CN1954158A - 联轴器监视装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于监视将十字轴的四个各轴的外周面用作滚动面的十字联轴器的联轴器监视装置，其中，在各轴的内部设置用于检测滚动面的损伤的传感器。由此，即便是十字联轴器组装在轧制设备等的驱动轴上，也可以以轴为单位高精度且早期检测出设置在该十字轴的各轴上的滚动面上的剥离等损伤。

Description

联轴器监视装置

技术领域

本发明涉及用于监视组装在轧制设备等的驱动轴上的十字联轴器的联轴器监视装置。

背景技术

例如在钢铁用轧制设备中，通过在被连接于轧辊和驱动马达之间的驱动轴的中间部分设置十字联轴器，由此在允许上述辊子相对轧制中的钢材可上下移动的状态下进行轧制处理。

在如上所述的十字联轴器中，例如，如JP特开平11-51073号公报所述那样，提供了一种在该十字轴的四个各轴上设置轴承环，而且在该环和轴之间可自由滚动地配置滚子，并将该轴的外周面利用于滚动面的技术。而且，在该十字联轴器中，通过将分别配置于驱动轴的驱动马达侧和轧辊侧的驱动轴部以及从动轴部的各端部，连接到位于不同直线上的两个上述轴承环上，由此该联轴器被组装到驱动轴内，并将驱动马达的旋转力传递到轧辊侧。

然而，在如上所述的十字联轴器中，在钢铁轧制时从上述轧辊侧作用于轴以及各个轴承环的负荷荷重极大，且根据使用时间等易于在轴表面上发生剥离。而且，在上述轧辊上下移动时，相对安装有上述轴承环的对应的轴而摇动，因此，在设置于各轴的滚动面的周方向上，局部地易于发生剥离、龟裂等损伤。并且，有时在四个轴上发生的表面剥离的程度不同。

然而，在轧制设备等中，十字联轴器的十字轴被上述四个轴承环覆盖轴向周围的部分，并且上述驱动轴部以及从动轴部的各端部在十字轴中央部大致密接地被相连，该十字轴几乎不露出于外部，而被组装在驱动轴内。因此，难以将用于检测设于各轴的滚动面上的剥离等损伤的传感器设置在十字联轴器上，也难以通过传感器检测结果来进行损伤检测。因此，在轧制设备中，需要定期将十字联轴器从驱动轴卸下，并分离轴和轴承环，而完全分解十字联轴器，由此要求通过目视来确认各轴上的表面剥离程度，所以该定期检查工作需要大量的人力和时间。并且，通过对供给到上述滚动面的使用过的润滑脂中的铁粉含量进行测定，来类推在轴表面上发生损伤，但该方法无法随时进行损伤检测，而且根据其类推结果所得到的发生损伤的检测精度较低，而且难以进行以轴为单位的损伤检测。

发明内容

从而，本发明的目的在于提供一种即便是被组装在轧制设备等的驱动轴上的十字联轴器，也可以以轴为单位高精度并早期地检测到设置在该十字轴各轴上的滚动面上的剥离等损伤的新的技术方案。

为达到上述目的，本发明提供一种联轴器监视装置，其对十字联轴器进行监视，该十字联轴器将十字轴的四个各轴的外周面用作滚动体滚动的滚动面，该联轴器监视装置的特征在于：在上述轴的内部设置有用于检测该轴的上述滚动面的损伤的传感器。

在如上构成的联轴器监视装置中，在十字轴的轴中，由于在其内部设置有用于检测该轴的上述滚动面的损伤的传感器，所以即便在如轧制设备等那样的十字联轴器的十字轴几乎不露出于外部地组装在驱动轴内的场合下，也可以以轴为单位对滚动面进行高精度的损伤检测。

并且，在上述联轴器监视装置中，可以在上述四个各轴上可摇动地安装轴承环，并将检测上述轴与该上述轴承环之间的相对位移的位移传感器作为上述传感器设置在上述轴承环侧。

在如上构成的联轴器监视装置中，本发明的发明人发现：在十字轴的轴中，通过用位移传感器来检测与上述轴承环之间的相对位移，可以判断在滚动面上是否发生剥离等损伤。即，仅在滚动面发生损伤时，轴会因其损伤而弯曲，而由该弯曲引起的变化体现在位移传感器的输出中。本发明基于这样的认知而完成，其可以通过检测出位移传感器的输出变动而立刻检测在该滚动面上的损伤发生。并且，由于上述输出变动因滚动面上的损伤发生位置、程度而变化，所以也可以判断该发生位置、程度。并且，由于位移传感器设置在轴承环侧，所以即便在如轧制设备等那样十字联轴器的十字轴几乎不露出于外部地组装在驱动轴内的场合下，也可以在使该传感器与轴承环一同相对对应的轴摇动的同时，以轴为单位对滚动面进行高精度的损伤检测。并且，上述位移传感器也可以设置在十字轴的四个各轴上，也可以只设置在易于发生损伤的轴上。

并且，上述联轴器监视装置中，上述位移传感器优选配置在与上述十字联轴器旋转方向平行的方向上且通过上述轴中心的线上。

在该场合下，由于位移传感器被配置在因滚动面的损伤而导致的轴弯曲的方向或是相对于轴中心与该弯曲方向呈180deg的相反方向，所以可以以最高灵敏度来检测弯曲所引起的位移变动，从而可以高精度地进行损伤检测。

并且，在上述联轴器监视装置中，上述位移传感器优选配置在形成于上述轴且与该轴同心的孔的内部，并且通过检测出其与该孔内壁面的距离来检测上述位移。

在该场合下，由于位移传感器被设置在因滚动面发生损伤而弯曲的轴自身的内部且检测位移，所以可以提高该传感器的检测精度。

并且，在上述联轴器监视装置中，其特征在于：将向上述滚动面发送超声波、且可接收在该滚动面上反射的超声波的超声波传感器，作为上述传感器设置在上述轴的内部。

在如上构成的联轴器监视装置中，本发明的发明人发现：通过从超声波传感器向滚动面发送超声波，且通过该传感器接收在该滚动面上反射的超声波，可以判断在滚动面上是否发生剥离等损伤。即，当滚动面上没有发生损伤时，来自该滚动面的超声波的反射波相对该超声波的发信波几乎没有衰减，上述传感器可以接收该反射波。与此相对，当滚动面上发生损伤时，超声波因该损伤而被扩散，反射到传感器侧的反射波显著衰减，几乎无法用传感器来接收。本发明基于这样的认知而完成，其可以通过检测来自滚动面的超声波的反射波的变化，而立刻检测该滚动面上的损伤发生。并且，由于超声波传感器被配置在轴内部，所以即便在如轧制设备等那样的十字联轴器的十字轴几乎不露出于外部地被组装在驱动轴内的场合下，也可以以轴为单位对滚动面进行高精度的损伤检测。并且，上述超声波传感器可以设置在十字轴的四个各轴上，也可以只设置在易于发生损伤的轴上。

并且，在上述联轴器监视装置中，上述超声波传感器，优选以对该超声波传感器接收的来自上述滚动面的超声波的反射波进行放大的方式，将该超声波的发信波的相位调整为当上述滚动面上没有发生损伤时由该滚动面反射的超声波的反射波的相位相一致，并向上述滚动面发送该发信波。

在该场合下，由于发信波和反射波之间的干涉作用，可以使输入到超声波传感器的来自滚动面的超声波的振幅变大，可以提高对该滚动面的损伤检测精度。

并且，上述联轴器监视装置中，优选在上述四个各轴上可摇动地安装轴承环，并且上述超声波传感器以固定在上述轴承环侧的状态，被配置于设置在上述轴内部的配置空间内。

在该场合下，由于超声波传感器被固定在轴承环上，所以当该环相对对应的轴摇动时，该传感器也一同摇动，可以使该滚动面上的超声波的发送处位置(传感检测位置)移动。即，超声波传感器相应于上述环的摇动，可以依次传感检测滚动面，可以在不增大超声波的发送范围且将超声波照射到所需范围内，并且也可以特定该滚动面上的损伤发生位置。

并且，上述联轴器监视装置中，上述超声波传感器可以以密接于上述配置空间的壁面的状态，向上述滚动面发送超声波。

在该场合下，可以防止在超声波传感器和滚动面之间的超声波传播路径上发生界面，防止因界面引起的弯曲等超声波的传播路径的变化，可以可靠地对滚动面的所希望位置进行超声波传感检测。

并且，上述联轴器监视装置中，上述超声波传感器也可以被配置于形成在上述轴上的润滑脂通道用孔的内部。

在该场合下，不需要在该轴上设置用于将超声波传感器配置在轴内部的孔、凹部等，就可以设置该传感器。

附图说明

图1是表示钢铁厂商的轧制设备中所使用的驱动轴的立体图。

图2是从驱动轴的轴向观察本发明一个实施方式涉及的联轴器监视装置的主要部分的图(包括局部剖面)。

图3是表示上述联轴器监视装置的位移传感器的放大剖视图。

图4是表示图2所示十字联轴器的摇摆动作的图，(a)以及(b)是分别表示上述驱动轴的动作角以及由该动作角而相对轴摇动的轴承环的图。

图5(a)以及(b)是分别表示当轴未弯曲时以及弯曲时的上述位移传感器的动作的图。

图6(a)以及(b)是分别表示滚动面未发生损伤时以及滚动面发生损伤时的上述位移传感器的具体输出波形的波形图。

图7是表示上述联轴器监视装置上的损伤发生位置的特定方法的图，(a)～(d)是表示损伤发生位置和随着上述轴承环的摇动而变化的位移传感器的检测位置之间的关系的图。

图8是表示上述联轴器监视装置所包括的子机的要部构成例的图。

图9是表示上述联轴器监视装置的具体的整体构成例的框图。

图10是从驱动轴的轴向观察本发明的其他实施方式涉及的联轴器监视装置的主要部分的图(包括局部剖面)。

图11是表示图10所示的联轴器监视装置的超声波传感器的图，(a)以及(b)是分别表示未发生损伤时以及发生损伤时的该传感器的具体的动作例子的图。

图12是表示上述超声波传感器的具体的动作波形的图，(a)是表示该传感器的发信波的波形图，(b)是表示在上述十字联轴器的轴的外周面(滚动面)未发生损伤时，从该滑动面反射的反射波的波形图，(c)是表示在上述轴的滚动面未发生损伤时，该传感器实际接受到的反射波的波形图。

图13是表示其他实施方式涉及的联轴器监视装置的超声波传感器的图，(a)以及(b)是分别表示未发生损伤时以及发生损伤时的该传感器的具体的动作例子的图。

图14是表示在图13所示的上述联轴器监视装置中，损伤发生位置的特定方法的图，(a)～(d)是表示损伤发生位置与随着上述轴承环摇动而变化的超声波传感器的检测位置之间的关系的图。

图15是表示输入到图9所示的面板式计算机侧的超声波传感器的具体的检测波形的曲线图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的联轴器监视装置的优选实施方式作以说明。另外，在以下说明中，以适用于组装在轧制设备的驱动轴上的十字联轴器的场合为例进行说明。

实施方式1

图1是表示钢铁厂商的轧制设备所中使用的驱动轴的立体图，图2是从驱动轴的轴向观察本发明一个实施方式涉及的联轴器监视装置的主要部分的图(包括局部剖面)。在图中，十字联轴器11被使用在驱动轴10的两端部附近，并且通过该联轴器11，在该驱动轴10一端侧以及另一端侧分别连接有省略图示的驱动马达以及钢铁用轧辊。即，在驱动轴10上设置有配置在两个十字联轴器11之间的中间轴部(第一轴部)10a，还设置有分别连接在上述马达和辊子侧的驱动轴部(第二轴部)10b以及从动轴部(第三轴部)10c，并通过一侧的十字联轴器11连接中间轴部10a和驱动轴部10b，而通过另一侧的十字联轴器11连接中间轴部10a和从动轴部10c(参照图1)。另外，轧制设备构成为：两根驱动轴10相互平行地配置，在连接于各驱动轴10的两个上述辊子之间，使板坯等穿过，由此制造已实施了轧制处理的钢材。并且，在进行该轧制处理时，各十字联轴器11在允许被连接的驱动轴10从其轴方向倾斜的状态下，将上述驱动马达的旋转力传递给轧辊。而且，通过设置各十字联轴器11，当各个轧辊磨损时或改变钢材的轧制宽度时，容易调整上下辊芯之间。

上述十字联轴器11具有十字轴12和四个轴承环13，轴承环13以覆盖十字轴12的轴向周围的方式可摇动地安装在该十字轴12的四个各轴12a上。各轴承环13具有：有底形的环部131；被保持在其内部且与上述轴12a滚动接触的多个滚子132，将环部131的内周面以及轴12a的外周面分别设为外圈滚道以及内圈滚道。并且，图2中上下一对的轴承环13连接于从该十字联轴器11观察的轴向一侧的驱动轴10的轴部(例如，上述驱动轴部10b)；而左右一对的轴承环13连接于轴向另一侧的驱动轴10的轴部(例如，上述中间轴部10a)上。具体而言，通过与设置在环部131的左右两端侧的螺栓孔131a螺纹结合的螺栓，形成在驱动轴10的对应的轴部的端部上的凸缘部连接到该环部131上，而十字轴12的左右两侧的中央部与轴部端部大致密接，从而在该十字轴12几乎不露出于外部且组装在驱动轴10内的状态下，连接各轴部。

在上述环部131的周向中央形成有润滑脂注入用孔131b。并且，在该环部131的底面131c与轴12a的轴端部之间，配置有例如由合成树脂形成的推力垫圈16，这些底面131c和轴端部以防止金属接触的状态支撑该轴端部。并且，在上述十字轴12的各轴12a上，与上述孔131b同轴并且在该轴12a的中心轴周围同心地形成有孔12b，并在十字联轴器11内相互连接。该孔12b构成润滑上述滚子132的轴外周面以及环部内周面的滚动接触部的润滑脂流动的润滑脂用通道。

并且，在上述孔131b上可拆装地安装有盖14，从而防止通过该孔131b从上述滚动接触部向外部泄漏润滑脂。具体而言，在该盖14上具有：平底碗状的安装部14a，其与例如形成为阶梯状的孔131b的内周面密接来实质上密闭该孔131b；圆棒形的支撑部14b，其从该底部向轴12a的轴向延伸设置并插入于该轴侧的上述孔12b。

并且，上述十字轴12的各轴12a构成为，在其孔12b的内部配置有本发明的联轴器监视装置所包括的位移传感器151、152、153、154，并对利用对应的轴12a的外周面的上述滚子132的滚动面上的剥离、龟裂等损伤进行检测。即，这些各位移传感器151～154配置在对应的轴12a的内部，并构成用于检测其轴12a的滚动面的损伤的传感器。

并且，在位移传感器151上，通过电缆17，连接有可拆装地安装在上述安装部14a上的子机1，从而从子机1向后述的主机无线发送位移传感器151的检测结果。

并且，对于其他三个位置的轴12a，也同样设置有盖14(未图示)、分别连接于位移传感器152、153以及154的子机2、3以及4，并从各子机2～4向主机发送对应的传感结果。

具体地说，如图3所示，位移传感器151是与箭头R所示十字联轴器11的旋转方向相一致地设置于轴承环13侧的，且配置在与该旋转方向R平行的方向上穿过轴12a中心的线上。而且，该位移传感器151随着轴承环13的相对轴12a摇动与该环13一同摇动(来回转动)。即，该位移传感器151，在相对轴承环13可拆装的上述盖14的支撑部14b上形成的设置孔14b1内，利用未图示的支架等的固定单元被固定在该设置孔14b1的壁面上，并与环摇动一致地相对轴12a摇动。而且，位移传感器151以被固定在盖14上的状态来配置在轴12a侧的孔12b的内部，通过检测其与该图中双箭头L所示的孔12b的内壁面12b1之间的距离，来检测出轴12a的直径方向的位移，且将其作为轴12a和轴承环13之间的相对位移，并将该检测信号(电压信号)输出到子机1。并且，如该图所示，由于上述设置孔14b1的中心和轴孔12b的中心发生偏心，所以位移传感器151的检测信号变为相应于轴承环13的摇动而周期性变化的正弦波形(详细内容后述)。

并且，位移传感器151采用了例如涡电流式的磁性类型的位移传感器，传感器151通过上述设置孔14b1的开口部，向上述内壁面12b1的表层部付与高频磁场，利用内置线圈求出由在该表层部产生的涡电流而发生的阻抗变化，由此检测出相应于环摇动而变化的上述轴12a的直径方向的位移(相对位移)。

并且，位移传感器151，被配置在当十字联轴器11的旋转动作时，上述滚动面12a1中最大负荷作用的位置的范围，且在该滚动面12a1上最容易发生上述损伤的轴12a的前端部(轴承环13)侧存在的最大负荷范围侧，当因该滚动面12a1上发生损伤而使该轴12a发生弯曲时，可以通过检测因该弯曲而引起变化的上述相对位移来检测该损伤。

具体而言，在上述驱动轴10中，由于允许轧辊侧的从动轴部10c在上下方向移动，所以从动轴部10c以及中间轴部10a分别相对中间轴部10a以及驱动轴部10b，通过十字联轴器11连接，以便使其在规定动作角(例如，最大5deg)的范围内可上下方向摇动。因此，例如如4(a)所示，在中间轴部10a相对驱动轴部10b以最大动作角向上方倾斜的场合下，例如与中间轴部10a连接的各个轴承环13，如该图(b)的双点划线所示，处于相对其安装的轴12a图的右端部向上方倾斜的状态。并且，如果中间轴部10a从上述图4(a)所示的状态以维持最大动作角的状态旋转90deg以及180deg的话，则该轴承环13也相应于中间轴部10a的旋转动作，如该图(b)的实线以及虚线所示地，相对轴12a摇动。即，在十字联轴器11中，当该联轴器11与驱动轴10一同旋转时，各轴承环13在设定于该驱动轴10的最大动作角的两倍的角度范围内(例如，+5～-5deg)，相对轴12a的中心O摇动(来回转动)。

并且，在十字联轴器11中，当进行其旋转动作时，具有四个各轴12的十字轴12相应于驱动轴10的旋转而在同一平面内旋转，但是安装在各轴12a上的轴承环13发生如上所述的摇动。因此，当如图4(b)所示的轴12a的端部在与该图的纸面垂直平面内向该图的下侧旋转时，在该轴12a的滚动面12a1(图3)中，来自轴承环13侧的最大负荷所作用的位置，相应于相对该环13的轴12a的摇动而移动，因此上述最大负荷范围A为该图(b)中双箭头所示的范围。并且，该最大负荷范围A的滚动面12a1的周方向尺寸N，通过采用该滚动面12a1的圆周J、和驱动轴10的最大作用角的两倍角度即十字联轴器11的作用角M(例如，10dge)，并由N＝J×M÷360deg来求得。

并且，从十字联轴器11传递给中间轴部10a的旋转力，通过设置在该轴前端部侧的轴承环13而从轴12a传递到中间轴部10a，因此，最大负荷范围A在滚动面12a1的轴前端部侧，位移传感器151，如图3所示，在孔12b内且在滚动面12a1的轴前端部侧对置配置。并且，通过这样配置位移传感器151，来提高该传感器151的检测精度。即，当轴12a弯曲时，该轴12a前端部侧为十字联轴器11的中心侧所限制的单臂梁的非限制(自由端)侧，且在该自由端侧设置有位移传感器151，因此该传感器151可以高精度地检测出位移。

这里，对于位移传感器151的检测信号，参照图5～图7作以详细说明。另外，在以下说明中，为了简化说明，上述中间轴部10a持续以其最大动作角的状态的旋转，而轴承环13相对该轴12a的摇动角度在-5deg～+5deg范围内变化。并且，当轴承环13为图4(b)中分别由实线、虚线以及双点划线所示的状态时，该环13的上述摇动角度为0deg、-5deg以及+5deg。

首先，参照图6(a)，对在滚动面12a1上没有发生损伤时的位移传感器151的检测信号作以说明。

在未发生损伤时，位移传感器151的检测信号，如图6(a)的波形50a所示，与随着十字联轴器11旋转动作的轴承环13相对轴12a摇动相应地变化为正弦波形。具体而言，位移传感器151的检测方向因轴承环13在轴12a中的安装精度等，而未必一定与轴12a的孔12b的中心线一致，因此，设置在该设置孔14b1内的位移传感器151的检测信号，仅相应于在十字联轴器11旋转一周期间内，在上述-5deg～+5deg的范围内摇动的轴承环13的摇动角度而周期性变化。例如，当摇动角度为+5deg以及-5deg时，位移传感器151的检测信号分别为最大值及最小值，如波形50a所示那样，变化为以上述十字联轴器11的一周旋转作为一个周期的正弦波形。

下面，作为损伤，说明例如图5所示的剥离H发生在滚动面12a1上时的位移传感器151的检测信号。

轴承环13随着十字联轴器11的旋转动作，相对于轴12a的中心O而依次摇动，其摇动角度变化为0deg、-5deg、0deg、+5deg。由于位移传感器151固定在轴承环13上，所以，轴12a相对该传感器151的检测方向S的相对动作为图7(a)～(d)。并且，该轴12a的滚动面12a1相对该图7中由箭头Max所示的从轴承环13向轴12a侧作用的负荷的最大位置进行相对移动，因此，当该环13从图7(a)所示的状态向图7(b)所示的状态、以及从图7(b)所示的状态向图7(c)所示状态摇动的期间，最大负荷位置通过在滚动面12a1发生的上述剥离H上面。

并且，这样，由于最大负荷位置相应于轴承环13的摇动而通过剥离H上面，所以根据该最大负荷位置和剥离H之间的位置关系，在轴12a上发生弯曲。

具体而言，当最大负荷位置和剥离H相距比较远时，如图5(a)所示，在轴12a上不发生弯曲，与没有发生剥离H时同样，位移传感器151测定与相应于轴承环13的摇动角度而变化的内壁面12b1之间的距离LO，在该传感器检测信号中不发生因弯曲引起的变化。

另外，当最大负荷位置从剥离H上面通过时以及其通过前后比较接近时，如图5(b)所示，在轴12a上发生向该最大负荷位置侧的弯曲，处于该轴端部在十字联轴器11的旋转方向R上向图的右方下侧倾斜的状态。并且，该轴12a的弯曲相应于剥离H的深度以及范围等的程度而变化，当发生这样的弯曲时，由位移传感器151检测出的位移检测值也变化。即，如图5(b)所示，由于轴12a的弯曲，而使位移传感器151和内壁面12b1之间的距离L1与没有发生弯曲时相比增加。其结果，位移传感器151的检测信号也增加，如图6(b)的波形50b所示，与发生弯曲的同时变大，当最大负荷位置通过剥离H上面并且轴12a发生最大弯曲时成为峰值，出现如上的增加变化。而且，通过由面板式计算机等来检测出这样的位移传感器151的输出变化，检测出是否在滚动面12a1上发生剥离H(损伤)、以及发生的损伤位置及其深度和范围等的程度(详细内容后述)。

另外，除了上述说明之外，还可以构成为：与上述轴孔12b的中心一致地配置位移传感器151，且与上述摇动角度无关地将该传感器151和内壁面12b1之间的距离设为一定，只有轴12a因滑动面12a1的损伤而弯曲时，位移传感器151才检测出因该弯曲引起的该距离的变化。

如图8所示，上述子机1具有：传感器基板31，其输入来自位移传感器151的检测信号，而且利用未图示的螺栓等固定单元固定在安装部14a的底部上；无线电基板32，其配置在该传感器基板31的上方；电池电源33，其配置在该无线电基板32的上方。并且，在子机1中，通过相互自由接离的连接器来依次连接各基板31、32和电源33，并且该单元1通过插入到螺钉孔14c内的螺丝(未图示)，被容纳于安装在上述孔131b上的盖14的内部。即，对传感器基板31以及无线电基板32而言，通过分别设置的匹配连接器31c以及32c相互连接，而使这些基板31以及32电连接，并且对无线电基板32以及电池电源33而言，通过分别设置的匹配连接器32d以及32a相互被连接，而使这些基板32以及电源33电连接。另外，在图8中为了简化附图，省略了上述支撑部14b的图示。并且，各基板31以及32由模制树脂涂覆形成，且构成为在这些基板31以及32的电路等电子部件上极力避免由润滑脂、湿气等引起的不良影响。

上述传感器基板31包括：传感器电路31a，其具有付与了对来自位移传感器151的检测信号进行A/D变换并生成传感器检测信号数据的A/D变换功能的DSP等的演算部；电源电路31b，其用于将来自上述电池电源33所包括的例如两根五号电池33a的电流，适当地分配供给到单元各部分。

在上述无线电基板32上具有：例如采用DSP构成的收发信电路32a；保存在该收发信电路32a、上述传感器电路31a等中使用的程序等数据的存储器32b，该无线电基板32构成无线发送来自传感器电路31a的上述传感器检测信号数据的数据发送部。上述收发信电路32a具有振荡规定频率的发信波(载波)的振荡功能、以及用于将检测信号数据载于该载波的调制功能。并且，收发信电路32a具有解调功能，通过该功能，接收来自后述主机5(图9)的发信波，解调该接收的发信波，并提取该发信波所含有的来自该主机5的指示信号，而且，根据上述指示信号，子机1的各部分进行其驱动控制。并且，在电池电源33上方且配置在盖14的开口端附近的天线34被连接在收发信电路32a上，该天线34将含有上述传感器检测信号数据的串行数据列的发信波发送到外部。另外，除本说明之外，也可以将天线34沿着轴承环13的外表面配置。

并且，其他的子机2～4也与子机1同样，具有上下分割为三段配置的基板以及电源，且发送来自对应的位移传感器152～154的检测信号数据。

并且，上述子机1～4以及位移传感器151～154，是包含在上述联轴器监视装置T中的，对各子机1～4分别分配有作为标识符的连续的整数的ID号0、1、2、3，且各子机1～4的上述收发信电路32a构成为：当进行传感器检测结果的发送时，例如包含已分配到标题部的ID号，并发出发信波。而且，在联轴器监视装置T中，可以特定各子机1～4和连接于这些子机1～4的位移传感器151～154。

如图9所示，上述联轴器监视装置T具有：位移传感器151～154(图2)；连接有对应的传感器151～154的子机1～4；接收来自这些各子机1～4的发信波的主机5。该主机5通过例如以RS232C为基准的通信线6a，连接于被配置在轧制设备中的面板式计算机7。并且，该面板式计算机7通过例如采用10Base-T线的LAN6b，连接于远离轧制设备而设置在监视室内等的电脑(以下，简称“PC”)8，该PC8构成为：可通过因特网等的通信网络20连接于例如十字联轴器11的制造厂商、其维护公司等的信息处理终端21。并且，在联轴器监视装置T中，子机1～4安装在被组装于上述两根驱动轴10的四个各十字联轴器11上，面板式计算机7以及PC8以上述ID号为基准来判断来自该监视装置T内包含的全部各子机的发送数据，且以上述轴12a为单位进行对各十字联轴器11进行监视。

上述面板式计算机7作为其计算机功能被付与有下述功能，即：基于通过各子机1～4发送来的位移传感器151～154的上述传感器检测信号数据，对对应的轴12a上的有无损伤、以及损伤发生的位置及其深度、范围等程度进行判断、诊断。

具体而言，如图6(a)的波形50a所示，当传感器检测信号没有出现增加变动时，面板式计算机7则判断为在对应的轴12a的滚动面12a1上没有发生损伤。

另外，如图6(b)的波形50b所示，当传感器检测信号出现增加变动时，即当已输入的信号数据包括非周期性的突发的增加变动值时，面板式计算机7判断为在上述滚动面12a1上发生了剥离H(损伤)。并且，计算机7从未图示的位置传感器获取十字联轴器11(或驱动轴10)的旋转绝对角信息，并特定滚动面12a1上发生损伤的位置。即，轴承环13的摇动动作和十字联轴器11的旋转动作相互具有相关关系，面板式计算机7通过参照基于其相关关系预先输入设定的表等，可以由获得的十字联轴器11的旋转绝对角信息来判断轴承环13的摇动状态(摇动角度、位置)。而且，面板式计算机7可以利用上述摇动状态的信息和位移传感器151～154的检测结果，来特定滚动面12a1上的剥离位置。

并且，由于轴12a的弯曲相应于损伤的深度及范围等的程度而变化，所以面板式计算机7通过检测出上述信号数据的增加变动值的时间间隔来检测损伤的发生范围，且基于该增加变动值的大小来检测损伤的程度。

对上述面板式计算机7通过软件付与有下述功能，即：各子机1～4的电池电源33中的电池容量的残余量管理等的监视装置T的构成要素的维护作业所需要的信息管理功能；以及将各传感器检测数据的波形及上述传感器检测信号数据的变化等的规定的历史信息显示在显示器上的监视功能。

并且，对PC8付与了面板式计算机7具有的上述计算机功能的基础上，还付与了可用作保存输入的检测数据及基于其的损伤诊断结果等的数据，或向其他信息处理终端21提供上述保存数据的Web服务器的服务器功能。

在如上构成的本实施方式1中，在十字轴12的各轴12a的内部设置位移传感器151～154，并且通过各位移传感器151～154检测与内壁面12b1之间的距离，来检测出在对应的轴12a和轴承环13之间的轴12a的直径方向的位移(相对位移)。而且，当相应于滚动面12a1上发生的损伤而轴12a弯曲时，面板式计算机7或PC8基于因该弯曲而引起变化的位移传感器151～154的检测结果，来判断该滚动面12a1上是否发生损伤、其范围、深度等程度(进展程度)。由此，可以以轴12a为单位高精度并早期进行包括相对滚动面12a1的损伤检测在内的十字联轴器11的监视、诊断。其结果，不需要实施以往的定期检测作业及与其伴随的十字联轴器11的拆分作业，可以在合适的时机适当地进行基于高精度的诊断结果的维护作业。

并且，在本实施方式1中，由于各位移传感器151～154在与十字联轴器11的旋转方向R平行的方向上并通过轴12a的中心O的线上，被配置于上述最大负荷范围A侧，所以这些各位移传感器151～154被配置在滚动面12a1发生损伤时所发生的轴12a的弯曲方向。从而，各传感器151～154可以以最高灵敏度检测出由该弯曲引起的位移变动，并可以更高精度进行损伤检测。

并且，在本实施方式1中，各位移传感器151～154被配置在形成于对应轴12a的与该轴12a同心的润滑脂通道用孔12b的内部，并且通过测定其与该孔内壁面12b1的距离来检测出上述相对位移。这样，各位移传感器151～154被设置在因滚动面12a1上发生的损伤而弯曲的轴本身的内部，并检测出上述相对位移，因此，可以使该传感器的检测精度提高。并且，由于利用润滑脂通道用孔12b，所以不用设置用于将位移传感器151～154配置在各轴内部的孔或凹部等，可以容易地将这些各传感器151～154设置在十字联轴器11上。

实施方式2

图10是从驱动轴的轴向观察本发明的其他实施方式涉及的联轴器监视装置的图(包括局部剖面)。在图中，本实施方式2与上述实施方式1的主要不同点为：取代位移传感器151～154，而将朝向轴12a的滚动面12a1发送超声波，且可接收在该滚动面12a1上反射的超声波的超声波传感器，作为上述传感器以轴为单位进行设置。其中，对于与实施方式1共同的要素，附加相同参照符号，并省略其重复的说明。

即，如图10所示，在本实施方式2中，上述十字联轴器12的各轴12a构成为：在该孔12b的内部配置有本发明的联轴器监视装置T所包括的超声波传感器251、251、253、254，且对与采用对应的轴12a的外周面的上述滚子132的滚动面12a1上的剥离、龟裂等的损伤进行检测。

具体而言，如图11所示，超声波传感器251构成为：在作为配置空间的上述孔12b的内部，在构成超声波的发送部以及接收部的传感器端部与孔12b的内壁面12b1密接的状态下，朝向由轴12a的外周面构成的上述滚动面12a1发送超声波的发信波W，并且可接收来自该滚动面12a1的超声波的反射波R。并且，该超声波传感器251由支架等安装单元(未图示)固定在轴12a侧，并被配置于孔12b内部，且在上述传感器端部和内壁面12b1之间没有夹着该图中由点所示的润滑脂。

并且，超声波传感器251包括发出超声波的压电元件和接收的压电元件，在十字联轴器11的旋转动作时，其发送可在一个周期内覆盖上述最大负荷范围A(参照图4)的整个区域的超声波，该最大负荷范围A在上述滚动面12a1中作用最大负荷的位置范围内，且存在于该滚动面12a1上最容易发生上述损伤的轴12a的前端部(轴承环13)侧。并且，超声波传感器251与位移传感器151同样，在孔12b内与滚动面12a1(图3)的轴前端部侧对置配置，以便对应于上述最大负荷范围A。

并且，超声波传感器251，如图11所示，作为可以在一个周期内覆盖最大负荷范围A的整个区域的超声波，向滚动面12a1发送具有与上述周向尺寸N相等的振幅的横波超声波、或具有与该尺寸N相等的扩散宽度的纵波超声波的上述发信波W。并且，关于该发信波W的频率，选择在作为超声波的传播介质的轴12a内的传播路径上不会显著衰减的值。

并且，如图11(a)所示，在滚动面12a1上没有发生损伤(剥离H)时，超声波传感器251的发送部朝向滚动面12a1发送的发信波W，被该滚动面反射，从其发送后经过规定时间后，作为反射波R被传感器251的接收部接收。而且，超声波传感器251将相应于接收的反射波R的检测信号(电压信号)输出给上述子机1的传感器电路31a(图8)。

另外，如图11(b)所示，当在滚动面12a1上发生损伤(剥离H)时，从超声波传感器251的发送部向滚动面12a1发送的发信波W，因该剥离H而被扩散。因此，超声波传感器251的接收部如图(b)所示完全无法接收反射波R，或传感器251接收被扩散的一部分超声波，经过上述规定时间后与未发生剥离H时相比大幅减小的反射波R。这样，通过剥离H的有无，超声波251的接收部接收的反射波R变化，并且从该传感器251向上述传感器电路31a输出的检测信号也同样变化。

并且，在超声波传感器251中，如图12所示，上述发信波W以对超声波传感器251接收的超声波的反射波R进行放大的方式调整其相位后发送。即，如图12(a)以及(b)所示，当在滚动面12a1上没有发生损伤时，发信波W的相位被调整为与从该滚动面12a1反射的超声波的反射波R0的相位一致，当在该滚动面12a1上没有发生损伤时，由于这些发信波S以及反射波R0的干涉作用，如图(c)所示，超声波传感器251接收具有最大峰值P(发信波W×2-透过滚子的部分)的反射波R。

并且，在上述子机1中，与实施方式1相同，该传感器电路31a对来自超声波传感器251的检测信号实施A/D变换处理等的规定数据处理，并从天线34向主机5发送包括上述检测信号数据的串行数据列的发信波，并发送到面板式计算机7侧(参照图8以及图9)。

并且，如图10所示，对于其他三个位置上的轴12a也同样，设置有分别连接于超声波传感器252、253以及254的子机2、3以及4，从而可以从共计四个子机1～4将各个检测信号(结果)数据发送到面板式计算机7侧。并且，这些子机1～4以及超声波传感器251～254，被包括在上述联轴器监视装置T中，可基于被分配到各子机1～4的标识符(ID号)，在联轴器监视装置T内特定各子机1～4和超声波传感器251～254。

而且，面板式计算机7或PC8，通过其作为计算机功能所付与的判断、诊断功能，来判断在基于来自各超声波传感器251～254的检测信号数据所对应的轴12a上有无损伤。即，面板式计算机7或PC8，在各传感器251～254的上述发送部发出超声波的发信波W后，监视对应的上述接收部所接收的超声波的反射波R的变化，例如监视其最大峰值，或当该监视的最大峰值达到如图12(c)所示的(发送波S×2-透过滚子的部分)的值时，判断为在监视对象的滚动面12a1上没有发生损伤。另外，当监视的最大峰值未达到上述的两倍值时，判断为在监视对象的滚动面12a1上发生了损伤。

在如上构成的本实施方式2中，在十字轴12的各轴12a的内部设置超声波传感器251～254，并且从各超声波传感器251～254朝向对应的轴12a的滚动面12a1发送超声波，而且接收来自该滚动面12a1的反射波R。面板式计算机7或PC8以反射波R的变化为基准来判断滚动面12a1上的损伤发生、及其进展程度。从而，与实施方式1同样，即便是组装在轧制设备等的驱动轴上的十字联轴器中，也可以以轴12a为单位高精度且早期进行包括相对滚动面12a1的损伤检测的十字联轴器11的监视、诊断。其结果，不需要实施以往的定期检测作业及与其伴随的十字联轴器11的拆分作业，即可在合适的时机适当进行基于高精度的诊断结果的维护作业。

并且，在本实施方式2中，各超声波传感器251～254将发信波W的相位，与在滚动面12a1没有发生损伤时由该滚动面12a1反射的超声波的反射波R0的相位相一致，并发送该发信波W，因此，可增加各传感器251～254接收的超声波的振幅，可以提高相对对应的滚动面12a1的损伤检测的精度。

并且，在本实施方式2中，由于各超声波传感器251～254以与孔12b的内壁面12b1密接的状态下，朝向滚动面12a1发送超声波，所以可以防止在这些传感器251～254和各个滚动面12a1之间的超声波传播路径上发生界面。从而，可以防止因界面引起的折射等的超声波传播路径变化，并可以对滚动面12a1的所希望位置准确地进行超声波传感检测。

实施方式3

图13是表示其他实施方式涉及的联轴器监视装置的超声波传感器的图。在图中，本实施方式3与上述实施方式2的主要不同点为：将超声波传感器的固定位置从轴侧变为轴承环侧。其中，对于与实施方式1共同要素，附加相同参照符号，并省略其重复的说明。

在图13中，在本实施方式中，传感器按如下方式设置在各轴12a的内部，例如超声波传感器251，以如下状态被配置在孔12b的内部，即：通过安装在上述盖14的支撑部14b(图10)上的固定部件14d，从而经由该盖14固定于轴承环13。并且，本实施方式的超声波传感器251，以远离孔12b的内壁面12b1的状态下，从其发送部将超声波的发信波W朝向滚动面12a1发送，并通过其接收部来接收来自滚动面12a1的反射波R。并且，这样，超声波传感器251相对内壁面12b1间隔配置，并使与轴12a密度不同的润滑脂介于其间，因此在该超声波传感器251中，相比于横波超声波，优选发送不成为表面声波的纵波超声波，该横波超声波由于从密度不同的物质彼此的界面中通过，所以发信波W成为表面声波而有可能不被传播到滚动面12a1。并且，优选减小超声波传感器251相对内壁面12b1的间隔距离，并将传感器251与内壁面12b1邻近配置。

在如上构成的本实施方式3中，由于超声波传感器251被固定在轴承环13侧，所以当该环13相应于驱动轴10的摇动而相对对应的轴12a摇动时，该传感器251的发信波W的到达位置，即在滚动面12a1上的超声波传感检测位置也在上述最大负荷范围A内摇动(来回转动)。从而，在滚动面12a1上没有发生剥离H时，如图13(a)所示，与上述实施方式2同样，从超声波传感器251的发送部向滚动面12a1发送的发信波W，在该滚动面12a1上被反射，并从其发送后经过规定时间后，作为反射波R由传感器251的接收部所接收。并且，如果随着轴承环13的摇动，超声波传感器251的照射位置，从如图13(a)所示状态摇动到该图的右侧，成为图13(b)所示状态的话，则从上述发送部向滚动面12a1发送的发信波W，因该滚动面12a1上的剥离H而被扩散，传感器251无法接收正常反射波R，从而可以检测到剥离H(损伤)的发生。其结果，从超声波传感器251侧向面板式计算机7侧发送的剥离H的检测波形，例如如图15的波形50c所示，形成仅在该剥离H的检测位置电压值降低的波形。

并且，在本实施方式3中，由于超声波传感器251的传感检测位置在最大负荷范围A内摇动，所以与上述实施方式2不同，不需要发送可以在一个周期内覆盖最大负荷范围A整个区域的高振幅、高输出的超声波，可以通过与该实施方式2相比低输出的超声波来进行损伤检测。

并且，在上述面板式计算机7和PC8中，也可以通过检测十字联轴器11(驱动轴10)的转速，来特定在滚动面12a1上发生损伤的位置。具体地说，如果轴承环13相对轴12a的中心O依次摇动，则由于超声波传感器251被固定在轴承环13上，所以轴12a相对该传感器251的发信波W的相对动作如图14(a)～(d)所示。并且，剥离H也从如图14(a)所示的状态向图14(b)所示状态、从图14(b)所示状态向图14(c)所示状态相对移动，在上述最大负荷范围A内摇动的期间，传感器251两回无法接收反射波R，或接收比正常的最大峰值P(图12(c))显著变小的反射波R。于是，例如面板式计算机7构成为：从未图示的位置传感器获取十字联轴器11(或驱动轴10)的绝对旋转角的信息，而特定在滚动面12a1上的损伤发生位置。即，轴承环13的摇动动作和十字联轴器11的旋转动作相互具有相关关系，面板式计算机7通过参照基于其相关关系而预先输入设定的表等，可以由获得的十字联轴器11的旋转绝对角信息来判断轴承环13的摇动状态(摇动角度、位置)。而且，面板式计算机7可以通过上述摇动状态的信息和超声波传感器251的检测结果，来特定在滚动面12a1上的剥离位置。

另外，在上述说明中，说明了适用于被组装在轧制设备的驱动轴上的十字联轴器的场合，但是本发明只要是将用于检测由轴的外周面构成的滚动面的损伤的传感器设置在该轴内部的情况即可，例如组装在铁路车辆中的驱动轴的十字联轴器的监视中也可以采用本发明。

并且，在上述说明中，说明了设置有将位移传感器或超声波传感器的检测结果发送到外部的子机的构成，但是也可以取代子机，而设置存储传感器的检测结果的存储器，并以该存储器中存储的检测结果为基础进行损伤监视的构成。其中，如上所述，子机依次发送传感器检测结果的场合，在可以更实时地进行滚动面损伤检测这一点上看来，是优选的。

并且，在上述说明中，说明了在面板式计算机或PC中，进行基于位移传感器或超声波传感器的检测结果，来进行有无损伤、及其进展程度的判断处理的构成，但是本发明不限于此，例如，也可以在上述传感器电路上设置的DSP等数据处理部中执行上述的判断处理。

并且，在上述实施方式1的说明中，说明了为了使位移传感器测定与润滑脂通道用孔的内壁面之间的距离(即，轴的直径方向的位移)，而在各轴承环上可拆装地固定有盖的构成，但是本发明的位移传感器的设置位置以及检测位置不限于此，只要是将可以检测因轴的滚动面上发生的损伤而使该轴弯曲时发生的、与轴承环之间的相对位移的装置设置在轴承环侧的话，可以不作任何限定。具体地说，如图5(b)所示，可以是通过位移传感器检测与轴发生弯曲时向上述环部的底面侧倾斜的推力垫圈之间的距离，即轴的轴向位移，来检测上述相对位移的构成。此外，说明了将位移传感器配置在上述最大负荷范围侧的场合，但是只要是配置在与十字联轴器的旋转方向平行的方向上且通过轴中心的线上或其附近即可，也可以是在最大负荷范围和十字联轴器的旋转方向上180deg相反的最小负荷范围侧配置位移传感器的构成。

并且，在上述实施方式1的说明中，说明了采用涡电流式位移传感器的构成，但本发明中，只要是可以检测上述位移的传感器，则不对传感器种类、设置数量等作任何限定。具体地说，可以使用静电容式、光学式、超声波式、或接触式等其他类型的位移传感器。其中，由于采用涡电流式传感器时，传感器自身的构成比其他类型相比紧凑，所以可以很容易地进行它的安装。此外，由于涡电流式传感器即便浸渍于润滑脂的状态下，也可以正常检测位移，所以不需要阻塞上述设置孔的开口部，可以设置在轴承环侧，在这一点上优选。

此外，在上述实施方式2、3的说明中，说明了将超声波传感器配置在润滑脂通道用孔的内部的场合，但是本发明不限于此，例如也可以是将用于设置该传感器的孔、凹部等的配置空间设置在十字轴的轴上来进行配置的构成。其中，如上所述，在形成于轴上的润滑脂通道用孔的内部配置超声波传感器时，可以将该孔用作上述配置空间，且可简单且廉价地安装传感器，在这一点上优选。

并且，在上述实施方式3的说明中，说明了超声波传感器以从孔的内壁面远离的状态被固定在轴承环侧的构成，但是本发明不限于此，例如，也可以通过将该传感器前端部向内壁面侧施力的弹簧等施力单元，将传感器固定在轴承环侧，以便超声波传感器的传感器前端部总是与上述内壁面密接。在这种构成的场合下，与上述实施方式2同样，由于可以防止在超声波的传播路径上发生密度不同的物质彼此的界面，所以可以可靠地防止由于界面而降低相应于轴承环的摇动而改变超声波的扫描位置来特定损伤位置的实施方式3中的该损伤位置的特定精度，或也可以采用横波超声波。

Claims (9)

1.一种联轴器监视装置，其对十字联轴器进行监视，该十字联轴器将十字轴的四个各轴的外周面用作滚动体滚动的滚动面，该联轴器监视装置的特征在于：在上述轴的内部设置有用于检测该轴的上述滚动面的损伤的传感器。

2.根据权利要求1所述的联轴器监视装置，其特征在于：在上述四个各轴上可摇动地安装轴承环，并将检测上述轴与该上述轴承环之间相对位移的位移传感器，作为上述传感器设置在上述轴承环侧。

3.根据权利要求2所述的联轴器监视装置，其特征在于：在与上述十字联轴器的旋转方向平行的方向且通过上述轴中心的线上配置有上述位移传感器。

4.根据权利要求2或3所述的联轴器监视装置，其特征在于：上述位移传感器配置在形成于上述轴且与该轴同心的孔的内部，并且通过检测出其与该孔内壁面之间的距离来检测出上述位移。

5.根据权利要求1所述的联轴器监视装置，其特征在于：将向上述滚动面发送超声波、且可接收在该滚动面上反射的超声波的超声波传感器，作为上述传感器配置在上述轴的内部。

6.根据权利要求5所述的联轴器监视装置，其特征在于：上述超声波传感器，以对该超声波传感器接收的来自上述滚动面的超声波的反射波进行放大的方式，使该超声波发信波的相位、与当上述滚动面没有发生损伤时由该滚动面反射的超声波的反射波的相位相一致，并向上述滚动面发送该发信波。

7.根据权利要求5或6所述的联轴器监视装置，其特征在于：在上述四个各轴上可摇动地安装轴承环，并且上述超声波传感器以固定在上述轴承环侧的状态，被配置于设置在上述轴内部的配置空间内。

8.根据权利要求7所述的联轴器监视装置，其特征在于：上述超声波传感器以密接于上述配置空间的壁面的状态，向上述滚动面发送超声波。

9.根据权利要求5至8任意一项所述的联轴器监视装置，其特征在于：上述超声波传感器配置于形成在上述轴上的润滑脂通道用孔的内部。

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