JP7125226B2 - 原料加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、粉砕装置やペレタイザ等の原料加工装置に関する。

原料をペレット状に加工するペレタイザとしては、リング状を為す部材にペレット押出孔（原料をペレット状に押し出す孔）が設けられた「リングダイ方式」と呼ばれるもの（例えば特許文献１を参照。）と、フラットな板状を為す部材にペレット押出孔が設けられた「フラットダイ方式」と呼ばれるもの（例えば特許文献２を参照。）がある。

リングダイ方式のペレタイザは、図１に示すように、軸Ｌ_１２を中心として矢印Ａ_１２の向きに回転駆動されるリング状のダイス１０と、ダイス１０の内側で軸Ｌ_１１を中心として回転可能な状態で配された従動ローラ２０とで構成されている。従動ローラ２０は、その外周面がダイス１０の内周面に密着（圧接）した状態で配されており、ダイス１０が矢印Ａ_１２の向きに回動する際にダイス１０の内周面と従動ローラ２０の外周面との間に生ずる摩擦によって、軸Ｌ_１１を中心として矢印Ａ_１１の向きに従動回転するようになっている。原料は、ダイス１０の内側に供給され、ダイス１０の内周面と従動ローラ２０の外周面との間で圧縮されることにより、ダイス１０を内外に貫通して設けられたペレット押出孔１１を通じてペレット状となってダイス１０の外側へ押し出されるようになっている。

一方、フラットダイ方式のペレタイザは、図２に示すように、上面がフラットに形成されたダイス１０と、ダイス１０の上面側で軸Ｌ_１を中心として回転可能な状態で配された従動ローラ２０と、回転主軸３０とで構成されている。従動ローラ２０は、その外周面がダイス１０の上面に密着（圧接）した状態で配されており、回転主軸３０によって従動ローラ２０とダイス１０とが軸Ｌ_２を中心として相対的に回転する（矢印Ａ_２を参照）と、ダイス１０の上面と従動ローラ２０の外周面との間に生ずる摩擦によって、軸Ｌ_１を中心として矢印Ａ_１の向きに従動回転するようになっている。原料は、ダイス１０の上面側に供給され、ダイス１０の上面と従動ローラ２０の外周面との間で圧縮されることにより、ダイス１０を上下に貫通して設けられたペレット押出孔１１を通じてペレット状となってダイス１０の下側へ押し出されるようになっている。

図１や図２のペレタイザにおけるダイス１０をペレット押出孔１１を有さないもの（加工テーブル）で置き換え、ダイス１０と従動ローラ２０との間で原料を粉砕するようにした粉砕装置（例えば特許文献３を参照。）も知られている。

上記の「リングダイ方式」及び「フラットダイ方式」における「ダイ」は「ダイス」を意味するところ、「ダイス」という語句は、上記のペレット押出孔１１等、原料を成形するための孔や凹凸等が設けられたものに限定されて解釈される虞がある。このため、本明細書では、原料を成形するための孔や凹凸等の有無にかかわらず、上記のダイス１０に対応する部材（ダイス１０を上位概念化した部材）を「加工テーブル」と呼ぶことにする。本明細書で「加工テーブル」と表記するときには、原料を成形するための孔や凹凸等が設けられたダイス（図１や図２のペレタイザにおけるダイス１０等）だけでなく、原料を成形するための孔や凹凸等が設けられていないもの（上記の粉砕装置における加工テーブル等）も含むものとする。したがって、上記の「リングダイ方式のペレタイザ」及び「フラットダイ方式のペレタイザ」は、それぞれ、「リングテーブル式の原料加工装置」及び「フラットテーブル式の原料加工装置」と上位概念化して称呼することがある。「原料加工装置」には、上記のペレタイザや粉砕装置が含まれる。

米国特許第５１５２２１５号明細書 特開２０１５－０４７５７５号公報 特開２００７－００７５９３号公報

上記のリングテーブル方式の原料加工装置やフラットテーブル方式の原料加工装置において、従動ローラ２０は、それ自体がモータ等によって直接的に回転駆動されるものではなく、飽くまで、加工テーブル１０との間の摩擦によって従動的に回動されるものである。このため、従動ローラ２０が加工テーブル１０に対して滑る状態（スリップ状態）や、従動ローラ２０が加工テーブル１０に対して転がらない状態（ロック状態）が発現し得る。スリップ状態やロック状態が発現すると、原料を目的の形態に加工できなくなるだけでなく、発熱を生じて火事を招く虞もあるため、従動ローラ２０の回転状態を機械的に把握できるようにしておく必要がある。

この点、図１に示すリングテーブル方式の原料加工装置では、従動ローラ２０の奥側にスペースがあるため、そのスペースにロータリエンコーダ等の回転検出器を配置することで、従動ローラ２０の回転状態を機械的に把握することが可能である。

これに対し、図２に示すフラットテーブル方式の原料加工装置では、従動ローラ２０の周辺に回転検出器を配置する十分なスペースが無いことが多い。というのも、図２に示すフラットテーブル方式の原料加工装置において、加工テーブル１０の周辺は、通常、筒状のケーシング（図示省略）で覆われた状態とされるからである。フラットテーブル方式の原料加工装置において、従動ローラ２０の回転状態を検出する回転検出器を配置しようとすると、その回転検出器は、従動ローラ２０の内部や、従動ローラ２０を支持する回転主軸３０の内側に配するようになるところ、そうすると、原料加工装置自体をかなり大型化する必要が生じるだけでなく、回転検出器を配置するために従動ローラ２０周辺の設計を大幅に見直す必要も生じる。

また、フラットテーブル方式の原料加工装置において、従動ローラ２０の回転状態を検出する他の方法としては、上記のケーシングの内側に光学センサ等を設置し、その光学センサ等によって従動ローラ２０の回転状態を検出すること等も考えられる。しかし、上記のケーシングの内部には、粉塵や水蒸気等が存在することも多い。このため、上記のケーシングの内側に光学センサ等を配置して従動ローラ２０の回転状態を検出する方法では、従動ローラ２０の回転状態を高精度に検出できない虞がある。

本発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、装置の大型化や設計の大幅な見直しを伴うことなく、従動ローラの回転状態を高精度で機械的に把握することができるフラットテーブル方式の原料加工装置を提供するものである。

上記課題は、
上面側に原料が供給される加工テーブルと、
加工テーブルの上面に外接し、加工テーブルの上面との摩擦によって自転軸Ｌ_１を中心として従動回転する従動ローラと、
従動ローラと加工テーブルとを加工テーブルの上面に略垂直な公転軸Ｌ_２を中心として相対的に回転させ、加工テーブルに対して従動ローラを公転させる回転主軸と、
を備え、
加工テーブルの上面と従動ローラの外周面との間で原料を粉砕又は押し潰すことができるようにした原料加工装置（フラットテーブル方式の原料加工装置）
であって、
さらに、
従動ローラにおける自転軸Ｌ_１回りの軸受部分に流体を供給する流体供給流路と、
流体供給流路に流体を圧送する流体圧送ポンプと、
従動ローラの従動回転に伴って流体供給流路を断続的に遮断する流路遮断手段と、
流体供給流路の圧力を検知する圧力検知手段と、
圧力検知手段が検知した流体供給流路の圧力Ｐの変化に基づいて従動ローラの回転状態を判別する従動ローラ回転状態判別手段と、
を備えたことを特徴とする原料加工装置
を提供することによって解決される。
ここで、従動ローラは、「加工テーブルの上面に外接し、加工テーブルの上面との摩擦によって自転軸Ｌ_１を中心として従動回転する」とあるが、ここでいう「外接」は、従動ローラの外周面が加工テーブルの上面に直接的に接触している場合に限定されず、また、ここでいう「摩擦」は、従動ローラの外周面が加工テーブルの上面から直接的に受ける摩擦に限定されない。すなわち、加工テーブルの上面と従動ローラの外周面との間に僅かな隙間が存在しており、加工テーブルの上面と従動ローラの外周面とが実際には接触していない場合であっても、その隙間に加工対象の原料が入り込むことによって、加工テーブルに対して従動ローラが従動回転するのであれば、このような態様における従動ローラと加工テーブルとの位置関係は「外接」に該当し、このような態様において従動ローラが原料を介して加工テーブルから受ける力は「摩擦」に該当するものとする。従動ローラと加工テーブルの接触状態においては、他にも、「密着」や「圧接」等の語句を用いているが、これらについても同様である。

本発明の原料加工装置においては、
流路遮断手段を、
外側部材と、
外側部材の内側に配された内側部材と、
で構成して、
外側部材又は内側部材のうち一方を、従動ローラと一体的に自転軸Ｌ_１回りに回転するものとし、
内側部材の外周部又は外側部材の内周部に設けられた流体導入口を通じて、外側部材の内周面と内側部材の外周面との隙間に流体が導入されるときには、流体供給流路を連通状態にする一方、
外側部材の内周部又は内側部材の外周部に局所的に設けられた流路遮断部が前記流体導入口に重なる位置に移動して前記流体導入口を塞いだときには、前記流体導入口から前記隙間に流体が導入されなくなって、流体供給流路を遮断状態にする
ものとすることが好ましい。

また、本発明の原料加工装置においては、
従動ローラ回転状態判別手段を、
圧力検知手段によって検知された圧力Ｐのベース値Ｐ_Ｂ、
圧力検知手段によって検知された圧力Ｐのピーク値Ｐ_Ｐ、
圧力検知手段によって検知された圧力Ｐのベース部分の時間幅Ｔ_Ｂ、
圧力検知手段によって検知された圧力Ｐのピーク部分の時間幅Ｔ_Ｐ、又は、
圧力検知手段によって検知された圧力Ｐの変化の時間周期Ｔ_Ｃ
のうち少なくとも１つを基準値と比較することによって、従動ローラの回転状態を判別するものとすることも好ましい。
このときには、従動ローラ回転状態判別手段を、圧力Ｐのベース値Ｐ_Ｂ、圧力Ｐのピーク値Ｐ_Ｐ、圧力Ｐのベース部分の時間幅Ｔ_Ｂ、圧力Ｐのピーク部分の時間幅Ｔ_Ｐ、又は、圧力Ｐの変化の時間周期Ｔ_Ｃのうち少なくとも１つが基準範囲外となったときに異常発生信号を出力するものとすることが好ましい。

フラットテーブル方式の原料加工装置等では、通常、従動ローラが円滑に回転するようにするため等に、従動ローラにおける軸受部分に流体（潤滑油等）を供給する流体供給流路（潤滑油供給流路等）が設けられている。

この点、本発明の原料加工装置のように、従動ローラの従動回転に伴って流体供給流路を断続的に遮断する流路遮断手段を設けるとともに、その流体供給流路の圧力を検知する圧力検知手段を設け、この圧力検知手段が検知した流体供給流路の圧力Ｐの変化に基づいて従動ローラの回転状態を判別するようにすることによって、フラットテーブル方式の原料加工装置でも、装置に大幅な設計変更を施すことなく、従動ローラの回転状態を機械的に把握することが可能になる。このため、原料加工装置の大型化を抑えることも可能になる。

加えて、本発明の原料加工装置における従動ローラの回転状態の検出原理は、流体供給流路の圧力の変化によるものであり、光学センサ等、周辺の環境（粉塵や水蒸気の有無等）に左右されにくいものである。このため、従動ローラの回転状態（スリップ状態やロック状態の発生等）を高精度で把握することができる。したがって、従動ローラの異常状態（スリップ状態やロック状態等）の発生の抑制制御を高精度で行い、高品質な加工を行うことも可能になる。加えて、原料加工装置を安定的に稼働させることも可能になる。

また、本発明の原料加工装置においては、流路遮断手段を、上記の外側部材と上記の内側部材とで構成し、外側部材の内周部又は内側部材の外周部に局所的に設けられた流路遮断部が前記流体導入口に重なる位置に移動して前記流体導入口を塞いだときに、流体供給流路が遮断状態になるようにすることで、流路遮断手段をよりシンプルな構造で実現することが可能になる。

リングダイ方式のペレタイザ（リングテーブル方式の原料加工装置）の一例を示した斜視図である。 フラットダイ方式のペレタイザ（フラットテーブル方式の原料加工装置）の一例を示した斜視図である。 本発明の原料加工装置を、従動ローラの自転軸Ｌ_１及び公転軸Ｌ_２を含む面で切断した状態を示した断面図である。 本発明の原料加工装置において圧力検知手段が検知した流体供給流路の圧力Ｐの変化のパターン例を示したグラフである。 本発明の原料加工装置を、図３におけるＲ_１－Ｒ_１面で切断した状態を示した拡大断面図である。

本発明の原料加工装置の好適な実施態様について、図面を用いてより具体的に説明する。本発明の原料加工装置は、上記の「フラットテーブル方式の原料加工装置」に該当するものである。本発明の原料加工装置は、図２に示すように、上面がフラットに形成された加工テーブル１０と、加工テーブル１０の上面側で加工テーブル１０の上面に略平行な軸Ｌ_１を中心として回転（自転）可能な状態で配された従動ローラ２０と、回転主軸３０とを備えている。回転主軸３０は、従動ローラ２０と加工テーブル１０とを、加工テーブル１０の上面に略垂直な軸Ｌ_２を中心として相対的に回転（公転）させる機能を有している。

ところで、本明細書では、従動ローラ２０の回転を表わす語句として「自転」と「公転」という２種類の語を用いている。「自転」という語は、従動ローラ２０の軸Ｌ_１を中心とした回転を指す場合に用い、「公転」という語は、従動ローラ２０の軸Ｌ_２を中心とした回転（加工テーブル１０に対する相対的な回転）を指す場合に用いている。これに合わせて、本明細書では、従動ローラ２０が自転する軸Ｌ_１を「自転軸Ｌ_１」と表記し、従動ローラ２０が公転する軸Ｌ_２を「公転軸Ｌ_２」と表記することがある。

回転主軸３０は、図示省略の回転駆動手段を備えており、その出力軸３１が公転軸Ｌ_２を中心として矢印Ａ_２の向きに回転駆動されるようになっている。回転主軸３０の回転駆動手段としては、サーボモータやステッピングモータ等のモータのほか、油圧式の回転シリンダ等、各種の駆動装置を用いることができる。

本実施態様の原料加工装置においては、回転主軸３０の出力軸３１の外周部に対して従動ローラ２０を支持する構造（より正確には、後述する従動ローラ支持部材４０を介して従動ローラ２０を出力軸３１の外周部に支持する構造）を採用しており、出力軸３１が公転軸Ｌ_２を中心として回転すると、従動ローラ２０側が公転軸Ｌ_２を中心として回転（公転）するようになっている。すなわち、静止した加工テーブル１０に対して従動ローラ２０が公転するようになっている。

ただし、従動ローラ２０の公転は、加工テーブル１０に対する相対的なものであればよいので、上記とは逆の構造を採用することもできる。すなわち、回転主軸３０の出力軸３１の外周部に対して、従動ローラ２０ではなく、加工テーブル１０を固定する構造を採用することもできる。この構造を採用した場合には、出力軸３１が公転軸Ｌ_２を中心として回転すると、静止した従動ローラ２０（自転軸Ｌ_１を中心として自転はしてもその位置自体は変化しない従動ローラ２０）に対して加工テーブル１０が回転（公転）するようになり、加工テーブル１０から見れば、従動ローラ２０は、公転軸Ｌ_２回りに公転しているように見える。

加工テーブル１０は、その上面側に供給された原料を従動ローラ２０とともに加工するための部分となっている。図２に示すように、この加工テーブル１０に、上下に貫通するペレット押出孔１１を設ける構成を採用すると、本発明の原料加工装置を、ペレタイザとして利用することが可能になる。一方、加工テーブル１０にペレット押出孔１１を設けない構成を採用すると、本発明の原料加工装置を、粉砕装置として利用することが可能になる。

本実施態様の原料加工装置では採用していないが、加工テーブル１０の上面には凹凸等を設けることもできる。従動ローラ２０は、自発的に自転するのではなく、従動ローラ２０に対して相対的に公転する加工テーブル１０の上面から従動ローラ２０の外周面が受ける摩擦によって従動的に自転するものであるところ、加工テーブル１０の上面に凹凸等を設けると、加工テーブル１０の上面と従動ローラ２０の外周面との間の摩擦が大きくなり、従動ローラ２０が自転しやすくすることができる。また、本発明の原料加工装置を粉砕装置として利用する場合には、加工テーブル１０の上面に設けた凹凸等によって原料を効率的に粉砕することもできるようになる。

従動ローラ２０は、円筒状の外周面を有する部材となっている。従動ローラ２０の外周面は、加工テーブル１０の上面に密着（圧接）した状態で配される。このため、上記の回転主軸３０によって、従動ローラ２０が加工テーブル１０に対して相対的に公転すると、従動ローラ２０の外周面と加工テーブル１０の上面との間に生ずる摩擦によって、従動ローラ２０が自転軸Ｌ_１を中心として矢印Ａ_１の向きに従動回転（自転）するようになる。

この従動ローラ２０の自転と公転によって、加工テーブル１０の上面側に供給された原料が、加工テーブル１０の上面と従動ローラ２０の外周面との間に導き入れられて加工される。すなわち、原料加工装置がペレタイザである場合（加工テーブル１０にペレット押出孔１１が設けられている場合）には、加工テーブル１０の上面と従動ローラ２０の外周面との間に導き入れられた原料がペレット押出孔１１でペレット状に成形されて加工テーブル１０の下側へ押し出される。一方、原料加工装置が粉砕装置である場合（加工テーブル１０にペレット押出孔１１が設けられていない場合）には、加工テーブル１０の上面と従動ローラ２０の外周面との間に導き入れられた原料が加工テーブル１０と従動ローラ２０とによって押し潰されて粉砕される。

１台の原料加工装置に設ける従動ローラ２０の個数は、特に限定されない。従動ローラ２０は、１個のみ設けてもよいが、複数個設けると、原料をより効率的に加工することが可能になる。このため、従動ローラ２０は、２個設けたり、３個設けたり、４個設けたりすることもある。図２の原料加工装置では、３個の従動ローラ２０を設けている。ただし、従動ローラ２０の個数を多くしすぎると、原料加工装置の構造が複雑になって原料加工装置の製造コストが高くなるだけでなく、原料加工装置の安定的な稼働が難しくなる（多数ある従動ローラ２０のうち１つでも不具合が生じると原料加工装置を停止する必要が生じる）虞もある。このため、１台の原料加工装置に設ける従動ローラ２０の個数は、通常、５～８個程度までである。複数個の従動ローラ２０を設ける場合には、それぞれの従動ローラ２０は、通常、従動ローラ２０の公転軸Ｌ_２に対して回転対称な位置に配置される。

図３は、本発明の原料加工装置を、従動ローラ２０の自転軸Ｌ_１及び公転軸Ｌ_２を含む面で切断した状態を示した断面図である。図３に示した原料加工装置は、図２に示した原料加工装置とは、従動ローラ２０の配置や、加工テーブル１０におけるペレット押出孔１１の有無や、他の詳細な構造等において相違している。しかし、この相違は、本発明の原料加工装置の理解に特に支障を及ぼすものではない。図２は、フラットテーブル方式の原料加工装置の一般的な動作を直感的に理解しやすくするために、フラットテーブル方式の原料加工装置をデフォルメして模式的に示したものであるのに対し、図３は、本発明の原料加工装置における主要な構成を説明できるように、本発明の原料加工装置を具体的に示したものであるからである。

本実施態様の原料加工装置においては、既に述べたように、従動ローラ２０は、従動ローラ支持部材４０を介して回転主軸３０の出力軸３１に固定された状態となっている。本実施態様の原料加工装置において、従動ローラ支持部材４０は、図３に示すように、回転主軸３０の出力軸３１の外周面に固定するための固定基部４１と、固定基部４１から外方に突出した支軸部４２と、支軸部４２の外周部に設けられた軸受部４３と、軸受部４３の周辺を覆うカバー部４４とを備えたものとなっている。従動ローラ２０は、従動ローラ支持部材４０の軸受部４３を介して支持部４２の外周部に軸支された状態となっている。

本発明の原料加工装置では、従動ローラ２０がより円滑に自転するようにするため、軸受部４３に流体が供給されるようになっている。具体的には、流体供給源５０と、流体供給源５０に貯留されている流体を軸受部４３に供給する流体供給流路５１と、流体供給流路５１に流体を圧送する流体圧送ポンプ５２とを設けている。流体供給流路５１には、ロータリージョイント５３を設けており、回転主軸３０の出力軸３１が軸Ｌ_２を中心として回転しても、流体供給流路５１の連通状態が保たれるようになっている。流体供給流路５１に流す流体は、気体であってもよいが、通常、液体とされる。本実施態様の原料加工装置では、油（潤滑油）を流体供給流路５１に流すようにしている。流体供給流路５１の上流部５１ａを通って軸受部４３に達した流体（潤滑油）は、流体供給流路５１の下流部５１ｂを通って再び流体供給源５０に戻されるようになっている。

従動ローラ２０を複数個設ける場合には、一部の従動ローラ２０の軸受部４３のみに流体（潤滑油）が供給されるようにしてもよいが、通常、全ての従動ローラ２０の軸受部４３に流体（潤滑油）が供給される。

ところで、フラットテーブル方式の原料加工装置では、従動ローラ２０は、それ自体が自発的に自転するものではなく、飽くまで、加工テーブル１０との間の摩擦によって従動的に自転するものであるため、従動ローラ２０が加工テーブル１０に対して滑る状態（スリップ状態）や、従動ローラ２０が加工テーブル１０に対して自転しない状態（ロック状態）が発現し得る。従動ローラ２０の回転状態（自転状態）にこのような異常が生じると、原料を目的の形態に加工できなくなるだけでなく、火事を招く虞もあるため、従動ローラ２０の回転状態を機械的に把握できるようにしておく必要があることは既に述べた通りである。また、本発明の原料加工装置のようなフラットテーブル方式の原料加工装置では、従動ローラ２０の周辺に、従動ローラ２０の回転状態（自転状態）を検知する手段（回転検出器等）を配置する十分なスペースが無いことや、従動ローラ２０の回転状態（自転状態）を高精度に検出することが難しいことも既に述べた通りである。

この点、本発明の原料加工装置では、上記の流体供給流路５１を上手く活用して従動ローラ２０の回転状態（自転状態）を機械的に把握できるようになっており、従動ローラ２０の回転状態（自転状態）を検知する手段を配置するスペース的な問題や、従動ローラ２０の回転状態（自転状態）の検知精度の問題を解決している。以下、本発明の原料加工装置で従動ローラ２０の回転状態（自転状態）を機械的に把握するための構成について詳しく説明する。

本発明の原料加工装置では、図３に示すように、上記の流体供給流路５１に対し、流路遮断手段６０と圧力検知手段６１とを設けるとともに、圧力検知手段６１に従動ローラ回転状態判別手段６２を接続している。このうち、流路遮断手段６０は、従動ローラ２０の従動回転（自転）に伴って流体供給流路５１を断続的に遮断するためのものである。また、圧力検知手段６１は、流体供給流路５１の圧力（流体供給流路５１を流れる流体の圧力）を検知するためのものである。さらに、従動ローラ回転状態判別手段６２は、圧力検知手段６１が検知した流体供給流路５１の圧力（「圧力Ｐ」と表記する。）の変化に基づいて従動ローラ２０の回転状態（自転状態）を判別するためのものである。この従動ローラ回転状態判別手段６２は、通常、コンピュータで駆動されるプログラムや、所望の動作を行うように設計された電子回路等で実現される。

原料加工装置を上記のように構成したことによって、従動ローラ２０が自転軸Ｌ_１を中心として従動回転（自転）すると、その従動ローラ２０の自転に伴って、流路遮断手段６０が流体供給流路５１を断続的に遮断するようになっている。このとき、従動ローラ２０の自転速度が遅ければ、流路遮断手段６０によって流体供給流路５１が遮断される時間間隔が長くなり、逆に従動ローラ２０の自転速度が速ければ、流路遮断手段６０によって流体供給流路５１が遮断される時間間隔が短くなる。換言すると、本発明の原料加工装置では、従動ローラ２０の自転速度が、流路遮断手段６０によって流体供給流路５１が遮断される時間周期に対応するようになっている。

また、流体供給流路５１を流れる流体の圧力は、当然のことながら、その流体が流体供給流路５１を流れている状態（連通状態）にあるときよりも、その流体が流体供給流路５１を流れていない状態（遮断状態）にあるときの方が高くなる。このため、流路遮断手段６０によって流体供給流路５１が断続的に遮断される本発明の原料加工装置では、従動ローラ２０が自転しているときには、流体供給流路５１を流れる流体の圧力が高くなる状態と低くなる状態とが繰り返し発現するようになる。換言すると、本発明の原料加工装置では、流路遮断手段６０によって流体供給流路５１が遮断される時間周期が、流体供給流路５１を流れる流体の圧力の変化の時間周期に対応するようになっている。

したがって、本発明の原料加工装置では、従動ローラ２０の自転速度が、流体供給流路５１を流れる流体の圧力の変化の時間周期に対応するようになっている。すなわち、本発明の原料加工装置では、流体供給流路５１を流れる流体の圧力の時間的な変化を圧力検知手段６１によって検知することで、従動ローラ２０の回転状態（自転状態）を機械的に判別することができるようになっている。

図４は、本発明の原料加工装置において圧力検知手段６１が検知した流体供給流路５１の圧力Ｐの変化のパターン例を示したグラフである。図４における各グラフの横軸ｔは、時間を、縦軸Ｐは、圧力検知手段６１によって検知された流体供給流路５１の圧力（流体供給流路５１を流れる流体の圧力）をそれぞれ示している。説明の便宜上、図４における各グラフはいずれも、従動ローラ２０の公転軸Ｌ_２を中心とする回転（公転）の速度が一定となった状態（定常公転状態）にあるときを示している。

圧力検知手段６１が検知した流体供給流路５１の圧力Ｐは、従動ローラ２０の回転状態（自転状態）等に応じて、例えば、図４（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）のようなパターンを示す。図４（ａ）は、従動ローラ２０が正常状態にあるときを、図４（ｂ）は、従動ローラ２０がスリップ状態にあるときを、図４（ｃ），（ｄ）は、従動ローラ２０がロック状態にあるときを、図４（ｅ）は、流体供給流路５１を流れる流体に漏れが生じているとき（流体漏れ状態）をそれぞれ示している。

［正常状態］
従動ローラ２０が正常状態にあるとき（従動ローラ２０にスリップ状態やロック状態等の異常状態が発生していないとき）には、従動ローラ２０は加工テーブル１０の上面に対して滑ることなく転がる（自転する）ため、従動ローラ２０の自転速度は略一定となる。このため、従動ローラ２０が正常状態にあるときには、圧力検知手段６１によって検知される圧力Ｐは、図４（ａ）に示すように、略一定の時間周期Ｔ_Ｃで増減を繰り返すようになる。また、従動ローラ２０が正常状態にあるときには、圧力検知手段によって検知された圧力Ｐのベース値Ｐ_Ｂや、圧力検知手段によって検知された圧力Ｐのピーク値Ｐ_Ｐや、圧力検知手段によって検知された圧力Ｐのベース部分の時間幅Ｔ_Ｂや、圧力検知手段によって検知された圧力Ｐのピーク部分の時間幅Ｔ_Ｐも、略一定に保たれる。

［スリップ状態］
これに対し、従動ローラ２０がスリップ状態（従動ローラ２０が加工テーブル１０の上面に対して滑りながら転がっている（自転している）状態）では、従動ローラ２０の自転速度は、従動ローラ２０が正常状態にあるときよりも遅くなる。このため、従動ローラ２０がスリップ状態にあるときには、圧力検知手段６１によって検知される圧力Ｐは、図４（ｂ）に示すように、略一定の時間周期Ｔ_Ｃで増減を繰り返すものの、スリップ状態における時間周期Ｔ_Ｃ（図４（ｂ））は、正常状態における時間周期Ｔ_Ｃ（図４（ａ））よりも長くなる。また、従動ローラ２０がスリップ状態にあるときには、圧力検知手段によって検知された圧力Ｐのベース部分の時間幅Ｔ_Ｂ（図４（ｂ））は、正常状態における圧力Ｐのベース部分の時間幅Ｔ_Ｂ（図４（ａ））よりも長くなる。さらに、従動ローラ２０がスリップ状態にあるときには、圧力検知手段によって検知された圧力Ｐのピーク部分の時間幅Ｔ_Ｐ（図４（ｂ））も、正常状態における圧力Ｐのピーク部分の時間幅Ｔ_Ｐ（図４（ａ））よりも長くなる。

したがって、本発明の原料加工装置では、例えば、
［条件１］ 圧力Ｐの変化の時間周期Ｔ_Ｃが所定の閾値よりも長くなる。
［条件２］ 圧力Ｐのベース部分の時間幅Ｔ_Ｂが所定の閾値よりも長くなる。
［条件３］ 圧力Ｐのピーク部分の時間幅Ｔ_Ｐが所定の閾値よりも長くなる。
等の条件が満たされたときに、「従動ローラ２０がスリップ状態にある」と判別することができる。
この判別は、上記の従動ローラ回転状態判別手段６２で自動的に実行することができる。スリップ状態の判別は、上記の条件１～３のうち１つのみを用いて行ってもよいが、２つ又は３つを組み合わせて行うと、スリップ状態をより高精度で判別することができる。

［ロック状態］
また、従動ローラ２０がロック状態（従動ローラ２０が加工テーブル１０の上面に対して殆ど転がらない（自転しない）状態）では、従動ローラ２０の自転速度は、略ゼロになる。このため、従動ローラ２０がロック状態にあるときには、圧力検知手段６１によって検知される圧力Ｐは、図４（ｃ）に示すように、ロック状態が発生して以降（時間ｔ_１以降）、高止まりした状態になるか、図４（ｄ）に示すように、ロック状態が発生して以降（時間ｔ_２以降）、下げ止まりした状態になる。いずれにしても、ロック状態が発生すると、圧力Ｐは殆ど変化しない状態となる。

したがって、本発明の原料加工装置では、例えば、
［条件４］ 圧力Ｐが所定の閾値を超えたまま所定時間が経過する。
［条件５］ 圧力Ｐが所定の閾値よりも下がったまま所定時間が経過する。
［条件６］ 圧力Ｐが変化しないまま所定時間が経過する。
等の条件が満たされたときに、「従動ローラ２０がロック状態にある」と判別することができる。
この判別も、上記の従動ローラ回転状態判別手段６２で自動的に実行することができる。ロック状態の判別は、上記の条件４～６のうち１つのみを用いて行ってもよいが、２つを組み合わせて行う（例えば、条件４及び条件６が同時に満たされたとき、又は、条件５及び条件６が同時に満たされたときに「従動ローラ２０がロック状態にある」と判別するようにする）と、ロック状態をより高精度で判別することができる。

［流体漏れ状態］
さらに、本発明の原料加工装置では、従動ローラ２０の回転状態（自転状態）だけでなく、流体供給流路５１を流れる流体に漏れが生じていないかを監視することも可能である。すなわち、流体供給流路５１を流れる流体に漏れが生じているとき（流体漏れ状態にあるとき）には、圧力検知手段６１によって検知される圧力Ｐは、図４（ｅ）に示すように、正常状態（図４（ａ））にあるときに略等しい時間周期Ｔ_Ｃで増減を繰り返すものの、圧力Ｐの値そのものは、正常状態（図４（ａ））にあるときよりも全体的に低くなる。例えば、流体漏れ状態における圧力Ｐのベース値Ｐ_Ｂ（図４（ｅ））は、正常状態における圧力Ｐのベース値Ｐ_Ｂ（図４（ａ））よりも低くなり、流体漏れ状態における圧力Ｐのピーク値Ｐ_Ｐ（図４（ｅ））は、正常状態における圧力Ｐのピーク値Ｐ_Ｐ（図４（ａ））よりも低くなる。

したがって、本発明の原料加工装置では、例えば、
［条件７］ 圧力Ｐのベース値Ｐ_Ｂが所定の閾値を超えない状態となる。
［条件８］ 圧力Ｐのピーク値Ｐ_Ｐが所定の閾値を超えない状態となる。
等の条件が満たされたときに、「流体漏れ状態にある」と判別することができる。
この判別は、それ専用に設けた判別手段（流体漏れ状態判別手段）で実行してもよいが、上記の従動ローラ回転状態判別手段６２と似た判別アルゴリズムであるため、上記の従動ローラ回転状態判別手段６２に集約して実行してもよい。流体漏れ状態の判別は、上記の条件７，８のうち１つのみを用いて行ってもよいが、２つを組み合わせて行うと、流体漏れ状態をより高精度で判別することができる。

以上のように、本発明の原料加工装置は、圧力検知手段６１によって検知された圧力Ｐのベース値Ｐ_Ｂやピーク値Ｐ_Ｐ、圧力検知手段６１によって検知された圧力Ｐのベース部分の時間幅Ｔ_Ｂやピーク部分の時間幅Ｔ_Ｐ、又は、圧力検知手段６１によって検知された圧力Ｐの変化の時間周期Ｔ_Ｃのうち１つ以上を基準値（閾値等）と比較することによって、従動ローラ２０の回転状態等を判別することができるものとなっている。ベース値Ｐ_Ｂ、ピーク値Ｐ_Ｐ、時間幅Ｔ_Ｂ、時間幅Ｔ_Ｐ又は時間周期Ｔ_Ｃのいずれかが基準範囲外（閾値を超えた状態又は下回った状態）となったときには、それに対応した異常発生信号を従動ローラ回転状態判別手段６２から出力し、図示省略の異常抑制処理手段等でその異常を抑制する処理を実行するようにするとよい。

従動ローラ２０を複数個設ける場合には、全ての従動ローラ２０の軸受部４３に流体（潤滑油）が供給されるようにした方が好ましいことは、既に述べた通りであるが、この場合には、それぞれの従動ローラ２０に独立した流体供給流路５１を設け、それぞれの流体供給流路５１に圧力検知手段６１を設けることが好ましい。これにより、複数個ある従動ローラ２０のそれぞれにおいて、上記の判別を行うことが可能になる。圧力検知手段６１は、流体供給流路５１の上流部５１ａ（流体供給源５０からスタートして軸受部４３に至る経路）と、流体供給流路５１の下流部５１ｂ（軸受部４３からスタートして流体供給源５０に戻る経路）とのいずれに設けてもよい。

本発明の原料加工装置では、上記のように、時間的に変化する流体の圧力（流体供給流路５１を流れる流体の圧力）を圧力検知手段６０によって検知することで、従動ローラ２０の回転状態（自転状態）を機械的に把握することができるようになっている。このため、本発明の原料加工装置では、従来からある原料加工装置に対し、ハード的には、流路遮断手段６０及び圧力検知手段６１を追加する程度の、プログラム的には、動ローラ回転状態判別手段６２を追加する程度の、比較的簡単な変更を施すだけで、従動ローラ２０の回転状態等を機械的に高精度で把握することができる。

本発明の原料加工装置において、流路遮断手段６０は、従動ローラ２０の従動回転（自転）に伴って流体供給流路５１を断続的に遮断できるものであれば特に限定されない。本実施態様の原料加工装置においては、図５に示すように、流路遮断手段６０を、外側部材６０ａと内側部材６０ｂとで構成している。図５は、本発明の原料加工装置を、図３におけるＲ_１－Ｒ_１面で切断した状態を示した拡大断面図である。

外側部材６０ａは、図５に示すように、その内周部から内向きに突出する流路遮断部６０ａ_１が局所的に設けられたリング状の部材となっている。この外側部材５０ａは、従動ローラ２０（図３）に対して直接的又は間接的に固定される。このため、従動ローラ２０が自転するときには、外側部材５０ａが、従動ローラ２０の自転軸Ｌ_１を中心として従動ローラ２０と一体的に回転するようになっており、流路遮断部６０ａ_１も、矢印Ａ_１の向きに回動するようになっている。

一方、内側部材６０ｂは、図５に示すように、外側部材６０ａの内側に配された円筒状の外周面を有する部材となっている。この内側部材６０ｂは、従動ローラ２０が自転しても、従動ローラ２０の自転軸Ｌ_１を中心として回転しないようになっている。本実施態様の原料加工装置においては、内側部材６０ｂを、従動ローラ支持部材４０（図３）における支軸部４２としている。この内側部材６０ｂの内部には、上記の流体供給流路５１の一部が設けられており、内側部材６０ｂの外周面には、流体供給流路５１を流れる流体（図５の例では上流部５１ａを流れる流体）を外側部材６０ａの内周面と内側部材６０ｂの外周面との間の隙間αに導入するための流体導入口６０ｂ_１が設けられている。この隙間αは、それよりも下流側の流体供給流路５１に連通している。

流路遮断手段６０を上記のように構成することによって、図５に示すように、外側部材６０ａの流路遮断部６０ａ_１が、内側部材６０ｂの流体導入口６０ｂ_１に重ならない位置にあるときには、流体導入口６０ｂ_１を通じて隙間αに流体が導入されることで、流体供給流路５１の全体が連通状態となるようになっている。一方、外側部材６０ａの流路遮断部６０ａ_１が、内側部材６０ｂの流体導入口６０ｂ_１に重なる位置にあるときには、流路遮断部６０ａ_１が流体導入口６０ｂ_１を塞ぎ、流体導入口６０ｂ_１から隙間αに流体が導入されなくなり、流体供給流路５１が遮断状態となるようになっている。

流路遮断手段６０を、上記のような外側部材６０ａと内側部材６０ｂとで構成することで、従動ローラ２０の自転周期と同じ周期で流体供給流路５１を断続的に遮断できる流路遮断手段６０を、シンプルな構造で実現することが可能になる。このため、従動ローラ２０の異常状態（スリップ状態やロック状態等）の発生の抑制制御を高精度で行い、高品質な加工を行うことも可能になる。加えて、原料加工装置を安定的に稼働させることも可能になる。

ところで、上記の流路遮断手段６０における外側部材６０ａと内側部材６０ｂとの関係は、逆転させることもできる。例えば、流路遮断部６０ａ_１に相当する部分を、外側部材６０ａの内周面から内向きに突出した状態に設けるのではなく、内側部材６０ｂの外周面から外向きに突出した状態に設け、流体導入口６０ｂ_１に相当する部分を、内側部材６０ｂの外周面ではなく、外側部材６０ａの内周面に設けてもよい。また、外側部材６０ａと内側部材６０ｂは、従動ローラ２０の自転軸Ｌ_１を中心に相対的に回転すればよいので、外側部材６０ａではなく、内側部材６０ｂの方が、従動ローラ２０の自転に伴って自転軸Ｌ_１を中心として回転するようにしてもよい。このような構成を採用しても、図５に示したような圧力変化が得られる。

本発明の原料加工装置は、その用途を特に限定されるものではないが、ペレタイザや粉砕装置として好適に採用することができる。また、加工テーブル１０の上面側に供給する原料の種類も特に限定されない。原料としては、木粉や肥料原料や飼料原料等が例示される。

１０ 加工テーブル（ダイス）
１１ ペレット押出孔
２０ 従動ローラ
３０ 回転主軸
３１ 出力軸
４０ 従動ローラ支持部材
４１ 固定基部
４２ 支軸部（内側部材）
４３ 軸受部（軸受部分）
４４ カバー部
５０ 流体供給源
５１ 流体供給流路
５１ａ 上流部
５１ｂ 下流部
５２ 流体圧送ポンプ
５３ ロータリージョイント
６０ 流路遮断手段
６０ａ 外側部材
６０ａ_１ 流路遮断部
６０ｂ 内側部材（支軸部）
６０ｂ_１ 流体導入口
６１ 圧力検知手段
６２ 従動ローラ回転状態判別手段
Ａ_１ 従動ローラの自転方向
Ａ_２ 従動ローラの公転方向
Ｌ_１ 従動ローラの自転軸
Ｌ_２ 従動ローラの公転軸
Ｐ 圧力検知手段が検知した流体供給流路の圧力
α 外側部材の内周面と内側部材の外周面との間の隙間

Claims (3)

1. 上面側に原料が供給される加工テーブルと、
   加工テーブルの上面に外接し、加工テーブルの上面との摩擦によって自転軸Ｌ_１を中心として従動回転する従動ローラと、
   従動ローラと加工テーブルとを加工テーブルの上面に略垂直な公転軸Ｌ_２を中心として相対的に回転させ、加工テーブルに対して従動ローラを公転させる回転主軸と、
   を備え、
   加工テーブルの上面と従動ローラの外周面との間で原料を粉砕又は押し潰すことができるようにした原料加工装置であって、
   さらに、
   従動ローラにおける自転軸Ｌ_１回りの軸受部分に流体を供給する流体供給流路と、
   流体供給流路に流体を圧送する流体圧送ポンプと、
   従動ローラの従動回転に伴って流体供給流路を断続的に遮断する流路遮断手段と、
   流体供給流路の圧力を検知する圧力検知手段と、
   圧力検知手段が検知した流体供給流路の圧力Ｐの変化に基づいて従動ローラの回転状態を判別する従動ローラ回転状態判別手段と、
   を備えるとともに、
   流路遮断手段が、
   リング状の外側部材と、
   外側部材の内側に配された、円筒状の外周面を有する内側部材と、
   で構成されて、
   外側部材又は内側部材のうち一方が、従動ローラと一体的に自転軸Ｌ _１ 回りに回転するものとされ、
   内側部材の外周部又は外側部材の内周部に設けられた流体導入口を通じて、外側部材の内周面と内側部材の外周面との隙間に流体が導入されるときには、流体供給流路を連通状態にする一方、
   外側部材の内周部又は内側部材の外周部に局所的に設けられた流路遮断部が前記流体導入口に重なる位置に移動して前記流体導入口を塞いだときには、前記流体導入口から前記隙間に流体が導入されなくなって、流体供給流路を遮断状態にするものとされた
   ことを特徴とする原料加工装置。
   
2. 従動ローラ回転状態判別手段が、
   圧力検知手段によって検知された圧力Ｐのベース値Ｐ_Ｂ、
   圧力検知手段によって検知された圧力Ｐのピーク値Ｐ_Ｐ、
   圧力検知手段によって検知された圧力Ｐのベース部分の時間幅Ｔ_Ｂ、
   圧力検知手段によって検知された圧力Ｐのピーク部分の時間幅Ｔ_Ｐ、又は、
   圧力検知手段によって検知された圧力Ｐの変化の時間周期Ｔ_Ｃ
   のうち少なくとも１つを基準値と比較することによって、従動ローラの回転状態を判別するものとされた
   請求項１記載の原料加工装置。
   
3. 従動ローラ回転状態判別手段が、圧力Ｐのベース値Ｐ_Ｂ、圧力Ｐのピーク値Ｐ_Ｐ、圧力Ｐのベース部分の時間幅Ｔ_Ｂ、圧力Ｐのピーク部分の時間幅Ｔ_Ｐ、又は、圧力Ｐの変化の時間周期Ｔ_Ｃのうち少なくとも１つが基準範囲外となったときに異常発生信号を出力するものとされた請求項２記載の原料加工装置。

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