JP2005325980A - Shaft coupling monitoring device - Google Patents

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展央 米山
Kenji Sakamoto
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new technological means capable of detecting, with precision in early stage, damages such as peeling, in unit of shaft, of a raceway surface provided to shafts of a cross shaft, relating to a cross shaft coupling built in drive shafts of rolling provision or the like. <P>SOLUTION: The shaft coupling monitoring device monitors a cross shaft coupling which uses the outer peripheral surfaces of four shafts 12a of a cross shaft as a raceway surface 12a1. Two load sensors 16a and 16b are provided to a thrust washer 15, in accordance with rotational direction R of the cross shaft coupling 1 arranged between shaft ends of the shafts 12a and a bottom surface 131c of a cup 131 of a bearing cup 13. By detecting a load between the shaft 12a acting on the thrust washer 15 and the bearing cup 13, damages of the raceway surface 12a1 are detected. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、圧延設備などの駆動軸に組込まれる十字軸継手を監視する軸継手監視装置に関する。   The present invention relates to a shaft joint monitoring device that monitors a cross shaft joint incorporated in a drive shaft of a rolling facility or the like.

例えば鉄鋼用圧延設備では、圧延ローラと駆動モータとの間に接続された駆動軸の途中部分に十字軸継手を設けることにより、上記ローラが圧延中の鋼材に対し上下に動くのを許容した状態で、圧延処理を行っている。
上記のような十字軸継手では、例えば下記特許文献１に記載されているように、その十字軸の４つの各軸にベアリングカップを設けるとともに、このカップと軸との間にころを転動自在に配置して当該軸の外周面を転動面に利用するものが提供されている。そして、この十字軸継手では、駆動軸の駆動モータ側及び圧延ローラ側にそれぞれ配置される駆動軸部及び従動軸部の各端部を、相異なる直線上の２つの上記ベアリングカップに接続することで当該継手は駆動軸内に組込まれて駆動モータの回転力を圧延ローラ側に伝達する。 For example, in a steel rolling facility, a cross shaft joint is provided in the middle part of the drive shaft connected between the rolling roller and the drive motor, thereby allowing the roller to move up and down with respect to the steel material being rolled. In the rolling process.
In the cross shaft joint as described above, for example, as described in Patent Document 1 below, a bearing cup is provided on each of the four shafts of the cross shaft, and a roller can freely roll between the cup and the shaft. And using the outer peripheral surface of the shaft as a rolling surface. And in this cross shaft joint, each end part of the drive shaft part and the driven shaft part which are respectively arranged on the drive motor side and the rolling roller side of the drive shaft is connected to the two bearing cups on different straight lines. Thus, the joint is incorporated in the drive shaft and transmits the rotational force of the drive motor to the rolling roller side.

特開平１１−５１０７３号公報（第３頁、図４）Japanese Patent Laid-Open No. 11-51073 (page 3, FIG. 4)

ところで、上記のような十字軸継手では、鉄鋼圧延時に上記圧延ローラ側から軸及び各ベアリングカップに作用する負荷荷重は極めて大きいものであり、使用時間などに応じて軸表面に剥離が生じ易かった。しかも、上記圧延ローラが上下に動いたときに、上記ベアリングカップが取り付けられた対応する軸に対して揺動することから、剥離や亀裂などの損傷が各軸に設けられた転動面の周方向で部分的に発生し易かった。さらには、４つの軸で表面剥離の程度が異なる場合があった。
ところが、圧延設備などでは、十字軸継手の十字軸は４つの上記ベアリングカップによって軸方向周りの部分が覆われるとともに、上記駆動軸部及び従動軸部の各端部が十字軸の中央部にほぼ密着するように繋がれて当該十字軸は外部にほとんど露出されることなく駆動軸内に組込まれている。このため、各軸に設けられた転動面での剥離などの損傷を検出するためのセンサを十字軸継手に取り付けることは困難であり、センサ検出結果による損傷検知を行うことも難しかった。それ故、圧延設備では、定期的に、駆動軸から十字軸継手を取外し、さらには軸とベアリングカップとを分離して十字軸継手を完全に分解することで、各軸での表面剥離の程度を目視確認することが要求されて、この定期点検作業に大変な労力と時間を要した。また、上記転動面に供給された使用済みのグリース内の鉄粉の含有量を測定することで、軸表面での損傷発生を類推することも行われているが、この方法では損傷検知を常時行うことができず、しかも、その類推結果による損傷発生の検知精度は低く、さらには軸単位の損傷検知を行うことは困難であった。 By the way, in the cross shaft joint as described above, the load applied to the shaft and each bearing cup from the rolling roller side at the time of steel rolling is extremely large, and the surface of the shaft is likely to be peeled off depending on the usage time and the like. . In addition, when the rolling roller moves up and down, it swings with respect to the corresponding shaft to which the bearing cup is attached, so that damage such as peeling or cracking occurs around the rolling surface provided on each shaft. It was easy to occur partially in the direction. Furthermore, the degree of surface peeling sometimes differs between the four axes.
However, in a rolling facility or the like, the cross shaft of the cross shaft joint is covered in the axial direction by the four bearing cups, and the end portions of the drive shaft and the driven shaft are substantially at the center of the cross shaft. The cross shafts are connected so as to be in close contact with each other, and are incorporated in the drive shaft without being exposed to the outside. For this reason, it is difficult to attach a sensor for detecting damage such as peeling on the rolling surface provided on each shaft to the cross joint, and it is also difficult to detect damage based on the sensor detection result. Therefore, in rolling equipment, remove the cross joint from the drive shaft periodically, and further separate the shaft and bearing cup to completely disassemble the cross joint so that the degree of surface peeling on each shaft It was required to visually check the above, and it took a lot of labor and time for this periodic inspection work. In addition, the occurrence of damage on the shaft surface is also estimated by measuring the content of iron powder in the used grease supplied to the rolling surface, but this method detects damage. In addition, the detection accuracy of damage occurrence based on the analogy result is low, and furthermore, it is difficult to detect damage in units of shafts.

従って、本発明は、圧延設備などの駆動軸に組込まれる十字軸継手においても、その十字軸の各軸に設けられた転動面での剥離などの損傷を軸単位に精度よく、かつ早期に検知することができる新たな技術的手段を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention is also capable of accurately and earlyly damaging damage such as peeling on the rolling surface provided on each shaft of the cross shaft even in a cross shaft joint incorporated in a drive shaft of a rolling facility or the like. The object is to provide a new technical means that can be detected.

本発明は、十字軸の４つの各軸の外周面を転動体が転動する転動面として用いた十字軸継手を監視する軸継手監視装置であって、
前記４つの各軸には、ベアリングカップが揺動可能に装着され、前記軸と、その前記ベアリングカップとの間の荷重を検出する荷重センサを、前記ベアリングカップ側に設けたことを特徴とするものである。 The present invention is a shaft joint monitoring device that monitors a cross shaft joint that uses the outer peripheral surface of each of the four shafts of the cross shaft as a rolling surface on which a rolling element rolls.
A bearing cup is swingably mounted on each of the four shafts, and a load sensor for detecting a load between the shaft and the bearing cup is provided on the bearing cup side. Is.

上記のように構成された軸継手監視装置では、十字軸の軸において、上記ベアリングカップとの間に働く上記荷重を荷重センサにて検出することにより、本発明の発明者等は、剥離などの損傷が転動面に生じているか否かについて判別できることを見出した。すなわち、損傷が転動面に生じていない場合には、上記荷重センサの出力は十字軸継手の回転動作だけに応じて変化した。これに対して、損傷が転動面に生じている場合には、軸が前記損傷によって撓むことがあり、この撓みに起因する変動が荷重センサの出力に現れた。本発明は、上述のような知見に基づいて完成されたものであり、荷重センサの出力変動を検出することにてその転動面での損傷発生を即座に検知することができる。また、上記の出力変動は転動面における損傷の発生位置や程度に応じて変わることから、当該発生位置や程度を判別することもできる。また、荷重センサがベアリングカップ側に設けられているので、圧延設備などのように十字軸継手の十字軸が外部にほとんど露出されることなく駆動軸内に組込まれる場合でも、当該センサをベアリングカップとともに対応する軸に対して揺動させつつ、転動面に対する高精度な損傷検知を軸単位に行うことができる。尚、上記荷重センサは、十字軸の４つの各軸に設けてもよいし、損傷が発生し易い軸のみに設置してもよい。   In the shaft joint monitoring device configured as described above, the load of the load sensor detects the load acting between the bearing cup and the shaft of the cross shaft. It has been found that it is possible to determine whether damage has occurred on the rolling surface. That is, when damage did not occur on the rolling surface, the output of the load sensor changed only according to the rotational movement of the cross joint. On the other hand, when damage has occurred on the rolling surface, the shaft may bend due to the damage, and fluctuations caused by this bend appeared in the output of the load sensor. The present invention has been completed based on the above-described knowledge, and it is possible to immediately detect the occurrence of damage on the rolling surface by detecting the output fluctuation of the load sensor. In addition, since the output fluctuation varies depending on the occurrence position and degree of damage on the rolling surface, the occurrence position and degree can also be determined. In addition, since the load sensor is provided on the bearing cup side, even if the cross shaft of the cross shaft joint is incorporated into the drive shaft with almost no exposure to the outside, such as in rolling equipment, the sensor is installed in the bearing cup. At the same time, it is possible to detect the damage on the rolling surface with high accuracy for each axis while swinging with respect to the corresponding axis. The load sensor may be provided on each of the four axes of the cross shaft, or may be installed only on the shaft where damage is likely to occur.

また、上記軸継手監視装置において、前記荷重センサは、前記十字軸継手の回転方向と平行な方向で前記軸の中心を通る線上に配置されることが好ましい。
この場合、荷重センサが転動面の損傷による軸の撓み方向またはその撓み方向の軸中心に関して１８０deg反対の方向に配置されることとなり、撓みによる荷重変動を最高感度で検出することができ、損傷検知をより高精度に行うことができる。 In the shaft joint monitoring device, it is preferable that the load sensor is disposed on a line passing through the center of the shaft in a direction parallel to a rotation direction of the cross joint.
In this case, the load sensor will be arranged in the direction of 180 deg opposite to the direction of deflection of the shaft due to damage of the rolling surface or the axis center of that deflection direction, and load fluctuation due to deflection can be detected with the highest sensitivity. Detection can be performed with higher accuracy.

また、上記軸継手監視装置において、２個の前記荷重センサが、前記ベアリングカップ毎に、前記十字軸継手の回転方向に並べられた状態で設けられていることが好ましい。
この場合、上記２個の荷重センサのセンサ出力の差動を求めることにより、周囲温度による各センサ出力の温度ドリフトを補償することができ、周囲温度の影響により損傷検知の精度低下を防ぐことができる。また、センサ出力の差動により、上記回転方向での偏荷重を検出することができることから、損傷検知の精度を高めることができる。 In the shaft coupling monitoring apparatus, it is preferable that the two load sensors are provided in a state in which the two load sensors are arranged in the rotation direction of the cross shaft coupling for each of the bearing cups.
In this case, by obtaining the differential of the sensor outputs of the two load sensors, the temperature drift of each sensor output due to the ambient temperature can be compensated, and the accuracy of damage detection can be prevented from being affected by the ambient temperature. it can. In addition, since the offset load in the rotation direction can be detected by the differential sensor output, the accuracy of damage detection can be improved.

また、上記軸継手監視装置において、前記荷重センサが、セラミック材料を用いて構成されてもよい。
この場合、高い強度を有する荷重センサが使用されることとなり、上記転動面に生じた損傷によって軸が撓んだときに荷重センサがベアリングカップなどの近接配置された構成部材との接触回避するためのスペースを設ける必要がない。 Moreover, the said shaft coupling monitoring apparatus WHEREIN: The said load sensor may be comprised using a ceramic material.
In this case, a load sensor having high strength is used, and when the shaft is bent due to damage caused on the rolling surface, the load sensor avoids contact with a component disposed in the vicinity such as a bearing cup. There is no need to provide a space for this.

また、上記軸継手監視装置において、前記荷重センサが、前記ベアリングカップに組み付けられるとともに、前記軸の端部を支承するスラストワッシャに設けられていることが好ましい。
この場合、上記荷重センサをベアリングカップに直接的に設置する場合に比べて、簡単な加工で当該センサの設置箇所を確保することができ、そのセンサ取付を容易に行うことができる。 In the shaft coupling monitoring apparatus, it is preferable that the load sensor is mounted on a thrust washer that supports the end portion of the shaft while being assembled to the bearing cup.
In this case, compared with the case where the load sensor is directly installed on the bearing cup, the installation location of the sensor can be secured by simple processing, and the sensor can be easily attached.

本発明によれば、十字軸継手のベアリングカップ側に設けた上記荷重センサにより、対応する軸転動面での損傷発生を即座に検知できるとともに、そのセンサ出力を基に損傷の発生位置やその程度を判別するできるので、圧延設備などの駆動軸に組込まれる十字軸継手においても、上記転動面に対する損傷検知を十字軸の軸単位に精度よく、かつ早期に行うことができる。   According to the present invention, the load sensor provided on the bearing cup side of the cross joint can immediately detect the occurrence of damage on the corresponding shaft rolling surface, and based on the sensor output, Since the degree can be discriminated, even in the cross joint coupled to the drive shaft of a rolling facility or the like, it is possible to detect damage to the rolling surface with high accuracy and early in units of the cross shaft.

以下、本発明の軸継手監視装置の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明では、圧延設備の駆動軸に組込まれる十字軸継手に適用した場合を例示して説明する。   Hereinafter, a preferred embodiment of a shaft coupling monitoring device of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in the following description, the case where it applies to the cross shaft coupling built in the drive shaft of rolling equipment is illustrated and demonstrated.

実施形態１Embodiment 1

図１は鉄鋼メーカの圧延設備に使用される駆動軸を示す斜視図であり、図２は本発明の一実施形態に係る軸継手監視装置の主要部を駆動軸の軸方向から見た図である（一部断面を含む。）。図において、駆動軸１０の両端部近傍には十字軸継手１１が使用されており、この継手１１を介在させて、当該駆動軸１０の一端側及び他端側には図示を省略した駆動モータ及び鉄鋼用圧延ローラがそれぞれ連結されている。つまり、駆動軸１０には、２つの十字軸継手１１の間に配置される中間軸部（第１軸部）１０ａに加えて、上記モータ及びローラ側にそれぞれ接続される駆動軸部（第２軸部）１０ｂ及び従動軸部（第３軸部）１０ｃが設けられており、一方の十字軸継手１１にて中間軸部１０ａと駆動軸部１０ｂとが連結され、他方の十字軸継手１１にて中間軸部１０ａと従動軸部１０ｃとが連結されている（図１参照）。また、圧延設備では、２本の駆動軸１０が互いに平行に配置されており、各駆動軸１０に連結された２つの上記ローラ間にスラブ等を通すことで圧延処理が施された鋼材を製造するように構成されている。また、この圧延処理の際に、各十字軸継手１１は、接続された駆動軸１０がその軸方向から傾くのを許容した状態で上記駆動モータの回転力を圧延ローラに伝達する。さらに、各十字軸継手１１を設けることにより、各圧延ローラが摩耗したときや鋼材の圧延幅を変更するときに上下のローラ芯間を容易に調整できるようになっている。   FIG. 1 is a perspective view showing a drive shaft used in rolling equipment of a steel manufacturer, and FIG. 2 is a view of a main part of a shaft joint monitoring device according to an embodiment of the present invention as seen from the axial direction of the drive shaft. Yes (including some cross sections). In the figure, a cross joint 11 is used in the vicinity of both ends of the drive shaft 10, and a drive motor (not shown) is provided on one end side and the other end side of the drive shaft 10 with the joint 11 interposed therebetween. Steel rolling rollers are connected to each other. That is, in addition to the intermediate shaft portion (first shaft portion) 10a disposed between the two cross joints 11, the drive shaft 10 includes a drive shaft portion (second shaft) connected to the motor and the roller side, respectively. (Shaft portion) 10b and driven shaft portion (third shaft portion) 10c are provided, and the intermediate shaft portion 10a and the drive shaft portion 10b are connected by one cross shaft joint 11, and the other cross shaft joint 11 is connected. The intermediate shaft portion 10a and the driven shaft portion 10c are coupled (see FIG. 1). Further, in the rolling equipment, two drive shafts 10 are arranged in parallel to each other, and a steel material subjected to a rolling process is manufactured by passing a slab or the like between the two rollers connected to each drive shaft 10. Is configured to do. In the rolling process, each cross joint 11 transmits the rotational force of the drive motor to the rolling roller in a state where the connected drive shaft 10 is allowed to tilt from the axial direction. Furthermore, by providing each cross shaft joint 11, when each rolling roller is worn or when the rolling width of the steel material is changed, the distance between the upper and lower roller cores can be easily adjusted.

上記十字軸継手１１は、十字軸１２と、４個のベアリングカップ１３とを備えており、ベアリングカップ１３が十字軸１２の軸方向周りの部分を覆うように当該十字軸１２の４つの各軸１２ａに揺動可能に取り付けられている。各ベアリングカップ１３は、有底状のカップ部１３１と、その内部に保持され、上記軸１２ａに転がり接触する複数のころ１３２とを具備しており、カップ部１３１の内周面及び軸１２ａの外周面をそれぞれ外輪軌道及び内輪軌道としている。また、図２における上下一対のベアリングカップ１３は当該十字軸継手１１から見て軸方向一方側の駆動軸１０の軸部（例えば、上記駆動軸部１０ｂ）に、左右一対のベアリングカップ１３は軸方向他方側の駆動軸１０の軸部（例えば、上記中間軸部１０ａ）に、それぞれ接続されている。詳細には、カップ部１３１の左右両端部側に設けられたボルト穴１３１ａに螺着されるボルトを介して駆動軸１０の対応する軸部の端部に形成されたフランジ部が当該カップ部１３１に連結されており、十字軸１２の左右両側の中央部が軸部端部にほぼ密接して、当該十字軸１２が外部にほとんど露出されることなく駆動軸１０内に組込まれた状態で各軸部が接続されている。   The cross shaft joint 11 includes a cross shaft 12 and four bearing cups 13, and each of the four shafts of the cross shaft 12 so that the bearing cup 13 covers a portion around the cross shaft 12 in the axial direction. 12a is swingably attached. Each bearing cup 13 includes a bottomed cup portion 131 and a plurality of rollers 132 that are held inside and are in rolling contact with the shaft 12a. The inner peripheral surface of the cup portion 131 and the shaft 12a The outer peripheral surfaces are an outer ring track and an inner ring track, respectively. Further, the pair of upper and lower bearing cups 13 in FIG. 2 are arranged on the shaft part (for example, the drive shaft part 10b) of the drive shaft 10 on one side in the axial direction when viewed from the cross joint 11, and the pair of left and right bearing cups 13 are shafts. It is connected to a shaft portion (for example, the intermediate shaft portion 10a) of the drive shaft 10 on the other side in the direction. Specifically, a flange portion formed at an end portion of a corresponding shaft portion of the drive shaft 10 via a bolt screwed into a bolt hole 131 a provided on both the left and right end portions of the cup portion 131 includes the cup portion 131. In the state where the central part of the left and right sides of the cross shaft 12 is almost in close contact with the end of the shaft part, and the cross shaft 12 is incorporated in the drive shaft 10 with almost no exposure to the outside. The shaft is connected.

上記カップ部１３１の周方向中央にはグリース注入用の孔１３１ｂが形成されている。また、上記十字軸１２の各軸１２ａには、上記孔１３１ｂと同軸的に、当該軸１２ａの中心軸周りに孔１２ｂが形成されており、十字軸継手１１の内部で互いに連結されている。この孔１２ｂは、上記ころ１３２の軸外周面及びカップ部内周面との転がり接触部を潤滑するグリースが流されるグリース用通路を構成している。
また、上記孔１３１ｂには、蓋１４が着脱可能に取り付けられており、上記転がり接触部から当該孔１３１ｂを介して外部にグリースが漏れ出るのを防ぐようになっている。詳細にいえば、この蓋１４には、例えば段差状に形成された孔１３１ｂの内周面と密接して当該孔１３１ｂを実質的に密閉する平底碗状の取付部１４ａと、その底部から軸１２ａの軸方向に延設されてその軸側の上記孔１２ｂに挿入された丸棒状の支持部１４ｂとを有している。 At the center in the circumferential direction of the cup portion 131, a hole 131b for injecting grease is formed. Further, each shaft 12 a of the cross shaft 12 is formed with a hole 12 b around the central axis of the shaft 12 a coaxially with the hole 131 b and connected to each other inside the cross shaft joint 11. The hole 12b constitutes a grease passage through which grease that lubricates the rolling contact portion between the outer circumferential surface of the roller 132 and the inner circumferential surface of the cup portion flows.
In addition, the lid 14 is detachably attached to the hole 131b, so that the grease is prevented from leaking out from the rolling contact portion through the hole 131b. More specifically, for example, the lid 14 has a flat bottom bowl-shaped attachment portion 14a that is in close contact with the inner peripheral surface of the hole 131b formed in a stepped shape and substantially seals the hole 131b, and a shaft extending from the bottom portion. And a round bar-like support portion 14b that extends in the axial direction of 12a and is inserted into the hole 12b on the shaft side.

また、上記十字軸１２の各軸１２ａでは、ベアリングカップ１３との間にリング状のスラストワッシャ１５が設けられている。このスラストワッシャ１５は、合成樹脂によって構成されたものであり、上記カップ部１３１の底面１３１ｃに組み付けられている。そして、このスラストワッシャ１５は、底面１３１ｃと軸１２ａの端部との間に配置されて、これらの底面１３１ｃと軸端部とが金属接触するのを防いだ状態で当該軸端部を支承している。
また、各スラストワッシャ１５には、本発明の軸継手監視装置に含まれた荷重センサが設置されており、対応する軸１２ａの外周面を用いた上記ころ１３２の転動面での剥離や亀裂などの損傷の検知を行うように構成されている。 A ring-shaped thrust washer 15 is provided between each shaft 12 a of the cross shaft 12 and the bearing cup 13. The thrust washer 15 is made of a synthetic resin, and is assembled to the bottom surface 131c of the cup portion 131. The thrust washer 15 is disposed between the bottom surface 131c and the end portion of the shaft 12a, and supports the shaft end portion while preventing the bottom surface 131c and the shaft end portion from coming into metal contact. ing.
Further, each thrust washer 15 is provided with a load sensor included in the shaft coupling monitoring device of the present invention, and peeling or cracking on the rolling surface of the roller 132 using the outer peripheral surface of the corresponding shaft 12a. It is configured to detect such damage.

具体的には、図３に示すように、スラストワッシャ１５には、上記荷重センサ１６ａ、１６ｂをそれぞれ設置するためのセンサ設置箇所としての段差部１５ａ、１５ｂが形成されている。これらの段差部１５ａ、１５ｂは、スラストワッシャ１５の成型時に金型によって一体的に設けられたものであり、当該ワッシャ１５の上記底面１３１ｃ側の軸方向端面を半円状に開口することにより形成されている。また、段差部１５ａ、１５ｂの軸方向寸法は、後に詳述するように、軸１２ａが撓んだときでも設置されている荷重センサ１６ａ、１６ｂが上記底面１３１ｃと接触するのを回避できる十分な寸法を有するように設定されている。また、これらの段差部１５ａ、１５ｂは、軸１２ａが撓んだときにスラストワッシャ１５中心側が拘束された片持ち梁の非拘束（自由端）側に設けられており、軸１２ａの撓みにより変形が生じ易い箇所に設けられることで荷重センサ１６ａ、１６ｂの検出精度が向上するようになっている。
上記荷重センサ１６ａ、１６ｂは、歪みゲージを用いて構成されたものであり、軸１２ａとベアリングカップ１３との間のスラスト荷重、つまり軸１２ａの軸端部とカップ部１３１の底面１３１ｃとの間の荷重を検出している。また、これらの各荷重センサ１６ａ、１６ｂは、電源供給用ケーブル１７ａ及び信号出力用ケーブル１７ｂを含んだケーブル１７によって上記蓋１４の取付部１４ａに取り付けられた子機１に接続されており、子機１から電力が供給されるとともに、当該子機１に検出信号（電圧信号）を出力している。 Specifically, as shown in FIG. 3, the thrust washer 15 is formed with step portions 15a and 15b as sensor installation locations for installing the load sensors 16a and 16b, respectively. These step portions 15a and 15b are integrally provided by a mold when the thrust washer 15 is molded, and are formed by opening the end surface in the axial direction on the bottom surface 131c side of the washer 15 in a semicircular shape. Has been. Further, the axial dimensions of the stepped portions 15a and 15b are sufficient to avoid contact of the load sensors 16a and 16b installed with the bottom surface 131c even when the shaft 12a is bent, as will be described in detail later. It is set to have dimensions. Further, these step portions 15a and 15b are provided on the non-constraint (free end) side of the cantilever in which the center side of the thrust washer 15 is constrained when the shaft 12a is bent, and are deformed by the deflection of the shaft 12a. The detection accuracy of the load sensors 16a and 16b is improved by being provided at a location where the occurrence of the load is likely to occur.
The load sensors 16a and 16b are configured using strain gauges, and are thrust loads between the shaft 12a and the bearing cup 13, that is, between the shaft end of the shaft 12a and the bottom surface 131c of the cup 131. The load is detected. The load sensors 16a and 16b are connected to the slave unit 1 attached to the attachment portion 14a of the lid 14 by a cable 17 including a power supply cable 17a and a signal output cable 17b. Electric power is supplied from the device 1 and a detection signal (voltage signal) is output to the child device 1.

また、上記荷重センサ１６ａ、１６ｂは、軸１２ａの軸中心に関して互いに対称となるように図３（ａ）に矢印Ｒにて示す十字軸継手１１の回転方向に並べられており、十字軸継手１１の回転動作時にベアリングカップ１３の軸１２ａに対する揺動に応じてその軸１２ａの転動面１２ａ１上で移動する負荷の最小負荷範囲側及び最大負荷範囲側にそれぞれ配置されている。そして、これらの荷重センサ１６ａ、１６ｂは、転動面１２ａ１に発生した損傷に応じてその軸１２ａに撓みが生じると、その撓みに起因して変化する上記荷重を検出し、その検出した荷重を示す上記検出信号を子機１に出力する。その後、この子機１に設けられた後述のセンサ回路にてそれら検出信号に対する差動処理が実施されるようになっている。
また、他の３箇所の軸１２ａについても同様に、各々２個の荷重センサ１６ａ、１６ｂがスラストワッシャ１５に設置されており、対応する軸１２ａの撓みに起因する荷重変化を検出し、子機１と同様に軸１２ａ毎に設けられた子機２、３、４（図２）に検出信号を出力して、これら子機２〜４の各センサ回路で差動処理が実施されるようになっている。 The load sensors 16a and 16b are arranged in the rotational direction of the cross joint 11 indicated by an arrow R in FIG. 3A so as to be symmetrical with respect to the center of the shaft 12a. Are arranged on the minimum load range side and the maximum load range side of the load that moves on the rolling surface 12a1 of the shaft 12a according to the swing of the bearing cup 13 with respect to the shaft 12a during the rotation operation. These load sensors 16a and 16b detect the load that changes due to the bending when the shaft 12a is bent in response to the damage generated on the rolling surface 12a1, and the detected load is detected. The detection signal shown is output to the slave unit 1. After that, differential processing for these detection signals is performed by a sensor circuit (described later) provided in the slave unit 1.
Similarly, with respect to the other three shafts 12a, two load sensors 16a and 16b are installed on the thrust washer 15, respectively, and a load change caused by the bending of the corresponding shaft 12a is detected. 1 so that detection signals are output to the slave units 2, 3, 4 (FIG. 2) provided for each shaft 12a, and differential processing is performed by the sensor circuits of these slave units 2-4. It has become.

詳細には、上記駆動軸１０では、圧延ローラ側の従動軸部１０ｃが上下方向に動くのを許容するため、従動軸部１０ｃ及び中間軸部１０ａはそれぞれ中間軸部１０ａ及び駆動軸部１０ｂに対して、所定の作動角（例えば、最大５deg）の範囲内で上下方向に揺動可能に対応する十字軸継手１１を介して連結されている。それ故、例えば図４（ａ）に示すように、中間軸部１０ａが駆動軸部１０ｂに対して最大作動角で上方向に傾いている場合には、例えば中間軸部１０ａに連結された各ベアリングカップ１３は、同図（ｂ）の二点鎖線にて示すように、その装着された軸１２ａに対し図の右端部が上方向に傾いた状態となっている。また、中間軸部１０ａが上記図４（ａ）に示す状態から最大作動角を維持した状態で９０deg及び１８０deg回転すると、このカップ１３も中間軸部１０ａの回転動作に応じて、同図（ｂ）の実線及び点線にて示すように、軸１２ａに対して揺動する。すなわち、十字軸継手１１では、当該継手１１が駆動軸１０とともに回転したときに、各ベアリングカップ１３はその駆動軸１０に設定された最大作動角の２倍の角度範囲（例えば、＋５〜−５deg）で軸１２ａの中心Ｏに対して揺動（往復回動）するようになっている。   Specifically, in the drive shaft 10, the driven shaft portion 10c on the rolling roller side is allowed to move in the vertical direction, so that the driven shaft portion 10c and the intermediate shaft portion 10a are respectively connected to the intermediate shaft portion 10a and the drive shaft portion 10b. On the other hand, they are connected via a cross joint 11 that can swing in the vertical direction within a predetermined operating angle (for example, a maximum of 5 deg). Therefore, for example, as shown in FIG. 4 (a), when the intermediate shaft portion 10a is inclined upward at the maximum operating angle with respect to the drive shaft portion 10b, for example, each connected to the intermediate shaft portion 10a. The bearing cup 13 is in a state in which the right end portion in the drawing is inclined upward with respect to the shaft 12a to which the bearing cup 13 is attached, as indicated by a two-dot chain line in FIG. Further, when the intermediate shaft portion 10a is rotated by 90 deg and 180 deg in a state where the maximum operating angle is maintained from the state shown in FIG. 4A, the cup 13 also corresponds to the rotation operation of the intermediate shaft portion 10a. As shown by the solid and dotted lines in FIG. That is, in the cross joint 11, when the joint 11 rotates together with the drive shaft 10, each bearing cup 13 has an angle range twice the maximum operating angle set for the drive shaft 10 (for example, +5 to −5 deg). ) Swings (reciprocates) with respect to the center O of the shaft 12a.

また、十字軸継手１１では、その回転動作時に４つの各軸１２を有する十字軸１２は、駆動軸１０の回転に応じて同一平面内で回転しているが、各軸１２に装着されたベアリングカップ１３は上記のように揺動する。このため、図４（ｂ）に示した軸１２ａの端部が同図の紙面に垂直な平面内でその図の下側に向けて回転するときには、その軸１２ａの転動面１２ａ１（図３）においてベアリングカップ１３側からの最大負荷が作用する箇所は、当該カップ１３の軸１２ａに対する揺動に応じて移動することとなり、上記最大負荷範囲は同図（ｂ）に両矢印Ｐにて示す範囲となる。一方、当該転動面１２ａ１において最小負荷が作用する箇所もベアリングカップ１３の上記揺動に応じて移動しており、上記最小負荷範囲は最大負荷範囲Ｐの軸１２ａの軸中心Ｏに関して点対称な範囲に等しい同図（ｂ）に両矢印Ｑにて示す範囲となる。
また、上記荷重センサ１６ａ、１６ｂは、カップ部底面１３１ｃに組み付けられたスラストワッシャ１５の段差部１５ａ、１５ｂにそれぞれ設置されることにより、十字軸継手１１の回転方向Ｒと平行な方向で軸１２ａの中心Ｏを通る線（揺動角度が０degの線）上で上記最小負荷範囲Ｑ側及び最大負荷範囲Ｐ側に配置されてベアリングカップ１３の揺動に伴って当該カップ１３とともに軸１２ａに対し揺動（往復回動）する。 In the cross shaft joint 11, the cross shaft 12 having the four shafts 12 is rotated in the same plane in accordance with the rotation of the drive shaft 10 during the rotation operation, but the bearings attached to the shafts 12. The cup 13 swings as described above. For this reason, when the end portion of the shaft 12a shown in FIG. 4B rotates toward the lower side of the drawing in a plane perpendicular to the paper surface of FIG. 4B, the rolling surface 12a1 (FIG. 3) of the shaft 12a. ), The portion where the maximum load from the bearing cup 13 side acts is moved according to the swing of the cup 13 with respect to the shaft 12a, and the maximum load range is indicated by a double-headed arrow P in FIG. It becomes a range. On the other hand, the place where the minimum load acts on the rolling surface 12a1 also moves in accordance with the swing of the bearing cup 13, and the minimum load range is point-symmetric with respect to the axis O of the shaft 12a of the maximum load range P. A range indicated by a double arrow Q in FIG.
The load sensors 16a and 16b are respectively installed on the step portions 15a and 15b of the thrust washer 15 assembled to the cup bottom surface 131c, so that the shaft 12a is parallel to the rotational direction R of the cross joint 11. Is disposed on the minimum load range Q side and the maximum load range P side on a line passing through the center O (line having a swing angle of 0 deg), and with respect to the shaft 12a together with the cup 13 as the bearing cup 13 swings. Swings (reciprocates).

ここで、荷重センサ１６ａ、１６ｂの検出信号を用いた損傷検知の動作について、図５〜図８も参照して、具体的に説明する。なお、以下の説明では、説明の簡略化のために、上記中間軸部１０ａがその最大作動角の状態の回転を継続し、ベアリングカップ１３ではその軸１２ａに対する揺動角度が−５deg〜＋５degの範囲で変化するものとする。
まず、図６を参照して、転動面１２ａ１に損傷が生じていない場合での各荷重センサ１６ａ、１６ｂの検出信号について説明する。
損傷が生じていない場合では、２個の荷重センサ１６ａ、１６ｂの検出信号は、図６（ａ）及び（ｂ）の波形５０ａ、５０ｂに示すように、十字軸継手１１の回転動作に応じて正弦波状に変化する。詳細にいえば、ベアリングカップ１３が十字軸継手１１の最下方位置にあるときは、このカップ１３の軸１２ａに対する揺動角度は０deg（図４（ｂ）に実線にて図示）となっているが、最下方位置にあるため、そのスラストワッシャ１５には当該継手１１や駆動軸１０の重量が最大限に作用する。このため、各荷重センサ１６ａ、１６ｂの検出信号も最大値となる。その後、このベアリングカップ１３が十字軸継手１１の回転動作に伴い駆動軸１０周りに回転して、カップ１３が十字軸継手１１の最上方位置に達すると、当該カップ１３の揺動角度も０degから−５deg（図４（ｂ）に点線に図示）に変化し、さらに−５degから０degに変化する。また、このようにベアリングカップ１３が最上方位置に向かって移動（回転）するにつれて、スラストワッシャ１５に働く荷重も小さくなって荷重センサ１６ａ、１６ｂの各検出信号もまた小さくなる。そして、ベアリングカップ１３が最上方位置に達した時点で荷重センサ１６ａ、１６ｂの各検出信号は最小値となる。 Here, the damage detection operation using the detection signals of the load sensors 16a and 16b will be specifically described with reference to FIGS. In the following description, for simplification of explanation, the intermediate shaft portion 10a continues to rotate at the maximum operating angle, and the bearing cup 13 has a swing angle of −5 deg to +5 deg with respect to the shaft 12a. It will vary in range.
First, with reference to FIG. 6, the detection signals of the load sensors 16a and 16b when the rolling surface 12a1 is not damaged will be described.
In the case where no damage has occurred, the detection signals of the two load sensors 16a and 16b correspond to the rotational operation of the cross joint 11 as shown by the waveforms 50a and 50b in FIGS. 6 (a) and 6 (b). It changes like a sine wave. Specifically, when the bearing cup 13 is at the lowest position of the cross joint 11, the swing angle of the cup 13 with respect to the shaft 12 a is 0 deg (illustrated by a solid line in FIG. 4B). However, since it is in the lowermost position, the weight of the joint 11 and the drive shaft 10 acts on the thrust washer 15 to the maximum extent. For this reason, the detection signal of each load sensor 16a, 16b also becomes the maximum value. Thereafter, when the bearing cup 13 rotates around the drive shaft 10 in accordance with the rotation of the cross joint 11 and the cup 13 reaches the uppermost position of the cross joint 11, the swing angle of the cup 13 also starts from 0 deg. It changes to -5 deg (illustrated by a dotted line in FIG. 4B), and further changes from -5 deg to 0 deg. Further, as the bearing cup 13 moves (rotates) toward the uppermost position in this way, the load acting on the thrust washer 15 is reduced, and the detection signals of the load sensors 16a and 16b are also reduced. When the bearing cup 13 reaches the uppermost position, the detection signals of the load sensors 16a and 16b become minimum values.

続いて、ベアリングカップ１３が十字軸継手１１の回転動作に伴い上記最上方位置から最下方位置に向かって回転すると、当該カップ１３の揺動角度も０degから＋５deg（図４（ｂ）に二点鎖線に図示）に変化し、さらに＋５degから０degに変化する。また、ベアリングカップ１３の最下方位置への回転に伴って、スラストワッシャ１５に働く荷重も大きくなり荷重センサ１６ａ、１６ｂの各検出信号もまた大きくなる。そして、ベアリングカップ１３が最下方位置に達した時点で荷重センサ１６ａ、１６ｂの各検出信号は最大値となる。
以上のように、転動面１２ａ１に損傷が生じていない場合では、荷重センサ１６ａ、１６ｂの各検出信号は、波形５０ａ、５０ｂに示すように、十字軸継手１１の一回転期間を一周期とする同一の正弦波波形となる。それ故、荷重センサ１６ａの検出信号から荷重センサ１６ｂの検出信号の差を求める差動処理が上記センサ回路にて実施されると、図６（ｃ）に示すように、その差動処理後のセンサ検出信号は反応がない状態となり、後述のパネルコンピュータ等にて転動面１２ａ１に損傷が生じていないことが判別可能となる。 Subsequently, when the bearing cup 13 rotates from the uppermost position toward the lowermost position as the cross joint 11 rotates, the swing angle of the cup 13 also changes from 0 deg to +5 deg (two points in FIG. 4B). It changes to a dotted line), and further changes from +5 deg to 0 deg. Further, as the bearing cup 13 rotates to the lowest position, the load acting on the thrust washer 15 increases and the detection signals of the load sensors 16a and 16b also increase. Then, when the bearing cup 13 reaches the lowest position, the detection signals of the load sensors 16a and 16b become maximum values.
As described above, when the rolling contact surface 12a1 is not damaged, the detection signals of the load sensors 16a and 16b have one rotation period of the cross joint 11 as one cycle as shown by the waveforms 50a and 50b. The same sine wave waveform. Therefore, when the differential processing for obtaining the difference between the detection signal of the load sensor 16a from the detection signal of the load sensor 16a is performed in the sensor circuit, as shown in FIG. The sensor detection signal is in a non-responsive state, and it is possible to determine that the rolling surface 12a1 is not damaged by a panel computer or the like described later.

次に、損傷として例えば図５に示す剥離Ｈが転動面１２ａ１に生じている場合での各荷重センサ１６ａ、１６ｂの検出信号について説明する。
ベアリングカップ１３が十字軸継手１１の回転動作に伴い上記最下方位置から回転すると、ベアリングカップ１３は、軸１２ａの中心Ｏに対して順次揺動し、その揺動角度は０deg、−５deg、０deg、＋５degと変化する。荷重センサ１６ａ、１６ｂはベアリングカップ１３側に固定されているので、これらのセンサ１６ａ、１６ｂに対する軸１２ａの相対的な動作は図８（ａ）〜（ｄ）になる。また、同図８に矢印Max及び矢印Minでそれぞれ示すベアリングカップ１３から軸１２ａ側に作用する負荷の最大箇所及び最小箇所に対して、当該軸１２ａの転動面１２ａ１は相対的に移動するので、当該カップ１３が図８（ａ）に示す状態から図８（ｂ）に示す状態、及び同（ｂ）に示す状態から図８（ｃ）に示す状態に揺動する間に、最大負荷箇所は転動面１２ａ１に生じた上記剥離Ｈ上を通過する。 Next, the detection signals of the load sensors 16a and 16b when the peeling H shown in FIG. 5 occurs on the rolling surface 12a1 as damage will be described.
When the bearing cup 13 rotates from the lowermost position along with the rotation of the cross joint 11, the bearing cup 13 sequentially swings with respect to the center O of the shaft 12 a, and the swing angle is 0 deg, −5 deg, 0 deg. , +5 deg. Since the load sensors 16a and 16b are fixed to the bearing cup 13 side, the relative operation of the shaft 12a with respect to these sensors 16a and 16b is as shown in FIGS. In addition, the rolling surface 12a1 of the shaft 12a moves relative to the maximum and minimum portions of the load acting on the shaft 12a side from the bearing cup 13 indicated by the arrows Max and Min in FIG. 8, respectively. The maximum load location during the swing of the cup 13 from the state shown in FIG. 8A to the state shown in FIG. 8B and from the state shown in FIG. 8B to the state shown in FIG. Passes over the peeling H generated on the rolling surface 12a1.

また、上記のように、最大負荷箇所がベアリングカップ１３の揺動に応じて剥離Ｈ上を通過するので、その最大負荷箇所と剥離Ｈとの位置関係によっては軸１２ａに撓みが発生する。
具体的には、最大負荷箇所と剥離Ｈとが比較的離れているときには、図５（ａ）に示すように、軸１２ａには撓みが発生しておらず、各荷重センサ１６ａ、１６ｂには、同図に矢印ｋ１、ｋ２にて示す同じ値の荷重が作用して、各センサ１６ａ、１６ｂの検出信号も同じ値となる。但し、この荷重ｋ１、ｋ２は、スラストワッシャ１５に作用する十字軸継手１１などの重量に応じたものであり、図６（ａ）及び（ｂ）に示したように、十字軸継手１１の回転動作に伴い変化する。 Further, as described above, since the maximum load location passes over the separation H in response to the swing of the bearing cup 13, the shaft 12a is bent depending on the positional relationship between the maximum load location and the separation H.
Specifically, when the maximum load location and the separation H are relatively far from each other, as shown in FIG. 5A, the shaft 12a is not bent and each load sensor 16a, 16b The same value of load indicated by arrows k1 and k2 acts in the figure, and the detection signals of the sensors 16a and 16b also have the same value. However, the loads k1 and k2 correspond to the weight of the cross joint 11 acting on the thrust washer 15, and the rotation of the cross joint 11 is shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b). It changes with operation.

一方、最大負荷箇所が剥離Ｈ上を通過するとき及びその通過前後で比較的近付いているときには、図５（ｂ）に示すように、当該最大負荷箇所側への撓みが軸１２ａに発生し、その軸端部が図の右方向下側に傾いた状態となる。また、この軸１２ａの撓みは、剥離Ｈの深さや範囲などの程度に応じて変化するものであり、このような撓みが生じると、各荷重センサ１６ａ、１６ｂで検出される荷重検出値も変動する。
詳細には、軸１２ａの撓みにより、上記スラストワッシャ１５の段差部１５ａ側は底面１３１ｃに接近するよう同図の下方側から上方側に押し上げられるよう弾性変形しており、この段差部１５ａに配置された荷重センサ１６ａが検出する荷重は、同図に白抜きの矢印ｋ１で示すように、撓みが生じていない場合に比べて増加する。この結果、最小負荷範囲Ｑ側の荷重センサ１６ａの検出信号もまた増加して、図７（ａ）の波形６０ａに示すように、撓みが生じるとともに大きくなり、最大負荷箇所が剥離Ｈ上を通過し軸１２ａが最大に撓んだときにピーク値となる増加変動が現れる。また、このとき、段差部１５ａでは、荷重センサ１６ａの上方側（底面１３１ｃ側）に設けられたスペースによってセンサ１６ａが底面１３１ｃに接触するのを免れている。さらに、この段差部１５ａでは上記片持ち梁の自由端側に設けられているので、段差部１５ａは軸１２ａの撓みに応じて大きく撓んで荷重センサ１６ａは高精度に荷重を検出している。 On the other hand, when the maximum load location passes over the separation H and is relatively close before and after the passage, as shown in FIG. 5B, the deflection toward the maximum load location occurs in the shaft 12a, The shaft end portion is inclined to the lower right side in the figure. Further, the deflection of the shaft 12a changes depending on the depth and range of the separation H. When such a deflection occurs, the load detection values detected by the load sensors 16a and 16b also fluctuate. To do.
Specifically, due to the bending of the shaft 12a, the stepped portion 15a side of the thrust washer 15 is elastically deformed so as to be pushed upward from the lower side in the drawing so as to approach the bottom surface 131c, and is disposed on the stepped portion 15a. The load detected by the load sensor 16a increases as compared to the case where no deflection occurs, as indicated by a white arrow k1 in the figure. As a result, the detection signal of the load sensor 16a on the minimum load range Q side also increases, and as shown by the waveform 60a in FIG. 7A, the deflection occurs and increases, and the maximum load point passes over the separation H. When the shaft 12a is bent to the maximum, an increase fluctuation that becomes a peak value appears. At this time, in the step portion 15a, the space provided on the upper side (the bottom surface 131c side) of the load sensor 16a prevents the sensor 16a from contacting the bottom surface 131c. Further, since the step portion 15a is provided on the free end side of the cantilever, the step portion 15a is greatly bent according to the bending of the shaft 12a, and the load sensor 16a detects the load with high accuracy.

一方、図５（ｂ）に示すように、軸１２ａの撓みによってその軸端部右側が同図の下方側に押し下げられるので、段差部１５ｂに配置された荷重センサ１６ｂが検出する荷重は、同図に矢印ｋ２で示すように、撓みが生じていない場合に比べて減少する。この結果、最大負荷範囲Ｐ側の荷重センサ１６ｂの検出信号もまた増加して、図７（ｂ）の波形６０ｂに示すように、撓みが生じるとともに大きくなり、最大負荷箇所が剥離Ｈ上を通過し軸１２ａが最大に撓んだときにピーク値となる減少変動が現れる。
また、これら荷重センサ１６ａ、１６ｂでの増加及び減少の出力変動は、同じタイミングで、かつ同じ大きさで生じることから、上記差動処理がセンサ回路にて実施されると、図７（ｃ）の波形６０ｃに示すように、その差動処理後のセンサ検出信号は軸１２ａに撓みが生じたときのみ反応するものとなり、またその振幅も各センサ１６ａ、１６ｂでの２倍の値となる。さらに、上記パネルコンピュータ等が差動処理後のセンサ検出信号を用いることにより、転動面１２ａ１での剥離Ｈ（損傷）発生の有無、及び発生した損傷の位置並びにその深さや範囲などの程度を検知するようになっている（詳細は後述）。 On the other hand, as shown in FIG. 5 (b), the right side of the shaft end portion is pushed downward by the bending of the shaft 12a, so that the load detected by the load sensor 16b arranged in the step portion 15b is the same. As indicated by an arrow k2 in the figure, the amount is reduced as compared with the case where no bending occurs. As a result, the detection signal of the load sensor 16b on the maximum load range P side also increases, and as shown by the waveform 60b in FIG. 7B, the deflection occurs and increases, and the maximum load point passes over the separation H. When the shaft 12a is bent to the maximum, a decrease fluctuation that becomes a peak value appears.
Further, since the output fluctuations of the increase and decrease in the load sensors 16a and 16b occur at the same timing and at the same magnitude, when the differential processing is performed in the sensor circuit, FIG. As shown in the waveform 60c, the sensor detection signal after the differential processing reacts only when the shaft 12a is bent, and the amplitude thereof is also twice that of the sensors 16a and 16b. Further, by using the sensor detection signal after the differential processing by the panel computer or the like, it is possible to determine whether or not the peeling H (damage) occurs on the rolling surface 12a1, the position of the generated damage, and the depth and range thereof. This is detected (details will be described later).

また、上記子機１は、図９に示すように、荷重センサ１６ａ、１６ｂからの検出信号を入力するとともに、図示しないボルト等の固定手段によって取付部１４ａの底部に固定されるセンサ基板３１と、このセンサ基板３１の上方に配置されたワイヤレス基板３２と、このワイヤレス基板３２の上方に配置されたバッテリー電源３３とを備えている。また、子機１では、互いに接離自在なコネクタにて各基板３１、３２と電源３３とが順次接続されるようになっており、当該ユニット１はビス穴１４ｃ内に挿入されるビス（図示せず）によって上記孔１３１ｂに装着される蓋１４の内部に収納されている。すなわち、センサ基板３１及びワイヤレス基板３２は、それぞれ設けられた勘合コネクタ３１ｃ及び３２ｃとが互いに連結されることでこれらの基板３１及び３２が電気的に接続され、またワイヤレス基板３２及びバッテリー電源３３は、それぞれ設けられた勘合コネクタ３２ｄ及び３３ａとが互いに連結されることでこれらの基板３２及び電源３３が電気的に接続されている。なお、図９では、図面の簡略化のために、上記支持部１４ｂの図示は省略している。また、各基板３１及び３２はモールド樹脂によりコーティングされたものであり、これら基板３１及び３２の回路等の電子部品にグリースや湿気などによる悪影響が極力生じないよう構成されている。   Further, as shown in FIG. 9, the slave unit 1 receives a detection signal from the load sensors 16a and 16b, and a sensor substrate 31 fixed to the bottom of the mounting portion 14a by a fixing means such as a bolt (not shown). , A wireless substrate 32 disposed above the sensor substrate 31, and a battery power source 33 disposed above the wireless substrate 32. In the slave unit 1, the boards 31 and 32 and the power source 33 are sequentially connected by connectors that can be separated from each other. The unit 1 is inserted into the screw hole 14 c (see FIG. (Not shown) is housed inside the lid 14 mounted in the hole 131b. That is, the sensor board 31 and the wireless board 32 are connected to the mating connectors 31c and 32c provided to electrically connect the boards 31 and 32, and the wireless board 32 and the battery power source 33 are The mating connectors 32d and 33a provided to each other are connected to each other so that the board 32 and the power source 33 are electrically connected. In FIG. 9, the support portion 14b is not shown for simplification of the drawing. In addition, each of the substrates 31 and 32 is coated with a mold resin, and is configured so that adverse effects due to grease, moisture, and the like do not occur as much as possible on the electronic components such as the circuits of the substrates 31 and 32.

上記センサ基板３１は、荷重センサ１６ａ、１６ｂからの各検出信号を用いた上記差動処理を含む所定の信号処理機能と、差動処理後のセンサ検出信号をＡ／Ｄ変換してセンサ検出信号データを生成するＡ／Ｄ変換機能とが付与されたＤＳＰ等の演算部を有するセンサ回路３１ａと、上記バッテリー電源３３に含まれた例えば二本の単三形電池３３ａからの直流をユニット各部に適宜分配供給するための電源回路３１ｂとを備えている。そして、センサ回路３１ａが、上記差動処理を行うことにより、軸１２ａに発生した撓みに起因して生じる上記最大負荷範囲Ｐ側及び最小負荷範囲Ｑ側の偏荷重を検出し、その偏荷重を示す上記センサ検出信号をそのデータに変換しワイヤレス基板３２に出力する。
上記ワイヤレス基板３２には、例えばＤＳＰを用いて構成された送受信回路３２ａと、この送受信回路３２ａや上記センサ回路３１ａなどで使用されるプログラム等のデータを保持するメモリ３２ｂとを備えており、当該ワイヤレス基板３２がセンサ回路３１ａからの上記センサ検出信号データを無線送信するデータ送信部を構成している。上記送受信回路３２ａには、所定周波数の発信波（搬送波）を発振する発振機能、この搬送波に検出信号データを乗せるための変調機能が付与されている。また、送受信回路３２ａは、後述の親機５（図１０）からの発信波を受信して、その受信した発信波を復調してその発信波に含まれた同親機５からの指示信号を抽出する復調機能を有しており、前記指示信号によって子機１の各部はその駆動制御が行われるようになっている。また、送受信回路３２ａには、バッテリー電源３３の上方で蓋１４の開口端付近に配置されるアンテナ３４が接続されており、このアンテナ３４が上記センサ検出信号データのシリアルデータ列を含んだ送信波を外部に発信する。尚、この説明以外に、アンテナ３４をベアリングカップ１３の外表面に沿わせて配置する構成でもよい。 The sensor substrate 31 has a predetermined signal processing function including the differential processing using the detection signals from the load sensors 16a and 16b, and a sensor detection signal by A / D converting the sensor detection signal after the differential processing. A sensor circuit 31a having a calculation unit such as a DSP provided with an A / D conversion function for generating data, and direct current from, for example, two AA batteries 33a included in the battery power source 33 are transmitted to each unit. And a power supply circuit 31b for appropriately distributing and supplying. Then, the sensor circuit 31a performs the above differential processing to detect the offset load on the maximum load range P side and the minimum load range Q side caused by the deflection generated in the shaft 12a, and the offset load is detected. The sensor detection signal shown is converted into the data and output to the wireless board 32.
The wireless board 32 includes a transmission / reception circuit 32a configured using, for example, a DSP, and a memory 32b that holds data such as programs used in the transmission / reception circuit 32a and the sensor circuit 31a. The wireless substrate 32 constitutes a data transmission unit that wirelessly transmits the sensor detection signal data from the sensor circuit 31a. The transmission / reception circuit 32a has an oscillation function for oscillating a transmission wave (carrier wave) having a predetermined frequency and a modulation function for placing detection signal data on the carrier wave. Further, the transmission / reception circuit 32a receives a transmission wave from a base unit 5 (FIG. 10) described later, demodulates the received transmission wave, and receives an instruction signal from the base unit 5 included in the transmission wave. It has a demodulation function to extract, and the drive control of each part of the slave unit 1 is performed by the instruction signal. The transmission / reception circuit 32a is connected to an antenna 34 disposed near the opening end of the lid 14 above the battery power source 33. The antenna 34 transmits a transmission wave including a serial data string of the sensor detection signal data. To the outside. In addition to this description, the antenna 34 may be arranged along the outer surface of the bearing cup 13.

また、他の子機２〜４も子機１と同様に上下三段に分割配置された基板及び電源を有しており、対応する荷重センサ１６ａ、１６ｂからの検出信号データを発信するようになっている。
また、上記子機１〜４及び荷重センサ１６ａ、１６ｂは、上記軸継手監視装置Ｔに含まれたものであり、各子機１〜４にはそれぞれ識別子としての連続した整数のＩＤ番号０，１，２，３が割り当てられており、各子機１〜４の上記送受信回路３２ａでは、センサ検出結果の送信を行うときに例えばヘッダー部に割り当てられたＩＤ番号を含めて、送信波を発信するように構成されている。そして、軸継手監視装置Ｔ内で各子機１〜４と、これら子機１〜４各々に接続された荷重センサ１６ａ、１６ｂとを特定可能になっている。 Similarly to the slave unit 1, the other slave units 2 to 4 also have substrates and power supplies that are divided and arranged in three upper and lower stages, and transmit detection signal data from the corresponding load sensors 16a and 16b. It has become.
The slave units 1 to 4 and the load sensors 16a and 16b are included in the shaft coupling monitoring device T, and each of the slave units 1 to 4 has a continuous integer ID number 0, as an identifier, respectively. 1, 2, and 3 are assigned, and the transmission / reception circuit 32 a of each of the slave units 1 to 4 transmits a transmission wave including an ID number assigned to the header portion, for example, when transmitting the sensor detection result. Is configured to do. And in the shaft coupling monitoring apparatus T, each subunit | mobile_unit 1-4 and load sensor 16a, 16b connected to each of these subunit | mobile_units 1-4 can be specified.

図１０に示すように、上記軸継手監視装置Ｔは、荷重センサ１６ａ、１６ｂ（図３）が各々接続された子機１〜４と、これらの各子機１〜４からの送信波を受信する親機５を備えている。この親機５には、例えばＲＳ２３２Ｃに準拠した通信線６ａを介して圧延設備内に配置されたパネルコンピュータ７が接続されている。また、このパネルコンピュータ７には、例えば１０Ｂａｓｅ−Ｔ線を用いたＬＡＮ ６ｂを介して、圧延設備から離れた監視室内などに設置されたパソコン（以下、“ＰＣ”と略称する。）８が接続されており、このＰＣ ８は、インターネット等の通信ネットワーク２０を介在させて例えば十字軸継手１１の製造メーカやそのメンテナンス会社などの情報処理端末２１に接続可能に構成されている。尚、軸継手監視装置Ｔでは、上記２本の駆動軸１０に組付けられた４つの各十字軸継手１１に子機１〜４が装着されており、パネルコンピュータ７及びＰＣ ８は当該監視装置Ｔ内に含まれた全ての各子機からの送信データを上記ＩＤ番号を基に判別し、各十字軸継手１１の監視を上記軸１２ａ単位に行えるようになっている。   As shown in FIG. 10, the shaft coupling monitoring device T receives the slave units 1 to 4 to which the load sensors 16 a and 16 b (FIG. 3) are connected, and the transmission waves from these slave units 1 to 4. The main unit 5 is provided. A panel computer 7 arranged in the rolling equipment is connected to the parent machine 5 via a communication line 6a compliant with, for example, RS232C. Further, a personal computer (hereinafter abbreviated as “PC”) 8 installed in a monitoring room away from the rolling equipment is connected to the panel computer 7 via, for example, a LAN 6b using a 10Base-T line. The PC 8 is configured to be connectable to an information processing terminal 21 such as a manufacturer of the cruciform joint 11 or a maintenance company thereof via a communication network 20 such as the Internet. In the shaft joint monitoring device T, the slave units 1 to 4 are attached to the four cross shaft joints 11 assembled to the two drive shafts 10, and the panel computer 7 and the PC 8 are connected to the monitoring device. The transmission data from all the slave units included in T is discriminated based on the ID number, and the cross joint 11 can be monitored in units of the shaft 12a.

上記パネルコンピュータ７には、そのコンピュータ機能として、各子機１〜４を介して送られてきた荷重センサ１６ａ、１６ｂの上記センサ検出信号データに基づいて対応する軸１２ａでの損傷の有無、及び発生した損傷の位置並びにその深さや範囲などの程度についての判別・診断機能が付与されている。
具体的には、センサ検出信号データが０（Ｖ）を示している場合、つまりそのアナログ信号が図６（ｃ）に示したように反応がない場合には、パネルコンピュータ７は対応する軸１２ａの転動面１２ａ１に損傷が生じていないと判別する。 The panel computer 7 has, as its computer function, presence or absence of damage on the corresponding shaft 12a based on the sensor detection signal data of the load sensors 16a and 16b sent via the slave units 1 to 4, and A function for determining and diagnosing the position of the damage that has occurred and the degree of its depth and range is provided.
Specifically, when the sensor detection signal data indicates 0 (V), that is, when the analog signal does not react as shown in FIG. 6C, the panel computer 7 detects the corresponding axis 12a. It is determined that the rolling surface 12a1 is not damaged.

一方、図７（ｃ）の波形６０ｃに示したように、センサ検出信号に増加変動が現れている場合、つまり入力した信号データに０（Ｖ）以外の値が含まれている場合には、パネルコンピュータ７は上記転動面１２ａ１に剥離Ｈ（損傷）が生じていると判別する。また、コンピュータ７は、図示しない位置センサから十字軸継手１１（または駆動軸１０）の回転絶対角情報を取得し、転動面１２ａ１での損傷発生位置を特定するよう構成されている。つまり、ベアリングカップ１３の揺動動作と十字軸継手１１の回転動作とは、互いに相関関係を有しており、パネルコンピュータ７はその相関関係に基づき予め入力設定されたテーブルなどを参照することで、取得した十字軸継手１１の回転絶対角情報からベアリングカップ１３の揺動状態（揺動角度・位置）を判別することができる。そして、パネルコンピュータ７は、上記揺動状態の情報と荷重センサ１６ａ、１６ｂの検出結果とを用いて、転動面１２ａ１上での剥離位置を特定できる。
また、軸１２ａの撓みは損傷の深さや範囲などの程度に応じて変化するので、パネルコンピュータ７は、上記信号データにおいて、データ値が増加変動している間の時間間隔を検出することで損傷の発生範囲を検知するとともに、そのデータ値の大きさに基づき損傷の程度を検知する。 On the other hand, as shown in the waveform 60c of FIG. 7C, when an increase variation appears in the sensor detection signal, that is, when the input signal data includes a value other than 0 (V), The panel computer 7 determines that peeling H (damage) has occurred on the rolling surface 12a1. Further, the computer 7 is configured to acquire the absolute rotation angle information of the cross joint 11 (or the drive shaft 10) from a position sensor (not shown) and specify the damage occurrence position on the rolling surface 12a1. In other words, the swinging motion of the bearing cup 13 and the rotational motion of the cross joint 11 have a correlation with each other, and the panel computer 7 refers to a table or the like set in advance based on the correlation. The swing state (swing angle / position) of the bearing cup 13 can be determined from the acquired absolute rotation angle information of the cross joint 11. And the panel computer 7 can specify the peeling position on the rolling surface 12a1 using the information of the said rocking | swiveling state and the detection result of the load sensors 16a and 16b.
Further, since the deflection of the shaft 12a changes according to the degree of damage depth, range, etc., the panel computer 7 detects damage in the signal data by detecting the time interval during which the data value increases and varies. Is detected, and the degree of damage is detected based on the magnitude of the data value.

また、上記パネルコンピュータ７には、各子機１〜４のバッテリー電源３３での電池容量の残量管理などの監視装置Ｔの構成要素のメンテナンス作業に必要な情報管理機能、及び各センサ検出データの波形や上記センサ検出信号データの変化等の所定の履歴情報をディスプレイに表示するモニタリング機能がソフトウェアにて与えられている。
また、ＰＣ ８には、パネルコンピュータ７が有する上記のコンピュータ機能に加えて、入力した検出データやそれに基づく損傷の診断結果などのデータを保存したり、他の情報処理端末２１に上記の保存データを提供するＷｅｂサーバとして働いたりするようなサーバ機能が付与されている。 Further, the panel computer 7 includes an information management function necessary for maintenance work of the constituent elements of the monitoring device T such as the remaining capacity management of the battery capacity at the battery power source 33 of each of the slave units 1 to 4, and each sensor detection data. A monitoring function for displaying predetermined history information such as a waveform of the above and changes in the sensor detection signal data on a display is provided by software.
Further, in addition to the above-described computer functions of the panel computer 7, the PC 8 stores input detection data and data such as damage diagnosis results based on the data, or stores the stored data in another information processing terminal 21. A server function that works as a Web server that provides the service is provided.

以上のように構成された本実施形態では、荷重センサ１６ａ、１６ｂを軸１２ａ毎に設けられた上記スラストワッシャ１５に設置し、これらのセンサ１６ａ、１６ｂによりスラストワッシャ１５に働く対応する軸１２ａとベアリングカップ１３との間の荷重を検出している。そして、パネルコンピュータ７またはＰＣ ８が、転動面１２ａ１に生じた損傷に応じて軸１２ａが撓んだときに、この撓みに起因して変動する荷重センサ１６ａ、１６ｂの検出結果に基づいて、当該転動面１２ａ１での損傷発生の有無、その範囲や深さなどの程度（進行度合い）を判別している。これにより、転動面１２ａ１に対する損傷検知を含む十字軸継手１１の監視・診断を軸１２ａ単位に精度よく、かつ早期に行うことができる。この結果、従前の定期点検作業及びこれに伴う十字軸継手１１の分解作業を実施することなく、高精度な診断結果に基づくメンテナンス作業を的確なタイミングで適切に行わせることができる。   In the present embodiment configured as described above, the load sensors 16a and 16b are installed in the thrust washer 15 provided for each shaft 12a, and the corresponding shaft 12a acting on the thrust washer 15 by these sensors 16a and 16b. The load between the bearing cup 13 is detected. Then, when the panel computer 7 or the PC 8 bends the shaft 12a in accordance with the damage generated on the rolling surface 12a1, based on the detection results of the load sensors 16a and 16b that vary due to this bending, The presence / absence of damage on the rolling surface 12a1 and the extent (progression degree) of the range and depth are determined. Thereby, monitoring and diagnosis of the cross joint 11 including detection of damage to the rolling surface 12a1 can be performed accurately and early in units of the shaft 12a. As a result, the maintenance work based on the highly accurate diagnosis result can be appropriately performed at an accurate timing without performing the conventional periodic inspection work and the accompanying disassembly work of the cross joint 11.

また、本実施形態では、荷重センサ１６ａ、１６ｂが十字軸継手１１の回転方向Ｒと平行な方向で軸１２ａの中心Ｏを通る線上で上記最小負荷範囲Ｑ側及び最大負荷範囲Ｐ側に配置されているので、これら荷重センサ１６ｂ、１６ａは転動面１２ａ１の損傷が生じたときに発生する軸１２ａの撓み方向及びこの撓み方向の軸１２ａの中心Ｏに関して１８０deg反対の方向に配置される。従って、各センサ１６ａ、１６ｂは、当該撓みによる荷重変動を最高感度で検出することができ、損傷検知をより高精度に行うことができる。
また、本実施形態では、センサ回路３１ａが荷重センサ１６ａ、１６ｂからの検出信号の差動処理を実施しているので、各センサ検出信号の周囲温度による影響を相殺することができ、パネルコンピュータ７側での差動処理後のセンサ検出信号を用いた損傷検知精度が周囲温度の影響によって低下するのを防ぐことができる。また、荷重センサ１６ａ、１６ｂは十字軸継手１１の回転方向Ｒに並べて上記最小負荷範囲Ｑ側及び最大負荷範囲Ｐ側に配置されているので、最大負荷箇所側への軸の撓みに起因して変化する荷重を高精度に検出することができ、損傷検知も高精度に行うことができる、 In the present embodiment, the load sensors 16a and 16b are arranged on the minimum load range Q side and the maximum load range P side on a line passing through the center O of the shaft 12a in a direction parallel to the rotation direction R of the cross joint 11. Therefore, these load sensors 16b, 16a are arranged in a direction opposite to 180 deg with respect to the direction of deflection of the shaft 12a generated when the rolling surface 12a1 is damaged and the center O of the shaft 12a in the direction of deflection. Therefore, each sensor 16a, 16b can detect the load fluctuation | variation by the said bending with the highest sensitivity, and can perform damage detection more highly accurately.
In the present embodiment, since the sensor circuit 31a performs differential processing of the detection signals from the load sensors 16a and 16b, the influence of the ambient temperature of each sensor detection signal can be offset, and the panel computer 7 It is possible to prevent the damage detection accuracy using the sensor detection signal after differential processing on the side from being lowered due to the influence of the ambient temperature. Further, since the load sensors 16a and 16b are arranged in the minimum load range Q side and the maximum load range P side in the rotational direction R of the cross joint 11, the load sensors 16 a and 16 b are caused by the deflection of the shaft toward the maximum load location. The changing load can be detected with high accuracy, and damage can be detected with high accuracy.

実施形態２Embodiment 2

図１１（ａ）は別の実施形態に係る軸継手監視装置の荷重センサを示す拡大断面図であり、（ｂ）及び（ｃ）は同荷重センサをベアリングカップ側及び軸端部側からそれぞれ見たときの斜視図である。図において、本実施形態と上記実施形態との主な相違点は、上記歪みゲージを用いた荷重センサに代えて、セラミック材料を用いた荷重センサを設けた点である。
図１１（ａ）に示すように、２個の荷重センサ２６ａ、２６ｂが、軸１２ａの軸中心に関して互いに対称となるように同図に矢印Ｒにて示す十字軸継手１１の回転方向に並べられており、当該回転方向Ｒと平行な方向で軸１２ａの中心Ｏを通る線上で上記最小負荷範囲Ｑ側及び最大負荷範囲Ｐ側に配置されている。また、これらの荷重センサ２６ａ、２６ｂは、荷重検出が可能なピエゾ抵抗効果を有するセラミック材料（より具体的には、ピエゾ抵抗効果を有する酸化物材料を分散複合化したセラミック材料）によって構成されたものであり、実施形態１のものに比べて高い強度をもっている。 FIG. 11A is an enlarged cross-sectional view showing a load sensor of a shaft coupling monitoring apparatus according to another embodiment, and FIGS. 11B and 11C show the load sensor from the bearing cup side and the shaft end side, respectively. FIG. In the figure, the main difference between the present embodiment and the above embodiment is that a load sensor using a ceramic material is provided instead of the load sensor using the strain gauge.
As shown in FIG. 11A, the two load sensors 26a and 26b are arranged in the rotational direction of the cross joint 11 indicated by an arrow R in the same figure so as to be symmetrical with respect to the axis center of the shaft 12a. Are arranged on the minimum load range Q side and the maximum load range P side on a line passing through the center O of the shaft 12a in a direction parallel to the rotation direction R. The load sensors 26a and 26b are made of a ceramic material having a piezoresistance effect capable of detecting a load (more specifically, a ceramic material in which an oxide material having a piezoresistance effect is dispersed and combined). It has a higher strength than that of the first embodiment.

また、荷重センサ２６ａ、２６ｂは、図１１（ｂ）及び（ｃ）も参照して、スラストワッシャ１５に形成されたセンサ設置箇所としての凹部１５ｃ内に設置されている。この凹部１５ｃは、スラストワッシャ１５の軸１２ａ側の軸方向端面を略矩形状に開口することにより形成されたものであり、各荷重センサ２６ａ、２６ｂのベアリングカップ１３側の表面に接触している。また、各荷重センサ２６ａ、２６ｂは、その軸１２ａ側の表面がスラストワッシャ１５の上記軸方向端面より数十μｍ程度軸１２ａ側に突出した状態で、凹部１５ｃに取り付けられており、その軸１２ａの軸端部表面に直接的に接触するようになっている。また、このスラストワッシャ１５には、そのベアリングカップ１３側の軸方向端面に開口部を有する溝１５ｄ、１５ｅが形成されており、これらの溝１５ｄ、１５ｅ内に上記電源供給用ケーブル１７ａ及び信号出力用ケーブル１７ｂがそれぞれ引き回されて各センサ２６ａ、２６ｂと上記センサ回路３１ａとがケーブル１７により接続されている。そして、各荷重センサ２６ａ、２６ｂは、上記実施形態１のものと同様に、スラストワッシャ１５に働く軸１２ａとベアリングカップ１３との間のスラスト荷重を検出し、その検出信号をセンサ回路３１ａに出力する。   Moreover, the load sensors 26a and 26b are installed in a recess 15c as a sensor installation location formed in the thrust washer 15, with reference to FIGS. 11B and 11C. The recess 15c is formed by opening the axial end surface of the thrust washer 15 on the shaft 12a side in a substantially rectangular shape, and is in contact with the surface on the bearing cup 13 side of each load sensor 26a, 26b. . Each load sensor 26a, 26b is attached to the recess 15c with its surface on the shaft 12a side protruding from the axial end surface of the thrust washer 15 to the shaft 12a side by about several tens of μm. It comes in direct contact with the shaft end surface. The thrust washer 15 is formed with grooves 15d and 15e having openings on the axial end surface on the bearing cup 13 side, and the power supply cable 17a and the signal output are provided in the grooves 15d and 15e. The cables 17b are respectively routed and the sensors 26a, 26b and the sensor circuit 31a are connected by the cable 17. Each load sensor 26a, 26b detects the thrust load between the shaft 12a acting on the thrust washer 15 and the bearing cup 13 in the same manner as in the first embodiment, and outputs the detection signal to the sensor circuit 31a. To do.

以上のように構成された本実施形態では、転動面１２ａ１に剥離Ｈ（損傷）が発生している場合でも、図１２（ａ）に示すように、その軸１２ａに撓みが生じていないときでは、荷重センサ２６ａ、２６ｂが検出する荷重ｋ１、ｋ２は同じ値となる。一方、転動面１２ａ１での上記最大負荷箇所が剥離Ｈ上を通過するとき及びその通過前後で比較的近付いているときには、図１２（ｂ）に示すように、撓みが軸１２ａに発生して荷重センサ２６ａでの検出荷重ｋ１及び荷重センサ２６ｂでの検出荷重ｋ２がそれぞれ増加及び減少し、各センサ出力に図７（ａ）の波形６０ａ及び同図（ｂ）の波形６０ｂに示したような変動が生じる。この結果、本実施形態では、図７（ｃ）に示した波形６０ｃを得ることができ、上記実施形態１と同様に、転動面１２ａ１での損傷発生の有無、及び発生した損傷の位置並びにその深さや範囲などの程度を判別する損傷検知を軸１２ａ毎に行うことができる。また、実施形態１の荷重センサ１６ａ、１６ｂに比べて高強度な荷重センサ２６ａ、２６ｂを使用しているので、実施形態１と異なり、軸１２ａが撓んだときに荷重センサ２６ａ、２６ｂと他の構成部材とが接触回避するためのスペースを設けることなく、当該センサ２６ａ、２６ｂを簡単に設置することができる。   In the present embodiment configured as described above, even when peeling H (damage) occurs on the rolling surface 12a1, as shown in FIG. 12A, when the shaft 12a is not bent. Then, the loads k1 and k2 detected by the load sensors 26a and 26b have the same value. On the other hand, when the maximum load point on the rolling surface 12a1 passes over the separation H and is relatively close before and after the passage, bending occurs in the shaft 12a as shown in FIG. The detected load k1 at the load sensor 26a and the detected load k2 at the load sensor 26b increase and decrease, respectively, and the output of each sensor is as shown by the waveform 60a in FIG. 7A and the waveform 60b in FIG. Variations occur. As a result, in the present embodiment, the waveform 60c shown in FIG. 7C can be obtained, and as in the first embodiment, whether or not damage has occurred on the rolling surface 12a1, the position of the damage that has occurred, Damage detection for discriminating the degree of depth, range, etc. can be performed for each axis 12a. Further, since the load sensors 26a and 26b having higher strength than the load sensors 16a and 16b of the first embodiment are used, unlike the first embodiment, when the shaft 12a is bent, the load sensors 26a and 26b and the like. The sensors 26a and 26b can be easily installed without providing a space for avoiding contact with the constituent members.

尚、上記の説明では、圧延設備の駆動軸に組込まれる十字軸継手に適用した場合について説明したが、本発明は十字軸の軸とベアリングカップとの間の荷重を検出する荷重センサを上記ベアリングカップ側に設けたものであればよく、例えば鉄道車両に組付けられる駆動軸の十字軸継手の監視に本発明を用いることもできる。
また、上記の説明では、スラストワッシャに荷重センサを設けた構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばカップ部の底面のようにベアリングカップに直接的に荷重センサを設置する構成でもよい。但し、スラストワッシャに荷重センサを設置する場合の方が、ベアリングカップに直接的に設置する場合に比べてセンサ設置箇所の加工形成が簡単でセンサの取付・取外し作業も容易に行うことができる点で好ましい。 In the above description, the case where the present invention is applied to the cross shaft joint incorporated in the drive shaft of the rolling equipment has been described. However, the present invention provides a load sensor for detecting the load between the shaft of the cross shaft and the bearing cup. What is necessary is just to be provided in the cup side, for example, this invention can also be used for the monitoring of the cross shaft coupling of the drive shaft assembled | attached to a rail vehicle.
In the above description, the configuration in which the load sensor is provided on the thrust washer has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, the load sensor is directly attached to the bearing cup such as the bottom surface of the cup portion. The structure to install may be sufficient. However, when the load sensor is installed on the thrust washer, it is easier to process and install the sensor, and the sensor can be easily installed and removed compared to installing it directly on the bearing cup. Is preferable.

また、上記の説明では、歪みゲージまたはピエゾ抵抗効果効果を有するセラミック材料を用いた２個の荷重センサをベアリングカップ毎に設置した構成について説明したが、本発明は、上記荷重を検出することができるセンサであれば、センサの種類や設置数等は上記のものに何等限定されない。例えば１個の荷重センサを十字軸継手の回転方向と平行な方向で軸中心を通る線上またはその近傍に設けて、上記荷重を検出して損傷発生の有無、及び損傷の発生位置並びにその程度を判別する構成でもよい。また、例えば検知面が円形状に形成された荷重センサを、スラストワッシャとカップ部底面との間に配置してもよい。但し、上記各実施形態のように、２個の荷重センサを設けてそのセンサ出力の差動を用いて損傷検知を行う場合の方が、温度補償がなされたセンサ出力による偏荷重検出値を基に損傷検知をより精度よく行える点で好ましい。
また、上記の説明では、センサ回路が２個の荷重センサの検出信号に対する差動処理を行い、パネルコンピュータまたはＰＣが差動処理後のセンサ検出信号を基に損傷検知処理を行う構成について説明したが、パネルコンピュータ側で差動処理及び損傷検知処理を行わせて、センサ回路から当該差動処理機能を省略した構成でもよい。 In the above description, the configuration in which two load sensors using a strain gauge or a ceramic material having a piezoresistive effect are installed for each bearing cup has been described. However, the present invention can detect the load. As long as the sensor can be used, the type and number of sensors installed are not limited to those described above. For example, one load sensor is provided on or near a line passing through the center of the shaft in a direction parallel to the rotational direction of the cross joint, and the load is detected to determine whether or not damage has occurred, and the position and extent of damage. It may be configured to discriminate. In addition, for example, a load sensor having a circular detection surface may be disposed between the thrust washer and the cup portion bottom surface. However, in the case where two load sensors are provided and damage detection is performed using the differential of the sensor outputs as in the above embodiments, the offset load detection value based on the sensor output subjected to temperature compensation is used. It is preferable in that damage can be detected with higher accuracy.
In the above description, the sensor circuit performs a differential process on the detection signals of the two load sensors, and the panel computer or the PC performs a damage detection process based on the sensor detection signal after the differential process. However, the differential processing function may be omitted from the sensor circuit by causing the panel computer to perform differential processing and damage detection processing.

鉄鋼メーカの圧延設備に使用される駆動軸を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the drive shaft used for the rolling equipment of a steel maker. 本発明の一実施形態に係る軸継手監視装置の主要部を駆動軸の軸方向から見た図である（一部断面を含む。）。It is the figure which looked at the principal part of the shaft coupling monitoring device concerning one embodiment of the present invention from the axial direction of a drive shaft (a partial section is included). （ａ）は上記軸継手監視装置の荷重センサを示す拡大断面図であり、（ｂ）は同荷重センサをベアリングカップ側から見たときの斜視図である。(A) is an expanded sectional view which shows the load sensor of the said shaft coupling monitoring apparatus, (b) is a perspective view when the same load sensor is seen from the bearing cup side. 図２に示した十字軸継手における揺動動作を示す図であり、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ上記駆動軸の作動角及びこの作動角によって軸に対して揺動するベアリングカップを示す図である。FIGS. 3A and 3B are diagrams illustrating a swinging operation in the cross shaft joint illustrated in FIG. 2, and FIGS. 3A and 3B illustrate an operating angle of the drive shaft and a bearing cup that swings with respect to the shaft according to the operating angle. It is. （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ軸が撓んでいない場合及び撓んでいる場合での上記荷重センサの動作を示す図である。(A) And (b) is a figure which shows operation | movement of the said load sensor in the case where the axis | shaft is not bending, and the case where it is bending, respectively. 転動面に損傷が生じていない場合での荷重センサの具体的な動作波形を示す波形図であり、（ａ）及び（ｂ）は、一方及び他方の荷重センサの出力波形をそれぞれ示す波形図であり、（ｃ）は上記一方及び他方の荷重センサの差動後の出力波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the specific operation | movement waveform of a load sensor in case the damage does not arise in a rolling surface, (a) And (b) is a wave form diagram which shows the output waveform of one and the other load sensor, respectively. (C) is a waveform diagram showing an output waveform after differential of the one and the other load sensors. 転動面に損傷が生じている場合での荷重センサの具体的な動作波形を示す波形図であり、（ａ）及び（ｂ）は、一方及び他方の荷重センサの出力波形をそれぞれ示す波形図であり、（ｃ）は上記一方及び他方の荷重センサの差動後の出力波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the concrete operation | movement waveform of a load sensor in case the damage has arisen on the rolling surface, (a) And (b) is a wave form diagram which shows the output waveform of one and the other load sensor, respectively. (C) is a waveform diagram showing an output waveform after differential of the one and the other load sensors. （ａ）〜（ｄ）は、上記軸の転動面での損傷発生箇所と、上記ベアリングカップの揺動に伴って変化する当該転動面上での最大負荷作用箇所及び上記荷重センサの取付位置との関係を示す図である。(A)-(d) are the location where damage occurs on the rolling surface of the shaft, the maximum load acting location on the rolling surface that changes as the bearing cup swings, and the mounting of the load sensor. It is a figure which shows the relationship with a position. 上記軸継手監視装置に含まれた子機の要部構成例を示す図である。It is a figure which shows the principal part structural example of the subunit | mobile_unit contained in the said shaft coupling monitoring apparatus. 上記軸継手監視装置の具体的な全体構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of the concrete whole structure of the said shaft coupling monitoring apparatus. （ａ）は別の実施形態に係る軸継手監視装置の荷重センサを示す拡大断面図であり、（ｂ）及び（ｃ）は同荷重センサをベアリングカップ側及び軸端部側からそれぞれ見たときの斜視図である。(A) is an expanded sectional view which shows the load sensor of the shaft coupling monitoring apparatus which concerns on another embodiment, (b) and (c) are when the load sensor is seen from the bearing cup side and the shaft end part side, respectively. FIG. （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ軸が撓んでいない場合及び撓んでいる場合での図１１に示した荷重センサの動作を示す図である。(A) And (b) is a figure which shows operation | movement of the load sensor shown in FIG. 11 in the case where the axis | shaft is not bending, and the case where it is bending, respectively.

符号の説明Explanation of symbols

１１ 十字軸継手
１２ 十字軸
１２ａ 軸
１２ａ１ 転動面
１３ ベアリングカップ
１５ スラストワッシャ
１６ａ、１６ｂ、２６ａ、２６ｂ 荷重センサ
Ｔ 軸継手監視装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Cross shaft coupling 12 Cross shaft 12a Shaft 12a1 Rolling surface 13 Bearing cup 15 Thrust washer 16a, 16b, 26a, 26b Load sensor T Shaft joint monitoring apparatus

Claims (5)

十字軸の４つの各軸の外周面を転動体が転動する転動面として用いた十字軸継手を監視する軸継手監視装置であって、
前記４つの各軸には、ベアリングカップが揺動可能に装着され、
前記軸と、その前記ベアリングカップとの間の荷重を検出する荷重センサを、前記ベアリングカップ側に設けたことを特徴とする軸継手監視装置。 A shaft joint monitoring device for monitoring a cross joint using the outer peripheral surface of each of the four cross shafts as a rolling surface on which a rolling element rolls,
A bearing cup is swingably attached to each of the four shafts,
A shaft joint monitoring device, wherein a load sensor for detecting a load between the shaft and the bearing cup is provided on the bearing cup side. 前記荷重センサは、前記十字軸継手の回転方向と平行な方向で前記軸の中心を通る線上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の軸継手監視装置。   2. The shaft joint monitoring device according to claim 1, wherein the load sensor is disposed on a line passing through a center of the shaft in a direction parallel to a rotation direction of the cross joint. ２個の前記荷重センサが、前記ベアリングカップ毎に、前記十字軸継手の回転方向に並べられた状態で設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の軸継手監視装置。   The shaft joint monitoring device according to claim 1 or 2, wherein the two load sensors are provided in a state in which the load sensors are arranged in the rotation direction of the cross shaft joint for each of the bearing cups. 前記荷重センサが、セラミック材料を用いて構成されていることを特徴とする請求項１〜３に記載の軸継手監視装置。   The shaft joint monitoring device according to claim 1, wherein the load sensor is configured using a ceramic material. 前記荷重センサが、前記ベアリングカップに組み付けられるとともに、前記軸の端部を支承するスラストワッシャに設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の軸継手監視装置。   The shaft joint monitoring device according to any one of claims 1 to 4, wherein the load sensor is mounted on a thrust washer that is attached to the bearing cup and supports an end of the shaft.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US12021466B2 (en) 2019-08-09 2024-06-25 Miki Pulley Co., Ltd. Characteristic evaluation device and characteristic evaluation method of shaft coupling

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