回転軸の異常診断装置
【課題】回転軸の亀裂の発生や進展に伴う弾性波信号を、減衰させることなく、高精度で受信することができる回転軸の異常診断装置を提供する。
【解決手段】スピンドル４ａ，４ｂに発生する弾性波を検出する少なくとも１個以上のＡＥセンサ１２と、ＡＥセンサに有線接続され、ＡＥセンサ１２の信号に基づいて異常を診断する解析手段１６とを有し、磁性流体が充填されると共に、ＡＥセンサ１２が設けられた流体貯留部１１には、スピンドル４ａ，４ｂと、流体貯留部１１との間に磁性流体を保持する磁石１４が設けられている。解析手段１６は、所定の圧延荷重、予め設定された待機時間、及び予め設定された測定時間によって決定される期間に検出された弾性波に基づきスピンドル４ａ，４ｂに発生した異常を解析する。
【解決手段】スピンドル４ａ，４ｂに発生する弾性波を検出する少なくとも１個以上のＡＥセンサ１２と、ＡＥセンサに有線接続され、ＡＥセンサ１２の信号に基づいて異常を診断する解析手段１６とを有し、磁性流体が充填されると共に、ＡＥセンサ１２が設けられた流体貯留部１１には、スピンドル４ａ，４ｂと、流体貯留部１１との間に磁性流体を保持する磁石１４が設けられている。解析手段１６は、所定の圧延荷重、予め設定された待機時間、及び予め設定された測定時間によって決定される期間に検出された弾性波に基づきスピンドル４ａ，４ｂに発生した異常を解析する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸において発生する亀裂や磨耗発生等の異常を診断する異常診断装置に関し、特に、回転軸の亀裂の発生や進展に伴って発生する弾性波信号をアコースティックエミッション（ＡＥ）センサで検出する異常診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、鋼板などを圧延する圧延機には、鋼板を圧延する一対の圧延ローラにモーターから駆動力を伝達するために、ギアや回転軸が多数介在している。
各々のスピンドルを支持する軸受は、使用条件によっては、運転中に微細な磨耗粉等が発生し、磨耗粉が異物となって潤滑油に混入して焼き付き等の異常が発生したり、亀裂等の損傷が発生することがある。
【０００３】
このような異常や損傷の存在を検知する手段としては、加速度計等の振動センサで圧延機等の振動を計測する手段や、軸受の亀裂の発生や進展に伴って発生する弾性波（ＡＥ信号）をアコースティックエミッション（ＡＥ）センサで計測する手段が挙げられる。そして、これらの検知手段は軸受に取付けられることが多い。
しかしながら、圧延機における亀裂や磨耗等の異常発生は、軸受だけでなく、スピンドルそのものに発生することがある。
この場合、従来の軸受に設けられたＡＥセンサは、スピンドルの亀裂発生や進展に伴って発生する弾性波（ＡＥ信号）を、軸受経由で受信することとなる。
【０００４】
しかし、軸受に取付けたＡＥセンサによって、軸受を介してスピンドルの異常を検出する方法では、スピンドルから発生する弾性波（ＡＥ信号）が減衰してしまうという問題がある。
このような問題を解決する方法として、例えば、特許文献１に記載の技術が開示されている。
図９は、特許文献１における異常診断装置を示す図である。図９に示すように、特許文献１に記載の異常診断装置は、回転体１２３にＡＥセンサ１０１を直接設置し、このＡＥセンサ１０１が検知したＡＥ信号を、異常診断手段を備えた受信装置（図示せず）に無線で伝送する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２６４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された技術においては、回転体に直接設置されたＡＥセンサが検知したＡＥ信号を異常診断手段に無線で伝送するため、無線で伝送した信号にノイズが含まれる。このノイズの発生によって、微弱なＡＥ信号をＡＥセンサが検出できない可能性があり、結果として異常診断の検出の精度の低下をもたらしていた。
また、ＡＥセンサや送信アンテナが回転体に設置されるため、ＡＥセンサや送信アンテナへの給電方法に課題が残されている。給電方法としては、例えば、スリップリングなどを用いることが挙げられる。しかし、このような給電方法によっても、ノイズの発生やスリップリングにおける接触不良などの問題が生じやすく、異常診断の検出の精度が低下する結果を招くことになる。なお、特許文献１には、このような問題を解決する手段については何ら開示されていない。
【０００７】
また、従来の圧延機にあっては、ＡＥ信号を検知するタイミングが作業者の任意の判断で行われていたため、検出精度が作業者の習熟度に依存し、検出精度の向上に検討の余地があった。
従って、本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転軸の亀裂の発生や進展に伴う弾性波信号を、減衰させることなく高精度で受信することができる異常診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題を解決するため、本発明の請求項１に係る回転軸の異常診断装置は、回転軸に発生する弾性波を検出する少なくとも１個以上の弾性波検出手段と、その弾性波検出手段に有線接続され、前記弾性波検出手段で検出された弾性波に基づいて前記回転軸の異常を解析する解析手段とを有する回転軸の異常診断装置であって、磁性流体が充填されると共に、前記弾性波検出手段が設けられた流体貯留部を有し、前記回転軸と、前記流体貯留部との間に前記磁性流体を保持する磁石が前記流体貯留部に設けられ、
前記解析手段は、前記回転軸にかかる圧延荷重が所定の圧延荷重を超え、かつ該圧延荷重を超えてから予め設定された待機時間が経過してから予め設定された測定時間が経過するまで前記弾性波検出手段で検出された弾性波に基づいて前記回転軸の異常を解析することを特徴としている。
また、上記問題を解決するため、本発明のうち請求項２に係る回転軸の異常診断装置は、流体貯留部を保持する保持手段が、前記回転軸が設置された圧延機に設けられたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の請求項１に係る回転軸の異常診断装置によれば、スピンドル（回転軸）の少なくとも一部に接する磁性流体が充填され、縁部に磁石を設置した流体貯留部に前記弾性波検出手段を設けたので、スピンドルにおける亀裂の発生や進展に伴う弾性波信号を減衰させることなく直接受信することができる。また、弾性波検出手段と解析手段とが有線接続されているので、得られた弾性波をＡＥ信号として解析手段に送信する際、無線送信によるノイズ減衰が発生しない。
特に、前記解析手段による前記回転軸に発生した異常の解析は、予め設定された圧延荷重閾値、待機時間、及び測定時間によって決定される期間に検出された弾性波を対象としている。すなわち、前記回転軸に生じた亀裂を圧延負荷応力によって進展させた状態で検出するので、高精度の検出結果が得られる。
【００１０】
また、スピンドルに生じた亀裂等を伝播する媒体に磁性流体を用い、この磁性流体を保持する磁石を、磁性流体が充填された流体貯留部のスピンドル側に設置しているため、磁性流体の保持力が高く、弾性波の伝播性を維持することができる。そして、このような構成により、単に、回転軸とＡＥセンサとの間に媒体として流体を介在させるよりも弾性波の伝播性を維持することができる。
また、本発明のうち請求項２に係る回転軸の異常診断装置によれば、流体貯留部を保持する保持手段を、前記回転軸が設置された圧延機に設けたので、スピンドルの直下に流体貯留部を設置するスペースが乏しい場合でも流体貯留部を設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る回転軸の異常診断装置が設置される圧延装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明に係る回転軸の異常診断装置の一実施形態における構成を示す概略図である。
【図３】流体貯留部の一実施形態における構成を示す概略図である。
【図４】本発明に係る回転軸の異常診断装置の一実施形態における圧延機の圧延荷重と時間との関係を示す図である。
【図５】本発明に係る回転軸の異常診断装置の一実施形態において得られるＡＥ波を示す図である。
【図６】本発明に係る回転軸の異常診断装置の一実施形態におけるＡＥ波の経時的な累積イベント数を示す図である。
【図７】本発明に係る異常診断装置の他の実施形態における構成を示す概略図である。
【図８】流体貯留部の他の実施形態における構成を示す概略図である。
【図９】従来の異常診断装置を備えた圧延装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る回転軸の異常診断装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る回転軸の異常診断装置の一実施形態における構成を示す概略図である。
図１に示すように、圧延機１は、モーター（電動機）８と、モーター８の駆動力をスピンドル４ａ，４ｂに伝達するピニオンギア６ａ，６ｂ、及び減速機７と、スピンドル４ａ，４ｂに連結され、鋼材（被圧延材）５０を挟んで圧延する一対の圧延ロール２ａ，２ｂとを有する。
【００１３】
スピンドル４ａ，４ｂは、圧延ロール２ａ，２ｂの回転軸５ａ，５ｂにそれぞれ連結されている。スピンドル４ａ，４ｂのそれぞれには、相互に噛み合わされたピニオンギア６ａ，６ｂが連結されている。ピニオンギア６ａには、減速機７を介して、モーター８の駆動力を伝達する回転軸９が連結されている。回転軸５ａ，５ｂの両端部、スピンドル４ａ，４ｂ、及び回転軸９には、これらをそれぞれ支持する複数の軸受３が設けられている。
【００１４】
一対の圧延ロール２ａ，２ｂのうち、下側に位置する圧延ロール２ａの下方には、圧延ロール２ａの回転に伴って回転可能とされたバックアップロール２１ａが配置される。また、上側に位置する圧延ロール２ｂの上方には、圧延ロール２ｂの回転に伴って回転可能とされたバックアップロール２１ｂが配置される。バックアップロール２１ａ，２１ｂには、それぞれのバックアップロール２１ａ，２１ｂを回転可能とする回転軸２２ａ，２２ｂが設けられている。回転軸２２ａ，２２ｂの両端部には、これらをそれぞれ支持する複数の軸受２３が軸受３上にそれぞれ設けられている。
【００１５】
バックアップロール２１ｂの回転軸２２ｂの両端部には、油圧式のピストンロッド３１ａ，３１ｂ、及び圧下シリンダ３２ａ，３２ｂが圧下装置３０の一部として配置される。ピストンロッド３１ａ，３１ｂは軸受２３の上部に設けられる。ピストンロッド３１ａ，３１ｂをそれぞれ嵌挿する圧下シリンダ３２ａ，３２ｂは、圧下制御装置３３に接続されている。圧下シリンダ３２ａ，３２ｂは、圧下制御装置３３から出力される圧下信号により、バックアップロール２１ｂの回転軸２２ｂの両端部に及ぼす圧下力を独立して調整自在である。このように、バックアップロール２１ｂの回転軸２２ｂの両端部が圧下されることによって、バックアップロール２１ｂが圧延ロール２ｂに圧接し、圧延ロール２ａ，２ｂの回転軸方向の両端部に及ぼす圧下力を個別に調整する。
【００１６】
なお、図示していないが、圧下シリンダ３２ａ，３２ｂには、それぞれ作動油を供給する油圧源、供給した作動油量の制御機構等が設けられており、これらの周辺機器とあわせて圧下装置が構成される。
バックアップロール２１ｂの回転軸２２ｂの両端部には、圧延荷重を検出するロードセル３４ａ、３４ｂが配置される。検出された圧延荷重は、圧延荷重信号として圧下制御装置３３に出力される。
【００１７】
圧下制御装置３３から圧下シリンダ３２ａ，３２ｂに出力される圧下信号は、板厚計（図示せず）から出力される２つの板厚信号と、ロードセル３４ａ，３４ｂからの圧延荷重信号に応じて２つの板厚信号の偏差が０となるように出力される。前記板厚計は、圧延ロール２ａ，２ｂの出口側にそれぞれ設けられた鋼材（被圧延材）５０の板幅方向の両端部の板厚を測定する手段である。
【００１８】
そして、スピンドル４ａ，４ｂの下方には、後述する磁性流体を充填した流体貯留部１１ａ，１１ｂが設置されている。この流体貯留部１１ａ，１１ｂは、圧延機１の接地面に設けられた支持手段１５ａ，１５ｂ上に設置されている。また、流体貯留部１１ａ，１１ｂの外壁面には、スピンドル４ａ，４ｂに亀裂が発生したときに発生する弾性波（ＡＥ信号）を検出するためのＡＥセンサ１２ａ，１２ｂが設置されている。
【００１９】
すなわち、圧延機１は、モーター８からの出力が、減速機７を介して伝達されたピニオンギア６ａ，６ｂで上下に分配されて、スピンドル４ａ，４ｂへと駆動力が伝達される。駆動力が伝達されたスピンドル４ａ，４ｂは、回転軸５ａ，５ｂを介して、圧延ロール２ａ，２ｂを回転させて、鋼材５０を圧延する。なお、流体貯留部１１ａ，１１ｂには、スピンドル４ａ，４ｂの外周面に接触するように、磁性流体が充填されている。
【００２０】
磁性流体としては、磁性を有した液体状であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、スピンドル４ａ，４ｂに長く保持される目的で、スピンドル４ａ，４ｂの回転速度に応じた粘性や、耐熱性を有していることが好ましい。
磁性流体の例としては、直径が１０ｎｍ程度の磁性超微粒子と、主成分である水、有機溶剤、又は油等の液体（分散媒）、及びその粒子に吸着して粒子を液体（分散媒）中に安定して分散させるための界面活性剤の３成分よりなるコロイド溶液がある。磁性流体は、磁界が零のときは磁性のない液体であるが、磁石等を近づけて磁界を作用させると磁化する。一方、磁性流体から磁石等を遠ざけると、磁性流体の磁界は取り除かれる。
【００２１】
図２は、本発明に係る異常診断装置の構成を示すブロック図である。図２に示すように、異常診断装置１０は、弾性波検出手段１０ａ，１０ｂと、解析手段１６とを有する。また、解析手段１６は、制御手段４０と、記憶手段４１と、圧下信号判定手段４２と、入力手段４３とを有する。弾性波検出手段１０ａ，１０ｂは、流体貯留部１１ａ，１１ｂにそれぞれ設けられたＡＥセンサ１２ａ，１２ｂと、各ＡＥセンサ１２ａ，１２ｂに接続されたプリアンプ１３ａ，１３ｂとを有する。解析手段１６は、具体的には、ＡＥ信号を解析する手段であり、プリアンプ１３ａ，１３ｂに制御手段４０が接続されている。プリアンプ１３ａ，１３ｂと、制御手段４０（解析手段１６）とは有線で接続されている。このため、弾性波検出手段１０ａ，１０ｂで得られた弾性波をＡＥ信号として解析手段１６に送信する際、無線送信によるノイズ減衰が発生しない。
【００２２】
このように構成された異常診断装置１０は、ＡＥセンサ１２ａ、１２ｂの出力がプリアンプ１３ａ，１３ｂを経由して増幅され、解析手段１６でフーリエ変換等の信号処理がなされて、スピンドル４ａ，４ｂにおける異常が検出可能にされている。
ここで、記憶手段４１は、入力手段４３を用いて作業者が入力した情報として例えば、圧延荷重閾値、予め設定された待機時間、予め設定された測定時間、予め設定された信号出力閾値、及び周波数閾値を記憶する手段である。これらの情報は、入力手段４３に入力されたことを契機として、制御手段４０の命令によって記憶手段４１に記憶される。
【００２３】
ここで、前記「圧延荷重閾値」とは、一般的に圧延条件（板幅と圧延前後の板厚）によって予め設定される数値である。すなわち、本発明における「圧延荷重が所定の圧延荷重を超えて」とは、圧延条件に基づいて予め決定される圧延荷重に対する一定割合（例えば８０％の値）を圧延荷重の閾値として設定することを意味する。前記一定割合の設定は、圧延荷重の立ち上がり時間が数十ｍｓｅｃと早いので、仮に５０〜９０％の間で適宜変更しても時間変動は殆ど生じない。また、前記「予め設定された待機時間」とは、被圧延材が圧延機に噛み込まれてから圧延荷重に到達するまでの時間に基づいて予め設定される数値である。この数値についても、圧延荷重の立ち上がり時間が数十ｍｓｅｃと早いので、その立ち上がり時間を超えた時間で設定すればよい。具体的な数値としては、０．５秒である。また、前記「予め設定された測定時間」については、圧延時間が被圧延材の長さと圧延速度に基づいて設定されるものであるので、薄板の圧延であれば数十秒間、厚板の圧延であれば数秒間として、その間で設定されることが好ましい。
【００２４】
また、圧下信号判定手段４２は、圧下制御装置３３及びロードセル３４ａ，３４ｂに接続され、圧下制御装置３３から出力された圧下信号、及びロードセル３４ａ，３４ｂから出力された圧延荷重信号を受信する手段である。すなわち、圧下信号判定手段４２は、圧下制御装置３３による圧下信号の発信を検知して、鋼材５０の圧下が開始されたことを認識すると共に、ロードセル３４ａ，３４ｂで検出された圧延荷重（量）を認識することができる。
【００２５】
また、圧下信号判定手段４２は、記憶手段４１に記憶された圧延荷重閾値、予め設定された待機時間、及び予め設定された測定時間を読み込み、これらに基づいて測定期間を設定する。
さらに、圧下信号判定手段４２は、記憶手段４１に記憶された信号出力閾値及び周波数閾値に基づいて、前記測定期間において検出された信号が「ＡＥ信号」か「稼働ノイズ信号」かを判定する。
【００２６】
次に、図３は、流体貯留部の構成を示す図であり、図３（ａ）は、スピンドル４ａと流体貯留部１１ａとの構成を示す側面図であり、図３（ｂ）は、圧延ロール２ａ側から見たスピンドル４ａと流体貯留部１１ａとの構成を示す図であり、図３（ｃ）は、流体貯留部１１ａとの構成を示す斜視図である。
図３（ａ）、及び図３（ｂ）に示すように、圧延機１の接地面に設けられた支持手段１５ａ上に設置された流体貯留部１１ａは、スピンドル４ａの下側を覆う形状をなしている。
【００２７】
図３（ｃ）に示すように、流体貯留部１１ａは、スピンドル４ａに対向する側に、所定の間隙を有して、開口部１８が形成されている。開口部１８は、スピンドル４ａの下側の断面形状に合わせてスピンドル４ａの軸方向に切り欠かれている。開口部１８におけるスピンドル４ａ側の内壁面には、磁石１４ａが設置されている。流体貯留部１１ａの内部には、磁性流体が充填されている。
【００２８】
このように、開口部１８とスピンドル４ａとが所定の間隙を有し、開口部１８におけるスピンドル４ａ側の内壁面に磁石１４ａが設けられることにより、流体貯留部１１ａ内に充填した磁性流体がスピンドル４ａに常に接触する。従って、流体貯留部１１ａの外壁面に設置されたＡＥセンサ１２ａは、磁石１４ａによって開口部１８の上端面とスピンドル４ａとの間に保持された磁性流体を介してスピンドル４ａ内部で発生した弾性波を高い精度で検知することができる。
【００２９】
＜異常診断方法＞
ここで、磁性流体を介してスピンドル４ａ内部で発生した弾性波を検知して異常を診断する方法について具体的に説明する。
図４は、本実施形態における圧延機１の圧延荷重と時間との関係を示す図である。
【００３０】
＜測定期間の判定＞
まず、圧延荷重閾値ＴＬ、その圧延荷重閾値ＴＬを超えてから測定を開始するまでの待機時間ｔ１、測定を開始してから測定を終了するまでの測定時間ｔ２、信号出力閾値ＴＳ、及び周波数閾値Ｔｆが、記憶手段４１に予め入力される。具体的には、作業者が入力手段４３を用いて上記各情報を入力することによって、記憶手段４１に記憶される。上記各情報が記憶手段４１に記憶されたことを契機として、制御手段４０は、記憶手段４１に記憶された圧延荷重閾値ＴＬ、待機時間ｔ１、及び測定時間ｔ２を読み込み、これらに基づいて測定期間プログラムを作製し、圧下信号判定手段４２に実行させる。この測定期間プログラムは、ロードセル３４ａ，３４ｂから受信した圧延荷重が圧延荷重閾値ＴＬを超え、かつ待機時間ｔ１が経過したことを契機に測定時間ｔ２の間、ＡＥセンサ１２からの信号を圧下信号判定手段４２が取得するという命令プログラムである。すなわち、圧延荷重閾値ＴＬが３０００tonf、待機時間ｔ１が１秒、及び測定時間ｔ２が２秒と設定された場合、ロードセル３４ａ，３４ｂから受信した圧延荷重が３０００tonfを超え、かつ１秒経過したことを契機に２秒間、ＡＥセンサ１２からの信号を圧下信号判定手段４２が取得するという命令プログラムが設定され、実行される。
このようにして、図４に示すように、圧延機１の圧延荷重が圧延荷重閾値ＴＬを超え、待機時間ｔ１を経過してから、測定時間ｔ２が経過するまでの間（以下、測定期間（＝ｔ２）と呼ぶ。）が設定される。
【００３１】
＜ＡＥ信号の判定＞
次に、上記測定期間においてＡＥセンサ１２から検出された信号（弾性波）が「ＡＥ信号」か「稼働ノイズ信号」かを圧下信号判定手段４２が判定する。
図５（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態においてＡＥセンサ１２から検出された信号が、「ＡＥ信号」であった場合と「稼働ノイズ信号」であった場合とを示す図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、ＡＥセンサ１２から検出された信号が、「ＡＥ信号」であった場合を示す図であり、図５（ｃ）及び図５（ｄ）は、ＡＥセンサ１２から検出された信号が、「稼働ノイズ信号」であった場合を示す図である。
【００３２】
制御手段４０は、記憶手段４１に記憶された信号出力閾値ＴＳ、及び周波数閾値Ｔｆを読み込み、これらに基づいてＡＥ信号判定プログラムを作製し、圧下信号判定手段４２に実行させる。このＡＥ信号判定プログラムは、上記測定期間においてＡＥセンサ１２から検出された信号について、ＡＥ波のイベント数としてカウントする命令プログラムである。具体的には、上記測定期間においてＡＥセンサ１２から検出された信号（図５（ａ），図５（ｃ）参照）について、信号出力閾値ＴＳよりも大きい信号を抽出し、抽出された信号をフーリエ変換することによって周波数毎の信号強度（図５（ｂ），図５（ｄ）参照）を得て、周波数閾値Ｔｆよりも大きいピークを持つ信号強度の波形をＡＥ波のイベント数としてカウントする命令プログラムである。なお、図５（ｂ）及び図５（ｄ）では、周波数閾値Ｔｆを「４０ｋＨｚ」とした例を示している。
ＡＥセンサ１２から検出された信号が「ＡＥ信号」であった場合は、図５（ａ）に示すように、信号出力閾値ＴＳよりも大きい信号を抽出した結果、図５（ｂ）に示すように、周波数閾値Ｔｆよりも大きいピークを持つ波形が現れる。
【００３３】
一方、ＡＥセンサ１２から検出された信号が「稼働ノイズ信号」であった場合は、図５（ｃ）に示すように、信号出力閾値ＴＳよりも大きい信号を抽出した結果、図５（ｄ）に示すように、周波数閾値Ｔｆよりも大きいピークを持つ波形が現れない。これらを識別することにより、ＡＥセンサ１２から検出された信号に「ＡＥ信号」が含まれているか否かを判定することができる。
【００３４】
図６は、本実施形態におけるＡＥ信号判定プログラムによってカウントされた経時的なＡＥ波の累積イベント数をプロットした図である。
図６に示すように、スピンドル４ａ，４ｂに疲労亀裂等がある期間では、実線で累積イベント数が表され、スピンドル４ａ，４ｂに疲労亀裂等がない期間では、検出される累積イベント数が表されないか、表されても少ない。この図６に示すＡＥ信号の経時的な累積イベント数のカウント数値そのものや、傾き、頻度等の傾向からスピンドル４ａ，４ｂの異常を判断する。
【００３５】
このように、本実施形態における解析手段１６によるスピンドル４ａ，４ｂに発生した異常の解析は、予め設定された圧延荷重閾値、待機時間、及び測定時間によって決定される期間に検出された弾性波を対象としている。すなわち、前記回転軸に生じた亀裂を圧延負荷応力によって進展させた状態で検出するので、高精度の検出結果が得られる。
【００３６】
（他の実施形態）
図７は、本発明に係る異常診断装置の他の実施形態における構成を示す概略図である。図８は、本発明に係る異常診断装置の他の実施形態における流体貯留部の構成を示す概略図である。図７及び図８に示すように、本実施の形態では、流体貯留部１１ａ，１１ｂは、減速機７におけるスピンドル４ａ，４ｂの設置側の壁面に、保持手段１７ａ，１７ｂを介して取り付けられている点が、上記実施形態と異なる。保持手段１７ａ，１７ｂとしては、例えば、防振ゴム等の緩衝部材が挙げられる。このように、流体貯留部１１ａ，１１ｂを保持する保持手段１７ａ，１７ｂを圧延機に設けたので、スピンドル４ａ，４ｂの直下に流体貯留部１１ａ，１１ｂを設置するスペースが乏しい場合でも流体貯留部１１ａ，１１ｂを設置することができる。
【００３７】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに、種々の変更、改良を行うことができる。例えば、流動体貯留部１１ａ，１１ｂを、スピンドル４ａ，４ｂの端部（図示せず）に設けてもよい。
また、１つのスピンドル４ａ，４ｂに、ＡＥセンサ１２を流動体貯留部１１と共に、それぞれ複数設けることが好ましい。ＡＥセンサ１２及び流動体貯留部１１を複数設けることによって、スピンドル４ａ，４ｂの異常を高い精度で検知するだけでなく、その異常が発生している箇所を特定しやすくなる。
【符号の説明】
【００３８】
１ 圧延装置
２ａ，２ｂ 圧延ロール
３ 軸受
４ａ，４ｂ スピンドル
１０ 異常診断装置
１１ 流体貯留部
１２ ＡＥセンサ
１４ 磁石
１５ 支持手段
１６ 解析手段
１７ 保持手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸において発生する亀裂や磨耗発生等の異常を診断する異常診断装置に関し、特に、回転軸の亀裂の発生や進展に伴って発生する弾性波信号をアコースティックエミッション（ＡＥ）センサで検出する異常診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、鋼板などを圧延する圧延機には、鋼板を圧延する一対の圧延ローラにモーターから駆動力を伝達するために、ギアや回転軸が多数介在している。
各々のスピンドルを支持する軸受は、使用条件によっては、運転中に微細な磨耗粉等が発生し、磨耗粉が異物となって潤滑油に混入して焼き付き等の異常が発生したり、亀裂等の損傷が発生することがある。
【０００３】
このような異常や損傷の存在を検知する手段としては、加速度計等の振動センサで圧延機等の振動を計測する手段や、軸受の亀裂の発生や進展に伴って発生する弾性波（ＡＥ信号）をアコースティックエミッション（ＡＥ）センサで計測する手段が挙げられる。そして、これらの検知手段は軸受に取付けられることが多い。
しかしながら、圧延機における亀裂や磨耗等の異常発生は、軸受だけでなく、スピンドルそのものに発生することがある。
この場合、従来の軸受に設けられたＡＥセンサは、スピンドルの亀裂発生や進展に伴って発生する弾性波（ＡＥ信号）を、軸受経由で受信することとなる。
【０００４】
しかし、軸受に取付けたＡＥセンサによって、軸受を介してスピンドルの異常を検出する方法では、スピンドルから発生する弾性波（ＡＥ信号）が減衰してしまうという問題がある。
このような問題を解決する方法として、例えば、特許文献１に記載の技術が開示されている。
図９は、特許文献１における異常診断装置を示す図である。図９に示すように、特許文献１に記載の異常診断装置は、回転体１２３にＡＥセンサ１０１を直接設置し、このＡＥセンサ１０１が検知したＡＥ信号を、異常診断手段を備えた受信装置（図示せず）に無線で伝送する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２６４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された技術においては、回転体に直接設置されたＡＥセンサが検知したＡＥ信号を異常診断手段に無線で伝送するため、無線で伝送した信号にノイズが含まれる。このノイズの発生によって、微弱なＡＥ信号をＡＥセンサが検出できない可能性があり、結果として異常診断の検出の精度の低下をもたらしていた。
また、ＡＥセンサや送信アンテナが回転体に設置されるため、ＡＥセンサや送信アンテナへの給電方法に課題が残されている。給電方法としては、例えば、スリップリングなどを用いることが挙げられる。しかし、このような給電方法によっても、ノイズの発生やスリップリングにおける接触不良などの問題が生じやすく、異常診断の検出の精度が低下する結果を招くことになる。なお、特許文献１には、このような問題を解決する手段については何ら開示されていない。
【０００７】
また、従来の圧延機にあっては、ＡＥ信号を検知するタイミングが作業者の任意の判断で行われていたため、検出精度が作業者の習熟度に依存し、検出精度の向上に検討の余地があった。
従って、本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転軸の亀裂の発生や進展に伴う弾性波信号を、減衰させることなく高精度で受信することができる異常診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題を解決するため、本発明の請求項１に係る回転軸の異常診断装置は、回転軸に発生する弾性波を検出する少なくとも１個以上の弾性波検出手段と、その弾性波検出手段に有線接続され、前記弾性波検出手段で検出された弾性波に基づいて前記回転軸の異常を解析する解析手段とを有する回転軸の異常診断装置であって、磁性流体が充填されると共に、前記弾性波検出手段が設けられた流体貯留部を有し、前記回転軸と、前記流体貯留部との間に前記磁性流体を保持する磁石が前記流体貯留部に設けられ、
前記解析手段は、前記回転軸にかかる圧延荷重が所定の圧延荷重を超え、かつ該圧延荷重を超えてから予め設定された待機時間が経過してから予め設定された測定時間が経過するまで前記弾性波検出手段で検出された弾性波に基づいて前記回転軸の異常を解析することを特徴としている。
また、上記問題を解決するため、本発明のうち請求項２に係る回転軸の異常診断装置は、流体貯留部を保持する保持手段が、前記回転軸が設置された圧延機に設けられたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の請求項１に係る回転軸の異常診断装置によれば、スピンドル（回転軸）の少なくとも一部に接する磁性流体が充填され、縁部に磁石を設置した流体貯留部に前記弾性波検出手段を設けたので、スピンドルにおける亀裂の発生や進展に伴う弾性波信号を減衰させることなく直接受信することができる。また、弾性波検出手段と解析手段とが有線接続されているので、得られた弾性波をＡＥ信号として解析手段に送信する際、無線送信によるノイズ減衰が発生しない。
特に、前記解析手段による前記回転軸に発生した異常の解析は、予め設定された圧延荷重閾値、待機時間、及び測定時間によって決定される期間に検出された弾性波を対象としている。すなわち、前記回転軸に生じた亀裂を圧延負荷応力によって進展させた状態で検出するので、高精度の検出結果が得られる。
【００１０】
また、スピンドルに生じた亀裂等を伝播する媒体に磁性流体を用い、この磁性流体を保持する磁石を、磁性流体が充填された流体貯留部のスピンドル側に設置しているため、磁性流体の保持力が高く、弾性波の伝播性を維持することができる。そして、このような構成により、単に、回転軸とＡＥセンサとの間に媒体として流体を介在させるよりも弾性波の伝播性を維持することができる。
また、本発明のうち請求項２に係る回転軸の異常診断装置によれば、流体貯留部を保持する保持手段を、前記回転軸が設置された圧延機に設けたので、スピンドルの直下に流体貯留部を設置するスペースが乏しい場合でも流体貯留部を設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る回転軸の異常診断装置が設置される圧延装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明に係る回転軸の異常診断装置の一実施形態における構成を示す概略図である。
【図３】流体貯留部の一実施形態における構成を示す概略図である。
【図４】本発明に係る回転軸の異常診断装置の一実施形態における圧延機の圧延荷重と時間との関係を示す図である。
【図５】本発明に係る回転軸の異常診断装置の一実施形態において得られるＡＥ波を示す図である。
【図６】本発明に係る回転軸の異常診断装置の一実施形態におけるＡＥ波の経時的な累積イベント数を示す図である。
【図７】本発明に係る異常診断装置の他の実施形態における構成を示す概略図である。
【図８】流体貯留部の他の実施形態における構成を示す概略図である。
【図９】従来の異常診断装置を備えた圧延装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る回転軸の異常診断装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る回転軸の異常診断装置の一実施形態における構成を示す概略図である。
図１に示すように、圧延機１は、モーター（電動機）８と、モーター８の駆動力をスピンドル４ａ，４ｂに伝達するピニオンギア６ａ，６ｂ、及び減速機７と、スピンドル４ａ，４ｂに連結され、鋼材（被圧延材）５０を挟んで圧延する一対の圧延ロール２ａ，２ｂとを有する。
【００１３】
スピンドル４ａ，４ｂは、圧延ロール２ａ，２ｂの回転軸５ａ，５ｂにそれぞれ連結されている。スピンドル４ａ，４ｂのそれぞれには、相互に噛み合わされたピニオンギア６ａ，６ｂが連結されている。ピニオンギア６ａには、減速機７を介して、モーター８の駆動力を伝達する回転軸９が連結されている。回転軸５ａ，５ｂの両端部、スピンドル４ａ，４ｂ、及び回転軸９には、これらをそれぞれ支持する複数の軸受３が設けられている。
【００１４】
一対の圧延ロール２ａ，２ｂのうち、下側に位置する圧延ロール２ａの下方には、圧延ロール２ａの回転に伴って回転可能とされたバックアップロール２１ａが配置される。また、上側に位置する圧延ロール２ｂの上方には、圧延ロール２ｂの回転に伴って回転可能とされたバックアップロール２１ｂが配置される。バックアップロール２１ａ，２１ｂには、それぞれのバックアップロール２１ａ，２１ｂを回転可能とする回転軸２２ａ，２２ｂが設けられている。回転軸２２ａ，２２ｂの両端部には、これらをそれぞれ支持する複数の軸受２３が軸受３上にそれぞれ設けられている。
【００１５】
バックアップロール２１ｂの回転軸２２ｂの両端部には、油圧式のピストンロッド３１ａ，３１ｂ、及び圧下シリンダ３２ａ，３２ｂが圧下装置３０の一部として配置される。ピストンロッド３１ａ，３１ｂは軸受２３の上部に設けられる。ピストンロッド３１ａ，３１ｂをそれぞれ嵌挿する圧下シリンダ３２ａ，３２ｂは、圧下制御装置３３に接続されている。圧下シリンダ３２ａ，３２ｂは、圧下制御装置３３から出力される圧下信号により、バックアップロール２１ｂの回転軸２２ｂの両端部に及ぼす圧下力を独立して調整自在である。このように、バックアップロール２１ｂの回転軸２２ｂの両端部が圧下されることによって、バックアップロール２１ｂが圧延ロール２ｂに圧接し、圧延ロール２ａ，２ｂの回転軸方向の両端部に及ぼす圧下力を個別に調整する。
【００１６】
なお、図示していないが、圧下シリンダ３２ａ，３２ｂには、それぞれ作動油を供給する油圧源、供給した作動油量の制御機構等が設けられており、これらの周辺機器とあわせて圧下装置が構成される。
バックアップロール２１ｂの回転軸２２ｂの両端部には、圧延荷重を検出するロードセル３４ａ、３４ｂが配置される。検出された圧延荷重は、圧延荷重信号として圧下制御装置３３に出力される。
【００１７】
圧下制御装置３３から圧下シリンダ３２ａ，３２ｂに出力される圧下信号は、板厚計（図示せず）から出力される２つの板厚信号と、ロードセル３４ａ，３４ｂからの圧延荷重信号に応じて２つの板厚信号の偏差が０となるように出力される。前記板厚計は、圧延ロール２ａ，２ｂの出口側にそれぞれ設けられた鋼材（被圧延材）５０の板幅方向の両端部の板厚を測定する手段である。
【００１８】
そして、スピンドル４ａ，４ｂの下方には、後述する磁性流体を充填した流体貯留部１１ａ，１１ｂが設置されている。この流体貯留部１１ａ，１１ｂは、圧延機１の接地面に設けられた支持手段１５ａ，１５ｂ上に設置されている。また、流体貯留部１１ａ，１１ｂの外壁面には、スピンドル４ａ，４ｂに亀裂が発生したときに発生する弾性波（ＡＥ信号）を検出するためのＡＥセンサ１２ａ，１２ｂが設置されている。
【００１９】
すなわち、圧延機１は、モーター８からの出力が、減速機７を介して伝達されたピニオンギア６ａ，６ｂで上下に分配されて、スピンドル４ａ，４ｂへと駆動力が伝達される。駆動力が伝達されたスピンドル４ａ，４ｂは、回転軸５ａ，５ｂを介して、圧延ロール２ａ，２ｂを回転させて、鋼材５０を圧延する。なお、流体貯留部１１ａ，１１ｂには、スピンドル４ａ，４ｂの外周面に接触するように、磁性流体が充填されている。
【００２０】
磁性流体としては、磁性を有した液体状であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、スピンドル４ａ，４ｂに長く保持される目的で、スピンドル４ａ，４ｂの回転速度に応じた粘性や、耐熱性を有していることが好ましい。
磁性流体の例としては、直径が１０ｎｍ程度の磁性超微粒子と、主成分である水、有機溶剤、又は油等の液体（分散媒）、及びその粒子に吸着して粒子を液体（分散媒）中に安定して分散させるための界面活性剤の３成分よりなるコロイド溶液がある。磁性流体は、磁界が零のときは磁性のない液体であるが、磁石等を近づけて磁界を作用させると磁化する。一方、磁性流体から磁石等を遠ざけると、磁性流体の磁界は取り除かれる。
【００２１】
図２は、本発明に係る異常診断装置の構成を示すブロック図である。図２に示すように、異常診断装置１０は、弾性波検出手段１０ａ，１０ｂと、解析手段１６とを有する。また、解析手段１６は、制御手段４０と、記憶手段４１と、圧下信号判定手段４２と、入力手段４３とを有する。弾性波検出手段１０ａ，１０ｂは、流体貯留部１１ａ，１１ｂにそれぞれ設けられたＡＥセンサ１２ａ，１２ｂと、各ＡＥセンサ１２ａ，１２ｂに接続されたプリアンプ１３ａ，１３ｂとを有する。解析手段１６は、具体的には、ＡＥ信号を解析する手段であり、プリアンプ１３ａ，１３ｂに制御手段４０が接続されている。プリアンプ１３ａ，１３ｂと、制御手段４０（解析手段１６）とは有線で接続されている。このため、弾性波検出手段１０ａ，１０ｂで得られた弾性波をＡＥ信号として解析手段１６に送信する際、無線送信によるノイズ減衰が発生しない。
【００２２】
このように構成された異常診断装置１０は、ＡＥセンサ１２ａ、１２ｂの出力がプリアンプ１３ａ，１３ｂを経由して増幅され、解析手段１６でフーリエ変換等の信号処理がなされて、スピンドル４ａ，４ｂにおける異常が検出可能にされている。
ここで、記憶手段４１は、入力手段４３を用いて作業者が入力した情報として例えば、圧延荷重閾値、予め設定された待機時間、予め設定された測定時間、予め設定された信号出力閾値、及び周波数閾値を記憶する手段である。これらの情報は、入力手段４３に入力されたことを契機として、制御手段４０の命令によって記憶手段４１に記憶される。
【００２３】
ここで、前記「圧延荷重閾値」とは、一般的に圧延条件（板幅と圧延前後の板厚）によって予め設定される数値である。すなわち、本発明における「圧延荷重が所定の圧延荷重を超えて」とは、圧延条件に基づいて予め決定される圧延荷重に対する一定割合（例えば８０％の値）を圧延荷重の閾値として設定することを意味する。前記一定割合の設定は、圧延荷重の立ち上がり時間が数十ｍｓｅｃと早いので、仮に５０〜９０％の間で適宜変更しても時間変動は殆ど生じない。また、前記「予め設定された待機時間」とは、被圧延材が圧延機に噛み込まれてから圧延荷重に到達するまでの時間に基づいて予め設定される数値である。この数値についても、圧延荷重の立ち上がり時間が数十ｍｓｅｃと早いので、その立ち上がり時間を超えた時間で設定すればよい。具体的な数値としては、０．５秒である。また、前記「予め設定された測定時間」については、圧延時間が被圧延材の長さと圧延速度に基づいて設定されるものであるので、薄板の圧延であれば数十秒間、厚板の圧延であれば数秒間として、その間で設定されることが好ましい。
【００２４】
また、圧下信号判定手段４２は、圧下制御装置３３及びロードセル３４ａ，３４ｂに接続され、圧下制御装置３３から出力された圧下信号、及びロードセル３４ａ，３４ｂから出力された圧延荷重信号を受信する手段である。すなわち、圧下信号判定手段４２は、圧下制御装置３３による圧下信号の発信を検知して、鋼材５０の圧下が開始されたことを認識すると共に、ロードセル３４ａ，３４ｂで検出された圧延荷重（量）を認識することができる。
【００２５】
また、圧下信号判定手段４２は、記憶手段４１に記憶された圧延荷重閾値、予め設定された待機時間、及び予め設定された測定時間を読み込み、これらに基づいて測定期間を設定する。
さらに、圧下信号判定手段４２は、記憶手段４１に記憶された信号出力閾値及び周波数閾値に基づいて、前記測定期間において検出された信号が「ＡＥ信号」か「稼働ノイズ信号」かを判定する。
【００２６】
次に、図３は、流体貯留部の構成を示す図であり、図３（ａ）は、スピンドル４ａと流体貯留部１１ａとの構成を示す側面図であり、図３（ｂ）は、圧延ロール２ａ側から見たスピンドル４ａと流体貯留部１１ａとの構成を示す図であり、図３（ｃ）は、流体貯留部１１ａとの構成を示す斜視図である。
図３（ａ）、及び図３（ｂ）に示すように、圧延機１の接地面に設けられた支持手段１５ａ上に設置された流体貯留部１１ａは、スピンドル４ａの下側を覆う形状をなしている。
【００２７】
図３（ｃ）に示すように、流体貯留部１１ａは、スピンドル４ａに対向する側に、所定の間隙を有して、開口部１８が形成されている。開口部１８は、スピンドル４ａの下側の断面形状に合わせてスピンドル４ａの軸方向に切り欠かれている。開口部１８におけるスピンドル４ａ側の内壁面には、磁石１４ａが設置されている。流体貯留部１１ａの内部には、磁性流体が充填されている。
【００２８】
このように、開口部１８とスピンドル４ａとが所定の間隙を有し、開口部１８におけるスピンドル４ａ側の内壁面に磁石１４ａが設けられることにより、流体貯留部１１ａ内に充填した磁性流体がスピンドル４ａに常に接触する。従って、流体貯留部１１ａの外壁面に設置されたＡＥセンサ１２ａは、磁石１４ａによって開口部１８の上端面とスピンドル４ａとの間に保持された磁性流体を介してスピンドル４ａ内部で発生した弾性波を高い精度で検知することができる。
【００２９】
＜異常診断方法＞
ここで、磁性流体を介してスピンドル４ａ内部で発生した弾性波を検知して異常を診断する方法について具体的に説明する。
図４は、本実施形態における圧延機１の圧延荷重と時間との関係を示す図である。
【００３０】
＜測定期間の判定＞
まず、圧延荷重閾値ＴＬ、その圧延荷重閾値ＴＬを超えてから測定を開始するまでの待機時間ｔ１、測定を開始してから測定を終了するまでの測定時間ｔ２、信号出力閾値ＴＳ、及び周波数閾値Ｔｆが、記憶手段４１に予め入力される。具体的には、作業者が入力手段４３を用いて上記各情報を入力することによって、記憶手段４１に記憶される。上記各情報が記憶手段４１に記憶されたことを契機として、制御手段４０は、記憶手段４１に記憶された圧延荷重閾値ＴＬ、待機時間ｔ１、及び測定時間ｔ２を読み込み、これらに基づいて測定期間プログラムを作製し、圧下信号判定手段４２に実行させる。この測定期間プログラムは、ロードセル３４ａ，３４ｂから受信した圧延荷重が圧延荷重閾値ＴＬを超え、かつ待機時間ｔ１が経過したことを契機に測定時間ｔ２の間、ＡＥセンサ１２からの信号を圧下信号判定手段４２が取得するという命令プログラムである。すなわち、圧延荷重閾値ＴＬが３０００tonf、待機時間ｔ１が１秒、及び測定時間ｔ２が２秒と設定された場合、ロードセル３４ａ，３４ｂから受信した圧延荷重が３０００tonfを超え、かつ１秒経過したことを契機に２秒間、ＡＥセンサ１２からの信号を圧下信号判定手段４２が取得するという命令プログラムが設定され、実行される。
このようにして、図４に示すように、圧延機１の圧延荷重が圧延荷重閾値ＴＬを超え、待機時間ｔ１を経過してから、測定時間ｔ２が経過するまでの間（以下、測定期間（＝ｔ２）と呼ぶ。）が設定される。
【００３１】
＜ＡＥ信号の判定＞
次に、上記測定期間においてＡＥセンサ１２から検出された信号（弾性波）が「ＡＥ信号」か「稼働ノイズ信号」かを圧下信号判定手段４２が判定する。
図５（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態においてＡＥセンサ１２から検出された信号が、「ＡＥ信号」であった場合と「稼働ノイズ信号」であった場合とを示す図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、ＡＥセンサ１２から検出された信号が、「ＡＥ信号」であった場合を示す図であり、図５（ｃ）及び図５（ｄ）は、ＡＥセンサ１２から検出された信号が、「稼働ノイズ信号」であった場合を示す図である。
【００３２】
制御手段４０は、記憶手段４１に記憶された信号出力閾値ＴＳ、及び周波数閾値Ｔｆを読み込み、これらに基づいてＡＥ信号判定プログラムを作製し、圧下信号判定手段４２に実行させる。このＡＥ信号判定プログラムは、上記測定期間においてＡＥセンサ１２から検出された信号について、ＡＥ波のイベント数としてカウントする命令プログラムである。具体的には、上記測定期間においてＡＥセンサ１２から検出された信号（図５（ａ），図５（ｃ）参照）について、信号出力閾値ＴＳよりも大きい信号を抽出し、抽出された信号をフーリエ変換することによって周波数毎の信号強度（図５（ｂ），図５（ｄ）参照）を得て、周波数閾値Ｔｆよりも大きいピークを持つ信号強度の波形をＡＥ波のイベント数としてカウントする命令プログラムである。なお、図５（ｂ）及び図５（ｄ）では、周波数閾値Ｔｆを「４０ｋＨｚ」とした例を示している。
ＡＥセンサ１２から検出された信号が「ＡＥ信号」であった場合は、図５（ａ）に示すように、信号出力閾値ＴＳよりも大きい信号を抽出した結果、図５（ｂ）に示すように、周波数閾値Ｔｆよりも大きいピークを持つ波形が現れる。
【００３３】
一方、ＡＥセンサ１２から検出された信号が「稼働ノイズ信号」であった場合は、図５（ｃ）に示すように、信号出力閾値ＴＳよりも大きい信号を抽出した結果、図５（ｄ）に示すように、周波数閾値Ｔｆよりも大きいピークを持つ波形が現れない。これらを識別することにより、ＡＥセンサ１２から検出された信号に「ＡＥ信号」が含まれているか否かを判定することができる。
【００３４】
図６は、本実施形態におけるＡＥ信号判定プログラムによってカウントされた経時的なＡＥ波の累積イベント数をプロットした図である。
図６に示すように、スピンドル４ａ，４ｂに疲労亀裂等がある期間では、実線で累積イベント数が表され、スピンドル４ａ，４ｂに疲労亀裂等がない期間では、検出される累積イベント数が表されないか、表されても少ない。この図６に示すＡＥ信号の経時的な累積イベント数のカウント数値そのものや、傾き、頻度等の傾向からスピンドル４ａ，４ｂの異常を判断する。
【００３５】
このように、本実施形態における解析手段１６によるスピンドル４ａ，４ｂに発生した異常の解析は、予め設定された圧延荷重閾値、待機時間、及び測定時間によって決定される期間に検出された弾性波を対象としている。すなわち、前記回転軸に生じた亀裂を圧延負荷応力によって進展させた状態で検出するので、高精度の検出結果が得られる。
【００３６】
（他の実施形態）
図７は、本発明に係る異常診断装置の他の実施形態における構成を示す概略図である。図８は、本発明に係る異常診断装置の他の実施形態における流体貯留部の構成を示す概略図である。図７及び図８に示すように、本実施の形態では、流体貯留部１１ａ，１１ｂは、減速機７におけるスピンドル４ａ，４ｂの設置側の壁面に、保持手段１７ａ，１７ｂを介して取り付けられている点が、上記実施形態と異なる。保持手段１７ａ，１７ｂとしては、例えば、防振ゴム等の緩衝部材が挙げられる。このように、流体貯留部１１ａ，１１ｂを保持する保持手段１７ａ，１７ｂを圧延機に設けたので、スピンドル４ａ，４ｂの直下に流体貯留部１１ａ，１１ｂを設置するスペースが乏しい場合でも流体貯留部１１ａ，１１ｂを設置することができる。
【００３７】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに、種々の変更、改良を行うことができる。例えば、流動体貯留部１１ａ，１１ｂを、スピンドル４ａ，４ｂの端部（図示せず）に設けてもよい。
また、１つのスピンドル４ａ，４ｂに、ＡＥセンサ１２を流動体貯留部１１と共に、それぞれ複数設けることが好ましい。ＡＥセンサ１２及び流動体貯留部１１を複数設けることによって、スピンドル４ａ，４ｂの異常を高い精度で検知するだけでなく、その異常が発生している箇所を特定しやすくなる。
【符号の説明】
【００３８】
１ 圧延装置
２ａ，２ｂ 圧延ロール
３ 軸受
４ａ，４ｂ スピンドル
１０ 異常診断装置
１１ 流体貯留部
１２ ＡＥセンサ
１４ 磁石
１５ 支持手段
１６ 解析手段
１７ 保持手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に発生する弾性波を検出する少なくとも１個以上の弾性波検出手段と、その弾性波検出手段に有線接続され、前記弾性波検出手段で検出された弾性波に基づいて前記回転軸の異常を解析する解析手段とを有する回転軸の異常診断装置であって、磁性流体が充填されると共に、前記弾性波検出手段が設けられた流体貯留部を有し、前記回転軸と、前記流体貯留部との間に前記磁性流体を保持する磁石が前記流体貯留部に設けられ、
前記解析手段は、前記回転軸にかかる圧延荷重が所定の圧延荷重を超え、かつ該圧延荷重を超えてから予め設定された待機時間が経過してから予め設定された測定時間が経過するまで前記弾性波検出手段で検出された弾性波に基づいて前記回転軸の異常を解析することを特徴とする回転軸の異常診断装置。
【請求項２】
流体貯留部を保持する保持手段が、前記回転軸が設置された圧延機に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の回転軸の異常診断装置。
【請求項１】
回転軸に発生する弾性波を検出する少なくとも１個以上の弾性波検出手段と、その弾性波検出手段に有線接続され、前記弾性波検出手段で検出された弾性波に基づいて前記回転軸の異常を解析する解析手段とを有する回転軸の異常診断装置であって、磁性流体が充填されると共に、前記弾性波検出手段が設けられた流体貯留部を有し、前記回転軸と、前記流体貯留部との間に前記磁性流体を保持する磁石が前記流体貯留部に設けられ、
前記解析手段は、前記回転軸にかかる圧延荷重が所定の圧延荷重を超え、かつ該圧延荷重を超えてから予め設定された待機時間が経過してから予め設定された測定時間が経過するまで前記弾性波検出手段で検出された弾性波に基づいて前記回転軸の異常を解析することを特徴とする回転軸の異常診断装置。
【請求項２】
流体貯留部を保持する保持手段が、前記回転軸が設置された圧延機に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の回転軸の異常診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−３７４２３（Ｐ２０１２−３７４２３Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７８７５１（Ｐ２０１０−１７８７５１）
【出願日】平成２２年８月９日（２０１０．８．９）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月９日（２０１０．８．９）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]