JP7202143B2 - 旋動式破砕機用原料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、旋動式破砕機の上方に配置された旋回シュートを回転させることにより、旋動式破砕機の破砕室へ原料を分散させて供給する原料供給装置に関する。

図７は、骨材生産設備等で使用される旋動式破砕機（以下、単に「破砕機」とも称する。）の一例を示す。この破砕機１０は、縦置きの筒状ケーシング１１の内部に鉛直軸まわりに回転駆動される回転軸１２を配し、その回転軸１２の偏心した傾斜孔（図示省略）に主軸１３の下半部を嵌め込んで、主軸１３の上半部に略円錐台状のマントルコア１４を装着し、マントルコア１４の上面に固定されるマントルライナ１５とケーシング１１の内壁に固定されるコーンケーブ１６との間に破砕室１７を形成したもので、ケーシング１１の上端部には原料を受け入れるホッパ１８が取り付けられている。そして、その回転軸１２を回転駆動して主軸１３を旋動回転させることにより、破砕機１０の上方からホッパ１８を介して破砕室１７に供給される被破砕物を、主軸１３と一体に旋動回転するマントルライナ１５とコーンケーブ１６とで破砕するようになっている。

上記のような破砕機では、通常、その上方に設置された旋動式破砕機用原料供給装置（以下、単に「原料供給装置」とも称する。）から被破砕物としての原料を供給されるようになっている。図８は原料供給装置の使用状態の一例を示す。

この図８の原料供給装置５１は、破砕機１０のホッパ１８の上端に固定された環状の取付ベース５２と、取付ベース５２の内周側（破砕機１０の上方）に縦向きに配置される円筒状の旋回シュート５３と、取付ベース５２上で水平面内で回転自在に支持され、旋回シュート５３の外周面を案内する複数の横ローラ５４と、取付ベース５２上で鉛直面内で回転自在に支持され、旋回シュート５３の上部に設けられた鍔部５３ａの下面を支持する複数の縦ローラ５５と、縦ローラ５５の１つを回転駆動するモータ５６と備えている。

前記旋回シュート５３は、その下端の周方向の一部から径方向内側の下方に向かって傾斜する傾斜板５３ｂを有しており、軸心に対して水平面内で非対称に排出口５３ｃが形成されている。そして、前記モータ５６で縦ローラ５５の１つを介して旋回シュート５３をその軸心のまわりに回転させることにより、旋回シュート５３の傾斜板５３ｂが旋回し、上方のベルトコンベヤＣから投入された原料の一部を傾斜板５３ｂで排出口５３ｃへ案内して、直接排出口５３ｃへ向かって落下する原料とともに、排出口５３ｃから破砕機１０のホッパ１８を介して破砕室１７へ供給するようになっている。

ところで、図８に示すように、原料供給装置５１に原料を投入するベルトコンベヤＣは、通常、その排出端が破砕機１０の回転軸心から外れるように設置される。これは、破砕機１０のマントルライナ１５やコーンケーブ１６の交換の際に、そのマントルライナ１５やコーンケーブ１６をクレーン等で真上に持ち上げられるようにするためである。このため、旋回シュート５３の回転方向位置によって原料が旋回シュート５３を通過する時間に差が生じ、原料供給装置５１から破砕機１０の破砕室１７への原料供給が周方向で不均一になるという問題があった。

すなわち、図９（ａ）に示すように、ベルトコンベヤＣの排出端から旋回シュート５３に投入される原料の流れ方向と旋回シュート５３の傾斜板５３ｂ上の原料の流れ方向とが水平面内で同方向の場合、旋回シュート５３の傾斜板５３ｂ上に落下した原料は、旋回シュート５３の排出口５３ｃへ直接落下した原料とほぼ同じ速度でスムーズに破砕機１０へ供給される。これに対して、図９（ｂ）に示すように、旋回シュート５３に投入される原料の流れ方向と傾斜板５３ｂ上の原料の流れ方向とが水平面内で逆方向の場合、傾斜板５３ｂ上に落下した原料は、落下方向が大きく変えられることにより、落下速度が図９（ａ）の場合に比べて小さくなる。その結果、旋回シュート５３の回転中に破砕機１０に供給される原料は、図９（ａ）の状態から図９（ｂ）の状態になるときは減少していき、図９（ｂ）の状態から図９（ａ）の状態になるときは増加していくことになり、破砕機１０の破砕室１７への原料供給が周方向で不均一になる。

そして、このように破砕機１０の破砕室１７への原料供給に周方向の偏りが生じると、マントルライナ１５およびコーンケーブ１６が偏摩耗するため、破砕室１７出口の隙間が周方向で不均一となって原料破砕後に得られる製品の粒度が不均一になるし、マントルライナ１５やコーンケーブ１６の交換時期を早めてしまうことになる。

これに対し、例えば特許文献１では、破砕機の運転中に原料供給装置の旋回シュートの回転方向と回転速度を定期的に変えることにより、破砕機の破砕室に対して原料が多く供給される位置を移動させて、破砕室への原料供給の周方向での均一化を図ることが提案されている。

特公昭５８－１３２１９号公報

しかしながら、上述した特許文献１で提案されている旋回シュートでは、回転方向の切換えは旋回シュートを駆動するモータに取り付けられた切換スイッチで行い、回転速度の変更はモータと旋回シュートの間の減速機に取り付けられたハンドルの操作によって行うようになっているので、頻繁に回転方向や回転速度を変えようとすると作業者の負荷が大きくなるし、破砕機の破砕室に対して原料を多く供給する位置を細かく制御することは難しく、結果として、破砕室への原料供給を周方向で十分に均一化することができなくなるおそれがある。

そこで、本発明は、旋動式破砕機の破砕室への原料供給を周方向で確実に均一化することができる原料供給装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、旋動式破砕機の上方に縦向きに配置され、原料を投入される円筒状の旋回シュートを備え、前記旋回シュートはその軸心に対して水平面内で非対称に排出口が形成されており、前記旋回シュートをその軸心のまわりに回転させることにより、前記旋回シュートの排出口から前記旋動式破砕機の破砕室へ原料を供給する原料供給装置において、前記旋回シュートの回転速度を、前記排出口の回転方向位置に対応して周期的に変化させるようになっている構成を採用した。

上記の構成によれば、旋回シュートが１回転する（排出口が１周する）間に、単位時間あたりの原料供給量が多くなる区間では回転速度を上げ、単位時間あたりの原料供給量が少なくなる区間では回転速度を下げるようにして、旋動式破砕機の破砕室への原料供給を周方向で均一化することができる。

具体的には、前記旋回シュートの外周部に取り付けられる検出体と、前記旋動式破砕機の上部に固定され、前記旋回シュートの排出口が所定の回転方向位置にあるときに前記検出体の接近を感知するセンサとを備え、前記センサによる検出体の接近の感知を契機として、前記旋回シュートの回転速度を周期的に変化させる構成を採用することができる。

あるいは、前記旋回シュートの外周に沿って延びる状態で前記旋回シュートに取り付けられる円弧状のレールと、前記レールと接触した状態で回転する駆動ローラとで前記旋回シュートを回転駆動する駆動機構を複数備え、前記複数の駆動機構は、それぞれの駆動ローラが前記旋回シュートの周方向の同一位置に配されるとともに、それぞれのレールが前記旋回シュートの周方向の互いに異なる領域に配され、前記旋回シュートを互いに異なる回転速度で回転駆動するものである構成とすることもできる。

本発明の旋動式破砕機用原料供給装置は、上述したように、旋回シュートの回転速度を排出口の回転方向位置に対応して周期的に変化させることにより、破砕機の破砕室への原料供給を周方向で確実に均一化できるようにしたものであるから、破砕機の破砕室を形成するマントルライナおよびコーンケーブの偏摩耗を防止することができる。その結果、破砕機の製品粒度の均一化、およびマントルライナやコーンケーブの交換時期の延長を図ることができる。

第１実施形態の原料供給装置の使用状態の縦断正面図 図１の原料供給装置の平面図 ａ、ｂは、それぞれ図１の原料供給装置の動作を説明する縦断正面図 図１の原料供給装置のセンサ配置の変形例を示す要部の縦断正面図 第２実施形態の原料供給装置の縦断正面図 図５のVI－VI線に沿った断面図 一般的な旋動式破砕機の一例を示す縦断正面図 従来の原料供給装置の使用状態の縦断正面図 ａ、ｂは、それぞれ図８の原料供給装置の動作を説明する縦断正面図

以下、図１乃至図６に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図３は第１実施形態を示す。この第１実施形態の旋動式破砕機用原料供給装置１の基本的な構成は、図１に示すように、前述の図８に示した従来のものと同じである。

すなわち、この原料供給装置１は、破砕機１０のホッパ１８の上端に固定された環状の取付ベース２と、取付ベース２の内周側（破砕機１０の上方）に縦向きに配置される円筒状の旋回シュート３と、取付ベース２上で水平面内で回転自在に支持され、旋回シュート３の外周面を案内する複数の横ローラ４と、取付ベース２上で鉛直面内で回転自在に支持され、旋回シュート３の上部に設けられた鍔部３ａの下面を支持する複数の縦ローラ５と、縦ローラ５の１つを回転駆動するモータ６と備えている。

前記旋回シュート３は、その下端の周方向の一部から径方向内側の下方に向かって傾斜する傾斜板３ｂを有しており、軸心に対して水平面内で非対称に排出口３ｃが形成されている。そして、前記モータ６で縦ローラ５の１つを介して旋回シュート３をその軸心のまわりに回転させることにより、旋回シュート３の傾斜板３ｂが旋回し、上方のベルトコンベヤＣから投入された原料の一部を傾斜板３ｂで排出口３ｃへ案内して、直接排出口３ｃへ向かって落下する原料とともに、排出口３ｃから破砕機１０のホッパ１８を介して破砕室１７へ供給するようになっている。また、ベルトコンベヤＣはその排出端が破砕機１０の回転軸心から外れるように設置されている。

この原料供給装置１の従来のものとの構造上の違いは、図１および図２に示すように、取付ベース２の上面に互いに高さの異なる２本の取付柱７ａ、７ｂが立設され、各取付柱７ａ、７ｂの上端部に非接触式の近接センサ８ａ、８ｂが取り付けられるとともに、旋回シュート３の鍔部３ａの外周縁部に互いに高さの異なる２つの金属片が検出体９ａ、９ｂとして取り付けられている点にある。また、図示は省略するが、取付ベース２には、各近接センサ８ａ、８ｂからの信号に基づいて、インバータを介してモータ６の出力制御を行う制御盤が設けられている。なお、近接センサ８ａ、８ｂは、種々の方式のものを使用できるが、この実施形態では誘導型のものを使用している。

前記２本の取付柱７ａ、７ｂは、高い方の取付柱７ａがベルトコンベヤＣの排出端の下方に設けられ、これと旋回シュート３の軸心を挟んで対向する位置に低い方の取付柱７ｂが設けられている。また、２つの検出体９ａ、９ｂも、旋回シュート３の軸心を挟んで互いに対向する位置に設けられている。そして、一方の検出体９ａの高さはベルトコンベヤＣ側の取付柱７ａへの近接センサ８ａ取付位置に対応し、他方の検出体９ｂの高さはベルトコンベヤＣと反対側の取付柱７ｂへの近接センサ８ｂ取付位置に対応している。

これにより、図１、図２および図３（ｂ）の状態、すなわち旋回シュート３の左半分（ベルトコンベヤＣ側）に排出口３ｃ全体が位置するときには、ベルトコンベヤＣ側の近接センサ８ａが高い方の検出体９ａの接近を感知すると同時に、ベルトコンベヤＣと反対側の近接センサ８ｂが低い方の検出体９ｂの接近を感知する一方、図３（ａ）の状態、すなわち旋回シュート３の右半分（ベルトコンベヤＣと反対側）に排出口３ｃ全体が位置するときには、ベルトコンベヤＣ側の近接センサ８ａは低い方の検出体９ｂの接近を感知できず、ベルトコンベヤＣと反対側の近接センサ８ｂのみが高い方の検出体９ａの接近を感知するようになっている。

そして、各近接センサ８ａ、８ｂの少なくとも一方が検出体９ａ、９ｂの接近を感知したとき（ＯＮとなったとき）に、そのＯＮ信号を前記制御盤へ送信し、制御盤がそのＯＮ信号に基づいてモータ６を制御することにより、旋回シュート３の回転速度を周期的に変化させることができるようになっている。

次に、この原料供給装置１の旋回シュート３回転中の具体的な動作について説明する。まず、図３（ａ）の状態では、ベルトコンベヤＣの排出端から旋回シュート３に投入される原料の流れ方向と旋回シュート３の傾斜板３ｂ上の原料の流れ方向とが水平面内で同方向となるので、単位時間あたりの原料供給量が最も多くなり、図３（ｂ）の状態では、旋回シュート３に投入される原料の流れ方向と傾斜板３ｂ上の原料の流れ方向とが水平面内で逆方向となるので、単位時間あたりの原料供給量が最も少なくなる。

ここで、前述のように、旋回シュート３回転中に図３（ａ）の状態になったときは一方（ベルトコンベヤＣと反対側）の近接センサ８ｂのみが検出体９ａの接近を感知し（ＯＮとなり）、図３（ｂ）の状態になったときは両方の近接センサ８ａ、８ｂがそれぞれ検出体９ａ、９ｂの接近を感知する（ＯＮとなる）。したがって、一方の近接センサ８ｂのみがＯＮとなった時点で、単位時間あたりの原料供給量が増加から減少に転じ、両方の近接センサ８ａ、８ｂがＯＮとなった時点で、単位時間あたりの原料供給量が減少から増加に転じることになる。

そこで、この原料供給装置１では、一方の近接センサ８ｂのみがＯＮとなったときから旋回シュート３の回転速度を上げていき、両方の近接センサ８ａ、８ｂがＯＮになると旋回シュート３の回転速度を下げていくようにモータ６を制御している。

これにより、旋回シュート３が１回転する（排出口３ｃが１周する）間に、単位時間あたりの原料供給量が多くなる区間では旋回シュート３の回転速度が高くなり、単位時間あたりの原料供給量が少なくなる区間では旋回シュート３の回転速度が低くなるように調整できるので、破砕機１０の破砕室１７への原料供給を周方向で均一化することができる。

この原料供給装置１は、上述したように、旋回シュート３の回転速度を排出口３ｃの回転方向位置に対応して周期的に変化させることにより、破砕機１０の破砕室１７への原料供給を周方向で確実に均一化できるようにしたので、破砕機１０の破砕室１７を形成するマントルライナ１５およびコーンケーブ１６の偏摩耗を防止することができる。

また、従来のものとの構造上の違いは、近接センサ８ａ、８ｂや検出体９ａ、９ｂ等、比較的小さな部品が設置されているだけなので、既設の原料供給装置からの改造も容易に行うことができる。

図４は第１実施形態のセンサ配置の変形例を示す。この変形例は、２本の取付柱７ａ、７ｂの高さを同じにして、各取付柱７ａ、７ｂの上端から旋回シュート３の軸心に向かって延びる腕の先端部の下面にそれぞれ近接センサ８ａ、８ｂを取り付け、旋回シュート３の上端の外周部に、互いに長さが異なる検出体９ａ、９ｂを旋回シュート３の径方向に延びる姿勢で取り付けている。そのベルトコンベヤＣ側の近接センサ８ａは、ベルトコンベヤＣと反対側の近接センサ８ｂよりも旋回シュート３に近い位置に配置されており、一方の検出体９ａの長さはベルトコンベヤＣ側の近接センサ８ａの位置に対応し、他方の検出体９ｂの長さはベルトコンベヤＣと反対側の近接センサ８ｂの位置に対応している。

すなわち、この変形例でも、旋回シュート３が１回転する（排出口３ｃが１周する）間に、両方の近接センサ８ａ、８ｂが同時に検出体９ａ、９ｂの接近を感知する状態（図４の状態）と、ベルトコンベヤＣ側の近接センサ８ａのみが長い方の検出体９ｂの接近を感知する状態が生じるようになっている。したがって、図１乃至図３の例と同様に、各近接センサ８ａ、８ｂが検出体９ａ、９ｂの接近を感知したときに発信する信号に基づいて、旋回シュート３の回転速度を周期的に変化させる制御を行うことができる。

上述した第１実施形態では、取付ベース２上に２つの非接触式の近接センサ８ａ、８ｂを設置し、旋回シュート３に２つの検出体９ａ、９ｂを取り付けたが、近接センサおよび検出体の配置は、いずれも必ずしも実施形態のように旋回シュートの軸心を挟んで対向するようにしなくてもよい。また、近接センサおよび検出体の数はそれぞれ１つ以上であればよいが、近接センサと検出体が１つずつの場合は、旋回シュートの増速開始タイミングと減速開始タイミングのいずれかをセンサＯＮからのタイマーで行うことが必要になる。また、近接センサが１つで検出体が複数の場合には、一度検出体の接近の感知ができないと旋回シュートの速度変更点がずれてしまうおそれがある。すなわち、複数の近接センサと複数の検出体を用いた制御を行う方が、細かな速度調整が可能となり、より均一な原料供給動作が安定して得られるので好ましい。なお、旋回シュートの回転速度の平均値や速度変更点は、原料の大きさや種類によって個々に調整することができる。

また、検出体の旋回シュートへの取付位置は、旋回シュートの外周部で他の部位と干渉しない位置であればよく、近接センサの設置場所は、実施形態のような破砕機上端部の取付ベース上に限らず、検出体の接近を感知できるように固定できる位置であればよい。

なお、近接センサは、接触式のもの（例えば、レバー式、押しボタン式等のリミットスイッチ）を用いることもできるが、その摩耗によるデメリットを考慮すると、実施形態のように非接触式のものを用いることが望ましい。

また、旋回シュートの回転速度を周期的に変える手段としては、実施形態のように旋回シュートを回転駆動するモータをインバータを介して制御する方法のほか、モータと旋回シュートの間に設けられる機械式あるいは流体式の変速装置を電気的に制御する方法や、油圧モータを利用する方法を採用することができる。

図５および図６は第２実施形態を示す。この実施形態は、第１実施形態をベースとし、旋回シュート３の回転速度を周期的に変化させるための手段を変更したものである。具体的には、第１実施形態の取付ベース２上の取付柱７ａ、７ｂ、近接センサ８ａ、８ｂおよび検出体９ａ、９ｂをなくし、旋回シュート３の鍔部３ａの下面に旋回シュート３の外周に沿って延びる２つの円弧状のレール２１ａ、２１ｂを取り付けるとともに、第１実施形態の縦ローラ５の代わりに、各レール２１ａ、２１ｂの下面をそれぞれ支持する縦ローラ５ａ、５ｂを設けている。そして、一方のレール２１ａを支持する縦ローラ５ａのうちの一つと、他方のレール２１ｂを支持する縦ローラ５ｂのうちの一つを、それぞれモータ６に連結して、旋回シュート３の周方向の同一位置でレール２１ａ、２１ｂと接触した状態で回転する駆動ローラとしている。これにより、旋回シュート３は、一方のレール２１ａと駆動ローラ５ａからなる第１の駆動機構と、他方のレール２１ｂと駆動ローラ５ｂからなる第２の駆動機構によって回転駆動されるようになっている。

ここで、２つのレール２１ａ、２１ｂは、円弧の半径が異なり、それぞれ半円よりも僅かに周方向に長く延びるように形成されている。そして、それぞれの円弧半径の中心が旋回シュート３と同心となり、円弧半径の小さい方のレール２１ａが旋回シュート３の傾斜板３ｂ側に、円弧半径の大きい方のレール２１ｂが旋回シュート３の排出口３ｃ側に位置し、両レール２１ａ、２１ｂの周方向両端部が旋回シュート３の径方向で隣接する状態で配置されている。これにより、旋回シュート３は、その左半分（ベルトコンベヤＣ側）に排出口３ｃ全体が位置するとき（図５、図６の状態）の前後１／４周の間、すなわち単位時間あたりの原料供給量が少なくなる区間では第２の駆動機構によって回転駆動され、それ以外の半周の間、すなわち単位時間あたりの原料供給量が多くなる区間は第１の駆動機構によって回転駆動されることになる。

そして、一方（円弧半径の小さい方）のレール２１ａは他方（円弧半径の大きい方）のレール２１ｂよりも薄く形成され、一方のレール２１ａを支持する縦ローラ５ａは他方のレール２１ｂを支持する縦ローラ５ｂよりも大径に形成されているので、モータ６の回転速度を一定とすれば、旋回シュート３の回転速度は、第１の駆動機構に回転駆動されるときの方が第２の駆動機構に回転駆動されるときよりも高くなる。

すなわち、この第２実施形態でも、単位時間あたりの原料供給量が多くなる区間では旋回シュート３の回転速度が高くなり、時間あたりの原料供給量が少なくなる区間では旋回シュート３の回転速度が低くなるので、第１実施形態と同様、破砕機１０の破砕室１７への原料供給を周方向で均一化することができ、マントルライナ１５やコーンケーブ１６の偏摩耗を防止できる。

なお、上述した第２実施形態では、円弧状のレールとそのレールの下面を支持する駆動ローラとで旋回シュートを回転駆動する駆動機構を２つ設けたが、駆動機構の数は３つ以上としてもよい。また、その複数の駆動機構は、第２実施形態のものに限らず、レールが旋回シュートの周方向の互いに異なる領域に配され、旋回シュートを互いに異なる回転速度で回転駆動するようになっていればよい。

１ 原料供給装置
２ 取付ベース
３ 旋回シュート
３ｃ 排出口
４ 横ローラ
５、５ａ、５ｂ 縦ローラ
６ モータ
７ａ、７ｂ 取付柱
８ａ、８ｂ 近接センサ
９ａ、９ｂ 検出体（金属片）
１０ 破砕機
１５ マントルライナ
１６ コーンケーブ
１７ 破砕室
２１ａ、２１ｂ レール

Claims (3)

1. 旋動式破砕機の上方に縦向きに配置され、原料を投入される円筒状の旋回シュートを備え、前記旋回シュートはその軸心に対して水平面内で非対称に排出口が形成されており、前記旋回シュートをその軸心のまわりに回転させることにより、前記旋回シュートの排出口から前記旋動式破砕機の破砕室へ原料を供給する原料供給装置において、
   前記旋回シュートの回転速度を、前記排出口の回転方向位置に対応して、単位時間あたりの原料供給量が多くなる区間では回転速度を上げ、単位時間あたりの原料供給量が少なくなる区間では回転速度を下げるように周期的に変化させるようになっていることを特徴とする旋動式破砕機用原料供給装置。
2. 前記旋回シュートの外周部に取り付けられる検出体と、前記旋動式破砕機の上部に固定され、前記旋回シュートの排出口が所定の回転方向位置にあるときに前記検出体の接近を感知するセンサとを備え、前記センサによる検出体の接近の感知を契機として、前記旋回シュートの回転速度を周期的に変化させることを特徴とする請求項１に記載の旋動式破砕機用原料供給装置。
3. 前記旋回シュートの外周に沿って延びる状態で前記旋回シュートに取り付けられる円弧状のレールと、前記レールと接触した状態で回転する駆動ローラとで前記旋回シュートを回転駆動する駆動機構を複数備え、
   前記複数の駆動機構は、それぞれの駆動ローラが前記旋回シュートの周方向の同一位置に配されるとともに、それぞれのレールが前記旋回シュートの周方向の互いに異なる領域に配され、前記旋回シュートを互いに異なる回転速度で回転駆動するものであることを特徴とする請求項１に記載の旋動式破砕機用原料供給装置。

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