WO2020188824A1 - 旋動式破砕機、並びに、その過負荷検出装置及び方法 - Google Patents

旋動式破砕機、並びに、その過負荷検出装置及び方法 Download PDF

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WO2020188824A1
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WO
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mantle
pressure
hydraulic
oil pressure
cone cave
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PCT/JP2019/011920
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French (fr)
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信之 梶田
敦志 大山
崇 木島
純 小林
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株式会社アーステクニカ
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C2/00—Crushing or disintegrating by gyratory or cone crushers
    • B02C2/02—Crushing or disintegrating by gyratory or cone crushers eccentrically moved
    • B02C2/04—Crushing or disintegrating by gyratory or cone crushers eccentrically moved with vertical axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C25/00—Control arrangements specially adapted for crushing or disintegrating

Definitions

  • the present invention relates to a technique for detecting that a crusher is operating in an overloaded state in a rotary crusher used for crushing rocks and ores.
  • a rotating crusher has been known in which a truncated cone-shaped mantle arranged inside a conical tubular cone cave is eccentrically swiveled to bite the rough stone between the cone cave and the mantle and crush it. ..
  • the gap between the two crushed surfaces of the cone cave and the mantle changes periodically, and the size of the opening (set) at the narrowest position of the gap determines the particle size of the crushed material.
  • Rotating crushers are classified into hydraulic type and mechanical type according to the method of changing the set.
  • Patent Document 1 discloses a mechanical rotary crusher.
  • This rotary crusher includes a lower frame that supports a spindle to which the mantle is fixed, an upper frame that supports a cone cave, and an elevating device that raises and lowers the cone head with respect to the mantle.
  • the set is changed by raising and lowering the cone head with respect to the mantle with an elevating device.
  • the mechanical rotary crusher further includes a plurality of frame cylinders (hydraulic cylinders) distributed around the cone head in the circumferential direction. The set is held at a predetermined value by applying an oil pressure to the cone cave against the crushing force by the frame cylinder.
  • Patent Document 2 discloses a hydraulic rotary crusher.
  • This rotary crusher includes a lower frame that supports a spindle to which a mantle is fixed, an upper frame that supports a cone cave, a drive motor that swivels and drives the mantle, and a spindle thrust bearing that supports the spindle.
  • the spindle thrust bearing includes a ram that moves up and down by a hydraulic cylinder, and the set changes as the mantle moves up and down with respect to the cone cave due to the displacement of the ram.
  • the hydraulic pressure of the hydraulic cylinder applies an hydraulic pressure to the mantle that opposes the crushing force, so that the set is held at a predetermined value.
  • tapping represents an abnormal overload condition in the operation of the crusher, or can be a precursor to an abnormal overload condition.
  • One of the causes of tapping is the packing that occurs in the crushing chamber between the mantle and the cone cave. Packing refers to a state in which rough stones are tightly packed in the crushing chamber or are compressed and overcrowded. There are various causes of packing, such as a narrow set, a large amount of fine particles attached to the rough stone, and the rough stone containing a large amount of water. If the operation of the crusher in an abnormally overloaded state is continued, the crushing capacity is significantly reduced, and further, the elements of the crusher may be damaged.
  • the crusher is operated in an overloaded state by detecting the line pressure of the lubricating oil of the spherical thrust bearing supporting the cone head and comparing the detected pressure with the set value. Is detected.
  • Patent Document 1 the line pressure of the lubricating oil of the spherical thrust bearing is detected.
  • the cone head receives a crushing force and is pressed against the spherical thrust bearing to narrow the flow path of the lubricating oil, so that the line pressure of the lubricating oil is narrowed. Changes.
  • the crushing force constantly fluctuates, so that the line pressure of the lubricating oil constantly fluctuates.
  • the hydraulic value of the hydraulic cylinder of the main bearing fluctuates constantly.
  • the hydraulic pressure (frame pressure) of the frame cylinder is filled with a predetermined pressure for clamping the upper frame and the lower frame.
  • the frame pressure gradually decreases due to internal leaks and the like. Therefore, when the frame pressure drops by a predetermined value or more, repressurization is performed and the frame pressure is maintained within a certain range. In this way, the frame pressure constantly fluctuates greatly, and when the constantly fluctuating measured value is used to detect an overload state, it is not easy to extract anomalous elements from the measured value without error. Absent.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to operate a rotary crusher in an overloaded state while utilizing constantly fluctuating measured values. It is to detect that with high accuracy.
  • the overload detection device of the rotary crusher is a cone cave that forms a crushing chamber in which a rough stone is bitten and crushed between a mantle fixed to a spindle that rotates eccentrically and the mantle.
  • a rotary crusher comprising the mantle and a hydraulic cylinder that applies an oil pressure to the cone cave to counteract the crushing force so as to hold a predetermined set of the mantle and the cone cave is operated in an overloaded state. It is a device that detects the presence of A hydraulic sensor that detects the hydraulic pressure of the hydraulic cylinder and A storage device that acquires information on the oil pressure from the oil pressure sensor and stores it in association with the sampling time.
  • the time during which the oil pressure exceeds a predetermined pressure threshold is integrated, and the ratio of the integrated time to the detection period exceeds the predetermined ratio threshold. Further, it is provided with an arithmetic unit for detecting that the crusher is operated in an overloaded state.
  • the rotary crusher is With the mantle
  • a cone cave that forms a crushing chamber that bites and crushes rough stones between the mantle and the mantle.
  • the upper frame that supports the cone cave and A hydraulic cylinder that applies an oil pressure against the crushing force to the mantle or cone cave to hold a predetermined set of mantle and cone cave. It is provided with the overload detection device.
  • the overload detection method of the rotary crusher forms a crushing chamber in which rough stone is bitten and crushed between a mantle fixed to a main shaft that eccentrically swivels and the mantle.
  • a rotary crusher is operated in an overloaded state, comprising a cone cave to be operated and a hydraulic cylinder that applies an oil pressure to the mantle or the cone cave to counteract a crushing force so as to hold a predetermined set of the mantle and the cone cave.
  • the load state of the crusher is set at the rate of time when the detection period is set and the oil pressure in the detection period becomes higher than the pressure threshold value.
  • the detection period By setting the detection period in this way, the influence of short-term fluctuations in oil pressure is suppressed. As a result, false detection of an overload state can be suppressed. Therefore, according to the present invention, it is possible to detect with high accuracy that the crusher is operating in an overloaded state while using the measured value of the oil pressure that fluctuates constantly.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a rotary crusher including an overload detection device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a hydraulic system of an overload detection device and a frame cylinder according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a graph showing a time-series change in frame pressure during normal operation.
  • FIG. 4 is a flowchart of the overload detection process by the overload detection device.
  • FIG. 5 is a graph showing a time-series change in frame pressure during overload operation.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a detection period.
  • FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a rotary crusher including an overload detection device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the hydraulic system of the overload detection device and the bearing cylinder according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a rotary crusher 10 including an overload detection device 9 according to the first embodiment of the present invention.
  • the rotary crusher 10 according to the present embodiment is a mechanical rotary crusher 10.
  • the rotary crusher 10 shown in FIG. 1 includes a cone cave support assembly 1, a frame assembly 2, a spindle assembly 3, an eccentric sleeve assembly 6, and an electric motor 18.
  • the input hopper 11 and the cone cave 12 are integrally joined via the cone cave support 14.
  • a gear plate 13 is fixed to the cone cave support 14. Further, an external screw is formed on the outer periphery of the cone cave support 14.
  • the frame assembly 2 includes an upper frame 21 and a lower frame 22.
  • the upper frame 21 supports the cone cave support assembly 1 so as to be vertically movable.
  • the lower frame 22 forms a duct for guiding the crushed stone to be produced to the outside, and houses the eccentric sleeve assembly 6.
  • the upper frame 21 and the lower frame 22 are fixed by being sandwiched in the vertical direction by the frame cylinder 4. More specifically, the frame cylinder 4 is a hydraulic cylinder including a cylinder and a cylinder rod, the cylinder of the frame cylinder 4 is attached to the lower frame 22, and the cylinder rod of the frame cylinder 4 is locked to the upper frame 21. ..
  • the oil pressure that holds the position of the cylinder rod suppresses the lifting of the upper frame 21.
  • the upper frame 21 is formed with an internal screw that is screwed with the external screw of the cone cave support 14. Further, a set adjustment stand 23 is fixed to the upper frame 21.
  • the set adjustment stand 23 is provided with a gear 24 that meshes with the gear of the gear plate 13 and a motor 27 that rotationally drives the gear 24.
  • the eccentric sleeve assembly 6 includes a horizontal axis 62 and an eccentric sleeve 65.
  • the horizontal shaft 62 is supported by the lower frame 22 via bearings.
  • a V pulley 61 is fixed to one end of the horizontal shaft 62, and a bevel pinion 63 is fixed to the other end.
  • the eccentric sleeve 65 rotatably fits into a vertical vertical hole provided in the lower frame 22 and rotates about a vertical axis of rotation.
  • the eccentric sleeve 65 is provided with a vertical hole at the eccentric position where the central axis intersects at one point (vertex 66) on the rotation axis, and the main shaft 31 is inserted into this vertical hole.
  • a bevel gear 64 meshed with the bevel pinion 63 is fixed to the eccentric sleeve 65.
  • the rotational power from the electric motor 18 is transmitted to the horizontal shaft 62 via the V-belt and the V pulley 61, and further transmitted to the eccentric sleeve 65 via the bevel pinion 63 and the bevel gear 64.
  • the spindle 31 makes a precession motion (so-called precession motion) so that the axis passes through the upper apex 66.
  • a rotation Such a movement of the main shaft 31 is called a rotation here.
  • the spindle assembly 3 includes a spindle 31, a mantle 33, and a mantle 34.
  • the mantle 33 is fixed to the spindle 31.
  • a peripheral groove into which the dust ring 25 fixed to the lower frame 22 is inserted is formed.
  • a mantle 34 is fixed to the outer circumference of the mantle 33.
  • the mantle 34 has a funnel shape with a hole at the top of the center, and is made of a material having high wear resistance such as high manganese cast steel.
  • a crushing chamber 47 having a cross-sectional shape whose diameter increases as it goes down is formed between the cone cave 12 and the mantle 34.
  • the thickness of the space of the crushing chamber 47 becomes thinner from the charging hopper 11 toward the bottom, and becomes narrower at the peripheral opening at the lowermost end.
  • the distance (set) between the mantle 34 and the cone cave 12 in the crushing chamber 47 is adjusted according to the properties of the rough stone 67 to be crushed and the particle size of the product crushed stone 68.
  • the cone cave support 14 is rotated by driving the gear 24 of the set adjustment stand 23, the screwing depth of the cone cave support 14 with respect to the upper frame 21 changes.
  • the size of the set is measured by an ultrasonic set sensor 26 provided on the upper frame 21.
  • the distance between the cone cave 12 and the mantle 34 in the crushing chamber 47 is repeatedly widened due to the eccentric turning motion of the spindle 31.
  • the rough stone 67 pressed from the charging hopper 11 into the crushing chamber 47 is crushed between the cone cave 12 and the mantle 34.
  • the rough stone 67 in the crushing chamber 47 repeats crushing and falling, and gradually becomes finer as it falls.
  • the rough stone 67, which has become finer to a predetermined size, is discharged from the lower frame 22 as a product crushed stone 68 having a predetermined particle size through the lower end opening of the crushing chamber 47.
  • the crushing load means a load applied to the electric motor 18 due to crushing.
  • the rotary crusher 10 includes an overload detection device 9 that monitors the oil pressure of the frame cylinder 4 and detects an excessive crushing load based on the change.
  • a hydraulic circuit 70 is connected to the frame cylinder 4.
  • the hydraulic circuit 70 supplies hydraulic oil to the first oil passage 72 that supplies hydraulic oil to the first hydraulic chamber 4a on the piston retracting side of the frame cylinder 4 and to the second hydraulic chamber 4b on the piston advance side of the frame cylinder 4.
  • Oil from the second oil passage 73, the oil supply passage 75 that selectively refuels one of the first oil passage 72 and the second oil passage 73 from the oil tank 71, and the first oil passage 72 and the second oil passage 73.
  • the oil supply passage 75 is provided with a gear pump 76 for pumping hydraulic oil.
  • the gear pump 76 is rotationally driven by the pump motor 77.
  • the oil supply passage 75 is a switching valve that switches between a state of being connected to the first oil passage 72, a state of being connected to the second oil passage 73, and a state of being not connected to the first oil passage 72 and the second oil passage 73. 78 is provided. An accumulator 42 is connected to the first oil passage 72 that is communicated with the first hydraulic chamber 4a.
  • the configuration of the hydraulic circuit 70 is not limited to the above.
  • the hydraulic circuit 70 having the above configuration is controlled by the cylinder control device 44.
  • the cylinder control device 44 is electrically connected to the pump motor 77 and the switching valve 78, and outputs a control signal to these devices. Further, the cylinder control device 44 is electrically connected to the set sensor 26 and the hydraulic pressure sensor 41, and acquires the hydraulic pressure information detected by the hydraulic pressure sensor 41.
  • frame pressure When hydraulic oil flows into the first hydraulic chamber 4a, the hydraulic pressure of the frame cylinder 4 (hereinafter referred to as "frame pressure") rises.
  • the rotary crusher 10 becomes overloaded due to the mixing of uncrushable foreign matter into the crushing chamber 47, the temporary increase in the amount of rough stone 67 charged, or the packing, the cone cave 12 is pushed up.
  • the frame pressure rises, and the hydraulic oil flows into the accumulator 42 so as to absorb it.
  • the hydraulic oil in the accumulator 42 flows to the frame cylinder 4, returns to the original crushing gap, and can return to normal operation.
  • FIG. 3 is a graph showing time-series changes in frame pressure during normal operation, with the vertical axis representing frame pressure and the horizontal axis representing time. As shown in this graph, the frame pressure gradually decreases with the passage of time due to an internal leak of hydraulic oil or the like. Although it looks linear in the graph, if it is enlarged, the frame pressure fluctuates finely up and down even during steady operation.
  • repressurization that is, forced pressurization
  • Repressurization is a process of intentionally forcibly increasing the frame pressure.
  • a predetermined amount of hydraulic oil is sent to the frame cylinder 4, the hydraulic oil is sent to the frame cylinder 4 for a predetermined time, and the hydraulic oil is sent to the frame cylinder 4 until the frame pressure recovers a predetermined amount. It may be any one of them.
  • the cylinder control device 44 repressurizes at a predetermined timing.
  • the timing of repressurization is, for example, one of when a predetermined time has passed since the previous repressurization, when the frame pressure falls below a predetermined threshold value, or when a pre-scheduled time arrives. It may be.
  • the cylinder control device 44 controls the hydraulic circuit 70 so as to send hydraulic oil to the frame cylinder 4 during repressurization. Due to such repressurization, the frame pressure rises sharply.
  • the frame pressure has a gradual drop and a rapid rise due to repressurization as one cycle, and this cycle is repeated.
  • the frame pressure is constantly changing and does not stay constant.
  • the overload detection device 9 detects the overload by extracting the pressure fluctuation due to the overload from the measured value of the frame pressure fluctuating in this way by a predetermined logic.
  • the overload detection device 9 may be embodied as a kind of computer such as a PLC (programmable controller).
  • the overload detection device 9 includes an arithmetic unit 9a and a volatile and non-volatile storage device 9b.
  • the arithmetic unit 9a is composed of a CPU, an MPU, a GPU, and the like, and performs an overload detection process by reading and executing various programs stored in the storage device 9b.
  • the overload detection device 9 is electrically connected to the cylinder control device 44.
  • the overload detection device 9 acquires the timing of repressurization from the cylinder control device 44.
  • the overload detection device 9 is electrically connected to the hydraulic pressure sensor 41, and acquires hydraulic pressure information (frame pressure) detected from the hydraulic pressure sensor 41.
  • FIG. 4 is a flowchart of the overload detection process by the overload detection device 9.
  • FIG. 5 is a graph showing the time series change of the frame pressure at the time of overload. Note that FIG. 5 has a scale different from that of the graph of FIG. 3, and is sufficiently enlarged so that fluctuations in frame pressure can be read.
  • the overload detection device 9 acquires the oil pressure (that is, the frame pressure P) which is the detection value of the hydraulic sensor 41 during the operation of the rotary crusher 10, and stores the frame pressure P in association with the sampling time. It is sequentially stored in 9b. Then, the overload detection device 9 stores the timing of repressurization in the storage device 9b by the frame cylinder 4 based on the signal sent from the cylinder control device 44.
  • the oil pressure that is, the frame pressure P
  • the overload detection device 9 stores the timing of repressurization in the storage device 9b by the frame cylinder 4 based on the signal sent from the cylinder control device 44.
  • the detection period T1 includes a continuous sampling interval S of M.
  • the number of sections M is an arbitrary natural number (plurality), and is stored in advance in the overload detection device 9.
  • the time of one sampling section S is, that is, the detection cycle of the oil pressure sensor 41.
  • Overload detection device 9 in the current sampling interval S n, obtains the frame pressure Pn is a detected value of hydraulic pressure sensor 41 is compared with pressure threshold alpha (step S4).
  • the pressure threshold value ⁇ can be obtained from the time series data of the accumulated frame pressure P.
  • the pressure threshold value ⁇ may be a value obtained by multiplying the moving average Pm of the frame pressure P by the coefficient C.
  • the coefficient C is a real number of 1 or more.
  • the coefficient C is predetermined and stored in the overload detection device 9.
  • Moving average Pm is the N sampling interval S n-N + 1 ⁇ S n-1 frame the pressure P n-N + 1 ⁇ P n-1 of the arithmetic mean continuous.
  • the number of sections N is an arbitrary natural number and is stored in advance in the overload detection device 9. Although N shown in FIG. 6 is smaller than M, N may be larger than M.
  • the N sampling interval S n-N + 1 ⁇ S n-1 include sampling interval S n-1 immediately preceding the present sampling interval S n.
  • the overload detection device 9 integrates the time in that section (the time during which the frame pressure P becomes larger than the pressure threshold value ⁇ ). Count with (step S5). If the frame pressure P is equal to or less than the pressure threshold value ⁇ (NO in step S4), the overload detection device 9 does not count the time in that section with the integration timer.
  • the overload detection device 9 repeats the above steps S4 to S5 until the detection time t1 counted by the detection period timer becomes the predetermined detection period T1 or more (step S6). As a result, in the detection period T1, the integrated value T2 of the time when the frame pressure P is larger than the pressure threshold value ⁇ is obtained.
  • the overload detection device 9 obtains the ratio R of the integrated value T2 for the time when the frame pressure P with respect to the detection period T1 is larger than the pressure threshold value ⁇ (step S7), and compares it with the predetermined ratio threshold value ⁇ (step S8). ).
  • the ratio threshold value ⁇ is determined in advance by simulation, experiment, or the like, and is stored in the overload detection device 9.
  • the overload detection device 9 determines that the overload has been detected (step S9), and detects the predetermined overload. Post-processing is performed (step S10), and the overload detection process is completed.
  • the overload detection post-processing includes output of a stop command to a rough feeder (not shown), overload detection display output to a monitor (not shown), overload detection display output to an alarm (not shown), and overload detection to the cylinder control device 44. At least one of the outputs of the signal may be included.
  • the overload detection device 9 terminates the overload detection process, assuming that it is not an overload.
  • the overload detection device 9 may repeat the above series of overload detection processes during the operation of the rotary crusher 10.
  • the rotary crusher 10 of the present embodiment includes a mantle 34, a main shaft 31 to which the mantle 34 is fixed and eccentric swivel movement, a lower frame 22 supporting the main shaft 31, and a mantle 34.
  • a crushing force is applied to the cone cave 12 so as to hold a predetermined set of the cone cave 12, the upper frame 21 supporting the cone cave 12, and the mantle 34 and the cone cave 12 for forming a crushing chamber 47 in which the rough stone 67 is bitten and crushed.
  • It is provided with a frame cylinder 4 (corresponding to a “hydraulic cylinder” in the claims) and an overload detection device 9 that apply an oil pressure to counteract the above.
  • the overload detection device 9 includes a hydraulic sensor 41 that detects the hydraulic pressure of the frame cylinder 4, a storage device 9b, and an arithmetic unit 9a.
  • the storage device 9b acquires information on the hydraulic pressure from the oil pressure sensor 41 and stores it in association with the sampling time.
  • the computing device 9a sets a plurality of continuous sampling sections as the detection period T1, obtains the pressure threshold ⁇ using the moving average of the hydraulic pressure (frame pressure in this embodiment), and the hydraulic pressure is the pressure threshold within the detection period T1.
  • the time exceeding ⁇ is accumulated and the ratio (T2 / T1) of the accumulated time T2 to the detection period T1 exceeds a predetermined ratio threshold ⁇ , the rotary crusher 10 is operated in an overloaded state. Detects that.
  • the overload detection method of the rotary crusher 10 detects the frame pressure, which is the hydraulic pressure of the frame cylinder 4 (corresponding to the “hydraulic cylinder” in the claimed range), and determines the frame pressure. It is stored in association with the sampling time, and a plurality of consecutive sampling times are set as the detection period T1, and the time during which the frame pressure exceeds a predetermined pressure threshold ⁇ is integrated within the detection period T1, and the integrated time T2 is accumulated. Includes detecting that the rotary crusher 10 is operating in an overloaded state when the ratio (T2 / T1) to the detection period T1 exceeds a predetermined ratio threshold ⁇ .
  • the detection period T1 is set, and the frame pressure in the detection period T1 becomes higher than the pressure threshold value ⁇ at the rate of the time T2. , Estimate the load state of the rotary crusher 10.
  • the detection period T1 is set in this way, the influence of short-term fluctuations in the frame pressure is suppressed. As a result, false detection of an overload state can be suppressed. Therefore, it is possible to detect with high accuracy that the crusher 10 is operating in an overloaded state while using the measured value of the frame pressure that fluctuates constantly.
  • the pressure threshold ⁇ for the hydraulic force of the current sampling interval S n is a sampling interval S n immediately before the current sampling interval S n It is a value obtained by multiplying the moving average Pm including the detected value of -1 by a coefficient C of 1 or more.
  • the pressure threshold value ⁇ can be appropriately set with respect to the oil pressure of the frame cylinder 4 which constantly fluctuates.
  • the detection period T1 does not include the period of repressurization by the frame cylinder 4.
  • the value of the pressure threshold value ⁇ is appropriately set. Further, the overload state of the rotary crusher 10 can be detected with higher accuracy.
  • FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a rotary crusher 110 including an overload detection device 109 according to a second embodiment of the present invention.
  • the rotary crusher 110 according to the present embodiment is a hydraulic rotary crusher 110.
  • the same members as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals in the drawings, and the description thereof will be omitted.
  • the rotary crusher 110 includes a hopper 11 for storing the crushed material, a mantle 34 and a cone cave 12 for biting and crushing the crushed material dropped from the hopper 11, and a swivel of the mantle 34. It includes an electric motor 18 as a driving means, a power transmission mechanism 19 for transmitting rotational power from the electric motor 18 to the mantle 34, and a bearing cylinder 8 (hydraulic cylinder) for raising and lowering the mantle 34 with respect to the cone cave 12.
  • an electric motor 18 as a driving means
  • a power transmission mechanism 19 for transmitting rotational power from the electric motor 18 to the mantle 34
  • a bearing cylinder 8 hydroaulic cylinder
  • the rotary crusher 110 further includes a frame assembly 2 including an upper frame 21 and a lower frame 22.
  • the upper frame 21 and the lower frame 22 are fixed in a vertically abutted state.
  • a conical tubular cone cave 12 is provided on the inner circumference of the upper frame 21.
  • a truncated cone-shaped mantle 34 is arranged inside the cone cave 12.
  • a crushing chamber 47 having a cross-sectional shape whose diameter increases toward the bottom is formed between the crushing surface of the cone cave 12 and the crushing surface of the mantle 34 facing each other with a gap. The thickness of the space of the crushing chamber 47 becomes thinner from the charging hopper 11 toward the bottom, and becomes narrower at the peripheral opening at the lowermost end.
  • the distance (set) between the mantle 34 and the cone cave 12 in the crushing chamber 47 is adjusted according to the properties of the rough stone 67 to be crushed and the particle size of the product crushed stone 68.
  • the set adjusting device 80 raises and lowers the mantle 34 with respect to the cone cave 12.
  • the mantle 34 is attached to the mantle 33 fixed to the upper part of the main shaft 31.
  • a mantle 34 is fixed to the outer circumference of the mantle 33.
  • a peripheral groove into which the dust ring 25 fixed to the lower frame 22 is inserted is formed.
  • the spindle 31 is arranged in the frame assembly 2 with its axis tilted from the vertical direction.
  • the upper end of the spindle 31 is rotatably supported by an upper bearing 35 provided at the upper end of the upper frame 21.
  • the lower part of the main shaft 31 is fitted into the inner bush 51.
  • the inner bush 51 is fixed to the eccentric sleeve 65.
  • the eccentric sleeve 65 is fitted into the outer bush 53 provided on the lower frame 22.
  • the lower end of the spindle 31 is supported by a slide bearing 82 provided on the ram 81 of the bearing cylinder 8.
  • the electric motor 18 is arranged outside the frame assembly 2.
  • the power transmission mechanism 19 transmits power from the electric motor 18 to the main shaft 31 to which the mantle 34 is fixed.
  • the rotational power from the electric motor 18 is transmitted to the horizontal shaft 62 via the V-belt and the V pulley 61, and further transmitted to the eccentric sleeve 65 via the bevel pinion 63 and the bevel gear 64.
  • the eccentric sleeve 65 rotates in response to the output of the electric motor 18, the spindle 31 inserted in the eccentric sleeve 65 rotates eccentrically.
  • the mantle 34 performs an eccentric turning motion, a so-called precession motion, with respect to the cone cave 12 whose position is fixed.
  • the set (opening) of the crushed surface of the mantle 34 and the crushed surface of the cone cave 12 changes according to the turning position of the spindle 31.
  • the rotary crusher 110 includes a bearing cylinder 8 as a set adjusting device 80.
  • the bearing cylinder 8 is a hydraulic cylinder including a cylinder tube 83 and a ram 81 sliding in the cylinder tube 83.
  • the ram 81 supports the spindle thrust bearing 82, and the spindle thrust bearing 82 moves up and down as the ram 81 moves up and down.
  • the spindle thrust bearing 82 moves up and down
  • the mantle 34 moves up and down with respect to the cone cave 12 to change the set (closed set) at the narrowest position of the gap between the two crushed surfaces of the cone cave 12 and the mantle 34.
  • a set sensor 126 see FIG.
  • the position of the mantle 34 in the height direction with respect to the cone cave 12 can be obtained from the position of the ram 81 detected by the set sensor 126, and the set can be obtained from the relative positional relationship between the cone cave 12 and the mantle 34.
  • FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the hydraulic system of the overload detection device 109 and the bearing cylinder 8 according to the second embodiment.
  • a hydraulic chamber 85 whose capacity changes depending on the displacement of the ram 81 is formed in the cylinder tube 83 of the bearing cylinder 8, and the hydraulic circuit 90 is connected to the hydraulic chamber 85.
  • the hydraulic oil in the oil tank 71 is supplied to the hydraulic chamber 85 through the hydraulic circuit 90, so that the ram 81 rises. Further, the hydraulic oil in the hydraulic chamber 85 is discharged to the oil tank 71 through the hydraulic circuit 90, so that the ram 81 descends.
  • the hydraulic circuit 90 includes a communication pipe 91 communicated with the lower part of the hydraulic chamber 85, an accumulator 92 (or a balance cylinder) provided in the communication pipe 91, a refueling pipe 93 connected to the communication pipe 91, and a refueling pipe 93. Includes an oil drain pipe 94 connected to.
  • the communication pipe 91 is provided with a hydraulic sensor 86 that detects the pressure of the hydraulic oil in the hydraulic chamber 85.
  • the oil supply pipe 93 is provided with a gear pump 76 that pumps the hydraulic oil of the oil tank 71 to the hydraulic chamber 85.
  • the gear pump 76 is driven by a pump motor 77.
  • the oil supply pipe 93 is provided with a normally closed on-off valve 98.
  • the oil drain pipe 94 is provided with a normally closed on-off valve 99.
  • the configuration of the hydraulic circuit 90 is not limited to this embodiment.
  • the hydraulic circuit 90 having the above configuration is controlled by the cylinder control device 144.
  • the cylinder control device 144 is electrically connected to the pump motor 77, the on-off valve 98, and the on-off valve 99, and outputs a control signal to these devices. Further, the cylinder control device 144 is electrically connected to the set sensor 126, and acquires the information detected by the set sensor 126.
  • the cylinder control device 144 operates the pump motor 77, the on-off valve 98, and the on-off valve 99 so that the set detected by the set sensor 126 has a predetermined value.
  • the hydraulic pressure of the bearing cylinder 8 fluctuates due to the turning motion of the spindle 31 (mantle 34). Further, when the rotary crusher 110 becomes overloaded due to the mixing of uncrushable foreign matter into the crushing chamber 47, the temporary increase in the amount of the rough stone 67 charged, or the packing, the mantle 34 is pushed down. As a result, the hydraulic pressure of the bearing cylinder 8 rises, and the hydraulic oil flows into the accumulator 92 so as to absorb it. When the overload state is eliminated, the hydraulic oil in the accumulator 92 flows to the bearing cylinder 8, returns to the original crushing gap, and can return to normal operation. In this way, the hydraulic pressure of the bearing cylinder 8 is constantly changing and is not fixed at a constant value.
  • the overload detection device 109 detects the overload by extracting the pressure fluctuation due to the overload from the measured value of the oil pressure of the bearing cylinder 8 that fluctuates in this way by a predetermined logic.
  • the overload detection device 109 may be embodied as a kind of computer such as a PLC (programmable controller).
  • the overload detection device 109 includes an arithmetic unit 109a and a volatile and non-volatile storage device 109b.
  • the arithmetic unit 109a is composed of a CPU, an MPU, a GPU, and the like, and performs an overload detection process by reading and executing various programs stored in the storage device 109b.
  • the overload detection device 109 is electrically connected to the oil pressure sensor 86, and acquires the oil pressure information detected from the oil pressure sensor 86.
  • the processing flow of the overload detection device 109 according to the present embodiment is substantially the same as the processing of the overload detection device 9 according to the first embodiment except for step S1, and in FIG. 4, “frame pressure” is shown. It can be explained by reading "oil pressure” as “oil pressure”.
  • the overload detection device 109 acquires the oil pressure (that is, the oil pressure of the bearing cylinder 8) which is the detection value of the hydraulic sensor 86 during the operation of the rotary crusher 110, and obtains oil.
  • the pressure is sequentially stored in the storage device 109b in association with the sampling time.
  • the overload detection device 109 detects the overload state based on the time-series data of the oil pressure accumulated as described above and the acquired oil pressure.
  • Overload detection device 109 in the current sampling interval S n, obtains the oil pressure Pn is a detected value of hydraulic pressure sensor 86 (instantaneous value) is compared with pressure threshold alpha (step S4). If the oil pressure P is larger than the pressure threshold value ⁇ (YES in step S4), the overload detection device 109 integrates the time in that section (the time during which the oil pressure P becomes larger than the pressure threshold value ⁇ ). Count with (step S5). If the oil pressure P is equal to or less than the pressure threshold value ⁇ (NO in step S4), the overload detection device 109 does not count the time in that section with the integration timer.
  • the overload detection device 109 repeats the above steps S4 to S5 until the detection time t1 counted by the detection period timer becomes the predetermined detection period T1 or more (step S6). As a result, in the detection period T1, the integrated value T2 of the time when the oil pressure P is larger than the pressure threshold value ⁇ is obtained.
  • the overload detection device 109 obtains the ratio R of the integrated value T2 for the time when the oil pressure P with respect to the detection period T1 is larger than the pressure threshold value ⁇ (step S7), and compares it with the predetermined ratio threshold value ⁇ (step S8). ). When the ratio R of the integrated value T2 to the detection period T1 is larger than the ratio threshold value ⁇ (YES in step S8), the overload detection device 109 determines that an overload has been detected (step S9), and detects a predetermined overload. Post-processing is performed (step S10), and the overload detection process is completed.
  • the overload detection device 109 When the ratio R of the integrated value T2 with respect to the detection period T1 is equal to or less than the ratio threshold value ⁇ (NO in step S8), the overload detection device 109 considers that the load is not overload and ends the overload detection process.
  • the overload detection device 109 may repeat the above series of overload detection processes during the operation of the rotary crusher 110.
  • the rotary crusher 110 of the present embodiment includes a mantle 34, a spindle 31 to which the mantle 34 is fixed and eccentric swivel, a lower frame 22 that supports the spindle 31, and a mantle 34.
  • a crushing force is applied to the mantle 34 so as to hold a predetermined set of the cone cave 12, the upper frame 21 supporting the cone cave 12, and the mantle 34 and the cone cave 12 forming a crushing chamber 47 for biting and crushing the rough stone 67 between the two.
  • It is provided with a bearing cylinder 8 (corresponding to a “hydraulic cylinder” in the claimed range) and an overload detection device 109 that give an oil pressure to counteract the above.
  • the overload detection device 109 includes a hydraulic sensor 86 that detects the hydraulic pressure of the bearing cylinder 8, a storage device 109b, and an arithmetic unit 109a.
  • the storage device 109b acquires information on the hydraulic pressure P from the oil pressure sensor 86 and stores it in association with the sampling time.
  • the arithmetic unit 109a sets a plurality of continuous sampling sections as the detection period T1, integrates the time during which the oil pressure exceeds the pressure threshold value ⁇ within the detection period T1, and the ratio of the integrated time T2 to the detection period T1 (T2). When / T1) exceeds a predetermined ratio threshold value ⁇ , it is detected that the rotary crusher 110 is operated in an overloaded state.
  • the hydraulic pressure P of the bearing cylinder 8 (corresponding to the “hydraulic cylinder” in the claimed range) is detected, and the hydraulic pressure P is sampled at the sampling time.
  • the detection period T1 is defined as a plurality of continuous sampling times, and the time during which the oil pressure P exceeds a predetermined pressure threshold ⁇ is integrated within the detection period T1, and the integrated time T2 Includes detecting that the rotary crusher 110 is operating in an overloaded state when the ratio (T2 / T1) to the detection period T1 exceeds a predetermined ratio threshold ⁇ .
  • the detection period T1 is set, and the ratio of the time T2 at which the oil pressure in the detection period T1 becomes higher than the pressure threshold value ⁇ . , The load state of the rotary crusher 110 is estimated.
  • the detection period T1 By setting the detection period T1 in this way, the influence of short-term fluctuations in the oil pressure P is suppressed. As a result, false detection of an overload state can be suppressed. Therefore, it is possible to detect with high accuracy that the crusher 110 is operating in an overloaded state while using the measured value of the hydraulic pressure P that fluctuates constantly.
  • the pressure threshold ⁇ for the hydraulic force of the current sampling interval S n is a sampling interval S n immediately before the current sampling interval S n It is a value obtained by multiplying the moving average Pm including the detected value of -1 by a coefficient C of 1 or more.
  • the value of the pressure threshold value ⁇ is given corresponding to the oil pressure P that constantly fluctuates due to changes in the raw material properties, the raw material size, the raw material water content, and the like. Therefore, the influence of short-term fluctuations in oil pressure can be suppressed more effectively.
  • the overload detection devices 9 and 109 store the reference value for the integrated value T2 in advance, and when the integrated value T2 exceeds the reference value, the operation of the rotary crushers 10 and 110 is overloaded. It may be determined that it is in a state.
  • the integrated value T2 of the time during which the oil pressure exceeds the predetermined pressure threshold value ⁇ is obtained within the detection period T1.
  • the integrated value of the oil pressure exceeding the predetermined pressure threshold value ⁇ is obtained within the detection period T1 and compared with the predetermined threshold value.
  • the pressure threshold value for the oil pressure in the sampling section is a value obtained based on the moving average including the detected value in the sampling section immediately before the sampling section.
  • the pressure threshold value for the oil pressure in the sampling section may be the latest time average value obtained based on the detected values of a plurality of sampling sections prior to the sampling section.
  • the pressure threshold value for the oil pressure in the sampling section may be a value obtained by applying a predetermined first-order lag filter to the detected values of a plurality of sampling sections including the sampling section immediately before the sampling section. In either case, a pressure threshold value corresponding to the constantly fluctuating oil pressure can be given, and the influence of short-term fluctuations in the oil pressure can be suppressed.
  • Cone cave support assembly 2 Frame assembly 3: Main shaft assembly 4: Frame cylinder (hydraulic cylinder) 4a: 1st hydraulic chamber 4b: 2nd hydraulic chamber 6: Eccentric sleeve assembly 8: Bearing cylinder (hydraulic cylinder) 9,109: Overload detection device 9a, 109a: Arithmetic device 9b, 109b: Storage device 10,110: Rotating crusher 11: Input hopper 12: Cone cave 13: Gear plate 14: Cone cave support 18: Electric motor 19: Power transmission mechanism 21: Upper frame 22: Lower frame 23: Set adjustment stand 24: Gear 25: Dustring 26,126: Set sensor 27: Motor 31: Main shaft 33: Manturia 34: Mantle 41: Hydraulic pressure sensor 42, 92: Accumulators 44, 144: Cylinder control device 47: Crushing chamber 61: V pulley 62: Horizontal axis 63: Bevel pinion 64: Bevel gear 65: Eccentric sleeve 70, 90: Hydraulic circuit 71: Oil tank 72: First oil

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Abstract

偏心旋回運動する主軸に固定されたマントルと、マントルとの間に原石を噛み込んで圧砕する破砕室を形成するコーンケーブと、マントル及びコーンケーブの所定のセットを保持するようにマントル又はコーンケーブに破砕力に対抗する油圧力を与える油圧シリンダとを備える旋動式破砕機において、油圧シリンダの油圧力を検出し、当該油圧力を検出時刻と関連付けて記憶し、油圧シリンダが再加圧を行っていない所定の検出期間内において、油圧力が所定の圧力閾値を上回る時間を積算し、その積算された時間の検出期間に対する割合が所定の割合閾値を超える場合に、破砕機が過負荷状態で運転されていることを検出する。

Description

旋動式破砕機、並びに、その過負荷検出装置及び方法
　本発明は、岩石や鉱石などの破砕に利用される旋動式破砕機において、破砕機が過負荷状態で運転されていることを検出する技術に関する。
　従来から、円錐筒状のコーンケーブの内側に配置された円錐台状のマントルを偏心旋回運動させて、原石をコーンケーブとマントルとの間に噛み込んで圧砕する旋動式破砕機が知られている。コーンケーブとマントルの二つの破砕面の間隙は周期的に変化し、その間隙の最も狭い位置における開き（セット）の寸法によって、粉砕物の粒度が定まる。旋動式破砕機は、セットを変更する方式によって油圧式と機械式とに種別される。
　特許文献１には、機械式の旋動式破砕機が開示されている。この旋動式破砕機は、マントルが固定された主軸を支持する下部フレームと、コーンケーブを支持する上部フレームと、マントルに対しコーンヘッドを昇降させる昇降装置とを備える。この機械式の旋動式破砕機では、昇降装置でマントルに対しコーンヘッドを昇降させることによりセットが変化する。機械式の旋動式破砕機は、コーンヘッドの周囲に周方向に分散して配置された複数のフレームシリンダ（油圧シリンダ）を更に備える。フレームシリンダによって破砕力に抗する油圧力がコーンケーブに付与されることによって、セットが所定の値に保持される。
　特許文献２には、油圧式の旋動式破砕機が開示されている。この旋動式破砕機は、マントルが固定された主軸を支持する下部フレームと、コーンケーブを支持する上部フレームと、マントルを旋回駆動する駆動電動機と、主軸を支持する主軸スラスト軸受とを備える。主軸スラスト軸受は、油圧シリンダによって昇降するラムを含み、ラムの変位によってコーンケーブに対しマントルが昇降することによりセットが変化する。油圧式の旋動式破砕機では、油圧シリンダの油圧力によって、破砕力に抗する油圧力がマントルに付与されることによって、セットが所定の値に保持される。
　上記のような機械式及び油圧式の旋動式破砕機では、マントル及びコーンケーブに作用する破砕力が油圧力を上回ってタッピングが生じることがある。タッピングは、破砕機の運転の異常過負荷状態を表す、又は、異常過負荷状態の前兆となりうる。タッピングの原因の一つは、マントルとコーンケーブとの間の破砕室で生じるパッキングである。パッキングは、破砕室内に原石が隙間なく詰まったり、それが圧縮されて過密となっている状態のことをいう。パッキングの原因は、セットが狭いこと、原石に付着した細粒分が多いこと、原石が水分を多く含んでいることなど、様々である。破砕機の異常過負荷状態の運転が継続されると、著しく破砕能力が低下し、更には、破砕機の要素が破損するおそれがある。
　そこで、特許文献１では、コーンヘッドを支持する球面スラスト軸受の潤滑油のライン圧力を検出し、検出された圧力を設定値と比較することにより、破砕機が過負荷状態で運転されていることを検出する。
特開平６－１８２２４０号公報 特開昭５３－１３７４６７号公報
　特許文献１では、球面スラスト軸受の潤滑油のライン圧力を検出するが、コーンヘッドが破砕力を受けて球面スラスト軸受に押し付けられて潤滑油の流路が狭められることによって、潤滑油のライン圧力が変化する。このように旋動破砕においては、破砕力が定常的に変動するため、潤滑油のライン圧力は定常的に変動する。また、油圧式の旋動式破砕機においても、同様に、主軸受けの油圧シリンダの油圧値は定常的に変動する。機械式の旋動式破砕機において、フレームシリンダの油圧力（フレーム圧力）は、上部フレームと下部フレームをクランプするために所定の圧力が封入されている。しかし、内部リーク等によりフレーム圧力は次第に低下する。そこで、フレーム圧力が所定以上低下すると再加圧が行われ、フレーム圧力が一定の範囲内に保持される。このように、フレーム圧力は定常的に大きく変動しており、定常的に変動する測定値を過負荷状態の検出に利用する場合には、測定値から異常要素を誤りなく抽出することは容易ではない。
　本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、旋動式破砕機において、定常的に変動する測定値を利用しながらも、破砕機が過負荷状態で運転されていることを高精度に検出することにある。
　本発明の一態様に係る旋動式破砕機の過負荷検出装置は、偏心旋回運動する主軸に固定されたマントルと、前記マントルとの間に原石を噛み込んで圧砕する破砕室を形成するコーンケーブと、前記マントル及び前記コーンケーブの所定のセットを保持するように前記マントル又は前記コーンケーブに破砕力に対抗する油圧力を与える油圧シリンダとを備える旋動式破砕機が、過負荷状態で運転されていることを検出する装置であって、
前記油圧シリンダの前記油圧力を検出する油圧センサと、
前記油圧センサから前記油圧力に関する情報を取得してサンプリング時刻と関連付けて記憶する記憶装置と、
連続する複数のサンプリング区間を検出期間とし、当該検出期間内において前記油圧力が所定の圧力閾値を上回る時間を積算し、その積算された時間の前記検出期間に対する割合が所定の割合閾値を超える場合に、前記破砕機が過負荷状態で運転されていることを検出する演算装置と、を備えるものである。
　また、本発明の一態様に係る旋動式破砕機は、
マントルと、
前記マントルが固定されて偏心旋回運動する主軸と、
前記主軸を支持する下部フレームと、
前記マントルとの間に原石を噛み込んで圧砕する破砕室を形成するコーンケーブと、
前記コーンケーブを支持する上部フレームと、
前記マントル及び前記コーンケーブの所定のセットを保持するように前記マントル又は前記コーンケーブに破砕力に対抗する油圧力を与える油圧シリンダと、
前記過負荷検出装置とを備えるものである。
　また、本発明の一態様に係る旋動式破砕機の過負荷検出方法は、偏心旋回運動する主軸に固定されたマントルと、前記マントルとの間に原石を噛み込んで圧砕する破砕室を形成するコーンケーブと、前記マントル及び前記コーンケーブの所定のセットを保持するように前記マントル又は前記コーンケーブに破砕力に対抗する油圧力を与える油圧シリンダとを備える旋動式破砕機が過負荷状態で運転されていることを検出する方法であって、
前記油圧シリンダの前記油圧力を検出し、当該油圧力をサンプリング時刻と関連付けて記憶すること、及び、
連続する複数のサンプリング時間を検出期間とし、当該検出期間内において前記油圧力が所定の圧力閾値を上回る時間を積算し、その積算された時間の前記検出期間に対する割合が所定の割合閾値を超える場合に、前記破砕機が過負荷状態で運転されていることを検出すること、を含むものである。
　上記旋動式破砕機、並びに、その過負荷検出装置及び方法によれば、検出期間が設定され、その検出期間における油圧力が圧力閾値よりも高くなる時間の割合で、破砕機の負荷状態を推定する。このように検出期間が設定されることにより、油圧力の短期の変動の影響が抑えられている。これにより、過負荷状態の誤検知を抑制することができる。よって、本発明によれば、定常的に変動する油圧力の測定値を利用しながらも、破砕機が過負荷状態で運転されていることを高精度に検出することができる。
　本発明によれば、定常的に変動する測定値を利用しながらも、破砕機が過負荷状態で運転されていることを高精度に検出することができる。
図１は、本発明の第１実施形態に係る過負荷検出装置を備える旋動式破砕機の概略構成を示す図である。 図２は、第１実施形態に係る過負荷検出装置及びフレームシリンダの油圧系統の構成を示す図である。 図３は、通常運転時のフレーム圧力の時系列変化を表すグラフである。 図４は、過負荷検出装置による過負荷検出処理のフローチャートである。 図５は、過負荷運転時のフレーム圧力の時系列変化を表すグラフである。 図６は、検出期間を説明する図である。 図７は、本発明の第２実施形態に係る過負荷検出装置を備える旋動式破砕機の概略構成を示す図である。 図８は、第２実施形態に係る過負荷検出装置及び軸受シリンダの油圧系統の構成を示す図である。
〔第１実施形態〕
　次に、図面を参照して本発明の第１実施形態を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る過負荷検出装置９を備える旋動式破砕機１０の概略構成を示す図である。本実施形態に係る旋動式破砕機１０は、機械式の旋動式破砕機１０である。
〔旋動式破砕機１０の概略構成〕
　図１に示す旋動式破砕機１０は、コーンケーブサポート組立１と、フレーム組立２と、主軸組立３と、偏心スリーブ組立６と、電動機１８とを備える。
　コーンケーブサポート組立１は、投入ホッパ１１とコーンケーブ１２とが、コーンケーブサポート１４を介して一体に接合されてなる。コーンケーブサポート１４には、歯車板１３が固定されている。また、コーンケーブサポート１４の外周には外ネジが形成されている。
　フレーム組立２は、上部フレーム２１と下部フレーム２２とを備える。上部フレーム２１は、コーンケーブサポート組立１を上下動可能に支持する。下部フレーム２２は、製品となる砕石を外に案内するダクトを形成すると共に、偏心スリーブ組立６を収納する。上部フレーム２１と下部フレーム２２は、フレームシリンダ４によって上下方向に挟み込まれることによって固定されている。より詳細には、フレームシリンダ４はシリンダとシリンダロッドからなる油圧シリンダであって、フレームシリンダ４のシリンダが下部フレーム２２に取り付けられ、フレームシリンダ４のシリンダロッドが上部フレーム２１に係止されている。そして、シリンダロッドの位置を保持する油圧力によって、上部フレーム２１の浮き上がりが抑制されている。
　上部フレーム２１には、コーンケーブサポート１４の外ネジと螺合する内ネジが形成されている。また、上部フレーム２１には、セット調整架台２３が固定されている。セット調整架台２３には、歯車板１３の歯車と噛合するギア２４と、ギア２４を回転駆動するモータ２７とが設けられている。
　偏心スリーブ組立６は、横軸６２と偏心スリーブ６５とを含む。横軸６２は、下部フレーム２２に軸受を介して支持されている。横軸６２の一方の端部にはＶプーリ６１が固定されており、他方の端部にはベベルピニオン６３が固定されている。偏心スリーブ６５は、下部フレーム２２に設けられた垂直な縦孔に回転可能に嵌合して、垂直な回転軸の周りに回転する。偏心スリーブ６５には、偏心位置に中心軸が回転軸上の一点（頂点６６）で交わる縦孔が設けられていて、この縦孔に主軸３１が挿入される。偏心スリーブ６５には、ベベルピニオン６３と噛合したベベルギア６４が固定されている。
　電動機１８からの回転動力は、ＶベルトとＶプーリ６１を介して横軸６２に伝達され、更に、ベベルピニオン６３及びベベルギア６４を介して偏心スリーブ６５に伝達される。これにより、主軸３１は、軸が上方の頂点６６を通るような擂り粉木運動（いわゆる歳差運動）をする。このような主軸３１の擂り粉木運動をここでは旋動と呼ぶ。
　主軸組立３は、主軸３１と、マントルコア３３と、マントル３４とを含む。マントルコア３３は、主軸３１に固定されている。マントルコア３３の下端部には、下部フレーム２２に固定されたダストリング２５が挿入される周溝が形成されている。マントルコア３３の外周にマントル３４が固定されている。マントル３４は、中心頂部に孔があいた漏斗形状をしており、例えば高マンガン鋳鋼などの高い耐摩耗性を有する材料で形成される。
　コーンケーブ１２とマントル３４との間には、下に行くほど径が拡がる断面形状を有する破砕室４７が形成される。破砕室４７の空間の厚みは、投入ホッパ１１から下に向かうほど薄くなって、最下端の周状開口で狭幅となる。
　破砕したい原石６７の性状や製品砕石６８の粒度に応じて、破砕室４７におけるマントル３４とコーンケーブ１２の距離（セット）が調整される。セット調整架台２３のギア２４の駆動により、コーンケーブサポート１４が回転すると、上部フレーム２１に対するコーンケーブサポート１４のねじ込み深さが変化する。これにより、マントル３４とコーンケーブ１２の距離が変化し、セットを調整することができる。セットの大きさは、上部フレーム２１に設けられた超音波式のセットセンサ２６で計測される。
　上記構成の旋動式破砕機１０では、主軸３１の偏心旋回運動により、破砕室４７におけるコーンケーブ１２とマントル３４の間の距離が広挟を繰り返す。投入ホッパ１１から破砕室４７に圧下した原石６７は、コーンケーブ１２とマントル３４との間で圧砕される。破砕室４７の原石６７は、圧砕と落下とを繰り返して、下落していくに従い徐々に細かくなる。所定の大きさになるまで細かくなった原石６７は、破砕室４７の下端開口を通って所定粒度の製品砕石６８として下部フレーム２２から排出される。
〔旋動式破砕機１０の過負荷検出装置９〕
　旋動式破砕機１０の運転中に、原石６７の性状や水分量、投入ホッパ１１内の原石６７のレベルの変化、金属片などの異物の混入などの外乱に起因して破砕負荷が変動する。ここで「破砕負荷」とは、破砕に伴って電動機１８に掛かる負荷を意味する。なお、電動機１８は、その出力軸に所定以上の過負荷が発生すると、出力軸の回転がロックされ、過負荷保護回路の作動によって非常停止する。そこで、本実施形態に係る旋動式破砕機１０は、フレームシリンダ４の油圧力を監視し、その変化に基づいて過剰な破砕負荷を検出する過負荷検出装置９を備える。
　図２に示すように、フレームシリンダ４には油圧回路７０が接続されている。油圧回路７０は、フレームシリンダ４のピストン後退側の第１油圧室４ａへ作動油を供給する第１油路７２と、フレームシリンダ４のピストン進出側の第２油圧室４ｂへ作動油を供給する第２油路７３と、油タンク７１から第１油路７２及び第２油路７３のうち一方へ選択的に給油する給油路７５と、第１油路７２及び第２油路７３からから油タンク７１へ作動油を排出する排油路７４とを含む。給油路７５には、作動油を圧送するギアポンプ７６が設けられている。ギアポンプ７６はポンプモータ７７により回転駆動される。給油路７５には、第１油路７２と接続された状態、第２油路７３と接続された状態、並びに、第１油路７２及び第２油路７３と接続されない状態、を切り替える切替弁７８が設けられている。第１油圧室４ａと連通された第１油路７２には、アキュムレータ４２が接続されている。但し、油圧回路７０の構成は上記に限定されない。
　上記構成の油圧回路７０は、シリンダ制御装置４４によって制御される。シリンダ制御装置４４は、ポンプモータ７７、及び、切替弁７８と電気的に接続されており、これらの機器に対し制御信号を出力する。また、シリンダ制御装置４４は、セットセンサ２６及び油圧センサ４１と電気的に接続されており、油圧センサ４１で検出された油圧情報を取得する。
　第１油圧室４ａに作動油が流入することにより、フレームシリンダ４の油圧力（以下、「フレーム圧力」と称する）が上昇する。破砕室４７に破砕不能な異物の混入や、原石６７の投入量の一時的な増加、又は、パッキングにより、旋動式破砕機１０が過負荷状態となると、コーンケーブ１２が押し上げられる。これによりフレーム圧力が上昇し、それを吸収するようにアキュムレータ４２へ作動油が流入する。過負荷状態が解消されると、アキュムレータ４２内の作動油がフレームシリンダ４へ流れ、元の破砕間隙に戻り、通常運転に復帰することができる。
　図３は、通常運転時のフレーム圧力の時系列変化を表すグラフであり、縦軸がフレーム圧力、横軸が時間を表す。このグラフに示されるように、作動油の内部リーク等によって、フレーム圧力は時間の経過に伴って緩やかに低下する。なお、グラフでは直線状に見えるが、拡大すれば、フレーム圧力は定常運転時においても上下に細かく変動している。フレームシリンダ４では、フレーム圧力を所定範囲内に保持するために、再加圧（即ち、強制加圧）が自動的に行われる。再加圧は、意図してフレーム圧力を強制的に上昇させる処理である。再加圧は、例えば、所定量の作動油をフレームシリンダ４へ送ること、所定の時間だけ作動油をフレームシリンダ４へ送ること、フレーム圧力が所定量回復するまでフレームシリンダ４へ作動油へ送ること、のうちいずれか１つであってよい。
　シリンダ制御装置４４は、予め定められたタイミングで再加圧を行う。再加圧のタイミングは、例えば、前回の再加圧から所定の時間が経過したとき、フレーム圧力が所定の閾値を下回ったとき、予めスケジュールされた時刻が到来したとき、のうちいずれか１つであってよい。シリンダ制御装置４４は、再加圧において、作動油をフレームシリンダ４へ送るように油圧回路７０を制御する。このような再加圧により、フレーム圧力は急上昇する。
　前述の通り、フレーム圧力は、緩やかな降下と再加圧による急上昇とを１サイクルとし、このサイクルが繰り返される。フレーム圧力は絶えず変化し、一定値には定まらない。過負荷検出装置９は、このように変動するフレーム圧力の測定値から所定のロジックで過負荷による圧力変動を抽出することにより、過負荷を検知する。
　過負荷検出装置９は、ＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）などの、一種のコンピュータとして具現化されてよい。過負荷検出装置９は、演算装置９ａと、揮発性及び不揮発性の記憶装置９ｂとを備える。演算装置９ａは、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵなどで構成され、記憶装置９ｂに格納された各種プログラムを読み出して実行することで、過負荷検出処理を行う。過負荷検出装置９は、シリンダ制御装置４４と電気的に接続されている。過負荷検出装置９は、シリンダ制御装置４４から再加圧のタイミングを取得する。過負荷検出装置９は、油圧センサ４１と電気的に接続されており、油圧センサ４１から検出された油圧情報（フレーム圧力）を取得する。
　図４は、過負荷検出装置９による過負荷検出処理のフローチャートである。図５は、過負荷時のフレーム圧力の時系列変化を表すグラフである。なお、図５では、図３のグラフとはスケールが異なり、フレーム圧力の変動が読み取れるように十分に拡大されている。
　過負荷検出装置９は、旋動式破砕機１０の運転中に、油圧センサ４１の検出値である油圧力（即ち、フレーム圧力Ｐ）を取得し、フレーム圧力Ｐをサンプリング時刻と関連付けて記憶装置９ｂに逐次記憶する。そして、過負荷検出装置９は、シリンダ制御装置４４から送られてくる信号に基づいて、フレームシリンダ４が再加圧のタイミングを、記憶装置９ｂに記憶する。
　過負荷検出装置９は、前述のように蓄積されたフレーム圧力Ｐの時系列データと、取得したフレーム圧力Ｐとに基づいて、過負荷状態の検出を行う。図４に示すように、過負荷検出装置９は、フレームシリンダ４が再加圧中であるかどうかを判断する（ステップＳ１）。過負荷検出装置９は、フレームシリンダ４が再加圧中であるか否かを、シリンダ制御装置４４から送られてくる信号に基づいて判断することができる。過負荷検出装置９は、再加圧中でなければ（ステップＳ１でＮＯ）、検出期間タイマを初期化（ｔ１＝０）し、積算タイマを初期化（ｔ２＝０）する（ステップＳ２）。そして、過負荷検出装置９は、検出期間タイマで検出時間ｔ１のカウントを開始する（ステップＳ３）。図６に示すように、検出期間Ｔ１は、連続するＭのサンプリング区間Ｓを含む。区間数Ｍは任意の自然数（複数）であり、過負荷検出装置９に予め記憶されている。１サンプリング区間Ｓの時間は、即ち、油圧センサ４１の検出周期である。
　過負荷検出装置９は、現在のサンプリング区間Ｓｎにおいて、油圧センサ４１の検出値であるフレーム圧力Ｐｎを取得し、圧力閾値αと比較する（ステップＳ４）。
　圧力閾値αは、蓄積されたフレーム圧力Ｐの時系列データから求め得る。圧力閾値αは、フレーム圧力Ｐの移動平均Ｐｍに係数Ｃを掛けた値であってよい。係数Ｃは、１以上の実数である。係数Ｃは予め定められて、過負荷検出装置９に記憶されている。移動平均Ｐｍは、連続するＮ個のサンプリング区間Ｓｎ－N＋１～Ｓｎ－１のフレーム圧力Ｐｎ－N＋１～Ｐｎ－１の相加平均である。区間数Ｎは任意の自然数であり、過負荷検出装置９に予め記憶されている。なお、図６に示すＮはＭより小さいが、ＮはＭより大きくてもよい。Ｎ個のサンプリング区間Ｓｎ－N＋１～Ｓｎ－１には、現在のサンプリング区間Ｓｎの直前のサンプリング区間Ｓｎ－１が含まれる。
　過負荷検出装置９は、フレーム圧力Ｐが圧力閾値αよりも大きければ（ステップＳ４でＹＥＳ）、その区間の時間（その区間のうちフレーム圧力Ｐが圧力閾値αよりも大きくなる時間）を積算タイマでカウントする（ステップＳ５）。過負荷検出装置９は、フレーム圧力Ｐが圧力閾値α以下であれば（ステップＳ４でＮＯ）、その区間の時間を積算タイマでカウントしない。
　過負荷検出装置９は、上記のステップＳ４～Ｓ５を、検出期間タイマでカウントされている検出時間ｔ１が所定の検出期間Ｔ１以上となるまで繰り返す（ステップＳ６）。これにより、検出期間Ｔ１において、フレーム圧力Ｐが圧力閾値αよりも大きい時間の積算値Ｔ２が得られる。
　過負荷検出装置９は、検出期間Ｔ１に対するフレーム圧力Ｐが圧力閾値αよりも大きい時間の積算値Ｔ２の割合Ｒを求め（ステップＳ７）、それを所定の割合閾値βとを比較する（ステップＳ８）。割合閾値βは、シミュレーションや実験等により予め決定され、過負荷検出装置９に記憶されている。過負荷検出装置９は、検出期間Ｔ１に対する積算値Ｔ２の割合Ｒが割合閾値βより大きい場合は（ステップＳ８でＹＥＳ）、過負荷を検出したと判断し（ステップＳ９）、所定の過負荷検出後処理を行って（ステップＳ１０）、過負荷検出処理を終了する。過負荷検出後処理は、図示されない原石フィーダへの停止指令の出力、図示されないモニタへの過負荷検出表示出力、図示されない報知機への過負荷検出表示出力、シリンダ制御装置４４への過負荷検出信号の出力、のうち少なくとも１つが含まれてよい。過負荷検出装置９は、検出期間Ｔ１に対する積算値Ｔ２の割合Ｒが割合閾値β以下の場合は（ステップＳ８でＮＯ）、過負荷ではないとして、過負荷検出処理を終了する。過負荷検出装置９は、旋動式破砕機１０の運転中に、上記の一連の過負荷検出処理を繰り返してよい。
　以上に説明したように、本実施形態の旋動式破砕機１０は、マントル３４と、マントル３４が固定されて偏心旋回運動する主軸３１と、主軸３１を支持する下部フレーム２２と、マントル３４との間に原石６７を噛み込んで圧砕する破砕室４７を形成するコーンケーブ１２と、コーンケーブ１２を支持する上部フレーム２１と、マントル３４及びコーンケーブ１２の所定のセットを保持するようにコーンケーブ１２に破砕力に対抗する油圧力を与えるフレームシリンダ４（請求の範囲の「油圧シリンダ」に相当）と、過負荷検出装置９とを、備える。過負荷検出装置９は、フレームシリンダ４の油圧力を検出する油圧センサ４１と、記憶装置９ｂと、演算装置９ａとを有する。記憶装置９ｂは、油圧センサ４１から油圧力に関する情報を取得してサンプリング時刻と関連付けて記憶する。演算装置９ａは、連続する複数のサンプリング区間を検出期間Ｔ１とし、油圧力（本実施形態では、フレーム圧力）の移動平均を用いた圧力閾値αを求め、検出期間Ｔ１内において油圧力が圧力閾値αを上回る時間を積算し、その積算された時間Ｔ２の検出期間Ｔ１に対する割合（Ｔ２／Ｔ１）が所定の割合閾値βを超える場合に、旋動式破砕機１０が過負荷状態で運転されていることを検出する。
　また、本実施形態に係る旋動式破砕機１０の過負荷検出方法は、フレームシリンダ４（請求の範囲の「油圧シリンダ」に相当）の油圧力であるフレーム圧力を検出し、当該フレーム圧力をサンプリング時刻と関連付けて記憶すること、及び、連続する複数のサンプリング時間を検出期間Ｔ１とし、当該検出期間Ｔ１内においてフレーム圧力が所定の圧力閾値αを上回る時間を積算し、その積算された時間Ｔ２の検出期間Ｔ１に対する割合（Ｔ２／Ｔ１）が所定の割合閾値βを超える場合に、旋動式破砕機１０が過負荷状態で運転されていることを検出すること、を含む。
　本実施形態に係る旋動式破砕機１０の過負荷検出装置９及び方法によれば、検出期間Ｔ１が設定され、その検出期間Ｔ１におけるフレーム圧力が圧力閾値αよりも高くなる時間Ｔ２の割合で、旋動式破砕機１０の負荷状態を推定する。このように検出期間Ｔ１が設定されることにより、フレーム圧力の短期の変動の影響が抑えられている。これにより、過負荷状態の誤検知を抑制することができる。よって、定常的に変動するフレーム圧力の測定値を利用しながらも、破砕機１０が過負荷状態で運転されていることを高精度に検出することができる。
　また、本実施形態に係る旋動式破砕機１０の過負荷検出装置９及び方法では、現在のサンプリング区間Ｓｎの油圧力に対する圧力閾値αが、当該サンプリング区間Ｓｎの直前のサンプリング区間Ｓｎ－１の検出値を含む移動平均Ｐｍに１以上の係数Ｃを掛けた値である。
　これにより、定常的に変動するフレームシリンダ４の油圧力に対して、圧力閾値αを適切に設定することができる。
　また、本実施形態に係る旋動式破砕機１０の過負荷検出装置９及び方法では、検出期間Ｔ１にフレームシリンダ４による再加圧の期間が含まれない。
　これにより、検出期間Ｔ１の検出値からは、周期的且つ大きな変動が除かれる。よって、圧力閾値αの値が適切に設定される。また、旋動式破砕機１０の過負荷状態をより高精度に検出することがきる。
〔第２実施形態〕
　次に、本発明の第２実施形態を説明する。図７は、本発明の第２実施形態に係る過負荷検出装置１０９を備える旋動式破砕機１１０の概略構成を示す図である。本実施形態に係る旋動式破砕機１１０は、油圧式の旋動式破砕機１１０である。なお、本実施形態の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する。
　従来の油圧式の旋動式破砕機では、破砕できない異物が投入されたり、過剰な原料が投入されたりすると、マントル及びコーンケーブに作用する破砕力が当該破砕力に対抗する油圧力を上回ってタッピングが生じることがある。タッピングが生じている状態で運転が継続されると、破砕機本体が損傷を受けたり、原料が溢れたりする。そのため、タッピングが発生すると、運転を一旦停止して、破砕室内の原料を取り除かねばならず、著しく生産性が低下する。また、タッピングが発生すると、負荷が急上昇するため、破砕機の駆動モータのサーマルリレーでは異常を検知できない。そこで、駆動モータの電流値や破砕圧に相当する主軸の保持圧を測定し、その測定値が所定の閾値を超える状態が所定時間継続していることによって、異常を検知することが行われている。しかし、油圧式の旋動式破砕機では、旋動破砕に起因する短い周期の負荷変動や、原料性状、原料サイズ、及び原料水分量などの変化に起因する負荷変動が生じることから、上記のような従来の異常検知方法で確実に過負荷異常を検出することは困難であった。そこで、以下では、第１実施形態に係る機械式の旋動式破砕機１０と同様に、油圧式の旋動式破砕機１１０においても過負荷状態をより高精度に検出する方法を説明する。
〔旋動式破砕機１１０の概略構成〕
　図７に示すように、旋動式破砕機１１０は、被破砕物を貯留するホッパ１１と、ホッパ１１から落下した被破砕物を噛み込んで破砕するマントル３４及びコーンケーブ１２と、マントル３４の旋回駆動手段である電動機１８と、電動機１８からマントル３４へ回転動力を伝達する動力伝達機構１９と、マントル３４をコーンケーブ１２に対し昇降させる軸受シリンダ８（油圧シリンダ）とを備える。
　旋動式破砕機１１０は、上部フレーム２１及び下部フレーム２２からなるフレーム組立２を更に備える。上部フレーム２１と下部フレーム２２は、上下に突合された状態で固定されている。上部フレーム２１の内周に、円錐筒状のコーンケーブ１２が設けられている。コーンケーブ１２の内側には、円錐台状のマントル３４が配置されている。間隙を隔てて対峙するコーンケーブ１２の破砕面とマントル３４の破砕面との間に、下に行くほど径が拡がる断面形状を有する破砕室４７が形成される。破砕室４７の空間の厚みは、投入ホッパ１１から下に向かうほど薄くなって、最下端の周状開口で狭幅となる。破砕したい原石６７の性状や製品砕石６８の粒度に応じて、破砕室４７におけるマントル３４とコーンケーブ１２の距離（セット）が調整される。セット調整装置８０は、マントル３４をコーンケーブ１２に対し昇降させる。
　マントル３４は、主軸３１の上部に固定されたマントルコア３３に取り付けられている。マントルコア３３の外周にマントル３４が固定されている。マントルコア３３の下端部には、下部フレーム２２に固定されたダストリング２５が挿入される周溝が形成されている。主軸３１は、その軸心が鉛直方向から傾いた状態で、フレーム組立２内に配置されている。主軸３１の上端は、上部フレーム２１の上端部に設けられた上部軸受３５に、回転自在に支持されている。主軸３１の下部は、インナーブッシュ５１に嵌挿されている。インナーブッシュ５１は偏心スリーブ６５に固定されている。偏心スリーブ６５は、下部フレーム２２に設けられたアウターブッシュ５３に嵌挿されている。主軸３１の下端は、軸受シリンダ８のラム８１に設けられた滑り軸受８２に支持されている。
　電動機１８は、フレーム組立２の外に配置されている。動力伝達機構１９は、電動機１８からマントル３４が固定された主軸３１へ動力を伝達する。電動機１８からの回転動力は、ＶベルトとＶプーリ６１を介して横軸６２に伝達され、更に、ベベルピニオン６３及びベベルギア６４を介して偏心スリーブ６５に伝達される。電動機１８の出力を受けて偏心スリーブ６５が回転すると、偏心スリーブ６５に挿嵌された主軸３１が偏心旋回する。これにより、マントル３４が位置固定されたコーンケーブ１２に対して偏心旋回運動、いわゆる歳差運動を行う。マントル３４の破砕面とコーンケーブ１２の破砕面とのセット（開き）は主軸３１の旋回位置に応じて変化する。
　本実施形態に係る旋動式破砕機１１０は、セット調整装置８０としての軸受シリンダ８を備える。軸受シリンダ８は、シリンダチューブ８３と、シリンダチューブ８３内を摺動するラム８１とからなる油圧シリンダである。ラム８１は主軸スラスト軸受８２を支持し、ラム８１の昇降に伴って主軸スラスト軸受８２が昇降する。主軸スラスト軸受８２の昇降に伴って、マントル３４がコーンケーブ１２に対して昇降移動して、コーンケーブ１２とマントル３４の二つの破砕面の間隙の最も狭い位置におけるセット（クローズドセット）を変化させる。ラム８１又は主軸スラスト軸受８２の変位を検出するセットセンサ１２６（図８、参照）が設けられている。セットセンサ１２６で検出されたラム８１の位置からコーンケーブ１２に対するマントル３４の高さ方向の位置が求まり、コーンケーブ１２とマントル３４との相対的位置関係からセットが求まる。
　図８は、第２実施形態に係る過負荷検出装置１０９及び軸受シリンダ８の油圧系統の構成を示す図である。図７及び図８に示すように、軸受シリンダ８のシリンダチューブ８３内には、ラム８１の変位によって容量の変化する油圧室８５が形成されており、この油圧室８５に油圧回路９０が接続されている。油タンク７１の作動油が油圧回路９０を通じて油圧室８５へ給油されることにより、ラム８１が上昇する。また、油圧室８５の作動油が油圧回路９０を通じて油タンク７１へ排油されることにより、ラム８１が降下する。
　油圧回路９０は、油圧室８５の下部と連通された連通管９１、連通管９１に設けられたアキュムレータ９２（又は、バランスシリンダ）、連通管９１と接続された給油管９３、及び、給油管９３と接続された排油管９４を含む。連通管９１には、油圧室８５の作動油の圧力を検出する油圧センサ８６が設けられている。給油管９３には、油タンク７１の作動油を油圧室８５へ圧送するギアポンプ７６が設けられている。ギアポンプ７６はポンプモータ７７によって駆動される。給油管９３には、ノーマルクローズの開閉弁９８が設けられている。排油管９４には、ノーマルクローズの開閉弁９９が設けられている。但し、油圧回路９０の構成は本実施形態に限定されない。
　上記構成の油圧回路９０は、シリンダ制御装置１４４によって制御される。シリンダ制御装置１４４は、ポンプモータ７７、開閉弁９８、及び、開閉弁９９と電気的に接続されており、これらの機器に対し制御信号を出力する。また、シリンダ制御装置１４４は、セットセンサ１２６と電気的に接続されており、セットセンサ１２６で検出された情報を取得する。シリンダ制御装置１４４は、セットセンサ１２６で検出されるセットが所定の値となるように、ポンプモータ７７、開閉弁９８、及び開閉弁９９を動作させる。
　軸受シリンダ８の油圧力は、主軸３１(マントル３４)の旋回運動によって変動する。また、破砕室４７に破砕不能な異物の混入や、原石６７の投入量の一時的な増加、又は、パッキングにより、旋動式破砕機１１０が過負荷状態となると、マントル３４が押し下げられる。これにより軸受シリンダ８の油圧力が上昇し、それを吸収するようにアキュムレータ９２へ作動油が流入する。過負荷状態が解消されると、アキュムレータ９２内の作動油が軸受シリンダ８へ流れ、元の破砕間隙に戻り、通常運転に復帰することができる。このようにして、軸受シリンダ８の油圧力は絶えず変化し、一定値には定まらない。本実施形態に係る過負荷検出装置１０９は、このように変動する軸受シリンダ８の油圧力の測定値から所定のロジックで過負荷による圧力変動を抽出することにより、過負荷を検知する。
　過負荷検出装置１０９は、ＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）などの、一種のコンピュータとして具現化されてよい。過負荷検出装置１０９は、演算装置１０９ａと、揮発性及び不揮発性の記憶装置１０９ｂとを備える。演算装置１０９ａは、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵなどで構成され、記憶装置１０９ｂに格納された各種プログラムを読み出して実行することで、過負荷検出処理を行う。過負荷検出装置１０９は、電気的に油圧センサ８６と接続されており、油圧センサ８６から検出された油圧情報を取得する。
　ここで、過負荷検出装置１０９による負荷検出処理の流れを説明する。本実施形態に係る過負荷検出装置１０９の処理の流れは、前述の第１実施形態に係る過負荷検出装置９の処理とステップＳ１を除いて実質的に同じであり、図４において「フレーム圧力」とあるのを「油圧力」に読み替えることにより説明できる。
　図４を参照して、過負荷検出装置１０９は、旋動式破砕機１１０の運転中に、油圧センサ８６の検出値である油圧力（即ち、軸受シリンダ８の油圧力）を取得し、油圧力をサンプリング時刻と関連付けて記憶装置１０９ｂに逐次記憶する。過負荷検出装置１０９は、前述のように蓄積された油圧力の時系列データと、取得した油圧力とに基づいて、過負荷状態の検出を行う。過負荷検出装置１０９は、検出期間タイマを初期化（ｔ１＝０）し、積算タイマを初期化（ｔ２＝０）する（ステップＳ２）。そして、過負荷検出装置１０９は、検出期間タイマで検出時間ｔ１のカウントを開始する（ステップＳ３）。
　過負荷検出装置１０９は、現在のサンプリング区間Ｓｎにおいて、油圧センサ８６の検出値（瞬時値）である油圧力Ｐｎを取得し、圧力閾値αと比較する（ステップＳ４）。過負荷検出装置１０９は、油圧力Ｐが圧力閾値αよりも大きければ（ステップＳ４でＹＥＳ）、その区間の時間（その区間のうち油圧力Ｐが圧力閾値αよりも大きくなる時間）を積算タイマでカウントする（ステップＳ５）。過負荷検出装置１０９は、油圧力Ｐが圧力閾値α以下であれば（ステップＳ４でＮＯ）、その区間の時間を積算タイマでカウントしない。
　過負荷検出装置１０９は、上記のステップＳ４～Ｓ５を、検出期間タイマでカウントされている検出時間ｔ１が所定の検出期間Ｔ１以上となるまで繰り返す（ステップＳ６）。これにより、検出期間Ｔ１において、油圧力Ｐが圧力閾値αよりも大きい時間の積算値Ｔ２が得られる。
　過負荷検出装置１０９は、検出期間Ｔ１に対する油圧力Ｐが圧力閾値αよりも大きい時間の積算値Ｔ２の割合Ｒを求め（ステップＳ７）、それを所定の割合閾値βとを比較する（ステップＳ８）。過負荷検出装置１０９は、検出期間Ｔ１に対する積算値Ｔ２の割合Ｒが割合閾値βより大きい場合は（ステップＳ８でＹＥＳ）、過負荷を検出したと判断し（ステップＳ９）、所定の過負荷検出後処理を行って（ステップＳ１０）、過負荷検出処理を終了する。過負荷検出装置１０９は、検出期間Ｔ１に対する積算値Ｔ２の割合Ｒが割合閾値β以下の場合は（ステップＳ８でＮＯ）、過負荷ではないとして、過負荷検出処理を終了する。過負荷検出装置１０９は、旋動式破砕機１１０の運転中に、上記の一連の過負荷検出処理を繰り返してよい。
　以上に説明したように、本実施形態の旋動式破砕機１１０は、マントル３４と、マントル３４が固定されて偏心旋回運動する主軸３１と、主軸３１を支持する下部フレーム２２と、マントル３４との間に原石６７を噛み込んで圧砕する破砕室４７を形成するコーンケーブ１２と、コーンケーブ１２を支持する上部フレーム２１と、マントル３４及びコーンケーブ１２の所定のセットを保持するようにマントル３４に破砕力に対抗する油圧力を与える軸受シリンダ８（請求の範囲の「油圧シリンダ」に相当）と、過負荷検出装置１０９とを、備える。過負荷検出装置１０９は、軸受シリンダ８の油圧力を検出する油圧センサ８６と、記憶装置１０９ｂと、演算装置１０９ａとを有する。記憶装置１０９ｂは、油圧センサ８６から油圧力Ｐに関する情報を取得してサンプリング時刻と関連付けて記憶する。演算装置１０９ａは、連続する複数のサンプリング区間を検出期間Ｔ１とし、当該検出期間Ｔ１内において油圧力が圧力閾値αを上回る時間を積算し、その積算された時間Ｔ２の検出期間Ｔ１に対する割合（Ｔ２／Ｔ１）が所定の割合閾値βを超える場合に、旋動式破砕機１１０が過負荷状態で運転されていることを検出する。
　また、本実施形態に係る旋動式破砕機１１０の過負荷検出方法は、軸受シリンダ８（請求の範囲の「油圧シリンダ」に相当）の油圧力Ｐを検出し、当該油圧力Ｐをサンプリング時刻と関連付けて記憶すること、及び、連続する複数のサンプリング時間を検出期間Ｔ１とし、当該検出期間Ｔ１内において油圧力Ｐが所定の圧力閾値αを上回る時間を積算し、その積算された時間Ｔ２の検出期間Ｔ１に対する割合（Ｔ２／Ｔ１）が所定の割合閾値βを超える場合に、旋動式破砕機１１０が過負荷状態で運転されていることを検出すること、を含む。
　本実施形態に係る旋動式破砕機１１０の過負荷検出装置１０９及び方法によれば、検出期間Ｔ１が設定され、その検出期間Ｔ１における油圧力が圧力閾値αよりも高くなる時間Ｔ２の割合で、旋動式破砕機１１０の負荷状態を推定する。このように検出期間Ｔ１が設定されることにより、油圧力Ｐの短期の変動の影響が抑えられている。これにより、過負荷状態の誤検知を抑制することができる。よって、定常的に変動する油圧力Ｐの測定値を利用しながらも、破砕機１１０が過負荷状態で運転されていることを高精度に検出することができる。
　また、本実施形態に係る旋動式破砕機１１０の過負荷検出装置１０９及び方法では、現在のサンプリング区間Ｓｎの油圧力に対する圧力閾値αが、当該サンプリング区間Ｓｎの直前のサンプリング区間Ｓｎ－１の検出値を含む移動平均Ｐｍに１以上の係数Ｃを掛けた値である。
　これにより、原料性状、原料サイズ、及び、原料水分量などの変化に起因して定常的に変動する油圧力Ｐに対応して圧力閾値αの値が与えられる。よって、油圧力の短期の変動の影響を更に効果的に抑えることができる。
　以上に本発明の好適な実施の形態（第１実施形態及び第２実施形態）を説明したが、本発明の思想を逸脱しない範囲で、上記実施形態の具体的な構造及び／又は機能の詳細を変更したものも本発明に含まれ得る。
　例えば、上記実施形態では、検出期間Ｔ１に対する積算値Ｔ２の割合Ｒに基づいて、旋動式破砕機１０，１１０の運転が過負荷状態であるか定常状態であるかが判断される。これに代えて、過負荷検出装置９，１０９は、積算値Ｔ２に関する基準値を予め記憶しておき、積算値Ｔ２が基準値を上回る場合に旋動式破砕機１０，１１０の運転が過負荷状態であると判断してもよい。
　また、例えば、上記実施形態では、検出期間Ｔ１内において、油圧力が所定の圧力閾値αを上回る時間の積算値Ｔ２を求める。但し、時間の積算値Ｔ２に代えて、検出期間Ｔ１内において、所定の圧力閾値αを上回る油圧力の積算値（即ち、図５における斜線部分の面積）を求め、これを所定の閾値と比較することによって、旋動式破砕機１０，１１０の過負荷状態を判断してもよい。
　また、例えば、上記実施形態では、サンプリング区間の油圧力に対する圧力閾値が、当該サンプリング区間の直前のサンプリング区間の検出値を含む移動平均に基づいて求めた値であるが、圧力閾値の算出方法はこれに限定されない。例えば、サンプリング区間の油圧力に対する圧力閾値は、当該サンプリング区間よりも前の複数のサンプリング区間の検出値に基づいて求めた最新の時間平均値であってもよい。或いは、サンプリング区間の油圧力に対する圧力閾値は、当該サンプリング区間の直前のサンプリング区間を含む複数のサンプリング区間の検出値に所定の一次遅れフィルタを適用した値であってもよい。いずれの場合も、定常的に変動する油圧力に対応した圧力閾値を与えることができ、油圧力の短期の変動の影響を抑えることができる。
１　　　　：コーンケーブサポート組立
２　　　　：フレーム組立
３　：主軸組立
４　　　　：フレームシリンダ（油圧シリンダ）
４ａ　　　：第１油圧室
４ｂ　　　：第２油圧室
６　：偏心スリーブ組立
８　　　　：軸受シリンダ（油圧シリンダ）
９，１０９　：過負荷検出装置
９ａ，１０９ａ　：演算装置
９ｂ，１０９ｂ　：記憶装置
１０，１１０　：旋動式破砕機
１１　　　：投入ホッパ
１２　　　：コーンケーブ
１３　　　：歯車板
１４　　　：コーンケーブサポート
１８　　　：電動機
１９　　　：動力伝達機構
２１　　　：上部フレーム
２２　　　：下部フレーム
２３　　　：セット調整架台
２４　　　：ギア
２５　　　：ダストリング
２６，１２６　：セットセンサ
２７　　　：モータ
３１　　　：主軸
３３　　　：マントルコア
３４　　　：マントル
４１　　　：油圧センサ
４２，９２　：アキュムレータ
４４，１４４　：シリンダ制御装置
４７　　　：破砕室
６１　　　：Ｖプーリ
６２　　　：横軸
６３　　　：ベベルピニオン
６４　　　：ベベルギア
６５　　　：偏心スリーブ
７０，９０　：油圧回路
７１　　　：油タンク
７２　　　：第１油路
７３　　　：第２油路
７４　　　：排油路
７５　　　：給油路
７６　　　：ギアポンプ
７７　　　：ポンプモータ
７８　　　：切替弁
８０　　　：セット調整装置
８１　　　：ラム
８２　　　：主軸スラスト軸受
８３　　　：シリンダチューブ
８５　　　：油圧室
８６　　　：油圧センサ
９１　　　：連通管
９３　　　：給油管
９４　　　：排油管
９８　　　：開閉弁
９９　　　：開閉弁

Claims (5)

  1. 　偏心旋回運動する主軸に固定されたマントルと、前記マントルとの間に原石を噛み込んで圧砕する破砕室を形成するコーンケーブと、前記マントル及び前記コーンケーブの所定のセットを保持するように前記マントル又は前記コーンケーブに破砕力に対抗する油圧力を与える油圧シリンダとを備える旋動式破砕機が、過負荷状態で運転されていることを検出する装置であって、
    　前記油圧シリンダの前記油圧力を検出する油圧センサと、
    　前記油圧センサから前記油圧力に関する情報を取得してサンプリング時刻と関連付けて記憶する記憶装置と、
    　連続する複数のサンプリング区間を検出期間とし、当該検出期間内において前記油圧力が所定の圧力閾値を上回る時間を積算し、その積算された時間の前記検出期間に対する割合が所定の割合閾値を超える場合に、前記破砕機が過負荷状態で運転されていることを検出する演算装置と、を備える、
    旋動式破砕機の過負荷検出装置。
  2. 　前記サンプリング区間の前記油圧力に対する前記圧力閾値が、当該サンプリング区間の直前のサンプリング区間の検出値を含む移動平均に１以上の係数を掛けた値である、
    請求項１に記載の旋動式破砕機の過負荷検出装置。
  3. 　マントルと、
    　前記マントルが固定されて偏心旋回運動する主軸と、
    　前記主軸を支持する下部フレームと、
    　前記マントルとの間に原石を噛み込んで圧砕する破砕室を形成するコーンケーブと、
    　前記コーンケーブを支持する上部フレームと、
    　前記マントル及び前記コーンケーブの所定のセットを保持するように前記マントル又は前記コーンケーブに破砕力に対抗する油圧力を与える油圧シリンダと、
    　請求項１又は２に記載の過負荷検出装置とを、備える、
    旋動式破砕機。
  4. 　偏心旋回運動する主軸に固定されたマントルと、前記マントルとの間に原石を噛み込んで圧砕する破砕室を形成するコーンケーブと、前記マントル及び前記コーンケーブの所定のセットを保持するように前記マントル又は前記コーンケーブに破砕力に対抗する油圧力を与える油圧シリンダとを備える旋動式破砕機が過負荷状態で運転されていることを検出する方法であって、
    　前記油圧シリンダの前記油圧力を検出し、当該油圧力をサンプリング時刻と関連付けて記憶すること、及び、
    　連続する複数のサンプリング時間を検出期間とし、当該検出期間内において前記油圧力が所定の圧力閾値を上回る時間を積算し、その積算された時間の前記検出期間に対する割合が所定の割合閾値を超える場合に、前記破砕機が過負荷状態で運転されていることを検出すること、を含む、
    旋動式破砕機の過負荷検出方法。
  5. 　前記サンプリング時間の前記油圧力に対する前記圧力閾値が、当該サンプリング時間の直前のサンプリング時間の検出値を含む移動平均に１以上の係数を掛けた値である、
    請求項４に記載の旋動式破砕機の過負荷検出方法。
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