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WO2023188150A1 - 検出装置および検出システム - Google Patents

検出装置および検出システム Download PDF

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WO2023188150A1
WO2023188150A1 PCT/JP2022/016122 JP2022016122W WO2023188150A1 WO 2023188150 A1 WO2023188150 A1 WO 2023188150A1 JP 2022016122 W JP2022016122 W JP 2022016122W WO 2023188150 A1 WO2023188150 A1 WO 2023188150A1
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WO
WIPO (PCT)
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rotation angle
drum
torque
detection device
wall
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/016122
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
修造 池田
Original Assignee
東芝三菱電機産業システム株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 東芝三菱電機産業システム株式会社 filed Critical 東芝三菱電機産業システム株式会社
Priority to AU2022450944A priority Critical patent/AU2022450944B2/en
Priority to US18/569,605 priority patent/US20240286141A1/en
Priority to EP22935295.0A priority patent/EP4501459A1/en
Priority to CN202280039142.1A priority patent/CN117396276A/zh
Priority to JP2024510923A priority patent/JP7661614B2/ja
Priority to PCT/JP2022/016122 priority patent/WO2023188150A1/ja
Publication of WO2023188150A1 publication Critical patent/WO2023188150A1/ja
Priority to ZA2023/11595A priority patent/ZA202311595B/en

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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
    • B02C25/00—Control arrangements specially adapted for crushing or disintegrating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C17/00—Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls
    • B02C17/18—Details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C17/00—Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls
    • B02C17/18—Details
    • B02C17/1805—Monitoring devices for tumbling mills
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0061—Force sensors associated with industrial machines or actuators
    • G01L5/0071—Specific indicating arrangements, e.g. of overload
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24—Earth materials

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a detection device and a detection system that detect the presence or absence of a mineral-derived workpiece adhered to the inner wall of a drum of a mill that crushes minerals.
  • mineral resources such as ores are collected in mines, etc., they are adjusted to a predetermined size and shape, and then pulverized by a crusher such as a ball mill, SAG (Semi-Auto Geneous) mill, or AG (Auto Geneous) mill. be done.
  • a crusher such as a ball mill, SAG (Semi-Auto Geneous) mill, or AG (Auto Geneous) mill.
  • Mineral resources put into the drum of a mill may stick to the inner wall of the drum during the process of being refined. For example, if the operation is interrupted and the drum is stopped for a long time while the workpiece in the refining process remains in the crusher, the workpiece in the refining process may stick to the inner wall of the drum. expensive. In such a case, when the drum starts rotating when restarting operations, the workpiece may peel off from the inner wall at the top of the drum due to its own weight and fall to the bottom of the drum, damaging the inner wall of the drum.
  • Embodiments of the present invention have been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a detection device and a detection system that can easily detect the presence or absence of a workpiece stuck to the inner wall of a drum. do.
  • a detection device detects the presence or absence of a workpiece stuck to the inner wall of a drum of a mill that crushes minerals.
  • This detection device is detected at a preset initial rotation angle, stores the initial torque when there is a workpiece stuck to the inner wall of the drum, and stores the initial torque, the initial rotation angle, and the initial rotation angle. Based on a rotation angle larger than , calculate the maximum torque at the rotation angle when there is a workpiece stuck to the inner wall of the drum, and calculate the ratio of the torque at the rotation angle divided by the maximum torque.
  • the ratio is compared with a preset threshold value, and if the ratio is smaller than the threshold value, it is determined that there is no workpiece stuck to the inner wall of the drum, and the rotation angle of the drum is determined. is greater than the initial rotation angle, and after reaching a first rotation angle at which the workpiece can fall off the inner wall of the drum, the ratio is equal to the threshold value or the threshold value If it is larger than , it is determined that there is a workpiece stuck to the inner wall of the drum.
  • a detection device and a detection system that can easily detect the presence or absence of a workpiece stuck to the inner wall of a drum are realized.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating a mill according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the operating principle of the detection device according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the operating principle of the detection device according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the operating principle of the detection device according to the embodiment. It is an example of a flowchart for explaining the operation of the detection device according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating a detection device according to an embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating a mill according to an embodiment.
  • the detection system 1 includes an electric motor 5, a drive device 6, a rotation angle detector 7, a torque detector 8, and a detection device 10.
  • the detection system 1 is provided together with the mill body 4.
  • the mill main body 4 is connected to an electric motor 5 via a transmission or the like.
  • the mill body 4 has a drum that rotates as described below.
  • the drum is a cylindrical member, and minerals of a predetermined size are placed inside the drum.
  • the drum of the mill body 4 is rotationally driven by an electric motor 5.
  • the electric motor 5 is a DC motor or an AC motor, and in the case of an AC motor, it is, for example, an induction motor or a synchronous motor.
  • the drive device 6 is connected to the electric motor 5.
  • the drive device 6 applies a predetermined voltage to the electric motor 5, causes a predetermined current to flow, and drives the electric motor 5 by a magnetic field generated according to the current.
  • the drive device 6 drives the electric motor 5 according to a control program and parameters for the control program introduced into a main control device (not shown).
  • the drive device 6 drives the electric motor 5 so that the rotational speed follows a speed reference, which is a preset parameter, for example.
  • the rotation angle detector 7 is connected to the electric motor 5.
  • the rotation angle detector 7 detects, for example, the number of rotations per unit time of the electric motor 5, and calculates and outputs the rotation angle of the drum of the mill body 4 based on the reduction ratio of the electric motor 5 and the mill body 4. .
  • the rotation angle detector 7 is a measuring device including, for example, a rotary encoder. An appropriate rotary encoder is selected, such as an optical type or a magnetic type.
  • the rotation angle detector 7 may be integrated with the electric motor 5 or may be installed separately from the electric motor 5.
  • the rotation angle detector 7 may detect and output the number of rotations of the electric motor 5 per unit time, and the detection device 10 may convert the number of rotations of the electric motor 5 into a rotation angle of the drum.
  • the torque detector 8 is connected to the drive device 6.
  • the torque detector 8 receives a signal related to the output current from the drive device 6, calculates and outputs the value of the torque that the electric motor 5 is outputting based on the output current.
  • the torque detector 8 may be integrated with the drive device 6 or may be installed separately from the drive device 6. Alternatively, the torque detector 8 may include an individual torque detection mechanism independent of the drive device 6.
  • a detection device 10 that detects the presence or absence of a workpiece stuck to the inner wall of the drum is connected to the output of the rotation angle detector 7 and to the output of the torque detector 8.
  • the detection device 10 sequentially inputs data on the rotation angle of the electric motor 5 and data on the torque of the electric motor 5, and detects whether or not a workpiece is stuck to the inner wall of the drum of the mill body 4.
  • the detection device 10 calculates the torque when the workpiece is stuck to the inner wall of the drum as the maximum torque value, and when the measured torque is sufficiently smaller than the calculated maximum torque, the detection device 10 calculates the torque when the workpiece is stuck to the inner wall of the drum. It is determined that the workpiece is not stuck. The detection device 10 determines that there is a fixed object on the inner wall of the drum when the actually measured torque is close to the maximum value of the calculated torque.
  • the maximum value of torque when a workpiece is stuck to the inner wall of the drum is referred to as maximum torque Tmax.
  • the detection device 10 calculates the maximum torque Tmax as follows. That is, the detection device 10 inputs the initial torque TL at a preset initial rotation angle ⁇ L from the torque detector 8. The initial rotation angle ⁇ L is set to a sufficiently small value to maintain the attachment of the workpiece to the inner wall of the drum.
  • the electric motor 5 continues to rotate after the initial rotation angle ⁇ L, and the rotation angle ⁇ is detected by the rotation angle detector 7, for example, at regular intervals.
  • the detection device 10 calculates the maximum torque Tmax at the rotation angle ⁇ by applying the value of the rotation angle ⁇ and the value of the initial torque TL to Equation (1), which will be described later, each time the rotation angle ⁇ is detected.
  • the detection device 10 calculates the ratio to the actually measured torque T.
  • the detection device 10 compares a preset threshold value ⁇ with T/Tmax, and determines that there is no adhered substance on the inner wall of the drum when T/Tmax is smaller than the threshold value ⁇ . When T/Tmax or more, the detection device 10 determines that there is a fixed object on the inner wall of the drum.
  • FIGS. 2 to 4 are schematic diagrams for explaining the operating principle of the detection device according to the embodiment.
  • 2 to 4 show a drum 40 that constitutes the mill body 4 shown in FIG. 1.
  • the drum 40 shown in FIGS. 2 to 4 is drawn so that the internal state can be seen.
  • workpieces P0 to P2 are arranged inside the drum 40.
  • FIGS. 2-4 the drum 40 rotates counterclockwise with C as the center along with the workpieces P0-P2.
  • FIGS. 2, 3, and 4 it is shown that time has passed.
  • the workpieces P0 to P2 are made of the same material and have the same mass M.
  • G is the center of gravity when the mass M is a concentrated mass.
  • r is the shortest distance between the center C and the center of gravity G.
  • the shapes of the workpieces P0 to P2 can change due to the rotation of the drum 40, but in the following description, unless otherwise specified, the center of gravity G is constant at a distance r from the center C. shall be.
  • FIG. 2 shows the drum 40 before the mill main body 4 is started.
  • the workpiece P0 remains at the bottom of the drum 40. It is assumed that the workpiece P0 is fixed to the inner wall of the drum 40.
  • the rotation angle of the drum in the state shown in FIG. 2 is a reference value, and the rotation angle at this time is, for example, 0°. In the following, it is assumed that the rotation angle is an angle based on 0°.
  • FIG. 3 shows a state in which the mill main body 4 is started from the state shown in FIG. 2 and the drum 40 is rotated counterclockwise by an initial rotation angle ⁇ L.
  • the workpiece P1 is fixed to the inner wall of the drum 40, and the initial rotation angle ⁇ L is such that the line segment connecting the center C in FIG. 3 and the center of gravity G is the same as the center C in FIG. This is the angle formed by the line segment connecting the center of gravity G.
  • the force F due to gravity at the center of gravity G is decomposed into a component in the tangential direction and a component in the normal direction to the circumference of the drum 40.
  • the component in the tangential direction to the circumference of the drum 40 is calculated as gM sin ⁇ L
  • the component in the normal direction to the circumference of the drum 40 is calculated as gMcos ⁇ L.
  • the workpiece P1 generates a moment based on the force gMsin ⁇ L in the tangential direction of the circumference of the drum 40.
  • the moment at this time is calculated as rgMsin ⁇ L using the distance r between the center C and the center of gravity G.
  • the drive device 6 In the state of FIG. 3, the drive device 6 generates torque to drive the electric motor 5 so as to overcome the moment of rgMsin ⁇ L.
  • the torque at the initial rotation angle ⁇ L is referred to as initial torque TL.
  • the detection device 10 executes the subsequent calculations assuming that the initial torque TL is equal to rgMsin ⁇ L.
  • FIG. 4 shows the inside of the drum 40 when the drum 40 further rotates counterclockwise from the initial rotation angle ⁇ L and reaches the rotation angle ⁇ .
  • the rotation angle ⁇ is the angle that a line segment connecting the center C and the center of gravity G in FIG. 4 makes with a line segment connecting the center C and the center of gravity G in FIG.
  • the force F due to gravity at the center of gravity G is decomposed into a component in the tangential direction and a component in the normal direction to the circumference of the drum 40, as in the case of FIG.
  • the component in the tangential direction to the circumference of the drum 40 is calculated as gMsin ⁇
  • the component in the normal direction to the circumference of the drum 40 is calculated as gMcos ⁇ .
  • the workpiece P2 In the state shown in FIG. 4, the workpiece P2 generates a moment based on the force gMsin ⁇ in the tangential direction of the circumference of the drum 40.
  • the moment at this time is calculated as rgMsin ⁇ using the distance r between the center C and the center of gravity G.
  • the drive device 6 When the workpiece P2 is fixed to the inner wall of the drum 40, the drive device 6 generates a torque to drive the electric motor 5 so as to overcome the moment of rgMsin ⁇ . When the workpiece is not fixed to the inner wall of the drum 40, the drive device 6 can drive the electric motor 5 with a torque sufficiently smaller than rgMsin ⁇ . Therefore, rgMsin ⁇ can be the maximum torque Tmax generated by the drive device 6 during the operation of the detection device 10.
  • the maximum torque Tmax is calculated by applying the initial torque TL, initial rotation angle ⁇ L, and rotation angle ⁇ to the following equation (1) as follows.
  • the initial torque TL is detected by the torque detector 8 and input to the detection device 10.
  • the initial rotation angle ⁇ L and the rotation angle ⁇ are detected by the rotation angle detector 7 and input to the detection device 10.
  • the detection device 10 can calculate the maximum torque Tmax using equation (1).
  • a threshold value ⁇ is set in advance in the detection device 10.
  • the detection device 10 calculates the ratio between the maximum torque Tmax and the actually measured torque T detected by the torque detector 8, calculates T/Tmax every time the rotation angle ⁇ is detected, and compares the calculated result with the threshold. Compare with the value ⁇ .
  • the initial rotation angle ⁇ L is set to a sufficiently small rotation angle that the workpiece can remain fixed to the inner wall of the drum.
  • the initial rotation angle ⁇ L is preferably set to a rotation angle after the electric motor 5 has released the starting torque, and is set to an appropriate value depending on the mechanical constants of the electric motor 5 and the mill main body 4.
  • the initial rotation angle ⁇ L is, for example, about 20°.
  • a fixed object presence/absence detection angle (first rotation angle) ⁇ C for detecting the presence or absence of a fixed object is set. Until the rotation angle ⁇ of the drum 40 reaches ⁇ C, it is not determined that the comparative object is stuck even if T/Tmax is equal to or larger than the threshold ⁇ .
  • the fixed object presence/absence detection angle ⁇ C is selected to be an angle at which the workpiece will definitely start deforming if the workpiece is not stuck.
  • the fixed object presence/absence detection angle ⁇ C is, for example, about 60°.
  • FIG. 5 is an example of a flowchart for explaining the operation of the detection device according to the embodiment.
  • the detection device 10 inputs the initial rotation angle ⁇ L detected by the rotation angle detector 7, inputs the initial torque TL detected by the torque detector 8, and inputs the initial rotation angle ⁇ L detected by the rotation angle detector 7. Store the angle ⁇ L and initial torque TL.
  • step S2 the rotation angle detector 7 detects that the rotation angle ⁇ has reached the fixed object detection angle ⁇ C, and the torque detector 8 detects the torque at the rotation angle ⁇ .
  • the detection device 10 receives data on the detected rotation angle ⁇ and data on the torque T.
  • step S3 the detection device 10 calculates the maximum torque Tmax using the stored initial rotation angle ⁇ L, the stored initial torque TL, and the input rotation angle ⁇ .
  • step S4 the detection device 10 calculates T/Tmax and compares the calculation result with a preset threshold ⁇ . If T/Tmax is smaller than the threshold value ⁇ , the detection device 10 determines that there is no stuck object in step S6. If the calculated T/Tmax is equal to or larger than the threshold value ⁇ , the detection device 10 determines that a fixed object has been detected on the inner wall of the drum 40 in step S5.
  • the detection device 10 of the embodiment is a computer device that executes each step of the flowchart shown in FIG. 5, and the computer device stores a program including each step in a storage device, etc., and reads and executes it when necessary.
  • the computer device implementing the detection device 10 may be a programmable logic controller (PLC).
  • PLC programmable logic controller
  • FIG. 6 is a schematic block diagram illustrating a detection device according to an embodiment.
  • the detection device 10 includes comparison and determination elements 11, 18, and 19, a storage element 12, calculation elements 13 to 17, numerical restriction elements 21 and 22, and an OR logic element 23.
  • an initial rotation angle ⁇ L is set in advance.
  • a numerical limit element 21 is provided at the input terminal A for the initial rotation angle.
  • the initial rotation angle ⁇ L input to the input terminal A is input to one terminal of the comparison determination element 11.
  • the numerical limit element 21 is provided to limit the range of the initial rotation angle ⁇ L in advance, and includes, for example, a maximum limit value larger than the rotation angle when the starting torque of the electric motor 5 is generated and a minimum limit value smaller than 45°. is set.
  • the setting of the numerical restriction element 21 is arbitrary, and the numerical restriction element 21 does not need to be provided.
  • the rotation angle ⁇ of the drum 40 obtained from the electric motor 5 or the rotation angle ⁇ of the drum 40 obtained by another method is detected by the rotation angle detector 7 and input to the input terminal B.
  • the input rotation angle ⁇ is input to the other terminal of the comparison and determination element 11.
  • the comparison and determination element 11 outputs a pulse when the magnitude of the rotation angle ⁇ becomes larger than the magnitude of the initial rotation angle ⁇ L.
  • the output pulses are input to the storage element 12.
  • the storage element 12 is outputting the initial torque TL.
  • the rotation angle ⁇ input to the input terminal B is input to the calculation element 13.
  • the calculation element 13 performs a sine calculation and outputs sin ⁇ .
  • the calculation element 14 inputs the sin ⁇ calculated by the calculation element 13 and the initial torque TL from the storage element 12, and outputs the result of multiplying these by TL sin ⁇ .
  • the initial rotation angle ⁇ L input from the input terminal A is input to the calculation element 15.
  • the calculation element 15 performs a sine calculation and outputs sin ⁇ L.
  • the calculation element 16 divides TL ⁇ sin ⁇ calculated and output by the calculation element 14 by sin ⁇ L calculated and output by the calculation element 15, and outputs the result as the maximum torque Tmax.
  • the detailed calculation utilizes the derivation process of equation (1) described above.
  • a numerical limit element 22 is provided at the output of the calculation element 16. The numerical limit element 22 is provided to exclude inappropriate calculation results due to calculation errors generated by each calculation element.
  • the calculation element 17 divides the torque T detected by the torque detector 8 by the maximum torque Tmax calculated and output by the calculation element 16 and outputs the result.
  • a threshold value ⁇ is set in advance to one terminal D of the comparison and judgment element 18, and is input to the comparison and judgment element 18.
  • T/Tmax calculated and output by the calculation element 17 is input to the other terminal of the comparison and determination element 18 .
  • the comparison/determination element 18 compares T/Tmax with a threshold value ⁇ , and if T/Tmax is smaller than the threshold value ⁇ , it is determined that there is no adhered substance to the inner wall of the drum. Outputs a signal (Y) indicating that there is no such thing. If T/Tmax is equal to or larger than the threshold ⁇ , the comparison determination element 18 determines that there is an object stuck to the inner wall of the drum 40, and sends a signal indicating that there is an object stuck to the inner wall of the drum 40. (N) is output. In this example, the signal (Y) indicating that there is no stuck object corresponds to the logical value "1", and the signal (N) indicating that there is a stuck object corresponds to the logical value "0".
  • the output of the comparison determination element 18 is determined based on the magnitude relationship between the rotation angle ⁇ and the fixed object detection angle ⁇ C.
  • a comparative determination element 19 makes a comparison between the rotation angle ⁇ and the fixed object detection angle ⁇ C.
  • Terminal B is connected to one input of the comparison and determination element 19, and the rotation angle ⁇ is input thereto.
  • a terminal E is connected to the other input of the comparison determination element 19, and a preset fixed object presence/absence detection angle ⁇ C is input thereto.
  • the output of the comparison/judgment element 18 is connected to one input of the OR logic element 23, and the output of the comparison/judgment element 19 is connected to the other input of the OR logic element 23.
  • the comparison determination element 19 determines that the rotation angle ⁇ is smaller than the fixed object detection angle ⁇ C, it outputs a logical value “1”. Therefore, since the logical value "1" is input to the OR logical element 23, regardless of the output of the comparison judgment element 18, the OR logical element 23 has the logical value "1", that is, it indicates that there is no stuck object. Outputs signal (Y).
  • the comparison determination element 19 outputs a logical value of "0" when it is determined that the rotation angle ⁇ is greater than or equal to the fixed object detection angle ⁇ C. Therefore, the OR logic element 23 outputs the logical value of the output of the comparison judgment element 18. That is, when the comparison determination element 18 outputs a signal (N) indicating that there is a stuck object, the OR logic element 23 outputs a signal (N) indicating that there is a stuck object. When the comparison determination element 18 outputs a signal (Y) indicating that there is no stuck object, the OR logic element 23 outputs a signal (Y) indicating that there is no stuck object.
  • the detection device 10 of the embodiment can determine whether or not a mineral-derived workpiece is stuck to the inner wall of the drum.
  • the detection device 10 described above operates when the mill body 4 is started after it has been stopped for inspection or the like. That is, when the mill body 4 is started and the drive device 6 starts driving the electric motor 5, the detection device 10 operates to detect whether or not the workpiece is stuck to the inner wall of the drum. When detecting that the workpiece is stuck, the detection device 10 generates a stop command to stop driving the electric motor 5, for example. Upon receiving the stop command, the master control device (not shown) stops the operation of the mill main body 4 itself through an interlock. As a result, stuck objects can be removed safely.
  • the detection device 10 When the detection device 10 detects that the workpiece is stuck to the inner wall of the drum, it generates a command to the main control device to perform a workpiece removal operation to eliminate the workpiece sticking. Good too. For example, when performing a workpiece removal operation, the master controller rotates the workpiece by approximately -90° in the opposite direction to the current direction of rotation, and then rotates the workpiece in the original direction of rotation. This is an action that shakes the object to break it up.
  • the detection device 10 may continue to operate or may stop operating after a preset rotation angle has elapsed. You can do it like this.
  • the detection device 10 of the embodiment detects when a workpiece is stuck to the inner wall of the drum based on the rotation angle detected by the rotation angle detector 7 of the electric motor 5 and the torque detected by the torque detector 8.
  • the torque can be calculated as the maximum torque Tmax.
  • the maximum torque Tmax can be easily calculated using equation (1). Therefore, by appropriately setting the threshold value ⁇ , it is possible to easily determine whether or not the workpiece is stuck to the inner wall of the drum.
  • the detection device 10 of the embodiment performs the sticking determination as described above, so the torque characteristics of the electric motor, including the mechanical system such as the drum, can be determined for each mill installation state and the type and state of the workpiece. Since there is no need to acquire the information, installation and adjustment can be performed easily.
  • a detection device is realized that can easily detect the presence or absence of a workpiece stuck to the inner wall of the drum.

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Abstract

実施形態に係る検出装置は、鉱物を粉砕するミルのドラムの内壁に固着した被加工物の有無を検出する。この検出装置は、あらかじめ設定された初期回転角度において検出された初期トルクを記憶し、前記初期トルク、前記初期回転角度および前記初期回転角度よりも大きい回転角度にもとづいて、最大トルクを計算し、前記回転角度におけるトルクを前記最大トルクで除した比を計算し、前記比とあらかじめ設定されたしきい値とを比較し、前記比が前記しきい値と等しいか、前記しきい値よりも大きい場合に前記ドラムの内壁に固着した被加工物が存在することを判定するように構成される。

Description

検出装置および検出システム
　本発明の実施形態は、鉱物を粉砕するミルのドラムの内壁に固着した鉱物由来の被加工物の有無を検出する検出装置および検出システムに関する。
　鉱石等の鉱物資源は、鉱山等で採取された後、所定の大きさおよび形状に整えられ、ボールミル、ＳＡＧ（Semi-Auto Geneous）ミルまたはＡＧ（Auto Geneous）ミル等の粉砕機によって細粒化される。ミルのドラム内に投入された鉱物資源は、細粒化される過程でドラムの内壁に固着することがある。たとえば、細粒化過程の被加工物が粉砕機内に滞留したまま操業を中断しドラムを長時間停止させた場合には、細粒化過程の被加工物がドラムの内壁に固着する可能性が高い。そのような場合に、操業再開時にドラムの回転を開始すると、被加工物がその自重によりドラム上部の内壁から剥がれて、ドラム底部に落下して、ドラムの内壁を破損することがある。
　定期的に、あるいは非定期にミルの操業を停止し、ドラムの内部を含めて点検または整備が行われる。このようなドラム内部の点検の際に、被加工物がドラムの内壁に固着していた場合には、固着した被加工物は、ドラムの内壁から剥がされる。
　鉱石等の被加工物のドラムの内壁への固着の有無は、ミルの操業を停止してドラムの内部を観察しなければわからない。頻繁にミルの操業を停止することは、鉱物資源の採集処理工程の生産性を低下させる。
　ミルの操業中に、被加工物のドラムの内壁への固着の有無を検出する技術が開発されている。たとえば、ドラムの内壁に被加工物が固着していないときの駆動トルクを測定しておき、ミルを再起動した後の電動機の回転角度と駆動トルクとの特性から被加工物の固着の有無を検出するシステムが知られている（特許文献１参照）。しかしながら、ミルの駆動システムは、設置場所に応じてそれぞれ設計され、最適化されている場合が多い。そのため、特許文献１のようなシステムでは、設置されたミルごとにトルク特性を取得しなければならず、被加工物のドラムの内壁への固着の有無の検出を簡便に実現することは困難である。
　ドラムの内部を観察せずに、ドラムの内壁に固着した被加工物の有無を容易に検出できる検出装置および検出システムが望まれている。
米国特許第９５２２４００号公報
　本発明の実施の形態は、上記問題点を解決するためになされたものであり、ドラムの内壁に固着した被加工物の有無を容易に検出できる検出装置および検出システムを提供することを目的とする。
　本発明の実施の形態に係る検出装置は、鉱物を粉砕するミルのドラムの内壁に固着した被加工物の有無を検出する。この検出装置は、あらかじめ設定された初期回転角度において検出され、前記ドラムの内壁に固着した被加工物が存在する場合の初期トルクを記憶し、前記初期トルク、前記初期回転角度および前記初期回転角度よりも大きい回転角度にもとづいて、前記ドラムの内壁に固着した被加工物が存在する場合の前記回転角度における最大トルクを計算し、前記回転角度におけるトルクを前記最大トルクで除した比を計算し、前記比とあらかじめ設定されたしきい値とを比較し、前記比が前記しきい値よりも小さい場合に前記ドラムの内壁に固着した被加工物が存在しないと判定し、前記ドラムの回転角度が前記初期回転角度よりも大きい角度であって、前記被加工物が前記ドラムの内壁から脱落し得る第１回転角度に達した後に、前記比が前記しきい値と等しいか、前記しきい値よりも大きい場合に前記ドラムの内壁に固着した被加工物が存在することを判定するように構成される。
　本発明の実施の形態によれば、ドラムの内壁に固着した被加工物の有無を容易に検出できる検出装置および検出システムが実現される。
実施形態に係るミルを例示する模式的なブロック図である。 実施形態に係る検出装置の動作原理を説明するための模式図である。 実施形態に係る検出装置の動作原理を説明するための模式図である。 実施形態に係る検出装置の動作原理を説明するための模式図である。 実施形態に係る検出装置の動作を説明するためのフローチャートの例である。 実施形態に係る検出装置を例示する模式的なブロック線図である。
　以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
　なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
　なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
　図１は、実施形態に係るミルを例示する模式的なブロック図である。
　図１に示すように、検出システム１は、電動機５と、駆動装置６と、回転角度検出器７と、トルク検出器８と、検出装置１０と、を備える。検出システム１は、ミル本体４とともに設けられる。
　ミル本体４は、変速装置等を介して電動機５と接続されている。ミル本体４は、後述するように回転するドラムを有している。ドラムは、円筒状の部材であって、所定の大きさとされた鉱物がドラムの内部に投入される。ミル本体４のドラムは、電動機５により回転駆動される。電動機５は、直流電動機または交流電動機であり、交流電動機の場合、たとえば誘導電動機や同期電動機である。駆動装置６は、電動機５に接続されている。駆動装置６は、電動機５に所定の電圧を印加し、所定の電流を流して、電流に応じて発生する磁界によって、電動機５を駆動する。
　駆動装置６は、図示しない主幹制御装置に導入された制御プログラムおよび制御プログラムのためのパラメータにしたがって、電動機５を駆動する。駆動装置６は、たとえば、あらかじめ設定されたパラメータである速度基準に追従する回転速度となるように、電動機５を駆動する。
　回転角度検出器７は、電動機５に接続されている。回転角度検出器７は、たとえば、電動機５の単位時間当たりの回転数を検出し、電動機５とミル本体４との減速比にもとづいて、ミル本体４のドラムの回転角度を計算して出力する。回転角度検出器７は、たとえば、ロータリーエンコーダ等を含む計測装置である。ロータリーエンコーダには、光学式や磁気式等適切なものが選定される。回転角度検出器７は、電動機５と一体となっていてもよいし、電動機５とは別体で設置されてもよい。回転角度検出器７は、電動機５の単位時間当たりの回転数を検出して出力し、検出装置１０によって、電動機５の回転数をドラムの回転角度に換算してもよい。
　トルク検出器８は、駆動装置６に接続されている。トルク検出器８は、駆動装置６から出力電流に関する信号を入力して、出力電流にもとづいて、電動機５が出力しているトルクの値を計算して出力する。トルク検出器８は、駆動装置６と一体とされていてもよいし、駆動装置６とは別体で設置されてもよい。あるいは、トルク検出器８は、駆動装置６とは独立した個別のトルク検出機構を備えたものでもよい。
　ドラムの内壁に固着した被加工物の有無を検出する検出装置１０は、回転角度検出器７の出力に接続され、トルク検出器８の出力に接続されている。検出装置１０は、電動機５の回転角度のデータおよび電動機５のトルクのデータを逐次入力して、ミル本体４のドラムの内壁への被加工物の固着の有無を検出する。
　検出装置１０は、ドラムの内壁に被加工物の固着がある場合のトルクをトルクの最大値として計算し、実測したトルクが計算されたトルクの最大値よりも十分に小さいときには、ドラムの内壁に被加工物の固着がないと判定する。検出装置１０は、実測したトルクが計算されたトルクの最大値に近いときには、ドラム内壁に固着物が存在すると判定する。
　ドラムの内壁に被加工物の固着がある場合のトルクの最大値を最大トルクＴｍａｘということとする。検出装置１０は、以下のように最大トルクＴｍａｘを計算する。すなわち、検出装置１０は、あらかじめ設定された初期回転角度θＬにおける初期トルクＴＬをトルク検出器８から入力する。初期回転角度θＬは、ドラムの内壁への被加工物の固着が維持できる程度の十分に小さい値が設定される。
　電動機５は、初期回転角度θＬ以降も回転を続け、回転角度θは、回転角度検出器７によって、たとえば定周期で検出される。検出装置１０は、回転角度θが検出されるたびに回転角度θの値および初期トルクＴＬの値を、後述する式（１）に適用して、回転角度θにおける最大トルクＴｍａｘを計算する。
　検出装置１０は、最大トルクＴｍａｘを計算するたびに、実測のトルクＴとの比を計算する。検出装置１０は、あらかじめ設定されたしきい値αとＴ／Ｔｍａｘとを比較し、Ｔ／Ｔｍａｘがしきい値αより小さいときには、ドラム内壁に固着物がないと判定する。検出装置１０は、Ｔ／Ｔｍａｘ以上のときには、ドラム内壁に固着物があると判定する。
　実施形態の検出装置１０について理解を容易にするために、検出装置１０の動作原理について説明する。
　図２～図４は、実施形態に係る検出装置の動作原理を説明するための模式図である。
　図２～図４には、図１に示したミル本体４を構成するドラム４０が示されている。図２～図４に示されたドラム４０は、内部の様子が見えるように描かれている。ドラム４０の内部には、被加工物Ｐ０～Ｐ２が配置されている。図２～図４では、ドラム４０は、Ｃを中心にして、被加工物Ｐ０～Ｐ２とともに反時計まわりに回転する。図２、図３および図４と図面番号が進むにつれて、時間が経過していることを示している。
　図２～図４において、被加工物Ｐ０～Ｐ２は、同じ物質で同じ質量Ｍを有する。Ｇは、質量Ｍを集中質量とした場合の重心である。ｒは、中心Ｃと重心Ｇとの間の最短距離である。被加工物Ｐ０～Ｐ２は、ドラム４０の回転により、その形状を変化させ得るが、以下の説明では、特に断らない限り、重心Ｇは、中心Ｃから距離ｒだけ離れた位置で一定であるものとする。
　図２には、ミル本体４の起動前のドラム４０の様子が示されている。
　図２に示すように、被加工物Ｐ０は、ドラム４０の底に滞留している。被加工物Ｐ０は、ドラム４０の内壁に固着しているものとする。被加工物Ｐ０は、自身の質量Ｍにより、重力方向にＦ＝ｇＭの力を受けている。図２の状態のときのドラムの回転角度は基準値であり、このときの回転角度は、たとえば０°である。以下では、回転角度は、０°を基準とした角度であるものとする。
　図３には、図２の状態からミル本体４が起動し、ドラム４０が初期回転角度θＬだけ反時計まわりに回転した様子が示されている。
　図３に示すように、被加工物Ｐ１は、ドラム４０の内壁に固着しており、初期回転角度θＬは、図３の中心Ｃと重心Ｇとを結ぶ線分が、図２の中心Ｃと重心Ｇとを結ぶ線分となす角度である。
　図３の状態では、重心Ｇにおける重力による力Ｆは、ドラム４０の円周の接線方向の成分および法線方向の成分に分解される。ドラム４０の円周の接線方向の成分は、ｇＭｓｉｎθＬと計算され、ドラム４０の円周の法線方向の成分は、ｇＭｃｏｓθＬと計算される。
　被加工物Ｐ１は、ドラム４０の円周の接線方向の力ｇＭｓｉｎθＬにもとづいて、モーメントを生ずる。このときのモーメントは、中心Ｃと重心Ｇとの距離ｒを用いて、ｒｇＭｓｉｎθＬと計算される。
　図３の状態においては、駆動装置６は、ｒｇＭｓｉｎθＬのモーメントに打ち勝つように、電動機５を駆動するトルクを発生する。初期回転角度θＬのときのトルクを初期トルクＴＬというものとする。検出装置１０では、初期トルクＴＬがｒｇＭｓｉｎθＬに等しいものとして、以降の計算を実行する。
　図４には、ドラム４０が初期回転角度θＬから、さらに反時計まわりに回転し、回転角度θに達したときのドラム４０の内部の様子が示されている。回転角度θは、図４の中心Ｃと重心Ｇとを結ぶ線分が、図２の中心Ｃと重心Ｇとを結ぶ線分となす角度である。
　図４に示すように、重心Ｇにおける重力による力Ｆは、図３の場合と同様に、ドラム４０の円周の接線方向の成分および法線方向の成分に分解される。ドラム４０の円周の接線方向の成分は、ｇＭｓｉｎθと計算され、ドラム４０の円周の法線方向の成分は、ｇＭｃｏｓθと計算される。
　図４の状態においては、被加工物Ｐ２は、ドラム４０の円周の接線方向の力ｇＭｓｉｎθにもとづいて、モーメントを生ずる。このときのモーメントは、中心Ｃと重心Ｇとの距離ｒを用いて、ｒｇＭｓｉｎθと計算される。
　被加工物Ｐ２がドラム４０の内壁に固着している場合には、駆動装置６は、ｒｇＭｓｉｎθのモーメントに打ち勝つように、電動機５を駆動するトルクを発生する。ドラム４０の内壁に被加工物が固着していない場合には、駆動装置６は、ｒｇＭｓｉｎθよりも十分に小さいトルクで電動機５を駆動することができる。したがって、ｒｇＭｓｉｎθは、検出装置１０の動作において、駆動装置６が発生する最大トルクＴｍａｘとすることができる。
　最大トルクＴｍａｘは、以下のようにして、初期トルクＴＬ、初期回転角度θＬおよび回転角度θを、以下の式（１）に適用することにより計算される。
　Ｔｍａｘ＝ｒｇＭｓｉｎθ
　　　　　＝ｒｇＭｓｉｎθＬ×（ｓｉｎθ／ｓｉｎθＬ）
　　　　　＝ＴＬ×（ｓｉｎθ／ｓｉｎθＬ）　　　　　　（１）
　ここで、θ＞θＬである。
　初期トルクＴＬは、トルク検出器８によって検出され、検出装置１０に入力される。初期回転角度θＬおよび回転角度θは、回転角度検出器７によって検出され、検出装置１０に入力される。検出装置１０は、式（１）を用いて、最大トルクＴｍａｘを計算することができる。
　検出装置１０には、あらかじめしきい値αが設定される。検出装置１０は、最大トルクＴｍａｘとトルク検出器８によって検出された実測のトルクＴとの比を計算し、回転角度θを検出するごとに、Ｔ／Ｔｍａｘを計算して、計算した結果としきい値αとを比較する。
　初期回転角度θＬは、被加工物がドラムの内壁に固着した状態を維持できる程度の十分に小さい回転角度とされる。電動機５の起動時には、定常運転時よりも大きな起動トルクを要する。そのため、初期回転角度θＬは、電動機５が起動トルクを脱した後の回転角度に設定されることが好ましく、電動機５およびミル本体４の機械の定数によって適切な値に設定される。初期回転角度θＬは、たとえば２０°程度とされる。
　しきい値αは、ミル本体４に応じて実験やシミュレーション等により適切な値が設定される。なお、θ＝９０°のときに、Ｔｍａｘは、最大値となるので、しきい値αは１よりも小さい値となる。
　なお、ドラム４０は、初期回転角度θＬを超えて回転しても被加工物が変形開始するまでは、被加工物の有無にかかわらず、Ｔ／Ｔｍａｘは１である。そのため、ドラム４０が初期回転角度θＬを超えた時点で、Ｔ／Ｔｍａｘがしきい値αを超えてしまい、検出装置１０は、被加工物が固着していない場合でも被加工物の固着ありと判定してしまう。そこで本実施形態の検出装置１０では、固着物の有無を検出する固着物有無検出角度（第１回転角度）θＣが設定される。ドラム４０の回転角度θがθＣに達するまでの間は、Ｔ／Ｔｍａｘがしきい値αと等しいか、しきい値αよりも大きい場合においても、比較物の固着ありと判定しない。固着物有無検出角度θＣは、被加工物の固着がなければ確実に被加工物が変形開始する角度に選定される。固着物有無検出角度θＣは、たとえば６０°程度とされる。
　上述の一連の動作をフローチャートを用いて説明する。
　図５は、実施形態に係る検出装置の動作を説明するためのフローチャートの例である。
　図５に示すように、ステップＳ１において、検出装置１０は、回転角度検出器７によって検出された初期回転角度θＬを入力し、トルク検出器８によって検出された初期トルクＴＬを入力し、初期回転角度θＬおよび初期トルクＴＬを記憶する。
　ステップＳ２において、回転角度検出器７により、回転角度θが固着物有無検出角度θＣに達したことを検出し、トルク検出器８は、回転角度θのときのトルクを検出する。検出装置１０は、検出された回転角度θのデータおよびトルクＴのデータを入力する。
　ステップＳ３において、検出装置１０は、記憶された初期回転角度θＬ、記憶された初期トルクＴＬおよび入力された回転角度θを用いて、最大トルクＴｍａｘを計算する。
　ステップＳ４において、検出装置１０は、Ｔ／Ｔｍａｘを計算し、計算結果とあらかじめ設定されたしきい値αとを比較する。検出装置１０は、Ｔ／Ｔｍａｘがしきい値αよりも小さい場合には、ステップＳ６において、固着物がないものと判定する。検出装置１０は、計算したＴ／Ｔｍａｘがしきい値αに等しいか、しきい値αよりも大きい場合には、ステップＳ５において、ドラム４０の内壁に固着物を検出したものと判定する。
　実施形態の検出装置１０は、図５に示したフローチャートの各ステップを実行するコンピュータ装置であり、コンピュータ装置は、各ステップを含むプログラムを記憶装置等に格納し、必要な場合に読み出して実行する。検出装置１０を実現するコンピュータ装置は、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）でもよい。ＰＬＣ上で実行される制御プログラムに図５に示したフローチャートの内容を適用するようにしてもよい。
　図６は、実施形態に係る検出装置を例示する模式的なブロック線図である。
　図６には、図５に示したフローチャートが、ＰＬＣに導入される制御プログラムを表すように書き換えられている。
　以下では、図６にしたがって、実施形態の検出装置１０の動作について説明する。
　図６に示すように、検出装置１０は、比較判定要素１１，１８、１９、記憶要素１２、演算要素１３～１７、数値制限要素２１，２２、およびＯＲ論理要素２３を備えている。
　検出装置１０には、初期回転角度θＬがあらかじめ設定される。この例では、初期回転角度の入力端子Ａに数値制限要素２１が設けられている。入力端子Ａに入力された初期回転角度θＬは、比較判定要素１１の一方の端子に入力される。
　数値制限要素２１は、初期回転角度θＬの範囲をあらかじめ制限するために設けられており、たとえば、電動機５の起動トルク発生時の回転角度よりも大きい最大制限値および４５°よりも小さい最小制限値が設定されている。数値制限要素２１の設定は任意であり、数値制限要素２１を設けなくてもよい。
　電動機５から得られたドラム４０の回転角度θ、または他の方法で得られたドラム４０の回転角度θは、回転角度検出器７によって検出され、入力端子Ｂに入力される。入力された回転角度θは、比較判定要素１１の他方の端子に入力される。
　比較判定要素１１は、回転角度θの大きさが、初期回転角度θＬの大きさよりも大きくなったときに、パルスを出力する。出力されたパルスは、記憶要素１２に入力される。
　トルク検出器８によって検出されたトルクＴは、入力端子Ｃに入力される。入力されたトルクＴは、記憶要素１２に入力される。記憶要素は、比較判定要素１１が出力したパルスを受信したときに、トルクＴを記憶する。回転角度θが初期回転角度θＬを超えたときに出力されたパルスが記憶要素１２に入力されるので、記憶要素１２に記憶されるデータは、初期回転角度θＬのときの初期トルクＴＬである。
　記憶要素１２は、初期トルクＴＬを出力している。入力端子Ｂに入力された回転角度θは、演算要素１３に入力される。演算要素１３は、正弦演算を実行して、ｓｉｎθを出力する。
　演算要素１４には、演算要素１３によって計算されたｓｉｎθおよび記憶要素１２から初期トルクＴＬを入力し、これらを乗じた結果ＴＬｓｉｎθを出力する。
　入力端子Ａから入力された初期回転角度θＬは、演算要素１５に入力される。演算要素１５は、正弦演算を実行して、ｓｉｎθＬを出力する。
　演算要素１６は、演算要素１４によって演算され出力されたＴＬ・ｓｉｎθを、演算要素１５によって演算され出力されたｓｉｎθＬで除して、結果を最大トルクＴｍａｘとして出力する。詳細な計算は、上述した式（１）の導出過程を利用している。この例では、演算要素１６の出力には、数値制限要素２２が設けられている。数値制限要素２２は、各演算要素によって発生する演算誤差により、不適切な演算結果を除外するために設けられている。
　演算要素１７は、トルク検出器８によって検出されたトルクＴを演算要素１６によって演算され出力された最大トルクＴｍａｘで除して出力する。
　比較判定要素１８の一方の端子Ｄには、あらかじめしきい値αが設定され、比較判定要素１８に入力される。比較判定要素１８の他方の端子には、演算要素１７によって演算され出力されたＴ／Ｔｍａｘが入力される。比較判定要素１８は、Ｔ／Ｔｍａｘとしきい値αとを比較して、Ｔ／Ｔｍａｘがしきい値αよりも小さい場合には、ドラムの内壁への固着物がないと判定し、固着物がない旨の信号（Ｙ）を出力する。Ｔ／Ｔｍａｘがしきい値αと等しいか、しきい値αよりも大きい場合には、比較判定要素１８は、ドラム４０の内壁への固着物があると判定し、固着物がある旨の信号（Ｎ）を出力する。この例では、固着物がない旨の信号（Ｙ）は、論理値“１”に対応し、固着物がある旨の信号（Ｎ）は論理値“０”に対応する。
　比較判定要素１８の出力は、回転角度θと固着物有無検出角度θＣとの大小関係にもとづいて決定される。回転角度θと固着物有無検出角度θＣとの比較判定は、比較判定要素１９によって行われる。比較判定要素１９の一方の入力には、端子Ｂが接続されており、回転角度θが入力される。比較判定要素１９の他方の入力には、端子Ｅが接続されており、あらかじめ設定された固着物有無検出角度θＣが入力される。
　ＯＲ論理要素２３の一方の入力には、比較判定要素１８の出力が接続され、ＯＲ論理要素２３の他方の入力には、比較判定要素１９の出力が接続されている。
　比較判定要素１９は、回転角度θが固着物有無検出角度θＣよりも小さいと判定した場合には、論理値“１”を出力する。したがって、ＯＲ論理要素２３には、論理値“１”が入力されるので、比較判定要素１８の出力にかかわらず、ＯＲ論理要素２３は、論理値“１”、すなわち、固着物がない旨の信号（Ｙ）を出力する。
　比較判定要素１９は、回転角度θが固着物有無検出角度θＣ以上であると判定した場合には、論理値“０”を出力する。したがって、ＯＲ論理要素２３は、比較判定要素１８の出力の論理値を出力する。つまり、比較判定要素１８が、固着物がある旨の信号（Ｎ）を出力した場合には、ＯＲ論理要素２３は、固着物がある旨の信号（Ｎ）を出力する。比較判定要素１８が、固着物がない旨の信号（Ｙ）を出力した場合には、ＯＲ論理要素２３は、固着物がない旨の信号（Ｙ）を出力する。
　このようにして、実施形態の検出装置１０は、ドラムの内壁への鉱物由来の被加工物の固着の有無を判定することができる。
　上述した検出装置１０は、ミル本体４の点検等により停止後に、ミル本体４を起動する場合に動作する。つまり、ミル本体４が起動し、駆動装置６が電動機５の駆動を開始するときに検出装置１０が動作して、ドラムの内壁への被加工物の固着の有無を検出する。検出装置１０は、被加工物の固着を検出した場合には、たとえば、電動機５の駆動を停止する停止指令を生成する。停止指令を受信した図示しない主幹制御装置は、インターロックにより、ミル本体４の運転自体を停止させる。これにより安全に、固着物の除去等が行われる。
　検出装置１０がドラム内壁への被加工物の固着を検出した場合には、上述に限らず、主幹制御装置に、被加工物の固着を解消する被加工物除去動作をさせる指令を生成してもよい。たとえば、被加工物除去動作をさせる場合には、主幹制御装置は、現在までの回転方向とは逆方向に－９０°程度まで回転させ、その後元の回転方向に回転させるようにして、被加工物をゆするようにして、固着を解消させる動作である。
　検出装置１０は、ドラムの内壁への被加工物の固着を検出しなかった場合には、そのまま動作状態を維持してもよいし、あらかじめ設定された回転角度を経過した後に、動作を停止するようにしてもよい。
　実施形態の検出装置１０の効果について説明する。
　実施形態の検出装置１０では、電動機５の回転角度検出器７によって検出される回転角度およびトルク検出器８によって検出されるトルクにもとづいて、ドラムの内壁に被加工物が固着している場合のトルクを最大トルクＴｍａｘとして計算することができる。最大トルクＴｍａｘは、式（１）を用いて、容易に計算することができる。したがって、しきい値αを適切に設定することによって、簡便にドラムの内壁への被加工物の固着の有無を判定することができる。
　実施形態の検出装置１０の検出装置１０では、上述のようにして固着判定を行うので、ドラム等の機械系を含めた電動機のトルク特性をミルの設置状態、被加工物の種類や状態ごとに取得する必要がないので、設置や調整を簡便に実行することができる。
　このようにして、ドラムの内壁に固着した被加工物の有無を容易に検出できる検出装置が実現される。
　以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
　１　ミル、４　ミル本体、５　電動機、６　駆動装置、７　回転速度検出器、８　トルク検出器、１０　検出装置、１１，１８，１９　比較判定要素、１２　記憶要素、１３～１７　演算要素、２１，２２　数値限定要素、２３　ＯＲ論理要素、４０　ドラム

Claims (5)

  1. 　鉱物を粉砕するミルの起動時にドラムの内壁に固着した被加工物の有無を検出する検出装置であって、
    　前記ドラムの所定の初期回転角度において検出され、前記ドラムの内壁に固着した被加工物が存在する場合の初期トルクを記憶し、
    　前記初期トルク、前記初期回転角度および前記初期回転角度よりも大きい回転角度にもとづいて、前記ドラムの内壁に固着した被加工物が存在する場合の前記回転角度における最大トルクを計算し、
    　前記回転角度において検出されたトルクを前記最大トルクで除した比を計算し、
    　前記比とあらかじめ設定されたしきい値とを比較し、
    　前記比が前記しきい値よりも小さい場合に前記ドラムの内壁に固着した被加工物が存在しないと判定し、
    　前記ドラムの回転角度が前記初期回転角度よりも大きい角度であって、前記被加工物が前記ドラムの内壁から脱落し得る第１回転角度に達した後に、前記比が前記しきい値と等しいか、前記しきい値よりも大きい場合に前記ドラムの内壁に固着した被加工物が存在することを判定するように構成された検出装置。
  2. 　前記最大トルクをＴｍａｘ、前記初期トルクをＴＬ、前記回転角度をθ、前記初期回転角度をθＬとしたときに、
    　前記最大トルクを計算することは、式（１）にしたがう計算を実行することである請求項１記載の検出装置。
    　Ｔｍａｘ＝ＴＬ×（ｓｉｎθ／ｓｉｎθＬ）　　　（１）
  3. 　前記ドラムの内壁に固着した被加工物が存在することを判定したときに、前記ミルの運転を停止する指令を生成する請求項１記載の検出装置。
  4. 　前記ドラムの内壁に固着した被加工物が存在することを判定したときに、前記ミルの運転を前記被加工物除去動作をする指令を生成する請求項１記載の検出装置。
  5. 　前記ミルのドラムを駆動する電動機と、
    　前記電動機を駆動する駆動装置と、
    　前記電動機の回転角度を検出する回転角度検出器と、
    　前記駆動装置が出力するトルクを検出するトルク検出器と、
    　請求項１記載の検出装置と、
    　を備え、
    　前記ミルは、ボールミル、ＳＡＧミルおよびＡＧミルのいずれかであり、
    　前記回転角度検出器は、前記回転角度を逐次検出して前記検出装置に送信し、
    　前記トルク検出器は、前記初期トルクして前記検出装置に送信し、前記回転角度における前記トルクを逐次検出して前記検出装置に送信し、
    　前記検出装置は、前記回転角度における前記トルクを受信するごとに、前記比を計算し、前記比と前記しきい値とを比較し、前記比と前記しきい値との大小関係を判定する検出システム。
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