JP2010237033A - Device and method for failure diagnosis of rotary shaft - Google Patents

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吉弘 明智
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a failure diagnosis device for receiving an elastic wave generated in company with crack generation or development of a material, directly without attenuation, and to provide a failure diagnosis method using the failure diagnosis device. <P>SOLUTION: The failure diagnosis device includes an elastic wave detection means, and an failure diagnosis means for diagnosis of a failure based on a signal from the elastic wave detection means. The elastic wave detection means includes a liquid reservoir for collecting liquid in contact with part of a rotary shaft, and an acoustic emission (AE) sensor installed in contact with the liquid reservoir. The failure diagnosis means diagnoses a failure of the rotary shaft by using the failure diagnosis device having a function for diagnosis of a failure generated in the rotary shaft by analyzing the detected elastic wave. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、回転軸に発生する亀裂等の異常を診断する診断装置およびこの診断装置を用いた異常診断方法に関し、特に、回転軸に伝播する弾性信号を、液体を介し、アコースティックエミッション(以下、AEという)センサで検出し、この検出信号に基づいて異常発生の有無を診断しようとするものである。   The present invention relates to a diagnostic device for diagnosing abnormalities such as cracks occurring in a rotating shaft and an abnormality diagnosing method using the diagnostic device. This is detected by a sensor (AE) and diagnoses whether or not an abnormality has occurred based on this detection signal.

例えば、圧延機や搬送ラインが備えられた製鉄プラントでは、モーターから発生した駆動力を、圧延ローラーや搬送ローラーに伝達するためのギアや回転軸が多数備えられている。これらの回転軸は、それぞれ軸受けに支持されている。
これら軸受けには、運転中に微細な磨耗粉等が発生した場合、磨耗粉が異物となって潤滑油に混入して、焼付きなどのトラブルとなる。また、軸受けの所定耐用年数を超えて使用すると、亀裂等の破損が生じやすくなる。
For example, in an iron manufacturing plant equipped with a rolling mill and a conveyance line, a large number of gears and rotating shafts are provided for transmitting the driving force generated from the motor to the rolling roller and the conveyance roller. Each of these rotating shafts is supported by a bearing.
In these bearings, when fine wear powder or the like is generated during operation, the wear powder becomes a foreign matter and is mixed into the lubricating oil, causing troubles such as seizure. Further, if the bearing is used beyond the predetermined service life, breakage such as a crack is likely to occur.

従来より、軸受け部の重大な損傷の発生を診断する手段として、加速度計等の振動センサでプラント運転状態の指標となる振動を計測する手段や、AEセンサで材料の亀裂発生および進展に伴って発生する弾性波を計測する手段が用いられている。一般にこれらのセンサは、軸受けが備えられた鋼鉄製の軸受け箱に取付けられている。   Conventionally, as a means of diagnosing the occurrence of serious damage to the bearing part, a means of measuring vibrations as an index of the plant operating state with a vibration sensor such as an accelerometer, or a material crack occurrence and progress with an AE sensor A means for measuring the generated elastic wave is used. Generally, these sensors are attached to a steel bearing box provided with a bearing.

特開平9−26414号公報JP-A-9-26414

上述したように、従来の異常診断装置は、軸受け部の重大な損傷を検出するために、振動センサやAEセンサを、軸受けが備えられた鋼鉄製の軸受け箱上に取付けている。しかしながら、亀裂や磨耗等の異常が発生する箇所は、軸受けだけに限られることは無く、むしろ、回転軸そのものに亀裂が発生することが多い。
つまり、従来のように軸受け箱に取付けた振動センサやAEセンサでは、材料の亀裂発生や進展に伴って発生する弾性波を、軸受け部経由で受信することになるため、センサで感知した信号が減衰してしまい、正確な診断ができないという問題があった。
As described above, the conventional abnormality diagnosis apparatus has a vibration sensor and an AE sensor mounted on a steel bearing box provided with a bearing in order to detect a serious damage of the bearing portion. However, the location where an abnormality such as a crack or wear occurs is not limited to the bearing, but rather a crack often occurs on the rotating shaft itself.
In other words, in the conventional vibration sensor and AE sensor attached to the bearing box, the elastic wave generated as a result of cracking or progressing of the material is received via the bearing part, so the signal sensed by the sensor is There was a problem that it was attenuated and an accurate diagnosis could not be made.

この問題に対し、特許文献1では、図1に示すような、回転体にAEセンサを取付けたAE信号の無線伝送方式が提案されている。しかし、この方法でも、無線信号のノイズの影響が避けられず、また、回転体側に取付けられたセンサの精度にも問題を残していた。なお、図中、101はAEセンサ、102は回転体、103は軸受け、104は機台、105は回転軸、106は送信装置、107は受信装置である。  To deal with this problem, Patent Document 1 proposes a wireless transmission system for AE signals in which an AE sensor is attached to a rotating body as shown in FIG. However, even with this method, the influence of noise on the radio signal is unavoidable, and there is still a problem with the accuracy of the sensor attached to the rotating body. In the figure, 101 is an AE sensor, 102 is a rotating body, 103 is a bearing, 104 is a machine base, 105 is a rotating shaft, 106 is a transmitting device, and 107 is a receiving device.

本発明は、上記の現状に鑑み開発されたもので、センサで感知した信号を減衰を抑え、回転軸上の亀裂の発生や進展に伴う弾性波信号を、液体を介して受信し、異常の診断を精度良く行うことができる異常診断装置をこの診断装置を用いた診断方法と共に提供することを目的とする。   The present invention has been developed in view of the above-described present situation, suppresses attenuation of a signal sensed by a sensor, receives an elastic wave signal accompanying the generation and progress of a crack on a rotating shaft via a liquid, and detects abnormalities. An object of the present invention is to provide an abnormality diagnosis apparatus capable of performing diagnosis with high accuracy together with a diagnosis method using the diagnosis apparatus.

すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
(1)回転軸に発生する異常を検出する装置であって、少なくとも1個の弾性波検出手段と、該弾性波検出手段の検出した弾性波に基づいて異常を診断する異常診断手段をそなえ、該弾性波検出手段は、回転軸の一部に接した液体を溜める液体溜りと、該液体溜りに接して設置された液体を伝播する弾性波を検出するアコースティックエミッション(AE)センサとを有し、該異常診断手段は、この検出した弾性波を解析する装置と、この解析した弾性波から回転軸に発生する異常を診断する装置とを有することを特徴とする回転軸の異常診断装置。
That is, the gist configuration of the present invention is as follows.
(1) An apparatus for detecting an abnormality occurring in a rotating shaft, comprising at least one elastic wave detection means and an abnormality diagnosis means for diagnosing an abnormality based on the elastic wave detected by the elastic wave detection means, The elastic wave detecting means includes a liquid reservoir that stores a liquid that is in contact with a part of the rotating shaft, and an acoustic emission (AE) sensor that detects an elastic wave propagating through the liquid installed in contact with the liquid reservoir. The abnormality diagnosing means has a device for analyzing the detected elastic wave and a device for diagnosing an abnormality occurring in the rotating shaft from the analyzed elastic wave.

(2)前記弾性波検出手段は、前記回転軸に取付けた円盤状のリングと、このリングに接する液体を溜める液体溜りと、アコースティックエミッション(AE)センサとからなることを特徴とする前記(1)に記載の回転軸の異常診断装置。   (2) The elastic wave detecting means includes a disk-shaped ring attached to the rotating shaft, a liquid reservoir for storing liquid in contact with the ring, and an acoustic emission (AE) sensor. ) Is a rotating shaft abnormality diagnosis device.

(3)前記液体溜りの液体が磁性流体であり、この液体溜りに、該磁性流体保持用の磁石を取付けたことを特徴とする前記(1)に記載の回転軸の異常診断装置。   (3) The rotating shaft abnormality diagnosis apparatus according to (1), wherein the liquid in the liquid reservoir is a magnetic fluid, and a magnet for holding the magnetic fluid is attached to the liquid reservoir.

(4)前記異常診断手段は、弾性波検出手段において測定した弾性波のうち、解析する弾性波を選択する機能を有することを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれかに記載の回転軸の異常診断装置。   (4) The abnormality diagnosis unit has a function of selecting an elastic wave to be analyzed among the elastic waves measured by the elastic wave detection unit, according to any one of (1) to (3), Rotation axis abnormality diagnosis device.

(5)回転軸に発生する異常を検出するに際し、回転軸の一部に接する液体を溜める液体溜りをそなえる弾性波検出手段のアコースティックエミッション(AE)センサを用いて、回転軸からの弾性波を液体を介して検出し、この検出した弾性波を解析することにより、回転軸に発生する異常を診断することを特徴とする回転軸の異常診断方法。   (5) When detecting an abnormality occurring in the rotating shaft, the acoustic wave from the rotating shaft is detected by using an acoustic emission (AE) sensor of an elastic wave detecting means having a liquid reservoir for storing a liquid in contact with a part of the rotating shaft. An abnormality diagnosis method for a rotating shaft, characterized in that an abnormality occurring in the rotating shaft is diagnosed by detecting through the liquid and analyzing the detected elastic wave.

(6)前記弾性波検出手段は、前記回転軸に取付けた円盤状のリングと、このリングに接する液体を溜める液体溜りと、液体を伝播する弾性波を検出するアコースティックエミッション(AE)センサとを用いることを特徴とする前記(5)に記載の回転軸の異常診断方法。   (6) The elastic wave detecting means includes a disk-shaped ring attached to the rotating shaft, a liquid reservoir for storing a liquid in contact with the ring, and an acoustic emission (AE) sensor for detecting an elastic wave propagating through the liquid. The rotating shaft abnormality diagnosis method according to (5), characterized in that it is used.

(7)前記回転軸の一部に接する液体を溜める液体溜りは、液体として磁性流体を用いることを特徴とする前記(5)に記載の回転軸の異常診断方法。   (7) The method for diagnosing an abnormality of the rotating shaft according to (5), wherein the liquid reservoir for storing the liquid in contact with a part of the rotating shaft uses a magnetic fluid as the liquid.

(8)前記弾性波検出手段において測定した弾性波のうち、解析する弾性波を選択して解析することを特徴とする前記(5)〜(7)のいずれかに記載の回転軸の異常診断方法。   (8) The abnormality diagnosis of the rotating shaft according to any one of (5) to (7), wherein an elastic wave to be analyzed is selected and analyzed among the elastic waves measured by the elastic wave detecting means. Method.

本発明によれば、回転軸に伝播する弾性波を直接的に検出できるため、その信号の減衰が少なく、また、解析する弾性波を選択することで、測定中のノイズを効果的に排除することができる。その結果、正確に回転軸の異常診断を行うことができる。   According to the present invention, since the elastic wave propagating to the rotation axis can be directly detected, the attenuation of the signal is small, and noise during measurement is effectively eliminated by selecting the elastic wave to be analyzed. be able to. As a result, it is possible to accurately diagnose the abnormality of the rotating shaft.

特許文献1に開示の無線伝送方式の異常診断装置をそなえる回転設備の側面図である。FIG. 6 is a side view of a rotating facility provided with a wireless transmission type abnormality diagnosis device disclosed in Patent Document 1. 本発明に従う回転軸の異常診断装置をそなえる圧延機の側面図である。It is a side view of a rolling mill provided with the abnormality diagnosis apparatus of the rotating shaft according to this invention. 本発明に従う回転軸の異常診断装置のシステム構成図である。It is a system block diagram of the abnormality diagnosis apparatus of the rotating shaft according to this invention. 本発明に従う異常診断装置の液体溜り部の詳細構造を表す側面図およびA-A矢視図である。It is the side view and AA arrow view showing the detailed structure of the liquid reservoir part of the abnormality diagnosis apparatus according to this invention. 本発明に従う他の異常診断装置の液体溜り部の詳細構造を表す側面図およびA-A矢視図である。It is the side view and AA arrow directional view showing the detailed structure of the liquid reservoir part of the other abnormality diagnostic apparatus according to this invention.

以下、本発明の実施の形態について、鋼材の圧延機の回転軸を例にとり、図面を参照して説明する。
図2に、本発明に従う回転軸の異常診断装置を側面図で示す。図中、1aおよび1bは圧延ロール、2は被圧延材、3は各回転軸をサポートするための軸受け、4aおよび4bはスピンドル、5aおよび5bは液体溜り、そして、6aおよび6bが液体溜り5a,5bに設置したAEセンサである。なお、7aおよび7bはピニオンギア、8は減速機、9は電動機である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, taking as an example a rotating shaft of a steel rolling mill.
FIG. 2 is a side view showing a rotating shaft abnormality diagnosis apparatus according to the present invention. In the figure, 1a and 1b are rolling rolls, 2 is a material to be rolled, 3 is a bearing for supporting each rotating shaft, 4a and 4b are spindles, 5a and 5b are liquid reservoirs, and 6a and 6b are liquid reservoirs 5a. AE sensor installed in 5b. 7a and 7b are pinion gears, 8 is a reduction gear, and 9 is an electric motor.

図3に、本発明に従う回転軸の異常診断装置のシステム構成図を示す。図中、20は弾性波検出手段(図2の液体溜り5aおよび5b、AEセンサ6aおよび6bである)であり、21はプリアンプである。また、22は異常診断手段である、AE解析装置23、選択信号を受けて解析結果を診断をする装置24をそなえている。   FIG. 3 is a system configuration diagram of the rotating shaft abnormality diagnosis apparatus according to the present invention. In the figure, reference numeral 20 denotes elastic wave detection means (the liquid reservoirs 5a and 5b and AE sensors 6a and 6b in FIG. 2), and 21 denotes a preamplifier. Further, 22 is provided with an AE analysis device 23 which is an abnormality diagnosis means, and a device 24 which receives a selection signal and diagnoses the analysis result.

図2に示したように、一般的に、鋼材の圧延ラインでは、電動機9からの出力が減速機8に伝わり、ピニオンギア7aおよび7bによって上下に分配されて、スピンドル4aおよび4bへと駆動力が伝達され、最終的に圧延ロール1aおよび1bを回転させて、被圧延材2を圧延する。潤滑油溜り5aおよび5bには、スピンドル4aおよび4bに接触するように、例えば、磁性流体や潤滑油、水などの液体が充填されている。本発明では、スピンドル4aおよび4bに接触する液体としては磁性流体が特に好適である。
また、液体溜り5aおよび5bには、スピンドル4aおよび4bに亀裂等の異常が生じたときに発生する弾性波を検出するためのAEセンサ6aおよび6bが取付けられている。
As shown in FIG. 2, generally, in a steel rolling line, the output from the electric motor 9 is transmitted to the speed reducer 8 and is distributed up and down by the pinion gears 7a and 7b to drive the driving force to the spindles 4a and 4b. Is finally transmitted, the rolling rolls 1a and 1b are rotated, and the material 2 to be rolled is rolled. The lubricating oil reservoirs 5a and 5b are filled with a liquid such as a magnetic fluid, lubricating oil, or water so as to come into contact with the spindles 4a and 4b. In the present invention, a magnetic fluid is particularly suitable as the liquid that contacts the spindles 4a and 4b.
Further, AE sensors 6a and 6b for detecting elastic waves generated when an abnormality such as a crack occurs in the spindles 4a and 4b are attached to the liquid reservoirs 5a and 5b.

さて、図3に示したように、弾性波検出手段20からの出力は、プリアンプ21を経由して増幅されて、異常診断手段22内のAE解析装置23で、フーリエ変換等の信号処理がなされる。また、選択信号が入ると、異常診断手段22内の診断装置24で、選択された弾性波と、予め求めておいた正常時の弾性波と照合する等の解析が行われる。   As shown in FIG. 3, the output from the elastic wave detection means 20 is amplified via the preamplifier 21 and subjected to signal processing such as Fourier transform in the AE analysis device 23 in the abnormality diagnosis means 22. The When the selection signal is input, the diagnosis device 24 in the abnormality diagnosis means 22 performs analysis such as checking the selected elastic wave with the normal elastic wave obtained in advance.

本発明では、上述したように、選択された弾性波と、解析を行うために、予め求めておいた正常時の弾性波と照合すること等で、診断装置24には、スピンドル4aおよび4bに異常が生じていないかを診断することができる機能がある。つまり、任意のタイミングの弾性波のデータに基づいて異常を診断することができ、その結果、従来の方法では、弾性波の検出に不可避であった、測定時のノイズを効果的に排除し、正確に回転軸の異常を診断することができるようになった。   In the present invention, as described above, the diagnostic device 24 includes the spindles 4a and 4b by collating the selected elastic wave with the normal elastic wave obtained in advance for analysis. There is a function that can diagnose whether an abnormality has occurred. In other words, abnormalities can be diagnosed based on elastic wave data at an arbitrary timing, and as a result, noise during measurement, which was inevitable in the detection of elastic waves in the conventional method, is effectively eliminated, It is now possible to accurately diagnose abnormalities in the rotating shaft.

ここで、本発明における解析とは、予め求めておいた正常時の弾性波との照合や、正常時の弾性波から求めた任意の管理パラメータのしきい値等と比較するために、照合対象の弾性波を演算処理をして、そのしきい値と照合することも含み、また、上記した診断機能とは、診断装置24が異常と診断した場合に、設備の停止まで行うような、全てを自動的に行う機能に限定しているわけではなく、作業者の最終判断のための診断機能、たとえば、異常と診断した場合に、作業者が判断するための数値等を単に表示する機能や、この表示を点滅させる、あるいは警報等を発報させるといった機能も含んでいる。
なお、任意の管理パラメータには、弾性波の最大値、変化率、平均値推移率等が例示されるが、従来公知の振動に係る管理パラメータであれば、いずれも好適に使用できる。
Here, the analysis in the present invention refers to a collation target for comparison with a normal elastic wave obtained in advance or a threshold value of an arbitrary management parameter obtained from a normal elastic wave. In addition, the above-described diagnosis function includes all operations that are performed until the equipment is stopped when the diagnosis device 24 diagnoses an abnormality. Is not limited to the function of automatically performing the diagnosis, for example, a diagnosis function for the final judgment of the worker, for example, a function for simply displaying a numerical value or the like for the worker to judge when an abnormality is diagnosed. In addition, a function of blinking this display or issuing an alarm or the like is also included.
The arbitrary management parameter includes the maximum value, rate of change, average value transition rate, etc. of the elastic wave, but any management parameter relating to a conventionally known vibration can be suitably used.

図4(a)および(b)に、本発明に従う異常診断装置の液体溜り部の詳細構造を表す側面図およびA-A矢視図を示す。図中、10は防振ゴム、11は永久磁石または電磁石等の磁石である。
同図(a)に示したように、液体溜り5aは、減速機8の躯体に、ピニオンギア7aからの振動影響を受けないための防振ゴム10を介して取付けられている。スピンドル4aは、液体溜り5a内に充填した磁性流体が接触するように配置されている。同図(a)および(b)に示したとおり、液体溜り5aと、スピンドル4aとの間にはわずかな隙間がある。磁性流体を液体として使用していた場合は、この隙間から、液体溜り5a内に充填した磁性流体がこぼれないように、液体溜り5aは金属製とするのが望ましく、その境界部には磁石11を設置している。ただし、これは液体種の限定ではなく、他の液体の場合にはそれに応じた保持措置を講じれば良い。
4 (a) and 4 (b) show a side view and a AA arrow view showing the detailed structure of the liquid reservoir of the abnormality diagnosis device according to the present invention. In the figure, 10 is a vibration-proof rubber, and 11 is a magnet such as a permanent magnet or an electromagnet.
As shown in FIG. 2A, the liquid reservoir 5a is attached to the housing of the speed reducer 8 via a vibration isolating rubber 10 that is not affected by vibration from the pinion gear 7a. The spindle 4a is arranged so that the magnetic fluid filled in the liquid reservoir 5a contacts. As shown in FIGS. 4A and 4B, there is a slight gap between the liquid reservoir 5a and the spindle 4a. When the magnetic fluid is used as a liquid, the liquid reservoir 5a is preferably made of metal so that the magnetic fluid filled in the liquid reservoir 5a does not spill from the gap, and the magnet 11 is placed at the boundary. Is installed. However, this is not a limitation on the type of liquid, and in the case of other liquids, a holding measure corresponding to the liquid may be taken.

図5(a)および(b)に、本発明に従う円盤状のリングを回転軸に取付けた場合の異常診断装置の液体溜り部の詳細構造を表す側面図およびA-A矢視図を示す。図中、12はリングである。
同図(a)に示したように、図4の場合と同様に、液体溜り5aは、減速機8の躯体に、防振ゴム10を介して取付けられている。図5(a)および(b)に示したとおり、スピンドル4aの外周にリング12を取付けて液体溜り5aと接触している。そのため、液体溜り5aと、スピンドル4aとの隙間から液体がこぼれるおそれが小さい。従って、この場合には、磁石11をあえて設置する必要がなく、液体溜り5aは金属製である必要もない、また、その液体は、通常の潤滑剤、水などの液体が好適に使用可能である。
上記した実施形態においては、回転軸の途中に弾性波検出手段(液体溜り(オイルバス))を設置した事例で説明したが、回転軸端部等、回転軸の部位中での弾性波検出手段の設置位置に特に限定はなく、また、設置個数も特に制限はない。
FIGS. 5A and 5B are a side view and a AA arrow view showing the detailed structure of the liquid reservoir of the abnormality diagnosis apparatus when the disc-shaped ring according to the present invention is attached to the rotating shaft. In the figure, 12 is a ring.
As shown in FIG. 4A, the liquid reservoir 5a is attached to the housing of the speed reducer 8 via a vibration isolating rubber 10, as in the case of FIG. As shown in FIGS. 5A and 5B, a ring 12 is attached to the outer periphery of the spindle 4a and is in contact with the liquid reservoir 5a. For this reason, there is little risk of liquid spilling from the gap between the liquid reservoir 5a and the spindle 4a. Therefore, in this case, it is not necessary to install the magnet 11 and the liquid reservoir 5a does not have to be made of metal, and the liquid can be preferably a liquid such as a normal lubricant or water. is there.
In the above-described embodiment, the case where the elastic wave detecting means (liquid reservoir (oil bath)) is installed in the middle of the rotating shaft has been described. However, the elastic wave detecting means in the portion of the rotating shaft such as the end of the rotating shaft. There is no particular limitation on the installation position, and the number of installations is not particularly limited.

ついで、本発明に従う回転軸の異常診断装置を用いた異常診断手順について説明する。
回転軸、つまりスピンドルを有する設備、たとえば、鋼材の圧延機の回転軸(スピンドル4aおよび4b)の稼動時に亀裂が生じた場合には、亀裂に伴う弾性波が生じる。この時、この弾性波からの信号は、液体溜り5aおよび5bに取付けられたAEセンサ6aおよび6bにより、プリアンプ21を経由して増幅され、異常診断手段22内のAE解析装置23で、フーリエ変換等の信号処理を行い、異常の有無を診断するためのデータとなる。
Next, an abnormality diagnosis procedure using the rotating shaft abnormality diagnosis apparatus according to the present invention will be described.
When a crack occurs during the operation of a rotating shaft, that is, a rotating shaft (spindle 4a and 4b) of an equipment having a spindle, for example, a steel rolling mill, an elastic wave accompanying the crack is generated. At this time, the signal from the elastic wave is amplified via the preamplifier 21 by the AE sensors 6a and 6b attached to the liquid reservoirs 5a and 5b, and is subjected to Fourier transform by the AE analyzer 23 in the abnormality diagnosis means 22. The signal processing is performed to diagnose the presence or absence of abnormality.

ついで、診断装置24に選択信号を入力する、この信号は、プログラムコントローラー等の自動装置を用いて入力しても良いし、回転軸に対する負荷がないときの信号を入力しても良い、さらには、作業者が任意のタイミングで、選択のためのスイッチ等で入力しても良い。   Next, a selection signal is input to the diagnostic device 24. This signal may be input using an automatic device such as a program controller, or may be input when there is no load on the rotating shaft. The operator may input data with a selection switch or the like at an arbitrary timing.

この選択信号が入ると、診断装置24は、スピンドル4aおよび4bに、異常が生じていないかを解析して診断する。この解析の際には、上記したデータと、予め求めておいた正常時の弾性波とを照合等することとなるが、その照合等は、単に波形を照合するのみならず、正常時の弾性波から求めた特定の管理値と比較するために、選択した弾性波を演算処理して、この管理値と比較、照合することも含み、また、その方法は、従来公知の種々の照合方法が適用可能で、たとえば、診断装置24に数値等を表示させて、作業者が特定の管理値と比較監視して、設備の継続運転、設備停止等しても良いし、機械的に照合して警報等で発報、または設備停止等させても良い。   When this selection signal is input, the diagnosis device 24 analyzes and diagnoses whether an abnormality has occurred in the spindles 4a and 4b. At the time of this analysis, the above-mentioned data and the normal elastic wave obtained in advance are collated, but the collation etc. is not only the collation of the waveform but also the normal elasticity. In order to compare with a specific management value obtained from a wave, the selected elastic wave is processed and compared with the management value, and the method includes various conventionally known verification methods. Applicable, for example, by displaying numerical values etc. on the diagnostic device 24, the operator may compare and monitor with specific management values, and continue operation of the equipment, stop equipment, etc., or mechanically collate An alarm may be issued or the equipment may be stopped.

以上の説明は、電磁鋼板等の圧延機の回転軸を例にとって説明したが、回転軸を有する設備は、この圧延機の回転軸と同様の構造であり、発電用タービン、旋盤加工の回転軸、ファン、ブロワー等の設備にも好適に使用でき、回転軸を有する設備であれば、上記した設備に限られないことは言うまでもない。   In the above description, the rotating shaft of a rolling mill such as a magnetic steel sheet has been described as an example. However, the equipment having the rotating shaft has the same structure as the rotating shaft of this rolling mill. Needless to say, the present invention is not limited to the above-described equipment as long as it can be suitably used for equipment such as a fan and a blower and has a rotating shaft.

所定耐用年数に達したものの、まだ亀裂が入っていない圧延機の回転軸を準備し、その片方の軸受けに従来と同じ装置を鋼鉄製の軸受け箱に取付けた。また、軸のもう一方に図2に示した装置を取付け、模擬負荷をかけることと、除荷(開放)することを繰り返した。本発明の方法に従って稼動させた図2に示した装置より、異常を検知した旨の信号があった時に、設備を止めて、上記の回転軸を、JIS Z 2343 に準拠した浸透探傷試験により検査したところ、微小な亀裂が確認された。この時、従来の装置は異常を感知していなかった。  A rotating shaft of a rolling mill that has reached a predetermined service life but has not yet cracked was prepared, and the same device as before was attached to one of the bearings in a steel bearing box. Moreover, the apparatus shown in FIG. 2 was attached to the other end of the shaft, and a simulated load and an unloading (release) were repeated. When the apparatus shown in FIG. 2 operated in accordance with the method of the present invention receives a signal indicating that an abnormality has been detected, the equipment is stopped and the above rotating shaft is inspected by a penetrant flaw test in accordance with JIS Z 2343. As a result, minute cracks were confirmed. At this time, the conventional apparatus did not sense any abnormality.

本発明によれば、回転軸上の亀裂の発生や進展に伴う弾性波信号を、直接的に受信することができるため、圧延機や搬送ライン等回転軸が備えられた製鉄プラント等の安定的な操業を実施することができる。   According to the present invention, since an elastic wave signal associated with the occurrence and development of a crack on the rotating shaft can be directly received, the steel plant or the like equipped with a rotating shaft such as a rolling mill or a conveying line can be stably used. Operations can be carried out.

1a、1b圧延ロール
2 被圧延材
3 各回転軸の軸受け
4a、4bスピンドル
5a、5b液体溜り
6a、6b AEセンサ
7a、7bピニオンギア
8 減速機
9 電動機
10 防振ゴム
11 磁石
12 リング
20 弾性波検出手段
21 プリアンプ
22 異常診断手段
23 AE解析装置
24 診断装置
101 AEセンサ
102 回転体
103 軸受け
104 機台
105 回転軸
106 送信装置
107 受信装置
M モーター
1a, 1b Roll 2 Roll material 3 Bearing of each rotating shaft
4a, 4b spindle
5a, 5b liquid reservoir
6a, 6b AE sensor
7a, 7b pinion gear 8 Reducer 9 Electric motor
10 Anti-vibration rubber
11 Magnet
12 rings
20 Elastic wave detection means
21 Preamplifier
22 Anomaly diagnosis means
23 AE analyzer
24 Diagnostic equipment
101 AE sensor
102 Rotating body
103 Bearing
104 stand
105 rotation axis
106 Transmitter
107 Receiver M Motor

Claims (8)

回転軸に発生する異常を検出する装置であって、少なくとも1個の弾性波検出手段と、該弾性波検出手段の検出した弾性波に基づいて異常を診断する異常診断手段をそなえ、該弾性波検出手段は、回転軸の一部に接した液体を溜める液体溜りと、該液体溜りに接して設置された液体を伝播する弾性波を検出するアコースティックエミッション(AE)センサとを有し、該異常診断手段は、この検出した弾性波を解析する装置と、この解析した弾性波から回転軸に発生する異常を診断する装置とを有することを特徴とする回転軸の異常診断装置。  An apparatus for detecting an abnormality occurring in a rotating shaft, comprising: at least one elastic wave detecting means; and an abnormality diagnosing means for diagnosing an abnormality based on the elastic wave detected by the elastic wave detecting means. The detection means includes a liquid reservoir that stores liquid in contact with a part of the rotating shaft, and an acoustic emission (AE) sensor that detects an elastic wave propagating through the liquid installed in contact with the liquid reservoir. The diagnostic means includes a device for analyzing the detected elastic wave and a device for diagnosing an abnormality that occurs in the rotary shaft from the analyzed elastic wave. 前記弾性波検出手段は、前記回転軸に取付けた円盤状のリングと、このリングに接する液体を溜める液体溜りと、アコースティックエミッション(AE)センサとからなることを特徴とする請求項1に記載の回転軸の異常診断装置。   The said elastic wave detection means consists of the disk-shaped ring attached to the said rotating shaft, the liquid reservoir which stores the liquid which touches this ring, and an acoustic emission (AE) sensor, The acoustic emission (AE) sensor is characterized by the above-mentioned. Rotation axis abnormality diagnosis device. 前記液体溜りの液体が磁性流体であり、この液体溜りに、該磁性流体保持用の磁石を取付けたことを特徴とする請求項1に記載の回転軸の異常診断装置。   2. The rotating shaft abnormality diagnosis apparatus according to claim 1, wherein the liquid in the liquid reservoir is a magnetic fluid, and a magnet for holding the magnetic fluid is attached to the liquid reservoir. 前記異常診断手段は、弾性波検出手段において測定した弾性波のうち、解析する弾性波を選択する機能を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の回転軸の異常診断装置。   The said abnormality diagnosis means has a function which selects the elastic wave to analyze among the elastic waves measured in the elastic wave detection means, The abnormality diagnosis apparatus of the rotating shaft in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. . 回転軸に発生する異常を検出するに際し、回転軸の一部に接する液体を溜める液体溜りをそなえる弾性波検出手段のアコースティックエミッション(AE)センサを用いて、回転軸からの弾性波を液体を介して検出し、この検出した弾性波を解析することにより、回転軸に発生する異常を診断することを特徴とする回転軸の異常診断方法。   When detecting an abnormality occurring on the rotating shaft, the acoustic wave from the rotating shaft is transmitted through the liquid using the acoustic emission (AE) sensor of the elastic wave detecting means having a liquid reservoir that collects the liquid in contact with a part of the rotating shaft. And detecting an abnormality occurring in the rotating shaft by analyzing the detected elastic wave. 前記弾性波検出手段は、前記回転軸に取付けた円盤状のリングと、このリングに接する液体を溜める液体溜りと、液体を伝播する弾性波を検出するアコースティックエミッション(AE)センサとを用いることを特徴とする請求項5に記載の回転軸の異常診断方法。   The elastic wave detecting means uses a disc-shaped ring attached to the rotating shaft, a liquid reservoir for storing a liquid in contact with the ring, and an acoustic emission (AE) sensor for detecting an elastic wave propagating through the liquid. 6. The method for diagnosing an abnormality of a rotating shaft according to claim 5. 前記回転軸の一部に接する液体を溜める液体溜りは、液体として磁性流体を用いることを特徴とする請求項5に記載の回転軸の異常診断方法。   6. The method for diagnosing an abnormality of a rotating shaft according to claim 5, wherein the liquid reservoir for storing the liquid in contact with a part of the rotating shaft uses a magnetic fluid as the liquid. 前記弾性波検出手段において測定した弾性波のうち、解析する弾性波を選択して解析することを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の回転軸の異常診断方法。



8. The rotating shaft abnormality diagnosis method according to claim 5, wherein an elastic wave to be analyzed is selected and analyzed among elastic waves measured by the elastic wave detecting means.



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