JP2528729B2 - ロ―ルプレス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、石灰石，セメント原料や高炉スラグ，クリ
ンカならびに各種化学品を粉砕するロールプレスに関
し、特に粉砕生成物の粒度分布に大きな変化を与えずに
能力調整でき、かつ、粉砕運転中両ロールが非平行とな
る偏差を矯正するロールプレスに関するものである。

［従来の技術］ セメント原料や石炭，化学品や高炉スラグ，セメント
クリンカを細かく粉砕し、あるいは最終製品としての粉
末を得る場合の予備粉砕として、水平回転軸回りに互い
に逆方向に回転する一対の円柱形状をしたロール間で粉
砕するロールプレスが広く用いられている。

このロールプレスにあっては、粉砕原料を貯溜したホ
ッパの直下に配設されホッパ排出口を充満して落下する
粉砕原料はこの両ロール間の中心直上に供給され、両ロ
ール間の境界では下側に向けて互いに逆方向に回転し、
かつ、所要の押圧力によって近接される両ロール間で挾
圧粉砕されて、運転中ほぼ一定の値を生じる両ロール間
の周面間隙（以下ロールギャップという）を通過して、
所望の製品粒径となって落下排出される。この場合、製
品粒径は粉砕原料の性状（被粉砕性）、原料粒度分布、
両ロール間押圧力により定まるロールギャップ、原料供
給量（能力：重量／時間）等の因子によって規制され
る。そして、運転中、何らかの外乱、たとえば原料の含
有水分や原料粒度分布などが変化した場合には、両ロー
ル間に噛込む原料が増えて、その結果ロールギャップが
増加し製品排出量、換言すれば原料供給量が増えるけれ
ども、ロールギャップ増加による製品粒径分布が粗くな
り所望の粒径の製品が得られなくなることが生じた。

一方、上記したロールギャップは正常な運転中にあっ
ては軸方向に差がなくほぼ一様の値が保持されるが、運
転中、何らかの外乱によりロールの左右端のロールギャ
ップの偏差が生じることがある。この原因については、
ホッパ排出口の位置がロールの幅方向に対称に配設され
ているにも拘らず、ホッパ中を流下する粉砕原料の粒径
分布がロールの幅方向で偏りが生じることから生じるこ
とと、可動側のロールの駆動装置である電動機，減速機
の重量物がロール回転軸の片側のみに集中する、いわゆ
る、不対称要因に起因するものとがある。

［発明が解決しようとする課題］ したがって、この対応策として、従来はロール間押圧
力を増してロールギャップをもとの値まで狭めることに
より製品粒径をもとの所望の値に戻していたが、原料の
噛込み易さは依然として良好であり、原料供給量はもと
の値まで減少しないので、両ロール駆動用電動機の所要
動力値は定格動力を超過し、この超過値がある限界を越
えるとモータ・トリップを起こして運転休止となる。し
たがって、これらの対応策にもおのずから限界があっ
た。

また、ロールプレスに発生するロール左右端のロール
ギャップの偏差がある一定の限界値を越えると、ロール
ギャップは本来製品粒径を規制する主な要因であるた
め、回転軸方向で生成する製品の粒径分布に拡がりが生
じ、所望の製品が得られなくなったり、あるいはロール
周面に偏摩耗が生じたり、また極端に偏差が大きくなる
と本来平行移動するものとして設計せられている可動側
ロールの各部品が固設されたロールプレスの部材と接触
し損傷するなどの重大事故を惹起する。

［課題を解決するための手段］ 以上述べたふたつの課題、すなわち、粉砕条件の変化
という外乱によって粉砕能力が変化し製品粒径分布が所
望のものと異なることおよび左右両端のロールギャップ
に大きな偏差が生じて製品粒径分布が同じく所望のもの
より拡がりのあるものに変化することを解決するため
に、本発明のロールプレスにおいては、 ホッパ排出口より自由落下する粉砕原料を供給され、
水平軸回りに回転する一対のロールを備え、一方のロー
ル回転軸を軸承する左右一対の軸受を固設し、他方のロ
ール回転軸を軸承する左右一対の軸受を軸直角方向に摺
動可能に配設し、かつ、該軸受の各々に油圧シリンダを
連結して該両ロールの近接周面で前記粉砕原料を圧縮粉
砕するロールプレスであって、該両ロールの左右端各々
の隙間を計測するギャップセンサを該ロールプレスのケ
ーシングに配設し、該両隙間が一様に拡張した場合には
あらかじめ設定されたロール回転数とロールギャップ量
との関係線図に基づいて該一様に拡張されたロールギャ
ップ量をもとのロールギャップ量に復元するようにロー
ル回転数を制御する制御装置を備え、該両隙間の偏差が
設定値を超過した際に前記油圧シリンダの油圧操作回路
を介して前記左右油圧シリンダに負荷する油圧を変更可
能とするとともに、前記各ロールの回転駆動手段を可変
速減速電動機としたロールプレスとした。

［作用］ 本発明のロールプレスでは、従来定速回転であった両
ロールの回転数を、可変速減速電動機を用いて可変速と
し、同一粉砕能力運転ではロール回転数とロールギャッ
プとの間に相関関係があることを利用して回転数を変更
する。すなわち、ロール回転数が低いほどロールギャッ
プは大となり、逆にロール回転数が高いとロールギャッ
プは小となるので、運転中、何らかの外乱（その多くは
原料の被粉砕性や含有水分の変化）により、粉砕能力が
増えてロールギャップが大となり、製品粒径が粗くなっ
たときには、ロールギャップを狭めるためロール回転数
を増加してロールギャップを元の状態に戻し、その結果
製品粒径を所望のものに戻す。そして、外乱がなくなっ
た時点で回転数を低下させ、もとの運転状態に復元する
のである。

以上の操作中や他の原因によりロールギャップの偏差
（両端のロールギャップの差）が設定値より大きくなっ
たときには、可動側ロールの左右の各々の軸受を押圧す
る油圧シリンダの駆動油圧を油圧回路を介してロールギ
ャップの大きい方はある幅だけ増加させ、ロールギャッ
プの小さい方の油圧シリンダは逆に同じ幅だけ圧力を減
少する。こうすると、両シリンダの仕様（シリンダ径，
ストローク長さ等）が同一のとき両シリンダが作動する
合計の押圧力は同一に保持しつつ、ロールギャップ大の
方がロールギャップ小の方にくらべて多く前進する結
果、両ロールギャップの偏差は減少する。以上の操作を
フィードバック機構にて数回繰り返すことにより偏差は
設定値以内に矯正される。勿論、本操作中にはロール回
転数は不変とする。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に
説明する。

第１図〜第４図は本発明の実施例を示し、第１図はロ
ールプレスの平面図、第２図はロールプレスの斜視図、
第３図はロールプレスの両ロール間に生じるロールギャ
ップの説明図で、第３図（ａ）は正常状態、第３図
（ｂ）は非正常状態を示す。第４図は可動側ロール押圧
用の油圧シリンダの概略油圧回路図である。第５図はロ
ール回転数とロールギャップとの相関を示す関係線図で
ある。

図において、１はロールプレス、２はケーシング、2a
は原料投入口、３は固定側ロール、3aは軸受、3bは減速
機、3cは可変速モータ、４は可動側ロール、4aは軸受、
4bは減速機、4cは可変速モータ（図示せず）である。

すなわち、固定側ロール３と可動側ロール４とはとも
に水平軸回りに回転する回転軸を軸承する一対の軸受3
a,3aおよび4a,4aによりケーシング２内に平行に配列さ
れ、各々可変速モータ3c,Vベルト，減速機3bおよび可変
速モータ4c,Vベルト，減速機4bを介して駆動される。そ
して可動側ロール４の軸受4aには可動側より見て左側に
上下２本の油圧シリンダ5L,5Lが連結され、他端はケー
シング２のフレーム2cに固設される。同様に右側には同
じく上下２本の油圧シリンダ5R,5Rが右側の軸受4aに連
結され、他端はケーシング２のフレーム2cに固設され
る。そして、可動側ロール４の軸受4aはともにその底板
がケーシング２のフレーム2d上をスライドできるよう構
成される。ロール回転数変更範囲は５〜30rpmとする。

ロール3,4はほぼ同一の径，幅を有し、材質はSF55な
ど鍛鋼品であり、外周面には硬化肉盛を施工して耐摩耗
性を向上させる。そして、互いに逆回転に駆動し近接す
る周面では噛み込まれた原料が下方へ移動するよう下向
きに回転するよう設定する。可動側ロール４はその軸受
4a,4aが軸直角方向へスライド可能に配設されており、
左右２本ずつの油圧シリンダ5L,5Lおよび5R,5Rのピスト
ンロッドの進退動により噛み込まれる原料に押圧力を与
えるとともに、両ロール間のロールギャップδを調整可
能になっている。

なお、両ロールは、油圧シリンダ5L,5Lおよび5R,5Rの
押圧力により、近接してもロール周面に損傷しないよう
に、すなわち、メタルタッチしないように機械的ストッ
パが設けられており、たとえば最低7mmのクリアランス
を保持するよう構成されている。この最小のクリアラン
スは使用中の周面の摩耗により拡大するので、別にこの
クリアランスを調整可能な調整装置を備えている。

以上のように構成された本発明のロールプレスの作動
について説明する。

両ロール3,4を第２図に矢印に示すように設計常用回
転数、たとえば14rpmに回転した後、油圧シリンダ5L,5L
の緊張圧力を設定値、たとえば60Kg/cm²にしたうえで、
ロールプレス直上のホッパに充満された粉砕原料を自由
落下させると、落下した粉砕原料は両ロール間の直上へ
逆三角形状に分布しながら、下向きに回転し、かつ、油
圧シリンダにより両ロールが近接する方向に負荷された
押圧力により粉砕され、下方に生じたロールギャップδ
より通過落下する。この場合、ロール回転数は一定不変
で、原料の被粉砕性、原料の粒径分布、原料の含有水分
や両ロール上部に滞留する原料の略三角形の頂角に相当
する噛込角や両ロール間に働く押圧力の相関関係によっ
て、ほぼロールギャップδの値と製品排出量（すなわち
能力:t/h）と製品粒径分布が定まる。

そして、上述した粉砕条件（原料性状，押圧力，原料
粒径，噛込角等）が不変であればロールギャップδもほ
ぼ一定で、かつ、周面間の軸方向に亘って同一のロール
ギャップを保持された正常な運転が継続される（第３図
（ａ）の状態）。

一方、原料の性状が変化し、たとえば、原料含有水分
が増加したり、原料サイズが粗大化すると必然的に両ロ
ール間への噛込み性が向上し、そのため能力が増加する
結果、正常運転時のロールギャップδはδ_１に増加し、
製品粒径は粗くなる。

この状態を改善するために、本発明のロールプレスで
は、一様に拡張したロールギャップδ_１をもとのロール
ギャップδへ戻すために、ロール回転数をこれまでのNr
pmからN₁rpmへ増加する。こうすることによって、原料
の噛込性向上による能力増大に対応できたことになり、
常用圧力で加圧されているロール周面間のロールギャッ
プδ_１はδへ戻る。実際には、ある一定時間で監視して
いるギャップセンサ10の情報にもとづくロールギャップ
の信号値を受けて実施される回転数増加の操作はフィー
ドバック系をなしており、数回の操作で徐々に改善され
る。以上のようにしてロールギャップが外乱以前の状態
に復元することにより製品粒径分布は所望のものに復元
される。

外乱が消失したときには、上記の逆操作で元の運転条
件に復元される。

なお、ロール回転数とロールギャップとの相関関係は
大凡逆比例であり。双曲線または下り勾配の直線となる
が、被粉砕物によって多少変動するので、各粉砕物毎に
テスト機または実機でデータを収集しておくことが望ま
しい。

第５図は高炉スラグを粉砕したときの、各ロール加圧
条件下におけるロール回転数とロールギャップとの相関
関係を実機テストにより求めたものである。これによる
と、一定ロール加圧条件のもとでは、ロール回転数を増
加するとロールギャップは減少することを示している。

本発明の実施例では、ロールの駆動手段は可変速電動
機とＶベルト，減速機の組合わせとしたが、勿論可変速
減速電動機を採用しても良い。

ところで、何らかの外乱、たとえば、ホッパ中の原料
のセグリゲーションによってロールの幅方向で落下する
原料粒径が異なったり（たとえば、左端は粗く右端では
細かい原料が流れる場合）、あるいは第１図に示すよう
に可動側ロール４の、可動側から固定側を見て左側にか
なりの重量物であるモータ,Vプーリ，減速機が偏在して
いる左右不対称要因などにより同一仕様の油圧シリンダ
5Lと5Rで同一の油圧を負荷しても右側にくらべて左側は
前進しにくく押圧力も減殺されるなどの要因により左右
のロールギャップδ_Ｒとδ_Ｌとは異なる値を示すように
なる（第３図（ｂ）の状態）。この△δ＝δ_Ｌ−δ_Ｒの
偏差がある限度内、たとえば3mm以内であれば運転上許
容されるけれども、この限界値を超過するにしたがっ
て、製品粒度は左右端で異なり、製品は全体として拡が
りのある粒径分布となり所望のものとは異なるものとな
る。

したがって、本発明では、こうした偏差を是正するた
め、まず、各々ロールギャップδ_R,δ_Ｌを計測する位置
のケーシング２にギャップセンサ10を設置し、運転中適
当な時間サイクルにて計測させ、この偏差△δ＝｜δ_Ｌ
−δ_R|が設定値αを越えたとき、第４図に示す油圧回路
をもつ油圧ユニット100に信号を与えて左右の油圧シリ
ンダ5Lと5Rへ負荷する油圧を異ならせることによって、
これらの偏差を矯正する構成としている。

以下、第４図に基づいてこれらの機能を説明する。

図において、104はリリーフ弁であり、油タンク101よ
りの圧油はポンプ102により逆止弁を通過して電磁切替
弁106へ至り、油圧シリンダ5L,5Rを前進させたいときや
運転中は電磁切替弁106のSOL−１が励磁されて同一の圧
力、たとえば60kg/cm²に設定された左右２つの減圧弁10
7を通過して左右の油圧シリンダ5L,5Lと5R,5Rのヘッド
側へ同一油圧が供給される。ここで110は流量調整弁で
ある。油圧シリンダ5L,5Rを後退させたいときには電磁
切替弁106のSOL−２を励磁する。

一方、ロールギャップδ_L,δ_Ｒの偏差△δが設定値を
越えた場合、たとえば第３図（ｂ）に示すようにδ_Ｌ＞
δ_Ｒのときには、アンプ（増幅器）109Lより比例式リリ
ーフ弁108Lには任意のステップ値、たとえば2kg/cm²だ
け増圧する指令が与えられ、その結果左側油圧シリンダ
5LへのラインＡには、たとえば60＋2kg/cm²の増圧さた
圧油62kg/cm²が供給され、逆にアンプ109Rにより比例式
リリーフ弁108Rへは2kg/cm²減圧の指令が与えられ、ラ
インＢには58g/cm²の圧油が供給される。その後ギャッ
プセンサによる偏差値と設定値とが比較され、偏差値が
設定値より大きいときには設定値内に入るまで以上の動
作が繰り返される。このようにして、外乱によりロール
ギャップの偏差が設定値を越えても自動制御により矯正
復元される。なお、図中111はアキュムレータ、112はサ
クションフィルタ、113はオイルクーラである。

ギャップセンサ10は、たとえば渦電流を利用した非接
触式センサが利用でき、これはドライバ，センサ，ター
ゲットから構成され、可動部に直結されたターゲット
が、高周波磁界を持つ円環状センサ内へ貫入する位置に
より円環状センサのインピーダンスが変化し、センサの
インピーダンスを測定することにより可動部の相対位置
を測定できるという原理に基づくものである。ドライバ
はセンサへ約1MHzの高周波電流を発振器，検波器，増幅
器を経由して与える働きをもっている。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明のロールプレスにおいて
は、ロール回転数を可変とし、原料の外乱によるロール
間への噛込性が変化してもこれにすぐ対応してロールギ
ャップを一定に保持できるので、製品粒径に変化を与え
ることなく長期安定連続運転が達成でき、装置の運転性
とメインテナンス性が著しく向上する。

また、ギャップセンサを設け、ロール周面間に生じる
左右端ロールギャップの偏差が一定限度を越えても、油
圧シリンダの油圧操作回路を介して左右油圧シリンダの
油圧をステップ的に差異を設けて自動制御によりこの偏
差を矯正するよう構成したので、正常なロール配列の運
転を長期的安定的に継続実施することができるので生産
効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の実施例を示し、第１図はロー
ルプレスの平面図、第２図はロールプレスの斜視図、第
３図はロールプレスの両ロール間に生じるロールギャッ
プの説明図で、第３図（ａ）は正常状態、第３図（ｂ）
は非正常状態を示す。第４図は可動側ロール押圧用の油
圧シリンダの概略油圧回路図である。第５図はロール回
転数とロールギャップとの相関を示す関係線図である。 １……ロールプレス、２……ケーシング、 ３……固定側ロール、3a……軸受、 3b……減速機、3c……可変速電動機、 ４……可動側ロール、4a……軸受、 4b……減速機、4c……可変速電動機、 5,5L,5R……油圧シリンダ、 10……ギャップセンサ、 100……油圧ユニット、102……油圧ポンプ、 106……電磁切替弁、 107L,107R……減圧弁、 108L,108R……比例式リリーフ弁、 110……流量調整弁。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ホッパ排出口より自由落下する粉砕原料を
   供給され、水平軸回りに回転する一対のロールを備え、
   一方のロール回転軸を軸承する左右一対の軸受を固設
   し、他方のロール回転軸を軸承する左右一対の軸受を軸
   直角方向に摺動可能に配設し、かつ、該軸受の各々に油
   圧シリンダを連結して該両ロールの近接周面で前記粉砕
   原料を圧縮粉砕するロールプレスであって、該両ロール
   の左右端各々の隙間を計測するギャップセンサを該ロー
   ルプレスのケーシングに配設し、該両隙間が一様に拡張
   した場合にはあらかじめ設定されたロール回転数とロー
   ルギャップ量との関係線図に基づいて該一様に拡張され
   たロールギャップ量をもとのロールギャップ量に復元す
   るようにロール回転数を制御する制御装置を備え、該両
   隙間の偏差が設定値を超過した際に前記油圧シリンダの
   油圧操作回路を介して前記左右油圧シリンダに負荷する
   油圧を変更可能とするとともに、前記各ロールの回転駆
   動手段を可変速減速電動機としたロールプレス。