JP2009119433A - Medium behavior simulation apparatus of rotary oscillation mill machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軸対称形状のミル容器内に被加工物を多数の鋼球ボール等の球形粉砕媒体(以下、球形媒体という。)とともに装填し、ミル容器を回転させつつ揺動させることにより被加工物を粉砕或いは混合する回転揺動ミル装置におけるミル容器内の球形媒体の挙動をシミュレーションする回転揺動ミル装置の媒体挙動シミュレーション装置に関する。 In the present invention, a work piece is loaded together with a large number of spherical grinding media such as steel ball balls (hereinafter referred to as spherical media) in an axisymmetric mill container, and the mill container is swung while being rotated. The present invention relates to a medium behavior simulation apparatus of a rotary rocking mill apparatus that simulates the behavior of a spherical medium in a mill container in a rotary rocking mill apparatus that pulverizes or mixes a workpiece.
回転ミル装置は、多数個の球形媒体を収納した密閉ミル容器内に被加工物を装填してミル容器を固定された回転軸を中心として回転駆動することにより、被加工物を所定の粒径に粉砕又は混合する。回転ミル装置におけるミル容器内の球形媒体の挙動をシミュレーションする媒体挙動シミュレーション装置としては、例えば発明者等による特許文献1に開示されている。
The rotary mill device loads a workpiece into a sealed mill container containing a large number of spherical media, and rotates the mill container around a fixed rotation axis, thereby causing the workpiece to have a predetermined particle size. Crush or mix. An example of a medium behavior simulation apparatus that simulates the behavior of a spherical medium in a mill container in a rotary mill apparatus is disclosed in
この媒体挙動シミュレーション装置は、シミュレーション技術として、微小時間毎に個々の粒子に作用する力を算出し、この算出結果に基づいて運動方程式を差分的に計算し、粒子の変位を逐次数値解析する離散要素法(DEM:Discrete Element Method)が用いられる。なお、離散要素法については、例えば非特許文献1に具体的な計算方法が開示されている。
As a simulation technique, this medium behavior simulation apparatus calculates a force acting on individual particles every minute time, calculates a motion equation differentially based on the calculation result, and performs discrete numerical analysis of particle displacement sequentially. The element method (DEM: Discrete Element Method) is used. As for the discrete element method, a specific calculation method is disclosed in Non-Patent
発明者等により提供された特許文献1に開示した媒体挙動シミュレーション装置は、座標系として回転軸を1つの軸とする絶対座標軸系だけを使いミル容器内の球形媒体の挙動をシミュレーションする。
The medium behavior simulation apparatus disclosed in
ところで、回転ミル装置については、ミル容器を回転させるとともに揺動させる回転揺動ミルも知られている。この回転ミル装置は、回転軸が揺動するため、ミル容器の挙動が複雑になり、特許文献1のシミュレーションの適用が困難である。
Incidentally, as a rotary mill device, a rotary rocking mill that rotates and rocks a mill container is also known. In this rotary mill apparatus, since the rotation shaft swings, the behavior of the mill container becomes complicated, and it is difficult to apply the simulation of
本発明は、軸対称形状のミル容器の対称軸を座標軸の1つとした座標系である相対座標系を利用することにより、ミル容器内の球形媒体の挙動を容易かつ正確に逐次シミュレーションすることを可能とする回転揺動ミル装置の媒体挙動シミュレーション装置を提供することを目的とする。 The present invention makes it possible to sequentially and easily simulate the behavior of a spherical medium in a mill vessel by using a relative coordinate system, which is a coordinate system in which the axis of symmetry of an axially symmetric mill vessel is one of the coordinate axes. It is an object of the present invention to provide a medium behavior simulation apparatus for a rotary rocking mill apparatus that can be used.
上述した目的を達成する本発明にかかる回転揺動ミル装置の媒体挙動シミュレーション装置は、内部に多数の球形媒体を装填した軸対称形状のミル容器と、該ミル容器内を通る回転軸を中心として該ミル容器を回転させる容器回転駆動手段と、ミル容器を回転軸と直交する揺動軸を中心として揺動させる容器揺動駆動手段とを備えた回転揺動ミル装置におけるミル容器内における球形媒体の挙動をシミュレーションする。回転揺動ミル装置の媒体挙動シミュレーション装置は、回転揺動ミル装置に対して、座標中心を固定した座標系である絶対座標系(K1:KX1、KY1、KZ1)を規定するとともにミル容器の対称軸を座標軸の1つとした座標系である相対座標系(K2:KX2、KY2、KZ2)を規定する。 A medium behavior simulation apparatus for a rotary oscillating mill apparatus according to the present invention that achieves the above-described object is an axially symmetric mill container in which a large number of spherical media are loaded, and a rotational axis passing through the mill container. A spherical medium in a mill container in a rotary rocking mill device comprising container rotation driving means for rotating the mill container and container rocking drive means for rocking the mill container around a rocking axis orthogonal to the rotation axis. Simulate the behavior of The medium behavior simulation device of the rotary rocking mill device defines an absolute coordinate system (K1: KX1, KY1, KZ1) that is a coordinate system with a fixed coordinate center with respect to the rotary rocking mill device and is symmetrical with the mill vessel. A relative coordinate system (K2: KX2, KY2, KZ2), which is a coordinate system in which an axis is one of coordinate axes, is defined.
回転揺動ミル装置の媒体挙動シミュレーション装置は、数値解析を行う微小単位時間(Δt)、絶対座標系(K1)における球形媒体の中心位置の座標情報である媒体中心絶対座標情報(A:AX1、AY1、AZ1)、絶対座標系(K1)における球形媒体の運動ベクトル情報(V)、球形媒体の半径(R)及び球形媒体をそれぞれ識別する媒体識別指標(F)を初期情報として入力する入力手段を備える。回転揺動ミル装置の媒体挙動シミュレーション装置は、入力手段により入力された初期情報を記憶する記憶手段を備える。回転揺動ミル装置の媒体挙動シミュレーション装置は、相対座標系(K2)における、ミル容器の壁面の座標情報である壁面相対座標情報(B:BX1、BY1、BZ1)を求めるとともに、記憶手段に記憶された媒体中心絶対座標情報(A)に基づいて多数の球形媒体のそれぞれについて相対座標系(K2)における中心位置の座標情報である媒体中心相対座標情報(C:CX1、CY1、CZ1)を求め、該媒体中心相対座標情報(C)、球形媒体の半径(R)及び壁面相対座標位置(B)に基づいて球形媒体のミル容器の壁面への接触を判別する演算・判別手段を備える。 The medium behavior simulation apparatus of the rotary oscillating mill apparatus is a medium unit absolute coordinate information (A: AX1, which is coordinate information of a center position of a spherical medium in a minute unit time (Δt) and an absolute coordinate system (K1) for performing numerical analysis. AY1, AZ1), the motion vector information (V) of the spherical medium in the absolute coordinate system (K1), the radius (R) of the spherical medium, and a medium identification index (F) for identifying the spherical medium as initial information. Is provided. The medium behavior simulation apparatus of the rotary rocking mill apparatus includes a storage unit that stores initial information input by the input unit. The medium behavior simulation device of the rotary rocking mill device obtains wall surface relative coordinate information (B: BX1, BY1, BZ1) which is coordinate information of the wall surface of the mill container in the relative coordinate system (K2) and stores it in the storage means. Based on the obtained medium center absolute coordinate information (A), medium center relative coordinate information (C: CX1, CY1, CZ1) which is coordinate information of the center position in the relative coordinate system (K2) is obtained for each of a large number of spherical media. And a calculation / discrimination means for discriminating contact of the spherical medium with the wall surface of the mill container based on the medium center relative coordinate information (C), the radius (R) of the spherical medium and the wall surface relative coordinate position (B).
回転揺動ミル装置の球形媒体挙動シミュレーション装置は、演算・判別手段による球形媒体のミル容器の壁面への接触判定に基づき、相対座標系(K2)における球形媒体とミル容器壁面との接触点位置の座標情報である接触点相対座標情報(D:DX1、DY1、DZ1)から絶対座標系(K1)における球形媒体とミル容器壁面との接触点位置の座標情報である接触点絶対座標情報(E:EX1、EY1、EZ1)を求め、該接触点絶対座標情報(E)と球形媒体の媒体中心絶対座標情報(A)と媒体識別指標(F)とに基づいて絶対座標系(K1)における接触点位置での球形媒体の接触方向(H)を算出する。回転揺動ミル装置の球形媒体挙動シミュレーション装置は、球形媒体の接触点におけるミル容器の壁面の揺動動作による絶対座標系(K1)における壁面揺動速度ベクトル(V1)と回転動作による絶対座標系(K1)における壁面回転速度ベクトル(V2)を算出するとともに、これら壁面揺動速度ベクトル(V1)と壁面回転速度ベクトル(V2)のベクトル和として絶対座標系(K1)における接触点位置でのミル容器の壁面の運動速度ベクトル(VT)を算出する。回転揺動ミル装置の球形媒体挙動シミュレーション装置は、球形媒体の運動速度ベクトル(V)とミル容器の壁面との接触方向(H)とミル容器の壁面の運動速度ベクトル(VT)に基づいて球形媒体が壁面から受ける力(JO)を算出し、該壁面から受ける力(JO)と重力(G)と微小単位時間(Δt)とに基づいて運動方程式を数値解析することにより球形媒体の運動速度ベクトル(V)及び微小時間変位(U)を求めるとともに、該微小時間変位(U)から微小単位時間(Δt)後の球形媒体の媒体中心絶対座標情報(A)を求め、該媒体中心絶対座標情報(A)及び運動速度ベクトル(V)を記憶手段に格納し、適宜の出力手段により出力する。 The spherical medium behavior simulation apparatus of the rotary rocking mill apparatus is based on the determination of the contact of the spherical medium with the wall surface of the mill container by the calculation / discrimination means, and the contact point position between the spherical medium and the mill container wall surface in the relative coordinate system (K2). Contact point relative coordinate information (D: DX1, DY1, DZ1) that is the coordinate information of the contact point absolute coordinate information (E) that is the coordinate information of the contact point position between the spherical medium and the mill vessel wall surface in the absolute coordinate system (K1). : EX1, EY1, EZ1) and contact in the absolute coordinate system (K1) based on the contact point absolute coordinate information (E), the medium center absolute coordinate information (A) of the spherical medium, and the medium identification index (F). The contact direction (H) of the spherical medium at the point position is calculated. The spherical medium behavior simulation device of the rotary rocking mill device is a wall rocking velocity vector (V1) in the absolute coordinate system (K1) based on the rocking motion of the wall surface of the mill container at the contact point of the spherical medium and the absolute coordinate system based on the rotational motion. The wall surface rotational speed vector (V2) in (K1) is calculated, and the mill at the contact point position in the absolute coordinate system (K1) is calculated as the vector sum of the wall surface rotational speed vector (V1) and the wall surface rotational speed vector (V2). A velocity vector (VT) of the wall surface of the container is calculated. The spherical medium behavior simulation apparatus of the rotary oscillating mill apparatus has a spherical shape based on the motion speed vector (V) of the spherical medium and the contact direction (H) between the wall surface of the mill container and the motion speed vector (VT) of the wall surface of the mill container. The velocity of the spherical medium is calculated by calculating the force (JO) that the medium receives from the wall surface and numerically analyzing the equation of motion based on the force (JO), gravity (G), and minute unit time (Δt) received from the wall surface. The vector (V) and the minute time displacement (U) are obtained, and the medium center absolute coordinate information (A) of the spherical medium after the minute unit time (Δt) is obtained from the minute time displacement (U). The information (A) and the motion velocity vector (V) are stored in the storage means and output by an appropriate output means.
本発明にかかる回転揺動ミル装置の球形媒体挙動シミュレーション装置によれば、多数の球形媒体を装填した軸対称形状のミル容器が回転動作と揺動動作を行うことによりミル容器内において3次元運動を行う球形媒体の挙動を逐次シミュレーションする。回転揺動ミル装置の球形媒体挙動シミュレーション装置によれば、座標中心を固定した座標系の絶対座標系とミル容器の対称軸を座標軸の1つとした座標系の相対座標系とを規定し、球形媒体とミル容器の壁面との接触判別結果に基づいて当該ミル容器の壁面における球形媒体の運動速度ベクトルを絶対座標系から相対座標系に座標変換した座標系において求めることにより、離散要素法を適用して3次元運動を行う球形媒体の運動解析を容易かつ正確に逐次シミュレーションを行うことが可能となる。 According to the spherical medium behavior simulation apparatus of the rotary rocking mill apparatus according to the present invention, the axially symmetric mill container loaded with a large number of spherical media performs three-dimensional motion in the mill container by rotating and swinging. The behavior of a spherical medium performing the simulation is sequentially simulated. According to the spherical medium behavior simulation device of the rotary rocking mill device, the absolute coordinate system of the coordinate system with the fixed coordinate center and the relative coordinate system of the coordinate system with the symmetry axis of the mill container as one of the coordinate axes are defined. The discrete element method is applied by determining the motion velocity vector of the spherical medium on the wall surface of the mill container based on the result of contact discrimination between the medium and the wall surface of the mill container in a coordinate system obtained by converting the coordinate system from the absolute coordinate system to the relative coordinate system. As a result, it is possible to easily and accurately perform sequential simulation of the motion analysis of a spherical medium that performs three-dimensional motion.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。実施の形態として示す球形媒体挙動シミュレーション装置(以下、シミュレーション装置と略称する)1は、図1に示すように入力手段2と、記憶手段3と、演算・判別手段4と、出力手段5を備え、図2に示す回転揺動ミル装置6の軸対称形状のミル容器7内に装填した鋼球ボール等の多数個の球形媒体8の挙動解析を計算処理してその挙動を逐次シミュレーションする。シミュレーション装置1は、実際にはコンピュータとその周辺機器とにより構成され、例えば入力手段2がキーボードであり、記憶手段3が内蔵メモリ或いは外部記憶装置であり、出力手段5がモニタ或いはプリンタである。シミュレーション装置1は、コンピュータにロードされた所定のプログラムソフトウェアにより動作する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. A spherical medium behavior simulation apparatus (hereinafter abbreviated as a simulation apparatus) 1 shown as an embodiment includes an input means 2, a storage means 3, a calculation / discrimination means 4, and an output means 5 as shown in FIG. 2, the behavior analysis of a large number of
シミュレーション装置1は、上述した従来のシミュレーション装置と同様に、離散要素法を用いて各球形媒体8のミル容器7内における挙動を逐次シミュレーションする。離散要素法は、各先行文献に詳細に説明されているように、運動方程式を差分的に計算して粒子の微小時間変位を逐次数値解析する方法である。
Similar to the above-described conventional simulation apparatus, the
回転揺動ミル装置6は、例えば鉱物資源の精製過程において原料鉱石等の被加工物14を所定の粒径に粉砕する等の各種用途に用いられ、図2に示すように、ミル容器7の対称軸9をこのミル容器7を回転させる回転支軸として、この対称軸9を駆動する容器回転駆動手段10と、対称軸9を支持する支持機構11と、この支持機構11の揺動支軸12を駆動してミル容器7を対称軸9と直交するの軸方向と直交する揺動支軸12を中心として揺動させる容器揺動駆動手段13とを備える。
The rotary
回転揺動ミル装置6は、ミル容器7を回転動作させながら揺動動作を行うことにより、このミル容器7内において被加工物14を効率よく粉砕することが可能である。回転揺動ミル装置6においては、このようにミル容器7が回転動作と揺動動作を行うことから、その内部に充填された多数個の球形媒体8もミル容器7内において回転動作に伴うX軸方向とY軸方向の挙動とともに揺動動作に伴うZ軸方向の挙動が生じる。
The rotary
シミュレーション装置1は、ミル容器7内において3次元運動を行う球形媒体8の挙動を、座標中心を固定した座標系である絶対座標系K1(X1、Y1、Z1)を規定するとともに、ミル容器7の対称軸9を座標軸の1つとした座標系である相対座標系K2(X2、Y2、Z2))を規定する。
The
シミュレーション装置1は、球形媒体8とミル容器7の壁面(ミル容器壁面)7Aとの接触判定を相対座標系K2において行う。シミュレーション装置1は、ミル容器7の壁面7Aにおける球形媒体8との接触点相対座標情報D(DX1、DY1、DZ1)を相対座標系K2において求め、相対座標系K2から絶対座標系K1に座標変換して接触点絶対座標情報E(EX1、EY1、EZ1)を求める。シミュレーション装置1は、接触点絶対座標Eと媒体中心絶対座標情報A(AX1、AY1、AZ1)とから、球形媒体8とミル容器7の壁面7Aの接触方向Hを算出する。シミュレーション装置1は、ミル容器7の回転方向と運動速度ベクトルVTを絶対座標系K1において求める。シミュレーション装置1は、基準となる絶対座標系K1の座標中心を例えばミル容器7の揺動中心となる揺動支軸12として規定するが、任意の位置に設定することも可能である。
The
シミュレーション装置1においては、周知の離散要素法を用いて微小時間Δtごとに数値計算を繰り返すことによりミル容器7内における球形媒体8の挙動をシミュレーションする。シミュレーション装置1においては、図3乃至図8に示す手順により、球形媒体8の座標情報について絶対座標系K1から相対座標系K2への座標変換の処理を行う。回転揺動ミル装置6は、上述したようにミル容器7が対称軸9を中心として回転動作を行いながら揺動支軸12を中心として揺動動作を行うことにより、ミル容器7の中心位置が図3に示すように時間経過に伴ってPt0を中心としてPt1〜Pt2の範囲で変化する。
In the
シミュレーション手順は、図4に示すようにミル容器7の揺動支軸12を座標中心として固定した絶対座標系K1(X1、Y1、Z1)を規定する。ミル容器7に装填されたある球形媒体8は、同図に示すようにこの絶対座標系K1において、中心位置の座標情報として媒体中心絶対座標情報A(AX1、AY1、AZ1)を有する。
The simulation procedure defines an absolute coordinate system K1 (X1, Y1, Z1) in which the
シミュレーション手順は、図5に示すように時間経過とともに揺動した位置にあるミル容器7を揺動開始前の初期位置に位置させる回転座標変換の処理を行う。球形媒体8は、この回転座標変換処理により媒体中心絶対座標情報Aが、同図に示すように媒体中心絶対座標情報A0(AX10、AY10、AZ10)として定義される。球形媒体8は、時間経過とともにミル容器7内を移動し、図6に示すように中心位置が移動することにより媒体中心絶対情報A0が媒体中心絶対座標情報A1((AX11、AY11、AZ11)へと変化する。
In the simulation procedure, as shown in FIG. 5, a rotation coordinate conversion process is performed in which the
シミュレーション手順は、図7に示すように上述した絶対座標系K1から座標中心を平行移動してミル容器7の中心P0を原点として対称軸9を座標軸の1つとした座標系である相対座標系K2(X2、Y2、Z2)を規定する。球形媒体8は、絶対座標系K1における媒体中心絶対座標情報Aに対応して、同図に示すように相対座標系K2において中心位置の座標情報として媒体中心相対座標情報C(CX2、CY2、CZ2)を有する。
As shown in FIG. 7, the simulation procedure is a relative coordinate system K2 which is a coordinate system in which the coordinate center is translated from the absolute coordinate system K1 described above and the center P0 of the
シミュレーション手順は、ミル容器7の所定壁面の位置情報である壁面相対座標位置B(BX2、BY2、BZ2)を求める。シミュレーション手順は、図8に示すように壁面相対座標位置Bと媒体中心相対座標情報Cと球形媒体8の半径Rに基づいて、相対座標系K2において球形媒体8とミル容器7の壁面7Aとの接触判定を行う。
In the simulation procedure, a wall surface relative coordinate position B (BX2, BY2, BZ2) which is position information of a predetermined wall surface of the
シミュレーション手順は、相対座標系K2において球形媒体8とミル容器7の壁面7Aとの接触点位置の座標情報である接触点相対座標情報D(DX1、DY1、DZ1)に基づいて、上述した座標変換処理と逆の座標変換処理を行って絶対座標系K1における球形媒体8とミル7の容器壁面7Aとの接触点位置の座標情報である接触点絶対座標情報E(EX1、EY1、EZ1)を求める。シミュレーション手順は、これにより絶対座標系K1における球形媒体8のミル容器7の壁面7Aに対する接触角度θを求める。
The simulation procedure is based on the coordinate conversion described above based on the contact point relative coordinate information D (DX1, DY1, DZ1) which is the coordinate information of the contact point position between the
シミュレーション手順は、容器揺動駆動手段13により揺動支軸12を中心として揺動動作するミル容器7の壁面7Aの壁面速度(壁面揺動速度ベクトル)V1を、絶対座標系K1において求める。シミュレーション手順は、容器回転駆動手段10により対称軸9を中心として回転動作するミル容器7の壁面7Aの壁面速度(壁面回転速度ベクトル)V2を、絶対座標系K1において求める。シミュレーション手順は、壁面揺動速度ベクトルV1と壁面回転速度ベクトルV2のベクトル和として、ミル容器7の壁面7Aの速度ベクトルVTを求める。
In the simulation procedure, a wall surface speed (wall surface swing speed vector) V1 of the wall surface 7A of the
シミュレーション装置1においては、上述した球形媒体8の座標情報について絶対座標系K1から相対座標系K2への座標変換の処理を前提条件として、演算・判別手段4において図9に示した手順にしたがって離散要素法を用いて微小時間Δtごとに数値計算を繰り返してミル容器7内における球形媒体8の挙動をシミュレーションし、その結果を出力手段5により出力する。シミュレーション手順においては、揺動支軸12を座標中心として固定した座標系である絶対座標系K1(X1、Y1、Z1)を規定する(S−1)とともに、ミル容器7の対称軸9を座標軸の1つとした座標系である相対座標系K2(X2、Y2、Z2)を規定する(S−2)。
In the
シミュレーション手順においては、入力手段2により、数値解析を行う微小単位時間Δtと、絶対座標系K1における球形媒体8の中心位置の座標情報である媒体中心絶対座標情報Aと、球形媒体8の半径Rと、球形媒体8をそれぞれ識別する媒体識別指標Fと、球形媒体8の運動速度ベクトルVを入力する(S−3)。これらの入力情報は、入力手段2から記憶手段3へと送られて初期情報として記憶される。なお、初期情報として入力される球形媒体8の運動速度ベクトルVは、通常「0」若しくは極く小さな値である。
In the simulation procedure, the
シミュレーション手順においては、相対座標系K2における壁面相対座標位置Bを求める(S−4)。シミュレーション手順においては、各球形媒体8について、記憶手段3に記憶した媒体中心絶対座標情報Aに基づいて、相対座標系K2における中心位置の座標情報である媒体中心相対座標情報Cを算出する(S−5)。
In the simulation procedure, the wall surface relative coordinate position B in the relative coordinate system K2 is obtained (S-4). In the simulation procedure, medium center relative coordinate information C, which is coordinate information of the center position in the relative coordinate system K2, is calculated for each
シミュレーション手順においては、媒体中心相対座標情報Cの算出結果に基づき、上述した壁面相対座標位置Bと記憶手段3に記憶した球形媒体8の半径Rとを用いて球形媒体8のミル容器7の壁面7Aの接触を判別する(S−6)。接触判別は、媒体中心相対座標情報Cと壁面相対座標位置Bとの距離が球形媒体8の半径R以下となる場合において、球形媒体8がミル容器7の壁面7Aの所定位置に接触したと判定する。
In the simulation procedure, based on the calculation result of the medium center relative coordinate information C, the wall surface of the
シミュレーション手順においては、上述した球形媒体8のミル容器7の壁面7Aへの接触判定に基づいて、相対座標系K2における球形媒体8とミル容器7の壁面7Aとの接触点位置の座標情報である接触点相対座標情報Dが求められる(S−7)。シミュレーション手順においては、相対座標系K2から絶対座標系K1への座標変換処理を行い、接触点相対座標情報Dに基づいて絶対座標系K1におけるミル容器7の壁面7Aと球形媒体8との接触点位置の座標情報である接触点絶対座標情報Eを求める(S−8)。
In the simulation procedure, the coordinate information of the contact point position between the
シミュレーション手順においては、接触点絶対座標情報Eの算出結果に基づき、媒体中心絶対座標情報Aと媒体識別指標Fとを用いて接触点位置における球形媒体8の接触方向Hを算出する(S−9)。また、シミュレーション手順においては、接触点絶対座標情報Eの算出結果に基づき、ミル容器7の壁面7Aと球形媒体8との接触点位置におけるミル容器7の揺動動作によるミル容器7の壁面7Aの壁面揺動速度ベクトルV1を算出(S−10)するとともに回転動作によるミル容器7の壁面7Aの壁面回転速度ベクトルV2を算出する(S−11)。シミュレーション手順においては、これら壁面揺動速度ベクトルV1と壁面回転速度ベクトルV2との和として、絶対座標系K1における球形媒体8の接触点位置におけるミル容器7の壁面7Aの運動速度ベクトルVTを算出する(S−12)。
In the simulation procedure, based on the calculation result of the contact point absolute coordinate information E, the contact direction H of the
シミュレーション手順においては、球形媒体8の数が多く、相互の衝突を無視することができない場合に、媒体中心絶対座標情報Aと媒体識別指標Fとから球形媒体8間の中心間距離Lを求め、この中心間距離Lと記憶手段3に記憶した球形媒体8の半径Rとを用いて球形媒体8間の接触を判別する(S−13)。シミュレーション手順においては、この球形媒体8間の接触判定に基づいて、媒体中心絶対座標情報Aと媒体識別指標Fとから球形媒体8間の接触方向Mを算出する(S−14)。シミュレーション手順においては、ミル容器7の壁面7Aの運動速度ベクトルVT、ミル容器7の壁面7Aにおける球形媒体8の接触方向H、球形媒体8の運動速度ベクトルV及び球形媒体8間の接触方向Mとに基づいて、球形媒体8がミル容器7の壁面7Aから受ける力JOと他の球形媒体8から受ける力JAを算出する(S−15)。
In the simulation procedure, when the number of
シミュレーション手順においては、各球形媒体8についてそれぞれ算出したミル容器7の壁面7Aから受ける力JOと他の球形媒体8から受ける力JA及び重力Gと微小単位時間Δtとに基づいて運動方程式を数値解析することにより各球形媒体8の運動速度ベクトルV及び微小時間変位Uを求める(S−16)。シミュレーション手順においては、各球形媒体8の運動速度ベクトルV及び微小時間変位Uを入力手段2を介して順次記憶手段3に格納する(S−17)。シミュレーション手順においては、全球形媒体8に関する微小時間変位Uに基づいて、ミル容器7内における球形媒体8の挙動のシミュレーション結果を出力手段5により出力する(S−18)。
In the simulation procedure, the equation of motion is numerically analyzed based on the force JO received from the wall surface 7A of the
上述したシミュレーション装置1によるミル容器7内における球形媒体8の挙動シミュレーションは、図10乃至図13に示すミル容器7の内部を可視可能とした回転揺動ミル装置6による実験結果との比較により極めて精度が高いことが確認される。この比較は、内部容量が60リットルのミル容器7内に、半径15mm、摩擦係数0.8のポリアミド系合成高分子化合物(ナイロン:商標)からなる球形媒体8を充填率50%で充填し、それぞれミル容器7を所定の駆動条件で駆動した場合の同一時間における球形媒体8の挙動の経時変化を比較したものである。なお、同比較実験においては、球形媒体8の挙動をより明確に得るために、ミル容器7内に被加工物を充填せずに行った。
The behavioral simulation of the
図10乃至図13は、ミル容器7の駆動開始から1.25sec、2.50sec、3.75sec、5.00sec、6.25sec後のミル容器7内における球形媒体8の挙動をそれぞれ示したものである。図10は、ミル容器7を、回転数0.4Nc、1分間に12回の揺動回数で駆動した場合の球形媒体8の挙動である。図11は、ミル容器7を、回転数0.6Nc、1分間に12回の揺動回数で駆動した場合の挙動を示したものである。図12は、ミル容器7を、回転数0.8Nc、1分間に12回の揺動回数で駆動した場合の球形媒体8の挙動を示したものである。である。図13は、ミル容器7を、回転数1.0Nc、1分間に12回の揺動回数で駆動した場合の挙動を示したものである。
10 to 13 show the behavior of the
シミュレーション装置1においては、これらの図から明らかなように、ミル容器7をいずれの条件で揺動動作と回転動作を行った場合でも、球形媒体8の挙動を回転揺動ミル装置6における実際の状態と極めて近似した正確なシミュレーションを行う。
In the
1 シミュレーション装置、2 入力手段、3 記憶手段、4 演算・判別手段、5 出力手段、6 回転揺動ミル装置、7 ミル容器、8 球形媒体、9 対称軸、10 容器回転駆動手段、11 支持機構、12 揺動支軸、13 容器揺動駆動機構、14 被加工物
DESCRIPTION OF
Claims (3)
上記回転揺動ミル装置に対して、座標中心を固定した座標系である絶対座標系(K1:KX1、KY1、KZ1)を規定するとともに上記ミル容器の対称軸を座標軸の1つとした座標系である相対座標系(K2:KX2、KY2、KZ2)を規定し、
数値解析を行う微小単位時間(Δt)、上記絶対座標系(K1)における上記球形媒体の中心位置の座標情報である媒体中心絶対座標情報(A:AX1、AY1、AZ1)、上記絶対座標系(K1)における上記球形媒体の運動ベクトル情報(V)、上記球形媒体の半径(R)及び上記球形媒体をそれぞれ識別する媒体識別指標(F)を初期情報として入力する入力手段と、
上記入力手段により入力された上記初期情報を記憶する記憶手段と、
上記相対座標系(K2)における、上記ミル容器の壁面の座標情報である壁面相対座標情報(B:BX1、BY1、BZ1)を求めるとともに、上記記憶手段に記憶された上記媒体中心絶対座標情報(A)に基づいて多数の上記球形媒体のそれぞれについて上記相対座標系(K2)における中心位置の座標情報である媒体中心相対座標情報(C:CX1、CY1、CZ1)を求め、該媒体中心相対座標情報(C)、上記球形媒体の半径(R)及び上記壁面相対座標位置(B)に基づいて上記球形媒体の上記ミル容器の壁面への接触を判別する演算・判別手段とを備え、
上記演算・判別手段による上記球形媒体の上記ミル容器の壁面への接触判定に基づき、上記相対座標系(K2)における上記球形媒体と上記ミル容器壁面との接触点位置の座標情報である接触点相対座標情報(D:DX1、DY1、DZ1)から上記絶対座標系(K1)における上記球形媒体と上記ミル容器壁面との接触点位置の座標情報である接触点絶対座標情報(E:EX1、EY1、EZ1)を求め、該接触点絶対座標情報(E)と上記球形媒体の媒体中心絶対座標情報(A)と上記媒体識別指標(F)とに基づいて上記絶対座標系(K1)における上記接触点位置での上記球形媒体の接触方向(H)を算出し、
上記球形媒体の上記接触点における上記ミル容器の壁面の揺動動作による上記絶対座標系(K1)における壁面揺動速度ベクトル(V1)と回転動作による上記絶対座標系(K1)における壁面回転速度ベクトル(V2)を算出するとともに、これら壁面揺動速度ベクトル(V1)と壁面回転速度ベクトル(V2)のベクトル和として上記絶対座標系(K1)における上記接触点位置での上記ミル容器の壁面の運動速度ベクトル(VT)を算出し、
上記球形媒体の上記運動速度ベクトル(V)と上記ミル容器の壁面との接触方向(H)と上記ミル容器の壁面の運動速度ベクトル(VT)に基づいて上記球形媒体が壁面から受ける力(JO)を算出し、該壁面から受ける力(JO)と重力(G)と上記微小単位時間(Δt)とに基づいて運動方程式を数値解析することにより上記球形媒体の運動速度ベクトル(V)及び微小時間変位(U)を求め、該微小時間変位(U)から上記微小単位時間(Δt)後の上記球形媒体の媒体中心絶対座標情報(A)を求めるとともに、該媒体中心絶対座標情報(A)及び上記運動速度ベクトル(V)を上記記憶手段に格納し、適宜の出力手段により出力することを特徴とする回転揺動ミル装置の媒体挙動シミュレーション装置。 An axially symmetric mill container in which a large number of spherical media are loaded, container rotation driving means for rotating the mill container around a rotation axis passing through the mill container, and the mill container orthogonal to the rotation axis A spherical medium behavior simulation apparatus for simulating the behavior of the spherical medium in the mill container in a rotary rocking mill apparatus having a container rocking drive device that rocks around a rocking shaft;
An absolute coordinate system (K1: KX1, KY1, KZ1), which is a coordinate system with a fixed coordinate center, is defined with respect to the rotary oscillating mill device, and a coordinate system in which the axis of symmetry of the mill vessel is one of coordinate axes. A certain relative coordinate system (K2: KX2, KY2, KZ2) is defined,
Minute unit time (Δt) for numerical analysis, medium center absolute coordinate information (A: AX1, AY1, AZ1) which is coordinate information of the center position of the spherical medium in the absolute coordinate system (K1), the absolute coordinate system ( Input means for inputting, as initial information, motion vector information (V) of the spherical medium in K1), a radius (R) of the spherical medium, and a medium identification index (F) for identifying the spherical medium;
Storage means for storing the initial information input by the input means;
In the relative coordinate system (K2), wall surface relative coordinate information (B: BX1, BY1, BZ1) which is coordinate information of the wall surface of the mill container is obtained, and the medium center absolute coordinate information ( Based on A), medium center relative coordinate information (C: CX1, CY1, CZ1), which is coordinate information of the center position in the relative coordinate system (K2), is obtained for each of a large number of spherical media, and the medium center relative coordinates are obtained. Computation / discrimination means for discriminating contact of the spherical medium to the wall surface of the mill container based on the information (C), the radius (R) of the spherical medium and the relative wall surface coordinate position (B),
Based on the contact determination of the spherical medium to the wall surface of the mill container by the calculation / discrimination means, the contact point is coordinate information of the contact point position between the spherical medium and the mill container wall surface in the relative coordinate system (K2). Contact point absolute coordinate information (E: EX1, EY1) which is coordinate information of the contact point position between the spherical medium and the mill vessel wall surface in the absolute coordinate system (K1) from the relative coordinate information (D: DX1, DY1, DZ1). , EZ1), and the contact in the absolute coordinate system (K1) based on the contact point absolute coordinate information (E), the medium center absolute coordinate information (A) of the spherical medium, and the medium identification index (F). Calculate the contact direction (H) of the spherical medium at the point position,
The wall surface swing speed vector (V1) in the absolute coordinate system (K1) by the swinging motion of the wall surface of the mill container at the contact point of the spherical medium and the wall surface rotational speed vector in the absolute coordinate system (K1) by the rotating motion. (V2) is calculated, and the motion of the wall surface of the mill container at the position of the contact point in the absolute coordinate system (K1) is calculated as the vector sum of the wall surface swing speed vector (V1) and the wall surface rotational speed vector (V2). Calculate the velocity vector (VT)
Based on the contact velocity (H) between the motion velocity vector (V) of the spherical medium and the wall surface of the mill container and the motion velocity vector (VT) of the wall surface of the mill container (JO) ) And numerically analyzing the equation of motion based on the force (JO), gravity (G), and the minute unit time (Δt) received from the wall surface, the velocity vector (V) of the spherical medium and the minute The time displacement (U) is obtained, the medium center absolute coordinate information (A) of the spherical medium after the minute unit time (Δt) is obtained from the minute time displacement (U), and the medium center absolute coordinate information (A). And the motion speed vector (V) is stored in the storage means and output by an appropriate output means.
上記媒体接触判定手段による上記各球形媒体間の接触判定に基づいて、上記媒体中心絶対座標情報(A)から上記各球形媒体間の接触方向(M)を算出し、
上記各球形媒体間の接触方向(M)と上記球形媒体の上記ミル容器の壁面との接触方向(H)及び上記球形媒体の上記壁面揺動速度ベクトル(V1)と上記運動速度ベクトル(V)とに基づいて上記球形媒体が上記壁面から受ける力(JO)及び他の上記球形媒体から受ける力(JA)を算出し、
上記球形媒体が上記壁面から受ける力(JO)と上記他の上記球形媒体から受ける力(JA)と上記球形媒体に作用する重力(G)及び上記微小単位時間(Δt)とに基づいて運動方程式を数値解析することを特徴とする請求項1に記載の回転揺動ミル装置の媒体挙動シミュレーション装置。 The center-to-center distance (L) between the spherical media is obtained from the medium center absolute coordinate information (A) and the medium identification index (F), and the center-to-center distance (L) and the radius (R) of the spherical medium are obtained. Medium contact determining means for determining contact between the spherical media from
Based on the contact determination between the spherical media by the medium contact determination means, the contact direction (M) between the spherical media is calculated from the medium center absolute coordinate information (A),
The contact direction (M) between the spherical media, the contact direction (H) of the spherical media with the wall surface of the mill container, the wall surface swing velocity vector (V1) and the motion velocity vector (V) of the spherical media. Based on the above, the force (JO) received by the spherical medium from the wall surface and the force (JA) received from the other spherical medium are calculated,
Equation of motion based on the force (JO) that the spherical medium receives from the wall surface, the force (JA) that the spherical medium receives from the other spherical medium, the gravity (G) that acts on the spherical medium, and the minute unit time (Δt) The medium behavior simulation apparatus for a rotary rocking mill apparatus according to claim 1, wherein the medium is numerically analyzed.
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04161239A (en) * | 1990-10-26 | 1992-06-04 | Aichi Electric Co Ltd | Stirring device |
JPH0784992A (en) * | 1993-09-17 | 1995-03-31 | Taiho Yakuhin Kogyo Kk | Simulation for particle behavior in rotary mixing container |
JPH11147048A (en) * | 1997-11-18 | 1999-06-02 | Sekisui Chem Co Ltd | Apparatus for simulating motion of motion in crusher and apparatus for simulating quantity of energy for actuating crusher |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04161239A (en) * | 1990-10-26 | 1992-06-04 | Aichi Electric Co Ltd | Stirring device |
JPH0784992A (en) * | 1993-09-17 | 1995-03-31 | Taiho Yakuhin Kogyo Kk | Simulation for particle behavior in rotary mixing container |
JPH11147048A (en) * | 1997-11-18 | 1999-06-02 | Sekisui Chem Co Ltd | Apparatus for simulating motion of motion in crusher and apparatus for simulating quantity of energy for actuating crusher |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101064604B1 (en) | 2009-10-27 | 2011-09-15 | 주식회사 위노바 | Two dimensional ball mill apparatus and method of manufacturing nano composite |
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