JP4941306B2

JP4941306B2 - 駆動軸損傷診断ユニット

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Publication number: JP4941306B2
Application number: JP2007542610A
Authority: JP
Inventors: 豊樹杉山; 貴司大野
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2005-11-04
Filing date: 2006-10-25
Publication date: 2012-05-30
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Description

この発明は、圧延設備等の駆動軸の損傷を診断するための駆動軸損傷診断ユニットの構成に関する。

鉄鋼の圧延設備では、駆動軸に大きな負荷が掛かるため、駆動軸が損傷しやすく、損傷を早く検知して故障を防止することが重要となっている。そのため、定期的に分解検査が行われているが、この検査に手間および時間が掛かるため、分解検査に代わる稼働中での検査が望まれており、駆動軸の損傷を監視するニーズが高いものとなっている。圧延設備の駆動軸は、それ自体が回転するため、これを監視するにはワイヤレス化が不可欠となる。

一方、特許文献１には、自動車の駆動軸に設けられている十字軸継手において、クロスの中央部にセンサ設置孔が設けられており、同孔内に、温度センサおよび送信部を有するセンサ装置が設けられているものが提案されている。
特開２００１−３０４９７５号公報

圧延設備の駆動軸の損傷を診断するには、上記特許文献１の自動車の駆動軸用構成を圧延設備の駆動軸用として適用することが考えられるが、圧延設備用駆動軸は圧延する機構上、２つの駆動軸が密着していて、十字軸継手の外部に隙間が無く、センサの出力を取り出すためのアンテナを外部に取り付けることができないという問題がある。

この発明の目的は、圧延設備等の駆動軸の損傷を診断するに際して、センサの出力を取り出すことが困難であるという問題を解消した駆動軸損傷診断ユニットを提供することにある。

この発明による駆動軸損傷診断ユニットは、十字軸継手のクロスに結合されるベアリングカップに設けられる駆動軸損傷診断ユニットであって、ベアリングカップに設けられたケース挿入孔に挿入されるケースと、ケース底部近傍に設けられて十字軸継手のクロスの状態を検出するセンサと、ケース内に着脱可能に嵌められているセンサ基板、ワイヤレス通信機および電池とを備えており、ワイヤレス通信機は、ワイヤレス基板およびこれに立設されたアンテナを有しているものにおいて、センサ基板がケース底壁に配置され、その上に電池が、さらにその上にワイヤレス通信機が配置されており、ワイヤレス通信機は、電池押さえ部および電池押さえ部とワイヤレス基板との間に介在された複数のスペーサからなる通信機支持部材に支持されており、ケースは、フランジを有する円筒部およびこれと別体の底壁からなり、底壁は、その下方から挿入された複数のケース組立てボルトによって通信機支持部材の電池押さえ部の下面に着脱自在に取り付けられており、ケースのフランジ部に複数のボルト挿通孔が形成されており、ケースの開口が樹脂製シール部材によって閉鎖されていることを特徴とするものである。

十字軸継手は、２つの回転軸の端部にそれぞれ設けられたフランジヨーク間に配されるクロス（十字軸）および４つのクロスベアリングからなる。クロスベアリングは、ベアリングカップおよび複数のころからなり、ベアリングカップとフランジヨークとがボルトで結合されることにより、２つの回転軸は、相対的な揺動が可能とされかつ回転が確実に伝達するように結合される。クロスとベアリングカップとの相対的揺動は、一方の回転軸から他方の回転軸に回転運動を伝達する際の衝撃を緩和するバッファー機能を果たす。

十字軸継手は、例えば軸受鋼により形成され、ケースおよび通信機支持部材は、適宜な金属製（通常は、鋼製）とされる。

駆動軸損傷診断ユニットは、十字軸継手のクロスの各軸部（トラニオン）にそれぞれ設けられるもので、１つの駆動軸損傷診断ユニットは、アンテナおよびワイヤレス基板からなるワイヤレス通信機と、センサおよびセンサ基板からなるセンサユニットと、これらの電源となる電池とからなる。センサ基板には、プリアンプおよび電源回路などが内蔵される。

ケースは、有底円筒状とされ、そして、例えば、ケースの底壁の外周にセンサが取り付けられ、ケースの底壁の上面にセンサ基板が設置され、センサからセンサ基板に通じる接続線用通路がケースの底壁に設けられる。そして、センサ基板を先にケースの底壁に設置した後、この上に電池が配置される。

金属製ケースの開口は、送受信に悪影響を及ぼさないようにしてアンテナを保護するため、樹脂製シール部材で閉鎖することが好ましい。この場合に、ケースの開口を直接樹脂製シール部材で閉鎖してもよく、ケースの開口をワイヤレス通信機の支持部材によって閉鎖し、この支持部材の開口を樹脂製シール部材で閉鎖するようにしてもよい。

ワイヤレス通信機は、電池押さえ部および電池押さえ部とワイヤレス基板との間に介在された複数のスペーサからなる通信機支持部材に支持されており、ケースの開口が樹脂製シール部材によって閉鎖されている。このようにすると、アンテナの特性変化が抑えられるとともに、圧延時の衝撃による電池外れを防止することができる。この場合、ケースは、フランジを有する円筒部およびこれと別体の底壁からなり、底壁は、その下方から挿入された複数のケース組立てボルトによって通信機支持部材の電池押さえ部の下面に着脱自在に取り付けられており、ケースのフランジ部が複数のケース取付けボルトによってベアリングカップに着脱可能に取り付けられることが好ましい。このようにすると、ワイヤレス基板、電池および変位センサの交換が容易なものとなる。

従来のベアリングカップには、グリースを供給するための孔が設けられているので、駆動軸損傷診断ユニットを従来の駆動軸に設置する場合、この孔がケース挿入孔として使用され、グリース供給用の孔は、別の位置に設けられる。

この駆動軸損傷診断ユニットを備えた駆動軸監視システムは、十字軸継手のクロスの各軸部にそれぞれ設けられた駆動軸損傷診断ユニット（子機）と、子機と送受信してセンサ出力を取得するとともに必要な指示を子機に与える親機と、センサ出力を処理して損傷の程度について判別する監視パソコンなどとから構成される。

センサは、十字軸継手の損傷（剥離）を検知するためのもので、例えば、変位センサ（センサからクロス表面までの距離の変化によって損傷を検出する）とされるが、これに限定されるものではなく、圧電型加速度ピックアップにより損傷を振動で検知する振動センサ、損傷部から発生するＡＥ（アコースティック・エミッション）を検知して損傷を診断するＡＥセンサ、損傷を温度上昇で検知する温度センサ、損傷をクロスからころを介してベアリングカップに作用する力に伴う歪量の増大で検知する非接触歪センサ（歪によって損傷を検出する）、その他のセンサが適宜使用される。

アンテナの頂部は、樹脂製シール部材内に挿入されることがあり、この場合に、アンテナの頂面がシール部材の頂面と面一とされることがあり、アンテナの頂面がシール部材の頂面よりも外方に突出していることがあり、アンテナの頂面がシール部材の頂面よりも内方にあってアンテナの頂面にシール部材の樹脂部分が薄く存在していることがある。圧延に伴って生じる鉄粉（スケール）がアンテナに積もることによる特性変化が懸念される場合には、アンテナの頂面上部に樹脂製シール部材を存在させて、ワイヤレス通信機のアンテナを外部に露出させることなく通信可能にすればよく、そのような懸念がない場合には、アンテナの頂面を樹脂製シール部材より突出させ、送受信時の電波状態をより良好にすればよい。いずれにしろ、ケース（または通信機支持部材）の開口は、アンテナによる送受信を邪魔しないように、樹脂製シール部材によって塞がれる。ワイヤレス通信を行うためには、アンテナの頂部に障害物がないようにすることが重要であるが、このようにすることで、ケースの開口を塞ぐための構成が電波放出に悪影響を及ぼさないため、例えば１０ｍ離れている親機に信号を送る際にも確実に送信することができる。

好ましくは、アンテナの頂部は、ループ状に形成されてケースの頂面よりも外方に突出させられており、樹脂製シール部材は、アンテナの頂部を覆うように形成される。この場合に、アンテナの全長は、波長λの１／４とすることが好ましく、また、樹脂製シール部材に、アンテナの頂部が収められる環状溝が形成されていることが好ましい。このようにすると、アンテナ性能をより一層上げることができ、高速回転中でも安定した送受信が行え、しかも、ワイヤレスの出力を落とすことができることから、電池の長寿命化が可能となる。

上記の駆動軸損傷診断ユニットがベアリングカップに設けられる際には、駆動軸損傷診断ユニットのケースがベアリングカップのケース挿入孔に外側（径方向外方）から挿入されているとともに、ケースのフランジ部が複数のケース組立てボルトによってベアリングカップにねじ合わされることにより、駆動軸損傷診断ユニットが着脱自在に内蔵されていることがある。このようなベアリングカップは、駆動軸損傷診断ユニットが内蔵されていないベアリングカップに代えてこれを使用することにより、既存の圧延設備における駆動軸損傷診断を容易に行うことができる。

この発明の駆動軸損傷診断ユニットによると、ケース内に配されたワイヤレス通信機によって、センサの出力を取り出すことが可能であり、また、電池およびワイヤレス通信機がこの順でケースに着脱可能に嵌められているので、電池がワイヤレス通信機の電波障害物になることがない。また、ワイヤレス基板、電池、センサの交換は、クロスを分解することなく行うことができ、不具合または故障の部品を定期点検時に容易に交換することができる。

図１は、この発明による駆動軸損傷診断ユニットが好適に使用される圧延設備の駆動軸を示す斜視図である。図２は、この発明による駆動軸損傷診断ユニットを使用した駆動軸監視システムを示すブロック図である。図３は、この発明による駆動軸損傷診断ユニットおよびこれを内蔵したベアリングカップの実施形態を示す断面図である。図４は、この発明が対象とする駆動軸損傷診断ユニットの参考例の縦断面図である。図５は、この発明による駆動軸損傷診断ユニットの実施形態を示す縦断面図である。図６は、同斜視図である。図７は、同分解斜視図である。図８は、駆動軸損傷診断ユニットの変形例を示す縦断面図である。

(1) 駆動軸
(4) 十字軸継手
(7) クロス
(9) ベアリングカップ
(11) 駆動軸損傷診断ユニット
(12) ケース挿入孔
(13) ケース
(13c) めねじ部
(13d) おねじ部
(14b) センサ（変位センサ）
(15) ワイヤレス通信機
(15a) ワイヤレス基板
(15b) アンテナ
(16) 通信機支持部材
(16a) 底壁
(16d) おねじ部
(17) 電池
(18) 樹脂製シール部材
(21) ナット
(31) 駆動軸損傷診断ユニット
(33) ケース
(42) 円筒部
(43) フランジ部
(44) 底壁
(34b) センサ（変位センサ）
(35) ワイヤレス通信機
(36) 通信機支持部材
(37) 電池
(38) 樹脂製シール部材
(38c) 環状溝
(45) ケース取付けボルト
(47) ワイヤレス基板
(48) アンテナ
(48b) 頂部
(49) 電池押さえ部
(50) スペーサ
(52) ケース組立てボルト
(61) ワイヤレス基板
(62) アンテナ
(62b) 頂部
(63) 樹脂製シール部材
(63c) 環状溝

この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。以下の説明において、駆動軸損傷診断ユニットの上下は、図４および図５の上下をいうものとする。駆動軸に取り付けられた状態では、上は、径方向外方に、下は、径方向内方に相当する。

図１は、この発明による駆動軸損傷診断ユニットが使用される圧延設備の駆動軸(1)の一部を示している。駆動軸(1)は、図示省略した圧延ローラと駆動モータとを接続して、駆動モータの回転を圧延ローラに伝達するもので、圧延ローラに一端部が結合されたローラ回転軸(2)と、ローラ回転軸(2)の他端部に十字軸継手(4)を介して一端部が結合された中間回転軸(3)と、中間回転軸(3)の他端部に十字軸継手を介して一端部が結合され、他端部が駆動モータに結合されたモータ回転軸とからなる。十字軸継手(4)による結合部分の構成は、モータ回転軸側とローラ回転軸(2)側とで同じであり、１対の回転軸(2)(3)がこれらの結合端部に介在された十字軸継手(4)により相対的に揺動可能に結合されている。

一方の回転軸(2)の結合端部には、角度にして９０°の大きさのフランジヨーク(5)が１８０°離れて対向するように設けられており、他方の回転軸(3)の結合端部には、角度にして９０°の大きさのフランジヨーク(6)が一方の回転軸(2)と９０°ずれた位置に１８０°離れて対向するように設けられている。十字軸継手(4)は、４つの軸部（トラニオン）(7a)を有しているクロス（十字軸）(7)と、クロス(7)と各ヨーク(5)(6)との結合部位に設けられる４つのクロスベアリング(8)とからなる。各クロスベアリング(8)は、図２に示すように、ベアリングカップ(9)およびこれに支持された複数のころ(10)からなる。各フランジヨーク(5)(6)には、めねじ部(5a)(6a)が設けられ、各ベアリングカップ(9)には、ボルト挿通孔(9a)が設けられており、一方の回転軸(2)の突き合わせ端部において、１対のフランジヨーク(5)とこれらに対応する１対のベアリングカップ(9)とがボルトで結合されるとともに、他方の回転軸(3)の突き合わせ端部において、１対のフランジヨーク(6)とこれらに対応する１対のベアリングカップ(9)とがボルトで結合されることにより、回転軸(2)(3)同士が互いに回転を伝達するように結合されている。クロス(7)とベアリングカップ(9)とは、ころ(10)を介して接触することにより、相対的に揺動可能であり、一方の回転軸(2)から他方の回転軸(3)に回転運動を伝達する際の衝撃を緩和するバッファー機能を果たしている。こうして、圧延ローラの移動が許容されることにより、駆動軸(1)への衝撃が緩和されている。しかしながら、十字軸継手(4)には、衝撃等による大きな負荷が掛かるため、長期間の使用により損傷が進行していくことになる。この損傷の進行を監視するため、各ベアリングカップ(9)には、クロス(7)の損傷を検知する駆動軸損傷診断ユニット(11)が内蔵されている。

図３に示すように、ベアリングカップ(9)には、クロス(7)の軸部(7a)を収納するクロス軸部収納空間(9b)が内周側から設けられており、複数のころ(10)は、クロス(7)の軸部(7a)の外周に接触して転がるように同空間(9b)内に配置されている。ベアリングカップ(9)には、さらに、クロス軸部収納空間(9b)に通じるケース挿入孔(12)がその外周側から設けられている。このケース挿入孔(12)は、クロス(7)およびベアリングカップ(9)ところ(10)との転がり接触部を潤滑するためのグリースを供給するためにあけられていた孔が転用されたものである。

駆動軸損傷診断ユニット(11)は、ベアリングカップ(9)に設けられたケース挿入孔(12)に挿入された有底円筒状ケース(13)と、ケース(13)に支持されて十字軸継手(4)のクロス(7)の状態を検出するセンサユニット(14)と、センサユニット(14)からの出力を外部に取り出すためのワイヤレス通信機(15)と、ワイヤレス通信機(15)を支持する有底円筒状の通信機支持部材(16)と、センサユニット(14)およびワイヤレス通信機(15)に電力を供給する電池(17)と、通信機支持部材(16)の開口を閉鎖する樹脂製シール部材(18)とを有している。

ケース挿入孔(12)は、開口部(12a)と、開口部(12a)より小径の小径部(12b)、および小径部(12b)より大径の大径部(12c)からなり、これにより、開口部(12a)と小径部(12b)との境界部分に、第１の環状段部(12d)が形成され、小径部(12b)と大径部(12c)との境界部分に、第２の環状段部(12e)が形成されている。

図２は、この発明による駆動軸損傷診断ユニット(11)を使用した駆動軸監視システムのハードウェア構成を示している。同図に示すように、各駆動軸損傷診断ユニット(11)は、この駆動軸監視システムの子機として使用されており、各子機(11)は、センサユニット(14)からの出力をワイヤレス通信機(15)を介して親機(19)に送信する。親機(19)には監視パソコン(20)が接続されている。監視パソコン(20)は、圧延設備から離れた監視室内などに設置され、各駆動軸損傷診断ユニット(11)から送られてくるデータを処理して、クロス(7)の損傷の程度について判別し、その結果を監視パソコン(20)のディスプレイに表示する。

駆動軸(1)が回転すると、クロス(7)とベアリングカップ(9)とは、ころ(10)を介して力を及ぼし合い、この力によって生じるクロス(7)とベアリングカップ(9)との相対変位がセンサユニット(14)によって検知され、ワイヤレス通信機(15)によって親機(19)に送信される。ワイヤレス通信機(15)は、ベアリングカップ(9)に内蔵されているので、圧延設備用駆動軸のように２つの駆動軸(1)が密着していて、十字軸継手(4)の外部に隙間が無い場合でも、センサユニット(14)からの出力を容易に取り出すことができる。クロス(7)表面に損傷が生じていると、センサユニット(14)からの出力が正常時と相違することになり、この相違量が許容範囲かどうかを判定することにより、駆動軸(1)の損傷診断を行うことができる。クロス(7)の各軸部(7a)は、損傷の進行の程度が通常異なっているので、損傷診断は、各軸部(7a)毎に行われる。こうして、駆動軸(1)を稼働させた状態で損傷の診断を行うことが可能となり、稼働を停止しての分解検査をなくすことができる。

次いで、図４を参照して、この発明が対象とする駆動軸損傷診断ユニット(11)の参考例の各構成要素の詳細について説明する。

ケース(13)は、ケース挿入孔(12)の小径部(12b)とほぼ同じ外径の小径部(13a)と、ケース挿入孔(12)の大径部(12c)とほぼ同じ外径の大径部(13b)と、大径部(13b)の開口を閉鎖している底壁(13c)とからなる。ケース(13)がケース挿入孔(12)に挿入された状態（図３参照）では、大径部(13b)の外周縁部が同孔(12)の第２の環状段部(12e)に当接し、小径部(13a)は、同孔(12)の小径部(12b)から突出して同孔(12)の開口部(12a)内に位置し、大径部(13b)は、同孔(12)の大径部(12c)から突出してクロス軸部収納空間(9b)内に位置している。ケース(13)の小径部(13a)の端部には、内周にめねじ部(13c)が、外周におねじ部(13d)がそれぞれ設けられている。

ケース(13)は、ケース挿入孔(12)に径方向内方から嵌め入れられ、小径部(13a)のおねじ部(13d)にねじ合わされたナット(21)が同孔(12)の第１の環状段部(12d)に当接することでベアリングカップ(9)に固定されている。ナット(21)の外側の端面には、Ｏリング配置用の環状凹部(21a)が形成され、この凹部(21a)に、Ｏリング(22)が配置されている。また、ケース(13)の小径部(13a)の大径部寄りの部分には、大径部(13b)との間にＯリング収納環状空間を形成するフランジ部(13e)が設けられており、同空間に、ケース挿入孔(12)に密接するＯリング(23)が配置されている。

センサユニット(14)は、プリアンプおよび電源回路を有しケース(13)底壁(13c)上面に配置されたセンサ基板(14a)と、クロス(7)の軸部(7a)の外周を臨むようにケース(13)の大径部(13b)の外周に設けられた変位センサ(14b)と、センサ基板(14a)と変位センサ(14b)とをつなぐ接続線(14c)とからなる。

ワイヤレス通信機(15)は、通信機支持部材(16)の底壁(16a)に載置されたワイヤレス基板(15a)と、ワイヤレス基板(15a)に立設されたアンテナ(15b)とからなる。

通信機支持部材(16)は、底壁(16a)、周壁(16b)および周壁(16b)頂部に設けられたフランジ部(16c)からなる。

電池(17)は、略Ｕ字状の電池ホルダ(17a)に横置き状態で保持されて、センサ基板(14a)上に載置されている。

通信機支持部材(16)の周壁(16b)外周には、ケース(13)開口部内周に設けられためねじ部(13c)にねじ合わされるおねじ部(16d)が設けられている。通信機支持部材(16)がケース(13)にねじ合わされた際には、通信機支持部材(16)のフランジ部(16c)がナット(21)の凹部(21a)に配置されたＯリング(22)に密着するようになされている。また、通信機支持部材(16)の底壁(16a)下面と横置き状態の電池(17)の周面上部との間には隙間がなく、電池(17)は、通信機支持部材(16)の底壁(16a)によってその動きが抑えられている。通信機支持部材(16)がケース(13)にねじ合わされていることにより、大きな衝撃が加わった場合でも、通信機支持部材(16)が外れることが防止されているとともに、ユニットの各構成部材間で接触が必要なもの同士が確実に接触させられている。

通信機支持部材(16)の開口を閉鎖している樹脂製シール部材(18)は、周壁(16b)の頂部に樹脂モールドにより一体化されている。この樹脂モールドに際しては、ワイヤレス通信機(15)が通信機支持部材(16)内に支持された状態でそのアンテナ(15b)の頂部が通信機支持部材(16)の周壁(16b)の頂部の中央に位置させられ、アンテナ(15b)の頂部と通信機支持部材(16)の周壁(16b)との間に樹脂が充填成形されている。これにより、衝撃によって樹脂製シール部材(18)が外部に飛び出すことが防止されている。そして、アンテナ(15b)を介しての親機(19)との送受信は、アンテナ(15b)の障害物となるもの（例えば電池など）がアンテナ(15b)の頂部に位置していないことから、安定した通信が可能である。

また、電池(16)の交換およびワイヤレス通信機(15)の修理は、通信機支持部材(16)を外すことにより、容易に行うことができ、例えば、ライン定期点検時（週２回程度）にこれを行えばよく、保全性が非常に優れたものとなっている。

上記駆動軸損傷診断ユニット(11)は、損傷診断ユニットを有していない駆動軸に対して、ケース(13)の形状をベアリングカップ(9)のケース挿入孔(12)に合わせて形成することにより、着脱自在に取り付けることができる。これにより、既存の駆動軸の損傷診断を容易に行うことができる。駆動軸損傷診断ユニット(11)は、これをベアリングカップ(9)に内蔵しておいて、ベアリングカップ(9)ごと取り替えることも可能であり、このようにしても、既存の駆動軸の損傷診断を容易に行うことができる。

図５から７までは、この発明による駆動軸損傷診断ユニットの実施形態を示している。

駆動軸損傷診断ユニット(31)は、ベアリングカップ(9)に設けられたケース挿入孔(12)（図３参照）に挿入される有底円筒状ケース(33)と、ケース(33)に支持されて十字軸継手(4)のクロス(7)の状態を検出するセンサユニット(34)と、センサユニット(34)からの出力を外部に取り出すためのワイヤレス通信機(35)と、ワイヤレス通信機(35)を支持する通信機支持部材(36)と、センサユニット(34)およびワイヤレス通信機(35)に電力を供給する電池(37)と、ケース(33)の開口を閉鎖する樹脂製シール部材(38)とを有している。

ケース挿入孔(12)には、図５に示すように、スラストワッシャ(39)よりも下方（径方向内方）にある第１ガイドリング(40)と、スラストワッシャ(39)よりも上方（径方向外方）にある第２ガイドリング(41)とが嵌め入れられている。第２ガイドリング(41)には、複数のめねじ部(41a)および１つのグリースニップル(41b)が設けられている。

ケース(33)は、フランジ部(43)を有しかつ第２ガイドリング(41)の内径とほぼ同じ外径の円筒部(42)と、円筒部(42)とは別体とされてその下端部に嵌め合わされている底壁(44)とからなる。フランジ部(43)は、その下面が第２ガイドリング(41)の上面に当接させられている。ケース(33)の円筒部(42)および底壁(44)の外径は、等しくされており、ケース(33)は、上方から第１および第２ガイドリング(40)(41)内に挿入することができる。フランジ部(43)には、ケース(33)を第２ガイドリング(41)に結合するためのケース取付けボルト(45)が挿通される複数の貫通孔(43a)が設けられている。ケース(33)は、ケース取付けボルト(45)が上方からフランジ部(43)を貫通して第２ガイドリング(41)のめねじ部(41a)にねじ合わされることでベアリングカップ(9)に固定される。ケース(33)の外周には、第２ガイドリング(41)の内周に密接するＯリング(46)が配置されている。

ケース(33)のフランジ部(43)は、円筒部(42)の上端よりもやや下方に設けられており、円筒部(42)の上端部には、ベアリングカップ(9)から外すときに取り外しやすいように、取手(42a)が一体に形成されている。

センサユニット(34)は、プリアンプおよび電源回路を有するセンサ基板(34a)と、クロス(7)の軸部(7a)の外周を臨むようにケース(33)の底壁(44)の外周に設けられたおねじタイプの変位センサ(34b)と、センサ基板(34a)と変位センサ(34b)とをつなぐ接続線(34c)とからなる。底壁(44)は、変位センサ(34b)の取付け部材の機能を有している。

ワイヤレス通信機(35)は、ワイヤレス基板(47)と、ワイヤレス基板(47)に立設されたアンテナ(48)とからなる。アンテナ(48)は、ワイヤレス基板(47)から上方にのびる立上り部(48a)と、立上り部(48a)に連なりかつワイヤレス基板(47)と平行なループ状に形成された頂部(48b)とを有している。アンテナ(48)は、銅線で形成されており、立上り部(48a)および頂部(48b)を合わせた全長が波長λの１／４とされている。頂部(48b)は、ケース(33)の上面よりも上方に突出させられている。

通信機支持部材(36)は、電池(37)に上方から当接させられる孔あき円板部(49a)、孔あき円板部(49a)の外周縁から下方にのび電池(37)を両側から覆うとともに電池(37)の両端部が切欠き部(49c)から突出させられている円筒部(49b)、および円筒部(49b)の下端部に設けられたフランジ部(49d)からなる電池押さえ部(49)と、電池押さえ部(49)の孔あき円板部(49a)とワイヤレス基板(47)との間に介在させられた複数のスペーサ(50)とからなる。通信機支持部材(36)は、ワイヤレス基板(47)を上方から貫通するおねじ(51)にスペーサ(50)が嵌め被せられ、このおねじ(51)が電池押さえ部(49)の孔あき円板部(49a)に設けられためねじにねじ込まれることによって組み立てられている。ここで、スペーサ(50)の高さを所定の値とすることで、ワイヤレス基板(47)の位置したがってアンテナ(48)の頂部(48a)の位置を所定位置に設定することができる。

樹脂製シール部材(38)は、円筒部(38a)および頂壁(38b)からなる。ケース(33)の円筒部(42)の上端部内周には、環状の内方突出部(42b)が形成されており、樹脂製シール部材(38)の円筒部(38a)の外周は、この内方突出部(42b)によって上方への抜けが防止されるように段付き状に形成されている。これにより、衝撃によって樹脂製シール部材(38)が外部に飛び出すことが防止されている。

樹脂製シール部材(38)は、アンテナ(48)をケース(33)の上面よりも上方に突出させるため、その上面がアンテナ(48)の頂部(48b)よりもさらに上方に位置するように形成されている。樹脂製シール部材(38)の頂壁(38b)の下面には、アンテナ(48)の頂部(48b)が収められる環状溝(38c)が形成されている。樹脂製シール部材(38)のケース(33)の上面からの突出量は、上下の駆動軸(1)と干渉しないような大きさ（数ｍｍ程度）とされている。

ケース(33)の底壁(44)には、下方から段付きのボルト挿通孔(44a)が設けられており、ケース(33)の底壁(44)の上面に通信機支持部材(36)の電池押さえ部(49)のフランジ部(49d)が重ねられている。通信機支持部材(36)の電池押さえ部(49)のフランジ部(49d)の上面には、ケース(33)の円筒部(42)の下端部に設けられた内向きフランジ部(42c)がさらに重ね合わせられている。そして、ケース(33)の底壁(44)のボルト挿通孔(44a)に対応するように、ケース(33)の内向きフランジ部(42b)にめねじ部が、通信機支持部材(36)の電池押さえ部(49)のフランジ部(49d)に貫通孔がそれぞれ形成され、ケース(33)の底壁(44)の下方からねじ込まれたケース組立てボルト(52)によって、ケース(33)の円筒部(42)、通信機支持部材(36)およびケース(33)の底壁(44)が一体化されている。

こうして、駆動軸損傷ユニット(31)は、樹脂製シール部材(38)が設けられたケース(33)と、アンテナ(48)付きのワイヤレス基板(47)および電池(37)が支持された通信機支持部材(36)と、変位センサ(34b)が取り付けられたケース底壁(44)との３つの部分から構成されており、これらを分解するには、ケース底壁(44)の下方から挿通されたケース組立てボルト(52)を外すだけでよいので、ワイヤレス基板(47)や電池(37)の交換が必要になった際、容易にその交換を行うことができ、保全性が非常に優れたものとなっている。そして、アンテナ(48)を介しての親機(19)との送受信は、アンテナ(48)の障害物となるもの（例えば電池など）がアンテナ(48)の頂部に位置していないことから、安定した通信が可能であり、しかも、参考例に比べて、ケース(33)の上面からに突出しているアンテナ(48)の面積が大幅に増加しており、これにより、通信感度が上がり、十分な通信品質が確保されている。

上記駆動軸損傷診断ユニット(31)は、損傷診断ユニットを有していない駆動軸に対して、ケース(33)をケース挿入孔(12)に挿入することにより、着脱自在に取り付けることができ、これにより、既存の駆動軸の損傷診断を容易に行うことができる。

なお、上記実施形態のアンテナ(48)および樹脂製シール部材(38)の構成は、参考例におけるワイヤレス通信機(15)を図８の構成とすることにより、参考例に適用することができる。

図８において、ワイヤレス通信機(15)は、通信機支持部材(16)の底壁(16a)に載置されたワイヤレス基板(61)と、ワイヤレス基板(61)に立設されたアンテナ(62)とからなる。通信機支持部材(16)の開口は、樹脂製シール部材(63)によって閉鎖されている。通信機支持部材(16)は、底壁(16a)、周壁(16b)および周壁(16b)頂部に設けられたフランジ部(16c)からなり、通信機支持部材(16)の周壁(16b)外周には、ケース(13)開口部内周に設けられためねじ部(13c)にねじ合わされるおねじ部(16d)が設けられている。

アンテナ(62)は、ワイヤレス基板(61)から上方にのびる立上り部(62a)と、立上り部(62a)に連なりかつワイヤレス基板(61)と平行なループ状に形成された頂部(62b)とを有している。アンテナ(62)は、銅線で形成されており、立上り部(62a)および頂部(62b)を合わせた全長が波長λの１／４とされている。頂部(62b)は、通信機支持部材(16)の上面よりも上方に突出させられている。

樹脂製シール部材(63)は、円筒部(63a)および頂壁(63b)からなる。通信機支持部材(16)の周壁(16b)の上端部内周には、環状の内方突出部(16e)が形成されており、樹脂製シール部材(63)の円筒部(63a)の外周は、この内方突出部(16e)によって上方への抜けが防止されるように段付き状に形成されている。樹脂製シール部材(63)は、アンテナ(62)を通信機支持部材(16)の上面よりも上方に突出させるため、その上面がアンテナ(62)の頂部(62b)よりもさらに上方に位置するように形成されている。樹脂製シール部材(63)の頂壁(63b)の下面には、アンテナ(62)の頂部(62b)が収められる環状溝(63c)が形成されている。樹脂製シール部材(63)の通信機支持部材(16)の上面からの突出量は、上下の駆動軸(1)と干渉しないような大きさ（数ｍｍ程度）とされている。

この発明は、圧延設備等の駆動軸の損傷を診断するための駆動軸損傷診断ユニットを提供する。従来、駆動軸の損傷を診断するためには、定期的に分解検査を実施していたが、この発明の駆動軸損傷診断ユニットを使用することにより、分解検査に掛かる手間および時間を省略することができる。

Claims

十字軸継手のクロスに結合されるベアリングカップに設けられる駆動軸損傷診断ユニットであって、ベアリングカップに設けられたケース挿入孔に挿入されるケースと、ケース底部近傍に設けられて十字軸継手のクロスの状態を検出するセンサと、ケース内に着脱可能に嵌められているセンサ基板、ワイヤレス通信機および電池とを備えており、ワイヤレス通信機は、ワイヤレス基板およびこれに立設されたアンテナを有しているものにおいて、
センサ基板がケース底壁に配置され、その上に電池が、さらにその上にワイヤレス通信機が配置されており、ワイヤレス通信機は、電池押さえ部および電池押さえ部とワイヤレス基板との間に介在された複数のスペーサからなる通信機支持部材に支持されており、ケースは、フランジを有する円筒部およびこれと別体の底壁からなり、底壁は、その下方から挿入された複数のケース組立てボルトによって通信機支持部材の電池押さえ部の下面に着脱自在に取り付けられており、ケースのフランジ部に複数のボルト挿通孔が形成されており、ケースの開口が樹脂製シール部材によって閉鎖されていることを特徴とする駆動軸損傷診断ユニット。
請求項１の駆動軸損傷診断ユニットが設けられたベアリングカップであって、駆動軸損傷診断ユニットのケースがベアリングカップのケース挿入孔に挿入され、ケースのフランジ部が複数のケース取付けボルトによってベアリングカップにねじ合わされることにより、駆動軸損傷診断ユニットが着脱自在に内蔵されているベアリングカップ。