(57)【要約】【課題】粉砕処理時にクラッシャーの設定を計測し、モニタする方法と装置、さらに、クラッシャーの磨耗部品の腐食の量を計測するセンサを提供する。【解決手段】  本発明の方法では、計測データをクラッシャーの自動制御システムに送ることができるセンサを用いて、クラッシャーの磨耗部品の腐食を計測する。このデータに基いて、制御システムがクラッシャーの設定を調整して、磨耗部品の腐食に関係なく設定を所定の値で保つようにする。また、本発明は、クラッシャーの磨耗部品用の磨耗センサに関する。この際、磨耗部品の腐食の量を示す計測データは、クラッシャーの外部までワイヤレスに送るようにする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉砕工程時にクラッシャーの設定を計測し、かつモニタする方法であって、前記クラッシャーの磨耗部品の腐食を計測し、この計測結果に基いて前記クラッシャーの設定を調整して、前記磨耗部品の腐食に関係なく前記設定を所定の値で保つようにし、特に、前記クラッシャーの前記磨耗部品の腐食の量を示す計測データを前記クラッシャーの外部までワイヤレスに送るようにしたことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記磨耗部品の腐食の量を示す計測データが所定のしきい値に達するとすぐに、前記磨耗部品の交換のオーダーを自動的に出すことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
粉砕時にクラッシャーの設定を計測し、かつモニタする装置であって、クラッシャーライナー上に取付けられる少なくとも一つの磨耗センサと、前記クラッシャーの設定を調整する手段と、前記クラッシャーの設定を調整する前記手段上に取付けられる少なくとも一つのセンサと、前記クラッシャーの自動制御システムを有し、この際、前記クラッシャーの自動制御システムが、前記クラッシャーの少なくとも一つのライナー上に取付けられた磨耗センサから得られる、前記ライナーの腐食の量を決定するのに適切な第一入力信号を受取れるようにし、かつ、前記クラッシャーの前記設定調整手段上に取付けられた前記センサから得られる、前記クラッシャーの磨耗部品の支持面の相対位置を決定するのに適切な第二入力信号を受取れるようにして、前記クラッシャーの自動制御システムが前記入力信号の双方に基いて、前記磨耗部品の腐食に関係なく前記クラッシャーの設定を所定の値で保つように前記クラッシャーの設定を調整できるようにし、特に、前記クラッシャーライナーの各々に少なくとも一つの磨耗計測用のセンサを取付けて、前記センサに前記クラッシャーの外部まで前記計測データをワイヤレスに送る手段を備えたことを特徴とする装置。
【請求項４】
前記クラッシャーの前記自動制御システムは、前記ワイヤレスに送られたデータを受け取る手段を有することを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記センサを操作するのに必要な電気エネルギーを生じさせる手段を前記センサに備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の装置。
【請求項６】
前記センサを操作するのに必要な電気エネルギーを生じさせる手段は、運動エネルギーを電気エネルギーに変換するのに適するエレメントを含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記センサを操作するのに必要な電気エネルギーを生じさせる手段は、圧電性の装置を含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記センサを操作するのに必要な電気エネルギーを生じさせる手段は、前記クラッシャーの周囲の電磁場からエネルギーを生じさせる手段を含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項９】
クラッシャーの磨耗部品の腐食の量を計測するために、請求項３〜８のいずれかに記載の装置に用いることができるセンサであって、特に、前記センサの磨耗部に平行に設けられた複数のレジスターから形成されるレジスターネットワークを備えて、前記レジスターは前記クラッシャーの前記磨耗部品の腐食に伴って前記レジスターネットワークから腐食によって切断されるようにして、前記磨耗センサに電流を送る回路の全抵抗を変化させて、前記磨耗部品の腐食の量と比例した計測信号を生じさせるようにしたことを特徴とするセンサ。
【請求項１０】
クラッシャーの磨耗部品の腐食の量を計測するために、請求項３〜８のいずれかに記載の装置に用いることができるセンサであって、特に、前記センサの磨耗部に直列して設けられた複数のレジスターから形成されるレジスターネットワークを備えて、前記レジスターは前記クラッシャーの前記磨耗部品の腐食に伴って前記レジスターネットワークから腐食によって切断されるようにして、前記磨耗センサに電流を送る回路の全抵抗を変化させて、前記磨耗部品の腐食の量と比例した計測信号を生じさせるようにしたことを特徴とするセンサ。
【請求項１１】
クラッシャーの磨耗部品の腐食の量を計測するために、請求項３〜８のいずれかに記載の装置に用いることができるセンサであって、特に、前記センサは音響波を利用することを特徴とするセンサ。
【請求項１２】
前記センサは、超音波センサであることを特徴とする請求項１１に記載のセンサ。
【請求項１３】
前記センサは、センサの構成にＭＥＭＳ技術を用いたことを特徴とする請求項１１に記載のセンサ。
【請求項１４】
前記センサは、音響の放出を検出するセンサであることを特徴とする請求項１３に記載のセンサ。
【請求項１５】
前記センサは、センサ用のインパルスを放出する手段と、受け取る手段を別に備えることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載のセンサ。
【請求項１６】
クラッシャーの磨耗部品の腐食の量を計測するために、請求項３〜８のいずれかに記載の装置に用いることができるセンサであって、特に、前記センサはストレインゲージエレメントに基くことを特徴とするセンサ。
【請求項１７】
前記センサは、粉砕時に、前記磨耗部品上に及ぼされる負荷を計測することができることを特徴とする請求項１６に記載のセンサ。
【請求項１８】
前記センサは、前記磨耗部品の識別データを備え、かつワイヤレスに送る手段を含むことを特徴とする請求項１６又は１７に記載のセンサ。
【請求項１９】
センサエレメントの少なくとも一部を実行するためにＲＦ技術を用いたことを特徴とする請求項１６〜１８のいずれかに記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラッシャーに関する。より具体的には、本発明は、クラッシャーの磨耗部品の腐食に関係なく、クラッシャーの設定のセット位置を一定に維持できるようにした、クラッシャーの設定の計測と調整に関する。また、本発明は、クラッシャーの磨耗部品の腐食を示す磨耗センサの実施形態にも関する。
【背景技術】
【０００２】
コーンクラッシャーは、垂直の偏心軸と、これに対して傾斜するように形成されたインナーボアを有している。ボア内にはクラッシャーの主軸が取付けられており、一般にこの上にサポートコーンを取付けている。サポートコーンはクラッシャーフレームによって囲まれており、フレーム内部には一般にボウルライナーとして知られている外側の磨耗部材が取付けられている。また、サポートコーン上には、一般にヘッドライナーとして知られている内側の磨耗部材が取付けられている。ヘッドライナーとボウルライナーはクラッシャーチャンバを形成し、この中で供給された材料を粉砕している。偏心軸を回転させると、サポートコーンとともに主軸がセットで振動運動を行って、各回転中、これらの間でヘッドとボウルの間の隙間を変化させている。全一回転における最小の隙間の幅は、クラッシャー設定と呼ばれ、また、最大と最小の隙間の幅の差はクラッシャーストロークと呼ばれている。クラッシャーの回転速度とともに、クラッシャー設定とストロークを調整することで、粉砕される岩石の粒子の大きさの分布や、クラッシャーの生産性能のような操作上の変数を修正できるようにしている。
【０００３】
通常、クラッシャーの主軸の上方端部は、上方のサポートベアリングによってクラッシャーフレームに支えられている。この場合、このタイプのコーンクラッシャーは、一般に旋回（gyratory）クラッシャーと呼ばれている。
【０００４】
旋回クラッシャーは、一般に油圧システムを用いて、主軸をクラッシャーフレームに対して垂直方向に移動させることで調整できるようにしている。この結果、粉砕される岩石の粒子の大きさをクラッシャーオーダーの特定の粒子の大きさに合わせたり、及び／または、クラッシャーライナーの磨耗に関係なくクラッシャーの設定を一定に維持できるように、クラッシャー設定を変化させるようにすることがある。
【０００５】
コーンクラッシャーの他のタイプでは、クラッシャーの設定の調整は、他、クラッシャーの上方フレームをこれに取付けられているクラッシャーヘッドとともに、クラッシャーの下方フレームに対して上方又は下方に移動させながら、クラッシャーの下方フレームに対する主軸の垂直位置を固定することで行うことがある。
【０００６】
インパクトクラッシャーでは、供給される材料の粉砕は、ブレーカーバーを備えた回転ローターと、クラッシャーフレームの内壁上に取付けられたブレーカープレートの間で行われる。この種のクラッシャーは、ローターから異なる距離で複数のブレーカープレートを設けており、供給された材料を徐々に減少させて粉砕できるようにしている。粉砕される岩石の最終的に集められる大きさを制御するクラッシャー設定は、クラッシャーを通って集められる材料の搬送方向での最後のブレーカープレートのセット位置によって決定される。そして、ブレーカープレートを保護するために、ブレーカープレートの外側の領域に磨耗部品を取付けて、粉砕用の表面として作用させている。
尚、インパクトクラッシャーは、水平又は垂直に構成することができる。
【０００７】
ジョークラッシャーでは、二つの対向するジョーを用いてクラッシングキャビティーを構成しており、これらジョーの一方はクラッシャーの正面側のフレームに固定して取付けられており、他方のジョーは可動型のジョーであって、クラッシャーの正面側のフレームを後方側のフレームに接続させるサイドプレートと合わせて、ピットマンと呼ばれる振動エレメントに接続されている。これら粉砕用のジョーの間に形成されるクラッシングキャビティーは下方に向ってテーパ付けられた隙間であって、ジョーの下方端部の間の距離はクラッシャー設定と呼ばれている。また、ピットマンの目（アイ）を通って偏心軸を延ばしており、この偏心軸はクラッシャーのサイドプレートとピットマン上にベアリング状に取付けられている。偏心軸は、外部の駆動機構によって回転されるフライホイールに接続されている。この偏心軸を利用して、ピットマンに接続された可動型のジョーが、固設型のジョーに対して、実質的に楕円状の粉砕用の移動を行えるようにしている。一般に、ジョークラッシャーの設定は、クラッシャーの後方側のフレームに取付けられた設定調整用のウェッジを用いて調整されており、クラッシャーの後方側のフレーム内でトグルプレートに対してウェッジをスライド移動させることで、可動型のダイプレートの下方端部の位置をクラッシャーの後方側のフレーム、つまり固設型のジョーに対してシフトさせている。また、従来技術では他の種類の設定調整が知られているが、このうちの一つとして、例えば、特許文献１に開示されたものがある。
【０００８】
しかしながら、今日、クラッシャー設定のその時の（アクチャルの）値をモニタする技術が公知ではない。通常の技術では、クラッシャーの設定調整と磨耗部品のサポートに関するクラッシャー部品の相互位置をモニタできるようにするだけである。しかしながら、この情報は、磨耗部品のその時の厚さやこの磨耗の割合のどちらも決定できないため、クラッシャーの設定の調整の自動化を達成するには不十分であった。通常、磨耗の補正は、第一に、クラッシャーの磨耗部品を定期的に検査し、この結果、設定調整のさらなる必要性を推定していた。但し、単一の採石場から得られる岩石ですら、このタイプは幅広く変化することから、この方法は特に信頼性がないことが分っている。
【０００９】
また、特許文献２に開示されたものでは、クラッシャーの磨耗部品の磨耗の進行をモニタする方法について開示している。特許文献２に開示された発明では、クラッシャーの磨耗部品の後面に溝部を設けて、この深さがクラッシャーの磨耗部品の磨耗の最大許容度に達するようにしている。この溝部は、例えば、色の成分のような適当な材料によって充填されている。そして、磨耗部品の腐食がついに溝部を表す点まで達すると、クラッシャーの磨耗部品の表面上に色の成分が散布されるようにして、クラッシャーのオペレーターが磨耗を容易に確認できるようにしている。しかしながら、この種の構成は、確認時にはクラッシャーを常に停止させなければならないため、粉砕中にオンラインで磨耗の情報を示すことができず、生産性能にロスをもたらしていた。さらに、上記特許文献に開示された発明では、クラッシングチャンバ内で色の成分を視認するために、クラッシャーのオペレーターはクラッシャー上を登らなければならないため、オペレーターの安全性を損うおそれを常に含んでいた。そして、この種の構成は、磨耗部品の腐食をリアルタイムにモニタすることができず、クラッシャーの磨耗部品を取替えなければならない最終的な点を示すのみであった。
【００１０】
また、例えば、特許文献３及び４には、従来技術で公知の、クラッシャーの磨耗部品の状態をモニタするのに適切なセンサが開示されているが、これら開示された磨耗センサは一連の接続されたレジスターを含む電気回路に基いて機能している。センサの磨耗部は磨耗部品の腐食とともに壊れて、センサ回路の抵抗を増大させるか、減少させるように、コンダクタを有している。
【００１１】
また、特許文献５では、油圧的に支持された主軸を含む、旋回（gyratory）クラッシャーの油圧制御システムについて開示している。この例では、クラッシャーの設定は、主軸の下方端部に置かれているシリンダ内にポンプされる作動油の量を制御することで調整されており、主軸はこの上に取付けられたヘッドコーンとともにクラッシャーフレームに関して上方又は下方に移動できるようにされている。
【特許文献１】米国特許第４ ９２７ ０８９号公報
【特許文献２】米国特許第６,１２９,２９７号公報
【特許文献３】ドイツ国特許第４３ １２ ３５４号公報
【特許文献４】ドイツ国特許第４３ ０８ ２７２号公報
【特許文献５】フィンランド国特許第９６９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、粉砕処理時にクラッシャーの設定を計測し、モニタする方法と装置、さらに、クラッシャーの磨耗部品の腐食の量を計測するセンサ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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明では、粉砕処理時にクラッシャーの設定を計測し、モニタするように、出願時の特許請求の範囲の請求項１に記載の方法と、請求項３に記載の装置、さらに、請求項９、１１及び１６に記載のクラッシャーの磨耗部品の腐食の量を計測するセンサを提供する。
【００１４】
本発明に係る方法では、クラッシャーの磨耗部品の腐食は、クラッシャーの操作時にオンラインで計測されるため、磨耗部品の腐食に関係なくクラッシャーの設定を一定の値で制御することができる。
【００１５】
また、本発明に係る装置では、クラッシャー内に取付けた磨耗センサを用いて、クラッシャーの磨耗部品の磨耗をリアルタイムでモニタできるようにする。さらに、クラッシャーの磨耗部品の磨耗度を示す計測データをクラッシャーのアラームシステム又は自動制御システムに送るようにする。また、クラッシャーの設定調整手段にクラッシャーの磨耗部品の支持面の相対的な位置を計測できるセンサを備える。そして、クラッシャーの磨耗部品の支持面間の相対的な位置を示す計測データをクラッシャーの自動制御システムに送るようにする。これらクラッシャーの磨耗部品の磨耗状態を示す計測データと、クラッシャーの磨耗部品の支持面間の相対的な位置を示す計測データを用いて、クラッシャーの自動制御システムがクラッシャーの磨耗部品の支持面の位置を調整して、クラッシャーの磨耗部品の磨耗に関係なく、クラッシャーの設定を一定に保てるようにする。
【００１６】
また、本発明に係る装置では、情報の伝達は、ワイヤレス技術を用いて行うことができる。この際、磨耗部品の厚さを計測するセンサにクラッシャーの外部まで情報をワイヤレスに伝達する手段を備えて、外部の制御システムにこの伝達された情報を受け取る手段を備える。この種のセンサシステムには、システムを操作するのに必要な電気エネルギーを生じさせる一体型のパワーサプライを備えるようにして、クラッシャーの磨耗部品に含まれる自己完結型の部品の中にセンサシステムを配置して、これとともに移動できるようにしてもよい。この場合、情報の伝達と電力の供給に関する問題を処理することができる。
【００１７】
センサに対する電力の供給は、例えば、バッテリーを用いて行うことができる。あるいは、運動エネルギーを電気エネルギーに変換する装置を用いて、クラッシャーの磨耗部品の運動からセンサ用の電気を生じさせるようにしてもよい。このような構成に関し従来公知なものとして、例えば、腕時計がある。他、必要な電気エネルギーは、圧電性の装置を用いて生じさせるようにしてもよく、又は、例えば、クラッシャーの周囲の電磁場を利用するＲＦ技術のような手段を用いて生じさせてもよい。
【００１８】
本発明に従う装置によって集められる情報は、最も簡単な構成では、クラッシャーのアラームシステムに対する入力情報として用いられて、クラッシャーの磨耗部品の耐用寿命が切れたときに、クラッシャーのオペレーターがこのアラームシステムによって警告を得られるようにする。
【００１９】
本発明の装置に用いることができるセンサの実施例の一つには、クラッシャーの磨耗部品に組み込まれるようにレジスターネットワークを含むものがあり、磨耗部品が腐食した際にレジスターネットワークの抵抗が変化して、腐食の量に応じて変化する計測信号を送るものがある。
【００２０】
上記磨耗センサを用いることで、キャリブレーション操作を行うことなく、リアルタイムで磨耗部品の計測を行うことが可能になる。また、磨耗の計測データから算出される磨耗部品の磨耗の度合いに基いて、クラッシャーの設定を従来技術と比べてより正確に識別することが可能になる。同時に、クラッシャーの磨耗部品の磨耗をモニタすることで（例えば、パーセントで）、磨耗の割合を推定し、磨耗部品の耐用寿命の終わりで交換することを確実に行うことが可能になる。尚、フィンランド国特許出願第２００１０６７３号公報には、センサから得られた情報に基いて、磨耗部品の交換をオーダーすることを自動的に行うのに適したデータ集合用のシステムが開示されている。
【００２１】
また、クラッシャーの磨耗部品の磨耗は、例えば、超音波センサのような、音響手段（アコースティック手段）を用いてモニタすることができる。この場合、磨耗部品の外面の反射特性を利用して、腐食の量を検出することができる。
【００２２】
さらなる他の例として、ストレインゲージをセンサとして利用するものがあり、この場合、腐食に起因する磨耗部品の変形を利用して腐食の量を決定することができる。
【００２３】
本発明に係る磨耗のモニタと制御システムを用いることで、クラッシャーの設定を一定に保つことができるため、クラッシャーの最終製品の品質を一定に保つことが可能になる。このシステムは、従来技術の構成と比べて簡単に扱うことができ、さらに、オペレーターはクラッシャーの上を登ることなく、速やかにかつ安全に磨耗の情報を得ることができる。また、操作を全く停止させることなく、連続して計測を行うことができる。このため、磨耗部品を使い切るおそれやクラッシャーに対する損傷を生じさせることなく、クラッシャーの磨耗部品を“最後のインチまで”使うことが可能になる。また、ユーザーは、システムから送られる情報に基いて、スペア部品の自動オーダーシステムを構成することで、さらに、本発明に係るスペア部品を最適に利用することが可能になる。さらに、供給される材料の腐食の多様性によって、予期しない問題を生じさせないようにすることができる。
【００２４】
より特徴的には、本発明に係る方法は、出願時の特許請求の範囲の請求項１の特徴部に記載されたように構成され、また、本発明に係る装置は、請求項３の特徴部に記載されたように構成され、さらに、本発明に係る磨耗センサと磨耗センサの器具は、請求項９、１１及び１６の特徴部に記載されたように構成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係る好適な実施形態について、添付した図を参照して説明する。
図１を参照すると、下方フレーム１、上方フレーム２、主軸３、サポートコーン４、アウターライナー５、インナーライナー６、クラッシングチャンバ（粉砕室）７、駆動軸８、偏心軸９及び制御用シリンダピストン１０を含むクラッシャーの主要構成要素が示されている。
【００２６】
クラッシャーフレームは二つの主要ユニット、即ち、下方フレーム１と上方フレーム２から構成されている。上方フレームに取付けられた上方ライナー５は、主軸３上のサポートコーン４を介して取付けられた下方ライナーと対に作用するようにクラッシングチャンバ７を形成して、この中でクラッシャー上方から供給される材料を粉砕できるようにしている。
【００２７】
また、下方フレームに駆動軸８を備えて、偏心軸９を作動できるようにしている。また偏心軸にはクラッシャーチャンバの中心軸に対して傾斜するようにボアが形成されており、この内部に主軸３が取付けられるようにしている。そして、クラッシャーフレームの内部で駆動軸によって偏心軸を回転させると、偏心軸のボア内に装着された主軸が振動運動を行うようにしている。
【００２８】
アウターライナーとインナーライナー間の最小の相対距離として設定されるクラッシャー設定１１は、設定制御用ピストン１０と下方フレーム１の間のキャビティ内に油圧媒体をポンピングすることで調整することができる。
【００２９】
クラッシャーのライナーの支持面（サポート面）の相対的な位置は設定用センサ１４を用いてモニタすることができるが、このことは下方フレーム１に対する制御用ピストン１０の高さを定めることで行われる。この設定を得ることで、数学的手法を適用することによって、アウターライナー５の支持面として作用する上方フレーム２に対する、インナーライナー６の支持面として作用するサポートコーン４の位置を決定することができる。添付した図を参照すると、ライナーの位置に置かれた磨耗センサ１２、１３は、磨耗部品の腐食をモニタしている。これらセンサから送られる計測信号は、クラッシャーの設定制御システムに送られるが、このことは図４を参照して以下において詳述される。
【００３０】
次に、図２を参照すると、フレーム１４、ボウル１５、主軸３、サポートコーン４、アウターライナー５、インナーライナー６、クラッシングチャンバ７、駆動軸８、偏心軸９、制御モーター１６及び設定調節用リング１７を含むクラッシャー構造の主要な構成要素が示されている。この際、アウターライナーは、アウターライナーの支持面として作用するボウル上に取付けられ、また、インナーライナーは、インナーライナーの支持面として作用するサポートコーン上に取付けられており、これら二つのライナーによってクラッシングチャンバが定められて、この内部に粉砕される材料がクラッシャーの上方から供給さるようにしている。
【００３１】
偏心軸９を作動させる駆動軸８は、下方フレーム側に取付けられている。また、偏心軸にボアを形成して、この内部にクラッシャーフレーム上に固定される主軸３を取付けるのに適するようにしている。そして、クラッシャーの主軸に対して駆動軸を用いて偏心軸を回転させることで、偏心軸上にベアリング状に取付けられたサポートコーンを振動移動させている。
【００３２】
クラッシャーの設定は、制御モーターとともにボウルを回転させることで調整できるが、この際、ボウルは設定調整リングのスレッドに沿って上方又は下方に移動する。
【００３３】
クラッシャーライナーの支持面の相対的な位置をモニタすることは、制御モーター又はボウル自身による回転数に基いて行うことができ、又は、ボウルの高さの位置から、直接的に行うことができる。添付した図を参照すると、クラッシャーライナー上に取付けられた磨耗センサ１２、１３は、磨耗部品の磨耗をモニタしている。これらセンサから送られる計測信号は、支持面の高さの位置信号とともにクラッシャーの設定制御システムに送られるが、このことは図４を参照して以下において詳述される。
【００３４】
図３を参照すると、フレーム１８、ローター１９、ローター軸２０、ブレーカーバー２１、ブレーカープレート２２、ブレーカープレート軸２３、ブレーカープレート調整ロッド２４及びブレーカープレート磨耗部品２５を有するインパクトクラッシャーが示されている。ブレーカーバーを備えたローターは、ローター軸を介してクラッシャーフレーム上に取付けられている。ブレーカープレートは、これらの一方の端部でブレーカープレート軸によってクラッシャーフレームに対して固定され、また、これらの他方の端部でブレーカープレート調整ロッドによって調整可能なようにされている。また、ブレーカープレートの表面は、磨耗部品によって覆われている。
【００３５】
インパクトクラッシャーの操作では、粉砕される材料は、クラッシャーフレーム１８に形成された開口部を介してクラッシャー内に送られて、ここから集められた材料は、回転型のブレーカーローター１９上まで転動されるか落下される。ローターにはブレーカーバー２１が備えられており、ブレーカープレート２２に対して粉砕される材料を送れるようにしている。供給された材料を粉砕することは、ローターのブレーカーバー上又はクラッシャーフレームのブレーカープレート上で集められる材料を衝突させること、又は、集められる材料を互いに衝突させることによって行われる。集められる材料の搬送方向での最後のブレーカープレートとローターのブレーカーバー間の隙間内の最後のものは、この点に達するときに依然としてブレーカーの隙間の設定よりも大きい場合には、これら材料の粒子の大部分が粉砕されるようにする。図を参照すると、インパクトクラッシャーは３つのブレーカープレートを備えており、粉砕用に集められる材料の大きさは、ブレーカープレートの各々で段階的に細かく砕かれて、対応するブレーカープレートの隙間の設定と等しい大きさまで小さくされている。ブレーカープレートの一方の端部はブレーカープレート軸２３によってクラッシャーフレームに対して固定されており、また、ブレーカープレートの他方の端部はブレーカープレート調整ロッド２４を介して取付けられており、このブレーカープレートの設定を各ロッドで独立して調整できるようにしている。粉砕される材料の搬送方向における最後のブレーカープレートの位置は、全クラッシャーの最後の隙間の設定１１を定めている。これらブレーカープレートの外面にはブレーカープレート磨耗部品２５が備えられており、ローターのブレーカーバーと協働するブレーカーライナーとして作用している。
【００３６】
クラッシャーの設定用センサ１４は、粉砕される材料の搬送方向での最後のブレーカープレートの調整ロッド上に取付けられており、全クラッシャーの最後の隙間の設定を制御している。このセンサは磨耗部品の調整可能な支持面の設定信号を送っている、つまり、ブレーカープレートの位置を示している。ブレーカープレートの磨耗部品の（一つ又は複数の）磨耗センサ１２は、クラッシャーの設定を定めているブレーカーの磨耗部品上に取付けられている。この磨耗センサは、クラッシャーの磨耗部品に生じる腐食の量を示している。また、ローターのブレーカーバー上に取付けられた磨耗センサ１３は、ローターのブレーカーバーに生じた磨耗を示している。これらセンサから送られる計測データは、クラッシャーの設定制御システムに送られるが、このことは図４を参照して詳述される。
【００３７】
図４を参照すると、正面側のフレーム２６と、後方側のフレーム２７、さらにこれらフレームを結合するサイドプレート２８を含むジョークラッシャーのフレームが示されている。この際、クラッシングキャビティーは、正面側のフレーム上に取付けられる固設型のジョー２９と、ジョークラッシャーのピットマン３１とサイドプレートに接続される可動型のジョー３０によって定められている。ピットマンの振動は、フライホイール３３と協働してピットマンとクラッシャーのサイドプレートの双方にベアリング状に偏心的に取付けられた偏心軸３２によって行われるが、このフライホイール３３は偏心軸に取付けられて、外部機構によって駆動されている。クラッシャー設定として知られるジョーオープニングの隙間の幅は、可動型のジョーと固設型のジョーの下方端部間の隙間の幅である、クラッシャー設定１１を制御するトグルプレート３４を介して、設定調整用ウェッジ３５の位置を変化させることにより調整される。
【００３８】
固設型のジョーと可動型のジョーの双方の下方位置には、上記計測信号を送れるように磨耗センサ１２、１３が取付けられており、これらに基いてクラッシャーの自動制御システム３６はジョーの磨耗をモニタしている。クラッシャーの設定調整手段には上記位置情報を送れるように位置センサ１４が備えられており、自動制御システムがこれらに基いて固設型のジョーの支持面から可動型のジョーの支持面までの距離を決定できるようにしている。これらセンサから送られる情報に基いて、制御システムはリアルタイムにクラッシャーの実際の設定と磨耗に起因するこの内部の変化を決定し、これらに基いて制御システムがクラッシャーの設定を一定の値で維持できるようにしているが、このことは検出されたジョーの磨耗に従って設定調整用ウェッジを調整することで行われる。
【００３９】
図５を参照すると、モニタされる磨耗部品３８内に組み込まれる磨耗センサ３７の構造を例示しており、この内部では、図の矢印に示すように、表面上で腐食が生じることが示されている。
【００４０】
この磨耗センサはレジスター３９のネットワークから構成されており、モニタされる磨耗部品の腐食に伴ってセンサが摩損するに従い、レジスターネットワークからレジスターが腐食されるようにしている。レジスターネットワークの絶縁されたターミナルを一定の電圧の供給器に接続することで、レジスターネットワークを通る電流は次のように算出することができる。即ち、
Ｉ＝Ｕ/Ｒ、この際、
Ｕ＝電圧、かつ、
Ｒ＝レジスターネットワークの全抵抗である。
【００４１】
磨耗部品の腐食とともに、センサの全レジスタンスは次の式に従って変化する。即ち、
１/Ｒ＝１/Ｒ1＋１/Ｒ2＋...＋１/Ｒn
この際、センサを通る電流も変化する。レジスターネットワークの全抵抗と、ネットワークのトランケーションとともにこの内部で検出された変化を得ることにより、センサを通る電流を計測することで、磨耗部品の腐食の量を正確に決定することが可能になる。
【００４２】
図５に示したセンサの機能に関して、磨耗センサ用の絶縁材料を適切に選択することが非常に重要になる。この絶縁材料の選択に関して、粉砕用に供給される材料と磨耗部品の材料の物理的な特性を知ることが重要になる。理想的には、センサの絶縁材料は、磨耗部品と全く同一の腐食特性を示すように選択されて、供給される材料によって、磨耗部品の特性とこの内部に組み込まれる磨耗センサの双方が全く同一の割合で腐食されるようにする。しかしながら、このことは実施上、非常に困難であって、何故ならば、磨耗センサは常に傾向としてより硬くて、より砕けやすいか、又はより柔らくて、磨耗部品の特性より磨耗抵抗が小さい材料で、センサが破損したり／壊れたり、又はセンサの磨耗がより早く進む危険性があるためである。
【００４３】
極めて硬いセンサを必要とする状況では、この絶縁材料は一般にセラミック材料のグループから選択することがあり、例えば、通常、表面のハードコーティングにのみ適切とされているものを用いてもよい。このようなコーティングの一つとして、例えば、溶射皮膜（thermally sprayed）を行った一酸化アルミニウムがある。また、一定の操作状況下では最も有利な選択として、酸化パウダー（oxide powder）から形成されてバインダーと結合されたセラミックの絶縁体を用いてもよい。この結果、このタイプのセンサに生じる局所的な破損が、センサに対して大きな損傷を及ぼさないようにすることができる。他の状況では、表面硬化させたセンサを主として必要とせずに、合成ポリマー（composite polymer）材料のような弾力性の絶縁体材料を用いて形成されたセンサを使用してもよい。
【００４４】
また、選択された絶縁体の材料に関係なく、センサエレメントは常に薄く形成されるのが効果的であり、このことにより、クラッシャー/ブレーカー内部の衝撃が磨耗部品の腐食面よりも深いセンサを破損できないようにし、換言すると、磨耗部品の腐食率が表面硬化されたセンサ（hard-surfaced sensor）の腐食率よりも早くなる場合には、センサの突出部が磨耗部品の表面の高さの下方ですぐに破損するようにする。
【００４５】
図６を参照すると、クラッシャーの磨耗部品内に、自己完結型（self-contained）の超音波センサ４０を適用した実施例が示されている。このタイプのセンサシステムは、磨耗部品の最も磨耗しがちな位置にセンサを埋め込むことで、単一のセンサのみを利用することができるが、あるいは、磨耗部品の所望の位置に複数のセンサを埋め込むようにしてもよい。自己完結型の超音波センサを用いる場合には、ねじ状の手段（スレッド手段）を用いたり、又は、結合成分を用いて固着されるように別体のセンサ取付け用の基盤を用いて、摩耗部品の後ろ側に、固定して、直交するように結合させる。操作上、センサは磨耗部品の本体に超音波面を放出して、磨耗部品の対面する表面からはね返されることで、モニタされる場所での磨耗部品の厚さを検出できるようにする。
【００４６】
図７を参照すると、クラッシャーの磨耗部品上に他のタイプの超音波センサを配置する例が示されている。この際、磨耗部品の一方の端部に超音波トランスミッター４１を設けて、かつ磨耗部品の反対側の端部に超音波レシーバー４２を設けている。この種のセンサ構成では、センサ間における材料の厚さの最も狭い点を決定するために、インテリジェントセンサや、制御システムのソフトウエアにプログラムされたアルゴリズムを組み合わせるようにしてもよい。
【００４７】
自明ではあるが、図６及び７に示した超音波センサはより最新の、より進んだ超音波センサ技術に基く他のセンサと置き換えることができる。これら他のセンサ例の一つとして、所謂ＭＥＭＳ技術とこれに基くセンサであって、音響の放出（アコースティックエミッション）を検出するものがある。このような種類のセンサは、材料の厚さと、さらに、クラックや、永久変形等のような内部に生じる潜在的に好ましくない現象の双方を計測することができる。
【００４８】
さらに、上述した全てのセンサと、本発明に従う制御システムに用いられる他の種類のセンサは、自己完結型のパワーサプライとＲＦトランスミッターの双方と一体に設けられていてもよい。この場合、センサは、クラッシャーの外部に置かれたクラッシャーの制御システムに対して、ワイヤレスに計測信号を送れる自己完結型の部品の中に組み込まれていてもよい。
【００４９】
上記種類のセンサはクラッシャーの磨耗部品の表面の外側に取付けられて、磨耗部品を取替える際に、新しい磨耗部品上にセンサを速やかに移せるようにする。さらに、単一のセンサが、クラッシャーの磨耗部品の有用性を特徴付ける複数の変数をモニタするのに十分なようにする。
【００５０】
図８を参照すると、クラッシャーの磨耗部品上にストレイン−ゲージ型の磨耗センサを設けた例が示されている。この場合、クラッシャーの磨耗部品の磨耗センサとしてストレインゲージエレメント４３を用いることは、小さな変形だけを生じさせる磨耗部品の厚さを薄くする磨耗部品の腐食は、ついには段階的な腐食によって磨耗部品の後ろ側が凸状部又は凹状部を増大させる事実に基いている。この変形は、十分な長さのストレインゲージエレメントを用いることで、非常に高精度に検出することができる。さらに、ストレインゲージエレメントは、粉砕時に磨耗部品上に及ぼされる負荷を同時に検出することができる。
【００５１】
さらに、ストレインゲージセンサに基く計測回路にプロダクト識別技術を速やかにまとめられるようにしてもよい。この場合、計測信号の解析用にストレインゲージセンサを組み合わせるのに必要なマイクロコントローラ４４やこの同様物に、磨耗部品のＩＤコードを含むようにしてもよい。この識別情報は、計測データとともにクラッシャーの自動制御システムまで容易に送ることができるが、この送信はワイヤを介して行われてもよく、又はワイヤレス接続を介して行われてもよい。このＩＤ回路は、例えば、クラッシャーから数メートル離れた距離でワイヤレスに応答するのに適した携帯型のスキャナーを用いて、ＩＤコードを読み取れる技術を用いて構成されてもよい。このＩＤ情報は、ブルートゥース回路（Bluetooth circuit）を用いてクローズレンジで送れるようにしてもよい。また、最新の技術を用いることで、センサの増幅器、ＩＤコード回路及びブルートゥース回路をクレジットカードの半分の大きさにパッケージすることは可能である。さらに、識別情報は、例えば、読み取り器（リーダー）として携帯電話（セルラーフォン）を利用することで、読み取れるようにしてもよい。
【００５２】
部品の識別情報をこのように簡単に取り出せるようにすることで、クラッシャーのオペレーターが必要なスペア部品をこのカテゴリーとタイプに応じて定めて、オーダーすることを実質的に助けることができる。
【００５３】
磨耗部品のＩＤコードには、磨耗部品の耐用寿命の後の段階で有用になり得る、磨耗部品に関するさらなる情報を含むようにしてもよい。例えば、ＩＤコードには、このような情報として、磨耗部品のリサイクル時に利用できる、磨耗部品の金属合金の成分の情報を含むようにしてもよい。この情報の他の同様の例として、例えば、磨耗部品の寸法、重さ、さらに他の同様のデータ等が含まれる。
【００５４】
図９を参照すると、完全自己完結型の部品として操作されるストレイン−ゲージ型の磨耗センサの取付例が示されている。このセンサの部品には、ストレインゲージセンサ４３、エネルギー取り込み用アンテナ４５、一体型のインテリジェントセンサ回路４４及びＲＦアンテナ４６が含まれる。
【００５５】
ストレインゲージセンサ４３から得られる計測データは、インテリジェントセンサ回路４４によって集められて、この集めた情報を、ＲＦアンテナ４６を介してワイヤレスに、クラッシャーの外部に設けられたクラッシャーの制御システムまで送れるようにしている。一体型のセンサパッケージの操作エネルギーは、クラッシャーユニットの周囲の電磁場からアンテナ４５を用いて取り込まれる。インテリジェントセンサ回路の機能は、アンテナによって取り込まれた操作エネルギーのコンディショニング、ストレインゲージセンサから得られる計測データの処理及びＲＦアンテナを介した処理情報の伝達がある。さらに、インテリジェントセンサ回路は、磨耗部品の固有のＩＤコードを含むようにプログラムされる。
【００５６】
この場合、ストレイン−ゲージ技術に無線周波数（ラディオ−フリークエンシー：ＲＦ）技術を組み合わせて、単一の自己接着型のタグの中に一体型のセンサの部品を構成してもよい。また、センサアセンブリのユニットは、摩耗部品の後面に接着材を用いて取り付けられる別体のブロックを用いて構成されてもよい。そして、装着後、この別体のブロックを共通のインテリジェントセンサ回路に接続してもよい。
【００５７】
上述した種類のセンサアセンブリをクラッシャーの対向した摩耗部品の後ろ側に取り付けることで、クラッシャーの正確な設定を決定するために、クラッシャーの制御システムに重要な情報を送ることができるようにして、摩耗部品の腐食に関係なく、クラッシャーの設定を所望の値で維持するように、クラッシャーを制御できるようにしてもよい。
【００５８】
尚、本発明は、クラッシャーのタイプに限定されず、摩耗部品を備えた全ての種類のクラッシャーに適用することができる。
【００５９】
さらに、本発明は、上述したセンサの構成に限定されず、本発明に係わるクラッシャーの調整と制御システムは、制御システムに対する入力信号として十分な情報を送ることができる全てのタイプのセンサを利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係る磨耗センサを備えた、従来技術において典型的な旋回クラッシャーを示す図である。
【図２】本発明に係る磨耗センサを備えた、従来技術において典型的なコーンクラッシャーを示す図である。
【図３】本発明に係る磨耗センサを備えた、従来技術において典型的なインパクトクラッシャーを示す図である。
【図４】本発明に係る制御システムを備えた、従来技術において典型的なジョークラッシャーを示す図である。
【図５】本発明に係る磨耗センサの磨耗部の構成例を示す図である。
【図６】クラッシャーの磨耗部に超音波センサを配置した例を示す図である。
【図７】クラッシャーの磨耗部に超音波センサを配置した例を示す図である。
【図８】クラッシャーの磨耗部にストレインゲージセンサを配置した例を示す図である。
【図９】クラッシャーの磨耗部にストレインゲージセンサを配置した例を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
３                  主軸
４                  サポートコーン
５                  アウターライナー
６                  インナーライナー
７                  クラッシングチャンバ
８                  駆動軸
９                  偏心軸
１０                制御用シリンダピストン
１１                クラッシャー設定
１２、１３          磨耗センサ
１５                ボウル
１６                制御モーター
１７                設定調節用リング
１９                ローター
２０                ローター軸
２１                ブレーカーバー
２２                ブレーカープレート
２３                ブレーカープレート軸
２４                ブレーカープレート調整ロッド
２５                ブレーカープレート磨耗部品
２９                固設型のジョー
３０                可動型のジョー
３１                ピットマン
３３                フライホイール
３４                自動制御システム
【図１】
2005536329.tif 000002
【図２】
2005536329.tif 000003
【図３】
2005536329.tif 000004
【図４】
2005536329.tif 000005
【図５】
2005536329.tif 000006
【図６】
2005536329.tif 000007
【図７】
2005536329.tif 000008
【図８】
2005536329.tif 000009
【図９】
2005536329.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成16年6月21日(2004.6.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉砕工程時にクラッシャーの設定を計測し、かつモニタする方法であって、前記クラッシャーの磨耗部品の腐食を計測し、この計測結果に基いて前記クラッシャーの設定を調整して、前記磨耗部品の腐食に関係なく前記設定を所定の値で保つようにし、特に、前記クラッシャーの前記設定を定める少なくとも二つの前記磨耗部品の腐食の量を示す計測データを前記クラッシャーの外部までワイヤレスに送るようにしたことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記クラッシャーの設定を定める前記磨耗部品の各々の腐食を計測することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記磨耗部品の腐食の量を示す計測データが所定のしきい値に達するとすぐに、前記磨耗部品の交換のオーダーを自動的に出すことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
粉砕時にクラッシャーの設定を計測し、かつモニタする装置であって、前記クラッシャーの設定を定める少なくとも二つのクラッシャーライナーと、第一の前記クラッシャーライナー上に取付けられる少なくとも一つの磨耗センサと、前記クラッシャーの設定を調整する手段と、前記クラッシャーの設定を調整する前記手段上に取付けられる少なくとも一つのセンサと、前記クラッシャーの自動制御システムを有し、この際、前記クラッシャーの自動制御システムが、前記クラッシャーの前記第一のライナー上に取付けられた磨耗センサから得られる、前記ライナーの腐食の量を決定するのに適切な第一入力信号を受取れるようにし、かつ、前記クラッシャーの前記設定調整手段上に取付けられた前記センサから得られる、前記クラッシャーの磨耗部品の支持面の相対位置を決定するのに適切な第二入力信号を受取れるようにして、前記クラッシャーの自動制御システムが前記入力信号の双方に基いて、第一の前記磨耗部品の腐食に関係なく前記クラッシャーの設定を所定の値で保つように前記クラッシャーの設定を調整できるようにし、特に、前記第一の磨耗ライナーと合わせて前記クラッシャーの設定を定めるクラッシャーライナーの他方に少なくとも一つの第二の磨耗計測用センサを取付けて、前記クラッシャーの自動制御システムが前記第二磨耗センサから得られる、前記第二ライナーの腐食の量を決定するのに適切な第三入力信号を受け取れるようにして、前記センサに前記クラッシャーの外部まで前記計測データをワイヤレスに送る手段を備えたことを特徴とする装置。
【請求項５】
前記クラッシャーの前記自動制御システムは、前記ワイヤレスに送られたデータを受け取る手段を有することを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記センサを操作するのに必要な電気エネルギーを生じさせる手段を前記センサに備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の装置。
【請求項７】
前記センサを操作するのに必要な電気エネルギーを生じさせる手段は、運動エネルギーを電気エネルギーに変換するのに適するエレメントを含むことを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記センサを操作するのに必要な電気エネルギーを生じさせる手段は、圧電性の装置を含むことを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記センサを操作するのに必要な電気エネルギーを生じさせる手段は、前記クラッシャーの周囲の電磁場からエネルギーを生じさせる手段を含むことを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
クラッシャーの磨耗部品の腐食の量を計測するために、請求項４〜９のいずれかに記載の装置に用いることができるセンサであって、特に、前記センサの磨耗部に平行に設けられた複数のレジスターから形成されるレジスターネットワークを備えて、前記レジスターは前記クラッシャーの前記磨耗部品の腐食に伴って前記レジスターネットワークから腐食によって切断されるようにして、前記磨耗センサに電流を送る回路の全抵抗を変化させて、前記磨耗部品の腐食の量と比例した計測信号を生じさせるようにしたことを特徴とするセンサ。
【請求項１１】
クラッシャーの磨耗部品の腐食の量を計測するために、請求項４〜９のいずれかに記載の装置に用いることができるセンサであって、特に、前記センサの磨耗部に直列して設けられた複数のレジスターから形成されるレジスターネットワークを備えて、前記レジスターは前記クラッシャーの前記磨耗部品の腐食に伴って前記レジスターネットワークから腐食によって切断されるようにして、前記磨耗センサに電流を送る回路の全抵抗を変化させて、前記磨耗部品の腐食の量と比例した計測信号を生じさせるようにしたことを特徴とするセンサ。
【請求項１２】
クラッシャーの磨耗部品の腐食の量を計測するために、請求項４〜９のいずれかに記載の装置に用いることができるセンサであって、特に、前記センサは音響波を利用することを特徴とするセンサ。
【請求項１３】
前記センサは、超音波センサであることを特徴とする請求項１２に記載のセンサ。
【請求項１４】
前記センサは、センサの構成にＭＥＭＳ技術を用いたことを特徴とする請求項１２に記載のセンサ。
【請求項１５】
前記センサは、音響の放出を検出するセンサであることを特徴とする請求項１４に記載のセンサ。
【請求項１６】
前記センサは、センサ用のインパルスを放出する手段と、受け取る手段を別に備えることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれかに記載のセンサ。
【請求項１７】
クラッシャーの磨耗部品の腐食の量を計測するために、請求項４〜９のいずれかに記載の装置に用いることができるセンサであって、特に、前記センサはストレインゲージエレメントに基くことを特徴とするセンサ。
【請求項１８】
前記センサは、粉砕時に、前記磨耗部品上に及ぼされる負荷を計測することができることを特徴とする請求項１７に記載のセンサ。
【請求項１９】
前記センサは、前記磨耗部品の識別データを備え、かつワイヤレスに送る手段を含むことを特徴とする請求項１７又は１８に記載のセンサ。
【請求項２０】
センサエレメントの少なくとも一部を実行するためにＲＦ技術を用いたことを特徴とする請求項１７〜１９のいずれかに記載のセンサ。
【国際調査報告】
2005536329.tif 000011
2005536329.tif 000012