特開 2024-58002 旋動式破砕機並びにその制御装置及び制御方法

(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】P2024058002

(43)【公開日】2024-04-25

(54)【発明の名称】旋動式破砕機並びにその制御装置及び制御方法

(51)【国際特許分類】

   B02C 25/00 20060101AFI20240418BHJP

   B02C 2/04 20060101ALI20240418BHJP

   B02C 23/00 20060101ALI20240418BHJP

【ＦＩ】

B02C25/00 B

B02C2/04 Z

B02C23/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022165077

(22)【出願日】2022-10-13

(71)【出願人】

【識別番号】503245465

【氏名又は名称】株式会社アーステクニカ

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】梶田 信之

(72)【発明者】

【氏名】木島 崇

(72)【発明者】

【氏名】小林 純

(72)【発明者】

【氏名】石澤 基明

(72)【発明者】

【氏名】山本 佳太

(72)【発明者】

【氏名】坂本 守行

【テーマコード（参考）】

4D063

4D067

【Ｆターム（参考）】

4D063BB06

4D063GA07

4D063GC29

4D063GD02

4D063GD13

4D067DD06

4D067EE37

4D067EE45

4D067FF04

4D067FF13

4D067GA02

4D067GA03

4D067GB04

(57)【要約】

【課題】油圧式の旋動式破砕機において、突発的な破砕負荷の急上昇を検知する。
【解決手段】旋動式破砕機は、マントルとコンケーブの間のセットを検出するセットセンサ、アキュムレータを有し油圧室にセットを変化させるシリンダ油圧を発生させる油圧回路、及び、破砕負荷を検出する破砕負荷検出器を備える。この旋動式破砕機の制御装置は、破砕負荷を所定の破砕負荷目標値に制御するセット目標値を生成する負荷安定化制御部と、油圧回路を動作させてセットをセット目標値に制御するセット制御部と、セットの突発的な増加度合を表すセット変動指標を求め、セット変動指標が所定のセット閾値を超えたことに基づいて破砕負荷の異常上昇を検知する負荷異常検知部と、を備える。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

主軸と、前記主軸に固定されたマントルと、前記マントルと対峙するように配置され、前記マントルとの間に破砕室を形成するコンケーブと、前記マントルと前記コンケーブの間のセットを検出するセットセンサと、前記主軸を支持する油圧シリンダと、前記油圧シリンダの油圧室と接続されたアキュムレータを有し前記油圧室に前記セットを変化させるシリンダ油圧を発生させる油圧回路と、破砕負荷を検出する破砕負荷検出器とを備える旋動式破砕機の制御装置であって、
前記破砕負荷を所定の破砕負荷目標値に制御するセット目標値を生成する負荷安定化制御部と、
前記油圧回路を動作させて前記セットを前記セット目標値に制御するセット制御部と、
前記セットの突発的な増加度合を表すセット変動指標を求め、前記セット変動指標が所定のセット閾値を超えたことに基づいて前記破砕負荷の異常上昇を検知する負荷異常検知部と、を備える、
旋動式破砕機の制御装置。

【請求項2】

前記セット変動指標が、前記セットセンサで検出されたセット検出値と前記セット検出値の移動平均値との差分である、
請求項１に記載の旋動式破砕機の制御装置。

【請求項3】

前記セット変動指標が、前記セットセンサで検出されたセット検出値と前記セット目標値の差分の単位時間あたりの増加量である、
請求項１に記載の旋動式破砕機の制御装置。

【請求項4】

前記負荷異常検知部は、前記セット変動指標が前記セット閾値を超えたこと、且つ、前記シリンダ油圧が所定の油圧閾値を超えたことに基づいて、前記破砕負荷の異常上昇を検知する、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の旋動式破砕機の制御装置。

【請求項5】

前記破砕負荷の前記異常上昇が検知されると、一時的に前記負荷安定化制御部に代わって前記セット目標値を生成する過負荷解消制御部を、更に備え、
前記過負荷解消制御部は、前記セットセンサで検出されたセット検出値よりも小さい所定のセット基準値を前記セット目標値としたうえで、前記セット目標値に所定のセット加算値を加えた新たな前記セット目標値を生成することを、前記セット目標値が前記セット検出値以上となるまで繰り返す、
請求項１に記載の旋動式破砕機の制御装置。

【請求項6】

前記破砕負荷の前記異常上昇が検知されると、一時的に前記負荷安定化制御部に代わって前記セット目標値を生成する過負荷解消制御部を、更に備え、
前記過負荷解消制御部は、前記異常上昇が検知されてから前記セットセンサで検出されたセット検出値の最大値を前記セット目標値とし、その後、現在の前記セット目標値と所定時間前の前記セット検出値のうち大きい方を新たな前記セット目標値とすることを、前記セット変動指標が前記セット閾値以下となるまで繰り返す、
請求項１に記載の旋動式破砕機の制御装置。

【請求項7】

前記過負荷解消制御部が前記セット目標値を生成してから、前記セット変動指標が前記セット閾値以下となり所定のオフディレイ時間経過後に、前記過負荷解消制御部に代わって前記負荷安定化制御部が前記セット目標値を生成する、
請求項５又は６に記載の旋動式破砕機の制御装置。

【請求項8】

主軸と、
前記主軸に固定されたマントルと、
前記マントルと対峙するように配置され、前記マントルとの間に破砕室を形成するコンケーブと、
前記マントルと前記コンケーブの間のセットを検出するセットセンサと、
前記主軸の下部を支持する油圧シリンダと、
前記油圧シリンダの油圧室と接続されたアキュムレータを有し前記油圧室に前記セットを変化させるシリンダ油圧を発生させる油圧回路と、
破砕負荷を検出する破砕負荷検出器と、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の旋動式破砕機の制御装置とを、備える、
旋動式破砕機。

【請求項9】

主軸と、前記主軸に固定されたマントルと、前記マントルと対峙するように配置され、前記マントルとの間に破砕室を形成するコンケーブと、前記マントルと前記コンケーブの間のセットを検出するセットセンサと、前記主軸を支持する油圧シリンダと、前記油圧シリンダの油圧室と接続されたアキュムレータを有し前記油圧室に前記セットを変化させるシリンダ油圧を発生させる油圧回路と、破砕負荷を検出する破砕負荷検出器とを備える旋動式破砕機の制御方法であって、
前記破砕負荷の検出値を取得し、前記破砕負荷を所定の破砕負荷目標値に制御するセット目標値を生成すること、
前記油圧回路を動作させて前記セットを前記セット目標値に制御すること、及び、
前記セットの検出値を取得し、前記セットの突発的な増加度合を表すセット変動指標を求め、前記セット変動指標が所定のセット閾値を超えたことに基づいて前記破砕負荷の異常上昇を検知すること、を含む、
旋動式破砕機の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、旋動式破砕機と、旋動式破砕機の制御装置及び制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、円錐筒状のコンケーブとその内側に配置された円錐台状のマントルとの間に破砕室が形成され、原料ホッパから破砕室に供給された原料をコンケーブとマントルとの間に噛み込んで圧砕するように構成された旋動式破砕機が知られている。マントルは、電動モータによって偏心旋回運動するように駆動される。コンケーブとマントルの二つの破砕面の間隙は周期的に変化し、その間隙のセット（即ち、開き）の値によって、破砕物の粒度が定まる。旋動式破砕機は、セットを変更する方式によって油圧式と機械式とに種別される。油圧式は、位置固定されたコンケーブに対しマントルを昇降する油圧シリンダを備える。機械式は、マントルに対しコンケーブを昇降する電動モータを備える。

【0003】

特許文献１には油圧式の旋動式破砕機が開示されている。この旋動式破砕機では、マントルに結合された主軸が油圧シリンダのラムに支持されており、油圧力によってラムが昇降することによってセットが変化する。コンケーブとマントルとの間の破砕キャビティに破砕不可能な異物が混入したり原料投入量が一時的に増加したりして過負荷となると、油圧シリンダとアキュムレータとが自動的に接続されてシリンダの作動油がアキュムレータへ放出され、マントルが降下して破砕キャビティのセットが拡張され、過負荷が軽減される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表２００９－５１１２５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のように破砕負荷が突発的に変動した際には圧力バランスが保持されるようにアキュムレータが自動的に作動することから、オペレータが破砕負荷の変動を把握しないで破砕機の運転を継続させると、アキュムレータの入口に設けられたポペット弁が頻繁に開閉を繰り返す、所謂、タッピング現象が生じる。タッピング現象は、ポペット弁の摩耗を加速し、アキュムレータにおいて伸縮を繰り返す袋の疲労を進行させ、また、破砕機の機械部品の摩耗を進行させる。突発的な破砕負荷の急上昇を検知できれば、アキュムレータの作動に加えて過負荷解消の措置をとることによってタッピング現象の継続を回避し得る。

【0006】

本開示は以上の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、油圧式の旋動式破砕機において、新たな機器の追加を要することなく突発的な破砕負荷の急上昇を検知する技術を提案することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様に係る旋動式破砕機の制御装置は、
主軸と、前記主軸に固定されたマントルと、前記マントルと対峙するように配置され、前記マントルとの間に破砕室を形成するコンケーブと、前記マントルと前記コンケーブの間のセットを検出するセットセンサと、前記主軸を支持する油圧シリンダと、前記油圧シリンダの油圧室と接続されたアキュムレータを有し前記油圧室に前記セットを変化させるシリンダ油圧を発生させる油圧回路と、破砕負荷を検出する破砕負荷検出器とを備える旋動式破砕機の制御装置であって、
前記破砕負荷を所定の破砕負荷目標値に制御するセット目標値を生成する負荷安定化制御部と、
前記油圧回路を動作させて前記セットを前記セット目標値に制御するセット制御部と、
前記セットの突発的な増加度合を表すセット変動指標を求め、前記セット変動指標が所定のセット閾値を超えたことに基づいて前記破砕負荷の異常上昇を検知する負荷異常検知部と、を備えるものである。

【0008】

本開示の一態様に係る旋動式破砕機は、
主軸と、
前記主軸に固定されたマントルと、
前記マントルと対峙するように配置され、前記マントルとの間に破砕室を形成するコンケーブと、
前記マントルと前記コンケーブの間のセットを検出するセットセンサと、
前記主軸の下部を支持する油圧シリンダと、
前記油圧シリンダの油圧室と接続されたアキュムレータを有し前記油圧室に前記セットを変化させるシリンダ油圧を発生させる油圧回路と、
破砕負荷を検出する破砕負荷検出器と、
前記旋動式破砕機の制御装置とを、備えるものである。

【0009】

本開示の一態様に係る旋動式破砕機の制御方法は、
主軸と、前記主軸に固定されたマントルと、前記マントルと対峙するように配置され、前記マントルとの間に破砕室を形成するコンケーブと、前記マントルと前記コンケーブの間のセットを検出するセットセンサと、前記主軸を支持する油圧シリンダと、前記油圧シリンダの油圧室と接続されたアキュムレータを有し前記油圧室に前記セットを変化させるシリンダ油圧を発生させる油圧回路と、破砕負荷を検出する破砕負荷検出器とを備える旋動式破砕機の制御方法であって、
前記破砕負荷の検出値を取得し、前記破砕負荷を所定の破砕負荷目標値に制御するセット目標値を生成すること、
前記油圧回路を動作させて前記セットを前記セット目標値に制御すること、及び、
前記セットの検出値を取得し、前記セットの突発的な増加度合を表すセット変動指標を求め、前記セット変動指標が所定のセット閾値を超えたことに基づいて前記破砕負荷の異常上昇を検知すること、を含むものである。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、油圧式の旋動式破砕機において、新たな機器の追加を要することなく突発的な破砕負荷の急上昇を検知できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本開示の一実施形態に係る旋動式破砕機の概略構成を示す図である。

【図2】図２は、破砕機の制御系統の構成を示すブロック図である。

【図3】図３は、破砕機の制御装置の機能部を説明する図である。

【図4】図４は、油圧シリンダの油圧系統の構成を示す図である。

【図5】図５は、破砕負荷の制御のタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本開示の一実施形態に係る旋動式破砕機１００の概略構成を示す図である。図１に示す旋動式破砕機１００は、ジャイレトリクラッシャ又はコーンクラッシャであって、制御装置５０を除いた破砕機１００自体の構成は公知である。

【0013】

旋動式破砕機１００は、上部フレーム３１とそれに連結された下部フレーム３２から成るフレーム３０を備える。フレーム３０の内部空間の中央部には、鉛直方向に延びる機体中心軸線Ａが規定されている。フレーム３０の上部にはホッパ３が連設されている。ホッパ３へは、供給装置９（例えば、コンベヤ）から被破砕物である原料が供給される。

【0014】

フレーム３０の略中央部には主軸５が配置されている。主軸５の中心軸線は、機体中心軸線Ａに対して傾いている。主軸５の上端は、上部軸受１７を介して上部フレーム３１に支持されている。上部軸受１７は、上部フレーム３１の上端部から内方へ向けて突出したスパイダ１８に設けられている。主軸５の下端は、主軸スラスト軸受２を介して油圧シリンダ６のラム６１に支持されている。油圧シリンダ６は、シリンダチューブ６２と、シリンダチューブ６２内を摺動するラム６１とからなる軸受シリンダである。

【0015】

主軸５の下部は、偏心スリーブ４に回転自在に挿入されている。偏心スリーブ４は、下部フレーム３２に形成されたボス７に回転自在に挿入されている。偏心スリーブ４の下部は、スラスト滑り軸受２３を介して下部フレーム３２に支持されている。

【0016】

主軸５の上部には、マントルコア１２が固定されている。マントルコア１２の外表面は、截頭円錐面となっている。マントルコア１２の外表面には、マントル１３が取り付けられている。マントル１３の外表面は、截頭円錐面となっている。マントル１３の外表面は、上部フレーム３１の内面に設けられたコンケーブ１４の内表面と対峙している。コンケーブ１４の内表面とマントル１３の外表面とにより、鉛直断面が楔状をなす破砕室１６が形成されている。ホッパ３へ供給された原料は、自重で破砕室１６へ流れ込む。

【0017】

ボス７の上方には円筒形状の仕切板２４が設けられている。この仕切板２４によって、偏心スリーブ４及びボス７の上方且つマントルコア１２の下方に、油圧室２７が形成されている。この油圧室２７から、主軸５の外周面と偏心スリーブ４の内周面との間、及び、偏心スリーブ４の外周面とボス７の内周面との間に、潤滑剤が供給される。主軸５の外周面と偏心スリーブ４の内周面との間に形成されたジャーナル滑り軸受を「主軸軸受１０」と称し、偏心スリーブ４の外周面とボス７の内周面との間に形成されたジャーナル滑り軸受を「スリーブ軸受１１」と称する。そして、主軸軸受１０及びスリーブ軸受１１により形成された多重軸受を「下部軸受１５」と称する。

【0018】

フレーム３０の外部には、駆動モータ８が配置されている。駆動モータ８の出力軸８ａから偏心スリーブ４へ動力伝達機構２０を介して動力が伝達される。動力伝達機構２０は、出力軸８ａに設けられたプーリ２２ａ、横軸２１、横軸２１に設けられたプーリ２２ｂ、プーリ２２ａ，２２ｂに巻き掛けられた動力伝達ベルト２２ｃ、横軸２１に設けられたベベルピニオン１９ａ、及び、偏心スリーブ４に設けられたベベルギヤ１９ｂを含む。横軸２１は下部フレーム３２に横軸軸受２５を介して支持されている。偏心スリーブ４が回転すると、主軸５が機体中心軸線Ａに対して偏心した旋回運動、いわゆる歳差運動を行う。これにより、マントル１３の外表面とコンケーブ１４の内表面との距離が主軸５の旋回位置に応じて変化する。破砕室１６内に落下してきた原料は、コンケーブ１４とマントル１３との間で破砕されて、下部フレーム３２の下方から破砕品として回収される。

【0019】

〔制御装置５０〕
上記構成の破砕機１００は、制御装置５０を備える。制御装置５０は、制御装置５０を除く破砕機１００の構成要素と必ずしも近接して配置されているものではなく、制御装置５０を除く破砕機１００の構成要素から離れて配置されていてもよい。例えば、制御装置５０は、ネットワークサーバ上に構成されて、制御装置５０はネットワークを介して破砕機１００の各要素を制御してもよい。

【0020】

図２は、破砕機１００の制御系統の構成を示すブロック図である。図２に示すように、制御装置５０には、表示装置５８、設定装置５９、各種の計器５２，５５，５６、及び、制御対象８，９ａ，９０が接続されている。本明細書で開示する制御装置５０の機能は、開示された機能を実行するように構成又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、及び／又は、それらの組み合わせを含む回路、又は、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、処理回路又は回路と見做される。本開示において、回路、ユニット、又は手段は、列挙された機能を実行する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、或いは、列挙された機能を実行するようにプログラム又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、手段、またはユニットは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェア及び／又はプロセッサの構成に使用される。

【0021】

図３は、制御装置５０の機能部を説明する図である。図３に示すように、制御装置５０は、供給制御部８１、回転制御部８２、セット制御部８３、負荷安定化制御部８４、負荷異常検知部８５、及び過負荷解消制御部８６の各機能部を備える。

【0022】

制御装置５０の供給制御部８１は、供給装置９による原料の供給量を制御する。制御装置５０は、供給装置９の駆動モータ９ａと無線又は有線で接続されている。制御装置５０は、供給装置９の駆動モータ９ａに対し目標供給量と対応する指令信号を送信する。駆動モータ９ａが、制御装置５０からの指令信号に応答して動作することにより、供給装置９からホッパ３へ目標供給量の原料が供給される。

【0023】

制御装置５０の回転制御部８２は、偏心スリーブ４の回転数を制御する。偏心スリーブ４の回転数は、駆動モータ８によって回転駆動される横軸２１の回転数や主軸５の回転数と対応関係にある。制御装置５０は、駆動モータ８と無線又は有線で接続されている。また、駆動モータ８の駆動電流を検出する電流センサ５６が制御装置５０に接続されている。制御装置５０は、駆動モータ８に対し目標回転数と対応する指令信号を送信する。駆動モータ８が、制御装置５０からの指令信号に応答して動作することにより、偏心スリーブ４の回転数が目標回転数となる。

【0024】

制御装置５０のセット制御部８３は、コンケーブ１４とマントル１３の二つの破砕面の破砕間隙の寸法である「セット」をセット目標値に制御する。本実施形態におけるセットは、破砕間隙の最も狭い位置の間隙の大きさ、即ち、ＣＳＳ（Ｃｌｏｓｅｄ Ｓｉｄｅ Ｓｅｔｔｉｎｇ）である。本実施形態に係る破砕機１００では、油圧シリンダ６がセット調整装置として機能する。ラム６１と共に主軸スラスト軸受２が昇降すると、マントル１３がコンケーブ１４に対して昇降移動してセットの寸法が変化する。セットの寸法によって、粉砕物の粒度が定まる。制御装置５０は、セットを検出するセットセンサ５２と無線又は有線で接続されている。セットセンサ５２は、例えば、ラム６１の変位を検出する変位センサである。

【0025】

図４は、油圧シリンダ６の油圧系統の構成を示す図である。図４に示すように、油圧シリンダ６のシリンダチューブ６２内には、ラム６１の変位によって容量の変化する油圧室６３が形成されており、この油圧室６３に油圧回路９０が接続されている。油タンク７１の作動油が油圧回路９０を通じて油圧室６３へ給油されることにより、ラム６１が上昇する。また、油圧室６３の作動油が油圧回路９０を通じて油タンク７１へ排油されることにより、ラム６１が降下する。

【0026】

油圧回路９０の構成は限定されないが、以下のように例示される。油圧回路９０は、油圧室６３の下部と連通された連通管９１、連通管９１と接続されたアキュムレータ９２、連通管９１と接続された給油管９３、及び、給油管９３と接続された排油管９４を含む。アキュムレータ９２の出入口にはポペット弁９２ａが設けられており、ポペット弁９２ａの開閉によってアキュムレータ９２への作動油の流出入の許容と阻止が切り替えられる。連通管９１には、油圧室６３の作動油の圧力を検出する油圧センサ５５が設けられている。給油管９３には、油タンク７１の作動油を油圧室６３へ圧送するギヤポンプ７６が設けられている。ギヤポンプ７６はポンプモータ７７によって駆動される。給油管９３には、ノーマルクローズの開閉弁９８が設けられている。排油管９４には、ノーマルクローズの開閉弁９９が設けられている。

【0027】

制御装置５０の負荷安定化制御部８４は、破砕負荷を所与の破砕負荷目標値で安定化させる、負荷安定化制御を行う。負荷安定化制御部８４は、破砕負荷検出器で検出された破砕負荷を取得する。破砕負荷は、破砕に伴って破砕機１００の可動部に掛かる負荷を意味する。本実施形態では、破砕負荷を表す指標として、油圧センサ５５で検出された油圧シリンダ６の作動油圧力である「シリンダ油圧」、又は、電流センサ５６で検出された駆動モータ８の「駆動電流」が用いられる。破砕負荷の指標としてシリンダ油圧が採用される場合は、油圧センサ５５が破砕負荷検出器であって、負荷安定化制御部８４は油圧センサ５５からシリンダ油圧を取得する。また、破砕負荷の指標として駆動モータ８の駆動電流が採用される場合は、電流センサ５６が破砕負荷検出器であって、負荷安定化制御部８４は電流センサ５６から電流値を取得する。

【0028】

負荷安定化制御部８４は、破砕負荷を所定の破砕負荷目標値に制御するようなセット目標値を生成する。具体的には、負荷安定化制御部８４は、検出された破砕負荷が破砕負荷目標値よりも高ければセットを拡張し、検出された破砕負荷が破砕負荷目標値よりも低ければセットを縮小するようにセットを変化させる破砕負荷指令値を生成する。負荷安定化制御部８４によって生成される破砕負荷指令値は、現在の破砕負荷を急激に変化させない程度に制限されている。なお、破砕負荷を所定の破砕負荷目標値に制御するために、セット目標値は段階的に調整される。例えば、現在のセット目標値に所定のセット調整量を加算又は減算して新たなセット目標値が生成することが、破砕負荷が破砕負荷目標値となるまで繰り返される。

【0029】

セット制御部８３は、油圧シリンダ６の油圧回路９０を動作させて、セットをセット目標値に制御する。セット制御部８３は、セットセンサ５２で検出されたセットの実測値（以下、「セット検出値」と称する）を取得し、セット検出値とセット目標値との差分に基づいてラム６１の操作量を決定し、操作量に基づいて油圧回路９０の動作指令を生成する。より詳細には、セット制御部８３は、ポンプモータ７７、開閉弁９８、及び開閉弁９９などの油圧回路９０の制御要素に対する動作指令を生成する。この動作指令に対応して油圧回路９０が動作することによって、セットがセット目標値となるようにラム６１を操作量だけ変位させるシリンダ油圧が油圧シリンダ６の油圧室６３に生じる。

【0030】

上記の負荷安定化制御中に、破砕室１６への破砕できない異物の投入時や、パッキング現象発生時や、その他の瞬間的な過負荷の発生によって、突発的に破砕負荷が急上昇することがある。このような突発的な破砕負荷の急上昇を、ここでは「破砕負荷の異常上昇」という。負荷異常検知部８５は、破砕負荷の異常上昇を検知する。

【0031】

負荷異常検知部８５は、破砕負荷の異常上昇を検知するために「セット変動指標」を用いる。セット変動指標は、セットが突発的に増加した際のセットの増加度合を表す指標である。本実施形態では、セット変動指標としてセット検出値とセット検出値の移動平均値との差分ｄを用いる。差分ｄはセットの増加度合を表す。また、差分ｄを用いてセットの増加が突発的であるか否かを推し量ることができる。

【0032】

負荷異常検知部８５は、セットセンサ５２から取得したセット検出値と、所定の移動平均時間とに基づいて、セット検出値の移動平均値を求める。移動平均値の算出には移動平均フィルタが用いられてよい。負荷異常検知部８５は、セット検出値と、セット検出値の移動平均値との差分ｄを求め、破砕機１００の運転中の差分ｄを監視する。負荷異常検知部８５は、差分ｄと所定のセット閾値とを比較し、差分ｄがセット閾値を超えると、破砕負荷の異常上昇を検知する。セット閾値及び移動平均時間は予め制御装置５０に記憶されており、セットセンサ５２で検出されたセット検出値は検出時刻と関連付けられて制御装置５０に記憶されている。なお、セット閾値は、負荷安定化制御によってセット目標値がセット調整量だけ変更されることに起因する差分ｄよりも大きな値に設定される。

【0033】

過負荷解消制御部８６は、負荷異常検知部８５で破砕負荷の異常上昇が検知されると、過負荷解消制御を行う。過負荷解消制御部８６は、発生したタッピング現象が解消される、又は、タッピング現象が生じないように、セット目標値を生成する。セット制御部８３は、過負荷解消制御中には、過負荷解消制御部８６で生成されたセット目標値に基づいてセットを制御する。

【0034】

〔破砕機１００の制御方法〕
ここで、制御装置５０による破砕機１００の制御方法を、破砕負荷の制御を中心に説明する。図５は破砕負荷の制御のタイミングチャートである。図５において（Ａ）はセットセンサ５２で検出されたセット検出値、（Ｂ）はセット検出値の移動平均値、（Ｃ）はセット検出値とセット検出値の移動平均値との差分ｄ、（Ｄ）は過負荷解消制御のオンオフ、（Ｅ）はセット目標値を表す。

【0035】

図５のタイミングチャートに示されるように、定常破砕負荷時は、過負荷解消制御はオフであり、負荷安定化制御部８４による負荷安定化制御によって破砕負荷が制御されている。定常破砕負荷時は、油圧シリンダ６のシリンダ油圧よりもアキュムレータ９２の窒素ガス圧の方が高いために、アキュムレータ９２に作動油は流れ込まない。しかし、前述のような破砕負荷の異常上昇が発生すると、マントル１３が押し下げられて、主軸５を支える油圧シリンダ６のラム６１が下方に押される結果、シリンダ油圧が窒素ガス圧よりも高くなって、作動油が油圧回路９０を通じてアキュムレータ９２へ流れ込む。このようなアキュムレータ９２の作動によってセットが急速に拡張されて、破砕室１６の異物の排出が促される。タイミングチャートの時刻Ｔ１にセットが増加し始めたのは、破砕負荷の異常上昇に対応してアキュムレータ９２が作動したことに因るものである。このセットの突発的で急激な増加に伴って、差分ｄが増加し始める。

【0036】

制御装置５０の負荷異常検知部８５は、破砕機１００の運転中の差分ｄを監視しており、時刻Ｔ２に差分ｄがセット閾値を超えると、破砕負荷の異常上昇を検知する。なお、セットが緩やかに増加する場合には、差分ｄの値はセット閾値にまで至らない。

【0037】

破砕負荷の異常上昇が検知されると過負荷解消制御がオンとなり、制御装置５０の過負荷解消制御部８６は過負荷解消制御を開始し、負荷安定化制御部８４による負荷安定化制御は一時的に停止される。

【0038】

過負荷解消制御部８６は、過負荷解消制御を開始すると、先ず、セット目標値と所定のセット基準値とを比較し、現在のセット目標値がセット基準値以上の場合に過負荷解消の第１制御を行い、現在のセット目標値がセット基準値未満の場合に過負荷解消の第２制御を行う。セット基準値は、予め制御装置５０に記憶されている。

【0039】

（過負荷解消の第１制御）
過負荷解消制御部８６は、セット目標値を所定のセット基準値にリセットする。セット基準値は、予め制御装置５０に記憶されている。続いて、過負荷解消制御部８６は、現在のセット目標値に所定のセット加算値を加えた新たなセット目標値を生成する。セット制御部８３は新たなセット目標値を用いてセットを制御する。セット加算値は予め制御装置５０に記憶されている。セット目標値は段階的に調整され、新たなセット目標値の生成は、セット目標値がセット検出値以下となるまで繰り返される。このような過負荷解消制御によって、差分ｄは徐々に減少し、差分ｄが所定の閾値となった時刻Ｔ３にオフディレイタイマが計時を開始し、所定のオフディレイ時間の経過後の時刻Ｔ４に過負荷解消制御がオフとなり、負荷安定化制御部８４による負荷安定化制御が再開される。

【0040】

上記の過負荷解消制御におけるセット加算値は、負荷安定化制御におけるセット調整量よりも大きく、その結果、過負荷解消制御では負荷安定化制御と比較してセット目標値の１段階当たりの変化量が大きい。これによって、速やかに過負荷が解消され、速やかに定常運転に復帰できる。

【0041】

（過負荷解消の第２制御）
過負荷解消制御部８６は、先ず、所定の過負荷解消目標値をセット目標値に設定する。過負荷解消目標値は、過負荷によってタッピング現象が発生した後のセット検出値の最大値である。但し、過負荷解消目標値はこれに限定されず、予め制御装置５０に記憶された値であってもよい。次に、過負荷解消制御部８６は、現在のセット目標値（即ち、タッピング現象発生後のセット検出値の最大値）と、所定時間前（例えば、０．５秒前）のセット検出値とを比較し、これらのうち大きい方を新たなセット目標値に設定する。このような過負荷解消制御によって、差分ｄは徐々に減少し、差分ｄがセット閾値となるまで新たなセット目標値の設定が繰り返される。差分ｄがセット閾値となった時刻Ｔ３にオフディレイタイマが計時を開始し、所定のオフディレイ時間の経過後の時刻Ｔ４に過負荷解消制御がオフとなり、負荷安定化制御部８４による負荷安定化制御が再開される。

【0042】

上記の過負荷解消制御（過負荷解消の第１制御及び第２制御）によれば、速やかに過負荷が解消されるので、アキュムレータ９２の作動と停止の繰り返し頻度が抑制されて、タッピング現象は発生しない、又は、発生しても速やかに解消される。このように従来と比較してタッピング現象の継続が回避されることから、アキュムレータ９２及びポペット弁９２ａなどの油圧部品や、動力伝達機構２０の機械部品の寿命を延長できる。

【0043】

上記の破砕機１００の制御方法において、負荷異常検知部８５は、セット変動指標としてセット検出値とセット検出値の移動平均値との差分ｄを用いている。但し、セット変動指標はこれに限定されず、セットが突発的に増加した際のセットの増加度合を表すものであればよい。例えば、セット変動指標として、セットセンサ５２で検出されたセット（即ち、セット検出値）とセット目標値との差分の単位時間あたりの増加量であってもよい。セット検出値とセット目標値の差分の単位時間当たりの増加量はセットの増加度合を表す。また、セット検出値とセット目標値の差分を用いることで、セットがセット目標値から突発的に乖離したことを推し量ることができる。このセット変動指標が用いられた場合も、上記実施形態と同様に負荷異常の検知を行うことができる。即ち、負荷異常検知部８５は、破砕機１００の運転中にセットセンサ５２で検出されたセット検出値と、負荷安定化制御部８４で生成されたセット目標値とを取得し、セット検出値とセット目標値の差分の単位時間当たりの増加量を求め、この増加量が所定のセット閾値を超えた場合に破砕負荷の異常上昇を検知するように構成される。

【0044】

また、上記の破砕機１００の制御方法において、負荷異常検知部８５は、セット変動指標に基づいて破砕負荷の異常上昇を検知しているが、セット変動指標及びシリンダ油圧に基づいて破砕負荷の異常上昇を検知してもよい。この場合、負荷異常検知部８５は、破砕機１００の運転中に、セットセンサ５２で検出されたセット検出値から算出されたセット変動指標がセット閾値を超えたこと、且つ、油圧センサ５５で検出されたシリンダ油圧が所定の油圧閾値を超えたことに基づいて、破砕負荷の異常上昇を検知するように構成される。

【0045】

〔総括〕
本開示の第１の項目に係る旋動式破砕機１００の制御装置５０は、
主軸５と、主軸５に固定されたマントル１３と、マントル１３と対峙するように配置され、マントル１３との間に破砕室１６を形成するコンケーブ１４と、マントル１３とコンケーブ１４の間のセットを検出するセットセンサ５２と、主軸５を支持する油圧シリンダ６と、油圧シリンダ６の油圧室６３と接続されたアキュムレータ９２を有し油圧室６３にセットを変化させるシリンダ油圧を発生させる油圧回路９０と、破砕負荷を検出する破砕負荷検出器５５，５６とを備える旋動式破砕機１００の制御装置５０であって、
破砕負荷を所定の破砕負荷目標値に制御するセット目標値を生成する負荷安定化制御部８４と、
油圧回路９０を動作させてセットをセット目標値に制御するセット制御部８３と、
セットの突発的な増加度合を表すセット変動指標を求め、セット変動指標が所定のセット閾値を超えたことに基づいて破砕負荷の異常上昇を検知する負荷異常検知部８５と、を備えることを特徴としている。

【0046】

第１の項目に係る旋動式破砕機１００の制御装置５０は、次のようにも表現できる。即ち、制御装置５０は、プロセッサと、プロセッサが実行可能なプログラムを記憶し当該プロセッサからアクセス可能なメモリとを備え、プログラムを実行したプロセッサが、（ｉ）破砕負荷を所定の破砕負荷目標値に制御するセット目標値を生成し、（ii）油圧回路９０を動作させてセットをセット目標値に制御し、（iii）セットの突発的な増加度合を表すセット変動指標を求め、セット変動指標が所定のセット閾値を超えたことに基づいて破砕負荷の異常上昇を検知するものである。

【0047】

本開示の第２の項目に係る旋動式破砕機１００の制御装置５０は、第１の項目に係る旋動式破砕機１００の制御装置５０において、セット変動指標が、セットセンサ５２で検出されたセット検出値とセット検出値の移動平均値との差分ｄであるものである。

【0048】

本開示の第３の項目に係る破砕機１００の制御装置５０は、第１の項目に係る旋動式破砕機１００の制御装置５０において、セット変動指標が、セットセンサ５２で検出されたセット検出値とセット目標値の差分の単位時間あたりの増加量であるものである。

【0049】

第１乃至３の項目に係る制御装置５０によれば、セットセンサ５２という従来の破砕機が備えるセンサを用いて、破砕室１６に異物が投入されたこと等に起因する破砕負荷の急上昇を検知できる。そして、このように破砕負荷の急上昇を検知が可能であることによって、アキュムレータ９２の作動に加えて過負荷解消の措置をとって速やかに過負荷を解消でき、これによりタッピング現象を回避し得る。

【0050】

本開示の第４の項目に係る破砕機１００の制御装置５０は、第１乃至３のいずれかの項目に係る旋動式破砕機１００の制御装置５０において、負荷異常検知部８５は、セット変動指標がセット閾値を超えたこと、且つ、シリンダ油圧が所定の油圧閾値を超えたことに基づいて、破砕負荷の異常上昇を検知するものである

【0051】

上記構成の破砕機１００の制御装置５０によれば、セット変動指標に加えてシリンダ油圧も判断材料とするので、破砕負荷の急上昇をより正確に検知できる。

【0052】

本開示の第５の項目に係る破砕機１００の制御装置５０は、第１乃至４のいずれかの項目に係る旋動式破砕機１００の制御装置５０において、破砕負荷の異常上昇が検知されると、一時的に負荷安定化制御部８４に代わってセット目標値を生成する過負荷解消制御部８６を、更に備え、過負荷解消制御部８６は、セットセンサ５２で検出されたセット検出値よりも小さい所定のセット基準値をセット目標値としたうえで、セット目標値に所定のセット加算値を加えた新たなセット目標値を生成することを、セット目標値がセット検出値以上となるまで繰り返すものである。

【0053】

本開示の第６の項目に係る破砕機１００の制御装置５０は、第１乃至４のいずれかの項目に係る旋動式破砕機１００の制御装置５０において、破砕負荷の異常上昇が検知されると、一時的に負荷安定化制御部８４に代わってセット目標値を生成する過負荷解消制御部８６を、更に備え、過負荷解消制御部８６は、異常上昇が検知されてからセットセンサ５２で検出されたセット検出値の最大値をセット目標値とし、その後、現在のセット目標値と所定時間前のセット検出値のうち大きい方を新たなセット目標値とすることを、セット変動指標がセット閾値以下となるまで繰り返すものである。

【0054】

第５及び６の項目に係る破砕機１００の制御装置５０によれば、破砕負荷を安定化する制御が一旦停止されて、積極的に過負荷を解消する処理が行われることで、速やかに過負荷状態を解消できる。

【0055】

本開示の第７の項目に係る破砕機１００の制御装置５０は、第５又は６の項目に係る旋動式破砕機１００の制御装置５０において、過負荷解消制御部８６がセット目標値を生成してから、セット変動指標がセット閾値以下となり所定のオフディレイ時間経過後に、過負荷解消制御部８６に代わって負荷安定化制御部８４がセット目標値を生成するものである。

【0056】

これにより、過負荷状態が解消されると自動的に破砕負荷を安定化する制御が再開される。

【0057】

本開示の第８の項目に係る破砕機１００は、
主軸５と、
主軸５に固定されたマントル１３と、
マントル１３と対峙するように配置され、マントル１３との間に破砕室１６を形成するコンケーブ１４と、
マントル１３とコンケーブ１４の間のセットを検出するセットセンサ５２と、
主軸５の下部を支持する油圧シリンダ６と、
油圧シリンダ６の油圧室６３と接続されたアキュムレータ９２を有し油圧室６３にセットを変化させるシリンダ油圧を発生させる油圧回路９０と、
破砕負荷を検出する破砕負荷検出器５５，５６と、
第１乃至７のいずれかの項目に係る旋動式破砕機１００の制御装置５０とを、備えるものである。

【0058】

本開示の第９の項目に係る破砕機１００の制御方法は、
主軸５と、主軸５に固定されたマントル１３と、マントル１３と対峙するように配置され、マントル１３との間に破砕室１６を形成するコンケーブ１４と、マントル１３とコンケーブ１４の間のセットを検出するセットセンサ５２と、主軸５を支持する油圧シリンダ６と、油圧シリンダ６の油圧室６３と接続されたアキュムレータ９２を有し油圧室６３にセットを変化させるシリンダ油圧を発生させる油圧回路９０と、破砕負荷を検出する破砕負荷検出器とを備える旋動式破砕機１００の制御方法であって、
破砕負荷の検出値を取得し、破砕負荷を所定の破砕負荷目標値に制御するセット目標値を生成すること、
油圧回路９０を動作させてセットをセット目標値に制御すること、及び、
セットの検出値を取得し、セットの突発的な増加度合を表すセット変動指標を求め、セット変動指標が所定のセット閾値を超えたことに基づいて破砕負荷の異常上昇を検知すること、を含むものである。

【0059】

上記の破砕機１００の制御方法によれば、セットセンサ５２という従来の破砕機が備えるセンサを用いて、破砕室１６に異物が投入されたこと等に起因する破砕負荷の急上昇を検知できる。そして、このように破砕負荷の急上昇を検知が可能であることによって、アキュムレータ９２の作動に加えて過負荷解消の措置をとって速やかに過負荷を解消でき、これによりタッピング現象を回避し得る。

【0060】

以上の本開示の議論は、例示及び説明の目的で提示されたものであり、本開示を本明細書に開示される形態に限定することを意図するものではない。例えば、前述の詳細な説明では、本開示の様々な特徴は、本開示を合理化する目的で１つの実施形態に纏められているが、複数の特徴のうち幾つかが組み合わされてもよい。また、本開示に含まれる複数の特徴は、上記で論じたもの以外の代替の実施形態、構成、又は態様に組み合わされてもよい。

【符号の説明】

【0061】

５ ：主軸
６ ：油圧シリンダ
１３ ：マントル
１４ ：コンケーブ
１６ ：破砕室
５２ ：セットセンサ
５５ ：油圧センサ（破砕負荷検出器の一例）
５６ ：電流センサ（破砕負荷検出器の一例）
６１ ：ラム
６２ ：シリンダチューブ
６３ ：油圧室
８３ ：セット制御部
８４ ：負荷安定化制御部
８５ ：負荷異常検知部
８６ ：過負荷解消制御部
９０ ：油圧回路
９２ ：アキュムレータ
１００ ：旋動式破砕機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】