JPH0716625B2

JPH0716625B2 - 揺動式分散・粉砕装置

Info

Publication number: JPH0716625B2
Application number: JP2010526A
Authority: JP
Inventors: 雄福島; 浩金沢; 茂太郎浦和; 治永田
Original assignee: Pacific Machinery and Engineering Co Ltd
Current assignee: Pacific Machinery and Engineering Co Ltd
Priority date: 1990-01-22
Filing date: 1990-01-22
Publication date: 1995-03-01
Anticipated expiration: 2010-03-01
Also published as: JPH03217253A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、被処理物と分散あるいは粉砕媒体が投入され
る処理容器を、円軌道上に沿って公転旋回させて、内部
の被処理物を分散あるいは粉砕するようにした揺動式分
散・粉砕装置に関するものである。

［従来の技術］石炭、水浄スラグ、珪砂等の効率のよい微粉砕をはじ
め、特にニューセラミックス材料の原料、エレクトロニ
クス素子用原料あるいは各種ファインケミストリー関係
のサブミクロン単位の物質の製造を目的とする微粉砕な
いし超微粉砕装置の開発は各方面で重要な目標になって
いる。

一方、粒子の微細化に伴って、これら微粉の液体への均
一な溶解分散および凝集し易い微粉体同志の解砕技術
も、粉砕技術と並行してその開発が急がれている。

上記のような要求に対応して、最近の開発の方向は、転
動式のボールミルや振動ミルのような主に衝撃力を利用
したミルから磨砕を加味した粉砕機の研究開発にその目
が向けられている。その理由は転動式のボールミルは、
ミル回転数に対して臨界回転数が存在するために回転数
による粉砕能力のアップが望めず、また振動ミルは種々
の理由により微粉砕機としては期待されているが、現状
では３ミクロン近辺に壁あるいは限界があるとみなされ
ているからである。

上記のような限界を除去するために、遊星ボールミルや
粉砕容器を垂直面の円軌道上を公転旋回運動させる水平
円筒式縦旋回式遠心ミルが提案されている。これらのミ
ルにおいてはボールに本体に作用する遠心力よりもはる
かに大きな遠心力が生じ、ボールの運動量およびボール
間の相対速度が大きくなり、ボールによる圧縮とボール
同志および粉砕容器壁間との磨砕によって粉砕される
が、前者の遊星ボールミルにおいては連続運転化が困難
であり、また臨界回転数が存在し、サブミクロン単位の
粉砕機としては十分な満足は得られていない。また、後
者の遠心ミルにも、臨界回転数が存在し、さらには偏心
軸を支持する軸受けにはミルの全体荷重およびその遠心
力も直接作用するので問題があり、動力的にも不経済で
あるなどの欠点がある。

そこで、特開昭62−53748号公報、同62−227456号公報
等によって、被処理物が投入される容器を水平面の円軌
道上を公転旋回させる水平旋回型粉砕機が提案されてい
る。

前者の公報に記載されている粉砕機は、第10図に示され
ているように、旋回台５′上に粉砕容器１′が取り付け
られるようになっている。旋回台は、弾力性のあるロッ
ド９′で支持され、そしてモータ８′によりプーリ1
0′、10′を介して偏心シャフト６′が駆動されると、
旋回台５′は水平面で公転旋回し、粉砕容器に投入され
ている粉体は、媒体により圧壊力および摩擦力が加わっ
て粉砕されるようになっている。また、図には示されて
はいないが粉砕容器の側壁には、その１部が切り欠かか
れ、この切り欠かかれた部分にスクリーンが取り付けら
れている。

一方、特開昭62−227456号公報には、第11図に示すよう
に、改良された粉砕機が開示されている。すなわち旋回
台５′上には円錐台形の支柱11′が設けられ、粉砕容器
１′はこの支柱の傾斜面12′に接して鉛直線に対して角
αだけ傾斜して締結手段13′で固定されている。

［発明が解決しようとする課題］このような粉砕機が、前記公報にもその理由が述べられ
ているように、粉砕容器１′１′に作用するジャイロ運
動による遠心力に比較して、粉砕媒体に作用する遠心力
を大きくすることができ、粉砕効率を高くすることはで
きるという優れた効果は認められる。しかしながら、改
良すべき点も認められる。例えば旋回台５′が弾力性の
あるロッド９′、９′で支持されているので、ロッド
９′、９′の強度上大型粉砕機には適用が困難と考えら
れる。大型で荷重の大きい粉砕容器１′１′を支持しよ
うとすると、剛性の大きいロッド９′、９′を使用しな
ければならないが、ロッド９′、９′の剛性が大きくな
ると、粉砕容器１′１′に公転旋回運動を与えるときの
繰り返し曲げ応力も大きくなり、大きなモータ８′を必
要とする。実際、前記公報には、粉砕機は小容量処理用
である旨記載されている。またロッド９′、９′には、
運転中は常に繰り返し曲げ応力が働くため、材料疲労の
問題がつきまとう。さらには旋回台５′は、これを支持
するロッド９′、９′と、旋回運動を与える偏心シャフ
ト６′の２種類の異種部材によって公転旋回するように
構成されているので、部品数が多くなりコスト高になる
恐れもある。

また、上記も粉砕機には、偏心シャフト６′が１本だけ
設けられ、偏心シャフト６′とモータ８′の関係は、１
対１の関係になってモータ８′の配置が限定される欠点
もある。

さらには、上記のような従型の粉砕機によって処理する
場合は、粗い粒子は容器の上方部分に、そして細かい粉
砕粒子は下方部分に集まる傾向がある。したがって、容
器の下部あるいは底部にスクリーンが設けられている
と、容器の上部から被粉砕物を投入し、下方より粉砕さ
れた処理物を順次取り出すいわゆる連続運転が可能であ
るが、従来のスクリーンは粉砕容器の側部に設けられて
いるので、連続運転には適きさない。また、スクリーン
は粉砕容器１′とは別体として形成され、そして容器
１′の切り欠き部に取り付けられるようになっているの
で、スクリーンの取り付け組立に工数を要し、さらには
スクリーンの強度・耐用年数等にも問題がある。

粉砕容器を円軌道上に公転旋回させる従来の粉砕機は、
粉砕容器内に投入されている媒体同志あるいは媒体と容
器壁間との滑り並びに媒体の圧縮力により被粉砕物は効
率的に粉砕されるが、加速度あるいは回転数に臨界があ
るという欠点がある。すなわち回転数を上げると遠心力
も大きくなるが、ある大きさを越えると媒体は遠心力に
よって一体となって運動し、媒体同志の動きが小さくな
り粉砕効率が低下する。特に重力方向への媒体の運動が
なくなり効率が低下する。

もっとも第11図に示す粉砕機は、容器１′が水平旋回台
５′にたいして角αだけ傾斜して取り付けられているの
で、媒体は重力方向の作用も受け、粉砕効率の低下はあ
る程度抑えられている。すなわり、第12図に示すよう
に、旋回台５′に対して粉砕容器１′がαだけ傾斜して
取り付けられているので、媒体に作用する水平方向の遠
心効果をＰとすると、容器１′の壁に垂直に作用する分
力ＸはＸ＝Ｐ・cosα となり、容器１′の重力方向の分力Ｙの最大値はＹ＝±Psinα・cosα となる。すなわち鉛直方向の分力が生じ、媒体は、第12
図右側では下向きの力を受け、容器内壁面に沿って移動
させられる。容器が180度旋回すると、すなわち第12図
左側では負となり、逆方向の力が作用し媒体は上方へ移
動させれられるようになる。

このように鉛直方向の分力が生じるために、旋回台５′
の回転数を上げても、媒体２には重力方向の運動が生
じ、粉砕効率の低下はある程度抑えることができる。

しかしながら、上記分力Ｙには限界があり、回転数にも
自ら限界がある。ちなみに、上記粉砕機の回転数は250
r.p.m程度であり、鉛直方向へは大きな遠心効果を得る
ことは出来ないものである。その理由は分力Ｙの式Ｙ＝Psinα・cosα に旋回台５′を旋回させる偏心量εが現れていないこと
からも明らかなように、鉛直方向または壁面に沿う分力
に偏心量が全く利用されていないからである。

本発明は上記したような種々の問題点を解決した分散あ
るいは粉砕機を提供しようとするもので、具体的には比
較的大きな処理容器を備えることができると共に、耐用
年数が永く、部品の共通化を図ることができて安価で、
しかも駆動モータの配置に融通性のある揺動式分散・粉
砕装置を提供することを目的としている。

他の発明は、上記目的に加えて臨界回転数を高くして、
遠心効果を大きくすることのできる揺動式分散・粉砕装
置を提供することを目的とし、また他の発明は強度も大
きく耐摩耗性もあるスクリーンを備えると共に分散ある
いは粉砕された被処理物を順次連続的に取り出すことも
できる処理容器を備えた揺動式分散・粉砕装置を提供す
ることを目的としている。

［課題を解決するための手段］本発明は、上記目的を達成するために、被処理物と分散
あるいは粉砕媒体が投入される処理容器と、該処理容器
が取り付けられる揺動板と、該揺動板を支持すると共に
円軌道上に沿って公転旋回させる同じ形状の複数個の偏
心軸と、駆動モータとからなり、前記揺動板は前記偏心
軸によってのみ支持され、前記偏心軸の１個が前記駆動
モータで駆動されるように構成される。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の複数個の偏心軸
が、鉛直線に対して傾斜して設けられ、請求項３記載の
発明は、請求項１または２記載の処理容器が、複数段に
重ねられた容器であり、そして請求項４記載の発明は、
請求項１〜３のいずれかの項に記載の処理容器は、その
底面には分散あるいは粉砕媒体の径より小径の多数の細
孔が穿孔されたスクリーン部が設けられるように構成さ
れる。

［作用］まず、分散あるいは粉砕しようとする被処理物と媒体と
を適量宛処理容器に投入する。そして偏心軸の１つを駆
動モータで駆動する。そうすると、処理容器は円軌道上
に沿って公転旋回する。これにより、分散あるいは粉砕
媒体の回転力および遠心力により被処理物には圧壊およ
び摩擦力が加わり、分散あるいは粉砕される。この処理
は湿式あるいは乾式で行う。

また、請求項２記載の発明によると、偏心軸が鉛直線に
対して傾斜して設けられているので、偏心軸の回転数を
更に上げて粉砕する。このとき偏心軸が鉛直線に対して
αだけ傾斜し、そして揺動板の偏心量がεで、処理容器
の壁面に作用する遠心効果をＰとすると、傾斜角αによ
って媒体には鉛直方向に最大Ｙ＝±Psinα の分力が作用し、偏心量εによってさらにＹ′＝±εsinα・ω₂/g（但し、ωは回転角速度、ｇは
重力の加速度）の遠心効果が付加され、媒体の鉛直方向の活発な運動が
保証され、効率的に分散あるいは粉砕される。

請求項３記載の発明によると、処理容器が複数段に重ね
られているので、被処理物と媒体との混合物を適量に分
けて、上記したようにして処理する。

処理容器の底部にスクリーン部が形成されている請求項
３または４記載の発明では、バッチ運転するときはスク
リーン部を閉鎖する。開放して連続運動する。すなわち
被処理物を上部より投入し、分散あるいは粉砕された処
理済みの被処理物は、スクリーン部から順次排出するよ
うにして連続運転をする。またスクリーン部を備えた処
理容器が複数段重ねられた発明では、スクリーンの細孔
の目の大きさと、内部に投入する媒体の径を上段程大き
くし下段に向かって順次小さくして、被処理物をカスケ
ード式に処理する。

［実施例］本発明の第１実施例を第１、２図によって説明する。こ
れらの図を参照すると明らかなように、本実施例による
と、処理容器５を支持している揺動板６は、３本の偏心
軸９、13および13′によって支持されている。すなわち
平面が３角形状を呈する揺動板６は、架台フレーム15上
に軸受けされている３個の偏心軸９、13および13′のみ
によって支持され、そして円軌道上を公転旋回するよう
に設けられている。

偏心軸９、13および13′は、同じ構造を有し、下方部の
主軸部130はスラスト方向の荷重も受ける上下一対の軸
受12、14によって回転自在に軸支され、上方の従軸部13
1は揺動板６に設けられている同様な軸受けによって軸
支されている。偏心軸９、13および13′は当然ながら主
軸部と従軸部とに対してεだけ偏心したクランク部11を
有し、このクラン部11の端部にはバランスウエイト16が
設けられている。そして図示の実施例では偏心軸９が、
伝動手段２、３を介して駆動モータ１で駆動されるよう
になっている。

処理容器４は、ダルマ状に膨らんだ部分を有しその上方
の開口部分に蓋体５が設けられ、そして図示されない適
当な手段によって動揺板６の略中心部に取り外し自在に
固定されるようになっている。処理容器４の側面に、詳
しくは後述するように、スクリーン部が形成されている
ときは、揺動板６もそれに適した形状、例えば処理済み
の被粉砕物を下方から連続的に取り出すことができるよ
うに構成される。

なお本実施例においては、処理容器４の径と、偏心量ε
との比は、例えば4.5〜8.5に選定されている。また架台
フレーム15は複数個の緩衝装置18によって床面上に支持
されている。

上記実施例においても、モータ１を起動すると偏心軸９
は、伝動手段２、３を介して回転駆動され、他の偏心軸
13、13′は追従し揺動板６は半径εの円軌道状に沿って
公転する。その結果、媒体充填率が例えば40〜60％にな
るように充填された処理容器４中に投入されている被処
理物は、媒体の回転運動および旋回運動により分散処理
あるいは粉砕処理されることは明らかである。

本実施例によると、揺動板６は偏心軸９、13、13′によ
ってのみ支持されているので、重量のある処理容器４す
なわち大型の処理容器４を取り付けることができる。ま
た揺動板６を支持する部材も、揺動板６に旋回揺動運動
を与える部材も同じ構造の偏心軸９、13、13′であるの
で、部品数を減らすことができる。しかも処理容器４を
支持する支持部材が偏心軸９、13、13′であるので、従
来の弾力性のあるロッドに比較して耐用年数も長い。さ
らには、任意の偏心軸９、13、13′を駆動用に選択でき
るの駆動モータ１の配置に融通性がある。

次に、本発明の第２実施例を第３図によって説明する。
本実施例によると、偏心軸９、13は２個のみ示されてい
るが、複数の偏心軸９、13は鉛直線ｃに対して角αだけ
傾斜されている。そしてこの傾斜に対応して揺動板６
も、架台フレーム15も傾斜され、架台フレーム15が高く
なる部分にはバラスト質量17が緩衝装置18に付加されて
いる。その他の構成要素は、第１、２図に示す第１実施
例の要素と同じであるので、同じ参照符号を付けて重複
説明はしない。

本実施例によると、偏心軸９、13が角αだけ傾斜してい
るので、媒体には第１実施例のものに比較して、鉛直方
向の分力が付加される。すなわち第４図に示されている
ように、処理容器４は旋回揺動運動をするときに、上下
方向に２εsinα だけ移動する。この上下方向の移動を、見かけ上の単振
動とみなすと、その加速度ａは一般に変位をｘとすると
ω₂ｘで与えられるので、ａ＝ω₂εsinα となる。

したがって、単位質量あたり鉛直方向の遠心効果は ω₂εsinα/g となる。この遠心効果が偏心軸９、13が鉛直線ｃに対し
て角α傾斜していることにより生ずる分力Psinαに付加
され、その結果媒体の重力方向の運動も活発となり、回
転数を大きくすることができる。すなわちこの分力は18
0度回転すると、向きが逆になり、回転数を上げて遠心
効果を例えば50″Ｇ″程度まで大きくしても、媒体およ
び被処理物には微小な上下方向の力が作用し媒体の活発
な動きが保証され、分散・粉砕効率は大きくなる。

また本実施例のように、偏心軸９、13の傾斜に応じて架
台フレーム15と揺動板６とを傾斜させると、第１実施例
における架台フレーム15の一方にバラスト質量17を付加
するだけで実施できる利点がある。

第５図に示す第３の実施例では、偏心軸９、13および架
台フレーム15は、第２実施例のものと同様に傾斜してい
るが、揺動板６は水平に配置されている。本実施例によ
っても偏心軸９、13が鉛直線に対して角αだけ傾斜し、
また偏心量がεであるので、第６図中に式が示されてい
るように、第２実施例のものと同様に上下方向に単振動
的に移動し、鉛直方向の遠心力による分力が生じること
は明らかである。

本実施例によると、長短２種類の偏心軸が必要である
が、処理容器４を水平面上に取り付けることができるメ
リットがある。

なお、図には示されていないが、軸受けの配置・取り付
けを工夫することにより、偏心軸のみを傾斜させて実施
できることは明らかである。

次に、処理容器の実施例を第７、８、９図を参照して説
明する。第７図に示す処理容器４はフラスコ状を呈し、
その底部にスクリーン部41が一体的に穿孔形成されてい
る。このスクリーン部41の目の大きさは、容器４に投入
される分散あるいは粉砕媒体の直径より小さくなってい
る。なお符号43は、容器を揺動板６に固定するための取
付板を示している。

このように容器４がフラスコ状を呈していると、粉砕処
理中に被処理物が、媒体と共に容器４内を循環し、粉砕
効率が高くなる。勿論処理容器４の側壁が内側に傾斜し
ているので、被処理物が外部に飛散するようなことはな
い。またスクリーン部41が設けられているので、上部の
投入口42から被処理物を連続的に投入し、スクリーン部
41によって被処理物をスクリーニングして下方へ排出す
るいわゆる連続処理も可能である。

第８図にも同様な処理容器４の実施例が示されている。
本実施例によると、処理容器４の縦断面が略円形を呈し
ているので、被処理物および媒体は矢印でも示すよう
に、処理容器４内を効果的に循環し、効率の良い処理が
できる。なお第７図に示す要素と同じ様な要素には同じ
参照符号が付けられている。またスクリーン部41は、取
付方は示されていないが、本体４に交換可能に取り付け
るようにすることができることは勿論である。

処理容器４、４′を２段に重ねた実施例が、第９図に示
されている。本実施例においても、第７、８図に示す構
成要素と同様な要素には同じ符号を付けて重複説明はし
ないが、本実施例による下方のスクリーン部41′の目の
大きさを上段のそれより小さくすることにより、カスケ
ード的に処理できる。この時、媒体の径も、下段の処理
容器に投入するものほど小さくして処理効率を上げるこ
ともできる。

なお、これらの実施例において、スクリーン部41、41′
を閉鎖してバッチ運転ができることは明かでらる。

［発明の効果］以上詳述したように、本発明によると、揺動板は同じ形
状の複数個の偏心軸でのみ支持されているので、すなわ
ち繰り返し応力を受ける部材が使用されていないので、
重量のある処理容器あるいは大型の処理容器を支持し、
そして比較的小さな駆動モータで駆動することができる
という本発明特有の効果が得られる。また揺動板は同じ
形状の複数個の偏心軸のみにより支持され、そしてその
内の１個が駆動されるようになっているので、部品を共
通化することができ安価に提供できる効果も得られる。
さらには、揺動板は同じ形状の複数個の偏心軸のみによ
り支持されているので、耐用年数の永い。

請求項２記載の発明によると、偏心軸は鉛直線に対して
傾斜して設けられているので、上記効果に加えて旋回回
転数をさらに上げ、遠心力を大きくし粉砕効率を一層高
めることができる。請求項３あるいは４記載の発明のよ
うに、処理容器の底部にスクリーン部が形成されている
と、バッチ運転時にはこれを閉鎖し、開放すると連続運
転もできる。またこれらの処理容器が複数段に設けられ
た発明によると、被処理物の媒体との混合物を適量に分
けて粉砕することができる。さらにはスクリーン部を備
えた処理容器が複数段重ねられた発明によると、スクリ
ーン部の目の大きさと、内部に投入する媒体の径を上段
程大きくし下段に向かって順次小さくして、被処理物を
カスケード式に処理することができる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す正面図、第２図はそ
の平面図、第３図は本発明の第２実施例を示す正面図、
第４図はその作用を示す模式図、第５図は本発明の第３
実施例を示す正面図、第６図はその作用を示す模式図、
第７、８、９図は処理容器のそれぞれ異なる実施例を示
す正面図、第10、11図はそれぞれ異なる従来例を示す正
面図、第12図は第11図に示す従来例の作用を示す模式図
である。４…処理容器、６…揺動板、９…偏心軸（駆動用）、1
3、13′…偏心軸（従動用）、41…スクリーン部

フロントページの続き (72)発明者永田治千葉県習志野市東習志野７―５―２大平洋機工株式会社習志野事業所内 (56)参考文献特開昭62−53748（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−227456（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理物と分散あるいは粉砕媒体が投入さ
れる処理容器と、該処理容器が取り付けられる揺動板
と、該揺動板を支持すると共に円軌道上に沿って公転旋
回させる同じ形状の複数個の偏心軸と、駆動モータとか
らなり、前記揺動板は前記偏心軸によってのみ支持さ
れ、前記偏心軸の１個が前記駆動モータで駆動されるこ
とを特徴とする揺動式分散・粉砕装置。
【請求項２】請求項１記載の複数個の偏心軸は、鉛直線
に対して傾斜して設けられている揺動式分散・粉砕装置
【請求項３】請求項１または２記載の処理容器は、複数
段に重ねられた容器である揺動式分散・粉砕装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかの項に記載の処理
容器は、その底面には分散あるいは粉砕媒体の径より小
径の多数の細孔が穿孔されたスクリーン部が設けられて
いる揺動式分散・粉砕装置。