JPH0682243A

JPH0682243A - カップリング歯部の磨耗測定方法

Info

Publication number: JPH0682243A
Application number: JP23379392A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Yamagishi; 新一山岸; Masami Yamanashi; 柾巳山梨; Izumi Terada; 泉寺田; Kazutaka Chiga; 一孝千賀
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1992-09-01
Filing date: 1992-09-01
Publication date: 1994-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】カップリング歯部の磨耗状態を、カップリン
グを開放せずに、超音波を用いて測定する。【構成】カップリング６の外側から垂直探触子２によ
り超音波を発し、捉えたエコーを、演算器３により解析
する。解析は、時間軸から測定部の厚さを求めるととも
に、続行パルスに強度の変化から歯部幅を求める。即
ち、垂直反射パルスに続いて現れる複数の続行パルスの
強度は垂直探触子２の位置によって変わるが、この変化
のパターンから歯部の段差位置を検出し、その幅を求め
る。【効果】短時間で簡単に、しかも高い確度と精度で測
定できるので、傾向管理による事故の未然防止が容易。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ギヤカップリンやス
プラインカップリングなど歯部構造により回転を伝達す
るカップリングの歯部の磨耗程度を測定する技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ギヤカップリンやスプラインカップリン
グ等では、歯部を有する内筒とこれに対応する歯部を有
する外筒とが一対となり、これらの歯部同士が噛み合う
ことによって、一方から他方に回転を伝達する。したが
って、カップリングを長期間にわたって使用している間
に、これらの歯部が磨耗してくる。磨耗の程度が大きく
なると、伝達制御や伝達効率に問題が生じ、甚だしい場
合は歯部破損の事故などが発生する。このため、カップ
リングは定期的に点検を受け歯部の磨耗量が測定され
る。

【０００３】点検の際は、設備を停止してカップリング
を開放し、内筒側と外筒側との歯部の隙間をダイヤルゲ
ージ等の測定器によって測定することが、かって行われ
ていた。しかし、点検する度にカップリングを開放する
ことは、時間を要すると共に作業も複雑となる。

【０００４】この問題に対処して、従来、カップリング
を開放せずに歯部の磨耗量を測定する方法が提案されて
いた。一つは、駆動側と負荷側との周期の差を正回転と
逆回転とで測定し、両者の周期の差からバックラッシュ
を測定する（例えば、特開昭５８−１０９８３４号公
報）方法である。他には、超音波を用いて一般の材料の
厚さを測定する方法（例えば、特開昭５７−１３６１０
７号公報）の応用が考えられる。即ち、外筒の外側から
超音波式厚さ測定器を適用し、歯部の高さを測定する方
法である。前者は歯部の幅方向の摩耗した寸法を推定
し、後者は磨耗した歯部の高さ方向の寸法を推定する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、歯部の
磨耗は高さ方向にも又幅方向にも生じ且つその生じ方も
千差万別である。高さ方向又は幅方向のどちらか一方の
測定で磨耗の度合いを推定した場合、測定しない方向の
磨耗がずっと激しくても、これを見逃す危険があった。

【０００６】更に、周期の差を測定する方法では、磨耗
の程度が大きいと駆動側と負荷側との軸芯のずれが大き
くこれを無視することができなくなり、測定の精度が問
題になる。超音波による歯部の高さ測定でも、後に詳述
するが、歯部の段差部によるエコーへの影響が考慮され
て居らずこれにも測定精度の問題が残る。

【０００７】このような問題を解決するためにこの発明
は行われたもので、超音波のエコーを解析することによ
って、歯部の高さ方向とともに幅方向の磨耗した寸法も
測定することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の手段は、歯部構造を有するカップリングの磨耗測定に
おいて、超音波を用いて外筒の肉厚測定を行うが、この
とき、発生する複数のエコーを解析して歯部構造の段差
部の位置を検出し、この検出された位置から歯部幅をも
測定するカップリング歯部の磨耗測定方法である。

【０００９】

【作用】厚さのある材料の一方の面から他方の面に向け
て超音波パルスを発すると、他方の面で反射した超音波
がエコーとして跳ね返ってくる。このエコーを捉えて発
した時点との時間差から、面間距離即ち厚さを求める。
このとき、材料の密度や厚さが測定点近傍で一定であれ
ば二つの面は平行で、時間差も反射率も一定であり、一
定の時間で一定の大きさのエコーが返ってくる。このこ
とは公知である。

【００１０】しかし、実際の材料では測定点近傍で材料
の厚さが一定ではない場合が多く、時間も大きさも様々
のエコーが返ってくる。この状況を整理して段差の位置
を求める方法に結び付けたのがこの発明である。

【００１１】図２に段差の近辺で得られるエコーを示
す。（ｅ）図は、カップリング外筒の歯部構造の断面に
相当し、歯部でない面Ｃ₁と歯部である面Ｃ₂とが歯部
の縁で段差を作っている。この被検体６についての超音
波発振及び受信部（以下、探触子と称す）５の位置を、
（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）で示す。（ａ）図，
（ｂ）図，（ｃ）図，（ｄ）図の各図は、各々の位置で
得られるエコーを発振パルス（ｉ）と対比して描いたも
のである。

【００１２】段差から離れた（ａ）の位置では、面Ｃ₁
からのエコー〔Ｃ₁〕が発振パルス（ｉ）より低下した
強度で得られるが、段差に近い（ｂ）の位置では、面Ｃ
₁からのエコー〔Ｃ₁〕とこれに続いて面Ｃ₂からのエ
コー〔Ｃ₂〕が弱い強度で得られる。このエコー
〔Ｃ₂〕の強度が弱いのは面Ｃ₁が発振方向に垂直では
なくなるからである。又、このエコー〔Ｃ₂〕は、エコ
ー〔Ｃ₁〕よりもほぼ厚さの相違即ち段差分だけ遅れて
現れる。

【００１３】同じく段差に近いが歯部上にある（ｃ）の
位置では、発振点に近い面Ｃ₁からのエコー〔Ｃ₁〕は
先に現れるが、反射面の角度の関係でパルス強度は弱
い。段差から離れた（ｄ）の位置では、面Ｃ₂からのエ
コー〔Ｃ₂〕のみが現れ、時間軸による厚さの情報のみ
が得られる。

【００１４】先に紹介した特開昭５７−１３６１０７号
公報に記載される技術は、（ｄ）の位置での測定を期待
したものであった。しかし、（ｂ）の位置でのエコー
〔Ｃ₂〕及び（ｃ）の位置でのエコー〔Ｃ₁〕は無視さ
れていたので、測定位置にも曖昧さがあり歯部高さの測
定すら精度の低いものであった。

【００１５】発振位置をカップリングの周に沿って少し
づつずらしながら、超音波をカップリングの軸芯に向け
て発振する。得られるエコーを上記の整理に従って解析
すると、エコーが図（ｂ）の状態から図（ｃ）の状態に
変わる位置が歯部の一方の段差位置で、反対に図（ｃ）
の状態から図（ｂ）の状態に変わる位置が歯部の他方の
段差位置であることが判る。これらの測定された位置間
の距離が歯部の幅である。

【００１６】しかし、段差は歯部と歯部でないところに
のみ存在するとは限らない。例えば、部分的に窪みが生
じ小さな段差が生じることがあるかもしれない。このよ
うな場合、エコー〔Ｃ₂〕の強度に適当な設定値を設け
たり、エコー〔Ｃ₁〕とエコー〔Ｃ₂〕間の時間差に適
当な設定値を設け、これらの設定値を境にして小さな段
差を篩い分けることができる。上述のエコーの解析は、
エコーの強度・発生時間について解析すればよく、演算
器によって容易に遂行させることができる。

【００１７】

【実施例】外径１２０ｍｍの角形スプラインカップリン
グについて磨耗測定を行った。用いた装置と検体の概要
を図１に示す。図で、１は超音波厚さ計、２は探触子、
３は演算子、４は表示器、５は遅延材、６は検体であ
る。探触子２には垂直探触子を用いた。超音波厚さ計１
に付属する探触子２を遅延材５を介して検体６の外周上
を移動させながら測定した。移動の出発点を原点とし
て、０．２ｍｍのステップで移動させ、測定されたパル
ス情報を、位置情報とともに演算器３に送りここで解析
し、歯部の高さと幅とを求め、表示器４に表示するよう
にした。

【００１８】一つの歯部についての測定結果は、高さ方
向の平均磨耗量０．５２ｍｍ、幅方向の磨耗量０．６ｍ
ｍであった。これらの内容を図３及び図４に示す。図３
で、（あ）図は探触子２の移動が５．６ｍｍの位置で得
られたパルスの状態、（い）図は５．８ｍｍの位置のパ
ルスの状態であり、（か）図は３１．０ｍｍの位置、
（き）図は３１．２ｍｍの各々の位置のパルスの状態で
ある。即ち、この歯部の段差は５．７ｍｍの位置と３
１．１ｍｍの位置にあり、その幅は２５．４ｍｍであ
る。カップリング使用前の幅が２６．０ｍｍであったの
で、磨耗量は０．６ｍｍと算出される。

【００１９】なお、段差から離れた位置でも、エコー
〔Ｃ₂〕と紛らわしいパルスが現れることがあった。こ
のため、演算器には発振パルスの２５％未満の強度のパ
ルスはエコー〔Ｃ₂〕と判断しない旨の指示を与えてお
いた。

【００２０】歯部の高さは、公知の方法でエコー発生ま
での時間で測定し、測定点を指示し測定値を図中に表示
させた。その一部を図４に示す。図中、点線で描かれて
いるのが未使用時の形状で、この発明による測定値は〇
印で表示してある。×印は比較のために、カップリング
を開放し、歯部の高さ及び幅をノギスで測定した値であ
る。厚さ、幅共にこの発明の測定値とノギスによる測定
値とが非常によく一致している。

【００２１】

【発明の効果】以上述べてきたように、この発明によれ
ば、外周から超音波を発振して歯部構造を持つカップリ
ングの歯部の磨耗状態を測定するが、エコーを解析する
ことによって、歯部の高さのみならず幅の測定も行うこ
とが出来る。このため、磨耗状態をつぶさに正確に知る
ことができる。しかも、測定に際してカップリングを開
放する必要もなく短時間で測定でき、又測定の自動化も
容易である。このように測定を容易にしたため高頻度の
定期的測定が可能となり、傾向管理による事故の未然防
止に貢献するこの発明の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例に用いた測定装置と検体の概
要を示す図である。

【図２】この発明の原理を説明するための超音波発振位
置と得られるエコーとの関係を示す図である。

【図３】実施例において、歯部による段差の位置と判断
されたパルスを示す図である。

【図４】測定された磨耗状態を示す図である。

【符号の説明】

１超音波厚さ計２探触子３演算子４表示器５遅延材６検体

フロントページの続き (72)発明者千賀一孝東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】歯部構造を有するカップリングの磨耗測
定において、超音波を用いて外筒の肉厚測定を行うとと
もに、このとき発生する複数のエコーを解析して歯部構
造の段差部の位置を検出することによって歯部幅を測定
することを特徴とするカップリング歯部の磨耗測定方
法。