特開 2024-166186 ロールミルのロール間隔設定方法及びロール間隔設定装置並びに同装置を備えたロールミル

(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】P2024166186

(43)【公開日】2024-11-28

(54)【発明の名称】ロールミルのロール間隔設定方法及びロール間隔設定装置並びに同装置を備えたロールミル

(51)【国際特許分類】

   B02C 4/32 20060101AFI20241121BHJP

【ＦＩ】

B02C4/32

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024081138

(22)【出願日】2024-05-17

(31)【優先権主張番号】P 2023081210

(32)【優先日】2023-05-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000166557

【氏名又は名称】アイメックス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092761

【弁理士】

【氏名又は名称】佐野 邦廣

(72)【発明者】

【氏名】五十嵐 章裕

【テーマコード（参考）】

4D063

【Ｆターム（参考）】

4D063CC01

4D063CC02

4D063CC06

4D063GC29

(57)【要約】

【課題】ロールミルの固定ロールと移動ロールの間のロール間隔を正確に設定することができる、ロールミルのロール間隔設定方法を提供すること。
【解決手段】互いに係合して回転運動を行う機械要素５、６によって、駆動装置１２の回転力をロールミル１のロール間隔Ｇを変更する方向の力に変換し、前記ロール間隔Ｇを変更する方向の力によって前記ロールミル１の移動ロール２、４を変位させる、ロールミルのロール間隔設定方法において、前記機械要素を一方向に回転させることによって、前記移動ロール２、４を少なくとも前記機械要素のバックラッシュの寸法だけ移動させ、次いで、前記機械要素を他方向に回転させることによって、前記移動ロール２、４を目的座標まで移動させることを特徴とする、ロールミルのロール間隔設定方法である。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに係合して回転運動を行う機械要素によって、駆動装置の回転力をロールミルのロール間隔を変更する方向の力に変換し、前記ロール間隔を変更する方向の力によって前記ロールミルの移動ロールを変位させる、ロールミルのロール間隔設定方法において、前記機械要素を一方向に回転させることによって、前記移動ロールを少なくとも前記機械要素のバックラッシュの寸法だけ移動させ、次いで、前記機械要素を他方向に回転させることによって、前記移動ロールを目的座標まで移動させることを特徴とする、ロールミルのロール間隔設定方法。

【請求項2】

互いに係合して回転運動を行う機械要素によって、駆動装置の回転力をロールミルのロール間隔を変更する方向の力に変換し、前記ロール間隔を変更する方向の力によって前記ロールミルの移動ロールを変位させる、ロールミルのロール間隔設定装置において、前記機械要素を一方向に回転させることによって、前記移動ロールを少なくとも前記機械要素のバックラッシュの寸法だけ移動させ、次いで、前記機械要素を他方向に回転させることによって、前記移動ロールを目的座標まで移動させることを特徴とする、ロールミルのロール間隔設定装置。

【請求項3】

請求項２に記載されたロールミルのロール間隔設定装置を備えたロールミル。

【請求項4】

請求項３に記載されたロールミルにおいて、前記駆動装置は電気モータであり、前記機械要素は、前記電気モータの回転軸に従動して正転及び逆転する減速用の歯車列と、前記歯車列の正転及び逆転に従動して正転及び逆転する送りねじと、前記送りねじに螺合し、かつ、前記移動ロールの支持部材に固定された、ナットとを含むことを特徴とする、ロールミル。

【請求項5】

請求項３又は４に記載されたロールミルにおいて、前記ロールミルは、固定位置で回転する固定ロールと、前記固定ロールの上流側に配置された上流側の移動ロールと、前記固定ロールの下流側に配置された下流側の移動ロールとを有する、三本ロールミルであることを特徴とする、ロールミル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロールミルのロール間隔を容易にかつ正確に設定することができるロールミルのロール間隔設定方法及びロール間隔設定装置並びに同装置を備えたロールミルに関する。

【0002】

本発明は、また、ロールミルの固定ロールと移動ロールの間のロール間隔を容易にかつ正確に設定することができる、三本ロールミルに関するものである。

【背景技術】

【0003】

特開２００９－２７４０１２は、ロール間の距離を自動的に制御できるようにした全自動電子制御のロールミルを提供する。

【0004】

このロールミルは、処理材料中の微粉体・ナノ粒子等の物質を練肉・分散処理するロールミルの架台上に、中ロール１に対しサーボモーターとボールスクリューにより該ロールの直角方向に微小移動可能に前ロール２と後ロール３を設け、中ロールと前ロール間及び中ロールと後ロール間にロール間距離を測定するレーザーセンサー１８を設けると共に、上記ロール間押し圧を測定するロードセンサー１０を設け、各センサーからの検知信号をフィードバックして、一定距離及び一定押し圧に管理する電子的自動制御機構を備え、上記サーボモーターを駆動して移動ロールの位置を調整する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９－２７４０１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の目的は、ロールミルのロール間隔を正確に設定することができる、ロールミルのロール間隔設定方法を提供することにある。
本発明の目的は、また、ロールミルのロール間隔の設定を自動化することができるロールミルのロール間隔設定方法を提供することにある。
本発明の目的は、更に、ロールミルのロール間隔の設定を手動で行う場合にも適用可能なロールミルのロール間隔設定方法を提供することにある。
本発明の目的は、更に、ロールミルのロール間隔を正確に設定することができる、ロールミルのロール間隔設定装置を提供することにある。
本発明の目的は、更に、ロールミルのロール間隔を正確に設定することができるロールミルのロール間隔設定装置を備えたロールミルを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のロールミルのロール間隔設定方法は、互いに係合して回転運動を行う機械要素によって、駆動装置の回転力をロールミルのロール間隔を変更する方向の力に変換し、前記ロール間隔を変更する方向の力によって前記ロールミルの移動ロールを変位させる、ロールミルのロール間隔設定方法において、前記機械要素を一方向に回転させることによって、前記移動ロールを少なくとも前記機械要素のバックラッシュの寸法だけ移動させ、次いで、前記機械要素を他方向に回転させることによって、前記移動ロールを目的座標まで移動させることを特徴とする。

【0008】

また、本発明のロールミルのロール間隔設定装置は、互いに係合して回転運動を行う機械要素によって、駆動装置の回転力をロールミルのロール間隔を変更する方向の力に変換し、前記ロール間隔を変更する方向の力によって前記ロールミルの移動ロールを変位させる、ロールミルのロール間隔設定装置において、前記機械要素を一方向に回転させることによって、前記移動ロールを少なくとも前記機械要素のバックラッシュの寸法だけ移動させ、次いで、前記機械要素を他方向に回転させることによって、前記移動ロールを目的座標まで移動させることを特徴とする。

【0009】

そして、本発明のロールミルは、上記ロール間隔設定装置を備えたロールミルである。このロールミルは、固定位置で回転する固定ロールと、前記固定ロールの上流側に配置された上流側の移動ロールと、前記固定ロールの下流側に配置された下流側の移動ロールとを有する、三本ロールミルであることができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明のロールミルのロール間隔設定方法によれば、移動ロールを目的座標に移動させる際に、移動ロールと駆動装置との間に介装された減速歯車列や送りねじ機構等の、互いに係合して回転運動を行う機械要素に内在するバックラッシュの寸法を、移動ロールの移動距離に含ませることができるから、ロールミルの固定ロールと移動ロールの間のロール間隔を正確に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本発明のロールミルのロール間隔設定装置を備えた三本ロールミルの概略構成を示す平面図である。

【図2】図２は、本発明のロール間隔設定装置を備えたロールミルのロール移動装置の要部拡大図である。

【図3】図３は、送りねじのバックラッシュを示す模式図である。

【図4】図４は、歯車のバックラッシュを示す模式図である。

【図5】図５は、ロールミルの移動ロールの原点座標Ｘ_０に対応させる固定ロールと移動ロールのロール面間距離Ｄ_０を設定する作業を説明する模式図である。

【図6】図６は、移動ロールの原点座標Ｘ_０に対応するロール面間隙間Ｄ_０を１００μｍに設定し、座標単位量を５μｍに設定したときの、座標と座標単位量の対応関係を示す表である。

【図7】図７は、本発明のロールミルのロール間隔設定方法をプログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）で電気制御するためのフローチャートの第一の実施例のフローチャートの前半部分を示す図である。

【図8】図８は、図７のフローチャートの後半部分を構成するＡ以下のフローチャートを示す図である。

【図9】図９は、図７のフローチャートの後半部分のＢ以下のフローチャートを示す図である。

【図10】図１０は、本発明のロール間隔設定装置を備えたロールミルの設定隙間に対する実際の隙間を変位センサーによって測定した結果を示す表である。

【図11】図１１は、図１０の設定隙間と実際の隙間との関係を示す線図である。

【図12】図１２は、本発明のロールミルのロール間隔設定方法をプログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）で電気制御するためのフローチャートの第二の実施例のフローチャートである。

【図13】図１３は、本発明のロールミルのロール間隔設定方法をプログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）で電気制御するためのフローチャートの第三の実施例のフローチャートの前半部分を示す図である。

【図14】図１４は、図１３のフローチャートの後半部分のフローチャートを示す図である。

【図15】図１５は、本発明のロールミルのロール間隔設定方法をプログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）で電気制御するためのフローチャートの第四の実施例のフローチャートの前半部分を示す図である。

【図16】図１６は、図１５のフローチャートの後半部分のフローチャートを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１及び２に示した三本ロールミル１を例にとって、本発明のロール間隔設定方法及びロール間隔設定装置並びに同装置を備えたロールミルを説明する。三本ロールミル１は、図示の位置で回転する固定ロール３と、固定ロール３の上流側に配置された移動ロール２と、固定ロール３の下流側に配置された移動ロール４を有する。移動ロール２及び４の両端部には、それぞれ、高精度の棒ねじからなるロール位置変更スクリュー乃至ロールコントロールスクリュー（送りねじ）５が配置され、ロール位置変更スクリュー５は、それぞれ、ナット６と螺合している。ナット６は、それぞれ、移動ロール２、４の両端部に配置された軸受ハウジング７に固定され、移動ロール２、４は、軸受ハウジング７に内蔵された自動調芯ころ軸受８によって、回転自在に支持されている。軸受ハウジング７はレール部材９に支持されて、固定ロール３に向かって往復動可能である。参照番号１０、１１は、移動ロール２、４と固定ロール３との間に回転力を伝達する平歯車を示す。

【実施例0013】

本発明は、移動ロール２、４を電気制御による精密回転機構によって正確に位置決めし、移動ロール２、４と固定ロール３の間のロール面間間隔Ｇを容易に設定することができるようにする。ここにいう電気制御による精密回転機構とは、電気モータ１２と制御器１３とを組み合わせ、タッチパネル１４によってプログラマブル・ロジック・コントローラ（以下、ＰＬＣという。）１５に所望のロール隙間（ロール面間距離）Ｇに対応した目標座標を入力すると、制御器１３によって制御された電気モータ１２が回転してロール位置変更スクリュー（送りねじ）５を回転させ、移動ロール２、４が所望の位置に移動するようにした機構である。電気モータとしては、例えば、ＤＣモータとロータリーエンコーダの組み合わせや、サーボモータ、ステッピングモータ等を使用することができる。すなわち、ここにいう電気制御による精密回転機構とは、これらのモータが、送りねじや減速ギア等の互いに係合して回転運動を行う機械要素によって、精密にロール位置変更スクリュー（送りねじ）５に連結され、モータへの入力信号に応じて、再現性のあるロール位置変更スクリュー（送りねじ）５の回転駆動ができる機構である。

【0014】

三本ロールミル１には組付け精度や部品精度に個体差があるので、各三本ロールミル１には個々に初期設定を行う。初期設定のうちの一つがネジリード設定である。ネジリード設定は、４つの制御器１３において、座標間隔ΔＸあたりのロール面間距離ΔＤが、一定になるように設定する。すなわち、ΔＤ／ΔＸ＝const.となるように設定する。

【0015】

次に、バックラッシュ測定を行う。バックラッシュは、図３に示すように、ロール位置変更スクリュー５とナット６の間に存在する。また、電気モータとロール位置変更スクリュー５の間に減速歯車列が存在する場合には、図４にしめすように、歯と歯の間にバックラッシュが存在する。ここで測定するのは、移動ロール２、４が移動するときの最大バックラッシュの寸法である。

【0016】

初期設定の三つ目は、原点設定である。ここにいう原点設定とは、原点座標Ｘ_０に対応させるロール面間距離Ｄ_０の設定である。そのためには、移動ロール２、４と固定ロール３の基準位置を定める必要がある。この基準位置を定めるには、図１のＡ点、Ｂ点、Ｃ点及びＤ点において、図５に示すように、ロール隙間（ロール面間距離）Ｇを挟んでその上下にレーザセンサを配置し、ロール２、３、４を回転させた状態で、一定時間、ロール隙間（ロール面間距離）Ｇの寸法をロギングし、その平均値を基準値として原点位置に対応させる。このとき、ロール２とロール３の間のＡ点とＢ点で計測を行うので、ロール２とロール３の平行度の設定も行う。ロール３とロール４の場合も、Ｃ点とＤ点で計測を行うので、ロール３とロール４の平行度の設定も行われる。ロール隙間Ｇをロール２、３、４が静止している状態で測定しない理由は、回転中のロール２、３、４のロール間隙Ｇは、ロール単体の加工精度、軸受８のがたつき、計測時の温度によってロール２、３、４が膨張収縮すること、そして、三本ロールミル１の各部品の組付け精度によって、変動するから、静止状態で測定したロール間隙Ｇに基づいて原点位置を対応させると、基準位置がばらつくからである。このばらつきを平滑化するため、ロール２、３、４を回転させた状態で計測したロール間隙Ｇの平均値を使用する。この計測にあたっては、ロール２、３、４の温度を調節し、一定温度で行うことが望ましい。

【0017】

移動ロール２、４の移動量（移動距離）は、ナット６に対するロール位置変更スクリュー５の回転量によって定まるが、これらの部品のネジ部の加工精度によって移動量（移動距離）にばらつきを生じる。例えば、１００μｍ移動させる回転量を与えても、１１６μｍ移動する等である。これは、ネジ部のリードが個体毎に異なるためである。したがって、個体毎に正確なネジリードを取得し、そのリードに応じた回転量を付与することによって、移動ロール２、４の正確な移動量（移動距離）を得ることができる。ロール位置変更スクリュー５の回転量の応じた移動ロール２、４の移動量（移動距離）は、図５に示したレーザセンサによって行う。そして、タッチパネル１４で指定したロール隙間（ロール面間距離）Ｇの値を制御器１３が移動ロール２、４の移動量に換算し、この移動量からロール位置変更スクリュー５の回転量、すなわち、モータ１２の回転量を求める。

【0018】

図３及び図４に示すように、移動ロール２、４を移動させるため、モータ１２と軸受ハウジング７の間に介装されたナット６、ロール位置変更スクリュー５、減速歯車列のような歯車等の互いに係合して回転運動を行う機械要素には、図３及び図４に示したように、バックラッシュが存在する。その寸法はおおよそ３乃至８μｍである。移動ロール２、４の移動距離にバックラッシュが含まれる場合と含まれない場合では、移動ロール２、４の移動距離が異なることになる。このような事態を回避するため、本発明では、移動ロール２、４の移動距離には、常に、バックラッシュを含めることにした。具体的には、移動ロール２、４を移動させるに際し、前記機械要素を一方向に回転させることによって、移動ロール２、４を少なくとも前記機械要素のバックラッシュの寸法だけ移動させ、次いで、前記機械要素を他方向に回転させることによって、前記移動ロール２、４を目的座標Ｘまで移動させるのである。移動ロール２、４が目的座標Ｘに移動する距離に常にバックラッシュを含めるための動作として、先ず、ロール間隙Ｇを広げる方向に移動ロール２、４を移動させ、続いて、その位置から目的座標Ｘまで移動ロール２、４を移動させる方法と、先ず、ロール間隙Ｇを狭める方向に移動ロール２、４を移動させ、続いて、その位置から目的座標Ｘまで移動ロール２、４を移動させる方法がある。これにより、移動ロール２、４が目的座標Ｘまで移動する距離に前記機械要素のバックラッシュの寸法が常に含まれることになるから、ロール間隙（ロール面間距離）Ｇを正確に設定することができる。

【0019】

図６は、移動ロールの原点座標Ｘ_０に対応するロール面間隙間Ｄ_０を１００μｍに設定し、座標単位量を５μｍに設定したときの、座標と座標単位量の対応関係を示す表である。[２]は実際のロール間隙である。[３]は座標単位量を示す。図示の座標単位量は５μｍであるが、この値は任意の数に設定可能である。

【0020】

図７は、本発明のロールミルのロール間隔設定方法をプログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）で電気制御するためのフローチャートの一実施例の一部である。図７のＹＥＳ側のチャートは、ロールミルの校正や再調整のためのチャートである。通常は、ＮＯ側のチャートに沿って動作する。図７の参照不幸Ａは、図８の参照符号Ａに連続する。また、図７の参照符号Ｂは、図９の参照符号Ｂに連続する。すなわち、図８は、図７のフローチャートのＡ以下のフローチャートの一実施例である。図９は、図７のフローチャートのＢ以下のフローチャートの一実施例である。

【0021】

図１０は、本発明のロール間隔設定装置を備えたロールミルの設定隙間に対する実際の隙間を変位センサーによって測定した結果を示す表である。設定隙間は、タッチパネル１４によってＰＬＣに付与されたデータである。Ａ点とＢ点の間の誤差は１μｍ以内であり、Ｃ点とＤ点の誤差も１μｍ以内であるから、移動ロール２、４と固定ロール３の平行度は極めて高く維持されている。

【0022】

図１１は、図１０の設定隙間と実際の隙間との関係を示す線図である。プロットされた点を最小二乗法によって結んだ線図を示している。

【0023】

図１２は、ロール間の現在の隙間間隔を検出することができるセンサーを備えたロールミルによって、ロール間隔を設定する場合のフローチャートを示す。このフローチャートは、ロール間の現在の隙間間隔を検出するセンサーの測定可能範囲に制限がない場合を示しているが、現実にはこのセンサーは測定可能範囲が存在する。

【0024】

図１３及び図１４は、ロール間の隙間間隔を検出するためのセンサーに測定可能範囲が存在し、かつ、ロール隙間を狭める方向へのバックラッシュをゼロにする場合のフローチャートを示す。図１３の参照符号Ｃ、Ｄ、Ｅは、図１４の参照符号Ｃ、Ｄ、Ｅに連続する。

【0025】

図１５及び図１６は、ロール間の隙間間隔を検出するためのセンサーに測定可能範囲が存在し、かつ、ロール隙間を広げる方向へのバックラッシュをゼロにする場合のフローチャートを示す。図１５の参照符号Ｆ、Ｇ、Ｈは、図１６の参照符号Ｆ、Ｇ、Ｈに連続する。

【0026】

図１３及び１４のフローチャートと図１５及び１６のフローチャートは、ロールミルのロール間隔の設定を自動化するために使用することができるばかりでなく、ロールミルのロール間隔の設定を手動で行う場合にも適用することができる。すなわち、これらのフローチャート中の「ＳＴＡＲＴ」直後の「ロール位置変更スクリューの回転量に応じた移動距離を設定し、記憶する。」という工程は、ロール位置変更スクリューのリードに応じたデジタル表示器又はアナログ表示器を選定し、設置することに対応し、また、これらのフローチャート中の「ロール面間距離（測定隙間）Ｄ_０を設定し、記憶する。」という工程は、上記デジタル表示器又はアナログ表示器の原点出し（原点値の設定）に対応するからである。

【産業上の利用可能性】

【0027】

本発明によれば、ロールミルの固定ロールと移動ロールの間の正確なロール間隔を極めて容易に設定することができるから、粉砕等の作業を極めて効率良く行うことができる。

【符号の説明】

【0028】

１ 三本ロールミル
２ 移動ロール
３ 固定ロール
４ 移動ロール
５ ロール位置変更スクリュー（送りねじ）
６ ナット
１２ モータ
１３ 制御器
１４ タッチパネル
１５ ＰＬＣ

【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】