JP5061201B2 - 棒状の測定装置のための位置決め装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、連続鋳造金型のような対象物の測定点で測定量を決定するための、棒状の測定装置、例えば、熱電素子のための位置決め装置に関する。

このような位置決め装置は、例えば、米国特許第３７４５８２８号明細書から公知である。そこに開示された位置決め装置は、二重壁の金型の外側壁に取り付けられている。２つの金型壁の間に冷媒がある。その点で、前記金型の外側壁は、１重壁の金型の裏側に配置された水室と比較可能である。米国特許第３７４５８２８号明細書によると、位置決め装置は、外側壁でしっかり固定された円筒状のハウジング／案内素子を備えている。円筒状のハウジングと冷媒を貫いて、温度測定装置は、金型の第１の壁内の測定点まで案内される。円筒状のハウジング／案内素子は、熱電素子の案内のためだけでなく、圧縮バネとして備えられ、かつ、２つのストッパの間に挟まれたバネ素子の案内のためにも用いられる。一方のストッパは、熱電素子としっかり固定されているのに対して、他方のストッパは、円筒状のハウジングに、空間的にしっかりと配置されている。この構成によって、圧縮バネがストッパの間、又は、円筒状のハウジングの間で支え、かつ、定義された張力で、測定点に対して、熱電素子を押し付けている。

前述の張力は、例えば、第１の金型壁の裏側でボーリング穴の深さのより小さい不正確さで、又は、熱の影響に基づいて内側と外側の金型壁の基本的一定の間隔が増大するような好ましくない前提条件の下でも、熱電素子の良好な接触を生じさせる。圧縮バネのバネストロークは、通常、わずかのミリメータであり、かつ、それゆえ、より小さい不正確さを補償することが適当である。

実際、金型の裏側の測定点のためのボーリング孔は、通常、異なった深さであるが、ボーリング孔の深さは、例えば、１０〜６０ｍｍの間で少しずつ異なる。上で記述した公知の位置決め装置は、このようなボーリング孔の深さの大きい変化を補償するために、その相対的に短いバネストロークにとって適当でない。それに対応して、提供者は、様々なボーリング深さのための、ぞれぞれの様々な長さである様々なボーリング孔の深さが蓄えてある。組立の場合、しばしば、長さにおいて、およそわずかなミリメータだけ異なっている様々長さの熱電素子の大多数は、取り間違えや誤った組立が行われる。それによって、しばしば誤った測定が次々と行われる。

米国特許第３７４５８２８号明細書

本発明は、棒状の測定装置のための公知の位置決め装置をさらに改良することを課題とし、それは、例えば、連続鋳造金型のような対象物で、均一の長さを持った棒状の測定装置の利用を、様々の深さに対して適切な測定点で可能にすることである。

この課題は、請求項１の対象によって解決される。この解決策は、
上記第２のストッパが、円板形状の穴止め具の形で、中心に開口部を有して構成されており、この開口部を通って、棒状の温度測定装置が貫通して導かれていること、
上記バネ素子のための第２のストッパが、上記キャップとの結合状態において、上記円筒状の案内要素の対象物から遠い端部を超えて軸方向に位置移動可能に且つ適宜に調節可能にこのキャップ上で案内され、且つ固定可能であることを特徴とする。

本発明により設けられたキャップは、バネ素子のための第２のストッパの位置移動を、円筒状の案内要素の軸方向で、棒状の測定装置が挿入されるボーリング孔の深さの条件に応じて有利な方法で達成可能である。バネ素子のための第２のストッパの軸方向の位置移動可能性に基づいて、今や、金型裏壁で、それぞれのボーリング孔のために、その時々のボーリング孔の深さに依存せずに、同じ長さの測定装置が用いられ得る。そして、ボール孔を決定するために、個々の異なった長さの測定装置を設ける場合、取り違える危険はもうない。更に、第２のストッパが位置移動可能であることによって、特に、均一の長さを備えた測定装置の使用にもかかわらず、いずれの場合も、その都度個々のボーリング孔の深さに依存した適切な応力を調節することが可能であることを確実にする。そして、同時に、いずれの場合も、測定装置の先端と金型内部の測定点との間の必要な接触を確実なものとしている。均一の長さのみを持った測定装置の使用の替わりに、異なる標準長さを持った測定装置も当然用いられる。

キャップは、第１のねじ山を介して、円筒状の案内要素と接続することも可能である。第１のねじ山の補助のもとで、円筒の案内要素の対象物遠方端上で、キャップが外に突き出る長さは可変に調節可能である。その点で、第１のねじ山は、経路長の変更、又は、調節を可能とし、その経路長を介して、第２のストッパは、円筒の案内要素の対象物遠方端上で、軸方向外へ、位置移動可能であり、かつ、固定可能である。代案として、キャップは、バヨネット接続で、円筒の案内要素と接続可能でもある。バヨネット接続は、金型の運転した場合に腐食した環境をもたらす汚染し易いねじ山を備えていないこと、かつ、案内要素と熱電素子の組立及び分解を手によって、工具を用いずに可能にすることの利点がある。バヨネット接続は、多数の指状部／溝部接続（Ｍｅｈｒ−Ｆｉｎｇｅｒ／Ｎｕｔ）としても実行される。更なる代替案として、キャップは例えば、溶接によって、案内要素と接続する、又は、一部をその案内要素と構成することが可能である。

第２のストッパは、本発明の場合、中央に開口部を備えた円板形状の穴止め具を構成している。この開口部は、棒状の測定装置の貫通案内、又は、棒状の測定装置のケーブルの貫通案内のために用いられる。開口部の外で、穴止め具は、バネ素子のためのストッパとして用いられる。

第１の実施例によると、穴止め具に２つの対向するノーズを形成し、このノーズは、キャップのスリットに導かれる。スリットを備えられたキャップの第２のねじ山と噛みあい、かつ、ノーズを介して、穴止め具に作用するナットのおかげで、穴止め具は、軸方向に位置決め可能である。

第２の代替の実施例によると、穴止め具自身は、カバー、特に、カバーナットとして構成され、このカバーナットは、キャップの対象物遠方端上で固定可能である。カバーナットのねじ山の長さは、経路長の可変の調節のために、更なる方法を提供し、このカバーナット内部で、第２のストッパは、円筒の案内要素の対象物遠方端上で、外に位置移動可能であり、かつ、固定可能である。代案として、カバーは、バヨネット接続と、キャップで固定されもする。この場合、バヨネット接続のために、上で既に述べた利点が同様な評価に値する。

２つの実施例の場合、棒状の温度測定装置は、穴止め具の向こう側の対象物遠方端に、例えば約９０°、測定装置のケーブルを曲げるために、留め口を備えている。これは、トータルで必要とする構造の長さを更に縮めること、及び、バネストローク延長のための自由に使える更なる空間の使用に供されることが可能であるという利点がある。

棒状の測定装置の被覆は、例えば、バネ素子、及び／又は、穴止め具の開口部の領域で補強されている。なぜならば、補強によって、バネ素子、又は、穴止め具の影響によって、意図しない損傷、又は、測定装置又はそのケーブルの湾曲部の危険を避けられるからである。

それだけでなく、利点として、本発明によるキャップを、構成される金型システムの場合、簡単にシステムアップすることが可能であり、その結果、この構成されるシステムの場合、挙げられた利点を認識することが可能である。

本発明による位置決め装置の場合、バネ素子は、円筒の案内要素、及び、キャップの内部にあり、この場合、キャップは、第２のストッパによって、特に、カバーの形態で、密閉されている。この方法では、バネ素子は、好ましくは、作用する前に、汚れ、水蒸気、及び、流し込まれる粉末によるこびりつきのような好ましくない環境条件、特に、腐食に対して保護することができる。腐食に対して保護するために、位置決め装置、又は、その構成要素、特にバネ素子は、ステンレス鋼や銅等の腐食に耐性のある材料から製造する、又は、適当な腐食保護層を備えることが好ましい。

第１の実施例による本発明の位置決め装置である。 第１の実施例による本発明のキャップである。 第１の実施例によるバネ素子のための２つのストッパとしての穴止め具である。 第１の実施例による位置決め装置の斜視図である。 様々な張力を持った、組立てられていない状態と組み立てられた状態の第２の実施例による本発明の位置決め装置の図解による断面図である。 ３０ｍｍの補償のための第１の変形を備えた第２の実施例による本発明の位置決め装置の図解による断面図である。 ３０ｍｍの補償のための第２の変形を備えた第２の実施例による位置決め装置の断面図である。

本発明は、次に、図面に沿って、詳細に説明する。全ての図面で、同じ機械的要素は、同じ参照符号で示す。

本発明の２つの次に紹介する実施例は、両方、本発明の核となる概念、つまり、外へ、延長ボルトの形態で、円筒状の案内素子の金型遠方端上に、ネジ素子のための第２のストッパが位置移動及び固定することを実現する。それは、第２のストッパ１３２とキャップ１３０の形態で区別される。

最初に、図１から図４に関連する第１の実施例をより詳細に説明する。

図１は、連続鋳造金型３００の形態で、対象物の断面図を示したものである。この連続鋳造金型３００は、水室（図示せず）に、延長ボルトの形態の円筒状の案内素子１１０を介して、その裏面とネジ止めされている。延長ボルト１１０は、縦ボーリングを備え、この縦ボーリングを介して、例えば、温度測定装置、更なる例えとして、熱電素子の形態の棒状の測定装置２００が、水室の裏面から、連続鋳造金型３００の裏面のボーリングに案内されている。熱電素子２００の金型側端部は、測定点Ｍと接触している。連続鋳造金型３００の裏面上に、典型的な方法で、多数の測定点が異なった深さに設けられている。延長ボルト１１０は、水室の壁だけでなく、金型の裏面にねじって止められており、かつ、その点で、金型は空間的にしっかりと備えられている。金型遠方端で、延長ボルトは、熱電素子としっかり結合した第１のストッパ２１０、及び、同軸の熱電素子に案内されるバネ素子１２０の収容のために、穴が開けられている。このバネ素子１２０は、例えば、圧縮バネとして構成され、かつ、第１のストッパ２１０を押しつけている。

本発明によると、キャップ１３０は、延長ボルト１１０の金型遠方端としっかりと解離可能、又は、耐久性を持って接続されている。解離可能な接続の場合、キャップ１３０の頭部１３０−１は、端子素子として、好ましくは、バヨネット接続として構成されるか、図１で示したように、内部ねじ山を備えているかのいずれかである。さらに、キャップ１３０は、選択的に、延長ボルト１１０の金型遠方端に対して、例えば、リングパッキン１３１により密封されている。耐久性のある接続を実現する目的で、キャップは、例えば、円筒状の案内素子を一体的に構成、又は、それと溶接される。

第１の実施例による本発明のキャップは、図２で示されている。ここで、キャップは上述の頭部１３０−１を備え、そこで、円筒状の部位と接続されている。

第１の実施例の場合、穴止め具１３２’としての第２のストッパ１３２は、図３で示すように、２つのノーズ１３６’及び１３６’’を備えている。キャップ１３０はスリット１３５を備えている。穴止め具１３２’は、キャップの軸方向内部で位置移動可能である。この場合、スリット１３５にノーズ１３６’及び１３６’’が案内される。穴止め具１３２’の形態の第２のストッパの位置は、キャップの内部で、適宜に調節可能である。調節は、キャップ１３０上にねじ山１３７を備えて噛み合わさっているねじナット１３８により行われる。ねじナット１３８は、平ワッシャ１３９を介して、理想的な方法で作用し、かつ、ノーズ１３６’及び１３６’’は、穴止め具上で直接作用している。それぞれの調節過程で、熱電素子２００は、金型３００の測定点Ｍで固定されており、一方、同時に、熱電素子２００は、測定点Ｍで、バネ素子１２０及び第１のストッパ２１０を介して押されている。様々なボール孔の深さＴのために、それぞれ適当に調節するため、及び、この方法で確実な接触を保証するために、ねじナットの回転によって、測定点に対して押すべき所望の応力が調節可能である。

図４は、図１の本発明の位置決め装置を透視図で示している。

第２の実施例の場合、キャップ１３０は、ねじりニップルとしても示され、典型的には、スリットは形成されていないが、その場合、このスリットは無害である。第１の実施例と異なって、第２のストッパは、穴止め具１３２’’の形状で、カバーとして、好ましくは、カバーナットとして構成され、それは、キャップ１３０の対象物遠方端でねじ止め可能である（図５ａ）ｂ）及びｃ）参照）。代案として、カバーは、バヨネット接続で、キャップ１３０の対象物遠方端上に固定されもする。２つ目の代案として、解決可能なカバーは、好ましくは、キャップに対してＯリングを備えて密閉されている。

図５ａ）は、延長ねじ込み部１１０の対象物遠方端で、ねじ込まれるキャップ１３０、又は、ねじれニップルを備えた第２の実施例による本発明の位置決め装置を示している。もちろん、組立カバー１３２’’を有していない。熱電素子２００は、金具内部の測定点Ｍに接触しており、且つ、予応力をかけること無しに、キャップ１３０を超えて突き出ている。温度測定装置２００は、この温度測定装置の対象物遠方端で、カバーナット１３２’’内の開口部を通って導かれ、かつ、この熱電素子の突出するケーブル２８は、止め具２７によって曲げられている。キャップ１３０及びカバーナット１３２の内部で、温度測定装置２００としっかりと結合している第１のストッパ２１０と、カバーナットによって構成されている第２のストッパとの間に、バネ素子１２０が備えられている。しかし、図５ａ）では、予荷重されていない状態である。

図５ｂ）は、本質的に、図５ａ）と同一の構成を示しているが、カバーナット１３２’’がキャップ１３０とねじ留めされているかの相違がある。上で述べたように、カバーナット１３２は、バネ素子のために、第２のストッパとして働くので、このバネストロークは、カバーナットのねじ留めによって短くなっている。それによって、測定点Ｍに対して小さな予応力を持った温度測定装置２００がぶつかっている。この予応力は、温度測定装置の測定点側端部と測定点との間の接触が常に適切であるということを保証している。

図５ｃ）は、図５ｂ）と同一の組立状態の第２の実施例の本発明による位置決め装置を示しているが、今回は、金型内部の約１５ｍｍの高さにある測定点Ｍを示している。同一のキャップ１３０と同一のカバーナット１３２’’を使用した場合、第１のストッパ２１０は、熱電素子２００と共に、第２のストッパの方向に動き、それから、この場合、バネ素子の最大圧縮と、それに伴って現れる熱電素子のための最大応力とが生じる結果となる。図５ｂ）と図５ｃ）での測定点Ｍの異なった位置は、図５ｃ）でのみ、バネストロークの縮小によって補償される。図５ｃ）で示したように、バネ素子が完全に圧縮される場合、バネ素子は、その柔軟性を失い、それは通常望ましくない。

図６は、金型内部の２つの異なった測定点の間のより大きく高さ／深さが異なる場合、完全な圧縮、又は、バネ素子の封鎖を避けるための方法を示している。そのために、図６ｂ）のキャップ１３０は、図６ａ）のキャップより高さの差Δｈの半分だけ高く構成されているという例示している。第１のストッパ２１０と、カバーナット１３２’’の形態の第２のストッパとの間のバネストロークは、図６ａ）に対して図６ｂ）で、半分に短縮している。バネストロークの短縮は、図６ｂ）において、測定点Ｍ２に対して、温度測定装置２００の予応力の拡大を、つまり、２：１の変化したバネ係数を誘起する。しかし、図６ｂ）のバネ素子１２０は、まだ完全に圧縮しておらず、その結果、必要な場合は、柔軟に対応可能である。

図７は、第２の実施例の更なる変更例を示している。この変更例の場合、金型内部の測定点Ｍ２とＭ１の間の高さの差Δｈは、図５のように類似して、第１のストッパとカバーナット１３２’’の形態の第２のストッパの間のバネストロークの大きな短縮によって補償される。キャップ１３０の長さ、及び、ネジで取り付けたカバーナット１３２’’の位置は、図７ａ）と図７ｂ）と変わらないままである。この２つの図の間で、変化した３．５：１のバネ係数が用いられる。

本発明の２つの実施例の場合、円板形状の穴止め具の形態、又は、中心に開口部１３３を備えたカバーナットの形態の第２のストッパ１３２が構成されている。この中心開口部によって、熱電素子２００、又は、この突出するケーブルが導かれる。

２つの本発明による実施例の場合、熱電素子の被覆の絶縁体の摩耗、及び、それによって可能となる熱電素子の故障を避けるために、熱電素子２００の被覆、又は、熱電素子自身が、圧縮バネとして働くバネ素子の領域において補強された状態で、特に折り曲げ強固に形成されることが好ましい。

２つの本発明による実施例の場合、熱電素子は、第２のストッパ、又は、穴止め具の向こう側のその金型遠方端で、止め具２７が、繰り出される熱電素子のケーブル２８を曲げるために備えられている。

２つの実施例の場合、キャップの長さは、このキャップ長さがバネストロークを５−６０ｍｍのバンド幅で許容する程に大きく選択されるべきであり、且つ、このバンド幅は、連続鋳造金型の領域での本発明の使用のために特徴的である。

Claims (13)

1. 対象物（３００）の測定点（Ｍ）で、測定値を決定する棒状の測定装置（２００）のための位置決め装置（１００）であって、
   この位置決め装置が、
   円筒状の案内要素が対象物（３００）に空間的に強固に備えられ、且つ、その円筒状の案内要素内において、上記測定装置（２００）が、この測定装置が測定点（Ｍ）と接触するように案内されている、該円筒状の案内要素（１１０）と、および、
   測定装置（２００）と結合された第１のストッパ（２１０）と、測定点（Ｍ）に測定装置を押し当てるための第２のストッパ（１３２）との間の、バネ素子（１２０）とを備え、キャップ（１３０）が設けられており、
   上記キャップが、上記円筒状の案内要素（１１０）の対象物から遠い端部に接続されており、且つ、このキャップ内において、バネ素子（１２０）と測定装置（２００）とが案内されている様式の上記位置決め装置において、
   上記第２のストッパ（１３２）が、円板形状の穴止め具（１３２’）の形で、中心に開口部（１３３）を有して構成されており、この開口部を通って、棒状の温度測定装置（２００）が貫通して導かれていること、
   上記バネ素子（１２０）のための第２のストッパ（１３２、１３２’）が、上記キャップ（１３０）との結合状態において、上記円筒状の案内要素（１１０）の対象物から遠い端部を超えて軸方向に位置移動可能に且つ適宜に調節可能にこのキャップ（１３０）上で案内され、且つ固定可能であることを特徴とする位置決め装置。
2. 請求項１に記載の位置決め装置において、
   キャップ（１３０）は、第１のねじ山（１３４）、又は、バヨネット接続を介して、円筒状の案内要素と接続されている、又は、案内要素と一体に構成されていることを特徴とする位置決め装置（１００）。
3. 請求項１に記載の位置決め装置において、
   キャップ（１３０）は、少なくとも１つのスリット（１３５）を備えており、且つ、
   穴止め具（１３２’）が、少なくとも１つの前記スリットに導かれるノーズ（１３６）を備えることを特徴とする位置決め装置（１００）。
4. 請求項３に記載の位置決め装置において、
   スリットを備えられたキャップ（１３０）は、第２のねじ山（１３７）を備え、且つ、
   穴止め具（１３２’）が、第２のねじ山（１３７）と噛み合わさり、且つ、ノーズ（１３６）を介して穴止め具（１３２’）と作用する、ナット（１３８）によって軸方向に位置決め可能であることを特徴とする位置決め装置（１００）。
5. 請求項１に記載の位置決め装置において、
   穴止め具の形の第２のストッパ（１３２）は、カバーとして構成され、
   このカバーが、キャップの対象物から遠い端部の上で固定可能であることを特徴とする位置決め装置（１００）。
6. 請求項１又は２に記載の位置決め装置において、
   円筒状の案内要素（１１０）が、円筒状の延長ネジであり、
   上記円筒状の延長ネジでもって、連続鋳造金型の形の対象物（３００）が、水室に対してねじ留めされていることを特徴とする位置決め装置（１００）。
7. 請求項１乃至３のいずれかに記載の位置決め装置において、
   棒状の測定装置（２００）は、測定点での測定値としての温度を測定するために、熱電素子として構成されることを特徴とする位置決め装置（１００）。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の位置決め装置において、
   棒状の測定装置（２００）は、第２のストッパの向こう側の対象物から遠い端部で、測定装置の繰り出されるケーブルを折り曲げる止め具（２７）を備えていることを特徴とする位置決め装置（１００）。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の位置決め装置において、
   棒状の測定装置の被覆は、バネ素子（１２０）及び第２のストッパの領域で補強されていることを特徴とする位置決め装置（１００）。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載の位置決め装置において、
    バネ素子は、圧縮バネとして構成されることを特徴とする位置決め装置（１００）。
11. 請求項１乃至１０のいずれかに記載の位置決め装置において、
    位置決め装置の構成要素の少なくとも一部分、およびバネ素子は、腐食に対して保護されて構成されていることを特徴とする位置決め装置（１００）。
12. 請求項１に記載の位置決め装置において、
    対象物は、連続鋳造金型として形成されていることを特徴とする位置決め装置（１００）。
13. 請求項８に記載の位置決め装置において、
    測定装置の繰り出されるケーブル（２８）は、９０°折り曲げられることを特徴とする位置決め装置（１００）。

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