JP5609567B2 - スリッパー型スピンドル継手の焼付き検知方法およびスリッパー型スピンドル継手焼付き検知装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ロール駆動用モータの回転トルクを圧延ロールに伝えるスピンドルのロール側端部に設けられたスリッパー型スピンドル継手の焼付きを検知する方法およびスリッパー型スピンドル継手焼付き検知装置に関するものである。
鋼などの金属からなる被圧延材を圧延する圧延機として、スリッパー型スピンドル継手を有するものは、例えば図４に示すように、上下一対の圧延ロール１１ａ，１１ｂと、これらの圧延ロール１１ａ，１１ｂを駆動するロール駆動用モータ１２と、このロール駆動用モータ１２の回転軸１２１に連結された減速機１３と、この減速機１３の出力軸１３１に連結されたピニオンギヤスタンド１４と、このピニオンギヤスタンド１４の出力軸１４１，１４２から出力されるロール駆動用モータ１２の回転トルクを圧延ロール１１ａ，１１ｂに伝える上下一対のスピンドル１５ａ，１５ｂとを備え、スピンドル１５ａ，１５ｂの両端部にスリッパー型スピンドル継手１６，１７を設けている。
スリッパー型スピンドル継手１６，１７のうちモータ側のスリッパー型スピンドル継手１６は、スピンドル１５ａ，１５ｂのモータ側端部に設けられたスピンドル側カップリング１６１と、このスピンドル側カップリング１６１の内部に摺動自在に組み込まれたスリッパーメタル１６２と、このスリッパーメタル１６２を介してスピンドル側カップリング１６１と連結されたフォークカップリング１６３と、このフォークカップリング１６３をピニオンギヤスタンド１４の出力軸１４１，１４２に連結するモータ側カップリング１６４とから構成されている。そして、ロール側のスリッパー型スピンドル継手１７は、スピンドル１５ａ，１５ｂのロール側端部に設けられたスピンドル側カップリング１７１と、このスピンドル側カップリング１７１の内部に摺動自在に組み込まれたスリッパーメタル１７２と、このスリッパーメタル１７２を介してスピンドル側カップリング１７１と連結されたフォークカップリング１７３と、このフォークカップリング１７３を圧延ロール１１ａ，１１ｂの端部に連結するロール側カップリング１７４とから構成されている。
このようなスリッパー型スピンドル継手１６，１７は、ロール駆動用モータ１２の回転トルクを圧延ロール１１ａ，１１ｂに比較的高トルクで伝えることができる。しかし、ロール側のスリッパー型スピンドル継手１７は、モータ側のスリッパー型スピンドル継手１６のように、潤滑油の飛散等を防止するためにスピンドル側カップリング１６１やフォークカップリング１６３を密封箱１８に収納することがスペース的に難しい。このため、潤滑油が圧延時に飛散した圧延水と共に流れてしまうと、スリッパーメタル１７２に異常発熱が生じ、スリッパーメタル１７２の異常発熱によってスリッパー型スピンドル継手１７が焼付きを起こす。
そこで、従来では、磨耗などにより異音を発しているスリッパー型スピンドル継手１７を設備保全員の巡回点検によって見つけ出している。そして、異音を発しているスリッパー型スピンドル継手１７のスリッパーメタル温度を放射温度計により測定してスリッパー型スピンドル継手１７の焼付きを検知しているが、異音検知の可否は設備保全員の熟練によるところが大きいため、スリッパー型スピンドル継手１７の焼付きを正確に検知することができないなどの問題がある。
このような問題などを解消するため、例えば特許文献１には、ロール駆動用モータの回転数やスピンドルの傾斜角などからスリッパーメタルの接触面圧Ｐと摺動速度Ｖを算出し、それらの積であるＰＶ値の積分値を圧延時間で除した値を用いてスリッパー型スピンドル継手の焼付きを検知する技術が開示されている。
このような問題などを解消するため、例えば特許文献１には、ロール駆動用モータの回転数やスピンドルの傾斜角などからスリッパーメタルの接触面圧Ｐと摺動速度Ｖを算出し、それらの積であるＰＶ値の積分値を圧延時間で除した値を用いてスリッパー型スピンドル継手の焼付きを検知する技術が開示されている。
また、特許文献２及び３には、スリッパーメタルの温度を熱電対により測定してスリッパー型スピンドル継手の焼付きを検知する技術が開示されている。
特許文献１〜３に開示された技術によると、磨耗などにより異音を発しているスリッパー型スピンドル継手を設備保全員の巡回点検によって見つけ出したり、スリッパー型スピンドル継手の焼付きを設備保全員の経験によって判断したりすることなくスリッパー型スピンドル継手の焼付きを検知することが可能である。
特許文献１〜３に開示された技術によると、磨耗などにより異音を発しているスリッパー型スピンドル継手を設備保全員の巡回点検によって見つけ出したり、スリッパー型スピンドル継手の焼付きを設備保全員の経験によって判断したりすることなくスリッパー型スピンドル継手の焼付きを検知することが可能である。
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、ＰＶ値を演算する乗算器や積分器、積分器の出力を圧延時間で除算する除算器などを必要とするため、設備投資に多くの費用を要するという問題がある。また、ＰＶ値の積分値を圧延時間で除した値に対して、それぞれの圧延機で限界温度や雰囲気温度などを考慮しなければならないため、複雑な係数調整を必要とし、係数調整に大きな手間を要するという問題もあった。
特許文献２及び３に開示された技術では、スリッパーメタルに埋設された熱電対からの測温信号を発信する発信器を要するため、スピンドル継手の焼付きを検知するのに多くの費用を要するという問題があった。
本発明は上述した問題点に着目してなされたものであり、その目的は、ロール駆動用モータの回転トルクを圧延ロールに伝えるスピンドルのロール側端部に設けられたスリッパー型スピンドル継手の焼付きを人間の経験や人手を要することなく検知することのできるスリッパー型スピンドル継手の焼付き検知方法およびスリッパー型スピンドル継手焼付き検知装置を提供しようとするものである。
本発明は上述した問題点に着目してなされたものであり、その目的は、ロール駆動用モータの回転トルクを圧延ロールに伝えるスピンドルのロール側端部に設けられたスリッパー型スピンドル継手の焼付きを人間の経験や人手を要することなく検知することのできるスリッパー型スピンドル継手の焼付き検知方法およびスリッパー型スピンドル継手焼付き検知装置を提供しようとするものである。
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、ロール駆動用モータの回転トルクを圧延ロールに伝えるスピンドルのロール側端部に設けられたスピンドル側カップリングと、該スピンドル側カップリングの内部に摺動自在に組み込まれたスリッパーメタルと、該スリッパーメタルを介して前記スピンドル側カップリングと連結されたフォークカップリングと、該フォークカップリングを前記圧延ロールの端部に連結するロール側カップリングとからなるスリッパー型スピンドル継手の焼付きを検知する方法であって、前記スピンドル側カップリングの外周面に向けて設けられた接触式温度計を前記圧延ロールの回転停止時に前記フォークカップリングまたは前記スピンドル側カップリングの表面に接触するまで移動させ、前記接触式温度計により測定された前記フォークカップリングまたは前記スピンドル側カップリングの表面温度を、前記フォークカップリングまたは前記スピンドル側カップリングと前記スリッパーメタルとの温度の関係式から予め算出される閾値と比較して前記スリッパー型スピンドル継手の焼付きを検知することを特徴とする。
本発明の請求項２に係る発明は、ロール駆動用モータの回転トルクを圧延ロールに伝えるスピンドルのロール側端部に設けられたスピンドル側カップリングと、該スピンドル側カップリングの内部に摺動自在に組み込まれたスリッパーメタルと、該スリッパーメタルを介して前記スピンドル側カップリングと連結されたフォークカップリングと、該フォークカップリングを前記圧延ロールの端部に連結するロール側カップリングとからなるスリッパー型スピンドル継手の焼付きを検知する装置であって、前記スピンドル側カップリングの外周面に向けて設けられた接触式温度計と、前記圧延ロールの回転停止時に前記接触式温度計を前記フォークカップリングまたは前記スピンドル側カップリングの表面に押し当てる温度計押し当て機構と、前記接触式温度計により測定された前記フォークカップリングまたは前記スピンドル側カップリングの表面温度を、前記フォークカップリングまたは前記スピンドル側カップリングと前記スリッパーメタルとの温度の関係式から予め算出される閾値と比較して前記スリッパー型スピンドル継手の焼付きを判定する判定装置とを備えたことを特徴とする。
本発明の請求項３に係る発明は、請求項２に記載のスリッパー型スピンドル継手焼付き検知装置において、前記温度計押し当て機構により前記接触式温度計を前記フォークカップリングまたは前記スピンドル側カップリングの表面に押し当てたときに前記接触式温度計に加わる衝撃力を吸収する衝撃吸収バネを、さらに備えたことを特徴とする。
請求項１〜３に係る発明によれば、接触式温度計により測定されたフォークカップリングまたはスピンドル側カップリングの表面温度からスリッパーメタルの温度を推測することができ、磨耗などにより異音を発しているスリッパー型スピンドル継手を設備保全員の巡回点検によって見つけ出したり、スリッパー型スピンドル継手の焼付きを設備保全員の経験によって判断したりしなくてもよいので、スリッパー型スピンドル継手の焼付きを人間の経験や人手を要することなく検知することができる。また、積分器等の演算装置を要したり、スリッパーメタルに埋設された熱電対からの測温信号を発信する発信器を要したりする必要もないので、スリッパー型スピンドル継手の焼付きを多くの費用を要することなく検知することができる。
請求項５に係る発明によれば、温度計押し当て機構により接触式温度計をフォークカップリングまたはスピンドル側カップリングの表面に押し当てたときに接触式温度計に加わる衝撃力が衝撃吸収バネによって吸収される。従って、接触式温度計をフォークカップリングまたはスピンドル側カップリングの表面に押し当てたときの衝撃力によって接触式温度計が破損することを防止することができる。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。なお、図４に示したものと同一の部分には同一符号を付し、その詳細な説明は割愛する。
図１は本発明の一実施形態に係るスリッパー型スピンドル継手焼付き検知装置を示す平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面を示す図であり、本発明の一実施形態に係るスリッパー型スピンドル継手焼付き検知装置は、接触式温度計としての熱電対２０ａ，２０ｂ、温度計押し当て機構２１、衝撃吸収バネ２５ａ，２５ｂ、判定装置２６および警報装置２７を備えている。
図１は本発明の一実施形態に係るスリッパー型スピンドル継手焼付き検知装置を示す平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面を示す図であり、本発明の一実施形態に係るスリッパー型スピンドル継手焼付き検知装置は、接触式温度計としての熱電対２０ａ，２０ｂ、温度計押し当て機構２１、衝撃吸収バネ２５ａ，２５ｂ、判定装置２６および警報装置２７を備えている。
熱電対２０ａ，２０ｂはスリッパー型スピンドル継手１７のスリッパーメタル温度を測定するものであって、スピンドル側カップリング１７１の外周面に先端を向けてスリッパー型スピンドル継手１７の外側に設けられている。
温度計押し当て機構２１は熱電対２０ａ，２０ｂを圧延ロール１１ａ，１１ｂの回転停止時にフォークカップリング１７３の表面に押し当てるものであって、例えば温度計押し当て用エアーシリンダ２２ａ，２２ｂと、温度計押し当て用エアーシリンダ２２ａ，２２ｂの作動方向を切り換える切換弁２３と、切換弁２３を制御する制御装置（図示せず）とから構成されている。
温度計押し当て機構２１は熱電対２０ａ，２０ｂを圧延ロール１１ａ，１１ｂの回転停止時にフォークカップリング１７３の表面に押し当てるものであって、例えば温度計押し当て用エアーシリンダ２２ａ，２２ｂと、温度計押し当て用エアーシリンダ２２ａ，２２ｂの作動方向を切り換える切換弁２３と、切換弁２３を制御する制御装置（図示せず）とから構成されている。
温度計押し当て用エアーシリンダ２２ａ，２２ｂは熱電対２０ａ，２０ｂをフォークカップリング１７３の外側面に押し当てるものであって、水平に配置されている。また、温度計押し当て用エアーシリンダ２２ａ，２２ｂはスピンドル１５ａ，１５ｂの中心軸線１５１に対して直交する方向に伸縮動作するピストンロッド２２１をそれぞれ有し、これらのピストンロッド２２１が伸長動作することによって熱電対２０ａ，２０ｂがフォークカップリング１７３の表面に当接するようになっている。
衝撃吸収バネ２５ａ，２５ｂは温度計押し当て機構２１により熱電対２０ａ，２０ｂをフォークカップリング１７３またはスピンドル側カップリング１７１の表面に押し当てたときに熱電対２０ａ，２０ｂに加わる衝撃力を吸収するものであって、温度計押し当て用エアーシリンダ２２ａ，２２ｂのピストンロッド先端と熱電対２０ａ，２０ｂとの間に設けられている。従って、熱電対２０ａ，２０ｂは温度計押し当て用エアーシリンダ２２ａ，２２ｂのピストンロッド先端に衝撃吸収バネ２５ａ，２５ｂを介して設けられている。
判定装置２６はスリッパー型スピンドル継手１７の焼付きを判定するものであって、熱電対２０ａ，２０ｂの温度測定値を予め定めた閾値（例えば、スリッパー型スピンドル継手１７に焼付きが生じるときのスリッパーメタル温度）と比較してスリッパー型スピンドル継手１７の焼付きを判定するように構成されている。そして、熱電対２０ａ，２０ｂの温度測定値が閾値を上回る場合には警報信号を警報装置２７に出力するように構成されている。
図３は本発明の一実施形態に係るスリッパー型スピンドル継手焼付き検知装置の作用を示す図であり、圧延ロール１１ａ，１１ｂの回転が停止すると、図示しない制御装置からの制御信号によって切換弁２３が図２に示す状態から図３に示す状態に切り替わる。そして、切換弁２３が図３に示す状態に切り替わると、温度計押し当て用エアーシリンダ２２ａ，２２ｂのピストンロッド２２１が伸長動作し、ピストンロッド２２１の伸長動作によってフォークカップリング１７３の表面に熱電対２０ａ，２０ｂが当接する。
このとき、熱電対２０ａ，２０ｂはフォークカップリング１７３の表面温度に比例した起電力をフォークカップリング１７３の表面温度信号として判定装置２６に出力し、判定装置２６では、熱電対２０ａ，２０ｂにより測定されたフォークカップリング１７３の表面温度を予め定めた閾値と比較してスリッパー型スピンドル継手１７の焼付きを判定する。そして、熱電対２０ａ，２０ｂの温度測定値が閾値を上回る場合には、スリッパー型スピンドル継手１７の焼付きを知らせる警報信号が判定装置２６から警報装置２７に出力される。
上述のように、スピンドル側カップリング１７１の外周面に向けて設けられた熱電対２０ａ，２０ｂを圧延ロール１１ａ，１１ｂの回転停止時にフォークカップリング１７３の表面に接触するまで移動させると、スリッパーメタル１７２の温度とフォークカップリング１７３の表面温度は下式（１）で示される関係が成立するので、フォークカップリング１７３の表面に接触した熱電対２０ａ，２０ｂの温度測定値からスリッパー型スピンドル継手１７の焼付きを検知することができる。
従って、前述した先行技術のように、磨耗などにより異音を発しているスリッパー型スピンドル継手を設備保全員の巡回点検によって見つけ出したり、スリッパー型スピンドル継手の焼付きを設備保全員の経験によって判断したりしなくてもよいので、スリッパー型スピンドル継手１７の焼付きを人間の経験や人手を要することなく検知することができる。
さらに、特許文献１〜３に記載された技術のように、積分器等の演算装置を要したり、スリッパーメタルに埋設された熱電対からの測温信号を発信する発信器を要したりする必要もないので、スリッパー型スピンドル継手１７の焼付きを多くの費用を要することなく検知することができる。
なお、スリッパー型スピンドル継手１７に焼付きが生じるときのスリッパーメタル温度をＴ１＝１００℃、ｄ＝０．４０５ｍ、Ａ＝０．１４ｍ２、λ＝８０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、α＝１１．６２Ｗ／（ｍ２・Ｋ）、Ｔａ＝２５℃とすると、閾値は式（１）から７８℃と求めることができる。
なお、スリッパー型スピンドル継手１７に焼付きが生じるときのスリッパーメタル温度をＴ１＝１００℃、ｄ＝０．４０５ｍ、Ａ＝０．１４ｍ２、λ＝８０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、α＝１１．６２Ｗ／（ｍ２・Ｋ）、Ｔａ＝２５℃とすると、閾値は式（１）から７８℃と求めることができる。
また、上述した本発明の一実施形態では、温度計押し当て機構２１により熱電対２０ａ，２０ｂをフォークカップリング１７３の表面に押し当てたときに熱電対２０ａ，２０ｂに加わる衝撃力が衝撃吸収バネ２５ａ，２５ｂによって吸収される。従って、熱電対２０ａ，２０ｂをフォークカップリング１７３の表面に押し当てたときの衝撃力によって熱電対２０ａ，２０ｂが破損することを防止することができる。
上述した本発明の一実施形態では、圧延ロール１１ａ，１１ｂの回転停止時に熱電対２０ａ，２０ｂをフォークカップリング１７３の表面に接触するまで移動させ、熱電対２０ａ，２０ｂにより測定されたフォークカップリング１７３の表面温度からスリッパー型スピンドル継手１７の焼付きを検知するようにしたが、圧延ロール１１ａ，１１ｂの回転停止時に熱電対２０ａ，２０ｂをスピンドル側カップリング１７１の外周面に接触するまで移動させ、熱電対２０ａ，２０ｂにより測定されたスピンドル側カップリング１７１の表面温度からスリッパー型スピンドル継手１７の焼付きを検知するようにしてもよい。
また、接触式温度計としての熱電対２０ａ，２０ｂを圧延ロール１１ａ，１１ｂの回転停止時にフォークカップリング１７３またはスピンドル側カップリング１７１の表面に押し当てる温度計押し当て機構として、温度計押し当て用エアーシリンダと、該エアーシリンダの作動方向を切り換える切換弁とを含むものを例示したが、これに限られるものではない。
さらに、接触式温度計として熱電対を例示したが、これに限られるものではなく、例えばサーミスタ等を接触式温度計として用いてもよい。
さらに、接触式温度計として熱電対を例示したが、これに限られるものではなく、例えばサーミスタ等を接触式温度計として用いてもよい。
１１ａ，１１ｂ…圧延ロール
１２…ロール駆動用モータ
１３…減速機
１４…ピニオンギヤスタンド
１５ａ，１５ｂ…スピンドル
１６，１７…スリッパー型スピンドル継手
１６１，１７１…スピンドル側カップリング
１６２，１７２…スリッパーメタル
１６３，１７３…フォークカップリング
１６４…モータ側カップリング
１７４…ロール側カップリング
２０ａ，２０ｂ…熱電対
２１…温度計押し当て機構
２２ａ，２２ｂ…温度計押し当て用エアーシリンダ
２３…切換弁
２５ａ，２５ｂ…衝撃吸収バネ
２６…判定装置
２７…警報装置
１２…ロール駆動用モータ
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１６，１７…スリッパー型スピンドル継手
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１６２，１７２…スリッパーメタル
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２５ａ，２５ｂ…衝撃吸収バネ
２６…判定装置
２７…警報装置
Claims (3)
- ロール駆動用モータの回転トルクを圧延ロールに伝えるスピンドルのロール側端部に設けられたスピンドル側カップリングと、該スピンドル側カップリングの内部に摺動自在に組み込まれたスリッパーメタルと、該スリッパーメタルを介して前記スピンドル側カップリングと連結されたフォークカップリングと、該フォークカップリングを前記圧延ロールの端部に連結するロール側カップリングとからなるスリッパー型スピンドル継手の焼付きを検知する方法であって、
前記スピンドル側カップリングの外周面に向けて設けられた接触式温度計を前記圧延ロールの回転停止時に前記フォークカップリングまたは前記スピンドル側カップリングの表面に接触するまで移動させ、
前記接触式温度計により測定された前記フォークカップリングまたは前記スピンドル側カップリングの表面温度を、前記フォークカップリングまたは前記スピンドル側カップリングと前記スリッパーメタルとの温度の関係式から予め算出される閾値と比較して前記スリッパー型スピンドル継手の焼付きを検知することを特徴とするスリッパー型スピンドル継手の焼付き検知方法。 - ロール駆動用モータの回転トルクを圧延ロールに伝えるスピンドルのロール側端部に設けられたスピンドル側カップリングと、該スピンドル側カップリングの内部に摺動自在に組み込まれたスリッパーメタルと、該スリッパーメタルを介して前記スピンドル側カップリングと連結されたフォークカップリングと、該フォークカップリングを前記圧延ロールの端部に連結するロール側カップリングとからなるスリッパー型スピンドル継手の焼付きを検知する装置であって、
前記スピンドル側カップリングの外周面に向けて設けられた接触式温度計と、
前記圧延ロールの回転停止時に前記接触式温度計を前記フォークカップリングまたは前記スピンドル側カップリングの表面に押し当てる温度計押し当て機構と、
前記接触式温度計により測定された前記フォークカップリングまたは前記スピンドル側カップリングの表面温度を、前記フォークカップリングまたは前記スピンドル側カップリングと前記スリッパーメタルとの温度の関係式から予め算出される閾値と比較して前記スリッパー型スピンドル継手の焼付きを判定する判定装置とを備えたことを特徴とするスリッパー型スピンドル継手焼付き検知装置。 - 請求項２に記載のスリッパー型スピンドル継手焼付き検知装置において、前記温度計押し当て機構により前記接触式温度計を前記フォークカップリングまたは前記スピンドル側カップリングの表面に押し当てたときに前記接触式温度計に加わる衝撃力を吸収する衝撃吸収バネを、さらに備えたことを特徴とするスリッパー型スピンドル継手焼付き検知装置。
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