(57)【要約】      （修正有）【課題】運転状況をデジタル表示し安定した運転の補助に利用することができ、また、砥石のクリアランス等の調整が可能なので作製する品質の安定を確保でき、さらに、軸受け・モータの異常を検知し故障判断を行うことや、砥石および刃物の重心ずれなどの良否判定を行うことが簡単にでき、また、品質管理として利用することもできる粉砕機の診断装置を提供する。【解決手段】粉砕機１のハウジング３５に設ける振動センサー２７と、振動センサーが粉砕機の振動を捉え数値化することによって接触状態もしくはクリアランスを適正にたもつＥＰ（イージーポイント）を設定する補助機器とからなる。補助機器は電源ランプと設置値を示す表示ランプとデジタルモニターと各種のキーとを有し、制御器としてパソコンを内蔵する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
粉砕機のハウジングに設ける振動センサーと、該振動センサーが粉砕機の振動を捉え数値化することによって接触状態もしくはクリアランスを適正にたもつＥＰ（イージーポイント）を設定する補助機器とからなることを特徴とする粉砕機の診断装置。
【請求項２】
振動センサーは、ハウジングのうち、供給ホッパーを取り付けた上蓋に設ける請求項１記載の粉砕機の診断装置。
【請求項３】
振動センサーには出力コードが着脱自在に接続され、ロックリングにより固定する請求項１または請求項２記載の粉砕機の診断装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、石臼式粉砕機やシャークミル、ハンマーミルなどの粉砕機の振動測定による粉砕値のモニタリング及び故障の診断を行う粉砕機の診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉砕機の１つに石臼の原理を応用した石臼式粉砕機があり、食品用素材から工業素材まで、あらゆる素材のせん断・磨砕・微粒化・分散・乳化・フィブリル化が同時に行える用途範囲の広いものである。
【０００３】
石臼式粉砕機は、下記特許文献にもあるが、上下２枚の砥石の間隙を通過するときに発生する衝撃・遠心力・せん断力によって、原料を超微粒子に粉砕するものである。
【特許文献１】特開平６−１５５７３号公報
【０００４】
石臼式粉砕機を図１０、図１１に示すと粉砕機１は、中央に供給ホッパー２を取り付けた上蓋５の下方にグラインダー本体３を設けている。
【０００５】
グラインダー本体３は重圧摩砕砥石を使用するもので、上蓋５に下向きに外周部に摩砕平坦面を有し、該平坦面に連続して内側に中くぼみ状の円錐台形部を形成したリング状固定砥石６を固定し、該固定砥石６に対向して上向きに摩砕平坦面を有し、同じく中くぼみ状の円錐台形部を形成した回転砥石７を原動機８で回転駆動する駆動軸９に固定した。図中１０は被摩砕物質取り出し用のダクトである。
【０００６】
そして、上方の供給ホッパー２から装入された被摩砕物質はリング状固定砥石６及び回転砥石７の双方の圧接部分で極微粒子に摩砕され取り出し用のダクト１０から出てくる。
【０００７】
リング状固定砥石６に対して回転砥石７は昇降可能に設けられ、この昇降はサーボモータ１１か、手動調整ハンドル１２で駆動される。
【０００８】
図１２はこの昇降機構の詳細を示したもので、サーボモータ１１は、サーボモータ取付フランジ１３により本体装置に取り付き、ユニバーサルジョイント１４を介してユニバーサルジョイント用ウォームシャフト１５が接続される。このユニバーサルジョイント用ウォームシャフト１５にはキー１６を介してウォームギヤ１７が設置され、これがヘリカルギヤ１８に噛合する。
【０００９】
図４に示すように、ヘリカルギヤ１８は回転砥石７の昇降軸であるアジャスト１９を回転させる歯車で、前記サーボモータ１１の回転はウォームギヤ１７→、ヘリカルギヤ１８→アジャスト１９に伝達され、アジャスト１９が左右に回転することで回転砥石７はリング状固定砥石６に対して昇降し、回転砥石７とリング状固定砥石６間のクリアランスが変化する。
【００１０】
手動調整ハンドル１２はユニバーサルジョイント用ウォームシャフト１５の前記サーボモータ１１とは反対側に設けられ、ユニバーサルジョイント用ウォームシャフト１５のこの手動調整ハンドル１２の取付部分はエンドサポート２０で機体に取り付く球面ブッシュケース２１内の球面ブッシュ２２で回転自在に支承される。図中２３はウォームクランプである。
【００１１】
また、サーボモータ１１による機器の破損を防ぐものとして、フォトセンサー３１ａ（上限）、３１ｂ（下限）をケーシング内に設ける。
【００１２】
そして、上方の供給ホッパー２から装入された被摩砕物質はリング状固定砥石６及び回転砥石７の双方の圧接部分で極微粒子に摩砕され取り出し用のダクト１０から出てくる。
【００１３】
このように極微粒子に摩砕することによって味覚並びに歩留を良好ならしめる製飴、スープ、ジュース等の食品が得られる。また、顔料塗料等の工業品等にこの砥石を用いてもよい。
【００１４】
前記石臼式粉砕機は一定の粒径の超微粒子を連続して、かつ安定して得られなければならない。従って、上下の砥石の摩砕平坦面間のクリアランスは極めて重要であるが、従来は始動前に人手によってクリアランスを設定しており、これでは原料や必要粒度により常にクリアランスを一定にしておくことはできなかった。
【００１５】
さらに、原料を粉砕することで砥石表面が摩耗するため初期のクリアランスが変化してしまい、この状態で連続運転を続けた場合、製品中に所望の粒径より大きい粗い粒子が混入し、品質の安定した製品が得られないこともある。
【００１６】
そこで従来は一定時間毎に人手によりクリアランス調整が必要となり、多数台を同時に運転した場合や自動化ラインを構成した場合には特に大変な作業となっていた。
【００１７】
また、原料の温度や粉砕時の摩擦により発生する熱のため機械本体及び砥石が熱膨張してクリアランスが狭くなってしまい、この状態が長時間続いた場合は砥石同志の強い摩擦が連続するので摩砕面の異常摩耗や過負荷のため機械の故障の原因となっていた。
【００１８】
さらに砥石の膨張が安定するには時間が必要であるため、この間やはり人手により少しずつクリアランスの調整が必要であり作業者にとって大きな負担となっていた。
【００１９】
下記特許文献は摩砕平坦面間の微小なクリアランスを自動的に調整することのできる装置として提案されたものである。
【特許文献２】特公昭３−５１４６４号公報
【００２０】
前記特許文献２は、回転砥石を回転駆動する主モータの負荷に対応する入力電流の変化を直流電圧に変換する変換器と、この直流電圧の基準電圧からの偏差に応じて上記駆動機器を動作させ、回転砥石と固定砥石とのクリアランスを調整する制御機器とを設けてなる。
【００２１】
この特許文献２によれば、摩砕機において回転砥石を上下動する手動の調整ハンドルに代えてサーボモータを用いて回転砥石を上下動させる構成とし、さらに回転砥石を回転駆動する主モータの負荷を常時検出し、この大小によりサーボモータを正又は逆回転させてクリアランスを所定の値に保つ。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【００２２】
前記特許文献２の方法では、下部の回転砥石を回転させた後該回転砥石を上昇させて上部の固定砥石と接触させたときの主モータの負荷の変化で異常を知ることになる。
【００２３】
しかし、上下砥石間のクリアランスがゼロの基準状態を設定するべく砥石間に水を投入して、下部の回転砥石を回転させた後該回転砥石を上昇させて上部の固定砥石と接触させたときの主モータの負荷の変化は、上下の両砥石を強く接触させた場合でも７ｋＷ程度であり、これに対して同じ摩砕機で実際に樹脂を粉砕した場合の負荷の変化は２ｋＷ〜２０ｋＷまでランダムに変化しており、上記のクリアランスのゼロ状態を主モータの負荷信号で検出するのは非常に困難であった。
【００２４】
このような問題を解決しようとして特開平８−１０２０号公報では、サーボモータを備えた摩砕機の運転時に該サーボモータを駆動して下部回転砥石を上昇させて上記摩砕平坦面間のクリアランスをゼロとし、その時のサーボモータのトルク信号により該サーボモータを停止した後直ちに下部回転砥石を所定クリアランスまで下降させる動作を断続的に複数回繰り返すこととしている。
【００２５】
サーボモータは回転砥石を上下動させるための駆動源であるが、そのトルク制御機能によれば該サーボモータの出力軸に加わるトルクが予め設定されたトルク値となった時に、該サーボモータを停止してその位置をクリアランスがゼロと定め、このクリアランスがゼロ位置から該サーボモータを逆回転して所定のクリアランスとなるまで回転砥石を下降させることで、所望のクリアランスが得られるというものである。
【００２６】
しかし、この方法では機械本体や砥石の熱膨張によるクリアランスの変化や原料の粉砕摩砕による砥石表面の摩耗によるクリアランスの変化に対しては、上記のような動作を頻繁に行なう必要があり、特に運転開始直後の約３０分間は特に砥石の膨張によるクリアランスの変化が大きいため上記動作を繰り返す時間間隔は短くしなければならない。
【００２７】
特に粉砕摩砕を行う原料に対して砥石を接触し続けてクリアランスの状態を判断することはできず、摩砕平坦面間のクリアランスをゼロとした時点でサーボモータを停止した後直ちに下部回転砥石を所定クリアランスまで下降させる動作を断続的に複数回繰り返すことを行わなければならない。
【００２８】
すなわち、上記のような動作を頻繁に行なわなければ、機械本体や砥石の熱膨張によるクリアランスの変化や原料の粉砕摩砕による砥石表面の摩耗によるクリアランスの変化に対して常にクリアランスは所定の値に保つことができない。
【００２９】
従来、粉砕を行う食材または材料に対する固定砥石と回転砥石との適正クリアランス判断は回転砥石を動かしてみてその時の音により判断することもおこなわれていた。しかし、食材または材料の種類で音の状態はそれぞれ異なり、その判断に経験を必要とし、高度な技術を保有する熟練技能者だけが行えるものでありまた、周囲の雑音等で聴取が困難となる。
【００３０】
本考案の目的は前記従来例の不都合を解消し、運転状況をデジタル表示し安定した運転の補助に利用することができ、また、砥石のクリアランス等の調整が可能なので作製する品質の安定を確保でき、さらに、軸受け・モーターの異常を検知し故障判断を行うことや、砥石および刃物の重心ずれなどの良否判定を行うことが簡単にでき、また、品質管理として利用することもできる粉砕機の診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
前記目的を達成するため請求項１記載の本考案は、粉砕機のハウジングに設ける振動センサーと、該振動センサーが粉砕機の振動を捉え数値化することによって接触状態もしくはクリアランスを適正にたもつＥＰ（イージーポイント）を設定する補助機器とからなることを要旨とするものである。
【００３２】
請求項１記載の本考案によれば、振動センサーで砥石のクリアランスに対しての振動値をデジタル化することによって安定したクリアランスを保つ事が出来る。熱膨張や砥石の磨耗によって随時クリアランスが変化する。今までは感覚によって判断していた。振動値を数値化することによって熟練していない者でも正確にクリアランスが設定出来るようになる。
【００３３】
振動センサーで軸受け・モーターの異常を検知し故障判断を行う。現在は音もしくは手の感触による異常音・振動で判断していた。振動センサーでは正確に振動を数値化出来るので、ベアリング・モーターの寿命判断が明確に行える。
【００３４】
振動センサーで砥石および刃物の重心ずれをデジタル表示し良否判定を行う。砥石を付けない時と付けた時との振動の大きさが変わるのを利用し重心ずれが許容範囲か不良かの良否判定が正確に行える。
【００３５】
さらに、振動値を経過時間と同時に記録して品質管理として利用することができる。振動値は砥石のクリアランスを一定に保つ目安になるので、振動値が一定になるように調整すれば品質の安定につなげることができる。
【００３６】
請求項２記載の本考案は、振動をセンサーは、ハウジングのうち、供給ホッパーを取り付けた上蓋に設けることを要旨とするものである。
【００３７】
請求項２記載の本考案によれば、振動センサーの設置個所として、振動を検知し易く、かつ、邪魔にならず、取付け易いもので、後からの取付も容易である。
【００３８】
請求項３記載の本考案は、振動センサーには出力コードが着脱自在に接続され、ロックリングにより固定することを要旨とするものである。
【００３９】
請求項３記載の本考案によれば、振動センサーは出力コードを介して検知出力をパソコン等の制御装置に送るものであり、この出力コードはロックリングにより固定され、簡単に取り外すことができる。
【考案の効果】
【００４０】
本考案の粉砕機の診断装置は、運転状況をデジタル表示し安定した運転の補助に利用することができ、また、砥石のクリアランス等の調整が可能なので作製する品質の安定を確保でき、さらに、軸受け・モーターの異常を検知し故障判断を行うことや、砥石および刃物の重心ずれなどの良否判定を行うことが簡単にでき、また、品質管理として利用することもできるものである。
【００４１】
このように、モータの負荷の変化という不安定要因ではなく、また、音を聞いての人の判断でもなく、振動センサーの反応で接触状態の適否を判定することにより、確実な判定が迅速に得られ、高度な技術を保有する熟練技能者がなくても、高度な加工を行うことができ、加工の難しかった食品の加工も可能になる。
【考案を実施するための形態】
【００４２】
以下、図面について本考案の実施の形態を詳細に説明する。図１は本考案の診断装置を取り付けた石臼式粉砕機の要部の斜視図で、本考案の診断装置は振動センサー２７と振動センサー２７が砥石の振動を捉え数値化することによって接触状態もしくはクリアランスを適正にたもつＥＰ（イージーポイント）を設定する補助機器とからなる。
【００４３】
石臼式粉砕機１は、中央に供給ホッパー２を取り付けた上蓋５に振動センサー２７を設けた。
【００４４】
粉砕機１の構造は前記図１０、図１１で説明した通りであり、上蓋５の下方に重圧摩砕砥石を使用するグラインダー本体を設けている。
【００４５】
グラインダー本体３は重圧摩砕砥石を使用するもので、上蓋５に下向きに外周部に摩砕平坦面を有し、該平坦面に連続して内側に中くぼみ状の円錐台形部を形成したリング状固定砥石６を固定し、該固定砥石６に対向して上向きに摩砕平坦面を有し、同じく中くぼみ状の円錐台形部を形成した回転砥石７を原動機８で回転駆動する駆動軸９に固定した。図中１０は被摩砕物質取り出し用のダクトである。（図１０、図１１参照）
【００４６】
粉砕機１は、サーボモータ１１の設定を行うことでリング状固定砥石６と回転砥石７とのクリアランスを一定に保持して行う自動運転が可能なものである。
【００４７】
そして、上方の供給ホッパー２から装入された被摩砕物質はリング状固定砥石６及び回転砥石７の双方の圧接部分で極微粒子に摩砕され取り出し用のダクト１０から出てくる。
【００４８】
リング状固定砥石６に対して回転砥石７は昇降可能に設けられ、この昇降はサーボモータ１１か、手動調整ハンドル１２で駆動される。
【００４９】
前記リング状固定砥石６と回転砥石７からなるグラインダー本体３はハウジング３５内に収められ、前記上蓋５もこのハウジング３５の一部を構成するものである。
【００５０】
振動センサー２７の取付け位置として上蓋５を選択したのは、上蓋５は下方にグラインダー本体３を設けているので振動を検知し易く、かつ、邪魔にならず、取付け易いもので、本考案装置を備えていない粉砕機１に対しても後からの取付も容易であることによる。
【００５１】
上蓋５にネジ孔３６を穿ち、ここに振動センサー２７の下方に突出するネジ３７を螺合して振動センサー２７を立設する。
【００５２】
振動センサー２７には出力コード２８がソケット機構により着脱自在に接続され、ロックリング２９により固定する。
【００５３】
図中３９は出力コード２８側のソケット孔、３８はキー溝、４０は振動センサー２７のキーで、このキー４０がキー溝３８に係合して位置合わせが行なわれ、ロックリング２９を回して下降させ、跨らせる。
【００５４】
上蓋５には取手４１が設けられるが、この取手４１に指をかけて上蓋５を外す場合には、出力コード２８を振動センサー２７から外しておけば支障にならない。
【００５５】
なお、前記振動センサー２７の取り付け位置としては、上蓋５ではなく、上蓋５以外のハウジング３５、例えば、上蓋５のフタ受けの近傍で、ハウジング３５の上床面なども選択できる。
【００５６】
振動センサー２７の出力は図示しないパソコンに導入し、ここでのプログラミングをもとに、サーボモータ１１の回転を制御するものである。
【００５７】
図７にメイン画面２５の画面例を示す。また、図８に補助機器として振動値の設定画面を示す。この補助機器は振動センサー２７が砥石の振動を捉え数値化することによって接触状態もしくはクリアランスを適正にたもつＥＰ（イージーポイント）を設定するためのもので、電源ランプ３２ａと設置値ランプ３２ｂによる表示ランプ３２とデジタルモニター３３、モードキー３４ａ、ＵＰキー３４ｂ、ＤＯＷＮキー３４ｃ、セットキー３４ｄとを有する。
【００５８】
前記補助機器は制御器としてパソコンを内蔵するものであり、振動センサー２７とセットして販売することができる。
【００５９】
次に、使用法について説明する。図９は運転の模試図であるが、粉砕機１に粉砕を行う食材または材料３０を投入し、回転砥石７を回転させながら、固定砥石６側に移動させて粉砕を行う食材または材料３０に接触させる。
【００６０】
この接触した地点のサーボモータ１１での砥石の位置情報および振動センサー２７の振動情報は判定される。
【００６１】
接触した時点で振動センサー２７において振動の有無を感知し、接触状態の適否を判定する。この適否判定は振動センサー２７が検知する振動波形をあらかじめパソコンに記憶した適正振動波形と比較し、その異同の大きさによりリング状固定砥石６及び回転砥石７の適正なクリアランスの設定を行うものである。
【００６２】
このあらかじめ記憶した適正振動波形については、運転準備として図８に示す補助機器を用いて下記の操作を行い設定する。
１．サーボモータ１１を手動で操作し、回転砥石７がほんの僅かにリング状固定砥石６に接触する（空擦りをして砥石の粉が出ない範囲で）位置を探す。
２．食材または材料３０を投入し、運転（砥石の回転）を開始する。
３．サーボモータ１１を手動  で操作し、振動センサー２７の出力がデジタルモニター３３で希望の振動値になるまで回転砥石７を上昇させる。
【００６３】
希望の設定値は、原料や砥石の種類、条件によって変わるので、予め手動で操作し処理された原料の細かさや温度や状態で、振動値を決めておくものである。特に、食材または材料３０の希望の粒子を得る試みを行い、最適粒子が得られる回転砥石７の位置における振動センサー２７の振動値を把握し、この数値を基に運転制御を行うものである。
【００６４】
運転においては、タッチパネルのメイン画面２５にて粉砕を行う食材または材料３０に合った接触検知値を入力する。
【００６５】
インバータ盤にて運転し、インバータ回転数を調節する。上昇、下降ボタンを押して初期位置付近まで昇降する。このようにして、運転時には回転砥石７を回転させながら、固定砥石側に移動させて粉砕を行う食材または材料３０に接触させ、接触した位置をゼロ点として回転砥石７と固定砥石６とのクリアランスを調整するものである。
【００６６】
希望の振動値になったら、自動運転（タッチパネル）に移行する。図７にその操作パネルを示す。
【００６７】
以後、希望の数値の範囲内（任意設定値）に収まるように自動で砥石が上下し運転を継続する。なお、自動運転の一例として、温度の上昇でシャフトが伸び砥石の接触が強くなると、振動値も上昇し設定範囲から外れると、回転砥石を下降させ設定値内に収まるように制御する。
【００６８】
また、シャフトの熱膨張が終わり砥石の接触により砥石が摩耗していくと振動値が下がるので今度は回転砥石７を上げるような運転制御が行われる。
【００６９】
本考案において振動センサー２７の取り付け位置は重要であり、上蓋５を含むハウジング３５のいずれかを選択することが必要である。なお、この場合、固定砥石６に接触させることや、直接取り付けることも選択肢に含む。
【００７０】
本考案の効果を確認するため、振動センサー２７の取り付け位置を図５、図６に示すように変えて実験した。その結果を下記表１に示す。なお、ここでケーシング４２とは機体４の上部を構成し、ハウジング３５の下方のものをいう。
【表１】
0003195662.tif 000003
【００７１】
変化が捉えられて測定可能な場所は、１と２である。
【００７２】
以上本考案の診断装置を石臼式粉砕機に用いた例で説明したが、本考案はシャークミル、ハンマーミルなどのその他の粉砕機の診断装置としても利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本考案の診断装置を取り付けた石臼式粉砕機の要部の斜視図である。
【図２】本考案の診断装置を取り付けた石臼式粉砕機の要部で、出力コードを外した状態の斜視図である。
【図３】本考案の診断装置を取り付けた石臼式粉砕機の要部で、出力コードを接続する状態の斜視図である。
【図４】出力コードの端部の斜視図である。
【図５】効果を確認する試験場所の説明図である。
【図６】効果を確認する試験場所の他の説明図である。
【図７】運転制御の操作用タッチパネルの正面図である。
【図８】補助機器での振動値の設定画面の説明図である。
【図９】砥石の説明図である。
【図１０】石臼式粉砕機の縦断正面図である。
【図１１】石臼式粉砕機の縦断側面図である。
【図１２】本考案の診断装置による運転制御システムを備えた石臼式粉砕機の要部の縦断側面図である。
【図１３】図１２の詳細部を示す側面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１…粉砕機              ２…供給ホッパー
３…グラインダー本体    ４…機体
５…上蓋                ６…リング状固定砥石
７…回転砥石            ８…原動機
９…駆動軸              １０…ダクト
１１…サーボモータ      １２…手動調整ハンドル
１３…サーボモータ取付フランジ
１４…ユニバーサルジョイント
１５…ユニバーサルジョイント用ウォームシャフト
１６…キー              １７…ウォームギヤ
１８…ヘリカルギヤ      １９…アジャスト
２０…エンドサポート    ２１…球面ブッシュケース
２２…球面ブッシュ      ２３…ウォームクランプ
２７…振動センサー      ２８…出力コード
２９…ロックリング      ３０…食材または材料
３１ａ，３１ｂ…フォトセンサー
３２…表示ランプ        ３２ａ…電源ランプ
３２ｂ…設置値ランプ    ３３…デジタルモニター
３４ａ…モードキー      ３４ｂ…ＵＰキー
３４ｃ…ＤＯＷＮキー    ３４ｄ…セットキー
３５…ハウジング        ３６…ネジ孔
３７…ネジ              ３８…キー溝
３９…ソケット孔        ４０…キー
４１…取手              ４２…ケーシング
【図１】
0003195662.tif 000004
【図２】
0003195662.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003195662.tif 000009
【図７】
0003195662.tif 000010
【図８】
0003195662.tif 000011
【図９】
0003195662.tif 000012
【図１０】
0003195662.tif 000013
【図１１】
0003195662.tif 000014
【図１２】
0003195662.tif 000015
【図１３】
0003195662.tif 000016