封闭式混炼装置的轴向负载测量装置及其校正方法
【专利摘要】求出固定一端侧的轴承(6)的外圈(16)的外圈固定构件(17)或者外壳(18)与固定一端侧的轴承(6)的内圈(13)的内圈固定构件(20)或者转子(5)的沿着轴向的相对位移。在通过对所求出的相对位移乘以换算系数而计算向转子(5)施加的轴向负载时，作为用于固定一端侧的轴承(6)的紧固螺栓而使用能够测量朝轴向施加的负载的轴向力测量螺栓(26)。使用由轴向力测量螺栓(26)测量出的轴向力和测量轴向力时的相对位移来校正换算系数。
【专利说明】
封闭式混炼装置的轴向负载测量装置及其校正方法
技术领域
[0001]本发明涉及用于测量在利用封闭式混炼装置对被混炼材料进行混炼时转子所产生的轴向负载的轴向负载测量装置及其校正方法。
【背景技术】
[0002]—直以来，作为对橡胶、塑料等被混炼材料进行混炼的封闭式混炼装置，具有专利文献I所公开的封闭式混炼装置。专利文献I的封闭式混炼装置采用如下结构:利用在混炼室内设置的两个转子对被压入该混炼室的被混炼材料进行混炼，并将成为所希望的混炼状态的被混炼材料向外部取出。这两个转子的轴的两侧被轴承支承为旋转自如。各个转子的驱动侧的端部成为向外部突出的输入轴。邻接配置的驱动装置的输出轴和这些输入轴经由齿轮联轴器等连接装置而连接。
[0003]在专利文献I的封闭式混炼装置中，将橡胶、塑料等被混炼材料与各种添加剂一起从上部的投入口以规定量分批投入料斗内。该被混炼材料借助浮动重块的按压作用而被压入封闭状态的混炼室内。如此一来，被压入混炼室的被混炼材料通过彼此朝向不同方向旋转的转子来进行混炼。换句话说，经由减速器向各个转子传递原动机的驱动力(旋转)，各转子以扫过混炼室的内壁的方式进行旋转，并且彼此沿不同方向旋转。由此，被压入混炼室内的树脂原料(被混炼材料)与各种添加剂一起被混炼，将成为所希望的混炼状态的被混炼材料向外部取出。
[0004]另外，在转子的外周面上设有叶片(混炼叶片)，在专利文献I的封闭式混炼装置中，该叶片成为相对于转子的轴线而扭曲成螺旋状的构造。在该扭曲的叶片的作用下，将橡胶、塑料的被混炼材料沿轴向按压，产生沿着轴向输送被混炼材料的材料流动。另外，叶片被扭曲为在两个转子处产生相反方向的流动，以在腔室内循环的方式使被混炼材料流动，由此实现有效的混炼。
[0005]然而，在专利文献I所公开的封闭式混炼装置中，换言之，在通常的封闭式混炼装置中，当利用在转子上形成的扭曲成螺旋状的叶片将被混炼材料沿着轴向输送时，借助其反作用而产生朝向轴向的反作用力(轴向负载)。这样的轴向负载对支承转子的轴承的寿命给予较大的影响，因此为了判断轴承的寿命而需要精确地测量轴向负载。另外，在无法精确地把握轴向负载的情况下，也可能产生对轴承施加设计以上的轴向负载、或者相反地使用苛刻技术要求的轴承这样的问题。因此，在采用上述种类的轴承的情况下，优选设置能够精确地测量施加于转子的轴向的负载的机构。
[0006]例如，在专利文献2中公开有如下方法:在轴承主体与外壳之间设置负载传感器，并测量作用于轴承的负载。
[0007]在先技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献I:日本特开平10-44145号公报
[0010]专利文献2:日本特开2001-277236号公报
[0011]发明要解决的课题
[0012]上述的专利文献2的方法虽然是测量径向负载(准确来说是滚子彼此在径向上分离的情况下的负载)的方法，但也能够充分应用于测量轴向负载的情况。然而，在该方法中使用的测量装置的构造复杂，且设置需要比较大的空间，有时因设置空间的制约而难以设置。另外，在相对于已设的混炼设备而追加安装的情况下，还可能不得不对混炼机的外壳进行大幅度的改造，从而也难以设置于现有的设备。
[0013]为了应对该问题，考虑有如下所述的轴向负载的测量方法:利用位移传感器等来测量轴承的内圈与外圈之间的相对位移，通过对所求出的相对位移乘以换算系数，由此计算施加于转子的轴向负载。该测量方法是非常有用的方法，但若不使换算系数始终为正值，则无法计算精确的轴向负载。因此，需要适当地校正换算系数而将其维持为适当的值。
[0014]上述的换算系数的校正、换言之测量装置的校正能够通过向转子给予已知的轴向负载而测量此时产生的相对位移来进行实施。但是，换算系数的值根据轴承内部的摩擦状态、转子的旋转的有无而发生变化，因此对于校正所使用的相对位移，需要在使转子旋转的状态下且对转子给予与生产时相同的轴向负载进行测量这样的预先实验。在这样的预先实验中，设置对转子赋予较大的轴向负载的机构、使转子旋转的机构是重要的事项，测量装置自身也成为规模较大且复杂的结构。
【发明内容】
[0015]本发明是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于提供能够简便且精确地求出用于将相对位移换算为轴向负载的换算系数的封闭式混炼装置的轴向负载测量装置及其校正方法。
[0016]用于解决课题的解决方案
[0017]为了解决上述课题，本发明的封闭式混炼装置的轴向负载测量装置的校正方法具备以下的技术手段。即，本发明的封闭式混炼装置的轴向负载测量装置的校正方法中，该封闭式混炼装置具备一对转子，所述一对转子以轴心彼此平行的方式隔开规定的间隙进行邻接配置，并且彼此朝向不同方向旋转，在所述一对转子的两端侧设有对施加于各转子的径向的负载进行支承的轴承，施加于各所述转子的轴向的负载由两端侧的所述轴承中的一端侧的所述轴承支承，其特征在于，求出对所述一端侧的轴承的外圈进行固定的外圈固定构件与对所述一端侧的轴承的内圈进行固定的内圈固定构件的沿着轴向的相对位移、或者安装有所述外圈固定构件的外壳与安装有所述内圈固定构件的转子的沿着轴向的相对位移，在通过对所求出的所述相对位移乘以换算系数而计算向所述转子施加的轴向负载时，作为用于固定所述一端侧的轴承的紧固螺栓而使用能够测量朝轴向施加的负载的轴向力测量螺栓，使用由所述轴向力测量螺栓测量出的轴向力和测量该轴向力时的所述相对位移来校正所述换算系数。
[0018]需要说明的是，优选的是，作为将所述外圈固定构件紧固于所述外壳的外圈固定构件用的所述紧固螺栓而使用所述轴向力测量螺栓。需要说明的是，优选的是，作为将所述内圈固定构件紧固于所述转子的内圈固定构件用的所述紧固螺栓而使用所述轴向力测量螺栓。需要说明的是，优选的是，将混炼中的所述转子所产生的轴向负载中的最大的轴向负载除以在所述转子上设置的所述紧固螺栓的根数而成的值以下的负载设为所述轴向力测量螺栓的初始轴向力，在向所有的所述轴向力测量螺栓施加超过所述初始轴向力的轴向力时，使用由所述轴向力测量螺栓测量的轴向力来校正所述换算系数。
[0019]需要说明的是，优选的是，将混炼中的所述转子所产生的轴向负载中的最大的轴向负载除以在所述外壳上设置的所述紧固螺栓的根数后的值以下的负载设为所述轴向力测量螺栓的初始轴向力，在向所有的所述轴向力测量螺栓施加超过所述初始轴向力的轴向力时，使用由所述轴向力测量螺栓测量的轴向力来校正所述换算系数。
[0020]另外，为了解决上述课题，本发明的封闭式混炼装置的轴向负载测量装置采用以下的技术手段。即，本发明的封闭式混炼装置的轴向负载测量装置中，该封闭式混炼装置具备一对转子，所述一对转子以轴心彼此平行的方式隔开规定的间隙进行邻接配置，并且彼此朝向不同方向旋转，在所述一对转子的两端侧设有对施加于各转子的径向的负载进行支承的轴承，施加于各所述转子的轴向的负载由两端侧的所述轴承中的一端侧的所述轴承支承，其特征在于，所述封闭式混炼装置的轴向负载测量装置具备:位移传感器，其求出对所述一端侧的轴承的外圈进行固定的外圈固定构件与对所述一端侧的轴承的内圈进行固定的内圈固定构件的沿着轴向的相对位移、或者安装有所述外圈固定构件的外壳与安装有所述内圈固定构件的转子的沿着轴向的相对位移;轴向力测量螺栓，在通过对所求出的所述相对位移乘以换算系数而计算向所述转子施加的轴向负载时，该轴向力测量螺栓作为用于固定所述一端侧的轴承的紧固螺栓而能够测量朝轴向施加的负载；以及负载计算部，其使用由所述轴向力测量螺栓测量出的轴向力和测量该轴向力时的所述相对位移来校正所述换算系数。
[0021]发明效果
[0022]根据本发明的封闭式混炼装置的轴向负载测量装置及其校正方法，能够简便且精确地求出用于将相对位移换算为轴向负载的换算系数，并适当地进行轴向负载测量装置的校正。
【附图说明】
[0023]图1是示出设有利用实施方式所涉及的校正方法来进行校正的轴向负载测量装置的封闭式混炼装置的构造的图。
[0024]图2是示出封闭式混炼装置的混炼部以及轴向负载测量装置的图。
[0025]图3是示意性示出实施方式所涉及的校正方法所使用的轴向力测量螺栓的图。
[0026]图4是示出在封闭式混炼装置中轴承的外圈的另一端侧端面与外壳接触的状态的图。
[0027]图5是示出在封闭式混炼装置中轴承的外圈的另一端侧端面与外壳分离的状态的图。
[0028]图6是示出在轴向负载朝向另一端侧施加时作为外圈固定构件用的紧固螺栓而使用轴向力测量螺栓的情况的图。
[0029]图7是示出在轴向负载朝向另一端侧施加时作为内圈固定构件用的紧固螺栓而使用轴向力测量螺栓的情况的图。
[0030]图8是示出由四根轴向力测量螺栓测量出的应变的图。
[0031]图9是示出由位移传感器测量出的相对位移的图。
[0032]图10是对由轴向力测量螺栓测量出的应变的总计与由位移传感器测量出的相对位移进行比较的图。
【具体实施方式】
[0033]以下，对本发明的实施方式的轴向负载测量装置I及其校正方法进行说明。首先，在说明轴向负载测量装置I的校正方法之前，对设有轴向负载测量装置I的封闭式混炼装置2进行说明。图1示意性示出本实施方式的封闭式混炼装置2。如图1所示，本实施方式的封闭式混炼装置2具备内部成为混炼室3的壳体4和在壳体4的内部设置的一对转子5、5。而且，封闭式混炼装置2成为利用一对转子5、5对压入到混炼室3的橡胶、塑料等被混炼材料进行混炼、并将成为所希望的混炼状态的被混炼材料向外部取出的结构。
[0034]如图2所示，一对转子5、5的轴向的两端侧均被轴承6、7支承为旋转自由。另外，转子5的轴向的一端侧(驱动侧的相反侧)不向壳体4的外部突出，但轴向的另一端侧(驱动侧)向壳体4的外部突出。在该突出的转子5的另一端侧连接有齿轮联轴器等连接装置，由驱动装置产生的驱动力经由连接装置而输入。
[0035]需要说明的是，在以下的说明中，将图2的纸面的左侧称作对轴向负载测量装置I进行说明时的“驱动侧的相反侧”或者“一端侧”，将纸面的右侧称作对轴向负载测量装置I进行说明时的“驱动侧”或者“另一端侧”。另外，将图1的纸面的上侧称作对轴向负载测量装置I进行说明时的“上侧”，将纸面的下侧称作对轴向负载测量装置I进行说明时的“下侧”。此外，将图2的纸面的上侧称作对轴向负载测量装置I进行说明时的“左侧”，将纸面的下侧称作对轴向负载测量装置I进行说明时的“右侧”。
[0036]如图1所示，在混炼室3的上部形成有朝向上方开口的开口部8。在开口部8的上侧形成有将橡胶、塑料等被混炼材料沿着上下方向引导(导入)的材料导入路9。另外，在材料导入路9的上部设有通过朝向下方摆动而能够开口的料斗10。从料斗10投入在橡胶、塑料等母材中配合有添加剂等的被混炼材料。另外，在材料导入路9的内部，将浮动重块11设为能够沿着材料导入路9的形成方向(上下方向)移动。通过使浮动重块11向下方移动，能够将投入到材料导入路9的内部的被混炼材料按压到下方的混炼室3内。
[0037]混炼室3形成为将两个圆筒状的空洞以外周面的一部分相互重合的方式左右排列那样的形状(沿着轴垂直方向的剖面为眼镜孔的形状)。在混炼室3的内部配备有上述的一对转子5、5 ο 一对转子5、5的轴心与混炼室3的两个圆筒状的空洞的中心大致一致。如图2所示，在各转子5的外周面上形成有对被混炼材料进行混炼的叶片12。在该转子5的外周面上设置的叶片12成为在任意转子5中均相对于轴向(轴线)扭曲的构造，右侧的转子5和左侧的转子5形成为，能够使被混炼材料彼此在轴向的相反朝向上产生流动。
[0038]在各转子5的两端侧分别设有将该转子5支承为旋转自如的轴承6、7。两端侧的轴承6、7采用不仅能够支承径向的负载、还能够支承轴向的负载的轴承。作为这样的轴承6、7而使用多列圆锥滚子轴承、自动调芯滚子轴承。需要说明的是，转子5的另一端侧的轴承7采用为了吸收转子5的热拉伸而能够沿轴向滑动的构造。
[0039]另外，在转子5的轴向的另一端侧设有对由原动机等驱动装置产生的旋转驱动力(旋转)进行减速并传递的减速器。由该减速器减速后的旋转驱动力经由上述的连接装置(允许减速器的轴心与转子5的轴心的偏差、并且能够允许转子5的轴向的移动的齿轮联轴器)而输入至各转子5、5，各转子5、5彼此朝不同方向旋转。此外，转子5的轴向的一端侧朝向前端而形成为锥状，在该锥状的部分安装有轴承6的内圈13。
[0040]S卩，在上述的封闭式混炼装置2中，以叶片12扫过混炼室3的内壁的方式使转子5旋转，利用在转子5上形成的叶片12使被压入到混炼室3内的被混炼材料与各种添加剂一起进行混炼。此时，各转子5、5的叶片12的扭曲方向相同且旋转方向彼此相反，因此在图2的纸面上侧所示的左侧的转子5中，产生从轴向的另一端侧(驱动侧)朝向一端侧(驱动侧的相反侦D的轴向负载，在图2的纸面下侧所示的右侧的转子5中，产生从轴向的一端侧(驱动侧的相反侧)朝向另一端侧(驱动侧)的轴向负载。在此，由图2的纸面上侧所示的转子5以及纸面下侧所示的转子5产生的轴向负载均由一端侧的轴承6支承。
[0041 ]如此一来，通过将在混炼室3的下侧形成的排出口 14的吊门15打开，将通过使转子5旋转进行混炼后的被混炼材料从排出口 14向混炼室3的外部取出。而且，在取出被混炼材料之后，使吊门15再次向上方摆动而堵塞混炼室3的排出口 14，使用浮动重块11将下一批次的被混炼材料从投入口按压到混炼室3内。通过重复这样的批次式的混炼循环，在上述的封闭式混炼装置2中进行混炼。
[0042]然而，伴随着被混炼材料的混炼而在转子5上产生的轴向负载对支承转子5的轴承(轴向轴承)的寿命造成较大的影响，为了判断轴承的寿命而需要精确地测量轴向负载。因此，在上述的封闭式混炼装置2上，相对于承受轴向负载的一端侧的轴承6而设有轴向负载测量装置I。轴向负载测量装置I将轴承6的内圈13相对于外圈16沿轴向的位移测量为相对位移，并通过对测量出的相对位移乘以换算系数而精确地计算轴向负载。
[0043]接下来，对本发明的实施方式的轴向负载测量装置I进行说明。关于上述的一端侧的轴承6，其外圈16借助外圈固定构件17(轴承抑制件)而安装于在外圈16的更靠外周侧设置的外壳18。另外，轴承6的内圈13借助内圈固定构件20(轴承抑制件)而安装于在内圈13的更靠内周侧设置的转子5。这些外圈固定构件17以及内圈固定构件20邻接地配备在外圈16、内圈13的一端侧。夕卜圈固定构件17使用后述的紧固螺栓而紧固(固定)于外壳18。内圈固定构件20使用后述的紧固螺栓而紧固(固定)于转子5的一端侧端面。
[0044]具体来说，轴向负载测量装置I是在一端侧的轴承6的外圈16侧设置的构件，换言之，在外圈固定构件17或者安装有外圈固定构件17的外壳18上具备至少一个以上的位移传感器19。而且，位移传感器19被设为能够测定内圈13相对于外圈16的沿着轴向的相对位移。换句话说，位移传感器19设为能够测定固定一端侧的轴承6的内圈13的内圈固定构件20或者安装有内圈固定构件20的转子5的位置。另外，在轴向负载测量装置I上设有负载计算部(未图示)，该负载计算部通过对由位移传感器19测量出的相对位移乘以换算系数来计算施加于转子5的轴向负载。
[0045]换句话说，轴向负载测量装置I中，位移传感器19测量表示内圈固定构件20或者转子5相对于外圈固定构件17或者外壳18沿着轴向位移了何种程度的相对位移，负载计算部通过对由位移传感器19测量出的相对位移乘以换算系数来计算施加于转子5的轴向负载。然而，为了利用轴向负载测量装置I高精度地求出在转子5上产生的轴向负载，需要进行校正，以便根据相对位移来计算适当的轴向负载。上述的轴向负载测量装置I的校正通过将换算系数的值修正为适当的值来进行，使得由轴向负载测量装置I实际测量的轴向负载与真实的轴向负载一致。
[0046]然而，上述的轴向负载测量装置I的校正需要通过实际设有轴向负载测量装置I的封闭式混炼装置2、换言之实际机器来进行。换句话说，根据轴承6内部的摩擦状态、转子5的旋转的有无，施加于转子5的轴向负载发生变化，因此为了进行精确的校正，优选在实际的封闭式混炼装置2中一边施加混炼时所产生的较大的轴向负载、一边使转子5旋转而进行校正。
[0047]对此，本发明人在校正轴向负载测量装置I时，想到将对轴承6、7进行固定的紧固螺栓更换为能够测量沿轴向施加的负载的轴向力测量螺栓26，并使用由轴向力测量螺栓26测量的轴向力进行校正。若使用上述的轴向力测量螺栓26，则在实际上设有轴向负载测量装置I的封闭式混炼装置2中，能够在与实际上进行混炼的情况相同的条件下进行校正，从而能够高精度地实施轴向负载测量装置I的校正。
[0048]S卩，本发明的实施方式的轴向负载测量装置I的校正方法的特征在于，作为用于固定上述的一端侧的轴承6的紧固螺栓而使用能够测量沿轴向施加的负载的轴向力测量螺栓26，使用由该轴向力测量螺栓26测量出的轴向力和测量该轴向力时的相对位移来校正换算系数。具体来说，作为将上述的外圈固定构件17紧固于外壳18的外圈固定构件17用的紧固螺栓、或者将内圈固定构件20紧固于转子5的内圈固定构件20用的紧固螺栓，可以使用上述的轴向力测量螺栓26。
[0049]以下，举出外圈固定构件17用的紧固螺栓使用轴向力测量螺栓26的例子，对本发明的实施方式的轴向负载测量装置I的校正方法进行说明。如图3所示，轴向力测量螺栓26成为使用应变仪27而能够测量施加于螺栓的轴向力的结构。具体来说，在轴向力测量螺栓26的外周面上粘贴有能够检测轴向力的应变仪27。另外，在轴向力测量螺栓26的内部，形成有从头部贯穿螺栓的内部而到达应变仪27的贯通孔28。向贯通孔28中插入有从应变仪27延伸的输出线29。在轴向力测量螺栓26中，通过检测应变仪27的电阻值而能够检测施加于轴向力测量螺栓26的轴向力。需要说明的是，粘贴于轴向力测量螺栓26的应变仪27在各个轴向力测量螺栓26中预先校正轴向力与应变之间的关系。
[0050]上述的轴向力测量螺栓26被安装为代替将上述的外圈固定构件17紧固于外壳18的外圈固定构件17用的紧固螺栓。换句话说，外圈固定构件17形成为圆环状，因此使用在外圈固定构件17的周向上隔开规定的间隔设置的多个紧固螺栓进行紧固。而且，这些紧固螺栓全部为上述的轴向力测量螺栓26。
[0051]需要说明的是，在将轴向力测量螺栓26安装为替代内圈固定构件20用的紧固螺栓的情况下，与外圈固定构件17用的紧固螺栓同样地将内圈固定构件20用的紧固螺栓的全部替换为轴向力测量螺栓2 6即可。如此一来，按照轴向力测量螺栓2 6的根数来全部合计由多个轴向力测量螺栓26测量出的轴向力，将轴向力的总计作为“实际施加于转子5的轴向负载”、换言之真实的轴向负载来处理。另一方面，在上述的轴向负载测量装置I中，也基于由位移传感器19测量出的相对位移来计算轴向负载。对此，校正换算系数，使得由轴向负载测量装置I计算出的值与真实的轴向负载一致。
[0052]具体来说，上述的轴向负载测量装置I的校正方法按照如下顺序来进行。首先，准备预先校正了轴向力与产生应变之间的关系的轴向力测量螺栓26。将紧固螺栓全部更换为准备好的轴向力测量螺栓26，该紧固螺栓用于将外圈固定构件17紧固于外壳18。
[0053]在图例中，将在周向上隔开180°的相位差进行设置的两处紧固螺栓更换为准备好的轴向力测量螺栓26。如此一来，在将紧固螺栓安装于外圈固定构件17之后，在轴向力输入之前预先取得应变的零点。然后，一边监视由轴向力测量螺栓26测量的轴向力的测量结果(输出)，一边以使测量出的轴向力成为规定的初始轴向力的方式紧固轴向力测量螺栓26，从而将轴向力测量螺栓26安装于外圈固定构件17。
[0054]在将轴向力测量螺栓26安装于外圈固定构件17之后，一边使转子5旋转一边向封闭式混炼装置2投入被混炼材料。将由位移传感器19测量出的相对位移的输出和由轴向力测量螺栓26测量出的轴向力记录于数据记录器、存储器。如此一来，将记录于数据记录器、存储器的轴向力测量螺栓26的轴向力按照轴向力测量螺栓26的根数进行加法运算，从而求出轴向力的总计。将所求出的轴向力的总计除以由位移传感器19测量出的相对位移的测量值而计算出换算系数，并将其设为校正后的换算系数。
[0055]需要说明的是，该换算系数的计算需要在各轴向力测量螺栓26的负载超过初始轴向力的区域内进行。因此，相对于在各轴向力测量螺栓26的负载超过初始轴向力的区域内获得的多个换算系数，求出使用其平均值等的换算系数的代表值等，若使用所求出的代表值，则能够实现轴向负载测量装置I的校正。
[0056]然而，为了使用上述的轴向力测量螺栓26而准确地测量施加于转子5的轴向负载，需要适当地设定紧固螺栓的紧固方式(紧固的强度)。这是因为，能够由轴向力测量螺栓26准确地测量轴向负载这一设定局限于施加于转子5的轴向负载仅作用于轴向力测量螺栓26的情况。换句话说，在使紧固螺栓牢固地紧固等而在测量轴向负载时也使轴承6的外圈16的另一端侧端面保持与外壳18接触的状态下，不会因施加于转子5的轴向负载而使轴向力测量螺栓26产生拉伸，从而无法利用轴向力测量螺栓26来测量准确的轴向负载。
[0057]例如，如图4所示，考虑相对于外壳118而牢固地紧固轴向力测量螺栓126 (紧固螺栓)的情况。在该情况下，基于轴向力测量螺栓126的紧固力较大，因此利用轴向力测量螺栓126使外圈固定构件117朝轴向的另一端侧按压。因此，成为经由外圈固定构件117将轴承的另一端侧端面以较强的力按压于外壳118而与外壳118接触的状态。因此，即便施加轴向负载而将转子105按压于一端侧，从转子105经由轴承而传递至外圈固定构件117的轴向负载从外圈固定构件117的一端侧端面传递至轴向力测量螺栓126，但不会在轴向力测量螺栓126上产生拉伸。在该情况下，利用轴向力测量螺栓126无法测量所产生的轴向负载。当然，由上述状态下的轴向力测量螺栓126测量出的轴向力谈不上是准确的，也难以高精度地进行轴向负载测量装置101的校正。
[0058]然而，如图5所示，在将轴向力测量螺栓26松弛地紧固于外壳18的情况下，轴向力测量螺栓26对外圈固定构件17的紧固力小，因此不会将外圈固定构件17朝轴向的另一端侧强力按压。因此，在向转子5施加轴向负载的情况下，轴承6的外圈16的另一端侧端面与外壳18分离。因此，从转子5传递至外圈固定构件17的轴向负载超过轴向力测量螺栓26的初始轴向力而在轴向力测量螺栓26上产生拉伸，从而能够利用轴向力测量螺栓26来测量轴向负载。
[0059]换句话说，在调整轴向力测量螺栓26的紧固方式而对转子5施加轴向负载的情况下，若能够以使轴承6的外圈16的另一端侧端面与外壳18分离的程度的弱紧固力进行紧固，则能够根据由轴向力测量螺栓26测量出的轴向力准确地把握轴向负载。需要说明的是，经由外圈固定构件17而使轴承6的外圈16的另一端侧端面按压于外壳18并接触的力被认为与从轴向力测量螺栓26的初始的紧固力减去施加于转子5的轴向负载后的力相当，因此若将轴向力测量螺栓26的初始的紧固力设为规定的值以下，则能够利用轴向力测量螺栓26来准确地测量轴向负载。具体来说，优选的是，将混炼中的转子5所产生的轴向负载中的最大的轴向负载除以在外壳18上设置的轴向力测量螺栓26的根数后的值以下的负载设为轴向力测量螺栓26的初始轴向力，在对轴向力测量螺栓26全部施加超过初始轴向力的轴向力时，使用由轴向力测量螺栓26测量的轴向力来校正换算系数。
[0060]需要说明的是，与图5相同，即便在对轴向力测量螺栓26全部施加超过初始轴向力的轴向力的情况下，例如如图6所示，在相对于转子105从一端侧朝向另一端侧作用轴向负载的情况下，换言之，在轴向负载的施加方向相反的情况下，无法利用轴向力测量螺栓126准确地测量轴向负载。如图6所示，在轴向负载从一端侧朝向另一端侧作用的情况下，外圈固定构件117的另一端侧端面一定与外壳118接触，无法对轴向力测量螺栓126施加全部的轴向负载。如此在轴向负载从一端侧朝向另一端侧作用的情况下，如图7所示，通过将在内圈固定构件20与转子5之间设置的内圈固定构件20用的紧固螺栓全部更换为轴向力测量螺栓26，由此能够高精度地进行轴向负载测量装置I的校正。
[0061]在此，优选的是，将混炼中的转子5所产生的轴向负载中的最大的轴向负载除以在转子5上设置的轴向力测量螺栓26的根数后的值以下的负载设为轴向力测量螺栓26的初始轴向力，使用在对轴向力测量螺栓26全部施加超过初始轴向力的轴向力时由轴向力测量螺栓26测量的轴向力而校正换算系数。根据以上的点，为了高精度地进行上述的轴向负载测量装置I的校正，除了对轴向力测量螺栓26全部施加超过初始轴向力的轴向力这点以外，还需要根据轴向负载的朝向将轴向力测量螺栓26安装于外圈固定构件17或者内圈固定构件
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[0062]在使用上述的轴向力测量螺栓26的轴向负载测量装置I的校正方法中，基于实际施加于轴承6的轴向力来决定换算系数(校正后的换算系数)，因此能够高精度地进行轴向负载测量装置I的校正。另外，在上述的校正方法中，作为用于对转子5施加轴向负载的机构、用于使转子5旋转的机构，无需准备大型的装置，不使装置结构复杂化就能够实现轴向负载测量装置I的校正。
[0063]接下来，使用实际的实验数据，对使用上述的校正方法的情况下的校正的精度进行说明。例如，相对于在转子5的一端侧设置的轴承6的外圈固定构件17，将向外壳18固定外圈固定构件17的四根紧固螺栓替换为轴向力测量螺栓26，从而利用各轴向力测量螺栓26来测量轴向力。需要说明的是，轴向力测量螺栓26的初始轴向力(应变)与投入被混炼材料之前的状态、换句话说不作用负载的状态下的应变值相当，由各轴向力测量螺栓26测量的应变被设定在300μπι?400μπι的范围内。如此一来，由各轴向力测量螺栓26测量出的轴向力的测量结果如图8所示。
[0064]需要说明的是，图8的纵轴不表示轴向力而表示应变，若使应变乘以弹性系数，则能够换算为轴向力，因此图8中的纵轴示出应变。另外，图9、图10也因同样的理由使纵轴为“位移量”、“应变总计值”，轴向力的测量结果也作为表示相同趋势的数据而在以下进行说明。另一方面，如图9所示，在轴向负载测量装置I的外圈固定构件17设有位移传感器19，由位移传感器19测量出的转子5的相对位移也被测量。因此，能够利用负载计算部对测量出的相对位移乘以换算系数来计算轴向负载。
[0065]例如，图10对测量出的相对位移乘以换算系数而得到的轴向负载、以及由轴向力测量螺栓26测量出的轴向力的总计进行比较。需要说明的是，在该轴向负载的计算中使用的换算系数以如下方式求出:使各轴向力测量螺栓26的应变相对于由相对位移导出的轴向负载在超过初始轴向力的区间内最为一致。
[0066]当观察在图10中由“粗线”表示的“相对位移乘以换算系数而得到的轴向负载”的结果时，在测量开始后20秒左右开始混炼，随着时间流逝而轴向负载的值变大。然而，在图10中由“细线”表示的“轴向力的总计”虽具有些许波动，但在测量开始后35秒左右之前，值没有变大。
[0067]但是，在测量开始后35秒，各轴向力测量螺栓26的应变超过初始轴向力时，“相对位移乘以换算系数而得到的轴向负载”的结果和“轴向力的总计”的结果以大致相同的值进行变化。然后，在测量开始后100秒左右，各轴向力测量螺栓26的应变低于初始轴向力时，“相对位移乘以换算系数而得到的轴向负载”的结果和“轴向力的总计”的结果以差距较大的数值进行变化。
[0068]根据这些结果，知晓在各轴向力测量螺栓26的应变超过初始轴向力的区间，“相对位移乘以换算系数而得到的轴向负载”和“由轴向力测量螺栓26测量出的轴向力的总计”极高精度地一致。由此判断为，在各轴向力测量螺栓26的应变超过初始轴向力的区间，能够精确地求出用于将相对位移换算为轴向负载的换算系数，能够适当地进行轴向负载测量装置I的校正。
[0069]需要说明的是，本次公开的实施方式的全部点皆为例示，应认为并非是限定性内容。尤其是在本次公开的实施方式中，作为未明确公开的事项、例如运转条件或操作条件、各种参数、构成物的尺寸、重量、体积等，采用在不脱离本领域技术人员通常实施的范围内只要是普通的本领域技术人员就能够容易假定的值。
[0070]本申请基于在2013年12月20日申请的日本专利申请2013-263890而主张优先权，并将其内容援引于此。
[0071]附图标记说明:
[0072]I轴向负载测量装置
[0073]2封闭式混炼装置
[0074]3混炼室
[0075]4 壳体
[0076]5 转子
[0077]6 一端侧的轴承
[0078]7另一端侧的轴承
[0079]8 开口部
[0080]9材料导入路
[0081]10 料斗
[0082]11浮动重块
[0083]12 叶片
[0084]13 内圈
[0085]14 排出口
[0086]15 吊门
[0087]16 外圈
[0088]17外圈固定构件
[0089]18 外壳
[0090]19位移传感器
[0091]20内圈固定构件
[0092]26轴向力测量螺栓
[0093]27应变仪
[0094]28贯通孔
[0095]29输出线
【主权项】
1.一种封闭式混炼装置的轴向负载测量装置的校正方法，该封闭式混炼装置具备一对转子，所述一对转子以轴心彼此平行的方式隔开规定的间隙进行邻接配置，并且彼此朝向不同方向旋转，在所述一对转子的两端侧设有对施加于各转子的径向的负载进行支承的轴承，施加于各所述转子的轴向的负载由两端侧的所述轴承中的一端侧的所述轴承支承， 其特征在于， 求出对所述一端侧的轴承的外圈进行固定的外圈固定构件与对所述一端侧的轴承的内圈进行固定的内圈固定构件的沿着轴向的相对位移、或者安装有所述外圈固定构件的外壳与安装有所述内圈固定构件的转子的沿着轴向的相对位移， 在通过对所求出的所述相对位移乘以换算系数而计算向所述转子施加的轴向负载时，作为用于固定所述一端侧的轴承的紧固螺栓而使用能够测量沿轴向施加的负载的轴向力测量螺栓， 使用由所述轴向力测量螺栓测量出的轴向力和测量该轴向力时的所述相对位移来校正所述换算系数。2.根据权利要求1所述的封闭式混炼装置的轴向负载测量装置的校正方法，其特征在于， 作为将所述外圈固定构件紧固于所述外壳的外圈固定构件用的所述紧固螺栓而使用所述轴向力测量螺栓。3.根据权利要求1或2所述的封闭式混炼装置的轴向负载测量装置的校正方法，其特征在于， 作为将所述内圈固定构件紧固于所述转子的内圈固定构件用的所述紧固螺栓而使用所述轴向力测量螺栓。4.根据权利要求1所述的封闭式混炼装置的轴向负载测量装置的校正方法，其特征在于， 将混炼中的所述转子所产生的轴向负载中的最大的轴向负载除以在所述转子上设置的所述紧固螺栓的根数而成的值以下的负载设为所述轴向力测量螺栓的初始轴向力， 在向所有的所述轴向力测量螺栓施加超过所述初始轴向力的轴向力时，使用由所述轴向力测量螺栓测量的轴向力来校正所述换算系数。5.根据权利要求1所述的封闭式混炼装置的轴向负载测量装置的校正方法，其特征在于， 将混炼中的所述转子所产生的轴向负载中的最大的轴向负载除以在所述外壳上设置的所述紧固螺栓的根数而成的值以下的负载设为所述轴向力测量螺栓的初始轴向力， 在向所有的所述轴向力测量螺栓施加超过所述初始轴向力的轴向力时，使用由所述轴向力测量螺栓测量的轴向力来校正所述换算系数。6.—种封闭式混炼装置的轴向负载测量装置，该封闭式混炼装置具备一对转子，所述一对转子以轴心彼此平行的方式隔开规定的间隙进行邻接配置，并且彼此朝向不同方向旋转，在所述一对转子的两端侧设有对施加于各转子的径向的负载进行支承的轴承，施加于各所述转子的轴向的负载由两端侧的所述轴承中的一端侧的所述轴承支承， 其特征在于， 所述封闭式混炼装置的轴向负载测量装置具备: 位移传感器，其求出对所述一端侧的轴承的外圈进行固定的外圈固定构件与对所述一端侧的轴承的内圈进行固定的内圈固定构件的沿着轴向的相对位移、或者安装有所述外圈固定构件的外壳与安装有所述内圈固定构件的转子的沿着轴向的相对位移； 轴向力测量螺栓，在通过对所求出的所述相对位移乘以换算系数而计算向所述转子施加的轴向负载时，该轴向力测量螺栓作为用于固定所述一端侧的轴承的紧固螺栓而能够测量沿轴向施加的负载;以及 负载计算部，其使用由所述轴向力测量螺栓测量出的轴向力和测量该轴向力时的所述相对位移来校正所述换算系数。
【文档编号】B29B7/28GK105828925SQ201480068301
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年12月9日
【发明人】冈田彻, 田中雄介
【申请人】株式会社神户制钢所