专利名称：搅拌处理装置的负荷监视方法以及负荷监视装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在挤出机或搅拌机等的搅拌处理装置中监视施加在 螺杆轴上的负荷的负荷监视方法以及负荷监视装置。
背景技术：
搅拌机或挤出机等搅拌处理装置，具备沿轴方向具有长空洞部的滚 筒、将向滚筒供给的纟皮搅拌材料搅拌的螺杆轴、使该螺杆轴旋转的驱动装 置。螺杆轴具有搅拌翼，该搅拌翼将被搅拌材料搅拌。
在搅拌中，若被搅拌材料是没有充分熔融或是难以搅拌的材料，则有 时会向螺杆轴施加设计强度以上的负荷。因此，在以往的搅拌处理装置中 设置有进行监视以便不向螺杆轴施加设计强度以上的负荷的负荷监视装 置。
例如在特开2000-225641号公报中，公开有具有负荷监视装置的挤出 机。该专利文献的挤出机的负荷监视装置，利用安装在驱动装置上的转速 传感器和安装在螺杆轴上的转速传感器检测各处的转速，将二者的转速的 差作为负荷而获得，并进行监视以使负荷不超过螺杆轴的设计上的机械强 度。在该挤出机中，成为在向螺杆轴施加设计强度以上的负荷时，使螺杆 轴的旋转速度下降或使被搅拌材料的原料供给量减少而保护螺杆轴的机 构。
但是，在特开2000-225641号的挤出机中，没有考虑到没有超过设计 上的机械强度的程度的重复负荷施加在螺杆轴上从而疲劳破坏的情况。因 此，以负荷没有超过螺杆轴的设计上的机械强度的方式连续运转，也存在 由于疲劳破坏而导致螺杆轴被破坏的危险。
另一方面，在特开2000-225641号的挤出机中，能够控制为与螺杆轴 的设计上的机械强度相比较小的负荷从而保护螺杆轴。但是，若为太小的 负荷则使螺杆轴的旋转速度下降或使被搅拌材料的原料供给量减少，所以 运转率降低，此外旋转速度或原料供给量的控制的频度增加而供给量大幅
变动，存在使生产性显著恶化的危险。
发明内容
本发明是鉴于上述的问题提出的，其目的在于提供一种搅拌处理装置
的负荷监视方法以及负荷监视装置，在不超过设计上的^强度的负荷累 积地施加在螺杆轴上的情况下，能够进行监视以便成为疲劳破坏的原因的 负荷不会持续一定的时间以上地施加在螺杆轴上，能够从疲劳破坏中保护 螺杆轴。
为了达成上述目的本发明的搅拌处理装置的负荷监视方法构成以下 的技术。
即，本发明的搅拌处理装置的负荷监视方法，是具备螺杆轴的搅拌处 理装置的负荷监视方法，所述螺杆轴具有接受从马达传递来的动力的输入 轴部且搅拌被搅拌材料，
利用设置在上述螺杆轴的输入轴部上的负荷检测装置，检测出对于该 输入轴部的负荷，
平均值，并且取得在^时间区间中的负荷的最大值和最小值的差从:求;
负荷振幅值，
在求得的负荷平均值以及负荷振幅值在预先确定的正常范围内时，判 定为正常状态，并且在不在正常范围内时判定为过负荷状态，
在为上述过负荷状态的情况下，将过负荷状态的持续时间作为过负荷 持续时间而进行积算，
在为上述正常状态的情况下，使上述过负荷持续时间复位，
在上述过负荷持续时间超过设定时间时，进行异常警报的报警和螺杆 轴的旋转停止的至少一方。
由此，在累积地向螺杆轴施加不超过设计上的机械强度的程度的重复 负荷的情况下，能够进行监视以便不会施加成为疲劳破坏的起点的微小的 裂统伸展的原因的一定的时间以上的过负荷，能够从疲劳破坏中保护螺杆 轴。
并且，在进行上述异常警报的报警以及螺杆轴的旋转停止时，优选重 新设置比上述设定时间更短且设定在一分钟以内的第二设定时间，在超过 上述第二设定时间时进行异常警报的报警，其后，在超过上述设定时间时 停止螺杆轴的旋转。
由此，能够错开时间地进行异常警报和螺杆轴的旋转停止，能够在螺杆轴的旋转停止之前利用异常警报报警为过负荷状态的情况。
并且，在上述负荷监视方法中，优选在上述检测出的负荷超过预先确
定的异常值时，进行异常警报的报警和螺杆轴的旋转停止的至少一方。
由此，不仅能够从螺杆轴的疲劳破坏中，而且能够从由于超过设计上
的机械强度的负荷导致的螺杆轴的破坏中保护螺杆轴。
并且，在上述负荷监视方法中，也可以采用将上述负荷平均值作为固
内进行平均而求^负荷平均值。 W
由此，仅监测负荷振幅值就能够判断向螺杆轴施加的负荷是否成为疲 劳破坏的原因，能够更简单地对于螺杆轴进行负荷监视。
另外，上述负荷监视方法，是具备螺杆轴的搅拌装置的负荷监视方法， 所述螺杆轴具有接受从马达传递来的动力的输入轴部且搅拌被搅拌材料，
利用设置在上述螺杆轴的输入轴部上的负荷检测装置，检测出对于该 输入轴部的负荷，
将检测出的负荷在预先确定的时间区间范围内进行平均而求得负荷 平均值，并且取得在该时间区间中的负荷的最大值和最小值的差从而求得 负荷振幅值，
在求得的负荷平均值以及负荷振幅值超过预先确定的正常范围内的 高负荷区域的阈值时，判定为高负荷状态，
在为上述高负荷状态的情况下，将高负荷状态的持续时间作为高负荷 累积时间而进行积算，
在上述高负荷累积时间超过既定时间时，判断为上述螺杆轴已到了维 修时期而进行报警。
由此，不根据作业时间就能够确切地知道螺杆轴受到的负荷量每次大 致相同的情况(成为维护时期)，因此能够有效地进行维护。
此外，为了达成上述目的，本发明的搅拌处理装置的负荷监视装置， 是具备螺杆轴的搅拌装置的负荷监视方法，所述螺杆轴具有接受从马达传
递来的动力的输入轴部且搅拌被搅拌材料，上述负荷监视装置包括
负荷检测装置，设置在上述螺杆轴的输入轴部上而检测对于该输入轴 部的负荷；
特性提取部，将由上述负荷检测装置检测出的上述负荷在预先确定的 时间区间范围内进行平均而求得负荷平均值，并且取得该时间区间中的上述负荷的最大值和最小值的差从而求得负荷振幅值；
判定部，在由上述特性提取部求得的上述负荷平均值以及负荷振幅值 处于预先确定的正常范围内时，判定为正常状态，在不在正常范围内时， 判定为过负荷状态；
时间积算部，在由上述判定部判定为过负荷状态时，积算表示过负荷
状态的持续时间的过负荷持续时间；
复位部，在由上述判定部判定为正常状态的情况下，使上述过负荷持
续时间复位；
以及保护部，在上述过负荷持续时间超过预先给出的设定时间时，进
行异常警报的报警和螺杆轴的旋转停止的至少一方。
由此，在对螺杆轴累积地施加不超过设计上的机械强度的程度的重复 负荷时，能够进行监视以便不施加成为疲劳破坏的起点的微小的裂紋伸展 的原因的一定的时间以上的过负荷，能够从疲劳破坏中保护螺杆轴。
本发明的负荷监视装置，是具备螺杆轴的搅拌处理装置的负荷监视装 置，所述螺杆轴具有接受来自马达的动力传递的输入轴部且搅拌,皮搅拌材 料，上述负荷监视装置包括
负荷检测装置，设置在上述螺杆轴的输入轴部上而检测相对于该输入 轴部的负荷；
特性提取部，将由上述负荷检测装置检测出的上述负荷在预先确定的 时间区间范围内进行平均而求得负荷平均值，并且取得该时间区间中的上 述负荷的最大值和最小值的差从而求得负荷振幅值；
判定部，在由上述特性提取部求得的上述负荷平均值以及负荷振幅值 超过预先确定的正常范围内的高负荷区域的阈值时，判定为高负荷状态；
时间积算部，在由上述判定部判定为高负荷状态的情况下，积算表示
高负荷状态的持续时间的高负荷累积时间；
以及保护部，在上述高负荷累积时间超过既定时间时，对上述螺杆轴 已到了维修时期这一情况进行报警。
由此，不根据作业时间就能够确切地知道螺杆轴受到的负荷量每次大 致相同的情况(成为维护时期)，因此能够有效地进行维护。
利用本发明的负荷监视方法以及负荷监视装置，能够从疲劳破坏中保 护螺杆轴。
图l是具备本发明的负荷监视装置的挤出机的俯视图.
图2是表示控制部的构造的说明图。
图3是表示从检测出的负荷判定螺杆轴的过负荷状态的机构的说明图。
图4是表示第一实施方式的负荷监视方法的流程图。 图5是表示第二实施方式的负荷监视方法的流程图。 图6是表示第三实施方式的负荷监视方法的流程图。 图7是表示第四实施方式的负荷监视方法的流程图。 图8是表示第五实施方式的负荷监视方法的流程图。 图9是表示第三实施方式的控制部的构造的说明图。 图IO是表示第四实施方式的控制部的构造的说明图。 图ll是表示第五实施方式的控制部的构造的说明图。
具体实施例方式
下面根据
本发明的搅拌处理装置的负荷监视方法以及负荷 监视装置的实施方式。
图1示意地表示设置有第一实施方式的负荷监视装置1的挤出机2 (搅拌处理装置)。
以下详细地说明挤出机2的装置结构。并且，为了便于说明，将图1 的左侧作为上游侧，将右侧作为下游侧。
挤出机2具有左右一对的螺杆轴3，连接有使该螺杆轴3旋转的驱动 机构4。
螺杆轴3在上游侧具有输入轴部5，在比输入轴部5靠下游侧上设置 有将被搅拌材料(材料)搅拌的搅拌部6。螺杆轴3插入到内部眼镜孔状 地旋空的滚筒8内。
输入轴部5将后述的驱动机构4的动力传递给搅拌部6，在外周面上 具备负荷检测装置7。
搅拌部6具有搅拌段(图示略)和运送段9。搅拌段使用叶轮段或搅 拌盘段等。运送段9具有一条或者多条螺旋状地在螺杆轴3的轴方向上扭 转的运送用刮板9a，将被搅拌材料从上游侧向下游侧运送。
因而，若使螺杆轴3旋转，则被加热为熔融状态或者半熔融状态的被搅拌材料一边被搅拌一边被从上游侧向下游侧运送。
驱动机构4具有产生动力的马达10、被马达IO驱动旋转的驱动轴11、 将驱动轴11的旋转变换/传递为一对的螺杆轴的旋转的齿轮箱12。
驱动轴11被马达10驱动旋转，从而将由马达10产生的动力向齿轮 箱12传递。在驱动轴11的中途侧设置有能够截断动力传递的连结器装置 13。连结器装置13在本实施方式中由空气离合器构成，但也可以由电磁 离合器等构成。
齿轮箱12至少将驱动轴11的旋转速度减速而向挤出机侧传递动力。 另外，齿轮箱12可以通过一体结构或分体结构而附加向左右的螺杆轴3 分配动力、将旋转速度变速的功能。
负荷检测装置7，分别设置在左右的螺杆轴3的输入轴部5上，对于 各自的输入轴部5检测负荷。另外，在笫一实施方式中，负荷使用由扭矩 检测器15 (负荷检测装置7 )检测出的扭矩T。扭矩检测器15能够使用 光学式或电磁式的扭矩检测器或应变仪的扭矩检测器。
第一实施方式的负荷监视装置1具有连结器型的扭矩检测器15、和 控制部14。
如图2所示，控制部14具有特性提取部16,将检测出的扭矩T在 预先确定的时间区间S范围内进行平均而求得负荷平均值Ta，并且取得 在时间区间S内的扭矩T的最大值Tmax和最小值Tmin的差而求得负荷振 幅值Tw;第一判定部17 (判定部)，在求得的负荷平均值Ta以及负荷振 幅值Tw对应疲劳评价线图在预先确定的正常范围N内时，判定为正常情 况，在不在正常范围N内时，判断为过负荷状态。
此外，控制部14具有时间积算部18，在检测出的扭矩T为过负荷 状态的情况下积算表示维持为过负荷状态的时间的过负荷持续时间to; 复位部19,在为正常状态的情况下使过负荷持续时间to复位；保护部20， 在过负荷持续时间to超过设定时间时，由报警器21报警异常警报22或 停止螺杆轴3的旋转。
具体地，控制部14由计算机或者序列发生器构成。
特性提取部16基于由扭矩检测器15检测出的扭矩T和预先输入的时 间区间S而求得负荷平均值Ta以及负荷振幅值Tw，将求得的负荷平均值 Ta和负荷振幅值Tw向第一判定部17输出。此外，将该操作反复进行。
如图3 (a)所示，负荷平均值Ta是将扭矩T在时间区间S中进行平均而求得的，负荷振幅值Tw是取得在时间区间S中的扭矩T的最大值Tmax 和最小值Tmin的差而求得。
时间区间S是考虑到能够忽略偶发地产生的瞬间的过负荷的时间，能 够适当输入设定为数秒至数十秒左右。
第一判定部17基于自特性提取部16提供的负荷平均值Ta以及负荷 振幅值Tw，判定螺杆轴是处于不存在疲劳破坏的危险的正常状态、还是 处于存在疲劳破坏的危险的过负荷状态，将为正常状态的判定结果向复位 部19输出，另外将为过负荷状态的判定结果向时间积算部18输出。
正常状态和过负荷状态的判别通过负荷平均值Ta以及负荷振幅值Tw 是否在疲劳评价线图的正常范围N内来进行。疲劳评价线图是将螺杆轴3 在设计上不51起疲劳破坏的负荷平均值Ta以及负荷振幅值Tw的范围作为 正常范围N而表示的图。
如图3 (b)所示，例如在负荷平均值是Ta"负荷振幅值是TW2、且 处于疲劳评价线图的正常范围N内的情况下，判定螺杆轴3是正常状态， 在负荷平均值是Ta!、负荷振幅值是Tw,、且处于正常范围N外(过负荷范 围E)的情况下判定螺杆轴为过负荷状态。
时间积算部18基于为过负荷状态的判定结果而积算表示维持为过负 荷状态的时间的过负荷持续时间to，将积算后的过负荷持续时间to向保 护部20输出。
复位部19基于为正常状态的判定结果而使过负荷持续时间to归零。
保护部20在输入的过负荷持续时间to超过设定时间ts时，进行异 常警报22的报警以及/或者停止螺杆轴3的旋转。
设定时间ts是对于判断过负荷状态不是偶发的异常而言充分的时 间，能够适当输入设定为数十秒至数分钟左右。但是，若设定时间长于 30分钟以上，则在成为疲劳破坏的起点的微小裂紋存在的情况下，容易 微小裂紋伸展而引起疲劳破坏，因此需要避免。
从报警器21报警异常警报22。利用基于电信号而连接分离自如的连 结器装置13将驱动轴11的动力切断以及/或者使马达IO停止来停止螺杆 轴3的旋转。另外，可以进行异常警报22的报警、螺杆轴3的旋转停止 的某一方，也可以进行双方。
使用图4具体地说明第一实施方式的负荷监视方法、控制部14的信 号的流动。
ii第一实施方式的负荷监视方法按照S41至SW而进行。
首先，在将被搅拌材料利用螺杆轴3 —边搅拌一边从上游侧向下游侧 运送时，利用设置在输入轴部5上的扭矩检测器15对于各自的螺杆轴3 检测扭矩T[S41]。
接着，基于扭矩T计算出负荷平均值Ta以及负荷振幅值Tw。即，将 扭矩T在预先确定的时间区间S范围内进行平均而求得负荷平均值Ta， 并且取得扭矩T的时间区间S中的最大值Tmax和最小值Tmin的差从而求 得负荷振幅值Tw[S42]。
进行求得的负荷平均值Ta以及负荷振幅值Tw是否处于正常范围N 内的判定。正常范围N是螺杆轴3在设计上不引起疲劳破坏的负荷平均值 Ta以及负荷振幅值Tw的范围。
在负荷平均值Ta以及负荷振幅值Tw不在正常范围N内时，判定为过 负荷状态，在负荷平均值Ta以及负荷振幅值Tw在正常范围N内时，判定 为正常状态[S43]。
在判定扭矩T为过负荷状态的情况下，将维持过负荷状态的时间作为 过负荷持续时间to而进行积算[S44]。
在判定扭矩T为正常状态的情况下，使过负荷持续时间to为零[S45]。
进行过负荷持续时间to是否超过设定时间ts的判定[S46]。
在过负荷持续时间to超过设定时间ts时，由报警器21报警异常警 报22、或停止螺杆轴3的旋转[S47]。在过负荷持续时间to没有超过设 定时间ts时，返回S41。
另夕卜，可以进行异常警报22的报警、螺杆轴3的旋转停止的某一方， 也可以进4亍双方。
利用本发明的负荷监视装置以及负荷监视方法，由于不超过设计上的 机械强度程度的反复负荷而导致产生的、成为疲劳破坏的起点的微小裂紋 由于过负荷(扭矩T)而伸展的情况不会出现，能够进行监视以使该过负 荷不会持续一定的时间以上施加在螺杆轴3上，能够从疲劳破坏中保护螺 杆轴3。
此外，本发明的负荷监视装置以及负荷监视方法，是在负荷平均值 Ta持续一定的时间以上连续地施加时对螺杆轴3进行保护的机构。为此， 能够防止由于一时的(偶发的)负荷导致螺杆轴3的旋转停止而工作率下 降或供给量大幅变动的情况。[第二实施方式]
接着，说明第二实施方式的负荷监视方法以及负荷监视装置。
如图5所示，第二实施方式的负荷监视方法与第一实施方式的不同点 在于，在进行异常警报22的报警以及螺杆轴3的旋转停止的双方时，重 新设置比设定时间ts短且设定在一分钟以内的第二设定时间tb，在过负 荷持续时间to超过该第二设定时间tb时进行异常警报22的报警，其后， 在过负荷持续时间to超过设定时间ts时停止螺杆轴3的旋转。
即，第二实施方式的负荷监视方法是按照S51至S59进行的，S51至 S55与第一实施方式的S41至S45同样地进行。而且，在第二实施方式的 负荷监视方法中，S56以后的工序与第一实施方式不同。
首先，在第二实施方式的负荷监视方法中，在设定时间ts之外还设 定第二设定时间tb。该第二设定时间tb从抑制成为疲劳破坏的起点的微 小裂紋的伸展以使继续过负荷状态而螺杆轴3不会被破坏的角度出发，设 定为一分钟以内且比设定时间ts短的时间。而且，进行过负荷持续时间 to是否超过第二设定时间tb的判定[S56]。
接着，在过负荷持续时间to超过第二设定时间tb的情况下，由报警 器21报警异常警报22[S57]。在过负荷持续时间to没有超过第二设定时 间tb的情况下，返回S51。
而且，在异常警报22的报警后，进而进行过负荷持续时间to是否超 过设定时间ts的判定[S58]。
在过负荷持续时间to超过设定时间ts时，停止螺杆轴3的旋转 [S59]。在过负荷持续时间to没有超过设定时间ts的情况下，返回S51。
如笫二实施方式所示，错开时间地进行异常警报22的报警和螺杆轴 3的旋转停止(在停止旋转螺杆轴3之前报警异常警报22 ),由此能够在 螺杆轴3停止旋转以前得知异常。其结果，能够使螺杆轴3在停止之前为 正常的运转状态，能够在继续生产的状态下防止螺杆轴3处于过负荷状 态。
另外，对于第二实施方式的负荷监视方法以及负荷监视装置的其他结 构以及作用效果，与第一实施方式相同。 [笫三实施方式]
接着，说明第三实施方式的负荷监视方法以及负荷监视装置。
如图6所示，第三实施方式的负荷监视方法与第一实施方式的不同点在于，在检测出的扭矩T超过预先确定的异常值时，进行异常警报22的 报警以及/或者停止螺杆轴3的旋转。为此，在第三实施方式的控制部l4 上设置有如图9所示的、判定检测出的扭矩T是否超过预先确定的异常值 的第二判定部31。
第三实施方式的控制部14具有判定检测出的扭矩T是否在螺杆轴3 的设计上的机械强度以上的第二判定部31，将表示扭矩T比异常值大的 情况的判定结果的信号输出到保护部20。
异常值可以是设计上的机械强度对应而设定，所述设计上的机械强度 是在计算上在机械强度界限上考虑安全系数而确定的，例如可以将螺杆轴 3的容许界限扭矩作为基准值。另外，在进行控制部14的判断时，异常 值可以替换为根据马达10的额定扭矩的运转时在齿轮箱12的输出轴上产 生的输出轴扭矩。该情况的异常值是相对于额定输出轴扭矩设定在110至 130%的范围的既定值，在本实施方式中为额定输出轴扭矩的110%。
如图6所示，第三实施方式的负荷监视方法按照S61至S68而进行。
首先，用扭矩检测器15检测扭矩T[S61]。
接着，判定从扭矩检测器15输入的扭矩T是否比异常值(额定输出 轴扭矩的110%)大[S62]。
在扭矩T比异常值小时，在第一判定部17基于扭矩T求得负荷平均 值Ta以及负荷振幅值Tw[S64]。从S64开始到S67与第一实施方式的S43 开始到S46相同。
在扭矩T比异常值大时，判断超过设计上的机械强度的扭矩T(负荷) 施加在螺杆轴3上从而用异常警报22报警，根据需要而停止螺杆轴3的 旋转[S68]。
判定检测出的负荷(扭矩)是否在螺杆轴3的设计上的机械强度以上， 由此不仅能够从疲劳破坏中保护保护螺杆轴3，而且能够从由于超过设计 上的机械强度的负荷导致的破坏中保护螺杆轴3。
另外，对于第三实施方式的负荷监视装置以及负荷监视方法的其他结 构以及作用效果，与第一实施方式相同。
接着，说明第四实施方式的负荷监视方法以及负荷监视装置。 如图7所示，笫四实施方式的负荷监视方法与第一实施方式的不同点 在于，将负荷平均值Ta作为固定值而给出从而代替将检测出的扭矩T在预先确定的时间区间S范围内进行平均而求待负荷平均值Ta。为此，在
第四实施方式的负荷监视装置中，如图IO所示，对负荷平均值Ta使用预
先输入的固定值。
第四实施方式的负荷监视方法按照S71至S77而进行。
首先，与第一实施方式的S41相同，用扭矩检测器15求得扭矩
T[S71]。
接着，基于从扭矩检测器15输入的扭矩T算出负荷振幅值Tw[S72]。 此时，负荷平均值Ta作为固定值而给出。对于作为固定值而给出的负荷 平均值Ta,可以使用在过去的相同的搅拌条件中求得的负荷平均值等。
在第一判定部17中，基于求得的负荷振幅值Tw和作为固定值而给出 的负荷平均值Ta，进行扭矩T在过负荷状态还是正常状态的判定[S73]。 从S73到S77与第一实施方式的S43到S47是相同的。
在第四实施方式的负荷监视方法中，仅通过特性提取部16检测负荷 振幅值Tw即可，特性提取部16的结构能够比求得负荷平均值Ta的情况 下更为简单。
此外，在第一判定部17中，因为负荷平均值Ta和时间区间S作为固 定值而给出，所以仅检测上述负荷振幅值Tw就能够判断施加在螺杆轴3 上的负荷是否是疲劳破坏的原因是否是过负荷，能够更简单地监视相对于 螺杆轴3的负荷。
另外，关于第四实施方式的负荷监视装置以及负荷监视方法的其他结 构以及作用效果，与第一实施方式相同。 [笫五实施方式]
接着，说明第五实施方式的负荷监视装置以及负荷监视方法。如图8 所示，第五实施方式的负荷监视方法与第一实施方式的不同点在于，在求 得的负荷平均值Ta以及负荷振幅值Tw与疲劳评价线图对应而超过预先确 定的正常范围N内的高负荷范围M的阈值H时，判定为高负荷状态，在时 间积算部18将处于高负荷状态的时间作为高负荷累积时间t,而进行积 算，在高负荷累积时间t!超过既定时间tm时，螺杆轴3到达维护时期而 报警异常警报22。
此外，第五实施方式的负荷监视装置1与第一实施方式的不同点在 于，如图11所示，具备判定螺杆轴3是否为高负荷状态的笫一判定部 17、将处于高负荷状态的时间作为高负荷累积时间t,而进行积算的时间积算部18、判定高负荷累积时间t,是否超过既定时间tm并在高负荷累积时 间t,超过既定时间tm的情况下用警报(异常警报22 )报警螺杆轴3到达 维护时期的保护部20。而且，在第五实施方式的负荷监视装置1中不像 笫一实施方式那样存在使高负荷累积时间t复位的复位部19 (但是，能 够进行控制外的人为的复位)。
第一判定部17基于自特性提取部16给出的负荷平均值Ta以及负荷 振幅值Tw判定螺杆轴3是否超过作为高负荷范围M的下限的阈值H，在 超过阈值H的情况下将螺杆轴3为高负荷状态的判定结果输出到时间积算 部18。
如图3 (b)所示，高负荷范围M是对于疲劳评价线图的正常范围N 乘以安全系数而得到的，是虽然在疲劳评价线图的正常范围N内但由于离 过负荷范围E较近所以也认为需要进行维护的区域。本实施方式的高负荷 范围M，以在正常范围N的阔值上乘以安全系数0.85而获得的高负荷范 围M的阈值H为基准而确定，表示在正常范围N内而超过阈值H的区域。 另外，在求高负荷范围M的阈值H时需要的安全系数可以在0. 85至1. 00 的范围内适当确定。
另外，在第一判定部17中的是否处于高负荷状态的判定如下所述地 进行。例如，在图3 (b)中在负荷平均值是Ta2、负荷振幅值是TW2、且 处于疲劳评价线图的正常范围N内的情况下，判定螺杆轴3是正常状态(不 是高负荷状态)，在负荷平均值是Ta3、负荷振幅值是TW3、且处于高负荷 范围M内或者在过负荷范围E内的情况下，判定螺杆轴3为高负荷状态。
若输入为高负荷状态的判定结果，则时间积算部18将处于高负荷状 态的时间作为高负荷累积时间L而进行积算，将高负荷累积时间L输出 到保护部20。
保护部20判定输入的高负荷累积时间^是否超过既定时间tm，在高 负荷累积时间t,超过既定时间tm时用异常警报22报警螺杆轴3到达维 护时期的情况。另外，既定时间tm能够在IO至100小时的区间内与搅拌 材料的种类或搅拌条件对应而适当设定。
第五实施方式的负荷监视方法如图8所示按照S81至S86而进行。
首先，与第一实施方式的S41至S43相同，用扭矩检测器15检测出 扭矩T[S81]，从扭矩T求得负荷平均值Ta以及负荷振幅值Tw[S82]。
接着，进行求得的负荷平均值Ta以及负荷振幅值Tw是否超过作为高
16负荷范围M的下限的阈值H的判定[S83]，在超过高负荷范围M的阈值H 时，将处于高负荷状态的时间作为高负荷累积时间L而积算[S84]。
其后，进行高负荷累积时间t是否超过既定时间tm的判定[S85], 在高负荷累积时间t超过既定时间tm时，螺杆轴3到达维护时期而报警 异常警报22[S86]。
在第五实施方式的负荷监视方法中，在与应疲劳评价线图对应而进行 预先确定的正常范围N内的运转的情况下，求得比引起疲劳破坏的负荷小 的负荷(扭矩T)反复施加的高负荷累积时间t,，由此因为能够报警最适 合维护的时期，所以能够在螺杆轴3发生疲劳破坏前确切地且有效地进行 探伤检查等维护。
另外，对于第五实施方式的负荷监视方法以及负荷监视装置的其他结 构以及作用效果，与第一实施方式相同。
本发明不限定于上述各实施方式，能够在不变更发明的本质的范围内 适当变更各部件的形状、构造、材质、组合等。
例如，在上述实施方式中，作为搅拌处理装置示例了双轴挤出机。但 是处理装置也能够使用单轴或者三轴以上的挤出机或者搅拌机。
另外，在上述实施方式中，在左右一对的螺杆轴的双方上分别具备负 荷监视装置，但也能够仅在某一方的螺杆轴上设置负荷监视装置。
另外，在上述实施方式中负荷检测装置7是连结器型的扭矩检测器 15，但负荷检测装置7也能够使用其他的公知的装置。
权利要求
1. 一种搅拌处理装置的负荷监视方法，所述搅拌处理装置具备螺杆轴，该螺杆轴具有接受从马达传递来的动力的输入轴部且搅拌被搅拌材料，利用设置在上述螺杆轴的输入轴部上的负荷检测装置，检测对于该输入轴部的负荷，将检测出的负荷在预先确定的时间区间范围内进行平均并求得负荷平均值，并且取得在该时间区间中的负荷的最大值和最小值的差从而求得负荷振幅值，在求得的负荷平均值以及负荷振幅值在预先确定的正常范围内时判定为正常状态，并且在不在正常范围内时判定为过负荷状态，在上述过负荷状态的情况下，将过负荷状态的持续时间作为过负荷持续时间而进行积算，在为上述正常状态的情况下，使上述过负荷持续时间复位，在上述过负荷持续时间超过设定时间时，进行异常警报的报警以及螺杆轴的旋转停止的至少一方。
2. 如权利要求1所述的搅拌处理装置的负荷监视方法， 在进行上述异常警报的报警以及螺杆轴的旋转停止时， 重新设置比上述设定时间更短且设定在一分钟以内的第二设定时间， 在超过上述第二设定时间时进行异常警报的报警，其后，在超过上述设定时间时停止螺杆轴的旋转。
3. 如权利要求1所述的搅拌处理装置的负荷监视方法， 在上述检测出的负荷超过预先确定的异常值时，进行异常警报的报警和螺杆轴的旋转停止的至少一方。
4. 如权利要求1所述的搅拌处理装置的负荷监视方法， 采用预先将上述上述负荷平均值作为固定值而给出的方法来取代将上述检测出的负荷在预先确定的时间区间范围内进行平均而求得负荷平 均值。
5. —种搅拌处理装置的负荷监视方法，所述搅拌处理装置具备螺杆 轴，该螺杆轴具有接受从马达传递来的动力的输入轴部且搅拌被搅拌材 料，利用设置在上述螺杆轴的输入轴部上的负荷检测装置，检测对于该输入轴部的负荷，将检测出的负荷在预先确定的时间区间范围内进行平均而求得负荷 平均值，并且取得在该时间区间中的负荷的最大值和最小值的差从而求得 负荷振幅值，在求得的负荷平均值以及负荷振幅值超过预先确定的正常范围内的 高负荷区域的阈值的情况下，判定为高负荷状态，在为上述高负荷状态的情况下，将处于高负荷状态的时间作为高负荷 累积时间而进行积算，在上述高负荷累积时间超过既定时间时，判断为上述螺杆轴已到了维 修时期而进行报警。
6. —种搅拌处理装置的负荷监视装置，所述搅拌处理装置具备螺杆 轴，该螺杆轴具有接受来自马达的动力传递的输入轴部且搅拌被搅拌材 料，所述负荷监视装置包括负荷检测装置，设置在上述螺杆轴的输入轴部上而检测对于该输入轴 部的负荷；特性提取部，将由上述负荷检测装置检测出的上述负荷在预先确定的 时间区间范围内进行平均而求取负荷求得值、并且取得该时间区间中的上 述负荷的最大值和最小值的差从而求取负荷求振幅值；判定部，在由上述特性提取部求取的上述负荷平均值以及负荷振幅值 处于预先确定的正常范围内时，判定为正常状态，在不在正常范围内时，判定为过负荷状态；时间积算部，在由上述判定部判定为过负荷状态的情况下，积算表示过负荷状态的持续时间的过负荷持续时间；复位部，在由上述判定部判定为正常状态的情况下，使上述过负荷持续时间复位；以及保护部，在上述过负荷持续时间超过预先给出的设定时间时，进 行异常警报的报警和螺杆轴的旋转停止的至少一方。
7. —种搅拌处理装置的负荷监视装置，所述搅拌处理装置具备螺杆 轴，该螺杆轴具有接受从马达传递来的动力的输入轴部且搅拌被搅拌材 料，所述负荷监视装置包括负荷检测装置，设置在上述螺杆轴的输入轴部上而检测对于该输入轴 部的负荷的；特性提取部，将由上述负荷检测装置检测出的上述负荷在预先确定的 时间区间范围内进行平均而求取负荷求得值，并且取得该时间区间中的上述负荷的最大值和最小值的差从而求取负荷求振幅值；判定部，在由上述特性提取部求取的上述负荷平均值以及负荷振幅值 超过预先确定的正常范围内的高负荷区域的阈值时，判定为高负荷状态；时间积算部，在由上述判定部判定为高负荷状态的情况下，积算表示高负荷状态的持续时间的高负荷累积时间；以及保护部，在上述高负荷累积时间超过既定时间时，对上述螺杆轴 已到达维护时期这一情况进行报警。
全文摘要
在挤出机或搅拌机中，利用设置在螺杆轴的输入轴部的负荷检测装置，检测对于输入轴部的负荷(扭矩T)，从检测出的负荷的负荷平均值(Ta)以及负荷振幅值(Tw)判定过负荷状态，在维持为过负荷状态的过负荷持续时间(to)超过设定时间(ts)时，进行异常警报的报警以及/或者螺杆轴的旋转停止。这样，从由于施加不超过设计上的机械强度但成为疲劳破坏的原因的负荷而导致的疲劳破坏中保护螺杆轴。
文档编号B01F15/00GK101444706SQ20081018238
公开日2009年6月3日 申请日期2008年11月28日 优先权日2007年11月28日
发明者山口和郎, 山根泰明, 本家浩一, 笠井重宏 申请人:株式会社神户制钢所