(57)【要約】【課題】粉砕ドラムに作用させる遠心力と振動加速度とを個別に調整することができる振動ミルを提供する。【解決手段】被粉砕物Ｗが収容された粉砕ドラム１１を回転させながら振動させることで被粉砕物Ｗを粉砕するように構成される振動ミル１において、第１の駆動モータ３２からの回転動力を粉砕ドラム１１に伝達する粉砕ドラム回転軸９と、粉砕ドラム回転軸９を介して粉砕ドラム１１を回転可能に支持する粉砕ドラム支持体８と、粉砕ドラム支持体８を振動可能に支持する圧縮コイルばね７と、粉砕ドラム支持体８に回転可能に支持され、第２の駆動モータ３３からの回転動力によって振動加速度を発生させる第１振動ロータ１３及び第２振動ロータ１４とを備えるものとする。【選択図】図１
2014050785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被粉砕物が収容された粉砕ドラムを回転させながら振動させることで被粉砕物を粉砕するように構成される振動ミルにおいて、
第１の駆動モータにより粉砕ドラムを回転させる粉砕ドラム回転機構と、第２の駆動モータにより粉砕ドラムを振動させる粉砕ドラム振動機構とを備えるものとしたことを特徴とする振動ミル。
【請求項２】
粉砕ドラム回転機構は、第１の駆動モータからの回転動力を粉砕ドラムに伝達する粉砕ドラム回転軸を備えてなり、
粉砕ドラム振動機構は、粉砕ドラム回転軸を介して粉砕ドラムを回転可能に支持する粉砕ドラム支持体と、この粉砕ドラム支持体を振動可能に支持する弾性体と、粉砕ドラム支持体に回転可能に支持され、第２の駆動モータからの回転動力によって振動加速度を発生させる振動ロータとを備えてなるものとしたことを特徴とする請求項１に記載の振動ミル。
【請求項３】
振動ロータが、粉砕ドラム回転軸を挟むようにして対称位置に配設されるものとしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の振動ミル。
【請求項４】
粉砕ドラム回転軸を挟むようにして対称位置に配設される振動ロータがタイミングベルトによって同期して駆動されるものとしたことを特徴とする請求項３に記載の振動ミル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転しながら振動する粉砕ドラムで被粉砕物を粉砕処理する振動ミルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、金属や有機物の粉砕処理において、被粉砕物を微粉砕することにより、被粉砕物の物理的・化学的活性を高めたり、触媒的な働きを持たせたりすることができる。
被粉砕物を微粉砕するのに用いられて好適な装置として、例えば、特許文献１にて提案されている振動ミルがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２４０２８０号公報
【０００４】
図３に示されるように、この特許文献１に係る振動ミル１００は、駆動モータ１０１によって回転駆動される駆動軸１０２を備えている。
駆動軸１０２は、その本体部分１０２ａに対して所定の偏心量で偏心した偏心部１０２ｂを有し、この偏心部１０２ｂには、粉砕部１０３が回転可能に装着されている。
駆動軸１０２と粉砕部１０３との間には、偏心部１０２ｂの偏心量で互いに噛合するピニオンギヤ１０４とインターナルギヤ１０５とが配設されており、駆動軸１０２の自転に対して粉砕部１０３を所定の速度差を持たせて公転させることができるようになっている。
【０００５】
この振動ミル１００による粉砕処理動作は以下のとおりである。
まず、駆動モータ１０１の作動によって駆動軸１０２を回転させて粉砕部１０３を所定回転数で回転させる。
次いで、粉砕部１０３が高遠心力場となった状態で、図示されない投入シュートから被粉砕物Ｗと粉砕媒体Ｍとを粉砕部１０３の内部に投入する。
投入された被粉砕物Ｗと粉砕媒体Ｍとは、高遠心力場となっている粉砕部１０３により、粉砕部１０３の粉砕壁１０６の内面に張り付いた状態となる。
この高遠心力場において、粉砕部１０３が遠心力Ｇ１よりも大きい振動加速度Ｇ２で振動するので、その振動加速度によって粉砕壁１０６の内面から被粉砕物Ｗと粉砕媒体Ｍとが一瞬離れるが、その後大きな遠心力Ｇ１によって粉砕壁１０６の内面に叩き付けられるので、その衝突による粉砕と、粉砕媒体Ｍとの衝突とによって被粉砕物Ｗをより微粉に粉砕することができる。
【０００６】
ところで、上記の振動ミル１００において、駆動軸１０２の自転に対する粉砕部１０３の公転の速度差は、ピニオンギヤ１０４とインターナルギヤ１０５との歯数比で決定されている。
このため、この振動ミル１００では、粉砕部１０３に作用する遠心力Ｇ１と、粉砕部１０３に作用する振動加速度Ｇ２とが、駆動モータ１０１によって回転駆動される駆動軸１０２の回転数に応じて一定の関係に定まり、これら遠心力Ｇ１と振動加速度Ｇ２とを個別に調整することができないという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、粉砕ドラムに作用させる遠心力と振動加速度とを個別に調整することができる振動ミルを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明による振動ミルは、
被粉砕物が収容された粉砕ドラムを回転させながら振動させることで被粉砕物を粉砕するように構成される振動ミルにおいて、
第１の駆動モータにより粉砕ドラムを回転させる粉砕ドラム回転機構と、第２の駆動モータにより粉砕ドラムを振動させる粉砕ドラム振動機構とを備えるものとしたことを特徴とするものである（第１発明）。
【０００９】
この場合において、粉砕ドラム回転機構は、第１の駆動モータからの回転動力を粉砕ドラムに伝達する粉砕ドラム回転軸を備えてなり、粉砕ドラム振動機構は、粉砕ドラム回転軸を介して粉砕ドラムを回転可能に支持する粉砕ドラム支持体と、この粉砕ドラム支持体を振動可能に支持する弾性体と、粉砕ドラム支持体に回転可能に支持され、第２の駆動モータからの回転動力によって振動加速度を発生させる振動ロータとを備えてなるものとすることができる（第２発明）。
【００１０】
また、振動ロータが、粉砕ドラム回転軸を挟むようにして対称位置に配設されるものとすることができる（第３発明）。
【００１１】
また、粉砕ドラム回転軸を挟むようにして対称位置に配設される振動ロータがタイミングベルトによって同期して駆動されるものとすることができる（第４発明）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、第１の駆動モータの制御による粉砕ドラムの回転制御により、粉砕ドラムに作用させる遠心力が調整される。
また、第２の駆動モータによる粉砕ドラムの振動制御にて粉砕ドラムに作用させる振動加速度が調整される。
したがって、粉砕ドラムに作用させる遠心力と振動加速度とを個別に調整することができ、粉砕工程の処理内容をより細やかに調整することができる。
【００１３】
また、第２発明の構成を採用することにより、粉砕ドラムに作用させる遠心力と振動加速度との個別調整を比較的簡易な構成で達成することができる。
【００１４】
また、第３発明の構成を採用することにより、粉砕ドラムに作用させる振動加速度を偏りなく効果的に作用させることができる。
【００１５】
また、第４発明の構成を採用することにより、個々の振動ロータが発生する振動加速度を相殺することなく確実に粉砕ドラムに作用させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る振動ミルを示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【図２】同振動ミルによる粉砕処理の具体例を示し、（ａ）は正回転運転、（ｂ）は逆回転運転の説明図である。
【図３】従来技術の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明による振動ミルの実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
＜振動ミルの概略説明＞
図１（ａ）（ｂ）に示される振動ミル１は、粉砕処理が施される被粉砕物Ｗに対して遠心力と共に振動加速度を作用させて微粉砕する装置であって、装置の土台部分を構成する架台２を備えている。
【００１９】
＜架台の説明＞
架台２は、基台３上に所要の支柱部材４や背面補強板５等を介して中央に開口部６ａを有するばね座板６が設けられて構成されている。
【００２０】
＜粉砕ドラム支持体の説明＞
架台２上には、ばね座板６の四隅に配置された圧縮コイルばね７（本発明の「弾性体」に対応する。）を介して粉砕ドラム支持体８が設置されている。
この粉砕ドラム支持体８は、その内部に所要の広さの空間部８ａを有する平面視角丸四角形状の箱型構造体である。
なお、本実施形態においては、架台２に対し粉砕ドラム支持体８を振動可能に設置するための弾性体として、ばね鋼よりなる圧縮コイルばね７を採用した例を示したが、この圧縮コイルばね７に代えてクッションゴム等を用いてもよい。
【００２１】
＜粉砕ドラム回転軸、粉砕ドラムの説明＞
粉砕ドラム支持体８の中央部には、鉛直方向に軸線を有する粉砕ドラム回転軸９が軸受装置１０を介して回転可能に支持されている。
粉砕ドラム回転軸９の上部には、粉砕ドラム１１が固定されている。
粉砕ドラム１１は、上方に開口されたドラム本体１１ａにその開口を塞ぐ蓋体１１ｂが着脱可能に取り付けられて構成されている。
ドラム本体１１ａは、被粉砕物Ｗと粉砕媒体Ｍとが収容可能で、その外周面部にそれら被粉砕物Ｗと粉砕媒体Ｍとが衝突される粉砕壁１２を有している。
【００２２】
＜被粉砕物、粉砕媒体の説明＞
ここで、被粉砕物Ｗとしては、例えば、金属や有機物の粒状物が挙げられる。
また、粉砕媒体Ｍは、被粉砕物Ｗの粉砕処理をより効率良く行うためのものであって、例えば、ＳＵＳ、アルミナ、ジルコニュウム等の硬質材料からなる球体が用いられる。
【００２３】
＜振動ロータの説明＞
粉砕ドラム支持体８の左右両側部には、粉砕ドラム回転軸９を挟むようにして、図１（ｂ）において右側に第１振動ロータ１３が、図１（ｂ）において左側に第２振動ロータ１４が、それぞれ対称位置に配設されている。
これら振動ロータ１３，１４は、いずれもロータ軸１５に偏心錘１６が取り付けられて構成されている。
ロータ軸１５は、鉛直方向に軸線を有し、粉砕ドラム回転軸９に対して所定の軸間距離を存した位置で軸受装置１７を介して粉砕ドラム支持体８に回転可能に支持されている。
【００２４】
＜粉砕ドラム支持体の空間部の大きさの説明＞
粉砕ドラム支持体８の空間部８ａは、粉砕ドラム回転軸９と各ロータ軸１５，１５とを貫通状態で受け入れることができるとともに、各ロータ軸１５，１５の回転時に各偏心錘１６，１６が自由に回転することができる大きさに設定されている。
【００２５】
＜第１駆動軸、第２駆動軸、従動軸の説明＞
基台３には、粉砕ドラム回転軸９と同心をなすように第１駆動軸１８が軸受装置１９を介して回転可能に支持されている。
また、基台３には、第１振動ロータ１３におけるロータ軸１５と同心をなすように第２駆動軸２０が軸受装置２１を介して回転可能に支持されるとともに、第２振動ロータ１４におけるロータ軸１５と同心をなすように従動軸２２が軸受装置２３を介して回転可能に支持されている。
【００２６】
第１駆動軸１８の下端部には、第１従動プーリ２４が固定されている。
第２駆動軸２０において、その下端部には、第２従動プーリ２５が固定され、その上部には、第１タイミングプーリ２６が固定されている。
従動軸２２の上部には、第１タイミングプーリ２６と対をなすように第２タイミングプーリ２７が固定されている。
第１タイミングプーリ２６と第２タイミングプーリ２７との間には、タイミングベルト２８が巻き掛け装着されている。
【００２７】
＜各軸の接続関係の説明＞
粉砕ドラム回転軸９の下端部と第１駆動軸１８の上端部とは、粉砕ドラム回転軸９と第１駆動軸１８との相対位置の変化を許容しつつ回転動力を伝達する第１たわみ軸継手２９によって連結されている。
第１振動ロータ１３におけるロータ軸１５の下端部と第２駆動軸２０の上端部とは、ロータ軸１５と第２駆動軸２０との相対位置の変化を許容しつつ回転動力を伝達する第２たわみ軸継手３０によって連結されている。
第２振動ロータ１４におけるロータ軸１５の下端部と従動軸２２の上端部とは、ロータ軸１５と従動軸２２との相対位置の変化を許容しつつ回転動力を伝達する第３たわみ軸継手３１によって連結されている。
【００２８】
＜第１の駆動モータ、第２の駆動モータの説明＞
基台３には、第１の駆動モータ３２及び第２の駆動モータ３３がそれぞれ設置されている。
第１の駆動モータ３２の出力軸には、第１駆動プーリ３４が固定され、この第１駆動プーリ３４と第１従動プーリ２４との間には、第１駆動ベルト３５が巻き掛け装着されている。
第２の駆動モータ３３の出力軸には、第２駆動プーリ３６が固定され、この第２駆動プーリ３６と第２従動プーリ２５との間には、第２駆動ベルト３７が巻き掛け装着されている。
【００２９】
＜粉砕ドラム回転機構の説明＞
第１の駆動モータ３２からの回転動力は、第１駆動プーリ３４、第１駆動ベルト３５、第１従動プーリ２４、第１駆動軸１８、第１たわみ軸継手２９及び粉砕ドラム回転軸９を含む動力伝達機構３８を介して粉砕ドラム１１に伝達される。
これら第１の駆動モータ３２及び動力伝達機構３８により、粉砕ドラム１１を回転させる粉砕ドラム回転機構３９が構築されている。
【００３０】
＜粉砕ドラム振動機構の説明＞
第２の駆動モータ３３からの回転動力は、第２駆動プーリ３６、第２駆動ベルト３７、第２従動プーリ２５、第２駆動軸２０及び第２たわみ軸継手３０を含む動力伝達機構４０を介して第１振動ロータ１３に伝達されるとともに、第２駆動プーリ３６、第２駆動ベルト３７、第２従動プーリ２５、第２駆動軸２０、第１タイミングプーリ２６、タイミングベルト２８、第２タイミングプーリ２７、従動軸２２及び第３たわみ軸継手３１を含む動力伝達機構４１を介して第２振動ロータ１４に伝達される。そして、圧縮コイルばね７によって振動可能に支持された粉砕ドラム支持体８が第１振動ロータ１３及び第２振動ロータ１４の加振作用によって水平方向に円を描くように揺り動かされて、粉砕ドラム１１が円振動される。
これら第２の駆動モータ３３、動力伝達機構４０，４１、圧縮コイルばね７及び粉砕ドラム支持体８により、粉砕ドラム１１を振動させる粉砕ドラム振動機構４２が構築されている。
【００３１】
＜粉砕処理動作の説明＞
以上に述べたように構成される本実施形態の振動ミル１による粉砕処理動作は以下のとおりである。
まず、ドラム本体１１ａの中に被粉砕物Ｗと粉砕媒体Ｍとを入れて蓋体１１ｂで蓋をする。
次いで、第１の駆動モータ３２の制御による粉砕ドラム１１の回転制御により、粉砕ドラム１１に作用させる遠心力を調整するとともに、第２の駆動モータ３３による粉砕ドラム１１の振動制御にて粉砕ドラム１１に作用させる振動加速度を調整する。これにより、粉砕ドラム１１内の被粉砕物Ｗと粉砕媒体Ｍとには、上記の回転制御と振動制御とによる遠心力と振動加速度とが作用することになる。
被粉砕物Ｗと粉砕媒体Ｍとは、振動加速度によって粉砕壁１２の内面から一瞬離れるが、その後、遠心力によって粉砕壁１２の内面に叩き付けられる。こうして、粉砕壁１２への衝突による粉砕と、粉砕媒体Ｍとの衝突とによって被粉砕物Ｗがより微粉に粉砕される。
【００３２】
＜作用効果の説明＞
本実施形態の振動ミル１によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
（１）粉砕ドラム１１に作用させる遠心力と振動加速度とを個別に調整することができるので、粉砕工程の処理内容をより細やかに調整することができる。
（２）粉砕ドラム回転機構３９は第１の駆動モータ３２及び動力伝達機構３８よりなり、粉砕ドラム振動機構４２は第２の駆動モータ３３、動力伝達機構４０，４１、圧縮コイルばね７及び粉砕ドラム支持体８よりなり、いずれの機構３９，４２とも比較的簡易な構成であるので、粉砕ドラム１１に作用させる遠心力と振動加速度との個別調整を比較的簡易な構成で達成することができる。
（３）粉砕ドラム回転軸９を挟むようにして第１振動ロータ１３と第２振動ロータ１４とが対称位置に配設されるので、粉砕ドラム１１に作用させる振動加速度を偏りなく効果的に作用させることができる。
（４）第１振動ロータ１３と第２振動ロータ１４とがタイミングベルト２８によって同期駆動されるので、個々の振動ロータ１３，１４が発生する振動加速度を相殺することなく確実に粉砕ドラム１１に作用させることができる。
【００３３】
＜粉砕処理の具体的な説明＞
次に、図２に、本実施形態の振動ミル１による粉砕処理の具体例を示す。
本実施形態の振動ミル１は、特に限定されるものではないが、例えば、第１の駆動モータ３２の回転方向を切り替えることにより、粉砕ドラムの回転方向と振動による回転方向（第１振動ロータ１３及び第２振動ロータ１４の回転方向）を同方向とする正回転運転（図２（ａ））と、逆方向とする逆回転運転（図２（ｂ））の２つの回転モードで運転を行うことができる。
粉砕ドラム１１の内部での粉砕媒体Ｍである球体の挙動をシュミレーション解析をすると、表１に示すように、粉砕作用を現出する粉砕媒体Ｍの衝突エネルギは、逆回転運転では正回転運転に比べて  数倍の衝突エネルギを発生することが判った。
逆回転運転では、粉砕媒体Ｍの衝突エネルギが大きく、かつ、粉砕媒体Ｍの法線方向の衝突エネルギの割合が大きいことから、被粉砕物Ｗを所定の粒度に粉砕する粉砕速度が速くなることが期待できる。
また、衝撃や圧縮による粉砕が必要な硬い被粉砕物Ｗの粉砕に適するものとなる。
一方、正回転運転では、逆回転運転と異なり、接線方向の衝突エネルギの割合が大きく、被粉砕物Ｗ所定の粒度に粉砕する粉砕速度が遅くなるが、剪断粉砕が必要な柔らかい被粉砕物Ｗの粉砕に適するものとなる。
また、被粉砕物Ｗによっては、粉砕工程で粉砕ドラム１１の内壁に強く固着する物性のものがあるが、このような被粉砕物Ｗの場合は、正回転運転と逆回転運転とを交互に繰り返すことで、固着を抑制することもできる。
【００３４】
【表１】
2014050785.tif 000003
【００３５】
以上、本発明の振動ミルについて、一実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の振動ミルは、粉砕ドラムに作用させる遠心力と振動加速度とを個別に調整することができるという特性を有していることから、処理内容をより細やかに調整する必要がある粉砕処理の用途に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１    振動ミル
７    圧縮コイルばね（弾性体）
８    粉砕ドラム支持体
９    粉砕ドラム回転軸
１１  粉砕ドラム
１３  第１振動ロータ
１４  第２振動ロータ
２８  タイミングベルト
３２  第１の駆動モータ
３３  第２の駆動モータ
３９  粉砕ドラム回転機構
４２  粉砕ドラム振動機構
Ｗ    被粉砕物
Ｍ    粉砕媒体
【図１】
2014050785.tif 000004
【図２】
2014050785.tif 000005
【図３】
2014050785.tif 000006