JPH0691187A - ローラ式粉砕装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 異常振動による粉砕部の過大な応力の発生を
防止し、粉砕部各部品の損傷・破損事故を未然に防ぐこ
とができるローラ式粉砕装置および方法を提供する。 【構成】 ハウジング１９内で回転自在に支持された粉
砕リング１上に、回転方向に沿って所定間隔で配置され
た複数の粉砕ローラ２がローラブラケット３を介して加
圧フレーム９により加圧支持され、粉砕リング１と粉砕
ローラ２の間で被粉砕物を粉砕するローラ式粉砕装置を
用いた粉砕方法において、粉砕部に対する荷重の変動か
ら粉砕装置の異常振動の発生を予知し、この予知に基い
て加圧フレーム９に対する加圧装置１７の加圧力を一時
的に低減して異常振動の発生を防止し、異常振動発生の
おそれがなくなった時点で加圧力を回復させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はローラ式粉砕装置および
方法に係り、特に異常振動発生による粉砕部の部品の破
損・損傷を防止するのに好適なローラ式粉砕装置および
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６にローラ式粉砕装置の全体構造を示
す。ヨーク１０は減速機１１の出力軸上に回転可能なよ
うに取りつけられており、このヨーク１０上には環状の
粉砕リング１が固定されている。粉砕リング１上のくぼ
み部には、ローラブラケット３にローラ軸およびベアリ
ングにより回転可能なように固定されたローラ２が等間
隔で３組設置されている。ローラブラケット３の上部お
よび加圧フレーム９下面にはピン４が入る溝が加工され
ており、ローラブラケット３およびローラ２はピン４を
介して加圧フレーム９により粉砕リング１上に押しつけ
られ、ローラ２が転倒しないようになっている。加圧フ
レーム９にはピボットアーム１２が取りつけられてお
り、このピボットアーム１２のもう一方の端は加圧シリ
ンダ１７に固定されたローディングロッド１３とつなが
っている。加圧シリンダ１７は加圧力制御装置５によ
り、加圧力を制御でき、これによりローラ２の粉砕リン
グ１への加圧力を可変できるようになっている。

【０００３】モーターにより減速機１１の入力軸を回転
させると、減速機１１の出力軸に取りつけられたヨーク
１０およびヨーク１０に固定された粉砕リング１が回転
する。この時、加圧シリンダ１７はローディングロッド
１３を引張っており、この引張り力はピボットアーム１
２を介して加圧フレーム９を下方向に押しつけており、
この加圧フレーム９はピン４、ローラブラケット３を介
してローラ２を粉砕リング１に押しつけている。被粉砕
物（例えば、石炭）は中央上部の供給管１４から投下さ
れ、ローラ２と粉砕リング１にはさまれ、圧壊作用によ
り粉砕される。粉砕された被粉砕物（例えば、微粉炭）
は熱風に吹き上げられ、分級機１５を通り、所定の粒度
のものは出口管１６へ、それより粒度の大きいものは粉
砕部へ落下し、再び粉砕される構造となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来装置は、粉砕
時の異常な振動により、粉砕部に過大な応力（通常の１
０倍程度）が発生し、これにより粉砕部の部品が損傷を
受けたり、突発的に破壊し、粉砕装置の運転に支障をき
たすという問題点があった。図６に示すローラ式粉砕装
置において、被粉砕物は粉砕リング１とローラ２の間で
粉砕され、この時、ヨーク１０、ローラ２、ローラブラ
ケット３および加圧フレーム９などで構成される粉砕部
は常に激しい衝撃荷重を受けている。これらの部品は激
しい衝撃荷重を受けても疲労破壊しないように設計され
ている。また、図６に示すローラ式粉砕装置は、被粉砕
物の性状や運転状態（被粉砕物の供給量、加圧力、分級
状態）などにより、しばしば異常な振動が発生すること
がある。図７は異常振動が発生した場合のローラ２の鉛
直方向の加速度の測定結果を示す。図７に示すように、
異常振動発生時には正常時の約１０倍程度の加速度がロ
ーラ２に発生し、これにより粉砕部には各部品が損傷を
受けるような過大な応力が発生する。この異常な振動は
ローラ２と被粉砕物のスリップが原因であることが明ら
かとなっており、種々の防止策が施されているものの、
完全には防止できていないのが現状である。

【０００５】衝撃荷重や異常振動発生などにより粉砕部
の部品が破損した場合、部品交換のために長時間粉砕装
置を停止する必要があるため、粉砕装置の運転に支障を
きたすことになる。本発明の目的は、異常振動による粉
砕部の過大な応力の発生を防止し、粉砕部各部品の損傷
・破損事故を未然に防ぐローラ式粉砕装置および方法を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願の第１の発明は、ハウジング内で回転自在に支持さ
れた粉砕リングと、粉砕リング上に回転方向に沿って所
定間隔で配置された複数個の粉砕ローラと、該ローラを
回転可能に支持するローラブラケットと、ピンを介しロ
ーラブラケットと粉砕ローラを粉砕リングに対し加圧す
る加圧フレームと、加圧フレームに加圧力を与える加圧
装置とを設けたローラ式粉砕装置において、粉砕リング
と粉砕ローラに対する荷重変動を計測する手段と、荷重
変動の変化より粉砕装置の異常振動の発生を予知し該予
知に基づき加圧装置の加圧力を一時的に低減させる手段
とを設けたことを特徴とするローラ式粉砕装置に関す
る。

【０００７】第２の発明は、ハウジング内で回転自在に
支持された粉砕リング上で、回転方向に沿って所定間隔
で配置された複数個の粉砕ローラが加圧フレームによっ
て支持され、加圧フレームを加圧装置で加圧することに
より粉砕ローラを粉砕リング上に圧接し、被粉砕物を粉
砕リングと粉砕ローラの間で粉砕するローラ式粉砕方法
において、粉砕部に対する荷重変動の変化から粉砕装置
の異常な振動の発生を予知し、異常振動の発生を予知し
た場合、粉砕ローラを粉砕リングに圧接する加圧力を一
時的に低減することにより異常振動の発生を防止し、異
常振動発生のおそれがなくなった時点で上記加圧力を回
復させることを特徴とするローラ式粉砕方法に関する。

【０００８】

【作用】ローラを粉砕リングへ加圧するためのローディ
ングロッドの荷重変動をロードセルなどの荷重測定器を
用いて測定し、この荷重変動の変化から粉砕装置の異常
な振動の発生を予知し、異常振動の発生を予知した場
合、ローラを粉砕リングに圧接するための加圧力を一時
的に低減することにより、異常振動の発生を未然に防ぐ
ことが可能となる。

【０００９】

【実施例】本発明になるローラ式粉砕装置の実施例を図
１に示す。減速機１１の出力軸上にはヨーク１０が回転
可能なように取りつけられており、このヨーク１０上に
は環状の粉砕リング１が固定されている。粉砕リング１
上のくぼみ部には、ローラブラケット３にローラ軸およ
びベアリングにより回転可能なように固定されたローラ
２が等間隔で３組設置されている。ローラブラケット３
の上部および加圧フレーム９下面にはピン４が入る溝が
加工されており、ローラブラケット３およびローラ２は
ピン４を介して加圧フレーム９により粉砕リング１上に
押しつけられ、ローラ２が転倒しないようになってい
る。加圧フレーム９にはピボットアーム１２が取りつけ
られており、このピボットアーム１２のもう一方の端は
ローディングロッド１３とつながっている。ローディン
グロッド１３は、荷重を測定するためのロードセル２０
を介して加圧シリンダ１７につながっており、加圧シリ
ンダ１７でローディングロッド１３を引張ることによ
り、加圧フレーム９を下方向に加圧し、ローラ２を粉砕
リング１上に圧接する構造となっている。加圧シリンダ
１７は加圧力制御装置５により加圧力を可変できるよう
になっている。

【００１０】ローラ２を粉砕リング１上に圧接するため
のローディングロッド１３と加圧シリンダ１７の間には
ロードセル２０が取りつけられており、加圧シリンダ１
７を加圧することによりローディングロッド１３に作用
する荷重を測定できるようになっている。このロードセ
ル２０により電圧として測定された荷重はアンプ２１で
増幅され、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器２２で
デジタル信号に変換された後、例えばパーソナルコンピ
ュータやワークステーションのようなコンピュータ２３
に送られる。コンピュータ２３には表示用ディスプレイ
２４、キーボード２５、例えばハードディスクのような
大容量のデータ記憶装置２６が接続されている。また、
コンピュータ２３は加圧力制御装置５に接続されてお
り、ロードセル２０により測定した荷重変動から異常振
動の発生を検知した場合、ただちに加圧シリンダ１７の
加圧力を低下させることができるようになっている。

【００１１】粉砕時、被粉砕物はローラ２と粉砕リング
１の間で粉砕されるため、ローラ２は被粉砕物から常に
衝撃力を受けている。ローラ２はローラブラケット３、
ピン４、加圧フレーム９、ピボットアーム１２、ローデ
ィングロッド１３を介して加圧シリンダ１７で粉砕リン
グ１上に圧接される構造となっているため、ローラ２の
衝撃力はローラブラケット３、ピン４、加圧フレーム
９、ピボットアーム１２からローディングロッド１３に
伝わる。したがって、ローディングロッド１３の荷重変
動を測定することにより、ヨーク１０、粉砕リング１、
ローラ２、ローラブラケット３、加圧フレーム９などで
構成される粉砕部の荷重変動の大きさを知ることができ
る。図１に示す本発明になるローラ式粉砕装置ではロー
ディングロッド１３と加圧シリンダ１７の間にロードセ
ル２０が取りつけられているため、粉砕部に発生する荷
重変動を測定することが可能である。従来のローラ式粉
砕装置では、荷重を検知する機構が設けられていないた
め、粉砕部の荷重変動を知ることはできない。粉砕時、
ローディングロッド１３の荷重変動は、ロードセル２０
で連続的に電圧変化として測定され、アンプ２１で増幅
された後、Ａ／Ｄ変換器２２でデジタルデータに変換さ
れ、コンピュータ２３に取りこまれる。

【００１２】本発明になるローラ式粉砕装置では、コン
ピュータ２３に取りこまれた荷重変動の変化から粉砕装
置の異常な振動の発生を予知し、異常振動の発生を予知
した場合、ただちに加圧力制御装置５へ信号を送り、加
圧シリンダ１７の加圧力を低減することにより、各部品
の損傷を防止し、粉砕部各部品の破損事故を未然に防ぐ
ことが可能である。

【００１３】図２に、本発明になるローラ式粉砕装置に
おける加圧シリンダ１７とローディングロッド１３の荷
重の関係を示す。図２において、時間０から時間ｔ₁ ま
では正常な運転状態であり、加圧シリンダ１７の加圧力
は一定で、ローディングロッド１３の荷重変動も小さ
い。時間ｔ₁ は、粉砕装置に異常な振動が発生し、ロー
ディングロッド１３の荷重変動すなわち粉砕部の荷重変
動が徐々に大きくなり始めた点である。本発明になるロ
ーラ式粉砕装置では、コンピュータ２３内でこのローデ
ィングロッド１３の荷重変動の増大を検知し、ただちに
コンピュータ２３から加圧力制御装置５に信号を送り、
加圧シリンダ１７の加圧力を低下することが可能であ
る。加圧シリンダ１７の加圧力はｔ₁ からｔ₂ まで徐々
に低下し、これに伴ってローディングロッド１３の荷重
変動、すなわち、ヨーク１０、粉砕リング１、ローラ
２、ローラブラケット３、加圧フレーム９などで構成さ
れる粉砕部の荷重変動も低下している。時間ｔ₃ は、コ
ンピュータ２３がローディングロッド１３の荷重の低下
を検知し、加圧力制御装置５へ信号を送り、加圧シリン
ダ１７の加圧力を増加させ始めた点である。加圧力はｔ
₄ まで徐々に増加し、元の加圧力に戻る。これに伴っ
て、ローディングロッド１３の荷重変動も若干大きくな
っている。

【００１４】図３に従来のローラ式粉砕装置における加
圧シリンダ１７の加圧力とローディングロッド１３の荷
重の関係を示す。従来のローラ式粉砕装置はローディン
グロッド１３の荷重変動を検知する機構や、ローディン
グロッド１３の荷重値からコンピュータ２３により加圧
シリンダ１７を制御する機構が設けられていない。その
ため、ローディングロッド１３の荷重が増大し始めて
も、ただちに加圧シリンダ１７の加圧力を低減すること
はできず、図３（ｂ）に示すように、ローディングロッ
ド１３、すなわち、ヨーク１０、粉砕リング１、ローラ
２、ローラブラケット３、加圧フレーム９などで構成さ
れる粉砕部に過大な荷重（応力）が発生し、各部品に損
傷を与えてしまうことになる。

【００１５】コンピュータ２３に連続的に取りこまれた
ローディングロッド１３の荷重変動から、粉砕部各部品
に発生する応力変動の大きさを推定し、加圧シリンダ１
７の加圧力を低下させるべきかどうかの判断は、例えば
以下の方法により簡単に行なうことができる。粉砕部各
部品に発生する応力は、あらかじめ各部品ごとに、例え
ば有限要素法などによる応力解析によって求められた作
用荷重と発生応力の関係を用いることにより、推定する
ことができる。すなわち、各部品の発生応力σは次式に
より推定することができる。

【００１６】σ＝α・Ｗ ‥‥（１） ここで、Ｗは作用荷重であり、ロードセル２０で計測さ
れ、コンピュータ２３に取りこまれている。また、αは
あらかじめ有限要素解析などにより求められた作用荷重
と発生応力の比であり、各部品ごとに求めておく必要が
ある。αは各部品について、例えば有限要素法による応
力解析を行なうことにより簡単に求めることができる。
図４に有限要素解析の例としてヨーク１０の応力解析モ
デルを示す。このモデルは対称性が考慮され全周の１／
３がモデル化されている。図４のようなモデルに荷重Ｗ
を負荷し、応力解析することにより、ヨーク１０の詳細
な応力分布を知ることができ、発生する応力の最大値σ
max やその発生位置を知ることができる。応力解析によ
り、最大発生応力σmax がわかれば、αは次式により求
めることができる。

【００１７】α＝σmax ／Ｗ ‥‥（２） 各部品が損傷を受けるとすれば、最大応力発生点である
ので、αは各部品の最大応力σmax についてのみ求めて
おけばよい。上記手法、すなわち（１）式を用いて、求
めた応力振幅Δσが例えば材料の疲労限度Δσ_W を越え
ようとした場合、コンピュータ２３から加圧力制御装置
５に信号を送り、加圧シリンダ１７の加圧力を低減する
ことにより、応力振幅Δσは疲労限度Δσ_W 以下とな
り、部品の損傷を受けることを防止することができる。

【００１８】以上のように、本発明になるローラ式粉砕
装置では、ロードセル２０によって測定され、コンピュ
ータ２３内に取りこまれた荷重変動から各部品の応力変
動を推定することができ、粉砕部に損傷を与えるような
過大な応力が発生しようとした場合、ただちに加圧力を
低減し、粉砕部の発生応力を低下させることができる。
各部品の応力変動や加圧力低減の状況は常時ディスプレ
イ２４に表示されており、ディスプレイ２４をみること
により各部品の発生応力や加圧力の大きさを知ることが
できる。また、これらの情報はデータ記憶装置２６に記
憶されており、随時ディスプレイ２４に表示してみるこ
とが可能である。

【００１９】以上のように、本発明になるローラ式粉砕
装置によれば、粉砕部の各部品に過大な応力が発生しよ
うとした場合においても、ただちに加圧力を減少させ、
粉砕部の応力を低減することができ、粉砕部各部品の損
傷・破損事故を未然に防止することが可能となる。本発
明の他の実施例を図５に示す。本実施例は、ローディン
グロッド１３の荷重変動ではなく、ローラブラケット３
に取りつけた加速度計２７から粉砕部各部品の加速度変
化を測定し、これより荷重変動を計算し、各部品の発生
応力を推定するものである。粉砕部の荷重変動ΔＷは加
速度ａから次式で計算することができる。

【００２０】ΔＷ＝ｍａ ‥‥ （３） ここで、ｍは粉砕部の質量である。本実施例も、図１の
実施例と全く同様に、粉砕部に過大な応力が発生しよう
とした場合、ただちに加圧力を低減し、粉砕部の発生応
力を低下させることができ、粉砕部各部品の損傷・破損
を未然に防止することが可能である。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、ローラ式粉砕装置の衝
撃荷重や異常振動による粉砕部各部品の過大な応力の発
生を防止することが可能となり、粉砕部各部品の損傷や
破損事故を未然に防ぐことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例側面図。

【図２】本発明において異常振動発生時の加圧装置の加
圧力変化を示す図。

【図３】従来のローラ式粉砕装置における荷重と加圧装
置の加圧力を示す図。

【図４】ローラミルのヨークについての有限要素解析モ
デルを示す図。

【図５】本発明の他の実施例図。

【図６】従来のローラ式粉砕装置を示す図。

【図７】従来のローラ式粉砕装置の異常振動発生時にお
けるローラの加速度を示す図。

【符号の説明】 １…粉砕リング、２…粉砕ローラ、３…ローラブラケッ
ト、４…ピン、５…加圧力制御装置、９…加圧フレー
ム、１０…ヨーク、１１…減速機、１２…ピボットアー
ム、１３…ローディングロッド、１４…供給管、１５…
分級器、１７…加圧シリンダ、１９…ハウジング、２０
…ロードセル、２１…アンプ、２２…Ａ／Ｄ変換器、２
３…コンピュータ、２４…ディスプレイ、２５…キーボ
ード、２６…記憶装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジング内で回転自在に支持された粉
   砕リングと、粉砕リング上に回転方向に沿って所定間隔
   で配置された複数個の粉砕ローラと、該ローラを回転可
   能に支持するローラブラケットと、ピンを介しローラブ
   ラケットと粉砕ローラを粉砕リングに対し加圧する加圧
   フレームと、加圧フレームに加圧力を与える加圧装置と
   を設けたローラ式粉砕装置において、粉砕リングと粉砕
   ローラに対する荷重変動を計測する手段と、荷重変動の
   変化より粉砕装置の異常振動の発生を予知し該予知に基
   づき加圧装置の加圧力を一時的に低減させる手段とを設
   けたことを特徴とするローラ式粉砕装置。
2. 【請求項２】 ハウジング内で回転自在に支持された粉
   砕リング上で、回転方向に沿って所定間隔で配置された
   複数個の粉砕ローラが加圧フレームによって支持され、
   加圧フレームを加圧装置で加圧することにより粉砕ロー
   ラを粉砕リング上に圧接し、被粉砕物を粉砕リングと粉
   砕ローラの間で粉砕するローラ式粉砕方法において、粉
   砕部に対する荷重変動の変化から粉砕装置の異常な振動
   の発生を予知し、異常振動の発生を予知した場合、粉砕
   ローラを粉砕リングに圧接する加圧力を一時的に低減す
   ることにより異常振動の発生を防止し、異常振動発生の
   おそれがなくなった時点で上記加圧力を回復させること
   を特徴とするローラ式粉砕方法。