JP2024025314A - センサローラユニット - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりもセンサローラの外径を小さくすることが可能なセンサローラユニットを提供する。【解決手段】センサローラユニット１は、センサローラ１０１と、外側ジャーナル１０３とを有する。センサローラ１０１は、回転中心軸ＣＬと、回転中心軸ＣＬよりも径方向の外側において軸方向に延びるように形成され、センサ１１０およびケーブルＫを収容可能なセンサ収容部Ｐとを有する。外側ジャーナル１０３は、前記軸方向に沿ってセンサ収容部Ｐに連通しケーブルＫを受け入れる中空部Ｑを有し、前記軸方向に沿ってセンサローラ１０１に連結される。【選択図】図２

Description

本発明は、センサローラユニットに関する。

従来、圧延機によって圧延された圧延材の形状を測定するセンサローラユニットが知られている。特許文献１には、このようなセンサローラユニットとして、圧延ラインの入側または出側に配置された形状センサロールが開示されている。当該形状センサロールは、中空部を有する芯軸と、軸方向に沿わせた複数のセンサとを有し、前記芯軸の外周に薄肉のスリーブが嵌装されることで、形状センサロールが構成される。センサのケーブルは、径方向内側にある芯軸の中空内部を経由して、形状センサロールの外部に引き出される。このような形状センサロールが回転しながら圧延材から荷重を受けると、前記荷重の検出結果に基づいて圧延材の形状が演算される。

特開平８－１８４４２９号公報

特許文献１に記載された技術では、センサのケーブルは芯軸の中空内部を経由して外部に引き出される構造のため、センサローラの内部に中空状の芯軸が必須となる。

本発明は、従来よりもセンサローラの外径を小さくすることが可能なセンサローラユニットを提供することを目的とする。

本発明によって提供されるのは、センサローラユニットである。当該センサローラユニットは、回転中心軸と、前記回転中心軸よりも径方向の外側において軸方向に延びるように形成され、センサおよびケーブルを収容可能なセンサ収容部とを有するセンサローラと、前記軸方向に沿って前記センサ収容部に連通し前記ケーブルを受け入れる中空部を有し、前記軸方向に沿って前記センサローラに連結されるジャーナルと、を備える。

本構成によれば、ジャーナルの中空部がセンサ収容部に軸方向に沿って連通しているため、センサローラ内部にケーブルを通すための中空部を設ける必要がなく、センサローラを小径化することが可能になる。

上記の構成において、前記軸方向に垂直な断面において、前記回転中心軸から前記ジャーナルの中空部の内面までの最大距離は、前記回転中心軸から前記センサ収容部までの最小距離よりも大きく設定されていることが望ましい。

本構成によれば、センサ収容部から中空部にケーブルを容易に引き出すことが可能になる。また、センサが、軸方向に垂直な断面においてセンサローラの周方向に間隔を置いて複数配置されても、中空部が各センサからケーブルを受け入れることができる。

上記の構成において、前記ジャーナルの中空部は、前記軸方向に垂直な断面において、円形状からなるものでもよい。

本構成によれば、回転軸垂直断面においてセンサローラの周方向におけるセンサ収容部の位置に関わらず、センサ収容部から中空部にケーブルを容易に引き出すことが可能になる。また、センサが、軸方向に垂直な断面においてセンサローラの周方向に間隔を置いて複数配置されても、中空部が各センサからケーブルを受け入れることができる。

上記の構成において、前記ジャーナルの中空部は、前記回転中心軸を中心とする円筒形状を含むものでもよい。

本構成によれば、回転軸垂直断面においてセンサローラの周方向におけるセンサ収容部の位置に関わらず、センサ収容部から中空部にケーブルを容易に引き出すことが可能になる。

上記の構成において、前記センサ収容部は、前記軸方向に延びる中心を有する円筒形状からなるものでもよい。

本構成によれば、センサ収容部が断面矩形形状からなる場合などと比較して、センサローラ内にセンサ収容部を容易に形成することが可能になる。

上記の構成において、前記センサローラから見て前記軸方向において前記ジャーナルよりも外側に配置され、前記中空部から前記ケーブルを受け入れるとともに、当該ケーブルを集約するケーブル集約部を更に備えるものでもよい。

本構成によれば、ケーブル集約部をジャーナルの内部に設ける必要がなく、ジャーナルの小径化が可能になり、ジャーナルが軸支される軸受部を小さくすることができる。

上記の構成において、前記ジャーナルの前記中空部は、前記センサ収容部に向かって拡がるように傾斜したテーパ部を有するものでもよい。

本構成によれば、センサ収容部から中空部へのケーブルの配置が容易になるとともに、センサローラの更なる小径化が可能になる。

本発明によれば、従来よりもセンサローラの外径を小さくすることが可能なセンサローラユニットを提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るセンサローラユニットが圧延機の出側に配置された様子を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係るセンサローラユニットの側断面図である。 図２の矢印ＩＩＩ－ＩＩＩ位置における断面図である。 図２の矢印ＩＶ－ＩＶ位置における断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係るセンサローラユニット１について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るセンサローラユニット１が圧延機５０の出側に配置された様子を示す模式図である。

図１に示すように、センサローラユニット１は、例えば圧延機５０の圧延部５１から送出された圧延材Ｓの平坦度（形状）を測定するために用いられる。センサローラユニット１は、圧延材Ｓから受ける荷重（張力）を測定し、当該測定された荷重に対応する信号を出力する。不図示の演算装置が前記信号を受け取り、その荷重のバランス（張力分布）を評価することで、圧延材Ｓの平坦度を演算する。なお、センサローラユニット１は、その他の測定対象物の形状を測定するものでもよい。

図２は、本実施形態に係るセンサローラユニット１の側断面図である。なお、以後、説明のために、図２における紙面右側を軸方向の外側（反駆動側）、紙面左側を軸方向の内側（駆動側）と称する場合がある。また、図３は、図２の矢印ＩＩＩ－ＩＩＩ位置における断面図である。図４は、図２の矢印ＩＶ－ＩＶ位置における断面図である。

センサローラユニット１は、回転体１０を有する。回転体１０は、回転中心軸ＣＬ回りに回転可能なように、内側軸受部２１および外側軸受部２２によって軸支されている。

回転体１０は、センサローラ１０１と、内側ジャーナル１０２と、外側ジャーナル１０３（ジャーナル）と、ケーブル集約部１０４Ａと、信号処理部１０５と、駆動入力部１０６とを有する。

センサローラ１０１は、内部に複数のセンサ１１０を収容し、圧延材の等の測定対象物に接触する部材である。センサローラ１０１は、前記回転中心軸ＣＬを有する円柱形状からなる。センサローラ１０１には、回転中心軸ＣＬよりも径方向の外側において軸方向に延びるように形成された複数のセンサ収容部Ｐが形成されている。複数のセンサ収容部Ｐは、周方向に沿って間隔をおいて配置されており、本実施形態では、例えば１２０度間隔で３つのセンサ収容部Ｐが等間隔で配置されている。各センサ収容部Ｐは、軸方向に延びる中心を有する円筒形状からなり、センサ１１０および当該センサ１１０から引き出されたケーブルＫを収容することが可能である。センサ１１０として、荷重センサなどを用いることができる。

本実施形態では、一例として、１つのセンサ収容部Ｐに２つのセンサ１１０が軸方向に間隔をおいて配置されるように、１つのセンサ収容部Ｐの内周面にそれぞれ固定されている。なお、各センサ収容部Ｐは、センサローラ１０１の軸方向の両端部にそれぞれ露出している。換言すれば、各センサ収容部Ｐは、センサローラ１０１を軸方向に貫通するように形成されている。なお、センサ収容部Ｐはセンサローラ１０１の軸方向の片側のみに露出するものでもよい。

図３を参照して、センサローラ１０１内に形成された複数のセンサ収容部Ｐは、センサローラ１０１の直径Ｒよりも小さな直径ｒを有している。また、センサ収容部Ｐの内周面とセンサローラ１０１の外周面との間には、厚さｔの薄肉部が形成されている。

内側ジャーナル１０２は、回転体１０のうち内側軸受部２１に軸支される部分である。内側ジャーナル１０２は、センサローラ１０１の軸方向の内側に配置され、複数のボルトによって軸方向に沿ってセンサローラ１０１に連結されている。また、内側ジャーナル１０２は、センサローラ１０１の各センサ収容部Ｐの内側端部を封止している。内側ジャーナル１０２は、センサローラ１０１と一体で回転する。本実施形態では、内側ジャーナル１０２の中間部分は内側軸受部２１に軸支されている。また、内側ジャーナル１０２の大径部分はセンサローラ１０１に固定されている。内側ジャーナル１０２の形状は、これらに限定されるものではない。

外側ジャーナル１０３は、回転体１０のうち外側軸受部２２に軸支される部分である。外側ジャーナル１０３は、センサローラ１０１の軸方向の外側（内側ジャーナル１０２の反対側）に配置され、複数のボルトによって軸方向に沿ってセンサローラ１０１に連結されている。また、外側ジャーナル１０３は、センサローラ１０１と一体で回転する。本実施形態では、外側ジャーナル１０３の小径部分が外側軸受部２２に軸支されている。また、外側ジャーナル１０３の大径部分はセンサローラ１０１に固定されている。なお、外側ジャーナル１０３の小径部分は外側軸受部２２よりも軸方向の外側に突出し、ケーブル集約部１０４Ａに連結されている。外側ジャーナル１０３の形状は、これらに限定されるものではない。

更に、外側ジャーナル１０３には、中空部Ｑが形成されている。中空部Ｑは、センサローラ１０１内の複数のセンサ収容部Ｐに軸方向に沿ってそれぞれ連通し、各センサ１１０のケーブルＫを受け入れる。なお、本実施形態では、図２に示すように、センサ１１０から引き出されたケーブルＫは、軸方向の外側（反駆動側）に向かって延びている。

上記の中空部Ｑは、回転中心軸ＣＬを中心とする円筒形状からなる。また、中空部Ｑは、センサ収容部Ｐに向かって拡がるように傾斜したテーパ１０３Ａ（テーパ部）を有する。図２に示すように、中空部Ｑのうち軸方向の内側部分にテーパ１０３Ａが形成され、軸方向の外側部分（外側軸受部２２に軸支される部分）は内径が一定となる部分を備える。

更に、図４を参照して、外側ジャーナル１０３の中空部Ｑは、センサローラ１０１の３つのセンサ収容部Ｐの径方向内側部分にそれぞれ連通している。図４の配置について換言すると、軸方向垂直断面で見た場合、回転中心軸ＣＬから中空部Ｑの内面までの半径（最大距離）は、回転中心軸ＣＬからセンサ収容部Ｐまでの最小距離よりも大きく設定されている。

ケーブル集約部１０４Ａは、中空部ＱからケーブルＫを受け入れるとともに、当該ケーブルＫを集約する。ケーブル集約部１０４Ａは、センサローラ１０１から見て軸方向において外側ジャーナル１０３よりも外側に配置されており、ケーブル集約部外筒１０４を介して複数のボルトなどによって外側ジャーナル１０３に連結されている。ケーブル集約部外筒１０４は、円筒形状からなり、内部にケーブル接続部（図示しない）を有している。ケーブル接続部は、外側ジャーナル１０３の中空部Ｑに軸方向に沿って連通している。また、ケーブル集約部１０４Ａは、複数のセンサ１１０のケーブルＫを集約する機能を有している。なお、図２では、ケーブル集約部１０４Ａ内に配設されるケーブルＫの図示を省略している。

信号処理部１０５の内側には、信号処理部１０５の回転部２４が配置され、回転部２４は、複数のセンサ１１０の検出結果（信号）を回転体１０の外側で受信する。信号処理部１０５は、ケーブル集約部１０４Ａに連結され、複数のケーブルＫをそれぞれ受け入れている。信号処理部１０５は、各センサ１１０のケーブルＫにそれぞれ繋がる不図示の送信部を有する。

信号処理部１０５の外側には、信号処理部１０５の固定部２５が配置され、固定部２５は、信号処理部１０５の前記回転部２４から送出される信号を接触方式又は非接触方式で受け入れ、前述の演算装置に入力する。この結果、前記演算装置は、各センサ１１０が受けた荷重の大きさに対応する情報を取得する。なお、固定部２５は、内側軸受部２１および外側軸受部２２と同様に回転することなく圧延機５０の設置場所に固定されており、回転体１０の外側端部に接続されている。センサローラユニット１、内側軸受部２１、外側軸受部２２および固定部２５によって構成される装置を、センサローラ装置と称する。

駆動入力部１０６は、不図示のモータから駆動力を受け入れる。当該駆動力を受けて、回転体１０が回転中心軸ＣＬ回りに回転する。

上記のセンサローラ１０１、内側ジャーナル１０２、外側ジャーナル１０３、ケーブル集約部１０４Ａおよび信号処理部１０５は、回転中心軸ＣＬ回りに一体で回転する。

以上のように、本実施形態では、外側ジャーナル１０３の中空部Ｑがセンサ収容部Ｐに軸方向に沿って連通しているため、センサローラ１０１内において、センサ収容部Ｐより更に径方向の内側に、軸方向に延びる中空部を形成する必要がない。この結果、例えば外径２００ｍｍ以下のように、センサローラ１０１を小径化することが可能になる。更に、図３に示すように、センサローラ１０１のうちセンサ収容部Ｐよりも半径方向内側の領域を中実部として利用し、センサローラ１０１の剛性を高めることができる。同図３のように、センサ収容部Ｐの外側の薄肉部の厚さｔを小さくすれば、センサ１１０（図２）が圧延材などの測定対象物から受ける荷重（張力）を高い精度で検出することができる。特に、前記荷重が小さい場合でも、センサ１１０が相対的に圧延材に近い位置に配置されるため、前記荷重の変動を精度良く検出可能となる。

また、本実施形態に係るセンサローラユニット１では、センサローラ１０１の軸方向の長さを短くすることが可能であるため、例えば幅３００ｍｍ以下のように板幅が小さい圧延材に対しても、その形状（平面度）を精度良く検出することができる。なお、センサローラ１０１の小径化および短小化によって、センサローラユニット１のコストを低減することも可能になる。

また、前述のように、軸方向に沿って見た場合、回転中心軸ＣＬから中空部Ｑの内面までの半径（最大距離）は、回転中心軸ＣＬからセンサ収容部Ｐまでの最小距離よりも大きく設定されている（図４）。このため、センサ収容部Ｐから中空部ＱにケーブルＫを容易に引き出すことが可能になる（ケーブル呼び込み効果）。また、センサ１１０が、軸方向に垂直な断面においてセンサローラ１０１の周方向に間隔を置いて複数配置されても、中空部Ｑが各センサ１１０からケーブルＫを受け入れることができる。

特に、本実施形態では、中空部Ｑは、前記軸方向に垂直な断面において、円形状からなる。このような構成によれば、図４に示すように、周方向の全域において中空部ＱがケーブルＫを受け入れることができるように開口しているため、回転軸垂直断面においてセンサローラ１０１の周方向におけるセンサ収容部Ｐの位置に関わらず、センサ収容部Ｐから中空部Ｑにケーブルを容易に引き出すことが可能になる。

また、本実施形態では、外側ジャーナル１０３の中空部Ｑは、回転中心軸ＣＬを中心とする円筒形状を含むものである。このような構成においても、回転軸垂直断面においてセンサローラ１０１の周方向におけるセンサ収容部Ｐの位置に関わらず、センサ収容部Ｐから中空部ＱにケーブルＫを容易に引き出すことが可能になる。

また、本実施形態では、各センサ収容部Ｐが、軸方向に延びる中心を有する円筒形状からなるため、センサ収容部Ｐが断面矩形形状からなる場合などと比較して、センサローラ１０１内にセンサ収容部Ｐを容易に形成することが可能になる。

また、本実施形態では、複数のセンサ収容部Ｐが、周方向に間隔をおいて配置され、中空部Ｑは複数のセンサ収容部Ｐに軸方向に沿って連通している（図３）。この結果、複数のセンサ収容部Ｐにセンサ１１０を配置することによって、センサ１１０の検知精度を高めることができる。また、中空部Ｑが複数のセンサのケーブルＫを安定して受け入れることができる。

また、外側ジャーナル１０３の中空部Ｑは、センサ収容部Ｐに向かって拡がるように傾斜したテーパ１０３Ａを有している。このような構成によれば、センサ収容部Ｐから中空部ＱへのケーブルＫの配置が容易になるとともに、センサローラ１０１の更なる小径化が可能になる。

更に、本実施形態では、ケーブル集約部１０４Ａが、センサローラ１０１から見て軸方向において外側ジャーナル１０３よりも外側に配置され、中空部ＱからケーブルＫを受け入れるとともに当該ケーブルＫを集約する機能を有している。このような構成によれば、外側ジャーナル１０３の内部にケーブル集約部１０４Ａを設ける必要がなく、外側ジャーナル１０３の小径化が可能になり、外側ジャーナル１０３が軸支される軸受部を小さくすることができる。

以上、本発明の一実施形態に係るセンサローラユニット１について説明した。なお、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。本発明に係るセンサローラユニットとして、以下のような変形実施形態が可能である。

（１）上記の実施形態では、センサローラユニット１の回転体１０がケーブル集約部１０４Ａを有する態様にて説明したが、回転体１０はケーブル集約部１０４Ａを有さずに、外側ジャーナル１０３から信号処理部１０５に各ケーブルＫが直接受け渡されても良い。

（２）また、センサローラ１０１に形成されるセンサ収容部Ｐの断面形状は円形に限定されるものではなく、矩形形状など他の形状でもよい。同様に、外側ジャーナル１０３に形成される中空部Ｑの断面形状も円形に限定されるものではない。また、外側ジャーナル１０３はテーパ１０３Ａを有さないものでもよい。

１ センサローラユニット
１０ 回転体
１０１ センサローラ
１０２ 内側ジャーナル
１０３ 外側ジャーナル
１０３Ａ テーパ
１０４ ケーブル集約部の外筒
１０４Ａ ケーブル集約部
１０５ 信号処理部
１０６ 駆動入力部
１１０ センサ
２１ 内側軸受部
２２ 外側軸受部
２４ 信号処理部の回転部
２５ 信号処理部の固定部
５０ 圧延機
５１ 圧延部
ＣＬ 回転中心軸
Ｋ ケーブル
Ｐ センサ収容部
Ｑ 中空部
Ｓ 圧延材

Claims (7)

1. 回転中心軸と、前記回転中心軸よりも径方向の外側において軸方向に延びるように形成され、センサおよびケーブルを収容可能なセンサ収容部とを有するセンサローラと、
   前記軸方向に沿って前記センサ収容部に連通し前記ケーブルを受け入れる中空部を有し、前記軸方向に沿って前記センサローラに連結されるジャーナルと、
   を備える、センサローラユニット。
2. 前記軸方向に垂直な断面において、前記回転中心軸から前記ジャーナルの中空部の内面までの最大距離は、前記回転中心軸から前記センサ収容部までの最小距離よりも大きく設定されている、請求項１に記載のセンサローラユニット。
3. 前記ジャーナルの中空部は、前記軸方向に垂直な断面において、円形状からなる、請求項２に記載のセンサローラユニット。
4. 前記ジャーナルの中空部は、前記回転中心軸を中心とする円筒形状を含む、請求項３に記載のセンサローラユニット。
5. 前記センサ収容部は、前記軸方向に延びる中心を有する円筒形状からなる、請求項１乃至４の何れか１項に記載のセンサローラユニット。
6. 前記センサローラから見て前記軸方向において前記ジャーナルよりも外側に配置され、前記中空部から前記ケーブルを受け入れるとともに、当該ケーブルを集約するケーブル集約部を更に備える、請求項１乃至３の何れか１項に記載のセンサローラユニット。
7. 前記ジャーナルの前記中空部は、前記センサ収容部に向かって拡がるように傾斜したテーパ部を有する、請求項１乃至３の何れか１項に記載のセンサローラユニット。

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