動モータ８からマントル１３へ回転動力を伝達する動力伝達機構８０と、コンケーブ１４をマントル１３に対し昇降させるセット調整装置１０Ａと、旋動式破砕機１の動作を司る制御装置９とを備える。

旋動式破砕機１は、トップフレーム３１及びボトムフレーム３２からなるフレーム３を更に備える。トップフレーム３１の内周に円筒状のコンケーブサポート３５が配置されている。コンケーブサポート３５の内周には、コンケーブ１４が固定されている。コンケーブサポート３５の上部にはホッパ２が固定されている。

トップフレーム３１の内周面に内ねじ３１ａが形成され、コンケーブサポート３５の外周面に外ねじ３５ａが形成され、これらが螺合している。コンケーブサポート３５に外歯３５ｂが形成され、この外歯３５ｂは駆動歯車４５と噛合している。駆動歯車４５は、電動モータ４６の回転動力を受けて回転する。電動モータ４６は、トップフレーム３１に支持されている。電動モータ４６の動作は、制御装置９と接続されたモータドライバ４７によって制御される。

上記のトップフレーム３１の内ねじ３１ａ、コンケーブサポート３５の外ねじ３５ａ及び外歯３５ｂ、駆動歯車４５、電動モータ４６、及びモータドライバ４７によって、セット調整装置１０Ａが構成されている。このセット調整装置１０Ａでは、駆動歯車４５の回転するとコンケーブサポート３５がトップフレーム３１に対し回転する。コンケーブサポート３５が回転すると、トップフレーム３１の内ねじ３１ａとコンケーブサポート３５の外ねじ３５ａとの螺合により、トップフレーム３１に対してコンケーブサポート３５が昇降し、セットが変化する。

トップフレーム３１又はコンケーブサポート３５には、トップフレーム３１に対するコンケーブサポート３５の変位を検出する接触式又は非接触式のセットセンサ２３Ａが設けられている。制御装置９は、セットセンサ２３Ａの検出値からセットを求めることができる。制御装置９は、セットセンサ２３Ａで検出されたセットの値に基づいて、セット調整装置１０Ａを動作させる。

マントル１３は、主軸５の上部に固定されたマントルコア１２に取り付けられている。主軸５は、その軸心が鉛直方向から傾いた状態で、フレーム３内に配置されている。主軸５の下部は、インナーブッシュ５１に嵌挿されている。インナーブッシュ５１は偏心スリーブ５２に固定されている。偏心スリーブ５２は、ボトムフレーム３２に設けられたアウターブッシュ５３に嵌挿されている。偏心スリーブ５２の下部は、滑り軸受６６に支持されている。マントルコア１２は、ボトムフレーム３２に設けられたスラスト軸受（静圧軸受）５５に支持されている。マントルコア１２とスラスト軸受５５との間には潤滑油による油膜が形成されている。スラスト軸受５５の潤滑回路７Ａには、潤滑油の給油圧力を検出する圧力センサ２４Ａが設けられている。マントル１３に破砕圧が掛かると、マントルコア１２とスラスト軸受５５との間に潤滑油を送り出すために更に高い圧力が必要となり、スラスト軸受５５へ供給される潤滑油の油圧が上昇する。従って、圧力センサ２４Ａで検出されるスラスト軸受５５の給油圧力は、破砕負荷を間接的に表す測定値であって、負荷指標Ｉとして用いられてよい。

上記構成の旋動式破砕機１Ａでは、前述の旋動式破砕機１と同様に、破砕負荷を直接的又は間接的に表す負荷指標Ｉを測定する負荷測定器を備え、制御装置９は破砕運転中に測定された負荷指標Ｉを監視し、負荷指標Ｉが所定の定常範囲内に維持されるように供給装置４による被破砕物の供給量を調整する破砕負荷制御が行う。但し、機械式の旋動式破砕機１Ａでは、破砕運転中はセット調整装置１０Ａに圧力をかけ固定しておく必要があることから、破砕運転中にセットを変更することは困難であり、破砕負荷制御方法としては前述の第１例が採用され、操作対象として供給装置４が選択される。

以上に本発明の好適な実施の形態（及び変形例）を説明したが、本発明の思想を逸脱しない範囲で、上記実施形態の具体的な構造及び／又は機能の詳細を変更したものも本発明に含まれ得る。

１，１Ａ ：旋動式破砕機
２ ：ホッパ
３ ：フレーム
４ ：供給装置
５ ：主軸
６ ：油圧シリンダ
７ ：油圧回路
７Ａ ：潤滑回路
８ ：電動モータ
９ ：制御装置
１０，１０Ａ ：セット調整装置
１２ ：マントルコア
１３ ：マントル
１４ ：コンケーブ
１６ ：破砕室
２３，２３Ａ ：セットセンサ
２４，２４Ａ ：圧力センサ
２５ ：回転数センサ
２６ ：トルクセンサ
３１ ：トップフレーム
３２ ：ボトムフレーム
３４ ：上部軸受
３５ ：コンケーブサポート
４１ ：電動モータ
４３ ：モータドライバ
４５ ：駆動歯車
４６ ：電動モータ
４７ ：モータドライバ
５１ ：インナーブッシュ
５２ ：偏心スリーブ
５３ ：アウターブッシュ
５５ スラスト軸受
６１ ：ラム
６２ ：滑り軸受
６３ ：シリンダチューブ
６５ ：油圧室
６６ ：滑り軸受
６７ ：油タンク
６８ ：ポンプモータ
６９ ：モータドライバ
７１ ：連通管
７２ ：アキュムレータ
７３ ：給油管
７４ ：排油管
７５ ：ストレーナ
７６ ：ギヤポンプ
７７ ：チェックバルブ
７８ ：シャットオフバルブ
７９ ：シャットオフバルブ
８０ ：動力伝達機構
８１ ：出力軸
８２ ：ベルト式伝動機構
８３ ：横軸
８４ ：傘歯車伝動機構
８８ ：モータドライバ
８８ａ：電流センサ
８８ｂ：電圧センサ
９１ ：負荷監視部
９２ ：操作量演算部
９３ ：動作制御部
９４ ：応答評価指標生成部
９５ ：チューニング部

Claims (15)

1. 円錐筒状のコンケーブと、
   前記コンケーブの内側に配置された円錐台状のマントルと、
   前記マントルを偏心旋回運動させる電動モータと、
   前記コンケーブと前記マントルとの間に形成された破砕室へ被破砕物を投入するためのホッパと、
   前記ホッパへ前記被破砕物を供給する供給装置と、
   破砕負荷を直接的又は間接的に表す負荷指標を測定する負荷測定器と、
   前記コンケーブと前記マントルとのセットを変化させるために、前記コンケーブと前記マントルのうち一方を他方に対し変位させるセット調整装置と、
   前記セット調整装置及び前記供給装置を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記供給装置及び前記セット調整装置の少なくとも一方を操作対象とし、前記操作対象が或る操作量に対応して動作している状態において、前記負荷測定器で測定された前記負荷指標が所定の定常範囲内にあることを監視する負荷監視部と、
   前記負荷指標が前記定常範囲を外れたときに、前記操作対象について所定の制御アルゴリズムを利用して前記負荷指標の所定の目標値と測定値との偏差に基づいて新たな操作量を求める操作量演算部と、
   前記操作対象を前記新たな操作量に対応して動作させる動作制御部と、
   前記操作対象の前記新たな操作量に対応した動作により生じた前記負荷指標の応答評価指標を生成する応答評価指標生成部と、
   前記応答評価指標に基づいて応答の良否を評価し、応答の良好でない場合に前記制御アルゴリズムの制御パラメータの少なくとも１つを調整するチューニング部と、を有し、
   前記応答評価指標は、所定のパラメータ調整周期にわたる前記操作対象の動作により生じた前記負荷指標の応答波形の前記目標値からの偏差積算値である、
   旋動式破砕機。
2. 前記応答評価指標生成部は、前記操作対象の動作により生じた前記負荷指標の応答波形を作成し、所定のパラメータ調整周期にわたる前記応答波形の前記目標値からのプラス側偏差積算値とマイナス側偏差積算値とをそれぞれ求め、
   前記チューニング部は、前記プラス側偏差積算値及び前記マイナス側偏差積算値に基づいて応答の良否を評価する、
   請求項１に記載の旋動式破砕機。
3. 前記制御アルゴリズムは、比例制御アルゴリズム、比例積分制御アルゴリズム、比例積分微分制御アルゴリズム、及び、比例微分フィードバック（ＰＤＦ：Proportional-Derivative-feedback）制御アルゴリズムを含む群から選択された一つである、
   請求項１又は２に記載の旋動式破砕機。
4. 前記負荷指標は前記電動モータの消費電力の値である、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の旋動式破砕機。
5. 前記マントルに掛かる破砕圧を受ける油圧シリンダを更に備え、
   前記負荷指標は前記油圧シリンダの作動油の油圧の値である、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の旋動式破砕機。
6. 前記マントルを支持するスラスト軸受を更に備え、
   前記負荷指標は前記スラスト軸受の潤滑油の給油圧力の値である、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の旋動式破砕機。
7. 円錐筒状のコンケーブと、前記コンケーブの内側に配置された円錐台状のマントルと、前記マントルを偏心旋回運動させる電動モータと、前記コンケーブと前記マントルとの間に形成された破砕室へ被破砕物を投入するためのホッパと、前記ホッパへ前記被破砕物を供給する供給装置と、前記コンケーブと前記マントルとのセットを変化させるために、前記コンケーブと前記マントルのうち一方を他方に対し変位させるセット調整装置とを備えた旋動式破砕機の制御方法であって、
   前記供給装置及び前記セット調整装置の少なくとも一方を操作対象とし、前記操作対象が或る操作量に対応して動作している状態において、破砕負荷を直接的又は間接的に表す負荷指標を測定し、当該負荷指標が所定の定常範囲内にあることを監視するステップと、
   前記負荷指標が前記定常範囲を外れたときに、前記操作対象について所定の制御アルゴリズムを利用して前記負荷指標の所定の目標値と測定値との偏差に基づいて新たな操作量を求めるステップと、
   前記操作対象を前記新たな操作量に対応して動作させるステップと、
   前記操作対象の前記新たな操作量に対応した動作により生じた前記負荷指標の応答評価指標を生成するステップと、
   前記応答評価指標に基づいて応答の良否を評価し、応答の良好でない場合に前記制御アルゴリズムの制御パラメータの少なくとも１つを調整するステップと、を含み、
   前記応答評価指標は、所定のパラメータ調整周期にわたる前記操作対象の動作により生じた前記負荷指標の応答波形の前記目標値からの偏差積算値である、
   旋動式破砕機の制御方法。
8. 前記応答評価指標を生成するステップは、前記操作対象の動作により生じた前記負荷指標の応答波形を作成し、所定のパラメータ調整周期にわたる前記応答波形の前記目標値からのプラス側偏差積算値とマイナス側偏差積算値とをそれぞれ求めることを含み、
   前記制御パラメータの少なくとも１つを調整するステップは、前記プラス側偏差積算値及び前記マイナス側偏差積算値に基づいて応答の良否を評価することを含む、
   請求項７に記載の旋動式破砕機の制御方法。
9. 前記制御アルゴリズムは、比例制御アルゴリズム、比例積分制御アルゴリズム、比例積分微分制御アルゴリズム、及び、比例微分フィードバック制御アルゴリズムを含む群から選択された一つである、
   請求項７又は８に記載の旋動式破砕機の制御方法。
10. 前記負荷指標は前記電動モータの消費電力の値である、
    請求項７～９のいずれか一項に記載の旋動式破砕機の制御方法。
11. 前記負荷指標は前記マントルに掛かる破砕圧である、
    請求項７～９のいずれか一項に記載の旋動式破砕機の制御方法。
12. 円錐筒状のコンケーブと、前記コンケーブの内側に配置された円錐台状のマントルと、前記マントルを偏心旋回運動させる電動モータと、前記コンケーブと前記マントルとの間に形成された破砕室へ被破砕物を投入するためのホッパと、前記ホッパへ前記被破砕物を供給する供給装置と、破砕負荷を直接的又は間接的に表す負荷指標を測定する負荷測定器と、前記コンケーブと前記マントルとのセットを変化させるために、前記コンケーブと前記マントルのうち一方を他方に対し変位させるセット調整装置とを備えた旋動式破砕機の制御装置であって、
    前記供給装置及び前記セット調整装置の少なくとも一方を操作対象とし、前記操作対象が或る操作量に対応して動作している状態において、前記負荷測定器で測定された前記負荷指標が所定の定常範囲内にあることを監視する負荷監視部と、
    前記負荷指標が前記定常範囲を外れたときに、前記操作対象について所定の制御アルゴリズムを利用して前記負荷指標の所定の目標値と測定値との偏差に基づいて新たな操作量を求める操作量演算部と、
    前記操作対象が前記新たな操作量に対応して動作して当該動作により生じた前記負荷指標の応答評価指標を生成する応答評価指標生成部と、
    前記応答評価指標に基づいて応答の良否を評価し、応答の良好でない場合に前記制御アルゴリズムの制御パラメータの少なくとも１つを調整するチューニング部と、を備え、
    前記応答評価指標は、所定のパラメータ調整周期にわたる前記操作対象の動作により生じた前記負荷指標の応答波形の前記目標値からの偏差積算値である、
    旋動式破砕機の制御装置。
13. 前記応答評価指標生成部は、前記操作対象の動作により生じた前記負荷指標の応答波形を作成し、所定のパラメータ調整周期にわたる前記応答波形の前記目標値からのプラス側偏差積算値とマイナス側偏差積算値とをそれぞれ求め、
    前記チューニング部は、前記プラス側偏差積算値及び前記マイナス側偏差積算値に基づいて応答の良否を評価する、
    請求項１２に記載の旋動式破砕機の制御装置。
14. 円錐筒状のコンケーブと、前記コンケーブの内側に配置された円錐台状のマントルと、前記マントルを偏心旋回運動させる電動モータと、前記コンケーブと前記マントルとの間に形成された破砕室へ被破砕物を投入するためのホッパと、前記ホッパへ前記被破砕物を供給する供給装置と、前記コンケーブと前記マントルとのセットを変化させるために、前記コンケーブと前記マントルのうち一方を他方に対し変位させるセット調整装置とを備えた旋動式破砕機の制御方法であって、
    前記供給装置及び前記セット調整装置の少なくとも一方を操作対象とし、前記操作対象が或る操作量に対応して動作している状態において、破砕負荷を直接的又は間接的に表す負荷指標を測定し、当該負荷指標が所定の定常範囲内にあることを監視するステップと、
    前記負荷指標が前記定常範囲を外れたときに、前記操作対象について所定の制御アルゴリズムを利用して前記負荷指標の所定の目標値と測定値との偏差に基づいて新たな操作量を求めるステップと、
    前記操作対象を前記新たな操作量に対応して動作して当該動作により生じた前記負荷指標の応答評価指標を生成するステップと、
    前記応答評価指標に基づいて応答の良否を評価し、応答の良好でない場合に前記制御アルゴリズムの制御パラメータの少なくとも１つを調整するステップと、を含み、
    前記応答評価指標は、所定のパラメータ調整周期にわたる前記操作対象の動作により生じた前記負荷指標の応答波形の前記目標値からの偏差積算値である、
    旋動式破砕機の制御方法。
15. 前記応答評価指標を生成するステップは、前記操作対象の動作により生じた前記負荷指標の応答波形を作成し、所定のパラメータ調整周期にわたる前記応答波形の前記目標値からのプラス側偏差積算値とマイナス側偏差積算値とをそれぞれ求めることを含み、
    前記制御パラメータの少なくとも１つを調整するステップは、前記プラス側偏差積算値及び前記マイナス側偏差積算値に基づいて応答の良否を評価することを含む、
    請求項１４に記載の旋動式破砕機の制御方法。
    

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