JP7473644B2 - 破砕状態判定装置および破砕状態判定方法 - Google Patents

Description

本開示は、旋動式破砕機の破砕状態判定装置および破砕状態判定方法に関する。

従来から、円錐筒状のコー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、被破砕物をコー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。コーンケーブの破砕面と対向するマントルの破砕面との間隙は、周期的に変化する。このような旋動式破砕機を安定的に制御するための方法が種々提案されている（例えば特許文献１等）。

特開平１０－２７２３７５号公報

特許文献１には、マントルが取り付けられた主軸の回転駆動するためのメインモータの負荷電流を検出し、負荷電流が予め設定された設定電流値の範囲外になった場合に、主軸（マントル）を昇降させて負荷率を一定に制御する構成が開示されている。

このように、従来の旋動式破砕機においても、旋動式破砕機の各部における油圧力、電流値、動力値等の状態値から旋動式破砕機の負荷を検知することはある程度は可能である。しかし、これらの状態値を検知して制御を行っても、高効率な破砕状態を実現するには十分とは言えない。高効率な破砕状態とは、破砕室内に投入された原料粒子が単粒子で破砕される状態ではなく、粒子の集合で形成される層全体を圧縮破砕する形態が継続される状態である。破砕室内をこのような状態で継続させる制御を行うことで、産物粒度や処理量の改善が見込まれる。

高効率な破砕状態を実現するためには、破砕室内の状態（被破砕物の充填状況）を監視して総合的に判断する必要がある。しかし、破砕室内の状態は、目視により直接監視することができない。そのため、従来の旋動式破砕機においては、熟練したオペレータの経験に基づき、投入物や産物の状況を総合的に判断し、旋動式破砕機の機器調整（例えばセットまたは投入量の調整等）が行われていた。

また、上記のように、破砕室内の状態は、目視により直接監視することができないため、破砕室における被破砕物の偏在の有無を直接判断することができない。

本開示は、上記課題を解決するものであり、目視によらず破砕室内の状態を判定することができる旋動式破砕機の破砕状態判定装置および破砕状態判定方法を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る破砕状態判定装置は、旋動式破砕機の破砕室内における被破砕物の状態を判定するための破砕状態判定装置であって、前記旋動式破砕機は、主軸と、前記主軸に固定されたマントルと、フレームと、前記マントルと対峙するように配置されるように前記フレームに固定され、前記マントルとの間に破砕室を形成するコーンケーブと、を備え、前記主軸の中心軸線が前記コーンケーブの中心軸線に対して傾斜した状態で前記主軸が回転する偏心旋回運動によって前記コーンケーブとマントルとの間に形成される破砕室内に導入された被破砕物を破砕するように構成され、前記破砕状態判定装置は、前記破砕室内における被破砕物の状態を判定する判定器を備え、前記判定器は、前記主軸の前記コーンケーブの中心軸線に対する公転軌道に関する所定の値を取得し、前記所定の値から推定される前記公転軌道から得られる所定のパラメータを基準値と比較することにより前記破砕室内における被破砕物の状態を判定する。

本開示の他の態様に係る破砕状態判定方法は、旋動式破砕機の破砕室内における被破砕物の状態を判定するための破砕状態判定方法であって、前記旋動式破砕機は、主軸と、前記主軸に固定されたマントルと、フレームと、前記マントルと対峙するように配置されるように前記フレームに固定され、前記マントルとの間に破砕室を形成するコーンケーブと、を備え、前記主軸の中心軸線が前記コーンケーブの中心軸線に対して傾斜した状態で前記主軸が回転する偏心旋回運動によって前記コーンケーブとマントルとの間に形成される前記破砕室内に導入された被破砕物を破砕するように構成され、前記破砕状態判定方法は、前記主軸の前記コーンケーブの中心軸線に対する公転軌道に関する所定の値を取得し、前記所定の値から推定される前記公転軌道から得られる所定のパラメータを基準値と比較することにより前記破砕室内における被破砕物の状態を判定する。

本開示によれば、旋動式破砕機において、目視によらず破砕室内の状態を判定することができる。

図１は、本開示の一実施の形態における破砕状態判定装置が適用された旋動式破砕機の一例の全体構成を示す縦断面図である。 図２は、本開示の実施の形態１に係る破砕状態判定装置が適用されたジャーナル軸受機構を示す概略構成図である。 図３は、図２に示すジャーナル軸受機構のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。 図４は、本実施の形態における第１距離および第２距離の時間的変化を示すグラフである。 図５Ａは、図４に示すグラフから得られた公転軌道を示すグラフである。 図５Ｂは、図４に示すグラフから得られた公転軌道を示すグラフである。 図５Ｃは、図４に示すグラフから得られた公転軌道を示すグラフである。 図６は、実施の形態１の変形例１に係る破砕状態判定装置が適用されたジャーナル軸受機構を示す概略構成図である。 図７は、実施の形態１の変形例２に係る破砕状態判定装置が適用されたジャーナル軸受機構を示す断面図である。 図８は、本開示の実施の形態２に係る破砕状態判定装置が適用されたジャーナル軸受機構を示す概略構成図である。 図９は、図８に示すジャーナル軸受機構のＩＸ－ＩＸ断面図である。 図１０は、実施の形態２の変形例に係る破砕状態判定装置が適用されたジャーナル軸受機構を示す概略構成図である。 図１１は、本開示の実施の形態３に係る破砕状態判定装置が適用されたジャーナル軸受機構を示す概略構成図である。 図１２は、本開示の一実施の形態における破砕状態判定装置が適用された旋動式破砕機の他の例の全体構成を示す縦断面図である。

以下、本開示を実施するための形態について、図面を参照しながら、詳細に説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一または相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

［旋動式破砕機の例］
以下、本開示の実施の形態における破砕状態判定装置が適用される旋動式破砕機について例示する。図１は、本開示の一実施の形態における破砕状態判定装置が適用された旋動式破砕機の一例の全体構成を示す縦断面図である。

旋動式破砕機は、原石（岩石）を粉砕するための破砕機であり、ジャイレトリクラッシャまたはコーンクラッシャ等が含まれる。以下では、マントルが設けられた主軸を上部軸受と下部軸受とで回転自在に支持し、主軸を油圧により上下動させる油圧式の旋動式破砕機である油圧式コーンクラッシャを例示する。ただし、主軸が偏心旋回運動する旋動式破砕機であれば、本開示は適用可能である。

図１に示す旋動式破砕機（以下、単に破砕機と略記する）１００は、截頭錐体形状を有する管状の上部フレーム１０１とそれに連結された下部フレーム１０２とで形成された内部空間の中央部に、主軸１０５が設けられている。主軸１０５の中心軸線Ｏ２は、上部フレーム１０１の中心軸線Ｏ３に対して傾斜して配置されている。なお、上部フレーム１０１と下部フレーム１０２とを合わせてフレーム１３１という。

主軸１０５は、下部が円柱形状を有し、下部軸受１１５に回転自在に支持されている。下部軸受１１５は、主軸１０５を受け入れる偏心スリーブ１０４と、偏心スリーブ１０４を受け入れる外筒１０７と、を含む。

偏心スリーブ１０４は、主軸１０５の下端部が回転自在に嵌挿される主軸嵌挿穴１０３を有している。偏心スリーブ１０４は、偏心スリーブ１０４の下方において偏心スリーブ１０４を相対回転自在に支持する偏心スリーブ支持体１３２を備えている。偏心スリーブ支持体１３２は、下部フレーム１０２に固定されている。また、偏心スリーブ１０４は、その外周面が下部フレーム１０２に配設された外筒１０７に形成された偏心スリーブ嵌挿穴１２７に回転自在に嵌挿されている。また、主軸１０５の上端部は上部軸受１１７により回転自在に支持されている。上部軸受１１７と一体的に構成される上部軸受構造体１３３は、上部フレーム１０１に連結されたスパイダ１１８により支持されている。すなわち、上部軸受構造体１３３は、主軸１０５に対向する位置に位置するように上部フレーム１０１にスパイダ１１８を介して支持されたフレーム側部材である。なお、スパイダ１１８は、上部フレーム１０１の中心部を通過して上部フレーム１０１の上端部を連絡する梁体を形成している。

下部軸受１１５の下方には、主軸１０５を油圧により上下動させる油圧シリンダ１３０が設けられている。下部軸受１１５の上方に設けられた円筒形状の仕切板１２４の内周側には、油圧室１２８が形成されている。主軸１０５の下端部と主軸嵌挿穴１０３の内周面との間、および偏心スリーブ１０４の外周面と偏心スリーブ嵌挿穴１２７の内周面との間には、円滑な摺動の確保、摺動面の摩耗防止等のための油膜を形成すべく、潤滑油が供給される。これにより、下部軸受１１５の偏心スリーブ１０４および外筒１０７は、ジャーナル軸受として機能する。なお、油圧室１２８へのダストの侵入防止のために、ダストシール１２５が、マントルコア１１２の底面にダストシールカバー１２６を使用して取り付けられている。

主軸１０５の上部の外面（上部軸受１１７の下方）には、截頭円錐状の外周面を形成するマントルコア１１２が焼き嵌めにより強固に取り付けられている。マントルコア１１２の外周面には、耐摩耗性材料（例えば、高マンガン鋳鋼）で製造され、截頭円錐状の外周面を形成するマントル１１３が取り付けられている。

また、上部フレーム１０１の内面には、耐摩耗性材料（例えば、高マンガン鋳鋼）で製造されたコーンケーブ１１４が備えられている。コーンケーブ１１４はマントル１１３と対峙するように配置される。コーンケーブ１１４とマントル１１３とにより形成され、鉛直断面において下部が狭くなるほぼ楔状をなす空間により破砕室１１６が形成される。

主軸１０５の中心軸線Ｏ２と上部フレーム１０１の中心軸線（コーンケーブ１１４の中心軸線）Ｏ３とは、破砕機１００の上部空間における交点Ｐ（上部軸受１１７の中心）において交差している。主軸１０５は、主軸１０５の中心軸線Ｏ２と上部フレーム１０１の中心軸線Ｏ３とを含む平面において、上部フレーム１０１に対して傾斜している。また、偏心スリーブ１０４は、上部フレーム１０１の中心軸線Ｏ３とほぼ同一の中心軸線を有し、当該中心軸線の回りに回転できるように配置されている。偏心スリーブ１０４に形成される主軸嵌挿穴１０３は、主軸１０５の中心軸線Ｏ２とほぼ同一の中心軸線を有している。さらに、偏心スリーブ１０４が嵌装される偏心スリーブ嵌装穴１２７は、上部フレーム１０１の中心軸線Ｏ３とほぼ同一の中心軸線を有している。

この構成により、フレーム１３１の外部に設けられた電動機（図示省略）によりプーリ１２２、横軸、ベベルギア１１９（駆動側ベベルギア１２０および従動側ベベルギア１２１）等の動力伝達機構を介して、従動側のベベルギア１２１と連結された偏心スリーブ１０４が、上部フレーム１０１の中心軸線Ｏ３を回転中心として回転する。これにより、主軸１０５が、交点Ｐを空間上の固定点として破砕室１１６内において偏心旋回運動、いわゆる歳差運動を行う。偏心旋回運動において、主軸１０５の中心軸線Ｏ２は、上部フレーム１０１の中心軸線（コーンケーブ１１４の中心軸線）Ｏ３に対して傾斜した状態となる。なお、このような主軸１０５の挙動は、理想的な幾何学上のものである。現実の装置においては、運転時等において、上部軸受１１７における軸受隙間やケーシングの変形等により交点Ｐは微小変動する。それに伴い、主軸１０５の上部軸受１１７における挙動も幾何学的な挙動から微小変動することがある。

このような偏心旋回運動により、破砕室１１６におけるコーンケーブ１１４の内面上の任意の位置と当該位置に対向するマントル１１３の外周面との距離が、主軸１０５の回転と同一周期で変化する。すなわち、偏心スリーブ１０４を回転させて主軸１０５を破砕室１１６内で旋回させると、例えば破砕室１１６の鉛直最下端におけるマントル１１３外表面とコーンケーブ１１４内表面との最短距離の位置は、主軸１０５の旋回に伴い変化する。

破砕対象となる岩石（以下、「被破砕物」という。）１０９は、破砕機１００の上方から投入され、破砕室１１６内に落下する。破砕室１１６は、コーンケーブ１１４とマントル１１３との間隔が下方に向かうほど狭くなり、かつ当該間隔の広狭が主軸１０５の旋回に伴い周期的に変化する。これにより、被破砕物１０９は、落下と圧縮とを繰り返しながら、破砕が進行する。コーンケーブ１１４の下部において、コーンケーブ１１４とマントル１１３との間隔が最も狭い部分より小さく破砕された被破砕物１０９が、破砕品として下方より排出され、回収される。

以上のように、主軸１０５全体の偏心旋回運動により、破砕機１００の上部軸受１１７における主軸１０５の挙動は、主軸１０５が上部軸受１１７の内周面に沿って公転するものとなる。本実施の形態における破砕状態判定装置１は、主軸１０５の上部軸受構造体１３３に対する公転軌道の変化を、主軸１０５の上部フレーム１０１の中心軸線Ｏ３に対する公転軌道の変化として検知することにより、破砕室１１６内の被破砕物の状態を検知するものである。以下、主軸１０５および上部軸受構造体１３３を含むジャーナル軸受機構を抽出して、破砕状態判定装置１がジャーナル軸受機構の公転軌道を検知する態様を例示する。なお、以下では、主軸１０５を軸２と称し、上部軸受１１７を軸受３と称し、上部軸受構造体１３３を軸受構造体４と称する。

［実施の形態１］
図２は、本開示の実施の形態１に係る破砕状態判定装置が適用されたジャーナル軸受機構を示す概略構成図である。図３は、図２に示すジャーナル軸受機構のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。本実施の形態において、破砕状態判定装置１はジャーナル軸受機構５における軸２の公転軌道から破砕室１１６内の被破砕物の状態（破砕状態）を検知するように構成されている。ジャーナル軸受機構５は、軸２と、当該軸２の径方向の荷重を支えるすべり軸受（以下、単に軸受と称する）３を含む軸受構造体４とを備えている。なお、本明細書および特許請求の範囲において、軸受構造体４は、軸受３と、軸受３と一体的に構成される（軸受３に対して軸線回り相対回転不能に構成される）構造体６とを含んだ概念として定義される。

本破砕状態判定装置１が適用されるジャーナル軸受機構５は、軸２が軸受３の内周面Ｓ１に沿って公転する。この際、軸２と軸受３との間が公転中もほぼ接触状態となる。本破砕状態判定装置１において破砕状態の検知が可能なジャーナル軸受機構５は、軸２が軸受３の内周面Ｓ１に沿って公転するとき公転軌道の外縁部の全周でほぼ接触状態となる場合だけでなく、軸２が軸受３の内周面Ｓ１に、公転軌道の外縁部において周方向の２か所以上でほぼ接触状態となればよい。

ほぼ接触状態は、（ｉ）流体潤滑膜の厚さが数μｍから１０μｍ以下で、通常は流体潤滑だが瞬間的に流体潤滑膜を介さない接触状態があり得る、弱い流体潤滑状態、（ｉｉ）流体潤滑状態と境界潤滑状態（軸２と軸受３とが部分的に流体潤滑膜を介さずに接触する状態）とが混在する混合潤滑状態、（ｉｉｉ）境界潤滑状態、（ｉｖ）固体潤滑剤を介した接触状態、および（ｖ）軸２および軸受３同士が直接接触する固体接触状態を含む。

破砕状態判定装置１は、検出器７、判定器８、記憶器９、および出力器１０を備えている。破砕状態判定装置１の各構成７から１０は、バス１１により相互にデータ伝達を行う。破砕状態判定装置１は、ジャーナル軸受機構５を備えた機器または設備（例えば後述する旋動式破砕機）の制御装置によって構成されてもよいし、当該機器または設備に、制御装置とは別に設けられた破砕状態判定用のコンピュータによって構成されてもよいし、当該機器または設備とは別に（遠隔に）設けられたコンピュータによって構成されてもよい。また、破砕状態判定装置１を構成する一部の機能を機器または設備の制御装置が発揮し、他の機能を遠隔のコンピュータが発揮し、これらのコンピュータ間において無線通信等の通信手段によってデータの相互通信が行われるように構成されてもよい。

例えば、検出器７は、ジャーナル軸受機構５を備えた機器または設備に取り付けられ、判定器８および記憶器９は、クラウドサーバ等のサーバ装置に設けられてもよい。この場合、検出器７とサーバ装置とは、所定の通信ネットワークを介して通信接続される。さらに、出力器１０は、サーバ装置と通信ネットワークを介して通信接続されるコンピュータ装置に設けられてもよい。これにより、ジャーナル軸受機構５を備えた機器または設備から離れた場所でその機器または設備の破砕状態を確認することができる。

なお、本明細書で開示する判定器８の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ASIC（Application Specific Integrated Circuits）、従来の回路、および／または、それらの組み合わせを含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本明細書において、回路、ユニット、または手段（部）は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、ユニット、または手段はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェアおよび／またはプロセッサの構成に使用される。

本実施の形態において、検出器７は、軸受構造体４に取り付けられ、軸２の軸受構造体４に対する公転軌道に関する所定の値を検出する。検出器７は、軸２と軸受構造体４との間の距離を周方向に異なる２箇所以上で検出するよう構成されている。より具体的には、検出器７は、軸受構造体４の第１位置４１に、軸２（の側面Ｓ２）に対向するように配置される第１センサ７１と、軸受構造体４の第１位置４１とは異なる第２位置４２に、軸２（の側面Ｓ２）に対向するように配置される第２センサ７２と、を備えている。

第１センサ７１は、第１位置４１と軸２の側面Ｓ２との間の第１距離δ１を検出する変位センサにより構成される。同様に、第２センサ７２は、第２位置４２と軸２の側面Ｓ２との間の第２距離δ２を検出する変位センサにより構成される。変位センサは、例えば、ギャップセンサ、レーザ変位計、接触式変位計等、対向する軸２の側面Ｓ２との距離が計測可能なセンサであれば特に限定されない。

記憶器９は、フラッシュメモリまたはハードディスクドライブ等の不揮発性の記憶器を含み、検出器７からの検出値を記憶する。また、記憶器９には、破砕状態判定処理のための演算プログラムと、後述する判定処理に用いられる基準公転軌道に基づく所定の値（基準値および／またはしきい値）が記憶される。さらに、記憶器９には、判定器８の演算内容を一時的に記憶するＲＡＭ等の揮発性メモリが含まれる。

判定器８は、記憶器９に記憶された演算プログラムおよび各種の情報に基づいて軸２および軸受３の破砕状態判定処理を実行する演算器（プロセッサ）により構成される。破砕状態判定処理の結果は、記憶器９に記憶されるとともに、出力器１０から出力される。出力器１０の態様は特に限定されない。例えば、出力器１０は、機器または設備に設けられるモニタ、警告ランプ、警報スピーカ等、破砕状態判定の結果（例えば破砕状態が悪化していること等）を報知可能な構成であればよい。

以下、本実施の形態における破砕状態判定処理について説明する。上述したように、検出器７は、軸２の軸受構造体４に対する公転軌道に関する所定の値として、第１距離δ１および第２距離δ２を検出する。検出器７は、ジャーナル軸受機構５の動作中（旋動式破砕機の運転中）において第１距離δ１および第２距離δ２を連続的または所定のタイミングごとに断続的に検出する。

本実施の形態において、第１センサ７１および軸受構造体４の中心位置（軸受３の中心位置）Ｏ３間を結ぶ仮想の第１線分Ｌ１と第２センサ７２および軸受構造体４の中心位置Ｏ３間を結ぶ仮想の第２線分Ｌ２とが直交している。以下では、第１線分Ｌ１の方向をｘ方向とし、第２線分Ｌ２の方向をｙ方向とする。

図２においては、分かり易い図面とするために、軸２の半径ｒに対する軸２の側面Ｓ２と軸受３の内周面Ｓ１との隙間の比率を大きくしている。しかし、実際には、この隙間は軸２の半径ｒに対して十分小さい。このため、２つのセンサ７１，７２が検出する第１距離δ１および第２距離δ２も軸２の半径ｒに対して十分小さい。この場合、軸受構造体４に固定された直交座標系における軸２の中心位置Ｏ２（以下、軸心Ｏ２と称する）の座標（ｘ，ｙ）は、（ｘ，ｙ）≒（ｒ＋δ１，ｒ＋δ２）で表される。

なお、この直交座標系においては、第１センサ７１の位置する第１位置４１を通り、第１線分Ｌ１に直交する仮想線がｙ軸（ｘ＝０）となり、第２センサ７２の位置する第２位置４２を通り第２線分Ｌ２に直交する仮想線がｘ軸（ｙ＝０）となり、その交点が原点Ｏｘｙとなる。

図４は、本実施の形態における第１距離δ１および第２距離δ２の時間的変化を示すグラフである。上述したように、本実施の形態における軸２が軸受３の内周面Ｓ１に沿って公転する。そのため、第１距離δ１および第２距離δ２は、破砕状態にかかわらず、それぞれ周期的に変化する。

判定器８は、上記のように、検出器７で検出された第１距離δ１および第２距離δ２から軸心Ｏ２の座標（ｘ，ｙ）を算出し、軸心Ｏ２の座標（ｘ，ｙ）を所定の期間蓄積することにより軸心Ｏ２の軌道を公転軌道として求める。

［判定態様１］
図５Ａから図５Ｃは、図４に示すグラフから得られた公転軌道を示すグラフである。図５Ａから図５Ｃのそれぞれの左側に示すグラフは、互いに交差する第１距離δ１および第２距離δ２の軌跡を合成して得られるリサージュ線図である。図５Ａから図５Ｃのそれぞれの右側に示す図は、左側のグラフから判定される破砕室１１６の状態を模式的に示す図である。図５おＡよび図５Ｂに示すように、本実施の形態において得られる公転軌道Ｔは、通常、円形状の軌道となる。

判定器８は、公転軌道Ｔから得られる所定のパラメータを基準値と比較することにより破砕室１１６内における被破砕物の状態を判定する。図５Ａから図５Ｃの例において、判定器８は、公転軌道Ｔの所定時間における軌道径の変化幅が基準値より大きくなったか否かを判定する。例えば、判定器８は、得られた公転軌道Ｔにおける所定位置での径方向幅を、公転軌道Ｔにおける軌道径の変化幅Ｗとして算出し、それを基準値Ｗｔｈと比較する。図５Ａおよび図５Ｂにおいて軌道径の変化幅Ｗは、ｙ軸（例えば第２距離δ２の変化に関する軸）の原点位置かつｘ軸（例えば第１距離δ１の変化に関する軸）の正側の位置における変化幅（ｘ軸方向の最小値と最大値との差）として与えられる。

判定器８は、図５Ａに示すように、軌道径の変化幅Ｗが基準値Ｗｔｈ以下である場合、破砕室１１６における被破砕物の充填率が高いと判定する。一方、判定器８は、図５Ｂに示すように、軌道径の変化幅Ｗが基準値Ｗｔｈより大きい場合、破砕室１１６における被破砕物の充填率が低いと判定する。例えば、破砕効率の観点によれば充填率は高い方がよいので、判定器８は、軌道径の変化幅Ｗが基準値Ｗｔｈ以下である場合を適正と判定し、変化幅Ｗが基準値Ｗｔｈより大きい場合を不適正と判定してもよい。

これに代えて、基準値Ｗｔｈとして、第１基準値Ｗｔｈ１およびこれより大きい第２基準値Ｗｔｈ２の２つの基準値を設け、判定器８は、軌道径の変化幅Ｗが第１基準値Ｗｔｈ１より大きく第２基準値Ｗｔｈ２以下である場合を被破砕物の充填率が適正であると判定してもよい。このとき、判定器８は、軌道径の変化幅Ｗが第１基準値Ｗｔｈ１以下である場合、被破砕物の充填率が高過ぎるため不適正であると判定し、軌道径の変化幅Ｗが第２基準値Ｗｔｈ２より大きい場合、被破砕物の充填率が低いため不適正であると判定してもよい。さらに、基準値Ｗｔｈを３つ以上設定して、充填率の程度が段階的に判定されるようにしてもよい。

また、図５Ｃに示すように、判定器８は、軌道径の変化幅Ｗを複数個所において算出し、複数の変化幅Ｗ１からＷ４同士の差から破砕室１１６における被破砕物の偏在状況を判定してもよい。図５Ｃにおいて、軌道径の変化幅Ｗ１は、ｘ軸の原点位置かつｙ軸の正側の位置における変化幅として与えられる。軌道径の変化幅Ｗ２は、ｙ軸の原点位置かつｘ軸の正側の位置における変化幅として与えられる。軌道径の変化幅Ｗ３は、ｘ軸の原点位置かつｙ軸の負側の位置における変化幅として与えられる。軌道径の変化幅Ｗ４は、ｙ軸の原点位置かつｘ軸の負側の位置における変化幅として与えられる。

例えば、判定器８は、各変化幅Ｗ１からＷ４と基準値Ｗｔｈとの偏差を算出する。これに代えて、判定器８は、複数の変化幅Ｗ１からＷ４のうちの１つを基準値としてその他の変化幅との偏差を算出してもよい。各偏差が互いに異なっている場合（所定の基準誤差以上である場合）、判定器８は、破砕室１１６における被破砕物の偏在が発生していると判定する。

上記構成によれば、軸２（主軸１０５）の軸受構造体４（上部軸受構造体１３３）に対する公転軌道Ｔを特定する値から公転軌道Ｔの所定時間における変化幅Ｗが推定される。この際、径方向に関して２方向から得られる軸２と軸受構造体４との距離δ１，δ２に基づいて軸心Ｏ２の座標（ｘ，ｙ）が算出される。軸心Ｏ２の座標に基づいて求められる公転軌道Ｔの所定時間における変化幅Ｗが基準値Ｗｔｈと比較され、それによって破砕室１１６内における被破砕物の状態（破砕室１１６における被破砕物の充填率または偏在の有無等）が判定される。したがって、上記構成の破砕状態判定装置１であれば、旋動式破砕機１００の動作中に破砕室１１６内の被破砕物の状態を目視によらず判定することができる。

さらに、記憶器９には、変化幅Ｗまたは変化幅Ｗと基準値Ｗｔｈとの偏差が、所定時間ごとに時系列に記憶されてもよい。この場合、判定器８は、時系列に記憶された複数の変化幅Ｗまたは偏差から破砕室１１６内における被破砕物の状態変化の経過を出力することが可能である。例えば、判定器８は、変化幅Ｗまたは偏差の時間的変化のグラフを作成してもよい。これにより、判定結果と合わせて破砕室１１６内における被破砕物の状態の経過を把握することができる。

［判定態様２］
上記例では、公転軌道Ｔの所定時間における軌道径の変化幅を公転軌道Ｔから得られるパラメータとして用い、これを基準値と比較することにより判定したが、これに代えて、公転軌道Ｔの軌道径自体をパラメータとして用い、これを基準値と比較してもよい。

例えば、判定器８は、得られた公転軌道Ｔにおいて最も離れた２点間の距離（最大径）Ｌを軌道径の基準値Ｌｔｈと比較してもよい。この場合、判定器８は、図５Ａに示すように、最大径Ｌが基準値Ｌｔｈ以上である場合、破砕室１１６における被破砕物の充填率が高いと判定する。一方、判定器８は、図５Ｂに示すように、最大径Ｌが基準値Ｌｔｈより小さい場合、破砕室１１６における被破砕物の充填率が低いと判定する。

なお、旋動式破砕機１００の構成（例えば、主軸１０５の長さ、公転軌道Ｔの検知位置等）または被破砕物の破砕前の状態（平均粒径等）によっては、主軸１０５の軸挙動が変化し、公転軌道Ｔの最大径Ｌが大きいほど充填率が低く、最大径Ｌが小さいほど充填率が高いことを示す場合もあり得る。したがって、判定器８には、旋動式破砕機１００の軸挙動に応じた判定態様が予め設定され得る。

このように、軸心Ｏ２の座標に基づいて求められる公転軌道Ｔにおいて最も離れた２点間の距離（最大径）Ｌを用いることにより、破砕室１１６内の被破砕物の状態を簡単に判定することができる。

なお、公転軌道Ｔにおいては、軸２または軸受３の摩耗によってもその径が変化する。すなわち、摩耗が進むと、公転軌道Ｔは、その径が平均的に大きくなっていく。したがって、所定の期間以上公転軌道Ｔを計測し、公転軌道Ｔの径を基準値と比較することにより軸２または軸受３の摩耗の程度を判定することもできる。

さらに、判定器８は、破砕室１１６の状態を判定するための基準値Ｌｔｈを、そのときの摩耗の程度に応じて変化させてもよい。例えば、所定の期間における公転軌道Ｔの平均軌道径を基準値とし、判定器８は、公転軌道Ｔの瞬時値を基準値と比較することにより、破砕室１１６における被破砕物の状態を判定してもよい。また、無負荷時（破砕室に被破砕物が入っていない状態の運転）の公転軌道Ｔを用いて、都度基準値の摩耗補正を行ってもよい。

判定器８による判定態様は、上記２つの例に限られない。例えば、判定器８は、図５に示すようなリサージュ線図を描画し、基準範囲が示されるリサージュ線図とマッチングさせるような画像処理を行うことにより、破砕室１１６における被破砕物の状態を判定してもよい。

出力器１０は、判定器８による判定結果を表示する表示装置として構成されてもよい。この場合、表示装置である出力器１０は、判定結果として、適正または不適正を報知する態様、不適正である場合に基準値からどの程度外れているかを数値またはレベル表示する態様、リサージュ線図を表示する態様等、種々の態様による表示を行い得る。リサージュ線図を表示する場合には、破砕室１１６における被破砕物の状態を視覚化することができるため、管理者の経験によらない旋動式破砕機１００への被破砕物の投入調整を行うことができる。これに代えて、出力器１０は、通信ネットワークを介して所定のコンピュータ装置にデータ送信するようにしてもよい。

また、判定器８における判定結果として得られる破砕室１１６内の被破砕物の状態に応じて被破砕物の旋動式破砕機１００への投入量が制御されてもよい。この場合、出力器１０は、旋動式破砕機１００の上流側における所定の装置に対する制御指令を送信してもよい。

例えば、旋動式破砕機１００の上流側には、被破砕物を搬送する搬送装置が設けられ得る。搬送装置は、破砕室１１６における被破砕物の状態に応じて搬送速度を変化させてもよい。すなわち、搬送装置は、破砕室１１６における被破砕物の充填率が高い場合には、搬送速度を遅くし、充填率が低い場合または破砕室１１６において被破砕物の偏在が生じている場合には、搬送速度を速くしてもよい。

また、搬送装置が旋動式破砕機１００への被破砕物の投入位置を調整可能に構成されている場合、搬送装置は、被破砕物の偏在状況に応じて被破砕物の投入位置を調整してもよい。

また、判定器８における判定結果として得られる破砕室１１６内の被破砕物の状態に応じて旋動式破砕機１００の動作が制御されてもよい。この場合、出力器１０は、旋動式破砕機１００の制御装置（図示せず）に対する制御指令を送信してもよい。

例えば、制御装置は、破砕室１１６における被破砕物の状態に応じてコーンケーブ１１４とマントル１１３との間の間隙（破砕間隙）を変化させてもよい。破砕間隙は、例えば、主軸１０５の上下方向位置を変更する（油圧シリンダ１３０の油圧を変更する）ことにより調整可能である。すなわち、制御装置は、破砕室１１６における被破砕物の充填率が想定よりも高い場合には、主軸１０５を下降させて破砕間隙を広げ、充填率が低い場合には、破砕間隙を狭めてもよい。

また、例えば、制御装置は、破砕室１１６における被破砕物の状態に応じて主軸１０５の回転数（回転速度）を変化させてもよい。

また、上記のようにして得られた破砕室１１６における被破砕物の状態の判定結果は、旋動式破砕機１００の運転中の上記各種制御だけでなく、旋動式破砕機１００における性能の分析に用いられてもよい。この分析結果は、その旋動式破砕機１００の仕様変更や、後継機の開発に利用され得る。例えば、判定結果のデータに基づいて破砕室１１６における被破砕物の投入位置、破砕室１１６(マントル１１３またはコーンケーブ１１４）の形状、主軸１０５の傾き（偏心スロー）等の適正化に利用され得る。

［変形例１］
上記実施の形態では、第１センサ７１と第２センサ７２とが直交する向きに配置される態様について説明したが、これに限られない。図６は、実施の形態１の変形例１に係る破砕状態判定装置が適用されたジャーナル軸受機構を示す概略構成図である。図６においては破砕状態判定装置１のうち、検出器７（第１センサ７１および第２センサ７２）以外の構成については図示を省略している。その他の同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。

図６において図２の例と異なる点は、第１センサ７１と第２センサ７２との位置関係が、第１線分Ｌ１と第２線分Ｌ２とのなす角θが９０°以外の有意な角度（θ≠０°）を有していることである。本変形例において軸受構造体４に固定された直交座標系は、第１センサ７１の位置する第１位置４１を通り、第１線分Ｌ１に直交する仮想線Ｌ３と、第２センサ７２の位置する第２位置４２を通り第２線分Ｌ２に直交する仮想線（ｘ軸）との交点が原点Ｏｘｙとなる。

本変形例においても、２つのセンサ７１，７２が検出する第１距離δ１および第２距離δ２が軸２の半径ｒに対して十分小さいことを考慮すると、軸心Ｏ２の直交座標系における座標（ｘ，ｙ）は、角度β（β＝１８０°－θ）を用いて、（ｘ，ｙ）≒（（ｒ＋δ１）／ｓｉｎβ＋（ｒ＋δ２）／ｔａｎβ，ｒ＋δ２）で表される。第１線分Ｌ１と第２線分Ｌ２とのなす角θで表すと、軸心Ｏ２の直交座標系における座標（ｘ，ｙ）は、（ｘ，ｙ）≒（（ｒ＋δ１）／ｓｉｎθ－（ｒ＋δ２）／ｔａｎθ，ｒ＋δ２）で表される。

したがって、第１線分Ｌ１と第２線分Ｌ２とのなす角θが９０°以外の場合でも、軸受構造体４に固定された直交座標系において軸心Ｏ２の座標を表すことができる。このため、上記実施の形態と同様に、軸心Ｏ２の軌道を公転軌道Ｔとして求めることができる。

旋動式破砕機の主軸１０５と上部軸受構造体１３３との位置関係によっては、必ずしも２つのセンサ７１，７２を図２に示すように直交配置できない場合がある。このようなセンサ７１，７２の設置について制約がある場合でも、上記のように、三角関数を用いて軸受構造体４に固定された直交座標系に換算することができるため、本実施の形態を好適に適用することができる。

ただし、２つのセンサ７１，７２を直交配置できる場合には、直交配置することにより、２つのセンサ７１，７２のそれぞれで検出される第１距離δ１および第２距離δ２から軸心Ｏ２の座標（ｘ，ｙ）を算出する精度を向上しつつ、演算量を少なくすることができ、判定器８の処理負荷を軽減することができる。

［変形例２］
図７は、実施の形態１の変形例２に係る破砕状態判定装置が適用されたジャーナル軸受機構を示す断面図である。図７においては破砕状態判定装置１のうち、第１センサ７１以外の構成については図示を省略している。

上記実施の形態では、２つのセンサ７１，７２がそれぞれ軸２の側面Ｓ２に対向するように配置されている態様について説明したが、２つのセンサ７１，７２の取付位置または軸２および軸受３の構造によっては、２つのセンサ７１，７２が軸２の側面Ｓ２に直接対向するように配置できない場合も想定される。

そのような場合には、図７に示すように、軸２の端部に軸２と同軸で半径ｒ１２がδ１、δ２に対して十分大きい円柱状の延長部材（第１延長部材）１２を取り付ける。

したがって、軸２の端部が軸受３から突出していない、または、出ている部分が短い場合であっても、第１延長部材１２を取り付けることにより、軸受構造体４にセンサ７１，７２を取り付けた場合に、これらのセンサ７１，７２を軸２と一体的に動く第１延長部材１２に対向するように配置することができる。これにより、軸２の形状によらず軸２の公転軌道Ｔを容易に得ることができる。

なお、軸２の端部が軸受３から突出していない場合には、上記変形例の構成に代えて、既存の軸を、軸２の端部が軸受３から突出するような軸長を有する軸に取り替えてもよい。

［実施の形態２］
次に、本開示の実施の形態２について説明する。図８は、本開示の実施の形態２に係る破砕状態判定装置が適用されたジャーナル軸受機構を示す概略構成図である。図９は、図８に示すジャーナル軸受機構のＩＸ－ＩＸ断面図である。図８および図９において実施の形態１と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。

本実施の形態における破砕状態判定装置１Ｂが実施の形態１と異なる点は、検出器７Ｂを構成する第１センサ７１Ｂおよび第２センサ７２Ｂが軸２側に設けられ、さらに、検出器７Ｂを構成するセンサとして、位相を検出する第３センサ７４が設けられていることである。より具体的には、検出器７Ｂは、軸２において中心位置Ｏ２から径方向に偏位した第１位置２１に、軸受構造体４に対向するような第１方向Ｄ１に向けて配置される第１センサ７１Ｂと、軸２の端部における第２位置２２に、第１方向Ｄ１に交差し、軸受構造体４に対向するような第２方向Ｄ２に向けて配置される第２センサ７２Ｂと、軸２の自転による位相を検出する第３センサ７４と、を備えている。

第３センサ７４は、例えば軸２の回転変位量を検出するセンサとして構成される。例えば、第３センサ７４は、図１に示す旋動式破砕機１００における主軸１０５の回転変位量を検出するロータリエンコーダ等により構成される。例えば、ロータリエンコーダ本体を軸受３側に取り付け、ロータリエンコーダ本体と、軸２とがフレキシブルシャフトを備えたカップリングを介して接続される。第３センサ７４により検出された値は、バス１１を介して判定器８に入力される。本実施の形態において、軸受構造体４は、軸受３から軸方向に延出された円筒状の延長部材（第２延長部材）１３を備えている。

第２延長部材１３は、軸受構造体４の中心位置Ｏ３と同軸に配置されている。第２延長部材１３の軸方向長さは、第２延長部材１３の内周面Ｓ４に、２つのセンサ７１Ｂ，７２Ｂが対向可能な長さに定められる。第１センサ７１Ｂは、第１位置２１と第２延長部材１３の内周面Ｓ４との間の第１距離δ１を検出し、第２センサ７２Ｂは、第２位置２２と第２延長部材１３の内周面Ｓ４との間の第２距離δ２を検出する。第３センサ７４は、軸２の自転による位相を検出する。例えば、第３センサ７４は、第１センサ７１Ｂが－ｘ方向を向くときを基準（０°）とする軸２の回転角度ρを検出する。本例において回転角度ρは、第１センサ７１Ｂが第２センサ７２Ｂに対して位相が進んでいる方向（図８において時計回りの方向）を正としている。

なお、本実施の形態においても、軸２の半径ｒは、２つのセンサ７１Ｂ，７２Ｂが検出する第１距離δ１および第２距離δ２に対して十分大きくなるように構成される。

本実施の形態では、第１方向Ｄ１の距離δ１と、第２方向Ｄ２の距離δ２と、回転角度ρとから、軸受構造体４に固定された直交座標系における軸２の軸心Ｏ２の座標Ｏ２（ｘ，ｙ）を算出する。

回転角度ρを計測することで、軸２の座標系で計測した値を、軸受構造体４の座標系に変換することが可能となる。図８に示すように、第２延長部材１３の内周面Ｓ４の半径をＲとすると、軸受構造体４に固定された直交座標系における軸受構造体４の中心位置Ｏ３に対する軸２の軸心Ｏ２の座標Ｏ２（ｘ，ｙ）は、Ｏ２（ｘ，ｙ）≒（ｒ＋δ１－Ｒ）ｃｏｓρ＋（ｒ＋δ２－Ｒ）ｓｉｎρ，－（ｒ＋δ１－Ｒ）ｓｉｎρ＋（ｒ＋δ２－Ｒ）ｃｏｓρ）と表される。

これにより、第１距離δ１および第２距離δ２を検出することにより求められる軸２の公転軌道Ｔにおいて、軸２の自転による影響を予めキャンセルすることができる。したがって、軸２の自転による影響をキャンセルするために第１距離δ１および第２距離δ２の検出時間を長くとる必要がなくなり、公転軌道Ｔを求める時間を短くすることができる。

なお、２つのセンサ７１Ｂ，７２Ｂが直交配置でない場合（上記変形例１の場合）についても同様に軸心Ｏ２の座標を定めることができる。したがって、検出器７Ｂとして軸２側に第１および第２センサ７１Ｂ，７２Ｂを取り付け、軸２の自転の位相を検出する第３センサを取り付ける場合であっても、軸２の公転軌道Ｔを容易に得ることができる。

このように、検出器７Ｂとして軸２側に第１および第２センサ７１Ｂ，７２Ｂを取り付け、軸２の自転による位相を検出する第３センサ７４を取り付けることによっても、旋動式破砕機１００の動作中に破砕室１１６内の被破砕物の状態を目視によらず判定することができる。

なお、本実施の形態においては軸受３から軸方向に延出される第２延長部材１３が設けられる構成を例示したが、軸受構造体４（例えば構造体６）が軸線方向に長い場合には、第２延長部材１３はなくてもよい。この場合、第１センサ７１Ｂは、第１位置２１とそれに対向する軸受構造体４（構造体６）の内周面との間の第１距離δ１を検出し、第２センサ７２Ｂは、第２位置２２とそれに対向する軸受構造体４の内周面との間の第２距離δ２を検出する。

［変形例］
上記実施の形態では、第１センサ７１Ｂ、第２センサ７２Ｂおよび第３センサ７４を備えた構成について説明したが、第３センサ７４を備えていなくてもよい。図１０は、本開示の実施の形態２の変形例に係る破砕状態判定装置が適用されたジャーナル軸受機構を示す概略構成図である。

本変形例においては、軸２の軸心Ｏ２に固定された直交座標系（ｘ’，ｙ’）を用いて、軸２の座標系における軸受構造体４の中心位置を算出することができる。その中心位置データを蓄積することにより、軸２の座標系における軸受構造体４の中心位置変化の履歴（軸２から見た軸受構造体４の相対的な公転軌道Ｔ’）が求められる。このような軸２の座標系における軸受構造体４の中心位置変化の履歴から公転軌道Ｔの径を推定することができる。第２延長部材１３の内周面Ｓ４の半径をＲとすると、軸受構造体４の中心位置Ｏ３の座標Ｏ３（ｘ’，ｙ’）は、Ｏ３（ｘ’，ｙ’）＝（ｒ＋δ１－Ｒ，ｒ＋δ２－Ｒ）で表される。

２つのセンサ７１Ｂ，７２Ｂが直交配置でない場合（上記変形例１の場合）についても同様に軸心Ｏ２の座標を定めることができる。したがって、軸２の軸受構造体４に対する位相を検出する第３センサ７４を備えていない場合であっても、第１センサ７１Ｂおよび第２センサ７２Ｂを軸２に取り付けて計測することにより、軸２から見た軸受構造体４の相対的な公転軌道Ｔ’から公転軌道Ｔの径を容易に得ることができる。

［実施の形態３］
次に、本開示の実施の形態３について説明する。図１１は、本開示の実施の形態３に係る破砕状態判定装置が適用されたジャーナル軸受機構を示す概略構成図である。図１１において実施の形態２（図８）と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。

本実施の形態における破砕状態判定装置１Ｃが実施の形態２と異なる点は、検出器７Ｃとして軸２に設けられる第４センサ７３が、軸２の径方向に伸びる、互いに異なる２つの方向の加速度を検出し、第５センサ７５が軸２の自転による位相（回転角度）ρを検出するように構成されていることである。

すなわち、第４センサ７３は、軸２の軸線方向に直交する第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２の加速度センサを含み、第５センサ７５は、軸２の自転による位相を検出する位相センサを含む。第５センサ７５は、例えば軸２の回転変位量を検出するセンサとして構成される。例えば、第５センサ７５は、図１に示す旋動式破砕機１００における主軸１０５の回転変位量を検出するロータリエンコーダ等により構成される。第５センサ７５により検出された値は、バス１１を介して判定器８に入力される。

上記構成によれば、第４センサ７３により、第１方向Ｄ１の加速度ａ１、第２方向Ｄ２の加速度ａ２が検出され、第５センサ７５により、軸２の所定位置（例えば軸受構造体４に固定された直交座標系におけるｘ軸）からの回転角度ρが検出される。すなわち、検出器７Ｃは、軸２の軸受構造体４に対する公転軌道に関する所定の値として、軸２の加速度および位相を検出する。

判定器８は、第１方向Ｄ１の加速度ａ１と回転角度ρとから加速度ａ１の軸受構造体４に固定された直交座標系におけるｘ軸成分およびｙ軸成分を算出する。同様に、判定器８は、第２方向Ｄ２の加速度ａ２と回転角度ρとから加速度ａ２のｘ軸成分およびｙ軸成分を算出する。

判定器８は、第１方向Ｄ１の加速度ａ１のｘ軸成分と第２方向Ｄ２の加速度ａ２のｘ軸成分とを加算して軸２のｘ軸成分の加速度を算出する。同様に、第１方向Ｄ１の加速度ａ１のｙ軸成分と第２方向Ｄ２の加速度ａ２のｙ軸成分とを加算して軸２のｙ軸成分の加速度を算出する。

なお、これに代えて、判定器８は、第１方向Ｄ１の加速度ａ１および第２方向Ｄ２の加速度ａ２から軸２に固定された直交座標系における加速度の大きさおよび方向を計算し、それを軸受構造体４に固定された直交座標系に変換してもよい。

判定器８は、得られた軸２のｘ軸成分およびｙ軸成分をそれぞれ積分して軸２の位置変位を算出する。判定器８は、このようにして得られる位置変位を所定の期間蓄積することにより軸心Ｏ２の軌道を公転軌道Ｔとして求める。判定器８は、実施の形態１と同様に、公転軌道Ｔの所定時間における変化幅もしくは公転軌道Ｔの最大径を基準値と比較することにより破砕室１１６内における被破砕物の状態を判定する。

このように、検出器７Ｃとして加速度センサを用いることによっても、旋動式破砕機１００の動作中に破砕室１１６内の被破砕物の状態を目視によらず判定することができる。

なお、本実施の形態においても、加速度の検出方向である第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２は互いに直交していることが好ましいが、上記変形例１と同様に、直交していなくてもよい。

［その他の変形例］
以上、本開示の実施の形態１から３およびその変形例について説明したが、本開示は上記実施の形態およびその変形例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更、修正が可能である。例えば、上記実施の形態１から３および対応する各変形例のうちの少なくとも２つを適宜組み合わせてもよい。

また、検出器７から得られる公転軌道Ｔを基準公転軌道と比較するために公転軌道Ｔを特定する値は、上記のような径だけに限られない。例えば、公転軌道Ｔを特定する値として、公転軌道Ｔの面積、曲率半径等を用いてもよい。また、公転軌道Ｔを求める際に、公転軌道Ｔを所定の形状または線分に近似してもよい。例えば、公転軌道Ｔを最小二乗法等の回帰分析を用いたカーブフィッティングにより近似してもよい。また、検出器７で検出される値を変数とする近似式を予め設定しておき、検出器７で検出された値をその近似式に代入することで公転軌道Ｔが近似されてもよい。

また、上記実施の形態においては、検出器７として２つのセンサ７１，７２が設けられた構成について説明したが、周方向位置が互いに異なる３つ以上のセンサが設けられてもよい。３つ以上のセンサを設けることにより、センサで検出される所定の値に冗長性を持たせることができる。特に、上記変形例１のように、２つのセンサが直交配置できない場合に３つ以上のセンサを配置することにより、公転軌道Ｔを高精度に得ることができる。

また、上記実施の形態２，３においては、軸２の端部にセンサ７１Ｂ，７２Ｂ，７３が設けられる態様を例示したが、これに限られない。例えば、軸２の中間部において段差が形成されている場合には、当該段差部分にセンサ７１Ｂ，７２Ｂ，７３を取り付けてもよい。また、センサ７１Ｂ，７２Ｂ，７３を取り付けるために、軸２に段差部を形成してもよい。さらに、センサ７１Ｂ，７２Ｂ，７３を軸２に埋め込んでもよい。

［破砕状態判定装置への旋動式破砕機への適用］
以下、改めて図１に示す旋動式破砕機１００における破砕状態判定装置１への適用について説明する。上記各実施の形態および各変形例における軸２および軸受３が破砕機１００の主軸１０５および上部軸受１１７に相当する。このため、上記実施の形態および変形例における破砕状態判定装置１を破砕機１００に好適に適用可能である。

図１の例では、変形例２（図７参照）と同様に、主軸１０５の上端部に円柱状の延長部材（第１延長部材）１２が設けられている。第１延長部材１２は、主軸１０５の中心軸線（軸心）Ｏ２と同軸に配置されている。検出器７は、第１延長部材１２の側面Ｓ３に対向する２つのセンサ７１，７２が設けられる。なお、図１においては、第１センサ７１のみが示されている。第２センサ７２は、第１センサ７１の向きに直交する向きに配置される。２つのセンサ７１，７２は、各センサ７１，７２の位置から延長部材１２の側面Ｓ３までの距離を第１距離δ１および第２距離δ２として検出する。

本例においても、延長部材１２の半径ｒ１２（図７参照）は、２つのセンサ７１，７２が検出する第１距離δ１および第２距離δ２に対して十分大きくなるように構成される。したがって、上部軸受１１７を含む上部軸受構造体１３３における軸心Ｏ２の座標（ｘ，ｙ）は、（ｘ，ｙ）≒（ｒ１２＋δ１，ｒ１２＋δ２）で表される。

上記のように、旋動式破砕機１００における主軸１０５の上端部および上部軸受１１７は主軸１０５が上部軸受１１７に対して相対的に公転するジャーナル軸受機構であるといえる。したがって、軸２（主軸１０５）の軸受構造体４（上部軸受構造体１３３）に対する公転軌道Ｔを特定する値から公転軌道Ｔの所定時間における変化幅Ｗまたは最大径Ｌが基準値（ＷｔｈまたはＬｔｈ）と比較されることにより、破砕室１１６内における被破砕物の状態を目視によらず判定することができる。

図１の例では、上記実施の形態１における変形例２（第１延長部材１２を用いた例）を示したが、上記実施の形態１（図３参照）で示したように、主軸１０５の上端部が上部軸受１１７より上方に位置する場合は、第１延長部材１２はなくてもよい。また、２つのセンサ７１，７２が直交配置でない場合（上記実施の形態１における変形例１の場合）についても同様に軸心Ｏ２の座標を定めることができる。また、センサ７１，７２が軸側に設けられる場合（上記実施の形態２およびその変形例）または加速度センサを用いる場合（上記実施の形態３）についても同様に、上記旋動式破砕機１００に適用可能である。

また、図１の例では、上部軸受３により主軸１０５を支持する旋動式破砕機１００について例示したが、上部軸受３を有しないアームレスタイプの旋動式破砕機においても、破砕状態判定装置を適用可能である。

図１２は、本開示の一実施の形態における破砕状態判定装置が適用された旋動式破砕機の他の例の全体構成を示す縦断面図である。図１と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。図１２に示す旋動式破砕機２００は、主軸１０５が上部軸受３を備えていないアームレスタイプの旋動式破砕機として構成されている。

このような旋動式破砕機２００においても、上記破砕状態判定装置の適用が可能である。例えば図１２の例では、上記実施の形態３に示す破砕状態判定装置１Ｃ（図１１）が適用されている。すなわち、主軸１０５の上端部に、主軸１０５の径方向に伸びる、互いに異なる２つの方向の加速度を検出する第４センサ７３が設けられる。また、図１２には図示しないが、主軸１０５の自転による位相を検出する第５センサ７５が設けられる（図１１参照）。第４センサ７３および第５センサ７５が検出器７Ｃとして機能する。

さらに、図１２のようなアームレスタイプの旋動式破砕機２００においても、上部フレーム１０１に固定されたフレーム側部材（図示せず）において、主軸１０５に対向する位置に第１センサ７１および第２センサ７２を設けてもよい（図２，６参照）。また、主軸１０５側に第１センサ７１および第２センサ７２を設け、フレーム側部材との距離を検出するようにしてもよい（図８，１０参照）。このように、フレーム側部材は、図１の例に示す上部軸受構造体１３３に限られず、例えば、第１距離δ１および第２距離δ２を検出するために上部フレーム１０１に固定された計測サポート部材であってもよい。なお、フレーム側部材は、上部フレーム１０１を含むフレームに直接支持されてもよいし、図１に示すスパイダ１１８のような連結部材を介して上部フレーム１０１を含むフレームに間接的に支持されてもよい。

［本開示のまとめ］
本開示の一態様に係る破砕状態判定装置（１）は、旋動式破砕機（１００，２００）の破砕室（１１６）内における被破砕物の状態を判定するための破砕状態判定装置（１）であって、前記旋動式破砕機（１００，２００）は、主軸（１０５）と、前記主軸（１０５）に固定されたマントル（１１３）と、フレーム（１０１）と、前記マントル（１１３）と対峙するように配置されるように前記フレーム（１０１）に固定され、前記マントル（１１３）との間に破砕室（１１６）を形成するコーンケーブ（１１４）と、を備え、前記主軸（１０５）の中心軸線が前記コーンケーブ（１１４）の中心軸線に対して傾斜した状態で前記主軸（１０５）が回転する偏心旋回運動によって前記コーンケーブ（１１４）とマントル（１１３）との間に形成される破砕室（１１６）内に導入された被破砕物を破砕するように構成され、前記破砕状態判定装置（１）は、前記破砕室（１１６）内における被破砕物の状態を判定する判定器（８）を備え、前記判定器（８）は、前記主軸（１０５）の前記コーンケーブ（１１４）の中心軸線に対する公転軌道に関する所定の値を取得し、前記所定の値から推定される前記公転軌道から得られる所定のパラメータを基準値と比較することにより前記破砕室（１１６）内における被破砕物の状態を判定する。

上記構成によれば、主軸（１０５）のコーンケーブ（１１４）の中心軸線に対する公転軌道を特定する値から公転軌道が推定される。推定された公転軌道から得られる所定のパラメータが基準値と比較されることによって破砕室（１１６）内における被破砕物の状態（破砕室（１１６）における被破砕物の充填率または偏在の有無等）が判定される。したがって、上記構成の破砕状態判定装置（１）であれば、目視によらず破砕室（１１６）内の状態を判定することができる。

前記破砕状態判定装置（１）は、前記公転軌道に関する所定の値を所定時間ごとに時系列に記憶する記憶器（９）を備え、前記判定器（８）は、前記時系列に記憶された複数の前記所定の値から破砕状態変化の経過を出力してもよい。上記構成によれば、判定結果と合わせて破砕室（１１６）内における被破砕物の状態変化の経過を把握することができる。

前記破砕状態判定装置（１）は、前記主軸（１０５）および前記主軸（１０５）に対向する位置に位置するように前記フレーム（１０１）に支持されたフレーム側部材（４）のうちの少なくとも何れか一方に取り付けられ、前記主軸（１０５）の前記コーンケーブ（１１４）の中心軸線に対する公転軌道に関する所定の値を検出する検出器（７，７Ｂ，７Ｃ）を備えてもよい。

前記フレーム側部材（４）は、前記主軸（１０５）の上端部を回転自在に支持する上部軸受（３）を含む上部軸受構造体であってもよい。

前記検出器（７，７Ｂ）は、前記主軸（１０５）と前記フレーム側部材（４）との間の距離を周方向に異なる２箇所以上で検出するよう構成されていてもよい。

前記検出器（７）は、前記フレーム側部材（４）の第１位置に、前記主軸（１０５）に対向するように配置される第１センサ（７１）と、前記フレーム側部材（４）の前記第１位置とは異なる第２位置に、前記主軸（１０５）に対向するように配置される第２センサ（７２）と、を備え、前記第１センサ（７１）は、前記第１位置と前記主軸（１０５）との間の第１距離を検出し、前記第２センサ（７２）は、前記第２位置と前記主軸（１０５）との間の第２距離を検出してもよい。

前記検出器（７Ｂ）は、前記主軸（１０５）における第１位置に、前記フレーム側部材（４）に対向するような第１方向に向けて配置される第１センサ（７１Ｂ）と、前記主軸（１０５）における第２位置に、前記第１方向に交差し、前記フレーム側部材（４）に対向するような第２方向に向けて配置される第２センサ（７２Ｂ）と、を備え、前記第１センサ（７１Ｂ）は、前記第１位置と前記フレーム側部材（４）との間の第１距離を検出し、前記第２センサ（７２Ｂ）は、前記第２位置と前記フレーム側部材（４）との間の第２距離を検出してもよい。

上記構成によれば、径方向に関して２方向から主軸（１０５）とフレーム側部材（４）との距離が検出されるため、主軸（１０５）の中心から見たフレーム側部材（４）の中心位置を算出することができ、その中心位置データを蓄積することにより、公転軌道の径を推定することができる。

さらに、前記検出器（７Ｂ）は、前記主軸の自転による位相を検出する第３センサ（７４）を備えてもよい。

上記構成によれば、第１距離および第２距離を検出する際に、主軸（１０５）の自転による位相も検出されるため、第１距離および第２距離を検出することにより求められる主軸（１０５）の公転軌道において、主軸（１０５）の自転による影響を予めキャンセルすることができる。したがって、主軸（１０５）の自転による影響をキャンセルするために第１距離および第２距離の検出時間を長くとる必要がなくなり、公転軌道を求める時間を短くすることができる。

前記判定器（８）は、前記２箇所以上の箇所における前記主軸（１０５）と前記フレーム側部材（４）との間の距離から前記主軸（１０５）の中心位置の座標を算出し、前記主軸（１０５）の中心位置の座標を所定の期間蓄積することにより前記主軸（１０５）の中心位置の軌道を前記公転軌道として求め、得られた前記公転軌道において最も離れた２点間の距離を軌道径として算出し、算出された軌道径を基準値と比較することにより、前記破砕室（１１６）における被破砕物の状態を判定し得る。

上記構成によれば、径方向に関して２方向から得られる主軸（１０５）とフレーム側部材（４）との距離に基づいて主軸（１０５）の中心位置の座標が算出される。主軸（１０５）の中心位置の座標に基づいて求められる公転軌道において最も離れた２点間の距離を用いて比較することにより、破砕室（１１６）内における被破砕物の状態を簡単に判定することができる。

前記判定器（８）は、前記公転軌道の所定時間における軌道径の変化幅が基準値より大きい場合に、前記破砕室（１１６）における被破砕物の充填率が低いと判定してもよい。

上記構成によれば、公転軌道の所定時間における軌道径の変化幅が基準値と比較されるため、所定時間において継続的に生じている破砕室（１１６）内の状態を判定することができる。

前記判定器（８）は、前記公転軌道の所定時間における軌道径の変化幅を、前記公転軌道の複数個所において算出し、複数の変化幅同士の差から前記破砕室（１１６）における被破砕物の偏在状況を判定してもよい。

上記構成によれば、公転軌道の複数箇所においてそれぞれ算出された公転軌道の所定時間における軌道径の変化幅が互いに比較されるため、破砕室（１１６）内の複数の箇所における被破砕物の偏在状況を判定することができる。

前記検出器（７Ｃ）は、前記主軸（１０５）に取り付けられた第４センサ（７３）と、前記主軸（１０５）の自転による位相を検出する第５センサ（７５）と、を備え、前記第４センサ（７３）は、前記主軸（１０５）の径方向に伸びる、互いに異なる２つの方向の加速度を検出してもよい。

本開示の他の態様に係る破砕状態判定方法は、旋動式破砕機（１００，２００）の破砕室（１１６）内における被破砕物の状態を判定するための破砕状態判定方法であって、前記旋動式破砕機（１００，２００）は、主軸（１０５）と、前記主軸（１０５）に固定されたマントル（１１３）と、フレーム（１０１）と、前記マントル（１１３）と対峙するように配置されるように前記フレーム（１０１）に固定され、前記マントル（１１３）との間に破砕室（１１６）を形成するコーンケーブ（１１４）と、を備え、前記主軸（１０５）の中心軸線が前記コーンケーブ（１１４）の中心軸線に対して傾斜した状態で前記主軸（１０５）が回転する偏心旋回運動によって前記コーンケーブ（１１４）とマントル（１１３）との間に形成される破砕室（１１６）内に導入された被破砕物を破砕するように構成され、前記破砕状態判定方法は、前記主軸（１０５）の前記コーンケーブ（１１４）の中心軸線に対する公転軌道に関する所定の値を取得し、前記所定の値から推定される前記公転軌道から得られる所定のパラメータを基準値と比較することにより前記破砕室（１１６）内における被破砕物の状態を判定する。

１ 破砕状態判定装置
２ 軸（主軸）
３ 軸受（上部軸受）
４ 軸受構造体（上部軸受構造体、フレーム側部材）
７，７Ｂ，７Ｃ 検出器
８ 判定器
７１，７１Ｂ 第１センサ （変位センサ）
７２，７２Ｂ 第２センサ （変位センサ）
７３ 第４センサ （加速度・位相センサ）
７４ 第３センサ
７５ 第５センサ
１００，２００ 旋動式破砕機
１０１ 上部フレーム（フレーム）
１０５ 主軸
１１３ マントル
１１４ コーンケーブ
１１５ 下部軸受
１１６ 破砕室
１１７ 上部軸受
１３３ 上部軸受構造体

Claims (14)

1. 旋動式破砕機の破砕室内における被破砕物の状態を判定するための破砕状態判定装置であって、
   前記旋動式破砕機は、
   主軸と、
   前記主軸に固定されたマントルと、
   フレームと、
   前記マントルと対峙するように配置されるように前記フレームに固定され、前記マントルとの間に破砕室を形成するコーンケーブと、を備え、
   前記主軸の中心軸線が前記コーンケーブの中心軸線に対して傾斜した状態で前記主軸が回転する偏心旋回運動によって前記コーンケーブとマントルとの間に形成される前記破砕室内に導入された被破砕物を破砕するように構成され、
   前記破砕状態判定装置は、
   前記主軸および前記主軸に対向する位置に位置するように前記フレームに支持されたフレーム側部材のうちの少なくとも何れか一方に取り付けられ、前記主軸の前記コーンケーブの中心軸線に対する公転軌道に関する所定の値を検出する検出器と、
   前記破砕室内における被破砕物の状態を判定する判定器と、を備え、
   前記検出器は、前記主軸と前記フレーム側部材との間の距離を周方向に異なる２箇所以上で検出するよう構成され、
   前記判定器は、
   前記２箇所以上の箇所における前記主軸と前記フレーム側部材との間の距離を、前記主軸の前記コーンケーブの中心軸線に対する公転軌道に関する所定の値として取得し、
   前記２箇所以上の箇所における前記主軸と前記フレーム側部材との間の距離から前記主軸の中心位置の座標を算出し、前記主軸の中心位置の座標を所定の期間蓄積することにより前記主軸の中心位置の軌道を前記公転軌道として求め、得られた前記公転軌道において最も離れた２点間の距離を軌道径として算出し、算出された軌道径を基準値と比較することにより、前記破砕室内における被破砕物の状態を判定する、破砕状態判定装置。
2. 旋動式破砕機の破砕室内における被破砕物の状態を判定するための破砕状態判定装置であって、
   前記旋動式破砕機は、
   主軸と、
   前記主軸に固定されたマントルと、
   フレームと、
   前記マントルと対峙するように配置されるように前記フレームに固定され、前記マントルとの間に破砕室を形成するコーンケーブと、を備え、
   前記主軸の中心軸線が前記コーンケーブの中心軸線に対して傾斜した状態で前記主軸が回転する偏心旋回運動によって前記コーンケーブとマントルとの間に形成される前記破砕室内に導入された被破砕物を破砕するように構成され、
   前記破砕状態判定装置は、前記破砕室内における被破砕物の状態を判定する判定器を備え、
   前記判定器は、
   前記主軸の前記コーンケーブの中心軸線に対する公転軌道に関する所定の値を取得し、
   前記所定の値から推定される前記公転軌道の所定時間における軌道径の変化幅を基準値と比較し、前記軌道径の変化幅が前記基準値より大きい場合に、前記破砕室における被破砕物の充填率が低いと判定する、破砕状態判定装置。
3. 旋動式破砕機の破砕室内における被破砕物の状態を判定するための破砕状態判定装置であって、
   前記旋動式破砕機は、
   主軸と、
   前記主軸に固定されたマントルと、
   フレームと、
   前記マントルと対峙するように配置されるように前記フレームに固定され、前記マントルとの間に破砕室を形成するコーンケーブと、を備え、
   前記主軸の中心軸線が前記コーンケーブの中心軸線に対して傾斜した状態で前記主軸が回転する偏心旋回運動によって前記コーンケーブとマントルとの間に形成される前記破砕室内に導入された被破砕物を破砕するように構成され、
   前記破砕状態判定装置は、前記破砕室内における被破砕物の状態を判定する判定器を備え、
   前記判定器は、
   前記主軸の前記コーンケーブの中心軸線に対する公転軌道に関する所定の値を取得し、
   前記所定の値から推定される前記公転軌道の所定時間における軌道径の変化幅を、前記公転軌道の複数個所において算出し、複数の変化幅同士の差から前記破砕室における被破砕物の偏在状況を判定する、破砕状態判定装置。
4. 前記公転軌道に関する所定の値を所定時間ごとに時系列に記憶する記憶器を備え、
   前記判定器は、前記時系列に記憶された複数の前記所定の値から破砕状態変化の経過を出力する、請求項１から３の何れかに記載の破砕状態判定装置。
5. 前記主軸および前記主軸に対向する位置に位置するように前記フレームに支持されたフレーム側部材のうちの少なくとも何れか一方に取り付けられ、前記主軸の前記コーンケーブの中心軸線に対する公転軌道に関する所定の値を検出する検出器を備えた、請求項２または３に記載の破砕状態判定装置。
6. 前記フレーム側部材は、前記主軸の上端部を回転自在に支持する上部軸受を含む上部軸受構造体である、請求項１または５に記載の破砕状態判定装置。
7. 前記検出器は、前記主軸と前記フレーム側部材との間の距離を周方向に異なる２箇所以上で検出するよう構成されている、請求項５または６に記載の破砕状態判定装置。
8. 前記検出器は、前記フレーム側部材の第１位置に、前記主軸に対向するように配置される第１センサと、前記フレーム側部材の前記第１位置とは異なる第２位置に、前記主軸に対向するように配置される第２センサと、を備え、
   前記第１センサは、前記第１位置と前記主軸との間の第１距離を検出し、
   前記第２センサは、前記第２位置と前記主軸との間の第２距離を検出する、請求項７に記載の破砕状態判定装置。
9. 前記検出器は、前記主軸における第１位置に、前記フレーム側部材に対向するような第１方向に向けて配置される第１センサと、前記主軸における第２位置に、前記第１方向に交差し、前記フレーム側部材に対向するような第２方向に向けて配置される第２センサと、を備え、
   前記第１センサは、前記第１位置と前記フレーム側部材との間の第１距離を検出し、
   前記第２センサは、前記第２位置と前記フレーム側部材との間の第２距離を検出する、請求項７に記載の破砕状態判定装置。
10. 前記検出器は、前記主軸の自転による位相を検出する第３センサを備えている、請求項９に記載の破砕状態判定装置。
11. 前記検出器は、
    前記主軸に取り付けられた第４センサと、
    前記主軸の自転による位相を検出する第５センサと、を備え、
    前記第４センサは、前記主軸の径方向に伸びる、互いに異なる２つの方向の加速度を検出する、請求項６または７に記載の破砕状態判定装置。
12. 旋動式破砕機の破砕室内における被破砕物の状態を判定するための破砕状態判定方法であって、
    前記旋動式破砕機は、
    主軸と、
    前記主軸に固定されたマントルと、
    フレームと、
    前記マントルと対峙するように配置されるように前記フレームに固定され、前記マントルとの間に破砕室を形成するコーンケーブと、を備え、
    前記主軸の中心軸線が前記コーンケーブの中心軸線に対して傾斜した状態で前記主軸が回転する偏心旋回運動によって前記コーンケーブとマントルとの間に形成される前記破砕室内に導入された被破砕物を破砕するように構成され、
    前記破砕状態判定方法は、
    前記主軸と前記フレーム側部材との間の距離を周方向に異なる２箇所以上で検出し、
    前記２箇所以上の箇所における前記主軸と前記フレーム側部材との間の距離を、前記主軸の前記コーンケーブの中心軸線に対する公転軌道に関する所定の値として取得し、
    前記２箇所以上の箇所における前記主軸と前記フレーム側部材との間の距離から前記主軸の中心位置の座標を算出し、前記主軸の中心位置の座標を所定の期間蓄積することにより前記主軸の中心位置の軌道を前記公転軌道として求め、得られた前記公転軌道において最も離れた２点間の距離を軌道径として算出し、算出された軌道径を基準値と比較することにより、前記破砕室内における被破砕物の状態を判定する、破砕状態判定方法。
13. 旋動式破砕機の破砕室内における被破砕物の状態を判定するための破砕状態判定方法であって、
    前記旋動式破砕機は、
    主軸と、
    前記主軸に固定されたマントルと、
    フレームと、
    前記マントルと対峙するように配置されるように前記フレームに固定され、前記マントルとの間に破砕室を形成するコーンケーブと、を備え、
    前記主軸の中心軸線が前記コーンケーブの中心軸線に対して傾斜した状態で前記主軸が回転する偏心旋回運動によって前記コーンケーブとマントルとの間に形成される前記破砕室内に導入された被破砕物を破砕するように構成され、
    前記破砕状態判定方法は、
    前記主軸の前記コーンケーブの中心軸線に対する公転軌道に関する所定の値を取得し、
    前記所定の値から推定される前記公転軌道の所定時間における軌道径の変化幅を基準値と比較し、前記軌道径の変化幅が前記基準値より大きい場合に、前記破砕室における被破砕物の充填率が低いと判定する、破砕状態判定方法。
14. 旋動式破砕機の破砕室内における被破砕物の状態を判定するための破砕状態判定方法であって、
    前記旋動式破砕機は、
    主軸と、
    前記主軸に固定されたマントルと、
    フレームと、
    前記マントルと対峙するように配置されるように前記フレームに固定され、前記マントルとの間に破砕室を形成するコーンケーブと、を備え、
    前記主軸の中心軸線が前記コーンケーブの中心軸線に対して傾斜した状態で前記主軸が回転する偏心旋回運動によって前記コーンケーブとマントルとの間に形成される前記破砕室内に導入された被破砕物を破砕するように構成され、
    前記破砕状態判定方法は、
    前記主軸の前記コーンケーブの中心軸線に対する公転軌道に関する所定の値を取得し、
    前記所定の値から推定される前記公転軌道の所定時間における軌道径の変化幅を、前記公転軌道の複数個所において算出し、複数の変化幅同士の差から前記破砕室における被破砕物の偏在状況を判定する、破砕状態判定方法。

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