JP2011021805A - ロータリキルンにおける回転体の周長計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータリキルンを停止させること無くタイヤ等回転体の外周長さを検出することができる計測装置を提供する。
【解決手段】ロータリキルンにおける回転体の周長を測定する装置であって、ストライカ１６と近接センサ１４によりタイヤ６２の回転数を検出する回転検出部１２と、タイヤ６２の外周に転がり接触する周長測定用ローラ２２と周長測定用ローラ２２の回転角度を検出する回転角度検出器２４とを有する周長測定部２０と、回転検出部１２と周長測定部２０の稼動を制御し、回転検出部１２によって検出された回転数と周長測定部２０によって検出された回転角度、および周長測定用ローラ２２の周長に基づいて、タイヤ６２の周長および外径、または周長および外径のいずれか一方を算出する演算部を備えた制御部４０とを有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、セメント製造や廃棄物処理、各種原料の精錬などに用いられるロータリキルンに係り、特にロータリキルンを構成する回転体の周長を計測するための装置に関する。

ロータリキルンは図３に示すように、回転炉となる胴体２と、ガースギア３、ピニオンギア４、タイヤ５、ローラ６とを基本として構成される。ガースギア３は、胴体２を回転駆動させるためのギアであり、胴体２の外周であって任意の位置に設けられる。ピニオンギア４は、モータなどの駆動源７からの動力をガースギア３に伝達するためのギアである。

タイヤ５は、胴体２の外周に設けられ、胴体２を支持するローラ６との接点を成す。胴体２は、その半径を約１．５〜３ｍ、長さを約４０〜１２０ｍとする長尺物である。このためタイヤ５は胴体２の複数個所に配置される。ローラ６は、２個一対として各タイヤ５の下部に配置されて胴体２を支持する役割を担う。

このような構成のロータリキルン１では、胴体２に設けられたタイヤ５とこれを支持するローラ６との間に継続的な負荷が長期に亙って繰り返し付加されるため、摩耗や経年劣化により胴体２の落ち込みやローラ６の片当たりなどが生ずることがある。胴体２は上述したように長尺な重量物であるため、局所的な落ち込みや片当たりが生じた場合には胴体２自体に歪みが生じてしまう。また、全体的な落ち込みが生じた場合には、ガースギア３とピニオンギア４との噛み合いが深くなり、駆動に支障を来たすこととなってしまう。

このような胴体２の歪み、駆動の支障を防止するために、胴体２の落ち込み等が生じた場合には、落ち込み部を支持するローラ６の軸間距離を縮めることで胴体２の高さを調整する必要がある。しかし、胴体２の落ち込み、すなわちタイヤ５等に対する摩耗が生じたか否かは従来、ロータリキルン１の稼動を停止させて点検を行うことにより初めて知ることができるものである。また、胴体２の摩耗は、直径数ｍもある胴体２の外周長さを作業員の手によって測定し、これを直径に換算することで知ることができる値であり、その手間と作業性の悪さ、及びロータリキルン１を停止させる事による生産性の悪化などが問題視されてきた。

特許文献１には、タイヤとローラとの接触状態の変化から生ずる荷重変化に基づき、ローラの接触面を変化させることでローラによる胴体の支持状態の改善を図る手段が開示されている。

特開平７−２１８１４１号公報

特許文献１に開示されている手段によれば、ローラに負荷される荷重の分散が図られることより、タイヤがローラに対して片当たりすることによる胴体の破損等は避けることができるようになると考えられる。

しかし、特許文献１に開示されている手段はローラに負荷される荷重の変化を補正するものであるため、ローラやタイヤの減り、およびタイヤの外周振れなどを検出することはできない。このため結果として、胴体の一部や全体に落ち込みが生じた場合であってもそれを検知することができず。これによって胴体に歪みや破損が生ずる虞がある。
そこで本発明では、ロータリキルンを停止させること無くタイヤ等回転体の外周長さを検出することができる計測装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係るロータリキルンにおける回転体の周長測定装置は、ロータリキルンにおける回転体の周長を測定する装置であって、ストライカとセンサにより前記回転体の回転数を検出する回転検出部と、前記回転体の外周に転がり接触する周長測定用ローラと前記周長測定用ローラの回転角度を検出する回転角度検出器とを有する周長測定部と、前記回転検出部と前記周長測定部の稼動を制御し、前記回転検出部によって検出された回転数と前記周長測定部によって検出された回転角度、および前記周長測定用ローラの周長に基づいて、前記回転体の周長および外径、または周長および外径のいずれか一方を算出する演算部を備えた制御部とを有することを特徴とする。

また、上記特徴を有する回転体の周長測定装置では、前記回転体の外周面における凹凸を検出する振れ検出手段を備えるようにすることが望ましい。
このような構成とすることにより、回転体の周長計測と共に、回転体の外周振れの検出も行うことができる。

また、上記のような特徴を有する回転体の周長測定装置では、前記振れ検出手段は、前記周長測定部に統合配置すると良い。
このような構成とすることにより、装置の小型化、設置スペースの縮小を図ることができる。

上記特徴を有するロータリキルンにおける回転体の周長測定装置によれば、ロータリキルンを停止させること無くタイヤ等回転体の外周長さを検出することができる。

実施形態に係るロータリキルンにおける回転体の周長測定装置の構成を示すブロック図である。 振れ検出手段を備える周長測定部におけるロッドの部分拡大図である。 ロータリキルンの基本構成を示す図である。

以下、本発明のロータリキルンにおける回転体の周長計測装置に係る実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
まず、図１を参照して、計測対象の回転体として胴体６０に外嵌されたタイヤ６２を例に挙げて説明する。本実施形態に係る回転体の周長計測装置（以下、単に計測装置１０と称す）は、回転検出部１２と周長測定部２０、および制御部４０を基本として構成される。

回転検出部１２は、近接センサ１４とストライカ１６を基本として構成される。近接センサ１４は非接触でストライカ１６の接近を検出するセンサであり、タイヤ６２の側面に検出面を向けて配置される。近接センサ１４を固定する手段は特に限定するものでは無いが、例えばマグネットベース１８などにより固定物に張り付けられる構成とすれば良い。ストライカ１６は、近接センサ１４による検出対象物である。胴体６０が周回する毎に近接センサ１４のセンサ面を通過するように、タイヤ６２の側面に張り付けられる。ストライカ１６の貼付手段としては、タイヤ６２の素材が磁性体である場合にはマグネット、非磁性体の場合には粘着テープなどを用いれば良い。このような構成の回転検出部１２によれば、近接センサ１４により検出されたストライカ１６が、周回して再び検出されることにより胴体６０が１周したことを認識することができる。

周長測定部２０は、周長測定用ローラ２２と、回転角度検出器２４を基本として構成され、本実施形態の場合には振れ検出手段２６を備える構成としている。周長測定用ローラ２２は、タイヤ６２の外周に接触してタイヤ６２に連れ回りするローラである。回転角度検出器２４は、周長測定用ローラ２２の回転角度をパルスとして検出するセンサであり、１回転、すなわち３６０度間における出力パルスの数が多いほど（分解能が高いほど）、測定長さの精度を上げることができる。

例えば２０００パルス／１回転の分解能の回転角度検出器２４を使用した場合、周長測定用ローラ２２の外周長さの２０００分の１の距離まで計測することができることとなる。周長測定用ローラ２２の外周長さは既知であるため、タイヤ６２が１周する間に周長測定用ローラ２２が何周（何度）回転したかを検出することにより、タイヤ６２の外周長さ（周長）を測定することができるようになる。

振れ検出手段２６は、周長測定用ローラ２２の上下動を検出することで、計測対象としたタイヤ６２の外周の歪みを検出するというものであり、その構成は特に限定するものでは無いが、例えば次のような構成とすれば良い。振れ検出手段２６は周長測定用ローラ２２及び回転角度検出器２４を支持するロッド３６上に配置された固定板３０と可動板２８、バネ３２、及びレーザ変位計３４とを有する。周長測定用ローラ２２を支えるロッド３６は図２に示すように、周長測定用ローラ２２に接続された上部片３６ａと、位置固定を行うマグネットベース３８に接続された下部片３６ｂとに分割されており、分割面の径を異ならせることにより上部片３６ａの下端部を下部片３６ｂの上端部へ収めることを可能な構成とされている。このためロッド３６は、収容部分を摺動させることにより全長を伸縮させることが可能となる。

固定板３０と可動板２８はこのようなロッド３６に対し、下部片３６ｂに固定板３０が、上部片３６ａに可動板２８がそれぞれ設けられ、固定板３０と可動板２８の間にバネ３２が配置される。バネ３２は例えば弦巻バネであれば良く、可動板２８を固定板３０から押し上げると共に周長測定用ローラ２２をタイヤ６２の外周面に押し当てる作用を担う。

レーザ変位計３４は、レーザ照射面を可動板２８に向けるようにして、固定板３０に配置される。このような配置形態によれば、タイヤ６２の外周振れにより周長測定用ローラ２２が押し戻されたり、周長測定用ローラ２２の押し込み量が増した場合に周長測定用ローラ２２の揺動に従って変化する可動板２８と固定板３０との間の距離を検出することで、タイヤ６２の外周面の凹凸を検知することができる。

制御部４０は、シーケンサ４２と表示器４４を基本として構成される。シーケンサ４２は、各種電子機器の信号制御を行う役割を担い、制御対象機器として、上述した近接センサ１４、回転角度検出器２４、及びレーザ変位計３４が接続されている。表示機は本実施形態の場合、入力手段と表示手段の役割を担い、前述したシーケンサ４２に接続されている。入力手段とは各種制御命令を入力する手段であり、例えば表示器４４における表示画面４６をタッチパネル形式とし、表示画面４６に表示される制御機器、あるいは制御プログラムの選択により、シーケンサ４２を介した近接センサ１４、回転角度検出器２４、及びレーザ変位計３４の制御を行ったり、表示画面４６に表示される情報の切り替えを行ったりする。表示画面４６に表示される情報としては例えば、測定物であるタイヤ６２が１回転する間に回転角度検出器２４により検出されるパルス数、このパルス数と周長測定用ローラ２２の周長とに基づいて算出されるタイヤ６２の周長や直径、およびレーザ変位計３４により検出される外周振れなどである。なお制御部４０は、計測装置１０全体の電力を賄う電源部５０に接続されている。

このような構成の計測装置１０では、表示器４４の表示画面４６を介して計測プログラムが起動されると、シーケンサ４２を介して近接センサ１４、回転角度検出器２４、およびレーザ変位計３４のＯＮ、ＯＦＦ制御が開始される。具体的には、計測プログラムの起動信号が出力されるとまず、近接センサ１４が起動される。計測対象としてのタイヤ６２が回転することにより、近接センサ１４がストライカ１６を捕らえると、シーケンサ４２に対してその旨の信号が送信される。近接センサ１４がストライカ１６を捕らえた旨の信号を受けたシーケンサ４２は、回転角度検出器２４とレーザ変位計３４を起動させ、周長の計測と外周振れの計測が開始される。回転角度検出器２４とレーザ変位計３４から出力される信号（パルス）は、シーケンサ４２を介して表示器４４内に設けられた演算部（不図示）に送信されてカウントが成される。

タイヤ６２の回転により、ストライカ１６が１周し、近接センサ１４が再びストライカ１６を捕らえた旨の信号をシーケンサ４２に送信することにより、シーケンサ４２は回転角度検出器２４とレーザ変位計３４による計測を停止させ、近接センサ１４も停止させると共に、表示器４４の演算部に対して計測終了信号を出力する。

計測終了を受けた演算部は、カウントしたパルス数と回転角度検出器２４の分解能、および周長測定用ローラ２２の周長（直径）に基づいてタイヤ６２の周長、および直径、またはそのいずれか一方を算出すると共に、計測開始から計測終了に至るまでにおけるレーザ変位計３４による計測値を表示画面４６に表示する。なお、各種データの表示は、１画面（１ページ）に複数表示させるようにしても良く、複数画面（複数ページ）に表示されたデータを順次切り換えて表示するようにしても良い。

このような構成の計測装置１０によれば、ロータリキルンを停止させること無くタイヤ６２の外周長さや外周振れを検出することができる。これにより、ロータリキルンの可動効率の向上を図ることができる。また、ロータリキルンを停止させることなく簡易に測定を行うことができるため、比較的短い間隔で定期測定を行うことが可能となり、ロータリキルンの破損や不具合の危険性を事前に検知することが可能となる。

上記のような計測装置１０では制御部４０として、シーケンサ４２と表示器４４に替えてパーソナルコンピュータ（不図示）を接続するようにしても良い。このような構成とすることにより、各種計測値をハードディスクやメモリ等の記憶手段に記憶することができるようになる。

計測値を記憶可能とすることにより、回転角度検出器２４やレーザ変位計３４による計測値を、ストライカ検知信号毎にリセットし、連続的に周長や外周振れを計測し続けることが可能となる。

また、計測データに基づき、基準円に対する外周振れの状態を作図し、これを表示するようにプリグラムすることもできる。これにより、経年的にタイヤ６２のどの部分に変形が生じ易いのか、あるいは胴体のどの部分の負荷が大きいのかといった情報を得ることが容易となる。

なお、上記実施形態では計測対象の回転体として胴体６０に外嵌されたタイヤ６２を例に挙げて説明した。しかしながらタイヤ６２を支持するローラや、回転する胴体６０自体を計測対象とした場合であっても、本発明に係る計測装置１０を用いることができる。

また、上記実施形態では振れ検出手段２６は周長測定部２０に備える構成とした。しかし振れ検出手段２６は、周長測定部２０とは独立して設けるようにしても良い。具体的には、レーザ変位計３４のレーザ照射面を直接、回転体の外周面に照射するというものである。また、上記実施形態では振れ検出手段２６の変位計として、非接触のレーザ変位計３４を用いる旨記載した。しかしながら変位計としては、差動トランス形式などを用いた接触式の変位計であっても良い。

本発明は、回転体であればその外径の大小に係わらず、周長や外周振れ、および直径等を計測することができる。

１０………計測装置（回転体の周長計測装置）、１２………回転検出部、１４………近接センサ、１６………ストライカ、１８………マグネットベース、２０………周長測定部、２２………周長測定用ローラ、２４………回転角度検出器、２６………振れ検出手段、２８………可動板、３０………固定板、３２………バネ、３４………レーザ変位計、３６………ロッド、３６ａ………上部片、３６ｂ………下部片、３８………マグネットベース、４０………制御部、４２………シーケンサ、４４………表示器、４６………表示画面、５０………電源部、６０………胴体、６２………タイヤ。

Claims (3)

1. ロータリキルンにおける回転体の周長を測定する装置であって、
   ストライカとセンサにより前記回転体の回転数を検出する回転検出部と、
   前記回転体の外周に転がり接触する周長測定用ローラと前記周長測定用ローラの回転角度を検出する回転角度検出器とを有する周長測定部と、
   前記回転検出部と前記周長測定部の稼動を制御し、前記回転検出部によって検出された回転数と前記周長測定部によって検出された回転角度、および前記周長測定用ローラの周長に基づいて、前記回転体の周長および外径、または周長および外径のいずれか一方を算出する演算部を備えた制御部とを有することを特徴とするロータリキルンにおける回転体の周長測定装置。
2. 前記回転体の外周面における凹凸を検出する振れ検出手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のロータリキルンにおける回転体の周長測定装置。
3. 前記振れ検出手段は、前記周長測定部に統合配置したことを特徴とする請求項２に記載のロータリキルンにおける回転体の周長測定装置。
   

Images