特開 2022-178876 粉砕装置、評価装置、および評価方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022178876

(43)【公開日】2022-12-02

(54)【発明の名称】粉砕装置、評価装置、および評価方法

(51)【国際特許分類】

   B02C 15/12 20060101AFI20221125BHJP

   B02C 25/00 20060101ALI20221125BHJP

【ＦＩ】

B02C15/12

B02C25/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021085978

(22)【出願日】2021-05-21

(71)【出願人】

【識別番号】000165974

【氏名又は名称】古河機械金属株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110928

【弁理士】

【氏名又は名称】速水 進治

(72)【発明者】

【氏名】布田 将一

【テーマコード（参考）】

4D063

4D067

【Ｆターム（参考）】

4D063EE06

4D063EE17

4D063EE22

4D063GB02

4D063GB04

4D063GC05

4D063GC12

4D063GC14

4D063GC19

4D063GC21

4D063GC29

4D063GC32

4D063GD04

4D063GD13

4D063GD15

4D063GD16

4D067FF04

4D067FF13

4D067FF14

4D067GA08

4D067GA10

4D067GA20

4D067GB02

(57)【要約】

【課題】２つのリングに挟まれた複数のボールで粉砕を行う粉砕装置において粉砕状況を高精度に評価する技術を提供する。
【解決手段】粉砕装置１０は、第１リング７６、第２リング７４、複数のボール７２、駆動部７８、検出部１２０、処理部１４０、および出力部１５０を備える。複数のボール７２は、第１リング７６と第２リング７４との間に挟まれ、粉砕対象物を粉砕する。駆動部７８は、第１リング７６および第２リング７４の少なくとも一方を回転させる。検出部１２０は、第１リング７６および第２リング７４の少なくとも一方の振動を検出する。処理部１４０は、検出部１２０で得られた検出データを処理することにより出力データを生成する。出力部１５０は、出力データを出力する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１リングおよび第２リングと、
前記第１リングと前記第２リングとの間に挟まれ、粉砕対象物を粉砕する複数のボールと、
前記第１リングおよび前記第２リングの少なくとも一方を回転させる駆動部と、
前記第１リングおよび前記第２リングの少なくとも一方の振動を検出する検出部と、
前記検出部で得られた検出データを処理することにより出力データを生成する処理部と、
前記出力データを出力する出力部とを備える
粉砕装置。

【請求項2】

請求項１に記載の粉砕装置において、
前記出力部から出力された前記出力データを用いて粉砕条件を制御する制御部をさらに備える
粉砕装置。

【請求項3】

請求項２に記載の粉砕装置において、
前記粉砕対象物を送風により循環させる送風部をさらに備え、
前記制御部は、前記出力データに基づいて前記送風部を制御する
粉砕装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか一項に記載の粉砕装置において、
前記出力部から出力された前記出力データを表示する表示部をさらに備える
粉砕装置。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか一項に記載の粉砕装置において、
前記検出部は加速度を検出する
粉砕装置。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか一項に記載の粉砕装置において、
前記処理部は、
前記検出データから予め定められた周波数帯域の成分を抽出した抽出データを生成し、
前記抽出データを処理することにより前記出力データを生成する
粉砕装置。

【請求項7】

請求項６に記載の粉砕装置において、
前記処理部は、ローパスフィルタを用いて前記抽出データを生成する
粉砕装置。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか一項に記載の粉砕装置において、
前記駆動部は前記第１リングを回転させ、
前記第２リングは前記第１リングに対して前記複数のボールを押し付けており、
前記検出部は、前記第２リングの振動を検出する
粉砕装置。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか一項に記載の粉砕装置において、
前記検出部は変位を検出し、
前記処理部は、前記変位のオフセット量を示す前記出力データを生成する
粉砕装置。

【請求項10】

粉砕装置の粉砕状況を評価する評価装置であって、
振動を検出した検出データを取得する取得部と、
前記検出データを処理することにより出力データを生成する処理部と、
前記出力データを出力する出力部とを備え、
前記粉砕装置は、
第１リングおよび第２リングと、
前記第１リングおよび前記第２リングの少なくとも一方を回転させる駆動部と、
前記第１リングと前記第２リングとの間に挟まれ、粉砕対象物を粉砕する複数のボールと、
前記第１リングおよび前記第２リングの少なくとも一方の振動を検出する検出部と、
を備え、
前記取得部は、前記検出部で得られた前記検出データを取得する
評価装置。

【請求項11】

粉砕装置の粉砕状況を評価する評価方法であって、
振動を検出した検出データを取得する取得ステップと、
前記検出データを処理することにより出力データを生成する処理ステップと、
前記出力データを出力する出力ステップとを含み、
前記粉砕装置は、
第１リングおよび第２リングと、
前記第１リングおよび前記第２リングの少なくとも一方を回転させる駆動部と、
前記第１リングと前記第２リングとの間に挟まれ、粉砕対象物を粉砕する複数のボールと、
前記第１リングおよび前記第２リングの少なくとも一方の振動を検出する検出部と、
を備え、
前記取得ステップでは、前記検出部で得られた前記検出データを取得する
評価方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は粉砕装置、評価装置、および評価方法に関する。

【背景技術】

【0002】

粉砕装置において、運転条件には複数のパラメータがあり、効果的な粉砕を行うためにはそれらを適切に設定する必要がある。

【0003】

特許文献１には、リングボールミル機構を有するミル装置が記載されている。特許文献１のリングボールミル機構では、複数の粉砕ボールが、回転するロアリングとアッパーリングとの間に挟まれた構造を有している。

【0004】

特許文献２には、検出器により検出されたボールミルの負荷状態に応じて各ボールミルへの粉砕物供給量を調整することが記載されている。また、特許文献２には、検出器として、粉砕音の音響レベルを検出する音響センサ、分級された粉を輸送する輸送機の駆動モータ負荷を検出するトルク検出器、分級機の駆動モータ負荷を検出するトルク検出器、または分級された粉の流量を検出する流量計を使用可能であることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０２０／２５０９６０号

【特許文献2】特開平７－２８４６８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、粉砕装置の制御の精度を向上させるためには、粉砕状況を粉砕装置のタイプに応じて適切に評価することが必要である。そしてリングボールミル機構における粉砕状況の評価精度には向上の余地があった。

【0007】

本発明は、２つのリングに挟まれた複数のボールで粉砕を行う粉砕装置において粉砕状況を高精度に評価する技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明によれば、
第１リングおよび第２リングと、
前記第１リングと前記第２リングとの間に挟まれ、粉砕対象物を粉砕する複数のボールと、
前記第１リングおよび前記第２リングの少なくとも一方を回転させる駆動部と、
前記第１リングおよび前記第２リングの少なくとも一方の振動を検出する検出部と、
前記検出部で得られた検出データを処理することにより出力データを生成する処理部と、
前記出力データを出力する出力部とを備える
粉砕装置
が提供される。

【0009】

本発明によれば、
粉砕装置の粉砕状況を評価する評価装置であって、
振動を検出した検出データを取得する取得部と、
前記検出データを処理することにより出力データを生成する処理部と、
前記出力データを出力する出力部とを備え、
前記粉砕装置は、
第１リングおよび第２リングと、
前記第１リングおよび前記第２リングの少なくとも一方を回転させる駆動部と、
前記第１リングと前記第２リングとの間に挟まれ、粉砕対象物を粉砕する複数のボールと、
前記第１リングおよび前記第２リングの少なくとも一方の振動を検出する検出部と、
を備え、
前記取得部は、前記検出部で得られた前記検出データを取得する
評価装置
が提供される。

【0010】

本発明によれば、
粉砕装置の粉砕状況を評価する評価方法であって、
振動を検出した検出データを取得する取得ステップと、
前記検出データを処理することにより出力データを生成する処理ステップと、
前記出力データを出力する出力ステップとを含み、
前記粉砕装置は、
第１リングおよび第２リングと、
前記第１リングおよび前記第２リングの少なくとも一方を回転させる駆動部と、
前記第１リングと前記第２リングとの間に挟まれ、粉砕対象物を粉砕する複数のボールと、
前記第１リングおよび前記第２リングの少なくとも一方の振動を検出する検出部と、
を備え、
前記取得ステップでは、前記検出部で得られた前記検出データを取得する
評価方法
が提供される。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、２つのリングに挟まれた複数のボールで粉砕を行う粉砕装置において粉砕状況を高精度に評価する技術を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１の実施形態に係る粉砕装置の機能構成を例示する図である。

【図2】第１の実施形態に係る粉砕装置において粉砕対象物を粉砕するための構造を例示する図である。

【図3】第１の実施形態に係る粉砕装置において粉砕対象物を粉砕するための構造を例示する図である。

【図4】リングボールミル機構の構成を例示する図である。

【図5】リングボールミル機構の構成を例示する図である。

【図6】処理部、出力部および制御部を実現するための集積回路のハードウエア構成を例示する図である。

【図7】粉砕動作中の対象物の流れを例示する図である。

【図8】粉砕装置において第２リングと粉砕ボールとの間および第１リングと粉砕ボールとの間に対象物がない状態と、第２リングと粉砕ボールとの間および第１リングと粉砕ボールとの間に対象物がある状態とを示す図である。

【図9】処理部が行う処理の流れを例示するフローチャートである。

【図10】第２の実施形態に係る粉砕装置の構成を例示する図である。

【図11】第２の実施形態に係る制御部が行う処理の流れを例示するフローチャートである。

【図12】第３の実施形態に係るリングボールミル機構の様子を例示する図である。

【図13】第３の実施形態に係る粉砕装置の機能構成の変形例を示す図である。

【図14】第４の実施形態に係る評価装置の機能構成を例示する図である。

【図15】第４の実施形態に係る評価装置の機能構成の変形例を示す図である。

【図16】評価装置を実現するための計算機を例示する図である。

【図17】第４の実施形態に係る評価装置が実行する評価方法の流れを例示するフローチャートである。

【図18】実施例１における粉砕時の駆動信号と出力データを示すグラフである。

【図19】実施例２における粉砕時の駆動信号と出力データを示すグラフである。

【図20】（ａ）～（ｄ）は、実施例３において粉砕装置の動作中に圧電式加速度センサで得られた検出データのスペクトログラムである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

【0014】

なお、以下に示す説明において、特に説明する場合を除き、粉砕装置１０の検出部１２０、処理部１４０、出力部１５０、表示部１６０、制御部１７０、記憶部１８０、および判定部１９０や、評価装置２００の取得部２３０、処理部２４０、出力部２５０、表示部２６０、および制御部２７０は、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。粉砕装置１０の検出部１２０、処理部１４０、出力部１５０、表示部１６０、制御部１７０、記憶部１８０、および判定部１９０や、評価装置２００の取得部２３０、処理部２４０、出力部２５０、表示部２６０、および制御部２７０は、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされた本図の構成要素を実現するプログラム、そのプログラムを格納するハードディスクなどの記憶メディア、ネットワーク接続用インタフェースを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置には様々な変形例がある。

【0015】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る粉砕装置１０の機能構成を例示する図である。本実施形態に係る粉砕装置１０は、第１リング７６、第２リング７４、複数のボール（粉砕ボール）７２、駆動部７８、検出部１２０、処理部１４０、および出力部１５０を備える。複数のボール７２は、第１リング７６と第２リング７４との間に挟まれ、粉砕対象物を粉砕する。駆動部７８は、第１リング７６および第２リング７４の少なくとも一方を回転させる。検出部１２０は、第１リング７６および第２リング７４の少なくとも一方の振動を検出する。処理部１４０は、検出部１２０で得られた検出データを処理することにより出力データを生成する。出力部１５０は、出力データを出力する。以下に詳しく説明する。

【0016】

図２および図３は、本実施形態に係る粉砕装置１０において粉砕対象物を粉砕するための構造を例示する図である。図３では、容器２０内のガスおよび粉砕対象物の流れ、および駆動部７８の動きを矢印で示している。本実施形態の粉砕装置１０は、リングボールミル機構７０、容器２０、送風部５０、注入筒３０、加圧機構８０、供給部９０、および制御部１７０を備える。以下、図２～図５を参照し、粉砕装置１０の構造について詳しく説明する。

【0017】

リングボールミル機構７０は、複数個の粉砕ボール７２、第１リング７６、および第２リング７４を備える。第１リング７６は複数個の粉砕ボール７２を維持しながら軸周り（軸Ｏの周り）に回転する。第２リング７４は、複数個の粉砕ボール７２に対し第１リング７６とは反対側に配置され、複数個の粉砕ボール７２を第１リング７６に押し付ける。

【0018】

容器２０は、その内部にリングボールミル機構７０が配置され、リングボールミル機構７０よりも上方側の部分に貫通孔２４Ａが形成されている。送風部５０は、容器２０におけるリングボールミル機構７０よりも下方側に取り付けられ、容器２０の内部の上方に向けて送風する。注入筒３０は、容器２０に取り付けられ、貫通孔２４Ａを貫通している。注入筒３０は、第１リング７６における複数個の粉砕ボール７２よりも軸側に、外部のガスを流入させるために設けられている。加圧機構８０は、第２リング７４を粉砕ボール７２に対して押し付ける、すなわち、第２リング７４を介し粉砕ボール７２を第１リング７６に対して押し付けるための機構である。

【0019】

制御部１７０は、第１リング７６の回転動作及び送風部５０の送風動作および加圧機構８０による加圧動作を制御する。

【0020】

＜容器＞
容器２０は、図２に示されるように、一例として円筒状であり、周壁２２と、天板２４と、底板２６とを有している。容器２０の内部（周壁２２、天板２４及び底板２６とで囲まれている空間）には、注入筒３０の一部、円錐筒３５、排出管４０の一部、送風部５０、ウィング機構６０、リングボールミル機構７０、及び加圧機構８０の一部が配置されている。天板２４には、貫通孔２４Ａが形成されている。別の見方をすると、貫通孔２４Ａは、容器２０におけるリングボールミル機構７０よりも上方側の部分に形成されている。なお、図２における符号Ｏは、容器２０の軸を示している。また、符号＋Ｚは粉砕装置１０の上下方向の上方側を示し、符号－Ｚは粉砕装置１０の上下方向の下方側を示している。

【0021】

＜注入筒、円錐筒及び排出管＞
注入筒３０は、粉砕動作の開始前に容器２０の外部から内部に粉砕しようとする粉砕対象物（以下、対象物とも呼ぶ。）を導入するための導入管としての機能を有する。また、注入筒３０は、粉砕動作時に容器２０の外部のガス（一例として窒素、アルゴン等の不活性ガス、または空気）を内部に流入させる流入経路としての機能を有する。注入筒３０は、図２に示されるように、貫通孔２４Ａを貫通した状態で配置されている。注入筒３０は、その上下方向の上方側の部分の外周を排出管４０に囲まれた状態で、その上端側の部分で排出管４０に固定されている。ここで、排出管４０は、容器２０の天板２４の貫通孔２４Ａに嵌り込んで固定されている。すなわち、注入筒３０は、排出管４０を介して容器２０に取り付けられている。また、注入筒３０の下端は、後述するリングボールミル機構７０の複数の粉砕ボール７２で囲まれた領域に向けて開口している。そして、注入筒３０は、粉砕動作の開始前にリングボールミル機構７０の中央側に（複数の粉砕ボール７２よりも軸Ｏ側に）粉砕対象物を導入するようになっており、粉砕動作時に外部のガスを流入させるようになっている。

【0022】

円錐筒３５は、その頂点側（外周長が短い側）を上下方向の下方側に向けて注入筒３０の一部を囲んでいる。また、円錐筒３５は、リングボールミル機構７０よりも上方側に配置されている。

【0023】

排出管４０は、粉砕された対象物を排出するための管である。排出管４０は、図２に示されるように、その正面視にて、アルファベットのｒ字状を有している。すなわち、排出管４０は、軸Ｏに沿って配置されている円筒部分４２と、円筒部分４２の上下方向の中央部分に斜め方向から繋がっている枝状部分４４とを有している。円筒部分４２の下端は容器２０の内部で開口し、円筒部分４２の上端部分には注入筒３０が固定されている。枝状部分４４の上端の開口は、集塵機（図示省略）に繋がっている。

【0024】

＜送風部＞
送風部５０は、図２に示されるように、容器２０におけるリングボールミル機構７０よりも下方側に取り付けられ、容器２０の内部の上方に向けてガス（一例として窒素、アルゴン等の不活性ガス、または空気）を送り込む機能を有する。送風部５０は、一例として複数のガス出射部を有している。各ガス出射部は、容器２０の内周面とリングボールミル機構７０（第１リング７６）との間に形成されている隙間に向けてガス流を出射するようになっている（図３参照）。

【0025】

＜ウィング機構＞
ウィング機構６０は、図２に示されるように、容器２０の内部における、天板２４と円錐筒３５との間に配置されている。ウィング機構６０は、軸Ｏを中心として点対称に並べられた複数の揺動ウィングを有している。軸Ｏに対する各揺動ウィングの向きは可変であり、複数の揺動ウィングの向きを変更することにより、枝状部分４４から排出されるガス量を調節できるようになっている。

【0026】

＜リングボールミル機構及び加圧機構＞
図４および図５は、リングボールミル機構７０の構成を例示する図である。リングボールミル機構７０は、加圧機構８０に加圧されて、粉砕対象物にせん断力及び圧縮応力を作用させる機能を有する。リングボールミル機構７０は、図２に示されるように、一例として、容器２０の内部における上下方向の下方側に配置されている。リングボールミル機構７０は、複数個の粉砕ボール７２と、第１リング７６と、第２リング７４と、駆動部７８とを有している。

【0027】

複数個の粉砕ボール７２は、一例としてセラミック製である。ここで、複数個の粉砕ボール７２を構成するセラミックとしては、アルミナ、安定化ジルコニア、窒化ケイ素等が使用できる。

【0028】

第１リング７６は、図５に示すように、複数個の粉砕ボール７２を維持しながら駆動部７８に駆動されて軸周り（軸Ｏの周り）に回転するようになっている。第１リング７６は、一例として、中央に貫通孔が形成されているドーナツ状の部材である。第１リング７６の上面には、複数個の粉砕ボール７２を維持するために、各粉砕ボール７２が嵌る複数個の凹み７６Ａが形成されている。ここで、第１リング７６はたとえばセラミック製であり、第１リング７６を構成するセラミックとしては、アルミナ、安定化ジルコニア、窒化ケイ素等が使用できる。

【0029】

第２リング７４は、第１リング７６に維持されている複数個の粉砕ボール７２を挟んで第１リング７６の反対側に配置されている。第２リング７４は、その上面を後述する加圧機構８０に加圧されて、複数個の粉砕ボール７２を第１リング７６に押し付けるようになっている。第２リング７４は、一例として、中央に貫通孔が形成されているドーナツ状の部材である。第２リング７４の下面には、複数個の粉砕ボール７２を維持するために、各粉砕ボール７２が嵌る凹み７４Ａが形成されている。凹み７４Ａは軸Ｏに対して点対称に配置されている。ここで、第２リング７４はたとえばセラミック製であり、第２リング７４を構成するセラミックとしては、アルミナ、安定化ジルコニア、窒化ケイ素等が使用できる。

【0030】

駆動部７８は、図２に示されるように、第１リング７６の下方側に配置されている。第１リング７６は駆動部７８に対して固定されている。駆動部７８は、軸周り（軸Ｏの周り）に回転することで第１リング７６を軸Ｏの周りに回転させる。一例として第１リング７６は２５ｒｐｍ以上３００ｒｐｍ以下で回転できるようになっている。駆動部７８は、好ましくは１００ｒｐｍ以上１４０ｒｐｍ以下で第１リング７６を回転させる。

【0031】

加圧機構８０は一例として、リング単位表面積荷重１０，０００ｋｇｆ／ｍ^２以上４０，０００ｋｇｆ／ｍ^２以下の加圧力で第２リング７４の上面に加圧する機能を有している。加圧機構８０は、好ましくはリング単位表面積荷重１２，０００ｋｇｆ／ｍ^２以上２８，０００ｋｇｆ／ｍ^２以下の加圧力で第２リング７４に加圧する。

【0032】

＜供給部＞
供給部９０はたとえばスクリューフィーダー、ロータリーバルブ、テーブルフィーダ等のフィーダである。供給部９０は、注入筒３０を介して容器２０の内部に対象物１００を供給する。供給部９０による対象物１００の供給速度は可変である。

【0033】

＜制御部＞
制御部１７０は、粉砕装置１０の動作を制御する機能を有する。具体的には、制御部１７０は、駆動部７８の回転動作、送風部５０の送風動作、加圧機構８０の加圧動作、および供給部９０の供給動作等を制御するようになっている。たとえば制御部１７０は、駆動部７８の回転速度、すなわち第１リング７６の回転速度を所定の値とするよう駆動部７８を制御する。制御部１７０はたとえば風速を所定の値とするよう送風部５０を制御する。また、制御部１７０は、加圧力を所定の値とするよう加圧機構８０を制御する。供給部９０は、所定の速度で対象物１００を供給する。たとえばユーザは粉砕装置１０に対してこれらの所定の値のそれぞれを入力して設定することができる。制御部１７０は入力された値に基づき、制御を行える。駆動部７８の回転速度、送風部５０の風速（回転速度）、加圧機構８０の加圧力、供給部９０の供給速度等が、粉砕装置１０における粉砕条件に相当する。

【0034】

対象物１００は特に限定されないが、たとえば金属、半導体、ガラス等の無機物である。容器２０に供給する対象物１００の粒径は特に限定されず、塊状であってもよいし、粉体であっても良い。粉砕装置１０によれば粉体の粒子をさらに細かくすることができる。対象物１００の平均粒径はたとえば１μｍ以上１００μｍ以下とすることができ、１μｍ以上１０μｍ以下であることが特に好ましい。

【0035】

粉砕装置１０の処理部１４０、出力部１５０および制御部１７０は、実現するハードウエア（例：ハードワイヤードされた電子回路など）で実現されてもよいし、ハードウエアとソフトウエアとの組み合わせ（例：電子回路とそれを制御するプログラムの組み合わせなど）で実現されてもよい。以下、処理部１４０、出力部１５０および制御部１７０がハードウエアとソフトウエアとの組み合わせで実現される場合について、さらに説明する。

【0036】

図６は、処理部１４０、出力部１５０および制御部１７０を実現するための集積回路４００のハードウエア構成を例示する図である。集積回路４００は、例えば SoC（System On Chip）である。

【0037】

集積回路４００は、バス４０２、プロセッサ４０４、メモリ４０６、ストレージデバイス４０８、入出力インタフェース４１０、及びネットワークインタフェース４１２を有する。バス４０２は、プロセッサ４０４、メモリ４０６、ストレージデバイス４０８、入出力インタフェース４１０、及びネットワークインタフェース４１２が、相互にデータを送受信するためのデータ伝送路である。ただし、プロセッサ４０４などを互いに接続する方法は、バス接続に限定されない。プロセッサ４０４は、マイクロプロセッサなどを用いて実現される演算処理装置である。メモリ４０６は、RAM（Random Access Memory）などを用いて実現されるメモリである。ストレージデバイス４０８は、ROM（Read Only Memory）やフラッシュメモリなどを用いて実現されるストレージデバイスである。

【0038】

入出力インタフェース４１０は、集積回路４００を周辺デバイスと接続するためのインタフェースである。粉砕装置１０において入出力インタフェース４１０にはたとえば検出部１２０や表示部１６０としての表示装置等が接続されている。

【0039】

ネットワークインタフェース４１２は、集積回路４００を通信網に接続するためのインタフェースである。なお、ネットワークインタフェース４１２が通信網に接続する方法は、無線接続であってもよいし、有線接続であってもよい。

【0040】

ストレージデバイス４０８は、処理部１４０、出力部１５０および制御部１７０の機能を実現するためのプログラムモジュールをそれぞれ記憶している。プロセッサ４０４は、このプログラムモジュールをメモリ４０６に読み出して実行することで、処理部１４０、出力部１５０および制御部１７０の機能を実現する。

【0041】

集積回路４００のハードウエア構成は本図に示した構成に限定されない。例えば、プログラムモジュールはメモリ４０６に格納されてもよい。この場合、集積回路４００は、ストレージデバイス４０８を備えていなくてもよい。

【0042】

粉砕装置１０が粉砕対象物を粉砕する動作（粉砕動作）について以下に説明する。まず、制御部１７０は、リングボールミル機構７０の駆動部７８の駆動を開始させる。これに伴い、第１リング７６は、駆動部７８により駆動されて軸Ｏ周りに回転する。また、制御部１７０は、送風部５０の複数のガス出射部からガスを出射させる。この場合、注入筒３０には外部から容器２０の内部にガス（一例として窒素、アルゴン等の不活性ガス、または空気）が流され続ける。そうるすことにより、容器２０の内部では、図３に示されるようなガス流が循環する。粉砕動作はこのようなガス流が生じた状態で行われる。また、制御部１７０は、加圧機構８０を制御して第２リング７４に加圧させる。これに伴い、第２リング７４は複数個の粉砕ボール７２を第１リング７６に押し付ける。

【0043】

図７は、粉砕動作中の対象物１００の流れを例示する図である。本図中、ガスおよび対象物１００の流れおよび第１リング７６の動きを矢印で示している。リングボールミル機構７０の中央に導入された粉砕対象物１００は、第１リング７６の回転に伴い遠心力を受けて第１リング７６の径方向外側に移動する。その結果、粉砕対象物１００は、第１リング７６の各凹み７６Ａと当該各凹み７６Ａに維持されている粉砕ボール７２との間に入り込む。

【0044】

一方で、第１リング７６の回転に伴い、複数個の粉砕ボール７２は、軸周り（軸Ｏの周り）に公転する。この場合、各粉砕ボール７２は、軸周りに回転する第１リング７６の各凹み７６Ａに嵌って第１リング７６に維持されていること、および静止している第２リング７４に加圧されていること等により、公転しながら自転する（図４及び図５参照）。

【0045】

以上より、第１リング７６と粉砕ボール７２との間に入り込んだ粉砕対象物１００は、第１リング７６に対して相対的に移動する粉砕ボール７２と第１リング７６とに加圧される。その結果、粉砕対象物１００は、粉砕ボール７２及び第１リング７６によりせん断力及び圧縮応力を受ける。そして、一部の粉砕対象物１００は粉砕ボール７２に付着したまま粉砕ボール７２と第２リング７４との間に移動する。その結果、一部の粉砕対象物１００は、粉砕ボール７２及び第２リング７４によりせん断力及び圧縮応力を受ける。このようにして、粉砕対象物１００は、遠心力により第１リング７６の径方向外側に移動しながら、各粉砕ボール７２と第２リング７４との間、及び、各粉砕ボール７２と第１リング７６との間の一方又は両方によりせん断力及び圧縮応力を受けて第１リング７６の外周縁側まで移動する。

【0046】

第１リング７６の外周縁側まで移動した対象物１００は、送風部５０の複数のガス出射部から出射されるガスにより、上方側に浮遊する（図７参照）。これに伴い、リングボールミル機構７０により粉砕された対象物１００は、リングボールミル機構７０よりも上方側まで浮遊する。次いで、浮遊した対象物１００は、容器２０の内部を循環するガス流により誘導されて、再度リングボールミル機構７０の中央に移動する。

【0047】

このように対象物１００は容器２０内を循環しながら粉砕される。そして、ある程度小さい粒子となった一部の対象物１００は、送風部５０によって高く吹き上げられ、ウィング機構６０を通って円錐筒３５の内側に入り込む。円錐筒３５の内側に入った対象物は排出管４０の枝状部分４４から集塵機（図示省略）に排出される。こうして粉砕された対象物１００が集塵機内に得られる。

【0048】

粉砕装置１０において行われる粉砕状況の評価について以下に説明する。粉砕装置１０においては、第２リング７４と粉砕ボール７２との間および第１リング７６と粉砕ボール７２との間に対象物１００が多くある状態を維持することで、効率よく粉砕を進めることができる。

【0049】

図８は、粉砕装置１０において第２リング７４と粉砕ボール７２との間および第１リング７６と粉砕ボール７２との間に対象物１００がない状態（図中左）と、第２リング７４と粉砕ボール７２との間および第１リング７６と粉砕ボール７２との間に対象物１００がある状態（図中右）とを示す図である。本図中、粉砕ボール７２および第１リング７６の動きを矢印で示している。

【0050】

粉砕装置１０において、第２リング７４と粉砕ボール７２との間および第１リング７６と粉砕ボール７２との間に対象物１００がない状態（すなわち対象物１００を挽いていない状態）では、粉砕ボール７２は第１リング７６と第２リング７４との間で比較的なめらかに回転する。また、第１リング７６は第２リング７４に対して比較的なめらかに回転する。そしてこの状態は、粉砕ボール７２が第２リング７４および第１リング７６と接している状態であり、すなわち、硬い物質と硬い物質の接触が主に生じている状態である。一方、第２リング７４と粉砕ボール７２との間および第１リング７６と粉砕ボール７２との間に対象物１００がある状態（すなわち対象物１００を挽いている状態）では、粉砕ボール７２は第１リング７６と第２リング７４との間で対象物１００を挽きながら回転する。そしてこの状態は、第２リング７４と対象物１００とが接し、対象物１００と粉砕ボール７２とが接し、および対象物１００と第１リング７６とが接している状態であり、すなわち、硬い物質と柔らかい物質の接触が主に生じている状態である。

【0051】

このような状態の違いに起因し、検出部１２０で検出される振動の大きさや成分には違いが生じることが見いだされた。具体的には、第２リング７４と粉砕ボール７２との間および第１リング７６と粉砕ボール７２との間に多くの対象物１００が介在している状態、すなわち、よく対象物１００を挽いている状態では、あまり対象物１００を挽いていない状態に比べて、検出部１２０で検出される振動が大きくなる傾向があり、また、振動の低周波数成分が大きくなる傾向があることが見いだされた。

【0052】

本実施形態に係る粉砕装置１０では、上述した通り、駆動部７８は第１リング７６を回転させる。そして、第２リング７４は第１リング７６に対して複数の粉砕ボール７２を押し付けている。第１リング７６の回転に伴い、第２リング７４および第１リング７６には振動が生じる。ここで、検出部１２０は第１リング７６の振動のみを検出しても良いし、第２リング７４の振動のみを検出しても良いし、第１リング７６と第２リング７４の両方の振動を検出しても良い。ただし、検出部１２０は、少なくとも第２リング７４の振動を検出することが好ましい。そうすれば、第１リング７６と第２リング７４との間の状況の変化を、第１リング７６の回転に対する第２リング７４側への応答の変化として精度良く検出することができるからである。なお、第１リング７６と第２リング７４の両方の振動を検出する場合、検出部１２０は第１リング７６と第２リング７４のそれぞれに対して設けられてもよい。

【0053】

検出部１２０はたとえば、加速度センサ、変位センサ、速度センサ等の振動センサ、またはマイクロフォン等の音響センサである。本実施形態において、検出部１２０は振動センサであることが好ましく、加速度を検出する加速度センサであることがより好ましい。検出部１２０は接触型センサでも良いし非接触型センサでもよく、その検出原理も特に限定されない。検出部１２０は接触型の振動センサであることが好ましい。検出部１２０を粉砕装置１０のいずれかの部位に直接接するように取り付けて、振動を検出することにより、空気の振動をマイクにより検出する場合よりも、周囲の環境の影響を抑えた検出が可能である。すなわち、周囲の騒音、ノイズ等による影響を抑えることができる。図１の例において、検出部１２０は第２リング７４に接するよう取り付けられており、第２リング７４の振動を直接検出する。検出部１２０は、検出データを出力する。検出データは振動の大きさを示すデータである。検出部１２０が加速度センサである場合、検出データは加速度の大きさを示すデータである。

【0054】

センサは第１リング７６および第２リング７４の少なくとも一方の振動を直接検出するように設けられていても良いし、間接的に検出するように設けられていても良い。検出部１２０がリングの振動を間接的に検出するように設けられる場合、たとえば検出部１２０は、振動を検出しようとするリングと機械的に接続された部材の振動を検出するよう設けられる。検出部１２０がリングの振動を間接的に検出するように設けられる場合、具体的には検出部１２０は、駆動部７８に含まれるモータ本体７８１の筐体や駆動部７８に含まれる回転軸７８２の筐体、加圧機構８０のアーム８２のいずれかに接するように設けられても良い。なお、モータ本体７８１は回転軸７８２を介して第１リング７６に接続されており、モータの回転により第１リング７６を回転させる。

【0055】

図２は、検出部１２０が加圧機構８０のアーム８２に取り付けられている例を示している。アーム８２の一端８２１は第２リング７４を本図中下向きに加圧する。また、アーム８２の他端８２２は空気圧等により本図中上向きに押し上げられる。アーム８２はその一端８２１と他端８２２との間に支点を有する。アーム８２は第２リング７４に接しているため、第２リング７４の振動はアーム８２に伝達する。したがって、検出部１２０はアーム８２の振動を検出することで、第２リング７４の振動を検出することが可能である。なお、アーム８２の少なくとも一部は容器２０やべローズ等の内部に位置し、アーム８２の残りの一部が容器２０やベローズ等の外部に露出するようになっていても良い。その場合、検出部１２０はアーム８２に対して機械的に固定されたベローズやフランジ等に取り付けられても良い。この場合でも、検出部１２０は第２リング７４から伝達した振動を検出することができる。

【0056】

検出部１２０は、第１リング７６および第２リング７４の少なくとも一方の、軸Ｏに平行な方向の振動を少なくとも検出することが好ましい。具体的には、検出部１２０の検出軸と軸Ｏとが略平行であることが好ましい。そうすることで、粉砕状況の変化をより精度良く検出できる。

【0057】

処理部１４０が行う処理について以下に説明する。処理部１４０は、検出部１２０から検出データを取得する。処理部１４０は、検出データから予め定められた周波数帯域の成分を抽出した抽出データを生成する。処理部１４０は、ローパスフィルタを用いて抽出データを生成することができる。そして、処理部１４０は、抽出データを処理することにより出力データを生成する。処理部１４０が生成する出力データは、たとえば検出部１２０で検出された振動の大きさ、または、検出部１２０で検出された振動の、所定の周波数帯域の成分の大きさを示すデータであり得る。

【0058】

図９は、処理部１４０が行う処理の流れを例示するフローチャートである。処理部１４０はまず検出部１２０から検出データを取得する（Ｓ１０）。検出部１２０が加速度センサである場合、検出データは加速度の大きさを示す時間波形である。

【0059】

そして、処理部１４０は、取得した検出データにローパスフィルタを適用することにより、所定の周波数帯の成分を抽出する（Ｓ１１）。すなわち処理部１４０は、検出データから、低周波数帯域の成分を抽出して抽出データを生成する。ローパスフィルタのカットオフ周波数はリングボールミル機構７０の構造や粉砕条件に応じて設定することができる。ローパスフィルタのカットオフ周波数は特に限定されないが、たとえば２０Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下、または５０Ｈｚ以上１５０Ｈｚ以下である。なお、処理部１４０はバンドパスフィルタを用いて所定の周波数帯の成分を抽出してもよい。

【0060】

次いで、処理部１４０は、抽出データからデータ値を算出する（Ｓ１２）。データ値は統計量を示し、データ値の例としては、最大値、分散、および標準偏差等が挙げられる。具体的にはたとえば、以下のようにして処理部１４０は所定の時間Ｔ_１分の抽出データ毎に対し一つのデータ値ｄを算出する。処理部１４０はまず時間Ｔ_１分の抽出データを所定の数Ｎの区間に分割し、分割した区間ごとに統計量を算出する。そして、得られたＮ個の統計量の平均値をデータ値ｄとする。時間Ｔ_１はたとえば５秒間である。データ値ｄが最大値を示す場合、たとえば処理部１４０はＮを５とし、時間Ｔ_１内で５個の最大値を算出する。各最大値は、１秒間分の抽出データから得られる。そして、算出された５個の最大値の平均値をデータ値ｄとする。データ値ｄが標準偏差である場合、たとえば処理部１４０はＮを５０とし、時間Ｔ_１内で５０個の標準偏差を算出する。各標準偏差は、０．１秒間分の抽出データから得られる。そして、算出された５０個の標準偏差の平均値をデータ値ｄとする。このようにして、処理部１４０は、時間Ｔ_１毎にデータ値ｄ（出力データ）を算出できる。ただし、処理部１４０が出力データを生成する方法は、上述の方法に限定されない。

【0061】

処理部１４０でデータ値ｄ（出力データ）が生成されると、出力部１５０は処理部１４０で生成されたデータ値ｄを、出力データとして出力する（Ｓ１３）。本実施形態に係る粉砕装置１０は、出力部１５０から出力された出力データを表示する表示部１６０をさらに備える。表示部１６０はたとえば集積回路４００に接続された表示装置を用いて実現される。表示部１６０はたとえばデータ値ｄを数値またはグラフで表示する。粉砕装置１０のユーザは、表示されたデータ値ｄを確認することで、粉砕装置１０による対象物１００の粉砕状況を把握することができる。たとえば、ユーザは、データ値ｄが小さい場合に、データ値ｄを大きくするよう粉砕条件を調整する。データ値ｄがある程度大きい状態が維持されている場合、効率的に粉砕が行われていることを確認することができる。

【0062】

なお、処理部１４０は、検出部１２０から検出データを、検出されたその時に都度取得し、時間Ｔ_１毎にデータ値ｄを算出することができる。そして、出力部１５０は時間Ｔ_１毎に出力データを出力することができる。その他、処理部１４０は、予め検出部１２０で得られ、記憶装置に保持された検出データをまとめて読み出して取得しても良い。その場合、処理部１４０は、得られた検出データから複数のデータ値ｄを生成し、出力部１５０が複数のデータ値ｄを一括で出力しても良い。粉砕装置１０のユーザは事後的に対象物１００の粉砕状況の推移を確認することができる。

【0063】

上述した粉砕状況の評価処理（Ｓ１０～Ｓ１３）は、粉砕装置１０において常時行われていても良いし、一時的にのみ行われても良い。たとえばユーザが粉砕装置１０に対して評価処理を開始するための操作を行えるようになっていても良い。この場合、粉砕装置１０に対して評価処理を開始するための操作が行われたときに、処理部１４０は検出部１２０から検出データを取得して処理し、出力データを生成する。そして粉砕装置１０に対して評価処理を終了するための操作が行われたときに、処理部１４０は処理を終了する。

【0064】

また、粉砕状況の評価処理は、粉砕装置１０において所定のタイミングで行われても良い。たとえば、処理部１４０は粉砕装置１０が粉砕動作を開始してから所定の時間が経過した時に検出部１２０から検出データを取得して処理し、出力データを生成する。また、処理部１４０は前回評価処理が行われてから所定の時間が経過した時に、検出部１２０から検出データを取得して処理し、出力データを生成する。

【0065】

＜変形例＞
処理部１４０が行う処理の変形例について以下に説明する。本変形例では、検出部１２０は第１リング７６および第２リング７４の少なくとも一方の振動変位を検出する。検出部１２０が出力する検出データは、変位の時間波形を示す。

【0066】

処理部１４０は検出部１２０から検出データを取得する。そして処理部１４０は、検出データをフーリエ変換することで、所定の周波数ｆの成分の大きさを出力データとして導出する。周波数ｆは予め粉砕状況を良く反映する周波数を確認して設定することができる。周波数ｆはたとえば５０Ｈｚ以上２５０Ｈｚ以下である。こうすることで、特定の周波数の振動の大きさに基づいて、粉砕状況を評価できる。

【0067】

次に、本実施形態の作用および効果について説明する。本実施形態によれば、第１リング７６および第２リング７４の少なくとも一方の振動を検出して処理することにより、粉砕装置１０の粉砕状況を精度良く評価することができる。

【0068】

（第２の実施形態）
図１０は、第２の実施形態に係る粉砕装置１０の構成を例示する図である。本実施形態に係る粉砕装置１０は、制御部１７０が出力部１５０から出力された出力データを用いて粉砕条件を制御する点を除いて第１の実施形態に係る粉砕装置１０と同じである。粉砕条件は、駆動部７８の回転速度、送風部５０の風速、加圧機構８０の加圧力、および供給部９０の供給速度の少なくともいずれかとすることができる。本図の例において、粉砕装置１０は粉砕対象物１００を送風により循環させる送風部５０を備える。そして制御部１７０は、出力データに基づいて送風部５０を制御する。以下に詳しく説明する。

【0069】

送風部５０は粉砕容器２０内で対象物１００を循環させる。たとえば送風部５０の風速が弱すぎる場合には、十分な対象物１００の循環が生じない。また、送風部５０の風速が強すぎる場合、対象物１００が大きく浮遊してしまう。どちらの場合にもリングボールミル機構７０へ効率よく対象物１００を供給することができない。また、風速が同じであっても、対象物１００の循環状況は対象物１００の種類や粒径によって異なる。したがって粉砕装置１０において、リングボールミル機構７０へ効率よく対象物１００を供給するためには、送風部５０の風速を適切に調整する必要がある。送風部５０はたとえばブロワであり、その回転速度を上げることで風速を上げることができ、その回転速度を下げることで風速を下げることができる。

【0070】

図１１は、本実施形態に係る制御部１７０が行う処理の流れを例示するフローチャートである。出力部１５０から出力データが出力されると、制御部１７０は出力された出力データを取得する（Ｓ２０）。そして、出力データに示されたデータ値ｄが、予め定められた基準値Ｒよりも大きいか否かを判定する（Ｓ２１）。基準値Ｒは、たとえば事前に試験を行い、粉砕ボール７２と第１リング７６との間、および粉砕ボール７２と第２リング７４との間に対象物１００が多くある状態、すなわち効果的に粉砕が行われている状態でのデータ値ｄを確認することにより決定しておくことができる。

【0071】

データ値ｄが基準値Ｒよりも大きい場合（Ｓ２１のＹ）、制御部１７０は送風部５０の風速（回転速度）を変更せずに次の出力データを取得する（Ｓ２０）。データ値ｄが基準値Ｒよりも大きくない場合（Ｓ２１のＮ）、制御部１７０は、送風部５０の回転速度をα×Δｂだけ上げる（Ｓ２２）。ここで、αは＋１または－１であり、αの初期値は＋１または－１である。Δｂは予め定められた上げ幅である。Δｂは固定値であっても良いし、粉砕装置１０のユーザによって入力できるようになっていても良い。

【0072】

次いで、制御部１７０は、Ｓ２２が行われた後の検出データで生成された出力データを取得する（Ｓ２３）。そして、制御部１７０は、回転速度をα×Δｂだけ上げたことによりデータ値ｄが上がったか否かを判定する（Ｓ２４）。すなわち制御部１７０は、Ｓ２２が行われた後のデータ値ｄ（Ｓ２３で取得されたデータ値ｄ）と、Ｓ２２が行われる前のデータ値ｄ（直前のＳ２１で判定に用いたデータ値ｄ）とを比較する。Ｓ２２が行われた後のデータ値ｄが、Ｓ２２が行われる前のデータ値ｄよりも大きい場合（Ｓ２４のＹ）、制御部１７０は再度Ｓ２１を行う。このＳ２１では制御部１７０は、Ｓ２２が行われた後のデータ値ｄ（Ｓ２３で取得されたデータ値ｄ）が基準値Ｒよりも大きいか否かを判定する（Ｓ２１）。

【0073】

一方、Ｓ２２が行われた後のデータ値ｄが、Ｓ２２が行われる前のデータ値ｄよりも小さい場合（Ｓ２４のＮ）、制御部１７０は、αの正負を反転させる（Ｓ２５）。すなわち制御部１７０は、Ｓ２２で用いたαが＋１である場合にはαを－１に変更し、Ｓ２２で用いたαが－１である場合にはαを＋１に変更する。そして制御部１７０は、反転したαを用いて再度Ｓ２２を行う。

【0074】

制御部１７０がこのような処理を行うことにより、データ値ｄを基準値Ｒより高くすることができ、効率のよい粉砕状況を保つことができる。なお、基準値ＲおよびΔｂの値は、対象物１００の種類毎に定められていても良い。また、基準値ＲおよびΔｂの値は、粉砕装置１０の粉砕条件（たとえば駆動部７８の回転速度と加圧機構８０の加圧力と供給部９０の供給速度との組み合わせ）毎に定められていても良い。この場合、制御部１７０からアクセス可能な記憶部１８０には予め、対象物１００の種類および粉砕条件の組み合わせと、基準値ＲおよびΔｂの値の組み合わせとを関連付けたパラメータ情報が保持されている。たとえば粉砕装置１０のユーザは、粉砕装置１０に対して対象物１００の種類を示す情報を入力する操作を行う。そして、制御部１７０は、パラメータ情報においてその時の対象物１００の種類および粉砕条件に対応する基準値ＲおよびΔｂの値を、記憶部１８０から読み出して用いる。記憶部１８０は、たとえばストレージデバイス４０８により実現される。ただし、記憶部１８０は粉砕装置１０とは別途設けられた記憶装置により実現されても良い。

【0075】

制御部１７０は、図１１を用いて説明したのと同様の方法で、駆動部７８の回転速度、加圧機構８０の加圧力、および供給部９０の供給速度のいずれかを制御してもよい。

【0076】

駆動部７８の回転速度と粉砕効率の関係について以下に説明する。たとえば駆動部７８の回転速度を上げると、粉砕ボール７２の周速が大きくなり、対象物１００と粉砕ボール７２との接触機会が増える。この観点からは、駆動部７８の回転速度を上げると粉砕効率が高まると言える。一方、リングボールミル機構７０に供給される対象物１００の量は、第１リング７６の遠心力にも依存する。駆動部７８の回転速度を上げると、対象物１００が軸Ｏ側から外周に向けて移動する速度が大きくなり、リングボールミル機構７０における対象物１００の滞留時間が短くなる。この観点からは、駆動部７８の回転速度を上げると粉砕効率が下がると言える。したがって粉砕装置１０において、粉砕効率を高めるためには状況に応じて駆動部７８の回転速度を適切に調整する必要がある。制御部１７０によれば、粉砕状況に基づいて駆動部７８の回転速度を適切に調整できる。

【0077】

なお、制御部１７０が行う制御の方法は、上述した例に限定されない。たとえば制御部１７０は、任意の極値探索制御法を用いることができる。また、本実施形態に係る粉砕装置１０は第１の実施形態と同様、表示部１６０を有しても良い。そして出力部１５０は出力データを表示部１６０にさらに出力し、表示部１６０が出力データを表示しても良い。そうすることで、ユーザは、適切に制御が行われていることを確認できる。

【0078】

次に、本実施形態の作用および効果について説明する。本実施形態においては第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。加えて、粉砕状況を評価した結果に基づき、粉砕条件が適切に制御される。その結果、効率よく粉砕を行える。

【0079】

（第３の実施形態）
図１２は、第３の実施形態に係るリングボールミル機構７０の様子を例示する図である。本図中、粉砕ボール７２および第１リング７６の動きを黒矢印で示している。本実施形態に係る粉砕装置１０では、検出部１２０は変位を検出し、処理部１４０が変位のオフセット量を示す出力データを生成する点を除いて、第１および第２の実施形態の少なくとも一方に係る粉砕装置１０と同じである。以下に詳しく説明する。

【0080】

粉砕装置１０では、本図中の右側に示すように、粉砕を進めるにつれて粉砕ボール７２に対象物１００が付着し、付着した対象物１００と粉砕ボール７２とが一体となって粉砕ボール７２の径が大きくなったような状態になることがある。このような状態では粉砕ボール７２に付着した対象物１００は容器２０内を循環せず、粉砕が進まない。また、粉砕ボール７２が対象物１００の粉で覆われることにより、硬い粉砕ボール７２と硬いリングとの間で力を加える粉砕処理が効率よく行えない。そこで、粉砕装置１０を一度停止させ、粉砕ボール７２に付着した対象物１００を取り除くメンテナンスを行う必要がある。

【0081】

本図の左側には、粉砕ボール７２に対して対象物１００の付着がない状態の例を示している。一方、本図の右側には、粉砕ボール７２に対して対象物１００の付着がある状態の例を示している。対象物１００の付着がある状態では付着がない状態に比べて、実質的に粉砕ボール７２の径が大きくなったような状態になる。その結果、本図中の白矢印で示すように、第２リング７４の振動の中心は第１リング７６から離れる方向に変化する。この変化は、検出部１２０が検出する変位においてオフセット量として現れる。オフセット量は、振動波形の平均値に相当する。

【0082】

本実施形態に係る粉砕装置１０では、検出部１２０がリングの変位におけるオフセット量を検出することにより、粉砕ボール７２への対象物１００の付着を検知することができる。そして、ユーザがメンテナンスを行うべきタイミングを知ることができる。

【0083】

本実施形態において検出部１２０が生成する検出データはたとえば軸Ｏに平行な方向のリングの変位（位置）を示す時間波形である。本実施形態において処理部１４０は、検出部１２０から検出データを取得すると、取得した検出データにたとえばローパスフィルタを適用することにより、オフセット量を示すオフセットデータを出力データとして生成する。または検出部１２０は、所定の時間毎の、検出データの平均値を算出することでオフセット量を算出しても良い。そして、出力部１５０は生成された出力データをたとえば表示部１６０へ出力し、表示部１６０にオフセット量を示す情報が表示される。表示部１６０はたとえばオフセット量を数値またはグラフで表示する。粉砕装置１０のユーザは、表示されたオフセット量が多いほど、粉砕ボール７２への対象物１００の付着が大きいと理解することができる。

【0084】

＜変形例＞
図１３は、第３の実施形態に係る粉砕装置１０の機能構成の変形例を示す図である。本変形例において粉砕装置１０は、判定部１９０をさらに備える。出力部１５０は出力データを判定部１９０に出力し、出力データを取得した判定部１９０は、その出力データに示されたオフセット量が予め定められた閾値を超えるか否か判定する。オフセット量が閾値を超える場合、判定部１９０は表示部１６０にメンテナンスの実行を促す表示や、メンテナンス時期である旨を示す表示をさせる。表示部１６０はディスプレイ等の表示装置であっても良いし、点灯や点滅によりメンテナンス時期を知らせる表示ランプ等であってもよい。オフセット量が閾値を超えない場合、判定部１９０は表示部１６０にメンテナンスの実行を促す表示や、メンテナンスすべきタイミングである旨を示す表示させない。このような構成により、粉砕装置１０のユーザは、メンテナンスのタイミングを容易に知ることができる。

【0085】

本実施形態に係る粉砕装置１０において、集積回路４００のストレージデバイス４０８は、判定部１９０の機能を実現するためのプログラムモジュールをさらに記憶している。プロセッサ４０４は、このプログラムモジュールをメモリ４０６に読み出して実行することで、判定部１９０の機能を実現する。

【0086】

なお、本実施形態に係る粉砕装置１０は第１および第２の実施形態の少なくともいずれかに係る粉砕装置１０と同様の構成をさらに有しても良い。すなわち、処理部１４０は、オフセット量に加えて、振動の大きさを示すデータ値をさらに含む出力データを生成しても良い。そして出力データの内容が表示部１６０に表示されたり、出力データに基づいた粉砕条件の制御が行われたりしても良い。

【0087】

次に、本実施形態の作用および効果について説明する。本実施形態によれば、検出部１２０が検出する変位のオフセット量に基づいて、粉砕ボール７２への対象物１００の付着が検知される。したがって、適切なタイミングでリングボールミル機構７０のメンテナンスを行える。

【0088】

（第４の実施形態）
図１４は、第４の実施形態に係る評価装置２００の機能構成を例示する図である。本実施形態に係る評価装置２００は、粉砕装置１１の粉砕状況を評価する装置である。評価装置２００は、取得部２３０、処理部２４０および出力部２５０を備える。取得部２３０は、振動を検出した検出データを取得する。処理部２４０は、検出データを処理することにより出力データを生成する。出力部２５０は、出力データを出力する。粉砕装置１１は、第１リング７６、第２リング７４、駆動部７８、複数の粉砕ボール７２、および検出部１２０を備える。駆動部７８は、第１リング７６および第２リング７４の少なくとも一方を回転させる。複数の粉砕ボール７２は、第１リング７６と第２リング７４との間に挟まれ、粉砕対象物を粉砕する。検出部１２０は、第１リング７６および第２リング７４の少なくとも一方の振動を検出する。取得部２３０は、検出部１２０で得られた検出データを取得する。以下に詳しく説明する。

【0089】

本実施形態に係る粉砕装置１１は、第１の実施形態で説明したような処理部１４０および出力部１５０を備えない点を除いて、第１の実施形態に係る粉砕装置１０と同じである。本実施形態に係る粉砕装置１１が備える第１リング７６、第２リング７４、駆動部７８、粉砕ボール７２、および検出部１２０は、それぞれ第１の実施形態で説明した第１リング７６、第２リング７４、駆動部７８、粉砕ボール７２、および検出部１２０と同じである。

【0090】

本実施形態において、取得部２３０は、検出部１２０の検出データを取得する。取得部２３０は、検出部１２０から直接検出データを取得することができる。また、検出部１２０で得られた検出データが記憶部に保持されている場合、取得部２３０はその記憶部から検出データを読み出して取得しても良い。この記憶部は、評価装置２００の一部として設けられていても良いし、粉砕装置１１の一部として設けられていても良いし、評価装置２００および粉砕装置１１とは別途設けられていても良い。

【0091】

本実施形態に係る処理部２４０が行う処理は、第１および第３の実施形態の少なくともいずれかに係る処理部１４０が行う処理と同じである。そして、本実施形態に係る出力部２５０は、第１から第３の実施形態の少なくともいずれかに係る出力部１５０と同じである。

【0092】

本図では、評価装置２００が表示部２６０をさらに備える例を示している。本実施形態に係る表示部２６０は、第１および第３の実施形態の少なくともいずれかに係る表示部１６０と同じである。出力部２５０は表示部２６０に対して出力データを出力し、表示部２６０は出力データを表示する。ただし、評価装置２００は表示部２６０を備えなくてもよい。評価装置２００は、外部の表示装置に対して出力データを出力しても良い。

【0093】

図１５は、本実施形態に係る評価装置２００の機能構成の変形例を示す図である。本変形例に係る評価装置２００は制御部２７０を備え、粉砕装置１１の制御装置としても機能する。制御部２７０は粉砕装置１１に備えられた制御部１７０へ制御信号を出力することにより、粉砕装置１１の粉砕条件を制御する。制御部２７０が粉砕条件を制御する方法は、第２の実施形態に係る制御部１７０が粉砕条件を制御する方法と同じである。本図の例において、粉砕装置１１は送風部５０を備え、制御部１７０は制御部２７０からの制御信号に基づいて送風部５０を制御する。

【0094】

評価装置２００の各機能構成部は、各機能構成部を実現するハードウエア（例：ハードワイヤードされた電子回路など）で実現されてもよいし、ハードウエアとソフトウエアとの組み合わせ（例：電子回路とそれを制御するプログラムの組み合わせなど）で実現されてもよい。以下、評価装置２００の各機能構成部がハードウエアとソフトウエアとの組み合わせで実現される場合について、さらに説明する。

【0095】

図１６は、評価装置２００を実現するための計算機１０００を例示する図である。計算機１０００は任意の計算機である。例えば計算機１０００は、SoC（System On Chip）、Personal Computer（PC）、サーバマシン、タブレット端末、又はスマートフォンなどである。計算機１０００は、評価装置２００を実現するために設計された専用の計算機であってもよいし、汎用の計算機であってもよい。

【0096】

計算機１０００は、バス１０２０、プロセッサ１０４０、メモリ１０６０、ストレージデバイス１０８０、入出力インタフェース１１００、及びネットワークインタフェース１１２０を有する。バス１０２０は、プロセッサ１０４０、メモリ１０６０、ストレージデバイス１０８０、入出力インタフェース１１００、及びネットワークインタフェース１１２０が、相互にデータを送受信するためのデータ伝送路である。ただし、プロセッサ１０４０などを互いに接続する方法は、バス接続に限定されない。プロセッサ１０４０は、CPU（Central Processing Unit）、GPU（Graphics Processing Unit）、又は FPGA（Field-Programmable Gate Array）などの種々のプロセッサである。メモリ１０６０は、RAM（Random Access Memory）などを用いて実現される主記憶装置である。ストレージデバイス１０８０は、ハードディスク、SSD（Solid State Drive）、メモリカード、又は ROM（Read Only Memory）などを用いて実現される補助記憶装置である。

【0097】

入出力インタフェース１１００は、計算機１０００と入出力デバイスとを接続するためのインタフェースである。例えば入出力インタフェース１１００には、キーボードなどの入力装置や、表示装置などの出力装置が接続される。

【0098】

ネットワークインタフェース１１２０は、計算機１０００をネットワークに接続するためのインタフェースである。この通信網は、例えば LAN（Local Area Network）や WAN（Wide Area Network）である。ネットワークインタフェース１１２０がネットワークに接続する方法は、無線接続であってもよいし、有線接続であってもよい。

【0099】

ストレージデバイス１０８０は、評価装置２００の各機能構成部を実現するプログラムモジュールを記憶している。プロセッサ１０４０は、これら各プログラムモジュールをメモリ１０６０に読み出して実行することで、各プログラムモジュールに対応する機能を実現する。

【0100】

図１７は、本実施形態に係る評価装置２００が実行する評価方法の流れを例示するフローチャートである。本実施形態に係る評価方法は、粉砕装置１１の粉砕状況を評価する方法である。本実施形態に係る評価方法は、取得ステップＳ３１、処理ステップＳ３２、および出力ステップＳ３３を含む。取得ステップＳ３１では、振動を検出した検出データが取得される。処理ステップＳ３２では、検出データを処理することにより出力データが生成される。出力ステップＳ３３では、出力データが出力される。粉砕装置１１は、第１リング７６、第２リング７４、駆動部７８、複数の粉砕ボール７２、および検出部１２０を備える。駆動部７８は、第１リング７６および第２リング７４の少なくとも一方を回転させる。複数の粉砕ボール７２は、第１リング７６と第２リング７４との間に挟まれ、粉砕対象物を粉砕する。検出部１２０は、第１リング７６および第２リング７４の少なくとも一方の振動を検出する。取得ステップＳ３１では、検出部１２０で得られた検出データが取得される。

【0101】

次に、本実施形態の作用および効果について説明する。本実施形態においては第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。

【実施例0102】

以下、本実施形態を、実施例を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。

【0103】

＜実施例１＞
実施例１では、図１～図５に示した構成を有する粉砕装置を用いて、粉砕時の出力データを取得した。

【0104】

図１８は、本実施例における粉砕時の駆動信号と出力データを示すグラフである。テーブルフィーダによって粉砕装置の容器内部に粉砕対象物を供給した。本図中、テーブルフィーダの回転速度は、供給部の供給速度に相当する。ブロア周波数は、送風部の回転速度に相当する。モータ電流は第１リングを回転させる駆動部のモータの電流であり、駆動部の回転負荷に相当する。シリンダ圧力は加圧機構のアームが第２リングに加える圧力であり、加圧機構の加圧力に相当する。本実施例では、第１リングの回転速度を１２０ｒｐｍとし、ブロア周波数を１００Ｈｚとし、シリンダ圧力を４００ｋＰａとするよう制御した。供給する粉砕対象物としては平均粒径８．６μｍの炭酸カルシウムを用いた。

【0105】

検出器としては圧電式加速度センサを用いた。圧電式加速度センサは加圧機構のアームの、容器の外に位置する端部の近辺に取り付けた。図１８は、３軸の圧電式加速度センサの検出データのうち、軸Ｏに平行な方向（Ｚ軸方向）の振動を主に検出したデータを用いた結果である。本実施例では、振動測定用アナライザ、ＰＣ、アナログローパスフィルタ、データロガー等を用いて圧電式加速度センサの出力信号を処理し、出力データを得た。本図に示すＭａｘ値は、第１の実施形態で説明した方法で生成した、最大値を示すデータ値ｄに相当する。なお、第１の実施形態で説明した時間Ｔ_１を５秒間とし、Ｎを５とし、ローパスフィルタのカットオフ周波数を１００Ｈｚとした。

【0106】

本図に示すグラフを取得した際の動作は以下の通りである。まず、「開始」のタイミングで送風部、駆動部、および加圧機構の動作を開始した。次いで、「供給１」、「供給２」、および「供給３」のタイミングで供給部による粉砕対象物の供給を開始した。「供給１」と「供給２」との間、および「供給２」と「供給３」との間では、一旦供給を停止した。「供給３」の後には、しばらく供給を続けた。その後、供給を停止するとともに、送風部の回転速度を上げて対象物を集塵機に回収した。

【0107】

本図に示すように、一連の動作中、モータ電流やシリンダ圧力の値は、対象物の供給や回収が行われた際に変動していた。しかし、これらの値と、リングボールミル機構で粉砕されている対象物の量との相関は強いとは言えなかった。たとえば、モータ電流やシリンダ圧力の値は、対象物の供給により上がる傾向があったが、供給を止めると供給前よりも低い値となり、リングボールミル機構で粉砕されている対象物の量と整合しなかった。また、対象物の回収を始めた際には、リングボールミル機構で粉砕されている対象物の量は減少したはずであるにも関わらず、モータ電流やシリンダ圧力の値は上昇した。

【0108】

一方、Ｍａｘ値は、一連の動作中、リングボールミル機構で粉砕されている対象物の量に良く対応していた。すなわち、Ｍａｘ値は「供給１」、「供給２」、および「供給３」の後にそれぞれ高い値を示し、供給が止まると低下した。また対象物の回収が始まるとＭａｘ値は低下し、回収の終了時にはＭａｘ値は「供給１」の前のレベルに戻った。なお、「開始」のタイミングの直後にＭａｘ値が高くなっているのは、以前の動作の際に容器内に残っていた粉体が、粉砕装置の駆動に伴って出てきたことが理由であると考えられる。また、「供給３」の後に徐々にＭａｘ値が低下しているのは、容器の内壁などに対象物が付着することにより、リングボールミル機構での処理量が減ったためと考えられる。

【0109】

以上のように、モータ電流やシリンダ圧力の値よりも、第２リングの振動検出に基づくＭａｘ値が、リングボールミル機構で粉砕されている対象物の量を良く表すことが確認された。

【0110】

＜実施例２＞
実施例２では、図１～図５に示した構成を有する粉砕装置を用いて、粉砕時の出力データを取得した。

【0111】

図１９は、本実施例における粉砕時の駆動信号と出力データを示すグラフである。テーブルフィーダによって粉砕装置の容器内部に粉砕対象物を供給した。本図中、テーブルフィーダの回転速度、ブロア周波数、モータ電流、およびシリンダ圧力の意味することは実施例１と同じである。本実施例では、第１リングの回転速度を８０ｒｐｍとし、ブロア周波数を８０Ｈｚとし、シリンダ圧力を２００ｋＰａとするよう制御した。供給する粉砕対象物は、実施例１と同じであった。

【0112】

検出器としては圧電式加速度センサを用いた。圧電式加速度センサは加圧機構のアームの、容器の外に位置する端部の近辺に取り付けた。図１９は、３軸の圧電式加速度センサの検出データのうち、軸Ｏに平行な方向（Ｚ軸方向）の振動を主に検出したデータを用いた結果である。本実施例では、変換器、アンプ、アナログローパスフィルタ、マイクロコントローラ等を用いて圧電式加速度センサの出力信号を処理し、出力データを得た。本図に示すＭａｘ値は、第１の実施形態で説明した方法で生成した最大値を示すデータ値ｄに相当する。本図に示す標準偏差は、第１の実施形態で説明した方法で生成した標準偏差を示すデータ値ｄに相当する。なお、第１の実施形態で説明した時間Ｔ_１を５秒間とし、Ｎを５０とし、ローパスフィルタのカットオフ周波数を１００Ｈｚとした。

【0113】

本図に示すグラフを取得した際の動作は以下の通りである。まず、「開始」のタイミングで送風部、駆動部、および加圧機構の動作を開始した。次いで、「供給」のタイミングで供給部による粉砕対象物の供給を開始した。そして、しばらく供給を続けた後、供給を停止するとともに、送風部の回転速度を上げて対象物を集塵機に回収した。

【0114】

本図に示すように、一連の動作中、モータ電流やシリンダ圧力の値は、対象物の供給や回収が行われた際に変動していた。しかし、これらの値と、リングボールミル機構で粉砕されている対象物の量との相関は強いとは言えなかった。たとえば、モータ電流やシリンダ圧力の値は、供給開始後すぐには上昇しなかった。また、対象物の回収を始めた際には、モータ電流やシリンダ圧力の値は低下しており、本実施例におけるモータ電流およびシリンダ圧力の値の変化挙動は、実施例１の変化挙動とは異なっていた。このことから、モータ電流やシリンダ圧力の値の挙動は、粉砕条件に依存して異なることが分かった。

【0115】

一方、Ｍａｘ値および標準偏差は、一連の動作中、リングボールミル機構で粉砕されている対象物の量に良く対応していた。すなわち、Ｍａｘ値および標準偏差は「供給」の後にそれぞれ増大した。供給の継続中、容器の内壁などに対象物が付着することによりリングボールミル機構での処理量が減ると、Ｍａｘ値および標準偏差はいずれも徐々に低下した。そして、供給開始から少し時間が経って粉砕状況が安定した状況ではＭａｘ値および標準偏差もそれぞれ一定の範囲内に落ち着いた。また対象物の回収が始まるとＭａｘ値および標準偏差はそれぞれ低下し、回収の終了時にはＭａｘ値および標準偏差はいずれも供給開始時のレベルに戻った。なお、「開始」のタイミングの直後にＭａｘ値および標準偏差が高くなっているのは、以前の動作の際に容器内に残っていた粉体が、粉砕装置の駆動に伴って出てきたことが理由であると考えられる。また、いくつか見られるＭａｘ値の急峻なピークは、容器内に付着した対象物の粉を落とすために容器に振動を加えたことによる。

【0116】

以上のように、モータ電流やシリンダ圧力の値よりも、第２リングの振動検出に基づくＭａｘ値や標準偏差が、リングボールミル機構で粉砕されている対象物の量を良く表すことが確認された。また、実施例１および実施例２の結果から、モータ電流やシリンダ圧力の値の挙動は粉砕条件に依存するのに対し、Ｍａｘ値や標準偏差は、粉砕条件に関わらず、リングボールミル機構で粉砕されている対象物の量を良く表すことが確認された。

【0117】

＜実施例３＞
図２０（ａ）～図２０（ｄ）は、実施例３において粉砕装置の動作中に圧電式加速度センサで得られた検出データのスペクトログラムである。本実施例では、実施例１の粉砕動作の一部におけるデータを解析した。これらの各図において、横軸は時間を示し、縦軸は周波数を示し、輝度は加速度の大きさを示す。図２０（ａ）は対象物を供給する前（図１８における供給１の前）のスペクトログラムである。図２０（ｂ）は対象物の供給を開始した直後（図１８における供給１の直後）のスペクトログラムである。図２０（ｃ）は、対象物の供給を開始した後（図１８における供給１の後）、安定して粉砕が行われているときのスペクトログラムである。そして、図２０（ｄ）は、対象物の供給の停止後（図１８における供給１で開始した供給の停止後）、リングボールミル機構において対象物が減少した状態でのスペクトログラムである。図２０（ａ）～図２０（ｄ）によれば、対象物の投入により、低い周波数帯域の成分が特に大きくなったことが分かる。

【0118】

なお、図２０（ａ）～図２０（ｄ）は、３軸の加速度センサで得られたＺ軸方向（鉛直方向）の振動データを示しているが、同時に測定したＸ軸方向（水平方向）の振動データによっても、ほぼ同程度の信号強度が得られた。

【0119】

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。たとえば、上述の説明で用いたシーケンス図やフローチャートでは、複数の工程（処理）が順番に記載されているが、各実施形態で実行される工程の実行順序は、その記載の順番に制限されない。各実施形態では、図示される工程の順番を内容的に支障のない範囲で変更することができる。また、上述の各実施形態は、内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。

【符号の説明】

【0120】

１０，１１ 粉砕装置
２０ 容器
３０ 注入筒
３５ 円錐筒
４０ 排出管
５０ 送風部
６０ ウィング機構
７０ リングボールミル機構
７２ 粉砕ボール
７４ 第２リング
７６ 第１リング
７８ 駆動部
８０ 加圧機構
８２ アーム
１００ 対象物
２００ 評価装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】