JP2006090857A - 駆動軸監視装置、及びそのセンサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 圧延設備などに用いられる駆動軸においても、その動作時での回転トルクを精度よくかつ常時検知して、駆動軸を監視することができる新たな技術的手段を提供する。
【解決手段】 駆動軸の回転トルクに同調して歪むことにより、磁気抵抗が変化する山部１ａ及び溝部１ｂを当該駆動軸の周方向周りに交互に設けて被検出部として構成する。また、この被検出部に対向配置されてその被検出部を励磁する励磁面７ｄを備えた励磁部を設けるとともに、被検出部に対向配置される検出面７ｅを有し、かつ被検出部と励磁部とともに駆動軸の外周面上の一部分に磁気回路を構成して、当該磁気回路を流れる磁束を検出する検出部を設置する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、圧延設備などに用いられる駆動軸を監視する駆動軸監視装置、及びこの監視装置に用いられるセンサ装置に関する。

例えば鉄鋼用圧延設備では、一端側が駆動モータの出力軸側に接続された駆動軸が設けられており、この駆動軸がその他端側に連結された圧延ローラを回転駆動することで鋼材に対する圧延処理が実施されている。このような圧延設備では、上記駆動軸が異常な回転動作をした場合、圧延処理中の鋼材の品質が大きく低下することから、当該駆動軸の回転トルクを常時監視することが要望されている。
一方、原動機や工作機械などの内部に組込まれる駆動軸では、その駆動制御を行うために、“ハ”の字状のパターンを有する被検出部としての磁歪材層を当該駆動軸の外周面に設けるとともに、回転トルクに応じて変化する上記磁歪材層での透磁率の変化を磁歪式センサにて測定することにより、当該回転トルクを検出することが提案されている。このような従来のトルク検出装置には、駆動軸の製造工程において、その外周面の一部分に非晶質磁歪材層を形成してこの磁歪材層に上記のパターンを加工するもの（例えば、下記特許文献１参照。）や、駆動軸の外周面に切削加工を施すことにより、同パターンを形成するもの（例えば、下記特許文献２参照。）がある。そこで、このような従来装置を圧延設備の駆動軸に使用することが考えられる。

特開平６−２４１９２３号公報（第３〜５頁、図１〜図３） 特開２０００−９５５８号公報（第４〜５頁、図３）

ところで、上記のような従来装置では、駆動軸の外周面全周を囲むように、当該駆動軸の外周外方に円環状の励磁コイルを設け、さらにはこの励磁コイルの外周外方に円環状の検出コイルを配置していた。そして、励磁コイルが上記被検出部を励磁し、検出コイルがトルク変化に伴って変化する被検出部での透磁率を検出することで駆動軸の回転トルクを検出していた。
ところが、圧延設備では、２本の上記駆動軸が上下に近接配置された状態で回転駆動されており、さらにこれらの各駆動軸では、その直径が小さいものでも８０ｃｍ程度と上記従来装置での原動機などに組込まれる駆動軸に比べて一桁以上サイズが大きいものであることから、上記のように励磁コイル及び検出コイルを二段重ねて駆動軸の外周外方に配置することは非常に困難であった。しかも、このような大型の駆動軸では、その交換作業等を実施する際に例えばワイヤを当該駆動軸の外周面に巻回して駆動軸を吊り上げる必要があり、当該駆動軸よりも大きい直径の二重のコイルを巻回した場合には、駆動軸の端部に連結された上記駆動モータ等を移動させる必要などが発生することから、従来装置を適用することは実際上不可能であった。このように、圧延設備などで使用される大型の駆動軸では、トルクセンサなどを常設することが難しく、このため、センサによる高精度な回転トルク検知及びこの検知結果を用いた駆動軸の常時監視を実施できなかった。

従って、本発明は、圧延設備などに用いられる駆動軸においても、その動作時での回転トルクを精度よくかつ常時検知して、駆動軸を監視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。

本発明は、駆動軸を監視する駆動軸監視装置であって、
前記駆動軸の外周面側に設けられ、かつその駆動軸の回転トルクに同調して歪むことにより、磁気抵抗が変化する被検出部と、前記被検出部に対向配置されてその被検出部を励磁する励磁面を備えた励磁部と、前記被検出部に対向配置される検出面を有し、かつ前記被検出部と前記励磁部とともに前記駆動軸の外周面上の一部分に磁気回路を構成して、当該磁気回路を流れる磁束を検出する検出部とを備えていることを特徴とするものである。

また、本発明のセンサ装置は、駆動軸の回転トルクに同調して歪むことにより、磁気抵抗が変化する被検出部を当該駆動軸の外周面側に設けた駆動軸監視装置のセンサ装置であって、
前記被検出部を励磁する励磁面を備えた励磁部と、前記被検出部に対向配置される検出面を有し、かつ前記被検出部と前記励磁部とともに前記駆動軸の外周面上の一部分に磁気回路を構成して、当該磁気回路を流れる磁束を検出する検出部とを備えていることを特徴とするものである。

上記のように構成された駆動軸監視装置及びセンサ装置においては、駆動軸の回転トルクに同調して歪むことにより、磁気抵抗が変化する被検出部が当該駆動軸の外周面側に設けられている。また、励磁部がその励磁面によって上記被検出部を励磁するとともに、検出部は被検出部及び励磁部とともに磁気回路を構成し、その検出面によって当該磁気回路を流れる磁束を検出する。これにより、上記被検出部の磁気抵抗が回転トルクに同調して変化すると、上記磁気回路の磁気抵抗もそのトルク変化に対応して変化し、その磁気回路を流れる磁束もまた回転トルク変化に応じて変動する。この結果、検出面を通る磁束が変動し、検出部が、その変動する磁束を検出することで駆動軸の回転トルクを検知することができる。また、磁気回路は駆動軸の外周面上の一部分に構成されるので、上記従来例と異なり、励磁コイルや検出コイルを駆動軸の外周面全周を囲むよう配置する必要がない。さらに、センサ装置が駆動軸側に設けられた被検出部と独立して設けられているので、監視対象の駆動軸を変更する場合でも容易に対処することができる。

尚、上記被検出部は、駆動軸の回転トルクに同調して歪むことによって磁気抵抗が変化するものであればよく、転造加工やエッチング加工などにより駆動軸の外周面を例えば所定間隔にて切り欠いて当該外周面切り残し部（すなわち、駆動軸自体）を被検出部としてもよい。また、磁歪材料（好ましくは、パーマロイやＳＮＣＭなどの高磁歪材料）からなる被検出部を溶射法やスパッタリング法などを用いて外周面上に形成したり、上記磁歪材料からなる歯部（つまり、被検出部としての歯部）を有する歯車を駆動軸に一体的に固定したりすることで駆動軸に設けられた被検出部を用いることもできる。

また、上記駆動軸監視装置において、前記被検出部が、前記駆動軸の軸方向に対し傾斜するように前記外周面側に設けられた山部を備えてもよい。
この場合、上記山部が駆動軸の軸方向に対し傾斜しているので、当該駆動軸の回転トルクに同調した歪みを発生させ易くすることができ、その歪みによる上記磁気回路での磁気抵抗の変化（増減）を大きくすることが可能となって回転トルクの検知精度を向上させることができる。さらに、上記山部での磁気抵抗は、駆動軸の回転方向に応じて増加または減少することから、この磁気抵抗の増減を判別することにより、駆動軸の回転方向も検知することができる。

また、上記駆動軸監視装置において、前記被検出部には、前記駆動軸の軸方向に対し傾斜するように前記外周面側に設けられた第１の山部を備えた第１の被検出部と、前記第１の山部と左右逆方向に傾斜するように前記外周面側に設けられた第２の山部を備えた第２の被検出部とが設けられるとともに、
前記検出部には、前記第１の被検出部に対向配置される第１の検出面を有し、かつ前記第１の被検出部と前記励磁部とともに前記駆動軸の外周面上の一部分に第１の磁気回路を構成して、当該第１の磁気回路を流れる磁束を検出する第１の検出部と、前記第２の被検出部に対向配置される第２の検出面を有し、かつ前記第２の被検出部と前記励磁部とともに前記駆動軸の外周面上の一部分に第２の磁気回路を構成して、当該第２の磁気回路を流れる磁束を検出する第２の検出部とが設けられていることが好ましい。
この場合、第１及び第２の検出部における検出結果の差動処理を行うことにより、周囲温度の影響を相殺することができ、周囲温度の影響による回転トルクの検知精度の低下を防ぐことができる。さらには、第１の山部と第２の山部とが駆動軸の軸方向に対して互いに逆向きに傾斜しているので、これら一方の山部の磁気抵抗が増加したときには、他方の山部の磁気抵抗は減少することとなり、上記差動処理後の検出結果をより顕著なものとしてトルク検知精度を高めることができる。

また、上記駆動軸監視装置は、前記山部において、前記駆動軸の回転トルクに同調して変化する磁化容易軸の磁化容易方向が所定方向に揃えられてもよい。
この場合、山部において、上記磁化容易方向が所定方向に揃えられているので、上記歪みによる磁気抵抗の変化を最大限にすることができ、上記検出面を通る磁束の変化を大きくすることが可能となって回転トルクの検知精度をより高精度に行うことができる。

また、上記駆動軸監視装置において、前記励磁部及び前記検出部には、当該励磁部及び検出部を磁気的に結合する磁性部材が用いられていることが好ましい。
この場合、上記磁性部材の内部に、励磁部及び検出部の各部における磁気回路が形成されることとなり、上記の各部において磁気回路を構成するための部材が磁性部材によって共用されることから、監視装置の部品点数を削減することができるとともに、励磁部及び検出部、ひいては監視装置の構成を簡単化することができる。

本発明によれば、励磁コイルや検出コイルを駆動軸の外周面全周を囲むよう配置することなく、駆動軸の外周面上の一部分に形成される磁気回路を流れる磁束を検出することにて当該駆動軸の回転トルクを検知しているので、圧延設備などのトルクセンサを常設し難い大型の駆動軸においても、その動作時での回転トルクを精度よくかつ常時検知することができ、当該駆動軸を常に監視することができる。

以下、本発明の駆動軸監視装置及びそのセンサ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適用した場合を例示して説明する。

実施形態１

図１及び図２は、それぞれ本発明の一実施形態に係る駆動軸監視装置の要部を示す平面図及び側面図である。図において、上記圧延設備の駆動軸５０では、圧延処理での衝撃を許容するなどのために、十字軸継手５４を介在させて複数の軸部が連結されている。すなわち、駆動軸５０は、２つの十字軸継手５４の間に配置される中間軸部（第１軸部）５１と、一方の十字軸継手５４にて中間軸部５１の左側に連結されるとともに、圧延ローラ側に接続される従動軸部（第２軸部）５２と、他方の十字軸継手５４にて中間軸部５１の右側に連結されるとともに、駆動モータ側に接続される駆動軸部（第３軸部）５３とを備えている。また、各十字軸継手５４には、その十字軸の４つの各軸に装着されたベアリングカップ５４ａが設けられており、相異なる直線上の２つのベアリングカップ５４ａに対応する各軸部がボルトにて固定されることにより、駆動軸５０は十字軸継手５４をその内部に組込んだ状態でＲ方向（図１）に回転することによって駆動モータの回転力を圧延ローラ側に伝達する。また、圧延設備では、２本の駆動軸５０が上下方向で互いに平行に配置されており、各駆動軸５０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を鋼材に施すように構成されている。そして、駆動軸５０では、例えば中間軸部５１に設けられた本発明の駆動軸監視装置により、当該駆動軸５０の動作状態が監視されるようになっている。

上記駆動軸監視装置は、中間軸部５１の外周面５１ａ側に設けられた被検出部としての山部１ａ及び溝部１ｂと、この山部１ａ及び溝部１ｂに対向するよう配置されたセンサ装置としてのセンサ部２と、ケーブル４を介してセンサ部２に接続されるとともに設置面上に配置されたデータ処理装置３とを備えている。
上記山部１ａ及び溝部１ｂは、例えば機械加工を中間軸部５１の外周面５１ａに施すことにより、この中間軸部５１の周方向周りに交互に、かつその外周面５１ａ全周にわたって形成されたものである。また、これらの山部１ａ及び溝部１ｂでは、図３（ａ）にそれぞれ“Ｐ１”及び“Ｒ１“にて示す、中間軸部５１（駆動軸５０）の周方向周りでの寸法が同じ寸法に構成されるとともに、同図に両矢印Ａで示した中間軸部５１の軸方向に対して、所定の傾斜角度θ１（例えば、＋４５度）を有するように設けられている。より具体的には、外周面５１ａを上記傾斜角度θ１を有する平行四辺形状に、かつ上記周方向周りに等間隔で切り欠くことにより、溝部１ｂが形成され、この溝部１ｂと同一形状の外周面５１ａからなる山部１ａが２つの溝部１ｂの間に形成される。また、上記周方向周りでの寸法Ｐ１及びＲ１は５ｍｍ程度に設定され、さらに山部１ａから溝部１ｂまでの深さ（すなわち、外周面５１ａからの開口深さ）は例えば０．１ｍｍ以上に設定されており、山部１ａ及び溝部１ｂは所望の精度でトルク検知が行われるよう構成されている。

また、上記山部１ａは、中間軸部５１（駆動軸５０）の回転トルクに同調して歪むようになっており、この歪み（すなわち、回転トルク）に応じてその磁気抵抗が変化するよう構成されている。具体的には、中間軸部５１は、例えば正の磁歪定数を有する鋼材（例えば、ＳＮＣＭ）によって構成されており、山部１ａの磁区では、磁化容易軸の磁化容易方向が例えば上記周方向に揃えられている。そして、山部１ａでは、その磁化容易方向が回転トルクに同調して方向変化を生じることにより、磁気抵抗が変化し、センサ部２がその磁気抵抗変化を検出することでデータ処理装置３がその回転トルクを検知する（詳細は後述。）。

上記センサ部２は、下端部側が設置面上に置かれた支持部材５（図２）により、駆動軸５０の外周外方に立設されている。また、このセンサ部２は、図３に示すように、一端側が開口した有底状の筐体２ａと、この筐体２ａの四隅に設けられ、外周面５１ａ上を転動するころ２ｂとを具備しており、筐体２ａの内部に、上記被検出部（山部１ａ又は溝部１ｂ）を励磁する励磁部と、被検出部及び励磁部とともに外周面５１ａ上の一部分に同図に二点鎖線にて示す磁気回路Ｍを構成するとともに、この磁気回路Ｍ内を流れる磁束を検出する検出部とを収納している。
具体的には、この筐体２ａ内部には、上記ケーブル４が接続されるとともに、電源回路などを収納した電源ユニット６と、上記励磁部と検出部とを一体的に構成するための磁性部材７とが設けられている。また、この筐体２ａはＳＳ材などの磁性材料により構成されており、駆動軸５０の回転動作に応じて外周面５１ａ上での位置が移動する上記磁気回路Ｍに地磁気などの外部磁界の影響が極力生じないようになっている。

上記磁性部材７は、例えば軟磁性材により構成されたものであり、上記筐体２ａの内部で鉛直方向に配置されるとともに、略Ｊ字状に構成された基部７ａと、この基部７ａから外周面５１ａ側に向かって延設された延設部７ｂ、７ｃとを具備している。また、延設部７ｂ、７ｃの外周面５１ａに対向配置される面は、それぞれ上記励磁部及び検出部に含まれた励磁面７ｄ及び検出面７ｅとして機能するよう構成されている。そして、磁性部材７では、基部７ａ及び延設部７ｂ、７ｃの内部に励磁部及び検出部の各部における磁気回路Ｍが構成されている。つまり、磁性部材７は、励磁部及び検出部を磁気的に結合し、その各部での磁気回路Ｍの磁束が流れるヨーク部材として働くようになっている。
詳細には、上記基部７ａは、図４も参照して、水平部分７ａ１と、この水平部分７ａ１の右端部及び左端部からそれぞれ上方向に延ばされた垂直部分７ａ２及び７ａ３とを有している。この基部７ａは、その略Ｊ字状の面が上記筐体２ａ内で鉛直方向と平行になるように、図示を省略した非磁性材製の固定部材にて固定されており、この固定部材によって磁性部材７全体が当該筐体２ａ内に取り付けられている。

また、上記垂直部分７ａ２の上端部には、その外周面５１ａに対向する面から上記延設部７ｂが設けられるとともに、この垂直部分７ａ２には励磁コイル８が巻回されている。この励磁コイル８には、図５も参照して、交流電源１０が接続されており、上記被検出部に所定の交流磁界を与えるようになっている。詳細には、この交流電源１０は上記電源ユニット６内の電源回路に含まれたものであり、データ処理装置３側から供給される電力を励磁コイル８用の電力に変換し供給するよう構成されている。そして、励磁コイル８に交流電流が流されると、その電流に応じた磁束が垂直部分７ａ２に発生し磁気回路Ｍ内を磁束が流れて、励磁面７ｄがその対向している山部１ａ又は溝部１ｂを励磁する。
以上のように、磁性部材７の垂直部分７ａ２及び延設部７ｂと、励磁コイル８と、交流電源１０とが上記励磁部を構成している。

また、上記垂直部分７ａ３の上端部には、その外周面５１ａに対向する面から上記延設部７ｃが設けられるとともに、この垂直部分７ａ３には検出コイル９が巻回されている。この検出コイル９には、電圧計１１（図５）が接続されており、この電圧計１１が、垂直部分７ａ３の内部を流れる磁束、すなわち磁気回路Ｍを流れる磁束（磁束密度）の変化によって誘起された誘起電圧を検出するようになっている。詳細には、励磁部が被検出部を励磁して磁束が磁気回路Ｍを流れると、その被検出部を通った磁束が検出面７ｅを介して垂直部分７ａ３に流れ込む。そして、検出コイル９では、垂直部分７ａ３内を流れる磁束変化に応じた電圧が誘起され、その誘起電圧が電圧計１１にて検出される。
以上のように、磁性部材７の垂直部分７ａ３及び延設部７ｃと、検出コイル９と、電圧計１１とが上記検出部を構成している。

また、磁性部材７では、延設部７ｂ、７ｃの基部７ａからの各突出寸法が同じ値に設定されており、当該磁性部材７が外周面５１ａに対向配置されたときに、フラットに構成された励磁面７ｄ及び検出面７ｅが鉛直方向に平行に、かつ被検出部に対し同一の離間寸法（ギャップ）にて配置されるように構成されている。
また、励磁面７ｄ及び検出面７ｅでは、その中間軸部５１（駆動軸５０）の周方向周りでの寸法（図４（ｂ）にそれぞれ“Ｂ１”及び“Ｓ１”にて図示）が同一寸法に形成されている。また、これらの励磁面７ｄ及び検出面７ｅの寸法Ｂ１及びＳ１は、上記山部１ａ及び溝部１ｂの同方向での寸法Ｐ１及びＲ１と同じ又はほぼ同じ値が選択されている。
また、励磁面７ｄ及び検出面７ｅでは、それらの相対的な角度が上記山部１ａ及び溝部１ｂの傾斜角度に一致するよう構成されており、かつ励磁面７ｄが例えば山部１ａに対向しているときに、検出面７ｅは同一の山部１ａに対向するように構成されている。すなわち、励磁面７ｄ及び検出面７ｅは、駆動軸５０の軸方向に対して所定間隔を有するとともに、同駆動軸５０の周方向に対しても所定間隔を有している。

図２に戻って、上記データ処理装置３は、例えばパネルコンピュータにより構成されたものであり、ＣＰＵ等により構成された検知部３ａ及び制御部３ｂと、不揮発性メモリを用いて構成されるとともに、検知部３ａ及び制御部３ｂで使用されるプログラム等のデータや検知部３ａの検知結果等の情報を記憶する記憶部３ｃとを備えている。
上記検知部３ａには、検出コイル９（図５）からの電圧信号が入力されており、その電圧値（誘起電圧値）を求める上記電圧計１１（図５）が例えばソフトウェアにより機能的に設けられている。そして、検知部３ａは、検出した誘起電圧値に基づいて、駆動軸５０の回転トルクを検知する。具体的には、上記誘起電圧値は、回転トルク値と相関関係を有するものであり、この相関関係を示すテーブルなどが上記記憶部３ｃ内に予め格納されている。そして、検知部３ａが、誘起電圧値を基に記憶部３ｃ内のテーブルなどを参照することにより、駆動軸５０の回転トルク値を取得するようになっている。

上記制御部３ｂには、検知部３ａが検知した回転トルク値に基づいて、駆動軸５０の回転動作に異常が生じているか否かについて判別する機能が与えられている。つまり、回転トルク値が予め設定されている許容上限値を越える場合には、制御部３ｂは、駆動軸５０において、上記圧延ローラ間の設定寸法よりも僅かに大きい寸法の鋼材が当該ローラ間に流されるミス圧延などの過負荷運転が行われていると判断して、トルクリミッタ等の保護機器に指示信号を出力して上記駆動モータを緊急停止させる。また、回転トルク値が予め設定されている許容下限値よりも小さい場合には、制御部３ｂは、駆動軸５０におけるモータ回転力の伝達経路上の構成部材の部分に、クラックなどが生じて当該モータ回転力が正常に伝達されていない（つまり、駆動軸５０にトルク抜けが生じている）と判断して、上記駆動モータを緊急停止させる。
以上のようにデータ処理装置３では、圧延処理中の駆動軸５０の回転トルクを基にその回転動作の異常を検知してモータを停止させることから、圧延鋼材品の品質低下を早期に防ぐことができる。

また、データ処理装置３では、記憶部３ｃが回転トルク値を蓄積するようになっており、制御部３ｂがこの蓄積データを基に駆動軸５０の疲労（経年劣化）の程度を判別して、その破損前兆などを判断するようになっている。
また、この処理装置３では、制御部３ｂは検知部３ａが検知した誘起電圧値や回転トルク値あるいはそれらの各波形さらには記憶部３ｃ内に格納されている異常検知の日時などを含む履歴情報等を図示しない表示部に表示させるよう構成されている。
さらに、この処理装置３は、双方向通信が可能な通信回線によって圧延設備から離れた監視室内などに設置されたＰＣ等の情報処理端末に接続可能に構成されており、この端末に駆動軸５０の回転トルク値などのデータを転送可能になっている。

以下、上記のように構成された本実施形態の駆動軸監視装置の動作について、図１〜図７を参照して説明する。
駆動軸５０が無負荷状態でＲ方向に回転駆動されているとき、つまり上記圧延ローラ間に処理対象の鋼材が流されておらず圧延処理が行われていないときには、山部１ａ（被検出部）では駆動軸５０の回転トルクに同調した歪みがほとんど発生していない。このため、山部１ａでは、図６（ａ）に示すように、その磁化容易軸の磁化容易方向Ｍｅは予め揃えられた駆動軸の周方向Ｃと平行な方向で維持されており、磁化容易軸に方向変化が生じていない。それ故、山部１ａでは、磁気抵抗が変化しておらず、電圧計１１にて検出される誘起電圧値の波形は、図７（ａ）に示すように、被検出部に対する励磁面７ｄ及び検出面７ｅの対向位置に応じて変化するものとなる。すなわち、励磁面７ｄ及び検出面７ｅは山部１ａまたは溝部１ｂに対して同一のギャップで対向配置されているが、これら励磁面７ｄ及び検出面７ｅが山部１ａに対向している場合と、溝部１ｂに対向している場合とでは、透磁率の小さい空気のギャップが異なり、励磁面７ｄ及び検出面７ｅが山部１ａに対向している場合には、上記磁気回路Ｍを流れる磁束は、比較的大きくかつ励磁磁界に応じて正弦波的に変化する。一方、励磁面７ｄ及び検出面７ｅが溝部１ｂに対向している場合には、上記空気ギャップのために磁気回路Ｍにはほとんど磁束は流れなくなる。この結果、検出コイル９に誘起される電圧も又磁束と同様に変化し、上記誘起電圧値の波形は、図７（ａ）に示したように、励磁面７ｄ及び検出面７ｅが山部１ａに対向している場合に正弦波状となり、溝部１ｂに対向している場合にほとんど０に近い直線状となる。

続いて、上記圧延ローラ間に鋼材が供給されて圧延処理が開始されると、山部１ａにはその圧延処理に伴って大きく増加する駆動軸５０の回転（ねじり）トルクによって圧縮応力が作用して、この圧縮応力に応じた歪み（弾性変形）が発生する。この歪み自体は極小さいものではあるが、山部１ａの磁化容易軸ではその歪みに応じて方向が変化する。つまり、磁化容易方向Ｍｅは周方向Ｃに対し傾斜するようになり、図６（ｂ）に例示するように、最大４５度傾いて、磁気回路Ｍを流れる磁束の方向（図６に点線の矢印で図示）に対して直交するように変化する。このように、磁化容易方向Ｍｅが傾くと、山部１ａでは、その方向変化に比例して透磁率が小さくなり、磁気抵抗が増加する。このため、磁気回路Ｍでの磁気抵抗も大きくなってその回路Ｍを流れる磁束が少なくなる。この結果、電圧計１１にて検出される誘起電圧値の波形は、図７（ｂ）に示すように、磁気回路Ｍの磁束が山部１ａ内を流れているとき、すなわち上記励磁面７ｄ及び検出面７ｅが山部１ａに対向しているときに、同図（ａ）に示したものに比べて小さいものとなる。そして、検知部３ａが、検出した誘起電圧値（例えば、ピークtoピーク値）を基に圧延処理中の駆動軸５０の回転トルク値を取得する。また、誘起電圧値は、上記のように、山部１ａに応じて正弦波的に変化するので、図７（ａ）または（ｂ）示した誘起電圧波形の周波数をｆとし、山部１ａ及び溝部１ｂの設置組数ｎとしたときに、駆動軸５０の回転数ｋは、ｋ＝ｆ／ｎで求められる。それゆえ、駆動軸監視装置では、駆動軸５０の回転トルク値だけでなく、その回転数をも検知して監視することができる。

以上のように構成された本実施形態では、外周面５１ａの周方向周りに、駆動軸５０の回転トルクに同調して歪んで磁気抵抗が増加する山部１ａを溝部１ｂと交互に設けて被検出部としている。また、磁性部材７の垂直部分７ａ２に巻回した励磁コイル（励磁部）８によって上記被検出部を励磁し、同部材７の垂直部分７ａ３に巻回した検出コイル（検出部）９が外周面５１ａ上の一部分に構成された磁気回路Ｍを流れる磁束に応じて生じる誘起電圧を検出している。そして、検知部３ａが、上記回転トルクに同調して変化する上記誘起電圧を基に当該回転トルクを検知している。このように、励磁コイル８や検出コイル９を駆動軸５０の外周面全周を囲むよう配置することなく、駆動軸５０の回転トルクを検知できるので、上記従来例と異なり、圧延設備などに用いられる大型の駆動軸においても、その動作時での回転トルクを精度よくかつ常時検知して駆動軸を監視することができ、またこれ故、駆動軸５０の点検・メンテナンス作業をより的確なタイミングで行うこともできる。

また、本実施形態では、駆動軸５０の外周面側に上記被検出部だけを設けることにより、その回転トルクを検知することができるので、既設の駆動軸に対しても監視装置を容易に設置して監視することができるとともに、駆動軸全周周りに励磁コイル８を巻回する必要がないことから、大型の駆動軸の場合でも被検出部を励磁するのに必要な電力を抑えた省エネルギーでコンパクトな監視装置を構成することができる。
また、本実施形態では、駆動軸５０の外周面側に設けた被検出部とこれに対向配置されるセンサ部２とで、当該駆動軸５０の回転トルクを検知することができるので、センサ部２を移動させることにより、ワイヤなどを当該駆動軸５０の外周面に巻回して吊り上げることができ、駆動軸５０の分解・組立作業や交換作業などを簡単に行うことができる。

また、本実施形態では、山部１ａが駆動軸５０の軸方向Ａに対して所定の傾斜角度で傾斜するように設けられているので、当該山部１ａにおいて、駆動軸５０の回転トルクに同調した歪みを発生させ易くすることができる。この結果、上記歪みによる磁気回路Ｍでの磁気抵抗変化を大きくすることができ、検知部３ａでの回転トルクの検知精度を向上させることができる。さらに、山部１ａが軸方向Ａに対して傾斜しているので、駆動軸５０が回転方向Ｒ側に回転すると、その回転（ねじり）トルクが山部１ａに対して同Ｒ方向に作用し、山部１ａでは、上記のように圧縮応力が働き磁気抵抗が増加する。一方、駆動軸５０がＲ方向と反対方向に回転すると、山部１ａに作用するねじりトルクも反対方向となり、山部１ａでは、引張応力が働いて、山部１ａの磁気抵抗が減少する。このように山部１ａでの磁気抵抗は駆動軸５０の回転方向に応じて増減することから、この磁気抵抗の増減を判別することにより、駆動軸５０の回転方向をも検知することができる。

さらに、本実施形態では、山部１ａの上記傾斜角度は４５度に設定されているので、駆動軸５０がその軸心周りの左右いずれの方向に回転するときでも、当該山部１ａでの歪みひいては磁気抵抗変化を実質的に同一とすることができ、駆動軸５０の回転方向によってトルク検知精度が低下するのを防ぐことができる。
また、本実施形態では、山部１ａにおいて、磁化容易軸の磁化容易方向Ｍｅが予め周方向に揃えられているので、駆動軸５０の回転トルクに同調した磁気抵抗変化を最大限にすることができる。この結果、磁気回路Ｍを流れる磁束の変化を大きくすることが可能となり、回転トルクの検知精度をより高精度に行うことができる。

実施形態２

図８は別の実施形態に係る駆動軸監視装置の要部を示す平面図であり、図９は図８に示した駆動軸監視装置の要部を示す側面図である。図において、本実施形態と上記実施形態１との主な相違点は、山部及び溝部の傾斜方向が互いに逆向きに構成された第１及び第２の被検出部を駆動軸の外周面に設けるとともに、第１及び第２の被検出部での磁気抵抗の変化をそれぞれ検出する第１及び第２の検出部を設置した点である。
図８及び図９に示すように、本実施形態では、外周面５１ａ上に設けられた第１の被検出部としての第１の山部１２ａ及び第１の溝部１２ｂと、これらの第１の山部１２ａ及び溝部１２ｂとは左右逆方向に傾斜した第２の被検出部としての第２の山部１３ａ及び第２の溝部１３ｂと、これらの第１及び第２の被検出部に対向するよう配置されるとともに、ケーブル４を介してデータ処理装置３に接続されたセンサ部１４とを備えている。第１の山部１２ａ及び溝部１２ｂは、上記実施形態１の山部１ａ及び溝部１ｂとそれぞれ同一のものであり、中間軸部５１の周方向周りに交互に、かつその外周面５１ａ全周にわたって形成されている。また、第２の山部１３ａ及び溝部１３ｂは、第１の山部１２ａ及び溝部１２ｂと傾斜方向だけが異なるものであり、これら山部１２ａ及び溝部１２ｂとそれぞれ“ハ”の字状のパターンとなるように外周面５１ａ全周にわたって形成されている。

すなわち、第１の山部１２ａ及び溝部１２ｂは、図１０も参照して、駆動軸５０の軸方向Ａに対し＋４５度の傾斜角度θ１を有するように設けられたものであり、その中間軸部５１（駆動軸５０）の周方向周りでの寸法Ｐ１及びＲ１が同じ寸法に構成されている。一方、第２の山部１３ａ及び溝部１３ｂは、駆動軸５０の軸方向Ａに対し−４５度の傾斜角度θ２を有するように設けられており、その中間軸部５１（駆動軸５０）の周方向周りでの寸法Ｐ２及びＲ２は上記寸法Ｐ１及びＲ１と同一の寸法に構成されている。
また、第１及び第２の山部１２ａ、１３ａの各磁区では、上記山部１ａと同様に、その磁化容易軸の磁化容易方向が例えば上記周方向に揃えられている。これにより、第１及び第２の山部１２ａ、１３ａは、中間軸部５１（駆動軸５０）の回転トルクに同調して歪んでその磁気抵抗が変化するようになっている。

上記センサ部１４は、下端部側が設置面上に置かれた支持部材５（図９）により、駆動軸５０の外周外方に立設されている。また、このセンサ部１４は、図１０に示すように、一端側が開口した有底状の筐体１４ａと、この筐体１４ａの四隅に設けられ、外周面５１ａ上を転動するころ１４ｂとを具備している。
上記筐体１４ａの内部には、上記第１の被検出部（第１の山部１２ａ又は第１の溝部１２ｂ）を励磁する第１の励磁部と、第１の被検出部及び励磁部とともに外周面５１ａ上の一部分に同図に二点鎖線にて示す磁気回路Ｍ１を構成するとともに、この磁気回路Ｍ１内を流れる磁束を検出する第１の検出部とを収納している。

また、上記筐体１４ａの内部には、上記第２の被検出部（第２の山部１３ａ又は第２の溝部１３ｂ）を励磁する第２の励磁部と、第２の被検出部及び励磁部とともに外周面５１ａ上の一部分に同図に二点鎖線にて示す磁気回路Ｍ２を構成するとともに、この磁気回路Ｍ２内を流れる磁束を検出する第２の検出部とを収納している。
具体的には、この筐体１４ａ内部には、上記ケーブル４が接続されるとともに、電源回路などを収納した電源ユニット６と、上記第１及び第２の励磁部並びに検出部を一体的に構成するための磁性部材１５とが設けられている。また、この筐体１４ａはＳＳ材などの磁性材料により構成されており、駆動軸５０の回転動作に応じて外周面５１ａ上での位置が移動する上記磁気回路Ｍ１及びＭ２に地磁気などの外部磁界の影響が極力生じないようになっている。

上記磁性部材１５は、例えば軟磁性材により構成されたものであり、上記筐体１４ａの内部で鉛直方向に配置されるとともに、略山字状に構成された基部１５ａと、この基部１５ａから外周面５１ａ側に向かって延設された延設部１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅとを具備している。また、延設部１５ｂ、１５ｃの外周面５１ａに対向配置される面は、それぞれ上記第１の励磁部及び検出部に含まれた第１の励磁面１５ｆ及び第１の検出面１５ｇとして機能するよう構成されている。同様に、延設部１５ｄ、１５ｅの外周面５１ａに対向配置される面は、それぞれ上記第２の励磁部及び検出部に含まれた第２の励磁面１５ｈ及び第２の検出面１５ｉとして機能するよう構成されている。そして、磁性部材１５では、基部１５ａ及び延設部１５ｂ、１５ｃの内部に第１の励磁部及び検出部の各部における磁気回路Ｍ１が構成され、基部１５ａ及び延設部１５ｄ、１５ｅの内部に第２の励磁部及び検出部の各部における磁気回路Ｍ２が構成されている。つまり、磁性部材１５は、第１の励磁部及び検出部を磁気的に結合し、かつ第２の励磁部及び検出部を磁気的に結合して、その各部での磁気回路Ｍ１、Ｍ２の磁束が流れるヨーク部材として働くようになっている。

詳細には、上記基部１５ａは、図１１も参照して、水平部分１５ａ１と、この水平部分１５ａ１の中央部、左端部、及び右端部からそれぞれ上方向に延ばされた垂直部分１５ａ２、１５ａ５、及び１５ａ６とを有している。また、垂直部分１５ａ２の上端部側には、図１１（ｃ）に示すように、上側に向かって二股状に分岐された垂直部分１５ａ３及び１５ａ４が設けられている。そして、この基部１５ａは、その略山字状の面が上記筐体１４ａ内で鉛直方向と平行になるように、図示を省略した非磁性材製の固定部材にて固定されており、この固定部材によって磁性部材１５全体が当該筐体１４ａ内に取り付けられている。

上記垂直部分１５ａ２には、図１２も参照して、電源ユニット６を介して交流電源１９に接続された励磁コイル１６が巻回されている。この励磁コイル１６及び交流電源１９は、上記第１及び第２の励磁部にて共用されている。
また、上記垂直部分１５ａ３、１５ａ４の上端部には、その外周面５１ａに対向する面から上記延設部１５ｂ、１５ｄが設けられており、上記第１及び第２の励磁面１５ｆ、１５ｈが対応する第１及び第２の被検出部に対して、同じ大きさの交流磁界を付与するように構成されている。すなわち、励磁コイル１６に交流電流が流されると、その電流に応じた磁束が垂直部分１５ａ２に発生して、第１及び第２の磁気回路Ｍ１、Ｍ２内を磁束が流れる。そして、第１の励磁面１５ｆがその対向している山部１２ａ又は溝部１２ｂを励磁し、第２の励磁面１５ｈがその対向している山部１３ａ又は溝部１３ｂを励磁する。
以上のように、磁性部材１５の垂直部分１５ａ２、１５ａ３及び延設部１５ｂと、励磁コイル１６と、交流電源１９とが上記第１の励磁部を構成し、磁性部材１５の垂直部分１５ａ２、１５ａ４及び延設部１５ｄと、励磁コイル１６と、交流電源１９とが上記第２の励磁部を構成している。

上記垂直部分１５ａ５の上端部には、その外周面５１ａに対向する面から上記延設部１５ｃが設けられるとともに、この垂直部分１５ａ５には、電圧計２０（図１２）が接続された検出コイル１７が巻回されている。同様に、上記垂直部分１５ａ６の上端部には、その外周面５１ａに対向する面から上記延設部１５ｅが設けられるとともに、この垂直部分１５ａ６には、電圧計２１（図１２）が接続された検出コイル１８が巻回されている。
各電圧計２０、２１は、対応する垂直部分１５ａ５、１５ａ６の内部を流れる磁束、すなわち第１、第２の磁気回路Ｍ１、Ｍ２を流れる磁束（磁束密度）の変化によって誘起された誘起電圧を検出するようになっている。

詳細には、上記第１の励磁部が第１の被検出部を励磁して磁束が第１の磁気回路Ｍ１を流れると、その被検出部を通った磁束が検出面１５ｇを介して垂直部分１５ａ５に流れ込む。そして、検出コイル１７では、垂直部分１５ａ５内を流れる磁束変化に応じた電圧が誘起され、その誘起電圧が電圧計２０にて検出される。
同様に、上記第２の励磁部が第２の被検出部を励磁して磁束が第２の磁気回路Ｍ２を流れると、その被検出部を通った磁束が検出面１５ｉを介して垂直部分１５ａ６に流れ込む。そして、検出コイル１８では、垂直部分１５ａ６内を流れる磁束変化に応じた電圧が誘起され、その誘起電圧が電圧計２１にて検出される。
以上のように、磁性部材１５の垂直部分１５ａ５及び延設部１５ｃと、検出コイル１７と、電圧計２０とが上記第１の検出部を構成し、磁性部材１５の垂直部分１５ａ６及び延設部１５ｅと、検出コイル１８と、電圧計２１とが上記第２の検出部を構成している。

また、磁性部材１５では、延設部１５ｂ、１５ｃの基部１５ａからの各突出寸法が同じ値に設定されており、当該磁性部材１５が外周面５１ａに対向配置されたときに、フラットに構成された第１の励磁面１５ｆ及び検出面１５ｇが鉛直方向に平行に、かつ第１の被検出部に対し同一の離間寸法（ギャップ）にて配置されるように構成されている。
同様に、延設部１５ｄ、１５ｅの基部１５ａからの各突出寸法は同じ値に設定されており、当該磁性部材１５が外周面５１ａに対向配置されたときに、フラットに構成された第２の励磁面１５ｈ及び検出面１５ｉが鉛直方向に平行に、かつ第２の被検出部に対し同一の離間寸法（ギャップ）にて配置されるように構成されている。さらに、これらの延設部１５ｄ、１５ｅの各突出寸法は、延設部１５ｂ、１５ｃの各突出寸法とも同じ値に設定されている。

また、第１の励磁面１５ｆ及び検出面１５ｇでは、その中間軸部５１（駆動軸５０）の周方向周りでの寸法（図１１（ｃ）にそれぞれ“Ｂ１”及び“Ｓ１”にて図示）が同一寸法に形成されている。さらに、第２の励磁面１５ｈ及び検出面１５ｉの上記周方向周りでの寸法（同図（ｃ）にそれぞれ“Ｂ２”及び“Ｓ２”にて図示）は、上記第１の励磁面１５ｆ及び検出面１５ｇの寸法Ｂ１及びＳ１と同じ寸法が選択されている。
さらに、第１の励磁面１５ｆ及び検出面１５ｇの寸法Ｂ１及びＳ１並びに第２の励磁面１５ｈ及び検出面１５ｉの寸法Ｂ２及びＳ２は、第１の山部１２ａ及び溝部１２ｂの同方向での寸法Ｐ１及びＲ１並びに第２の山部１３ａ及び溝部１３ｂの同方向での寸法Ｐ２及びＲ２と同じ又はほぼ同じ値が選択されている。

また、第１の励磁面１５ｆ及び検出面１５ｇでは、それらの相対的な角度が第１の山部１２ａ及び溝部１２ｂの傾斜角度に一致するよう構成されており、かつ励磁面１５ｆが例えば山部１２ａに対向しているときに、検出面１５ｇは同一の山部１２ａに対向するように構成されている。すなわち、第１の励磁面１５ｆ及び検出面１５ｇは、駆動軸５０の軸方向に対して所定間隔を有するとともに、同駆動軸５０の周方向に対しても所定間隔を有している。
同様に、第２の励磁面１５ｈ及び検出面１５ｉでは、それらの相対的な角度が第２の山部１３ａ及び溝部１３ｂの傾斜角度に一致するよう構成されており、かつ励磁面１５ｈが例えば山部１３ａに対向しているときに、検出面１５ｉは同一の山部１３ａに対向するように構成されている。すなわち、第２の励磁面１５ｈ及び検出面１５ｉは、駆動軸５０の軸方向に対して所定間隔を有するとともに、同駆動軸５０の周方向に対しても所定間隔を有している。
さらには、励磁面１５ｈ及び検出面１５ｉが例えば同一の山部１３ａに対向しているときに、その山部１３ａと“ハ“の字を構成する山部１２ａに、上記の励磁面１５ｆ及び検出面１５ｇが対向するようになっている。

また、本実施形態では、データ処理装置３の検知部３ａ（図９）は、例えばソフトウェアにより機能的に設けられた上記電圧計２０、２１の検出電圧値の差動処理を行い、駆動軸５０の回転トルクを検知するように構成されている。すなわち、検知部３ａは、電圧計２０の検出結果である第１の磁気回路Ｍ１を流れる磁束によって生じた誘起電圧値と、電圧計２１の検出結果である第２の磁気回路Ｍ２を流れる磁束によって生じた誘起電圧値との差を求める。そして、検知部３ａは、その差動処理後のデータ値を基に記憶部３ｃ内に予め格納されているテーブルなどを参照することにより、上記差動処理後のデータ値と相関関係を有する、圧延処理中の駆動軸５０の回転トルク値を取得するようになっている。

以下、上記のように構成された本実施形態の駆動軸監視装置の動作について、図８〜図１６を参照して説明する。
駆動軸５０が上記無負荷状態でＲ方向に回転駆動されているときには、第１の山部１２ａ（第１の被検出部）及び第２の山部１３ａ（第２の被検出部）では駆動軸５０の回転トルクに同調した歪みがほとんど発生していない。このため、第１及び第２の山部１２ａ、１３ａでは、図１３（ａ）及び（ｂ）にそれぞれ示すように、その磁化容易軸の磁化容易方向Ｍｅは予め揃えられた駆動軸の周方向Ｃと平行な方向で維持されており、磁化容易軸に方向変化が生じていない。それ故、第１の山部１２ａでは、磁気抵抗が変化しておらず、電圧計２０にて検出される誘起電圧値の波形は、図１５（ａ）に示すように、第１の被検出部に対する励磁面１５ｆ及び検出面１５ｇの対向位置に応じて変化するものとなる。つまり、上記実施形態１と同様に、励磁面１５ｆ及び検出面１５ｇが山部１２ａに対向している場合には、上記磁気回路Ｍ１を流れる磁束は、比較的大きくかつ励磁磁界に応じて正弦波的に変化する。一方、励磁面１５ｆ及び検出面１５ｇが溝部１２ｂに対向している場合には、空気ギャップのために磁気回路Ｍ１にはほとんど磁束は流れなくなる。この結果、検出コイル１７に誘起される電圧も又磁束と同様に変化し、上記誘起電圧値の波形は、図１５（ａ）に示したように、励磁面１５ｆ及び検出面１５ｇが山部１２ａに対向している場合に正弦波状となり、溝部１２ｂに対向している場合にほとんど０に近い直線状となる。

また、第２の山部１３ａでも、磁気抵抗が変化しておらず、電圧計２１にて検出される誘起電圧値の波形は、図１５（ｂ）に示すように、第２の被検出部に対する励磁面１５ｈ及び検出面１５ｉの対向位置に応じて変化するものとなる。つまり、励磁面１５ｈ及び検出面１５ｉが山部１３ａに対向している場合には、上記磁気回路Ｍ２を流れる磁束は、比較的大きくかつ励磁磁界に応じて正弦波的に変化する。一方、励磁面１５ｈ及び検出面１５ｉが溝部１３ｂに対向している場合には、空気ギャップのために磁気回路Ｍ２にはほとんど磁束は流れなくなる。この結果、検出コイル１８に誘起される電圧も又磁束と同様に変化し、上記誘起電圧値の波形は、図１５（ｂ）に示したように、励磁面１５ｈ及び検出面１５ｉが山部１３ａに対向している場合に正弦波状となり、溝部１３ｂに対向している場合にほとんど０に近い直線状となる。
さらに、図１５（ａ）及び（ｂ）に示したように、各電圧計２０、２１で検出される誘起電圧値の波形は、全く同一の波形であり、それ故、上記検知部３ａでの差動処理後の誘起電圧値の波形は、図１５（ｃ）に示すように、出力値が０となる。そして、このように差動処理後の誘起電圧値が０の値であるときには、当該検知部３ａは、圧延処理が実施されておらずに駆動軸５０が空運転されていると判断して、その空運転時での所定の回転トルク値や回転数などを記憶部３ｃから読み出し制御部３ｂに通知する。これにより、検知された回転トルク値などが表示部等を介して作業者に通知される。

続いて、上記圧延ローラ間に鋼材が供給されて圧延処理が開始されると、第１の山部１２ａには、上記実施形態１の場合と同様に、その圧延処理に伴って大きく増加する駆動軸５０の回転（ねじり）トルクによって圧縮応力が作用し、この圧縮応力に応じた歪み（弾性変形）が発生する。このため、山部１２ａの磁化容易方向Ｍｅは周方向Ｃに対し傾斜するようになり、図１４（ａ）に例示するように、最大４５度傾いて、第１の磁気回路Ｍ１を流れる磁束の方向（図１４に点線の矢印で図示）に対して直交するように変化する。このように、磁化容易方向Ｍｅが傾くと、山部１２ａでは、その方向変化に比例して、透磁率が小さくなり、磁気抵抗が大きくなって、磁気回路Ｍ１を流れる磁束が少なくなる。この結果、電圧計２０にて検出される誘起電圧値の波形は、図１６（ａ）に示すように、磁気回路Ｍ１の磁束が山部１２ａ内を流れているとき、すなわち上記励磁面１５ｆ及び検出面１５ｇが山部１２ａに対向しているときに、図１５（ａ）に示したものに比べて小さいものとなる。

一方、第２の山部１３ａでは、上記回転トルクによって引張応力が作用し、この引張応力に応じた歪み（弾性変形）が発生する。このため、山部１３ａの磁化容易方向Ｍｅは、上記山部１２ａと反対方向に変化し、図１４（ｂ）に例示するように、最大−４５度傾いて、磁気回路Ｍを流れる磁束の方向（図１４に点線の矢印で図示）に対して平行となるように変化する。このように、磁化容易方向Ｍｅが傾くと、山部１３ａでは、その方向変化に比例して透磁率が大きくなり、磁気抵抗が小さくなって、第２の磁気回路Ｍ２を流れる磁束が多くなる。この結果、電圧計２１にて検出される誘起電圧値の波形は、図１６（ｂ）に示すように、磁気回路Ｍ２の磁束が山部１３ａ内を流れているとき、すなわち上記励磁面１５ｈ及び検出面１５ｉが山部１３ａに対向しているときに、図１５（ｂ）に示したものに比べて大きいものとなる。
さらに、図１６（ａ）及び（ｂ）に示したように、各電圧計２０、２１で検出される誘起電圧値の波形は、同一のタイミングで電圧値が増減しており、それ故、上記検知部３ａでの差動処理後の誘起電圧値の波形は、図１６（ｃ）に示すものとなる。そして、検知部３ａは、この差動処理後の誘起電圧値（例えば、ピークtoピーク値）を基に記憶部３ｃ内を参照して、現時点の回転トルク値などを制御部３ｂに出力し、表示部等を介して作業者に通知される。

以上の構成により、本実施形態では、磁性部材１５の垂直部分１５ａ２に巻回した励磁コイル（励磁部）１６によって上記第１及び第２の被検出部を励磁している。また、磁性部材１５の垂直部分１５ａ５、１５ａ６にそれぞれ巻回した検出コイル（検出部）１７、１８が外周面５１ａ上の一部分に構成された第１及び第２の磁気回路Ｍ１、Ｍ２を流れる磁束に応じてそれぞれ発生する誘起電圧を検出することにより、検知部３ａは駆動軸５０の回転トルクを検知している。このように、本実施形態では、実施形態１と同様に、駆動軸５０の全周周りに励磁コイルや検出コイルを設けることなく、当該駆動軸５０の回転トルクを検知することができる。従って、実施形態１と同様な効果を奏することができる。

また、本実施形態では、検知部３ａが電圧計２０、２１からの誘起電圧値の差動処理を実施しているので、周囲温度の変化に伴う電圧計２０、２１の各検出電圧値の変化を互いに打ち消し合うことができ、回転トルクの検知精度が周囲温度の変化に起因して低下するのを防ぐことができる。また、第１の山部１２ａと第２の山部１３ａとが駆動軸５０の軸方向Ａに対して互いに逆向きに傾斜しているので、一方及び他方の山部に対して、回転トルクに応じて圧縮応力及び引張応力をそれぞれ作用させて、これら一方及び他方の山部の各磁気抵抗を正反対に変化させることができる。この結果、上記差動処理後の検出結果をより顕著なものとしてトルク検知精度を高めることができる。

実施形態３

図１７は、別の実施形態に係る駆動軸監視装置の要部構成を示す模式図である。図において、本実施形態と上記実施形態２との主な相違点は、交流電源に代えて、直流電源を用いるとともに、検出コイルに代えて、磁気センサを設けた点である。
図１７に示すように、本実施形態では、直流電源２２が上記励磁コイル１６に接続されており、励磁部が所定の直流磁界を第１及び第２の被検出部に付与するように構成されている。また、上記磁性部材１５の垂直部分１５ａ５及び１５ａ６の上方には、磁気センサ２３及び２４がそれぞれ設けられている。これらの磁気センサ２３、２４は、例えばＭＩ（Magnet Impedance）センサにより構成されたものであり、上記第１及び第２の磁気回路Ｍ１、Ｍ２を流れる磁束を高感度に検出して、その検出信号を検出器２５及び２６にそれぞれ出力するようになっている。また、これら検出器（電流計）２５、２６は上記検知部３ａに例えばソフトウェアにて機能的に設けられたものであり、当該検知部３ａは磁気センサ２３、２４から入力した検出磁束値（検出ガウス値）に対して差動処理を行う。そして、検知部３ａは、その差動処理後の値に基づき駆動軸５０の回転トルク値を検知する。

具体的にいえば、駆動軸５０が上記無負荷状態でＲ方向に回転駆動されているときには、上記第１及び第２の被検出部での磁気抵抗は変化しておらず、第１及び第２の磁気回路Ｍ１、Ｍ２では同じ値の磁束が流れている。このため、検出器２５、２６での磁束検出信号の波形は、それぞれ図１８（ａ）及び（ｂ）に示すように、上記実施形態２の場合と同様に、検出面１５ｇ、１５ｉが対応する山部１２ａ、１３ａに対向している場合には、所定のガウス値の磁束が検出され、検出面１５ｇ、１５ｉが対応する溝部１２ｂ、１３ｂに対向している場合には、ほとんど０に近い直線状となる。また、これらの波形は、全く同一の波形となり、それ故、検知部３ａでの差動処理後の波形は、図１８（ｃ）に示すように、出力値が０となる。この結果、検知部３ａは、圧延処理が実施されていないときでの所定の回転トルク値や回転数などを記憶部３ｃから読み出し制御部３ｂに通知して、作業者に通知する。

続いて、上記圧延ローラ間に鋼材が供給されて圧延処理が開始されると、第１及び第２の被検出部での磁気抵抗は、上記実施形態２の場合と同様に、それぞれ駆動軸５０の回転トルクに応じて増加及び減少する。このため、第１の磁気回路Ｍ１を流れる磁束も同様に減少して、検出器２５での磁束検出信号の波形は、図１９（ａ）に示すように、図１８（ａ）に示したものに比べて小さいものとなる。一方、第２の磁気回路Ｍ２を流れる磁束も同様に増加して、検出器２６での磁束検出信号の波形は、図１９（ｂ）に示すように、図１８（ｂ）に示したものに比べて大きいものとなる。さらに、図１９（ａ）及び（ｂ）に示したように、各検出器２５、２６での磁束検出値の波形は、同一のタイミングで検出ガウス値が増減しており、それ故、上記検知部３ａでの差動処理後の誘起電圧値の波形は、図１９（ｃ）に示すものとなる。そして、検知部３ａは、この差動処理後の磁束検出値を基に記憶部３ｃ内を参照して、現時点の回転トルク値などを制御部３ｂに出力し、表示部等を介して作業者に通知される。

以上のように、本実施形態では、上記従来例と異なり、駆動軸５０の全周周りに励磁コイルや検出コイルを設けることなく、当該駆動軸５０の回転トルクを検知することができるので、実施形態２と同様な効果を奏することができる。また、磁気センサ２３、２４が対応する磁気回路Ｍ１、Ｍ２を流れる磁束を高感度に検出することができるので、高い剛性を有する材料にて駆動軸５０が構成されているときでも、当該磁気回路Ｍ１、Ｍ２での磁束変化を精度よく検出することができる。つまり、剛性が高い駆動軸５０では、上記第１及び第２の山部１２ａ、１３ａにおいて、歪みが発生し難くなっており、回転トルクに同調した磁気抵抗の変化、ひいては磁気回路Ｍ１、Ｍ２内の磁束（誘起電圧値）の変動が小さくなる。このように、回転トルクに同調した変動が小さいと検知部３ａでの差動処理後のデータ値も小さくなって回転トルクの検知精度低下を招くことがある。また、このような小さい変動の場合において、励磁部から被検出部に付与する磁界を小さくして、各磁気回路Ｍ１、Ｍ２を流れる磁束を少なくすることにより、圧延処理の実施に伴って増減する差動処理後のデータ値の変動を見極め易くしてトルク検知精度の低下を抑えることが考えられる。しかしながら、上記のように各磁気回路Ｍ１、Ｍ２内の磁束を小さくした場合、検出コイルでは回転トルクに同調した磁束変動を精度よく検出できないことがある。これに対して、磁気センサは磁束を高感度に検出できるので、高い剛性を有する駆動軸５０に対応して被検出部に与える磁界を小さくしたときでも、回転トルクに同調した磁束変動を精度よく検出することができ、当該トルクの検知精度が低下するのを防ぐことができる。尚、上記の説明以外に、ホール素子やＭＲセンサ等の他の磁気センサによって磁気回路Ｍ１、Ｍ２を流れる磁束を検出する構成でもよい。

実施形態４

図２０は、別の実施形態に係る駆動軸監視装置の要部構成を示す模式図である。図において、本実施形態と上記実施形態２との主な相違点は、上記センサ部１４に加えて、励磁部と第３及び第４の検出部とを磁気的に結合した磁性部材を有する別のセンサ部を駆動軸の外周面に対向配置した点である。
図２０に示すように、本実施形態では、磁性部材２７がセンサ部１４（図１０）に含まれた磁性部材１５の上方側で中間軸部５１の外周面５１ａに対向して配置されている。この磁性部材２７は、好ましくは上記筐体１４ａとは別の筐体（図示せず）内に収納された状態で外周面５１ａに対向配置されたものであり、第１の被検出部を励磁する第３の励磁部と、第１の被検出部と第３の励磁部とともに外周面５１ａ上の一部分に磁気回路Ｍ３を構成する第３の検出部とを磁気的に結合し、かつ第２の被検出部を励磁する第４の励磁部と、第２の被検出部と第４の励磁部とともに外周面５１ａ上の一部分に磁気回路Ｍ４を構成する第４の検出部とを磁気的に結合している。

詳細には、上記磁性部材２７の基部２７ａは、水平部分２７ａ１と、この水平部分２７ａ１の中央部、左端部、及び右端部からそれぞれ図の下方向に延ばされた垂直部分２７ａ２、２７ａ５、及び２７ａ６とを有している。上記垂直部分２７ａ２には、交流電源３１に接続された励磁コイル２８が巻回され、垂直部分２７ａ５及び２７ａ６には、上記検知部３ａ内に設けられた電圧計３２及び３３に接続された検出コイル２９及び３０が巻回されている。
また、上記垂直部分２７ａ２の下端部側には、同図の下側に向かって二股状に分岐された垂直部分２７ａ３及び２７ａ４が設けられている。これらの垂直部分２７ａ３〜２７ａ６では、磁性部材１５と同様に、外周面５１ａ側に延ばされた延設部２７ｂ、２７ｄ、２７ｃ、及び２７ｅがそれぞれ設けられている。さらに、延設部２７ｂ〜２７ｅの先端部は、それぞれ第３の励磁面２７ｆ、第４の励磁面２７ｈ、第３の検出面２７ｇ、及び第４の検出面２７ｉとしてそれぞれ機能するよう構成されている。

但し、磁性部材２７では、図に示すように、磁性部材１５と異なり、左右の垂直部分２７ａ５、２７ａ６の水平部分２７ａ１からの各寸法が垂直部分２７ａ２と垂直部分２７ａ３又は２７ａ４との和の値よりも大きい値が選定されており、第３の励磁面２７ｆ及び検出面２７ｇが例えば同一の山部１２ａに対向しているときに、その山部１２ａと“ハ“の字を構成する同一の山部１３ａに、第４の励磁面２７ｈ及び検出面２７ｉが対向するようになっている。また、この磁性部材２７では、磁性部材１５の第１の励磁面１５ｆ及び検出面１５ｇ並びに第２の励磁面１５ｈ及び検出面１５ｉが例えば第１及び第２の山部１２ａ、１３ａにそれぞれ対向しているときに、第３の励磁面２７ｆ及び検出面２７ｇ並びに第４の励磁面２７ｈ及び検出面２７ｉが第１及び第２の溝部１２ｂ、１３ｂに対向するように設けられている。そして、検知部３ａが、後に詳述するように、上記第１の被検出部側に設けられた第１及び第３の検出部での各検出結果を相補的に用いるとともに、上記２の被検出部側に設けられた第２及び第４の検出部での各検出結果を相補的に用いて、回転トルク値を取得するようになっている。

そして、本実施形態のセンサ部では、磁性部材２７の垂直部分２７ａ２、２７ａ３及び延設部２７ｂと、励磁コイル２８と、交流電源３１とが上記第３の励磁部を構成し、磁性部材２７の垂直部分２７ａ２、２７ａ４及び延設部２７ｄと、励磁コイル２８と、交流電源３１とが上記第４の励磁部を構成している。
また、センサ部では、磁性部材２７の垂直部分２７ａ５及び延設部２７ｃと、検出コイル２９と、電圧計３２とが上記第３の検出部を構成し、磁性部材２７の垂直部分２７ａ６及び延設部２７ｅと、検出コイル３０と、電圧計３３とが上記第４の検出部を構成している。

上記のように構成された本実施形態では、検知部３ａは上記第１及び第３の検出部にそれぞれ含まれた電圧計２０、３２にて検出された誘起電圧値の加算処理を行うとともに、上記第２及び第４の検出部にそれぞれ含まれた電圧計２１、３３にて検出された誘起電圧値の加算処理を行う。そして、検知部３ａは、上記２つの加算処理後の誘起電圧値に対して差動処理を実施し、この差動処理後の誘起電圧値を基に回転トルク値を検知する。
詳細にいえば、駆動軸５０が上記無負荷状態で回転しているときには、電圧計２０にて検出される誘起電圧値の波形は、図２１（ａ）に示すように、励磁面１５ｆ及び検出面１５ｇが山部１２ａに対向している場合に正弦波状となり、溝部１２ｂに対向している場合にほとんど０に近い直線状となる。また、電圧計３２にて検出される誘起電圧値の波形は、同図（ｂ）に示すように、励磁面２７ｆ及び検出面２７ｇが山部１２ａに対向している場合に正弦波状となり、溝部１２ｂに対向している場合にほとんど０に近い直線状となる。さらに、第１の被検出部に対して、第１及び第３の検出部が相補的に配置されていることから、電圧計２０側の誘起電圧値が正弦波状及び直線状であるときに、電圧計３２側の誘起電圧値はそれぞれ直線状及び正弦波状となる。それ故、検知部３ａがこれらの電圧計２０、３２の検出結果の加算処理を実施すると、図２１（ｃ）に示すように、誘起電圧値の波形は、出力値がほとんど０に近い直線状の部分がなくなって正弦波的に変化するものとなる。つまり、このような加算処理を行うことにより、第１及び第３の各検出部が溝部１２ｂに対向して誘起電圧値を取得できない期間が生じるのを防ぐことができる。

同様に、電圧計２１にて検出される誘起電圧値の波形は、図２２（ａ）に示すように、励磁面１５ｈ及び検出面１５ｉが山部１３ａに対向している場合に正弦波状となり、溝部１３ｂに対向している場合にほとんど０に近い直線状となる。また、電圧計３３にて検出される誘起電圧値の波形は、同図（ｂ）に示すように、励磁面２７ｈ及び検出面２７ｉが山部１３ａに対向している場合に正弦波状となり、溝部１３ｂに対向している場合にほとんど０に近い直線状となる。さらに、第２の被検出部に対して、第２及び第４の検出部が相補的に配置されていることから、電圧計２１側の誘起電圧値が正弦波状及び直線状であるときに、電圧計３３側の誘起電圧値はそれぞれ直線状及び正弦波状となる。それ故、検知部３ａがこれらの電圧計２１、３３の検出結果の加算処理を実施すると、図２２（ｃ）に示すように、誘起電圧値の波形は、出力値がほとんど０に近い直線状の部分がなくなって正弦波的に変化するものとなる。つまり、このような加算処理を行うことにより、第２及び第４の各検出部が溝部１３ｂに対向して誘起電圧値を取得できない期間が生じるのを防ぐことができる。また、図２２（ｃ）に示した波形は、図２１（ｃ）に示した波形と全く同一であることから、検知部３ａが例えば電圧計２０、３２側の加算処理後の誘起電圧値から電圧計２１、３３側の加算処理後の誘起電圧値の差を求める差動処理を行うと、図１５（ｃ）に示したように、出力値が０の誘起電圧値の波形となり、駆動軸５０が空運転されていることが判別されて、その所定の回転トルク値や回転数などが通知される。

また、圧延処理が開始されると、第１の被検出部には、実施形態２の場合と同様に、その圧延処理に伴う圧縮応力が作用し、その圧縮応力（つまり、回転トルク）に応じて山部１２ａでの磁化容易方向Ｍｅに方向変化が生じて、当該山部１２ａでの磁気抵抗が大きくなる。この結果、第１及び第３の磁気回路Ｍ１、Ｍ３を流れる磁束が少なくなり、電圧計２０、３２にて検出される誘起電圧値の波形は、それぞれ図２３（ａ）及び（ｂ）に示すように、図２１（ａ）及び（ｂ）に示したものに比べて小さいものとなる。それ故、これら電圧計２０、３２の検出結果の加算処理後の誘起電圧値の波形は、図２３（ｃ）に示すように、図２１（ｃ）に示したものに比べて小さいものとなる。
一方、第２の被検出部には、実施形態２の場合と同様に、その圧延処理に伴う引張応力が作用し、その引張応力（つまり、回転トルク）に応じて山部１３ａでの磁化容易方向Ｍｅに方向変化が生じて、当該山部１２ａでの磁気抵抗が小さくなる。この結果、第２及び第４の磁気回路Ｍ２、Ｍ４を流れる磁束が多くなり、電圧計２１、３３にて検出される誘起電圧値の波形は、それぞれ図２４（ａ）及び（ｂ）に示すように、図２２（ａ）及び（ｂ）に示したものに比べて大きいものとなる。それ故、これら電圧計２１、３３の検出結果の加算処理後の誘起電圧値の波形は、図２４（ｃ）に示すように、図２２（ｃ）に示したものに比べて大きいものとなる。そして、検知部３ａが上記差動処理を実施することにより、差動処理後の誘起電圧値の波形として、図２２（ｃ）に示したような正弦波状の波形が得られ、検知部３ａはこの差動処理後の誘起電圧値（例えば、ピークtoピーク値）を基に記憶部３ｃ内を参照して、現時点の回転トルク値などを検知し通知する。

以上のように構成された本実施形態では、駆動軸５０の全周周りに励磁コイルや検出コイルを設けることなく、当該駆動軸５０の回転トルクを検知することができるので、実施形態２と同様な効果を奏することができる。また、第１及び第３の検出部での各検出結果を相補的に用い、第２及び第４の各検出結果を相補的に用いているので、実施形態２と異なり、各検出部が対応する溝部１２ｂ、１３ｂに対向して回転トルク値を取得不能な短い時間帯が駆動軸５０の監視中に生じるのを防ぐことができ、当該駆動軸５０に対するリアルタイムな監視をより確実に行うことができる。しかも、本実施形態では、検知部３ａが第１〜第４の検出部で得られた誘起電圧値を用いて駆動軸５０の回転トルク値を取得するので、上記実施形態２、３に比べてより高精度にトルク検知を行うことができる。
尚、上記の説明では、差動処理を実施して回転トルク値を取得する構成について説明したが、この説明以外に、例えば第１及び第３の検出部の加算処理後の検出値及び第２及び第４の検出部の加算処理後の検出値を基にそれぞれ回転トルク値を求め、これらの回転トルク値を相互チェックして当該トルク値を検知する構成でもよい。

尚、上記の説明では、圧延設備の駆動軸に適用した場合について説明したが、本発明は駆動軸の回転トルクに同調して歪みを生じることにより、磁気抵抗が変化する被検出部を当該駆動軸の外周面側に設けるとともに、この被検出部に対向配置されてその被検出部を励磁する励磁面を備えた励磁部と、被検出部に対向配置される検出面を有し、かつ被検出部と励磁部とともに駆動軸の外周面上の一部分に磁気回路を構成して、当該磁気回路を流れる磁束を検出する検出部とを有するものであればよく、例えば製紙設備での紙巻き取りローラを駆動する駆動軸等の他の駆動軸の監視に本発明を用いることもできる。

また、上記実施形態１の説明では、山部または溝部にて構成される“ノ“の字状のパターンを外周面全周にわたって形成し、また実施形態２〜４の説明では、第１及び第２の山部または第１及び第２の溝部にて構成される“ハ“の字状のパターンを外周面全周にわたって形成した被検出部について説明した。しかしながら、本発明の被検出部はこれに限定されるものではなく、外周面の周方向周りの一部分に少なくとも１つの山部を設ける構成でもよい。但し、上記各実施形態のように、駆動軸の外周面自体を利用して山部を設ける場合、その山部での回転トルクに同調した歪みの発生、ひいては磁気抵抗の変化が発生し易くなるように、駆動軸の周方向周りで当該山部を挟むような溝部を設けることが好ましい。また、駆動軸の軸方向に対して、±４５度以外の傾斜角度を有する山部及び溝部を設けてもよい。
また、上記“ハ“の字状のパターンを構成する第１及び第２の被検出部に代えて、例えば駆動軸の軸方向での隙間を形成することなく、第１及び第２の山部並びに第１及び第２の溝部をそれぞれ軸方向で連続的に形成して、第１及び第２の山部または第１及び第２の溝部にて”Ｖ”字状のパターンを構成してもよい。このように構成した場合には、例えば第１及び第２の励磁部を一体的に構成して１つの励磁面にてこれら“Ｖ”字状の第１及び第２の被検出部を同時に励磁することができる。

また、上記の説明では、山部での磁化容易方向を周方向に揃える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、軸方向に磁化容易方向を揃えてもよく、また励磁部が与える磁界の大きさなどによっては磁化容易方向を揃えることなく、回転トルクを検知することもできる。但し、上記のように、所定方向に予め揃える場合の方が、被検出部での回転トルクに同調した磁気抵抗変化を大きくして、トルク検知をより高精度に行える点で好ましい。

また、上記の説明では、磁性部材を用いて励磁部と検出部とを磁気的に結合し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、例えば励磁部、第１の検出部、及び第２の検出部をそれぞれ構成するための３つの磁性部材を使用して、これら磁性部材を磁気的に結合する構成でもよい。但し、上記のように、励磁部と検出部とを磁気的に結合した磁性部材を使用する場合の方が、部品点数が少なく簡単な構成のセンサ部（励磁部及び検出部）、ひいては監視装置を構成できる点で好ましい。
また、上記の説明では、励磁面及び検出面の周方向周りでの寸法を、山部及び溝部の同方向での寸法と同じ又は若干大きい値とした場合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、励磁面が複数の山部及び溝部を同時に励磁する構成でもよい。但し、差動処理を実施する場合には、その処理対象の２つの磁気回路において、回転トルクに同調した磁気抵抗変化が同一となるよう２つの励磁面を構成するとともに、同じ大きさの２つの検出面で各磁気回路を流れる磁束を検出する必要がある。

本発明の一実施形態に係る駆動軸監視装置の要部を示す平面図である。 図１に示した駆動軸監視装置の要部を示す側面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図２のIIIａ−IIIａ線断面図及びIIIｂ−IIIｂ線断面図である。 （ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、それぞれ図３に示した磁性部材の上面図、側面図、及び平面図である。 図３に示したセンサ部の要部構成を示す平面図である。 図３に示した山部における磁区分布を示す図であり、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ山部にねじり応力が作用していないとき及びねじり応力が作用しているときでの当該磁区分布の磁化容易方向を示す図である。 図５に示した電圧計の検出波形を示すグラフであり、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ上記山部にねじり応力が作用していないとき及びねじり応力が作用しているときでの具体的な検出波形を示すグラフである。 別の実施形態に係る駆動軸監視装置の要部を示す平面図である。 図８に示した駆動軸監視装置の要部を示す側面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図９のＸａ−Ｘａ線断面図及びＸｂ−Ｘｂ線断面図である。 （ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、それぞれ図１０に示した磁性部材の上面図、側面図、及び平面図である。 図１０に示したセンサ部の要部構成を示す平面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図１０に示した第１及び第２の山部における磁区分布を示す図であり、各山部にねじり応力が作用していないときでの当該磁区分布の磁化容易方向を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ上記第１及び第２の山部における磁区分布を示す図であり、各山部にねじり応力が作用しているときでの当該磁区分布の磁化容易方向を示す図である。 図１２に示した各電圧計の検出波形を示すグラフであり、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ上記山部にねじり応力が作用していないときでの具体的な検出波形を示すグラフであり、（ｃ）はこれら検出波形の差動処理後の波形を示すグラフである。 図１２に示した各電圧計の検出波形を示すグラフであり、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ上記山部にねじり応力が作用しているときでの具体的な検出波形を示すグラフであり、（ｃ）はこれら検出波形の差動処理後の波形を示すグラフである。 別の実施形態に係る駆動軸監視装置の要部構成を示す模式図である。 図１７に示した各検出器の検出波形を示すグラフであり、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ上記山部にねじり応力が作用していないときでの具体的な検出波形を示すグラフであり、（ｃ）はこれら検出波形の差動処理後の波形を示すグラフである。 図１７に示した各検出器の検出波形を示すグラフであり、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ上記山部にねじり応力が作用しているときでの具体的な検出波形を示すグラフであり、（ｃ）はこれら検出波形の差動処理後の波形を示すグラフである。 別の実施形態に係る駆動軸監視装置の要部構成を示す模式図である。 図２０に示した第１及び第３の検出部の各電圧計の検出波形を示すグラフであり、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ上記山部にねじり応力が作用していないときでの具体的な検出波形を示すグラフであり、（ｃ）はこれら検出波形の加算処理後の波形を示すグラフである。 図２０に示した第２及び第４の検出部の各電圧計の検出波形を示すグラフであり、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ上記山部にねじり応力が作用していないときでの具体的な検出波形を示すグラフであり、（ｃ）はこれら検出波形の加算処理後の波形を示すグラフである。 上記第１及び第３の検出部の各電圧計の検出波形を示すグラフであり、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ上記山部にねじり応力が作用しているときでの具体的な検出波形を示すグラフであり、（ｃ）はこれら検出波形の加算処理後の波形を示すグラフである。 上記第２及び第４の検出部の各電圧計の検出波形を示すグラフであり、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ上記山部にねじり応力が作用しているときでの具体的な検出波形を示すグラフであり、（ｃ）はこれら検出波形の加算処理後の波形を示すグラフである。

符号の説明

１ａ、１２ａ、１３ａ 山部（被検出部）
１ｂ、１２ｂ、１３ｂ 溝部（被検出部）
２、１４ センサ部（センサ装置）
７、１５ 磁性部材（励磁部、検出部）
８、１６ 励磁コイル（励磁部）
９、１７、１８ 検出コイル（検出部）
１０、１９、２７ 交流電源（励磁部）
１１、２０、２１、２８、２９ 電圧計（検出部）
２２ 直流電源（励磁部）
２３、２４ 磁気センサ（検出部）
２５、２６ 検出器（検出部）
５０ 駆動軸
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４ 磁気回路

Claims (6)

1. 駆動軸を監視する駆動軸監視装置であって、
   前記駆動軸の外周面側に設けられ、かつその駆動軸の回転トルクに同調して歪むことにより、磁気抵抗が変化する被検出部と、
   前記被検出部に対向配置されてその被検出部を励磁する励磁面を備えた励磁部と、
   前記被検出部に対向配置される検出面を有し、かつ前記被検出部と前記励磁部とともに前記駆動軸の外周面上の一部分に磁気回路を構成して、当該磁気回路を流れる磁束を検出する検出部と
   を備えていることを特徴とする駆動軸監視装置。
2. 前記被検出部が、前記駆動軸の軸方向に対し傾斜するように前記外周面側に設けられた山部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の駆動軸監視装置。
3. 前記被検出部には、前記駆動軸の軸方向に対し傾斜するように前記外周面側に設けられた第１の山部を備えた第１の被検出部と、
   前記第１の山部と左右逆方向に傾斜するように前記外周面側に設けられた第２の山部を備えた第２の被検出部とが設けられるとともに、
   前記検出部には、前記第１の被検出部に対向配置される第１の検出面を有し、かつ前記第１の被検出部と前記励磁部とともに前記駆動軸の外周面上の一部分に第１の磁気回路を構成して、当該第１の磁気回路を流れる磁束を検出する第１の検出部と、
   前記第２の被検出部に対向配置される第２の検出面を有し、かつ前記第２の被検出部と前記励磁部とともに前記駆動軸の外周面上の一部分に第２の磁気回路を構成して、当該第２の磁気回路を流れる磁束を検出する第２の検出部とが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の駆動軸監視装置。
4. 前記山部において、前記駆動軸の回転トルクに同調して変化する磁化容易軸の磁化容易方向が所定方向に揃えられていることを特徴とする請求項２または３に記載の駆動軸監視装置。
5. 前記励磁部及び前記検出部には、当該励磁部及び検出部を磁気的に結合する磁性部材が用い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駆動軸監視装置。
6. 駆動軸の回転トルクに同調して歪むことにより、磁気抵抗が変化する被検出部を当該駆動軸の外周面側に設けた駆動軸監視装置のセンサ装置であって、
   前記被検出部を励磁する励磁面を備えた励磁部と、
   前記被検出部に対向配置される検出面を有し、かつ前記被検出部と前記励磁部とともに前記駆動軸の外周面上の一部分に磁気回路を構成して、当該磁気回路を流れる磁束を検出する検出部と
   を備えていることを特徴とする駆動軸監視装置のセンサ装置。

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