ローラミル装置
【課題】ハウジングの振動が抑制されるローラミル装置を提供する。
【解決手段】ローラミル装置は、ハウジング２０と、鉛直方向に延びる回転軸４０を有する回転装置３６と、回転軸４０に固定された状態でハウジング２０内に配置され、回転軸４０と同心の環状の粉砕面４３を有するテーブル４２と、テーブル４２の粉砕面４３と協働して原材料を粉砕するローラ６１をそれぞれ備え、ハウジング２０によって揺動可能に支持された複数のローラユニット５０と、ローラ６１の各々をテーブル４２の粉砕面４３に向けて付勢するように、ローラユニット５０に荷重を加える付勢装置７２と、ハウジング２０の振動に対応する検出信号を出力する振動センサ８４と、粉砕面４３に対する原材料の供給量及び振動センサ８４の検出信号に基づいて、付勢装置７２によってローラユニット５０の各々に加えられる荷重を制御する制御装置１４とを備える。
【解決手段】ローラミル装置は、ハウジング２０と、鉛直方向に延びる回転軸４０を有する回転装置３６と、回転軸４０に固定された状態でハウジング２０内に配置され、回転軸４０と同心の環状の粉砕面４３を有するテーブル４２と、テーブル４２の粉砕面４３と協働して原材料を粉砕するローラ６１をそれぞれ備え、ハウジング２０によって揺動可能に支持された複数のローラユニット５０と、ローラ６１の各々をテーブル４２の粉砕面４３に向けて付勢するように、ローラユニット５０に荷重を加える付勢装置７２と、ハウジング２０の振動に対応する検出信号を出力する振動センサ８４と、粉砕面４３に対する原材料の供給量及び振動センサ８４の検出信号に基づいて、付勢装置７２によってローラユニット５０の各々に加えられる荷重を制御する制御装置１４とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローラミル装置に係わり、より詳しくは、ローラミル装置のハウジングの振動を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、石炭ガス化複合発電（ＩＧＣＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ
Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｃｙｃｌｅ）システム等では、燃料の石炭を微粉炭にするためにローラミル装置が用いられている。
ローラミル装置はハウジングを有し、ハウジング内に、回転駆動されるテーブルとローラユニットが配置される。ローラユニットは、テーブルと協働して石炭を粉砕するローラを含み、ハウジングに揺動可能に支持されている。
【０００３】
そして、ハウジングには油圧シリンダが取り付けられ、油圧シリンダはローラユニットに荷重を加える。このローラユニットに加えられる荷重は、従来、特許文献１に先行技術として記載されているように、ローラミル装置への石炭供給量及びミルロールリフト量に応じて調整されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１０４９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ローラミル装置で石炭を粉砕する場合、油圧シリンダに対して、ローラユニットから反力が作用し、反力は、油圧シリンダを支持するハウジングにも作用する。そして、反力は変動するため、ハウジングの振動を引き起こす。特に、ローラミル装置が大型になると、反力が大きくなり反力の変動も大きくなるとともに、ハウジングも大きくなるので、ハウジングの振動が顕著になる。そこで、大型のローラミル装置の開発のために、新規な振動対策が求められている。
【０００６】
一方、ローラミル装置の価格低減のため、ハウジングの軽量化を図ることが考えられている。しかしながら、ハウジングを軽量化した場合、ハウジングの剛性が低下し、ハウジングが振動し易くなる。そこで、ローラミル装置の軽量化のためにも、新規な振動対策が求められている。
【０００７】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ハウジングの振動が抑制されるローラミル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を解決するために、本発明は、略筒形状のハウジングと、鉛直方向に延びる回転軸を有する回転装置と、前記回転軸に固定された状態で前記ハウジング内に配置され、前記回転軸と同心の環状の粉砕面を有するテーブルと、前記テーブルの粉砕面と協働して原材料を粉砕するローラをそれぞれ含み、前記ハウジングによって揺動可能に支持された複数のローラユニットと、前記ローラの各々を前記テーブルの粉砕面に向けて付勢するように、前記ローラユニットに荷重を加える付勢装置と、前記ハウジングの振動に対応する検出信号を出力する振動センサと、前記粉砕面に対する前記原材料の供給量及び前記振動センサの検出信号に基づいて、前記付勢装置によって前記ローラユニットの各々に加えられる荷重を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、制御装置が、振動センサの検出信号に基づいて、ローラユニットの各々に加えられる荷重を制御しており、ローラユニットからハウジングに作用する反力を利用して、ハウジングの振動が抑制される。
【００１０】
好ましい態様として、前記付勢装置は、供給される油圧に応じて前記荷重を発生させる油圧シリンダを備え、前記制御装置は、前記油圧シリンダに供給される油圧を調整するとよい。
この構成によれば、油圧荷重を用いた簡単な構造で付勢装置を構成できるため、ハウジングの振動を的確に抑制できる。
【００１１】
好ましい態様として、前記付勢装置は、前記荷重に応じて位置が変化する自由端及び前記荷重から独立して位置が規定される可動端を有する圧縮コイルばねと、前記圧縮コイルばねの前記可動端の位置を変化させるアクチュエータとを備え、前記制御装置は、前記アクチュエータを作動させて前記圧縮コイルばねの前記可動端の位置を調整するとよい。
この構成によれば、圧縮コイルばねを用いた簡単な構造で付勢装置を構成できるため、ハウジングの振動を的確に抑制できる。
【００１２】
好ましい態様として、前記制御装置は、前記原材料の供給量に基づいて、前記付勢装置によって前記ローラユニットの各々に加えられるべき荷重の共通の目標値を設定する荷重目標値設定部と、前記振動センサの検出信号に基づいて、前記ローラユニット毎に、前記共通の目標値の補正量を演算する荷重補正量演算部とを備え、前記荷重補正量演算部は、前記補正量の平均値がゼロになるように前記補正量を演算するとよい。
この構成によれば、ローラユニットに加えられる荷重が、共通の目標値から正側及び負側に変化させられる。この場合、複数のローラユニットによってテーブルに加えられる荷重の合計が、最終的には共通の目標値になる。このため、荷重を変化させたとしても、テーブル及びローラの強度不足や摩耗が問題となることはなく、また粉砕性等の変化が問題となることもない。
【００１３】
好ましい構成として、前記振動センサの検出方向は水平方向であるとよい。
この構成によれば、振動センサの検出信号に基づいて、ハウジングの水平方向の振動を的確に求めることができる。この結果として、ハウジングの振動を的確に抑制できる。
【００１４】
好ましい態様として、前記振動センサは前記ハウジングの頂部に取り付けられるとよい。
この構成によれば、ハウジング全体の振動を的確に求めることができる。この結果として、ハウジングの振動を的確に抑制できる。
【００１５】
好ましい構成として、ローラミル装置は複数の前記振動センサを備え、前記制御装置は、前記振動センサの各々から出力された複数の前記検出信号に基づいて、前記付勢装置が前記ローラユニットの各々に加える荷重を制御するとよい。
この構成によれば、複数の振動センサの検出信号に基づくことにより、ハウジングの局所的な振動のモードの影響が低減され、ハウジング全体の振動が的確に求められるため、結果として、ハウジングの振動を効果的に抑制できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ハウジングの振動が抑制されるローラミル装置が提供され、ローラミル装置のハウジングの軽量化による価格低減や、大型のローラミル装置の実用化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る、ローラミル装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１中の領域Ａを拡大して示す図である。
【図３】ローラミル本体のハウジングを断面にして、ローラユニットを上から見た概略的な平面図である。
【図４】図１中の制御装置のローラミル本体及び油圧回路との関係における機能的な構成を概略的に示すブロック図である。
【図５】第２実施形態に係るばねシリンダ及び電動シリンダの構成を概略的に示す図である。
【図６】第２実施形態に係る制御装置のローラミル本体及び駆動回路との関係における機能的な構成を概略的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００１９】
〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態のローラミル装置１０の概略的な構成を示している。ローラミル装置１０は、例えば、石炭ガス化複合発電システム等のために、原材料の石炭を粉砕して微粉炭にする。
ローラミル装置１０は、図１中に断面にて示されたローラミル本体１２、並びに、ブロックで示された制御装置１４及び油圧回路１６によって構成されている。
【００２０】
〔ローラミル本体〕
ローラミル本体１２は基礎１８の上に設置されている。ローラミル本体１２は、金属製のハウジング２０を有し、ハウジング２０は略筒形状を有する。ハウジング２０の上蓋２２は石炭投入管２４によって貫通され、石炭投入管２４を通じて、粉砕すべき原材料の石炭が上方からハウジング２０内に供給される。そして、上蓋２２には、送出孔２６が設けられ、送出孔２６から粉砕された微粉炭が送り出される。
【００２１】
また、石炭投入管２４にはプロペラ状の回転分級器２８が同心にて取り付けられ、上蓋２２上にはモータ３０が設置されている。モータ３０は例えばベルト３２を介して回転分級器２８を回転させ、回転分級器２８は回転することによって、微粉炭の粒径分布を調整する分級機能を発揮する。
【００２２】
基礎１８には凹み３４が設けられ、凹み３４は、ハウジング２０の中央部の下に位置している。凹み３４には減速機（回転装置）３６の本体３８が設置され、減速機３６の出力軸（回転軸）４０は、凹み３４から、鉛直方向にて上方に向けて突出している。出力軸４０は、ハウジング２０の底壁を貫通してハウジング２０内に突出しており、出力軸４０には、金属製のテーブル４２が同心且つ相対回転不能に固定されている。
【００２３】
テーブル４２は、ハウジング２０内にて石炭投入管２４と同軸上に配置されている。テーブル４２は、上側に、出力軸４０と同心に配置される環状の粉砕面４３を有する。
減速機３６に外部から回転力が供給されると、出力軸４０がテーブル４２と一体に回転する。なお、テーブル４２とハウジング２０の底壁との間の隙間は、テーブル４２に固定されたスカート４４によって覆われている。
【００２４】
また、ハウジング２０の周壁４６の下部にはダクト４８が取り付けられている。ハウジング２０内には、ダクト４８を通じて、空気や窒素ガス等のキャリアガスが送り込まれる。キャリアガスは、粉砕された微粉炭とともに送出孔２６から流出する。つまり、ハウジング２０の内部には、ダクト４８から送出孔２６に渡るキャリアガスの流路が規定されている。
【００２５】
更に、ハウジング２０内には、例えば３つのローラユニット５０が設けられている。図１では、作図の都合により、２つのローラユニット５０が１８０°対称な位置に配置されているが、実際には、ローラユニット５０は、出力軸４０を中心として同心上に１２０°間隔にて配置されている。
【００２６】
図２は、図１中の領域Ａを拡大して示す図である。
ローラユニット５０は、筒形状のロッドホルダ５２を有し、ロッドホルダ５２には、ロッド５４の基端側が相対回転不能に固定されている。ロッドホルダ５２は、テーブル４２の径方向外側であって、テーブル４２よりも上方に配置されている。ロッド５４は、出力軸４０の軸線に向かって延び、且つ、ロッド５４の先端が基端よりもテーブル４２に近付くように、水平方向に対して斜めに延びている。
【００２７】
ロッド５４の先端側には、ラジアル軸受５６を介して回転筒５８が相対回転可能に嵌合され、回転筒５８には、環状の摺動部材６０が相対回転不能に嵌合されている。回転筒５８及び摺動部材６０はローラ６１を構成している。摺動部材６０の外周面は、径方向外側に向かって凸状の曲面によって構成されている。
【００２８】
石炭は、石炭投入管２４から投入されるとテーブル４２上に落下する。そして、石炭は、テーブル４２の回転に伴い、摺動部材６０とテーブル４２の隙間に進入して粉砕され、微粉炭になる。なお石炭の粉砕の際、ローラ６１は、ロッド５４を中心として回転する。
【００２９】
テーブル４２と摺動部材６０との隙間を調整可能とすべく、ローラユニット５０は揺動可能である。具体的には、ロッドホルダ５２には、テーブル４２の外周の接線方向に延びるピン６２が一体的に設けられている。そして、図３は、ハウジング２０を断面にして、ローラユニット５０を上からみた概略的な平面図であり、ローラユニット５０は、ピン６２を介して周壁４６によって支持されている。
【００３０】
再び図２を参照すると、テーブル４２と摺動部材６０との最小隙間を規定するために、ロッドホルダ５２には、下方に向けて延びる突起６４が一体的に設けられ、周壁４６の螺子孔には螺子６６が螺合されている。隙間が小さくなる方向にローラユニット５０が傾動している場合に、突起６４が螺子６６の先端に当接すると、隙間がそれ以上小さくなることが防止される。螺子６６は、モータ６８によって回転させることができ、制御装置１４は、モータ６８の回転を制御することによって、最小隙間を可変制御することができる。
なお、螺子６６及びモータ６８に代えて、電動シリンダを用いることもできる。
【００３１】
一方、揺動可能なローラユニット５０を用いて石炭を粉砕するために、ローラユニット５０には適当な荷重が作用させられる。
具体的には、ロッドホルダ５２には、上方に延びるアーム７０が一体的に設けられ、アーム７０の先端に対し、付勢装置７２が荷重を加える。付勢装置７２は、プランジャ７４と油圧シリンダ７６を含み、プランジャ７４は、周壁４６に設けられたポート部７８の内側にすべり軸受８０を介して配置されている。油圧シリンダ７６のロッド８２は、プランジャ７４と同軸に配置され、ロッド８２が周壁４６の内側に向けて延びると、プランジャ７４がアーム７０に押し付けられる。
【００３２】
油圧シリンダ７６には、油圧回路１６が接続されており、油圧回路１６は、図示しないけれども、ポンプ、モータ及び圧力制御弁等によって構成されている。制御装置１４は、油圧回路１６から油圧シリンダ７６に供給される油圧を調整可能であり、油圧の調整によって、油圧シリンダ７６からプランジャ７４を介してアーム７０に付与される荷重が変化する。すなわち、油圧の調整によって、ローラ６１からテーブル４２上の石炭に加えられる荷重も変化する。
【００３３】
そして、本実施形態では、制御装置１４は、ハウジング２０の振動に応じて、油圧を調整可能であり、振動の検出のために、振動センサ８４がハウジング２０に取り付けられている。例えば、振動センサ８４は、ハウジング２０の周壁４６の外側に取り付けられている。そして、周壁４６における振動センサ８４の周方向位置は、３つのローラユニット５０のうち１つと一致している。振動センサ８４は、好ましい態様として、検出方向が水平方向の加速度センサであり、振動センサ８４の検出信号は、制御装置１４に入力される。
【００３４】
〔制御装置〕
図４は、ローラミル本体１２及び油圧回路１６との関係における、制御装置１４を説明するための構成ブロック図である。
なお、以下の説明では、３つのローラユニット５０を区別して、第１ローラユニット５０ａ、第２ローラユニット５０ｂ及び第３ローラユニット５０ｃともいう。そして、第１ローラユニット５０ａ、第２ローラユニット５０ｂ及び第３ローラユニット５０ｃの油圧シリンダ７６を、それぞれ第１油圧シリンダ７６ａ、第２油圧シリンダ７６ｂ及び第３油圧シリンダ７６ｃともいう。
【００３５】
制御装置１４は、例えば、コンピュータによって構成され、演算装置、記憶装置及び入出力装置等を有する。そして、制御装置１４は、荷重目標値設定部８６、振動解析部８８、荷重補正量演算部９０、荷重目標値補正部９２、及び、油圧目標値演算部９４を有する。
【００３６】
制御装置１４には、ローラミル本体１２に供給される石炭供給量が入力される。荷重目標値設定部８６は、入力された石炭供給量に基づいて、ローラユニット５０の各々に作用させる荷重の目標値（荷重目標値）を設定する。例えば、荷重目標値設定部８６は、入力された石炭供給量に基づいて、予め設定された関数又はマップデータを利用して、荷重目標値を設定する。
なお、荷重目標値設定部８６によって設定される荷重目標値は、ローラユニット５０間で共通であるため、共通荷重目標値ともいう。
【００３７】
一方、制御装置１４には、振動センサ８４から、ハウジング２０の振動に対応する検出信号が入力される。具体的には、検出信号は、振動センサ８４の取り付け位置におけるハウジング２０の加速度を示す信号である。
ここで、制御装置１４は、振動センサ８４の取り付け位置での局所的な振動ではなく、ハウジング２０全体の水平方向での振動を抑制するように構成されている。ハウジング２０全体の水平方向での振動とは、ハウジング２０の頂部、則ちハウジング２０の上蓋２２における水平方向の振動であり、例えば振動数が５Ｈｚ程度の振動である。
【００３８】
そこで、振動解析部８８は、検出信号に基づいて、ハウジング２０の上蓋２２の水平方向での加速度を求める。そのために、予め、有限要素法（ＦＥＭ：Ｆｉｎｉｔｅ
Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）を用いて、検出信号とハウジング２０の頂部の加速度との関係を示すマップデータを作成し、得られたマップデータが制御装置１４に格納される。振動解析部８８は、検出信号に基づいて、マップデータを利用してハウジング２０の頂部の加速度を求めることができる。なお、加速度を求めるということは、加速度の大きさと共に方向も求めるということである。
【００３９】
荷重補正量演算部９０は、振動解析部８８の解析によって求められたハウジング２０の頂部の加速度に基づいて、ハウジング２０の振動が低減されるように、共通荷重目標値の補正量を演算する。演算される補正量には、第１荷重補正量、第２荷重補正量及び第３荷重補正量の３つがあり、第１荷重補正量、第２荷重補正量及び第３荷重補正量は、それぞれ、第１ローラユニット５０ａ、第２ローラユニット５０ｂ及び第３ローラユニット５０ｃに加えられる荷重を補正するための補正量である。
具体的には、荷重補正量演算部９０は、振動解析部８８によって求められたハウジング２０の頂部の加速度を、予め設定された制御関数である加速度−荷重補正量関数に代入することによって、第１荷重補正量、第２荷重補正量及び第３荷重補正量をそれぞれ演算する。
【００４０】
荷重目標値補正部９２は、第１荷重補正量、第２荷重補正量及び第３荷重補正量の各々と共通荷重目標値を加算して、第１荷重目標値、第２荷重目標値及び第３荷重目標値を演算する。第１荷重目標値、第２荷重目標値及び第３荷重目標値は、それぞれ、第１ローラユニット５０ａ、第２ローラユニット５０ｂ及び第３ローラユニット５０ｃに加えられる荷重の目標値である。
【００４１】
油圧目標値演算部９４は、第１ローラユニット５０ａ、第２ローラユニット５０ｂ及び第３ローラユニット５０ｃに加えられる荷重が、第１荷重目標値、第２荷重目標値及び第３荷重目標値にそれぞれ設定されるように、第１油圧シリンダ７６ａ、第２油圧シリンダ７６ｂ及び第３油圧シリンダ７６ｃに供給される油圧の目標値を演算する。油圧の目標値についても、第１荷重目標値、第２荷重目標値及び第３荷重目標値の各々に対応して、第１油圧目標値、第２油圧目標値及び第３油圧目標値が演算される。
【００４２】
演算された第１油圧目標値、第２油圧目標値及び第３油圧目標値は、油圧回路１６に入力される。油圧回路１６は、第１油圧シリンダ７６ａ、第２油圧シリンダ７６ｂ及び第３油圧シリンダ７６ｃにそれぞれ油圧を供給する第１油圧回路部１６ａ、第２油圧回路部１６ｂ及び第３油圧回路部１６ｃを有する。第１油圧回路部１６ａ、第２油圧回路部１６ｂ及び第３油圧回路部１６ｃは、第１油圧シリンダ７６ａ、第２油圧シリンダ７６ｂ及び第３油圧シリンダ７６ｃに供給される油圧がそれぞれ第１油圧目標値、第２油圧目標値及び第３油圧目標値に設定されるように動作する。具体的には、圧力制御弁の弁開度を調整すること等によって油圧を調整する。
【００４３】
以下、ローラミル装置１０の動作の一例を説明する。
石炭の粉砕時にハウジング２０が振動し、振動センサ８４及び振動解析部８８によって、図３に矢印で示すハウジング２０の頂部の加速度が求められたとする。この場合、荷重補正量演算部９０は、第１荷重補正量を減少させ、第２荷重補正量及び第３荷重補正量を増加させる。
【００４４】
これにより、第１荷重目標値が減少し、第１油圧シリンダ７６ａから第１ローラユニット５０ａに加えられる荷重が減少するとともに、第２荷重目標値及び第３荷重目標値が増加し、第２油圧シリンダ７６ｂ及び第３油圧シリンダ７６ｃから第２ローラユニット５０ｂ及び第３ローラユニット５０ｃに加えられる荷重が増加する。
【００４５】
第１油圧シリンダ７６ａから第１ローラユニット５０ａに加えられる荷重が減少すると、第１ローラユニット５０ａから第１油圧シリンダ７６ａが受ける反力が減少する。反力は、第１油圧シリンダ７６ａを支持するハウジング２０にも作用しており、反力が減少すると、反力と同じ方向でのハウジング２０の変位が抑制される。
ここで、図３では、第１油圧シリンダ７６ａが受ける反力の方向は、振動によるハウジング２０の頂部の加速度の方向と一致しており、第１ローラユニット５０ａに加える荷重を減少させて反力を減少させれば、振動によるハウジング２０の変位を抑制することができる。
【００４６】
一方、第２ローラユニット５０ｂ及び第３ローラユニット５０ｃに加えられる荷重が増加すると、第２油圧シリンダ７６ｂ及び第３油圧シリンダ７６ｃがそれぞれ受ける反力が増加する。反力は、第２油圧シリンダ７６ｂ及び第３油圧シリンダ７６ｃを支持するハウジング２０にも作用しており、反力が増加すると、反力の方向でのハウジング２０の変位が引き起こされる。
【００４７】
ここで、図３では、第２ローラユニット５０ｂ及び第３ローラユニット５０ｃが受ける反力は、振動によるハウジング２０の頂部の加速度の方向とは逆向きの成分を含んでおり、第２油圧シリンダ７６ｂ及び第３油圧シリンダ７６ｃから第２ローラユニット５０ｂ及び第３ローラユニット５０ｃにそれぞれ加えられる荷重を増加させて反力を増加させれば、振動によるハウジング２０の変位を抑制することができる。
換言すれば、図３に示したように、第１油圧シリンダ７６ａ、第２油圧シリンダ７６ｂ及び第３油圧シリンダ７６ｃの各々が受ける反力を合成した力の方向が、振動によるハウジング２０の頂部の加速度の方向とは逆向きに設定されることで、ハウジング２０の振動が抑制される。
【００４８】
なお、好ましくは、荷重補正量演算部９０で用いられる加速度−荷重補正量関数は、ハウジング２０の頂部の加速度が許容値の半分以下に抑えられるように、予め設定される。
また、好ましくは、第１荷重目標値、第２荷重目標値及び第３荷重目標値の３つの算術平均値が共通荷重目標値に一致するように、荷重補正量演算部９０において、第１荷重補正量、第２荷重補正量及び第３荷重補正量は設定される。更に同時に、第１荷重補正量、第２荷重補正量及び第３荷重補正量の各々を二乗した値の和が最小になるように、第１荷重補正量、第２荷重補正量及び第３荷重補正量が設定される。
【００４９】
例えば、共通荷重目標値が９０ｔｏｎｆである場合に、第１荷重目標値、第２荷重目標値及び第３荷重目標値は、８６ｔｏｎｆ、９２ｔｏｎｆ及び９２ｔｏｎｆにそれぞれ設定される。このような設定によれば、第１荷重補正量、第２荷重補正量及び第３荷重補正量のうち１つ又は２つが正の値に設定され、２つ又は１が負の値に設定されることになる。
【００５０】
以上説明したように、上述した第１実施形態のローラミル装置１０によれば、制御装置１４が、振動センサ８４の検出信号に基づいて、ローラユニット５０の各々に加えられる荷重を制御しており、ローラユニット５０からハウジング２０に作用する反力を利用して、ハウジング２０の振動が抑制される。
【００５１】
そして、上述した第１実施形態のローラミル装置１０によれば、付勢装置７２が、供給される油圧に応じて荷重を発生させる油圧シリンダ７６を含み、制御装置１４が、油圧シリンダ７６に供給される油圧を調整することで、簡単な構成にて、ハウジング２０の振動が的確に抑制される。
【００５２】
また、上述した第１実施形態のローラミル装置１０によれば、ローラユニット５０に加えられる荷重が、共通荷重目標値から正側及び負側に変化させられる。この場合、複数のローラユニット５０によってテーブル４２に加えられる荷重の合計が、共通荷重目標値の合計に近くなる。このため、第１荷重補正量、第２荷重補正量及び第３荷重補正量に基づいて荷重を変化させたとしても、テーブル４２及びローラ６１の強度不足や摩耗が問題となることはなく、また粉砕性等の変化が問題となることもない。
【００５３】
更に、上述した第１実施形態のローラミル装置１０によれば、振動センサ８４の検出方向は水平方向であり、ハウジング２０の水平方向の加速を的確に求めることができる。この結果として、ハウジング２０の振動が的確に抑制される。
【００５４】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態について説明する。
第２実施形態は、油圧シリンダ７６に代えて、図５に概略的な構成が示されたばねシリンダ９６を有し、ばねシリンダ９６によって、プランジャ７４がアーム７０に押し付けられる。
具体的には、ばねシリンダ９６は、シリンダ内９８内に配置された圧縮コイルばね１００を有し、圧縮コイルばね１００の一端（可動端）１００ａはばね座１０２に当接し、圧縮コイルばね１００の他端（自由端）１００ｂはロッド１０４の基端に当接している。
【００５５】
ばね座１０２は、シリンダ９８内を移動可能であり、ばねシリンダ９６には、ばね座１０２の位置、換言すれば、圧縮コイルばね１００の可動端１００ａの位置を規定するアクチュエータとして、電動シリンダ１０６が連結されている。電動シリンダ１０６は、ばねシリンダ９６のシリンダ９８に固定されるハウジング１０８、及び、ハウジング１０８からシリンダ９８内に突出する螺子１１０を有する。
【００５６】
ハウジング１０８からの螺子１１０の突出長さは、ハウジング１０８内の図示しないモータを作動させることによって調整可能であり、螺子１１０の突出長さに応じて、可動端１００ａの位置が規定される。可動端１００ａの位置が変化すると、圧縮コイルばね１００の長さが変化し、ばねシリンダ９６がローラユニット５０に加える荷重も変化する。
【００５７】
制御装置１４は、駆動回路１１２を介して電動シリンダ１０６を制御可能であり、圧縮コイルばね１００の可動端１００ａの位置を調整可能である。図６は、ローラミル本体１２及び駆動回路１１２との関係における、制御装置１４の機能的な構成を説明するためのブロック図である。
【００５８】
なお、以下の説明では、第１ローラユニット５０ａ、第２ローラユニット５０ｂ及び第３ローラユニット５０ｃに荷重を与えるばねシリンダ９６をそれぞれ第１ばねシリンダ９６ａ、第２ばねシリンダ９６ｂ及び第３ばねシリンダ９６ｃという。また、第１ばねシリンダ９６ａ、第２ばねシリンダ９６ｂ及び第３ばねシリンダ９６ｃに連結された電動シリンダ１０６をそれぞれ第１電動シリンダ１０６ａ、第２電動シリンダ１０６ｂ及び第３電動シリンダ１０６ｃという。
【００５９】
図６に示したように、第２実施形態では、制御装置１４は、油圧目標値演算部９４に代えて位置目標値演算部１１４を有する。位置目標値演算部１１４は、第１荷重目標値、第２荷重目標値及び第３荷重目標値に応じて、第１位置目標値、第２位置目標値及び第３位置目標値をそれぞれ演算する。第１位置目標値、第２位置目標値及び第３位置目標値は、それぞれ、第１ばねシリンダ９６ａ、第２ばねシリンダ９６ｂ及び第３ばねシリンダ９６ｃにおける、圧縮コイルばね１００の可動端１００ａの位置の目標値である。
【００６０】
駆動回路１１２は、第１駆動回路部１１２ａ、第２駆動回路部１１２ｂ及び第３駆動回路部１１２ｃを有する。第１駆動回路部１１２ａ、第２駆動回路部１１２ｂ及び第３駆動回路部１１２ｃは、第１位置目標値、第２位置目標値及び第３位置目標値にそれぞれ基づいて駆動信号を生成し出力する。ここで、駆動信号は、第１ばねシリンダ９６ａ、第２ばねシリンダ９６ｂ及び第３ばねシリンダ９６ｃにおける圧縮コイルばね１００の可動端１００ａの位置が、第１位置目標値、第２位置目標値及び第３位置目標値にそれぞれ設定されるように生成される。
なお、駆動回路１１２は電気回路であるため制御装置１４に組み込まれていても良い。
【００６１】
そして、第１電動シリンダ１０６ａ、第２電動シリンダ１０６ｂ及び第３電動シリンダ１０６ｃは、駆動信号に基づいて作動し、第１ばねシリンダ９６ａ、第２ばねシリンダ９６ｂ及び第３ばねシリンダ９６ｃにおける圧縮コイルばね１００の可動端１００ａの位置を第１位置目標値、第２位置目標値及び第３位置目標値にそれぞれ設定する。
【００６２】
第２実施形態のローラミル装置１０においても、制御装置１４が、振動センサ８４の検出信号に基づいて、ローラユニット５０の各々に加えられる荷重を制御しており、ローラユニット５０からハウジング２０に作用する反力を利用して、ハウジング２０の振動が抑制される。
【００６３】
そして、第２実施形態のローラミル装置１０によれば、付勢装置７２が、ばねシリンダ９６及び電動シリンダ１０６を含んでおり、簡単な構成にて、ハウジング２０の振動が的確に抑制される。
【００６４】
また、上述した第２実施形態のローラミル装置１０においても、第１実施形態の場合と同様に、テーブル４２及びローラ６１の強度不足や摩耗が問題となることはなく、また粉砕性等の変化が問題となることもない。
【００６５】
更に、上述した第２実施形態のローラミル装置１０においても、振動センサ８４の検出方向は水平方向であり、ハウジング２０の水平方向の加速を的確に求めることができる。この結果として、ハウジング２０の振動が的確に抑制される。
【００６６】
本発明は、上述した第１実施形態及び第２実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、第１実施形態及び第２実施形態では、振動センサ８４が、ハウジング２０の周壁４６における、第１ローラユニット５０ａと同じ周方向位置に取り付けられていたが、振動センサ８４の取り付け位置はこれに限定されることはない。
【００６７】
例えば、振動センサ８４は、ハウジング２０の頂部、則ち上蓋２２に取り付けられてもよい。この場合、振動センサ８４の検出信号は、ハウジング２０の頂部の加速度そのものであるため、振動解析部８８を省略することができる。
【００６８】
また、振動センサ８４は、水平方向の加速度を検出する加速度センサであったが、鉛直方向の加速度を検出する加速度センサを用いても良い。この場合、予め、有限要素法を用いて、加速度センサの取り付け位置での鉛直方向の加速度とハウジング２０の頂部の水平方向の加速度との関係を示すマップデータを作成し、得られたマップデータが制御装置１４に格納される。
【００６９】
なお、検出方向が鉛直方向の加速度センサを用いる場合、取り付け位置に関係なく、振動解析部８８が必要になる。また、鉛直方向の振動の位相と水平方向の振動の位相の関係は複雑であるため、振動センサとしては、第１実施形態及び第２実施形態のように、検出方向が水平方向の加速度センサを用いるのが好ましい。
【００７０】
更に、第１実施形態及び第２実施形態では、１個の振動センサ８４が設けられていたが、複数の振動センサ８４を設けて、振動センサ８４から送られてきた複数の検出信号を総合的に判断してハウジング２０の頂部の加速度を求めるようにしてもよい。このようにすれば、ハウジング２０の振動のモードのうち、局所的なモードの影響を排除して、ハウジング２０全体の振動を検出することができる。
【００７１】
また、第１実施形態及び第２実施形態では、ハウジング２０の振動に応じて、３つのローラユニット５０に加えられる荷重が全て変化させられるが、１つ又は２つのローラユニット５０に加えられる荷重のみが変化させられるようにしてもよい。
【００７２】
また更に、ローラユニット５０の数についても、３個が好ましいが、これに限定されることはない。
最後に、ローラミル装置１０は、石炭の粉砕に適しているが、石炭以外の原材料の粉砕にも適用可能であるのは勿論である。
【符号の説明】
【００７３】
１０ ローラミル装置
１２ ローラミル本体
１４ 制御装置
１６ 油圧回路
１８ 基礎
２０ ハウジング
２２ 上蓋
２４ 石炭投入管
３６ 減速機（回転装置）
４０ 出力軸（回転軸）
４２ テーブル
４３ 粉砕面
５０ ローラユニット
６１ ローラ
７２ 油圧シリンダ（付勢装置）
８４ 振動センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローラミル装置に係わり、より詳しくは、ローラミル装置のハウジングの振動を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、石炭ガス化複合発電（ＩＧＣＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ
Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｃｙｃｌｅ）システム等では、燃料の石炭を微粉炭にするためにローラミル装置が用いられている。
ローラミル装置はハウジングを有し、ハウジング内に、回転駆動されるテーブルとローラユニットが配置される。ローラユニットは、テーブルと協働して石炭を粉砕するローラを含み、ハウジングに揺動可能に支持されている。
【０００３】
そして、ハウジングには油圧シリンダが取り付けられ、油圧シリンダはローラユニットに荷重を加える。このローラユニットに加えられる荷重は、従来、特許文献１に先行技術として記載されているように、ローラミル装置への石炭供給量及びミルロールリフト量に応じて調整されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１０４９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ローラミル装置で石炭を粉砕する場合、油圧シリンダに対して、ローラユニットから反力が作用し、反力は、油圧シリンダを支持するハウジングにも作用する。そして、反力は変動するため、ハウジングの振動を引き起こす。特に、ローラミル装置が大型になると、反力が大きくなり反力の変動も大きくなるとともに、ハウジングも大きくなるので、ハウジングの振動が顕著になる。そこで、大型のローラミル装置の開発のために、新規な振動対策が求められている。
【０００６】
一方、ローラミル装置の価格低減のため、ハウジングの軽量化を図ることが考えられている。しかしながら、ハウジングを軽量化した場合、ハウジングの剛性が低下し、ハウジングが振動し易くなる。そこで、ローラミル装置の軽量化のためにも、新規な振動対策が求められている。
【０００７】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ハウジングの振動が抑制されるローラミル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を解決するために、本発明は、略筒形状のハウジングと、鉛直方向に延びる回転軸を有する回転装置と、前記回転軸に固定された状態で前記ハウジング内に配置され、前記回転軸と同心の環状の粉砕面を有するテーブルと、前記テーブルの粉砕面と協働して原材料を粉砕するローラをそれぞれ含み、前記ハウジングによって揺動可能に支持された複数のローラユニットと、前記ローラの各々を前記テーブルの粉砕面に向けて付勢するように、前記ローラユニットに荷重を加える付勢装置と、前記ハウジングの振動に対応する検出信号を出力する振動センサと、前記粉砕面に対する前記原材料の供給量及び前記振動センサの検出信号に基づいて、前記付勢装置によって前記ローラユニットの各々に加えられる荷重を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、制御装置が、振動センサの検出信号に基づいて、ローラユニットの各々に加えられる荷重を制御しており、ローラユニットからハウジングに作用する反力を利用して、ハウジングの振動が抑制される。
【００１０】
好ましい態様として、前記付勢装置は、供給される油圧に応じて前記荷重を発生させる油圧シリンダを備え、前記制御装置は、前記油圧シリンダに供給される油圧を調整するとよい。
この構成によれば、油圧荷重を用いた簡単な構造で付勢装置を構成できるため、ハウジングの振動を的確に抑制できる。
【００１１】
好ましい態様として、前記付勢装置は、前記荷重に応じて位置が変化する自由端及び前記荷重から独立して位置が規定される可動端を有する圧縮コイルばねと、前記圧縮コイルばねの前記可動端の位置を変化させるアクチュエータとを備え、前記制御装置は、前記アクチュエータを作動させて前記圧縮コイルばねの前記可動端の位置を調整するとよい。
この構成によれば、圧縮コイルばねを用いた簡単な構造で付勢装置を構成できるため、ハウジングの振動を的確に抑制できる。
【００１２】
好ましい態様として、前記制御装置は、前記原材料の供給量に基づいて、前記付勢装置によって前記ローラユニットの各々に加えられるべき荷重の共通の目標値を設定する荷重目標値設定部と、前記振動センサの検出信号に基づいて、前記ローラユニット毎に、前記共通の目標値の補正量を演算する荷重補正量演算部とを備え、前記荷重補正量演算部は、前記補正量の平均値がゼロになるように前記補正量を演算するとよい。
この構成によれば、ローラユニットに加えられる荷重が、共通の目標値から正側及び負側に変化させられる。この場合、複数のローラユニットによってテーブルに加えられる荷重の合計が、最終的には共通の目標値になる。このため、荷重を変化させたとしても、テーブル及びローラの強度不足や摩耗が問題となることはなく、また粉砕性等の変化が問題となることもない。
【００１３】
好ましい構成として、前記振動センサの検出方向は水平方向であるとよい。
この構成によれば、振動センサの検出信号に基づいて、ハウジングの水平方向の振動を的確に求めることができる。この結果として、ハウジングの振動を的確に抑制できる。
【００１４】
好ましい態様として、前記振動センサは前記ハウジングの頂部に取り付けられるとよい。
この構成によれば、ハウジング全体の振動を的確に求めることができる。この結果として、ハウジングの振動を的確に抑制できる。
【００１５】
好ましい構成として、ローラミル装置は複数の前記振動センサを備え、前記制御装置は、前記振動センサの各々から出力された複数の前記検出信号に基づいて、前記付勢装置が前記ローラユニットの各々に加える荷重を制御するとよい。
この構成によれば、複数の振動センサの検出信号に基づくことにより、ハウジングの局所的な振動のモードの影響が低減され、ハウジング全体の振動が的確に求められるため、結果として、ハウジングの振動を効果的に抑制できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ハウジングの振動が抑制されるローラミル装置が提供され、ローラミル装置のハウジングの軽量化による価格低減や、大型のローラミル装置の実用化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る、ローラミル装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１中の領域Ａを拡大して示す図である。
【図３】ローラミル本体のハウジングを断面にして、ローラユニットを上から見た概略的な平面図である。
【図４】図１中の制御装置のローラミル本体及び油圧回路との関係における機能的な構成を概略的に示すブロック図である。
【図５】第２実施形態に係るばねシリンダ及び電動シリンダの構成を概略的に示す図である。
【図６】第２実施形態に係る制御装置のローラミル本体及び駆動回路との関係における機能的な構成を概略的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００１９】
〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態のローラミル装置１０の概略的な構成を示している。ローラミル装置１０は、例えば、石炭ガス化複合発電システム等のために、原材料の石炭を粉砕して微粉炭にする。
ローラミル装置１０は、図１中に断面にて示されたローラミル本体１２、並びに、ブロックで示された制御装置１４及び油圧回路１６によって構成されている。
【００２０】
〔ローラミル本体〕
ローラミル本体１２は基礎１８の上に設置されている。ローラミル本体１２は、金属製のハウジング２０を有し、ハウジング２０は略筒形状を有する。ハウジング２０の上蓋２２は石炭投入管２４によって貫通され、石炭投入管２４を通じて、粉砕すべき原材料の石炭が上方からハウジング２０内に供給される。そして、上蓋２２には、送出孔２６が設けられ、送出孔２６から粉砕された微粉炭が送り出される。
【００２１】
また、石炭投入管２４にはプロペラ状の回転分級器２８が同心にて取り付けられ、上蓋２２上にはモータ３０が設置されている。モータ３０は例えばベルト３２を介して回転分級器２８を回転させ、回転分級器２８は回転することによって、微粉炭の粒径分布を調整する分級機能を発揮する。
【００２２】
基礎１８には凹み３４が設けられ、凹み３４は、ハウジング２０の中央部の下に位置している。凹み３４には減速機（回転装置）３６の本体３８が設置され、減速機３６の出力軸（回転軸）４０は、凹み３４から、鉛直方向にて上方に向けて突出している。出力軸４０は、ハウジング２０の底壁を貫通してハウジング２０内に突出しており、出力軸４０には、金属製のテーブル４２が同心且つ相対回転不能に固定されている。
【００２３】
テーブル４２は、ハウジング２０内にて石炭投入管２４と同軸上に配置されている。テーブル４２は、上側に、出力軸４０と同心に配置される環状の粉砕面４３を有する。
減速機３６に外部から回転力が供給されると、出力軸４０がテーブル４２と一体に回転する。なお、テーブル４２とハウジング２０の底壁との間の隙間は、テーブル４２に固定されたスカート４４によって覆われている。
【００２４】
また、ハウジング２０の周壁４６の下部にはダクト４８が取り付けられている。ハウジング２０内には、ダクト４８を通じて、空気や窒素ガス等のキャリアガスが送り込まれる。キャリアガスは、粉砕された微粉炭とともに送出孔２６から流出する。つまり、ハウジング２０の内部には、ダクト４８から送出孔２６に渡るキャリアガスの流路が規定されている。
【００２５】
更に、ハウジング２０内には、例えば３つのローラユニット５０が設けられている。図１では、作図の都合により、２つのローラユニット５０が１８０°対称な位置に配置されているが、実際には、ローラユニット５０は、出力軸４０を中心として同心上に１２０°間隔にて配置されている。
【００２６】
図２は、図１中の領域Ａを拡大して示す図である。
ローラユニット５０は、筒形状のロッドホルダ５２を有し、ロッドホルダ５２には、ロッド５４の基端側が相対回転不能に固定されている。ロッドホルダ５２は、テーブル４２の径方向外側であって、テーブル４２よりも上方に配置されている。ロッド５４は、出力軸４０の軸線に向かって延び、且つ、ロッド５４の先端が基端よりもテーブル４２に近付くように、水平方向に対して斜めに延びている。
【００２７】
ロッド５４の先端側には、ラジアル軸受５６を介して回転筒５８が相対回転可能に嵌合され、回転筒５８には、環状の摺動部材６０が相対回転不能に嵌合されている。回転筒５８及び摺動部材６０はローラ６１を構成している。摺動部材６０の外周面は、径方向外側に向かって凸状の曲面によって構成されている。
【００２８】
石炭は、石炭投入管２４から投入されるとテーブル４２上に落下する。そして、石炭は、テーブル４２の回転に伴い、摺動部材６０とテーブル４２の隙間に進入して粉砕され、微粉炭になる。なお石炭の粉砕の際、ローラ６１は、ロッド５４を中心として回転する。
【００２９】
テーブル４２と摺動部材６０との隙間を調整可能とすべく、ローラユニット５０は揺動可能である。具体的には、ロッドホルダ５２には、テーブル４２の外周の接線方向に延びるピン６２が一体的に設けられている。そして、図３は、ハウジング２０を断面にして、ローラユニット５０を上からみた概略的な平面図であり、ローラユニット５０は、ピン６２を介して周壁４６によって支持されている。
【００３０】
再び図２を参照すると、テーブル４２と摺動部材６０との最小隙間を規定するために、ロッドホルダ５２には、下方に向けて延びる突起６４が一体的に設けられ、周壁４６の螺子孔には螺子６６が螺合されている。隙間が小さくなる方向にローラユニット５０が傾動している場合に、突起６４が螺子６６の先端に当接すると、隙間がそれ以上小さくなることが防止される。螺子６６は、モータ６８によって回転させることができ、制御装置１４は、モータ６８の回転を制御することによって、最小隙間を可変制御することができる。
なお、螺子６６及びモータ６８に代えて、電動シリンダを用いることもできる。
【００３１】
一方、揺動可能なローラユニット５０を用いて石炭を粉砕するために、ローラユニット５０には適当な荷重が作用させられる。
具体的には、ロッドホルダ５２には、上方に延びるアーム７０が一体的に設けられ、アーム７０の先端に対し、付勢装置７２が荷重を加える。付勢装置７２は、プランジャ７４と油圧シリンダ７６を含み、プランジャ７４は、周壁４６に設けられたポート部７８の内側にすべり軸受８０を介して配置されている。油圧シリンダ７６のロッド８２は、プランジャ７４と同軸に配置され、ロッド８２が周壁４６の内側に向けて延びると、プランジャ７４がアーム７０に押し付けられる。
【００３２】
油圧シリンダ７６には、油圧回路１６が接続されており、油圧回路１６は、図示しないけれども、ポンプ、モータ及び圧力制御弁等によって構成されている。制御装置１４は、油圧回路１６から油圧シリンダ７６に供給される油圧を調整可能であり、油圧の調整によって、油圧シリンダ７６からプランジャ７４を介してアーム７０に付与される荷重が変化する。すなわち、油圧の調整によって、ローラ６１からテーブル４２上の石炭に加えられる荷重も変化する。
【００３３】
そして、本実施形態では、制御装置１４は、ハウジング２０の振動に応じて、油圧を調整可能であり、振動の検出のために、振動センサ８４がハウジング２０に取り付けられている。例えば、振動センサ８４は、ハウジング２０の周壁４６の外側に取り付けられている。そして、周壁４６における振動センサ８４の周方向位置は、３つのローラユニット５０のうち１つと一致している。振動センサ８４は、好ましい態様として、検出方向が水平方向の加速度センサであり、振動センサ８４の検出信号は、制御装置１４に入力される。
【００３４】
〔制御装置〕
図４は、ローラミル本体１２及び油圧回路１６との関係における、制御装置１４を説明するための構成ブロック図である。
なお、以下の説明では、３つのローラユニット５０を区別して、第１ローラユニット５０ａ、第２ローラユニット５０ｂ及び第３ローラユニット５０ｃともいう。そして、第１ローラユニット５０ａ、第２ローラユニット５０ｂ及び第３ローラユニット５０ｃの油圧シリンダ７６を、それぞれ第１油圧シリンダ７６ａ、第２油圧シリンダ７６ｂ及び第３油圧シリンダ７６ｃともいう。
【００３５】
制御装置１４は、例えば、コンピュータによって構成され、演算装置、記憶装置及び入出力装置等を有する。そして、制御装置１４は、荷重目標値設定部８６、振動解析部８８、荷重補正量演算部９０、荷重目標値補正部９２、及び、油圧目標値演算部９４を有する。
【００３６】
制御装置１４には、ローラミル本体１２に供給される石炭供給量が入力される。荷重目標値設定部８６は、入力された石炭供給量に基づいて、ローラユニット５０の各々に作用させる荷重の目標値（荷重目標値）を設定する。例えば、荷重目標値設定部８６は、入力された石炭供給量に基づいて、予め設定された関数又はマップデータを利用して、荷重目標値を設定する。
なお、荷重目標値設定部８６によって設定される荷重目標値は、ローラユニット５０間で共通であるため、共通荷重目標値ともいう。
【００３７】
一方、制御装置１４には、振動センサ８４から、ハウジング２０の振動に対応する検出信号が入力される。具体的には、検出信号は、振動センサ８４の取り付け位置におけるハウジング２０の加速度を示す信号である。
ここで、制御装置１４は、振動センサ８４の取り付け位置での局所的な振動ではなく、ハウジング２０全体の水平方向での振動を抑制するように構成されている。ハウジング２０全体の水平方向での振動とは、ハウジング２０の頂部、則ちハウジング２０の上蓋２２における水平方向の振動であり、例えば振動数が５Ｈｚ程度の振動である。
【００３８】
そこで、振動解析部８８は、検出信号に基づいて、ハウジング２０の上蓋２２の水平方向での加速度を求める。そのために、予め、有限要素法（ＦＥＭ：Ｆｉｎｉｔｅ
Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）を用いて、検出信号とハウジング２０の頂部の加速度との関係を示すマップデータを作成し、得られたマップデータが制御装置１４に格納される。振動解析部８８は、検出信号に基づいて、マップデータを利用してハウジング２０の頂部の加速度を求めることができる。なお、加速度を求めるということは、加速度の大きさと共に方向も求めるということである。
【００３９】
荷重補正量演算部９０は、振動解析部８８の解析によって求められたハウジング２０の頂部の加速度に基づいて、ハウジング２０の振動が低減されるように、共通荷重目標値の補正量を演算する。演算される補正量には、第１荷重補正量、第２荷重補正量及び第３荷重補正量の３つがあり、第１荷重補正量、第２荷重補正量及び第３荷重補正量は、それぞれ、第１ローラユニット５０ａ、第２ローラユニット５０ｂ及び第３ローラユニット５０ｃに加えられる荷重を補正するための補正量である。
具体的には、荷重補正量演算部９０は、振動解析部８８によって求められたハウジング２０の頂部の加速度を、予め設定された制御関数である加速度−荷重補正量関数に代入することによって、第１荷重補正量、第２荷重補正量及び第３荷重補正量をそれぞれ演算する。
【００４０】
荷重目標値補正部９２は、第１荷重補正量、第２荷重補正量及び第３荷重補正量の各々と共通荷重目標値を加算して、第１荷重目標値、第２荷重目標値及び第３荷重目標値を演算する。第１荷重目標値、第２荷重目標値及び第３荷重目標値は、それぞれ、第１ローラユニット５０ａ、第２ローラユニット５０ｂ及び第３ローラユニット５０ｃに加えられる荷重の目標値である。
【００４１】
油圧目標値演算部９４は、第１ローラユニット５０ａ、第２ローラユニット５０ｂ及び第３ローラユニット５０ｃに加えられる荷重が、第１荷重目標値、第２荷重目標値及び第３荷重目標値にそれぞれ設定されるように、第１油圧シリンダ７６ａ、第２油圧シリンダ７６ｂ及び第３油圧シリンダ７６ｃに供給される油圧の目標値を演算する。油圧の目標値についても、第１荷重目標値、第２荷重目標値及び第３荷重目標値の各々に対応して、第１油圧目標値、第２油圧目標値及び第３油圧目標値が演算される。
【００４２】
演算された第１油圧目標値、第２油圧目標値及び第３油圧目標値は、油圧回路１６に入力される。油圧回路１６は、第１油圧シリンダ７６ａ、第２油圧シリンダ７６ｂ及び第３油圧シリンダ７６ｃにそれぞれ油圧を供給する第１油圧回路部１６ａ、第２油圧回路部１６ｂ及び第３油圧回路部１６ｃを有する。第１油圧回路部１６ａ、第２油圧回路部１６ｂ及び第３油圧回路部１６ｃは、第１油圧シリンダ７６ａ、第２油圧シリンダ７６ｂ及び第３油圧シリンダ７６ｃに供給される油圧がそれぞれ第１油圧目標値、第２油圧目標値及び第３油圧目標値に設定されるように動作する。具体的には、圧力制御弁の弁開度を調整すること等によって油圧を調整する。
【００４３】
以下、ローラミル装置１０の動作の一例を説明する。
石炭の粉砕時にハウジング２０が振動し、振動センサ８４及び振動解析部８８によって、図３に矢印で示すハウジング２０の頂部の加速度が求められたとする。この場合、荷重補正量演算部９０は、第１荷重補正量を減少させ、第２荷重補正量及び第３荷重補正量を増加させる。
【００４４】
これにより、第１荷重目標値が減少し、第１油圧シリンダ７６ａから第１ローラユニット５０ａに加えられる荷重が減少するとともに、第２荷重目標値及び第３荷重目標値が増加し、第２油圧シリンダ７６ｂ及び第３油圧シリンダ７６ｃから第２ローラユニット５０ｂ及び第３ローラユニット５０ｃに加えられる荷重が増加する。
【００４５】
第１油圧シリンダ７６ａから第１ローラユニット５０ａに加えられる荷重が減少すると、第１ローラユニット５０ａから第１油圧シリンダ７６ａが受ける反力が減少する。反力は、第１油圧シリンダ７６ａを支持するハウジング２０にも作用しており、反力が減少すると、反力と同じ方向でのハウジング２０の変位が抑制される。
ここで、図３では、第１油圧シリンダ７６ａが受ける反力の方向は、振動によるハウジング２０の頂部の加速度の方向と一致しており、第１ローラユニット５０ａに加える荷重を減少させて反力を減少させれば、振動によるハウジング２０の変位を抑制することができる。
【００４６】
一方、第２ローラユニット５０ｂ及び第３ローラユニット５０ｃに加えられる荷重が増加すると、第２油圧シリンダ７６ｂ及び第３油圧シリンダ７６ｃがそれぞれ受ける反力が増加する。反力は、第２油圧シリンダ７６ｂ及び第３油圧シリンダ７６ｃを支持するハウジング２０にも作用しており、反力が増加すると、反力の方向でのハウジング２０の変位が引き起こされる。
【００４７】
ここで、図３では、第２ローラユニット５０ｂ及び第３ローラユニット５０ｃが受ける反力は、振動によるハウジング２０の頂部の加速度の方向とは逆向きの成分を含んでおり、第２油圧シリンダ７６ｂ及び第３油圧シリンダ７６ｃから第２ローラユニット５０ｂ及び第３ローラユニット５０ｃにそれぞれ加えられる荷重を増加させて反力を増加させれば、振動によるハウジング２０の変位を抑制することができる。
換言すれば、図３に示したように、第１油圧シリンダ７６ａ、第２油圧シリンダ７６ｂ及び第３油圧シリンダ７６ｃの各々が受ける反力を合成した力の方向が、振動によるハウジング２０の頂部の加速度の方向とは逆向きに設定されることで、ハウジング２０の振動が抑制される。
【００４８】
なお、好ましくは、荷重補正量演算部９０で用いられる加速度−荷重補正量関数は、ハウジング２０の頂部の加速度が許容値の半分以下に抑えられるように、予め設定される。
また、好ましくは、第１荷重目標値、第２荷重目標値及び第３荷重目標値の３つの算術平均値が共通荷重目標値に一致するように、荷重補正量演算部９０において、第１荷重補正量、第２荷重補正量及び第３荷重補正量は設定される。更に同時に、第１荷重補正量、第２荷重補正量及び第３荷重補正量の各々を二乗した値の和が最小になるように、第１荷重補正量、第２荷重補正量及び第３荷重補正量が設定される。
【００４９】
例えば、共通荷重目標値が９０ｔｏｎｆである場合に、第１荷重目標値、第２荷重目標値及び第３荷重目標値は、８６ｔｏｎｆ、９２ｔｏｎｆ及び９２ｔｏｎｆにそれぞれ設定される。このような設定によれば、第１荷重補正量、第２荷重補正量及び第３荷重補正量のうち１つ又は２つが正の値に設定され、２つ又は１が負の値に設定されることになる。
【００５０】
以上説明したように、上述した第１実施形態のローラミル装置１０によれば、制御装置１４が、振動センサ８４の検出信号に基づいて、ローラユニット５０の各々に加えられる荷重を制御しており、ローラユニット５０からハウジング２０に作用する反力を利用して、ハウジング２０の振動が抑制される。
【００５１】
そして、上述した第１実施形態のローラミル装置１０によれば、付勢装置７２が、供給される油圧に応じて荷重を発生させる油圧シリンダ７６を含み、制御装置１４が、油圧シリンダ７６に供給される油圧を調整することで、簡単な構成にて、ハウジング２０の振動が的確に抑制される。
【００５２】
また、上述した第１実施形態のローラミル装置１０によれば、ローラユニット５０に加えられる荷重が、共通荷重目標値から正側及び負側に変化させられる。この場合、複数のローラユニット５０によってテーブル４２に加えられる荷重の合計が、共通荷重目標値の合計に近くなる。このため、第１荷重補正量、第２荷重補正量及び第３荷重補正量に基づいて荷重を変化させたとしても、テーブル４２及びローラ６１の強度不足や摩耗が問題となることはなく、また粉砕性等の変化が問題となることもない。
【００５３】
更に、上述した第１実施形態のローラミル装置１０によれば、振動センサ８４の検出方向は水平方向であり、ハウジング２０の水平方向の加速を的確に求めることができる。この結果として、ハウジング２０の振動が的確に抑制される。
【００５４】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態について説明する。
第２実施形態は、油圧シリンダ７６に代えて、図５に概略的な構成が示されたばねシリンダ９６を有し、ばねシリンダ９６によって、プランジャ７４がアーム７０に押し付けられる。
具体的には、ばねシリンダ９６は、シリンダ内９８内に配置された圧縮コイルばね１００を有し、圧縮コイルばね１００の一端（可動端）１００ａはばね座１０２に当接し、圧縮コイルばね１００の他端（自由端）１００ｂはロッド１０４の基端に当接している。
【００５５】
ばね座１０２は、シリンダ９８内を移動可能であり、ばねシリンダ９６には、ばね座１０２の位置、換言すれば、圧縮コイルばね１００の可動端１００ａの位置を規定するアクチュエータとして、電動シリンダ１０６が連結されている。電動シリンダ１０６は、ばねシリンダ９６のシリンダ９８に固定されるハウジング１０８、及び、ハウジング１０８からシリンダ９８内に突出する螺子１１０を有する。
【００５６】
ハウジング１０８からの螺子１１０の突出長さは、ハウジング１０８内の図示しないモータを作動させることによって調整可能であり、螺子１１０の突出長さに応じて、可動端１００ａの位置が規定される。可動端１００ａの位置が変化すると、圧縮コイルばね１００の長さが変化し、ばねシリンダ９６がローラユニット５０に加える荷重も変化する。
【００５７】
制御装置１４は、駆動回路１１２を介して電動シリンダ１０６を制御可能であり、圧縮コイルばね１００の可動端１００ａの位置を調整可能である。図６は、ローラミル本体１２及び駆動回路１１２との関係における、制御装置１４の機能的な構成を説明するためのブロック図である。
【００５８】
なお、以下の説明では、第１ローラユニット５０ａ、第２ローラユニット５０ｂ及び第３ローラユニット５０ｃに荷重を与えるばねシリンダ９６をそれぞれ第１ばねシリンダ９６ａ、第２ばねシリンダ９６ｂ及び第３ばねシリンダ９６ｃという。また、第１ばねシリンダ９６ａ、第２ばねシリンダ９６ｂ及び第３ばねシリンダ９６ｃに連結された電動シリンダ１０６をそれぞれ第１電動シリンダ１０６ａ、第２電動シリンダ１０６ｂ及び第３電動シリンダ１０６ｃという。
【００５９】
図６に示したように、第２実施形態では、制御装置１４は、油圧目標値演算部９４に代えて位置目標値演算部１１４を有する。位置目標値演算部１１４は、第１荷重目標値、第２荷重目標値及び第３荷重目標値に応じて、第１位置目標値、第２位置目標値及び第３位置目標値をそれぞれ演算する。第１位置目標値、第２位置目標値及び第３位置目標値は、それぞれ、第１ばねシリンダ９６ａ、第２ばねシリンダ９６ｂ及び第３ばねシリンダ９６ｃにおける、圧縮コイルばね１００の可動端１００ａの位置の目標値である。
【００６０】
駆動回路１１２は、第１駆動回路部１１２ａ、第２駆動回路部１１２ｂ及び第３駆動回路部１１２ｃを有する。第１駆動回路部１１２ａ、第２駆動回路部１１２ｂ及び第３駆動回路部１１２ｃは、第１位置目標値、第２位置目標値及び第３位置目標値にそれぞれ基づいて駆動信号を生成し出力する。ここで、駆動信号は、第１ばねシリンダ９６ａ、第２ばねシリンダ９６ｂ及び第３ばねシリンダ９６ｃにおける圧縮コイルばね１００の可動端１００ａの位置が、第１位置目標値、第２位置目標値及び第３位置目標値にそれぞれ設定されるように生成される。
なお、駆動回路１１２は電気回路であるため制御装置１４に組み込まれていても良い。
【００６１】
そして、第１電動シリンダ１０６ａ、第２電動シリンダ１０６ｂ及び第３電動シリンダ１０６ｃは、駆動信号に基づいて作動し、第１ばねシリンダ９６ａ、第２ばねシリンダ９６ｂ及び第３ばねシリンダ９６ｃにおける圧縮コイルばね１００の可動端１００ａの位置を第１位置目標値、第２位置目標値及び第３位置目標値にそれぞれ設定する。
【００６２】
第２実施形態のローラミル装置１０においても、制御装置１４が、振動センサ８４の検出信号に基づいて、ローラユニット５０の各々に加えられる荷重を制御しており、ローラユニット５０からハウジング２０に作用する反力を利用して、ハウジング２０の振動が抑制される。
【００６３】
そして、第２実施形態のローラミル装置１０によれば、付勢装置７２が、ばねシリンダ９６及び電動シリンダ１０６を含んでおり、簡単な構成にて、ハウジング２０の振動が的確に抑制される。
【００６４】
また、上述した第２実施形態のローラミル装置１０においても、第１実施形態の場合と同様に、テーブル４２及びローラ６１の強度不足や摩耗が問題となることはなく、また粉砕性等の変化が問題となることもない。
【００６５】
更に、上述した第２実施形態のローラミル装置１０においても、振動センサ８４の検出方向は水平方向であり、ハウジング２０の水平方向の加速を的確に求めることができる。この結果として、ハウジング２０の振動が的確に抑制される。
【００６６】
本発明は、上述した第１実施形態及び第２実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、第１実施形態及び第２実施形態では、振動センサ８４が、ハウジング２０の周壁４６における、第１ローラユニット５０ａと同じ周方向位置に取り付けられていたが、振動センサ８４の取り付け位置はこれに限定されることはない。
【００６７】
例えば、振動センサ８４は、ハウジング２０の頂部、則ち上蓋２２に取り付けられてもよい。この場合、振動センサ８４の検出信号は、ハウジング２０の頂部の加速度そのものであるため、振動解析部８８を省略することができる。
【００６８】
また、振動センサ８４は、水平方向の加速度を検出する加速度センサであったが、鉛直方向の加速度を検出する加速度センサを用いても良い。この場合、予め、有限要素法を用いて、加速度センサの取り付け位置での鉛直方向の加速度とハウジング２０の頂部の水平方向の加速度との関係を示すマップデータを作成し、得られたマップデータが制御装置１４に格納される。
【００６９】
なお、検出方向が鉛直方向の加速度センサを用いる場合、取り付け位置に関係なく、振動解析部８８が必要になる。また、鉛直方向の振動の位相と水平方向の振動の位相の関係は複雑であるため、振動センサとしては、第１実施形態及び第２実施形態のように、検出方向が水平方向の加速度センサを用いるのが好ましい。
【００７０】
更に、第１実施形態及び第２実施形態では、１個の振動センサ８４が設けられていたが、複数の振動センサ８４を設けて、振動センサ８４から送られてきた複数の検出信号を総合的に判断してハウジング２０の頂部の加速度を求めるようにしてもよい。このようにすれば、ハウジング２０の振動のモードのうち、局所的なモードの影響を排除して、ハウジング２０全体の振動を検出することができる。
【００７１】
また、第１実施形態及び第２実施形態では、ハウジング２０の振動に応じて、３つのローラユニット５０に加えられる荷重が全て変化させられるが、１つ又は２つのローラユニット５０に加えられる荷重のみが変化させられるようにしてもよい。
【００７２】
また更に、ローラユニット５０の数についても、３個が好ましいが、これに限定されることはない。
最後に、ローラミル装置１０は、石炭の粉砕に適しているが、石炭以外の原材料の粉砕にも適用可能であるのは勿論である。
【符号の説明】
【００７３】
１０ ローラミル装置
１２ ローラミル本体
１４ 制御装置
１６ 油圧回路
１８ 基礎
２０ ハウジング
２２ 上蓋
２４ 石炭投入管
３６ 減速機（回転装置）
４０ 出力軸（回転軸）
４２ テーブル
４３ 粉砕面
５０ ローラユニット
６１ ローラ
７２ 油圧シリンダ（付勢装置）
８４ 振動センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略筒形状のハウジングと、
鉛直方向に延びる回転軸を有する回転装置と、
前記回転軸に固定された状態で前記ハウジング内に配置され、前記回転軸と同心の環状の粉砕面を有するテーブルと、
前記テーブルの粉砕面と協働して原材料を粉砕するローラをそれぞれ含み、前記ハウジングによって揺動可能に支持された複数のローラユニットと、
前記ローラの各々を前記テーブルの粉砕面に向けて付勢するように、前記ローラユニットに荷重を加える付勢装置と、
前記ハウジングの振動に対応する検出信号を出力する振動センサと、
前記粉砕面に対する前記原材料の供給量及び前記振動センサの検出信号に基づいて、前記付勢装置によって前記ローラユニットの各々に加えられる荷重を制御する制御装置と
を備えるローラミル装置。
【請求項２】
前記付勢装置は、供給される油圧に応じて前記荷重を発生させる油圧シリンダを備え、 前記制御装置は、前記油圧シリンダに供給される油圧を調整することを特徴とする請求項１記載のローラミル装置。
【請求項３】
前記付勢装置は、前記荷重に応じて位置が変化する自由端及び前記荷重から独立して位置が規定される可動端を有する圧縮コイルばねと、
前記圧縮コイルばねの前記可動端の位置を変化させるアクチュエータと、を備え、
前記制御装置は、前記アクチュエータを作動させて前記圧縮コイルばねの前記可動端の位置を調整することを特徴とする請求項１記載のローラミル装置。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記原材料の供給量に基づいて、前記付勢装置によって前記ローラユニットの各々に加えられるべき荷重の共通の目標値を設定する荷重目標値設定部と、
前記振動センサの検出信号に基づいて、前記ローラユニット毎に、前記共通の目標値の補正量を演算する荷重補正量演算部と、を備え、
前記荷重補正量演算部は、前記補正量の平均値がゼロになるように前記補正量を演算することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のローラミル装置。
【請求項５】
前記振動センサの検出方向は水平方向であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のローラミル装置。
【請求項６】
前記振動センサは、前記ハウジングの頂部に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のローラミル装置。
【請求項７】
複数の前記振動センサを備え、前記制御装置は、前記振動センサの各々から出力された複数の前記検出信号に基づいて、前記付勢装置が前記ローラユニットの各々に加える荷重を制御することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のローラミル装置。
【請求項１】
略筒形状のハウジングと、
鉛直方向に延びる回転軸を有する回転装置と、
前記回転軸に固定された状態で前記ハウジング内に配置され、前記回転軸と同心の環状の粉砕面を有するテーブルと、
前記テーブルの粉砕面と協働して原材料を粉砕するローラをそれぞれ含み、前記ハウジングによって揺動可能に支持された複数のローラユニットと、
前記ローラの各々を前記テーブルの粉砕面に向けて付勢するように、前記ローラユニットに荷重を加える付勢装置と、
前記ハウジングの振動に対応する検出信号を出力する振動センサと、
前記粉砕面に対する前記原材料の供給量及び前記振動センサの検出信号に基づいて、前記付勢装置によって前記ローラユニットの各々に加えられる荷重を制御する制御装置と
を備えるローラミル装置。
【請求項２】
前記付勢装置は、供給される油圧に応じて前記荷重を発生させる油圧シリンダを備え、 前記制御装置は、前記油圧シリンダに供給される油圧を調整することを特徴とする請求項１記載のローラミル装置。
【請求項３】
前記付勢装置は、前記荷重に応じて位置が変化する自由端及び前記荷重から独立して位置が規定される可動端を有する圧縮コイルばねと、
前記圧縮コイルばねの前記可動端の位置を変化させるアクチュエータと、を備え、
前記制御装置は、前記アクチュエータを作動させて前記圧縮コイルばねの前記可動端の位置を調整することを特徴とする請求項１記載のローラミル装置。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記原材料の供給量に基づいて、前記付勢装置によって前記ローラユニットの各々に加えられるべき荷重の共通の目標値を設定する荷重目標値設定部と、
前記振動センサの検出信号に基づいて、前記ローラユニット毎に、前記共通の目標値の補正量を演算する荷重補正量演算部と、を備え、
前記荷重補正量演算部は、前記補正量の平均値がゼロになるように前記補正量を演算することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のローラミル装置。
【請求項５】
前記振動センサの検出方向は水平方向であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のローラミル装置。
【請求項６】
前記振動センサは、前記ハウジングの頂部に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のローラミル装置。
【請求項７】
複数の前記振動センサを備え、前記制御装置は、前記振動センサの各々から出力された複数の前記検出信号に基づいて、前記付勢装置が前記ローラユニットの各々に加える荷重を制御することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のローラミル装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１０７０６３（Ｐ２０１３−１０７０６３Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５６２７３（Ｐ２０１１−２５６２７３）
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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