JPS61198057A - 圧延機用すべり軸受の損傷診断方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｃ発明の利用分野〕 本発明は、圧延機用すべり軸受の損傷診断方法および装
置に係り、特に圧延機用すべり軸受（メスタ軸受や干−
ボイル軸受など）の損傷を早期にかつ確実に検出するた
めに好適な圧延機用すべり軸受の損傷診断方法および装
置に関する。

〔発明の背景〕

従来より圧延機に使用されるすべり軸受においては、潤
滑油系統の故障や軸受荷重の過大、潤滑油温度の上昇お
よび軸受ブッシングとスリーブとの調心不良などが原因
で発生するラジアル面の軸受損傷と、前述の原因を含む
機械的セツテング不良により発生するスラスト面の軸受
損傷とがある。

そして、これらの軸受損傷はいずれもプラント停止など
に繋がる要因となる可能性があることが知られている。

殊に、室温が上昇する夏場においては、潤滑油の温度が
上昇するため、粘性が低下し、特に軸受損傷が起きやす
い。

そこで、従来から用いられているすべり軸受損傷診断の
先行技術として、潤滑排油温度を測定し、この潤滑排油
温度が一定値を超えた時、軸受損傷と判定する技術があ
る。

しかし、この先行技術では、軸受損傷時に発生する熱を
、潤滑排油の温度を測定して検出する間接的な診断手法
であるため、軸受のブッシングやスリーブがある程度ま
で損傷した後でなければ軸受損傷を検出することができ
なかった。したがって、軸受損傷の検出が遅れがちにな
り、そのため損傷した軸受の交換に多くの時間を要する
問題があった。この軸受交換に際しては、その時間中。

スラブを加熱炉で保温しておかなければならず、軸受交
換に付随して消費されるエネルギーと生産機会の損傷は
膨大なものとなる。それ故、軸受損傷の検出の遅れに伴
い、軸受交換時間が長くなると、経済的損失が大きくな
る。

前述の問題を解決するため、例えば特開昭５６−５３４
２２号公報、および特開昭５７−！ＪＯＩ３３号公報に
開示されている技術を用いることが考えられる。

これらの先行技術では、蒸気タービンや発電機のすべり
軸受の損傷時に発生する音響信号（超音波信号）を検出
し、この音響信号に基づいて軸受損傷診断を行うように
している。すなわち、蒸気タービンや発電機のすべり軸
受の損傷によって発生する超音波信号は周期性を持ち、
間欠的に発生するところに特徴があり、この周期性を持
って超音波信号が発生した場合、それを検出して軸受損
傷を判定するようにしている。

これに対して、圧延機用すべり軸受の損傷によって発生
する超音波信号は、大振幅の信号が連続的に発生すると
ころに特徴がある。しかも、圧延装置ではノイズ等によ
るランダム信号も発生する。

したがって、前記特開昭５６−５３４２２号公報や特開
昭５７−．９０１３３号公報に開示されている先行技術
によって圧延機用すべり軸受の損傷を検出することは回
連であり、圧延機用すべり軸受独自の損傷診断技術の開
発が望まれていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、圧延機用すべり軸受のスラスト面の損
傷を早期にかつ確実に検出し得る圧延機用すべり軸受の
損傷診断方法を提供することにあり１本発明の他の目的
は前記方法を確実に実施し得る圧延機用すべり軸受の損
傷診断装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明方法は、圧延機用すべり軸受の音響を検出するこ
と、音響検出値と設定レベルとを比較すること、設定レ
ベルを超えた音響の持続時間を検出するとともに、設定
レベルを超えた音響の持続時間と設定時間とを比較し、
設定レベルを超えた音響の持続時間が設定時間以上にな
った時、すべり軸受損傷と判定することに特徴を有する
もので、この構成により、圧延機用すべり軸受のスラス
ト面の損傷を早期にかつ確実に検出することができる。

また１本発明装置は、圧延機用すべり軸受の音響を検出
する音響検出手段と、この音響検出手段からの音響検出
信号と設定レベルとを比較する比較手段と、設定レベル
を超えた音響の持続時間を検出し、この設定レベルを超
えた音響の持続時間と設定時間とを比較し、設定レベル
を超えた音響の持続時間が設定時間以上になった時、す
べり軸受損傷と判定する持続時間判断手段とを備えてい
るところに特徴を有するもので、この構成により、前記
本発明方法を確実に実施することができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は圧延機の１組のロールと、これのバックアップ
ロールを支持する圧延機用すべり軸受（以下、すべり軸
受という）と、本発明方法を実施するための装置の一例
を示し、第２図および第３図はすべり軸受の詳細を示し
、第４図はすべり軸受の異常発生時としてのっばぜりの
状態を示し、第５図はすべり軸受の正常時、異常発生時
、ノイズ発生時の出力波形と損傷診断装置を構成してい
る機器や出力波形を示す。

圧延機は、第１図に示すように、圧延材１に直接接する
２個１組のワークロール（Ｗ−Ｒ）２と。

各ワークロール２のバックアップロール（Ｂ−Ｎ・Ｒ）
３とを備えたロールの組を、圧延材１の走行方向に間隔
をおいて複数組配置して構成されている。

前記各バックアップロール３の両端部は、第２図に示す
ように、すべり軸受４により支持されている。

前記すべり軸受４は、第２図および第３図に示すように
、バックアップロール３の軸部分にキー６を介して固定
されたスリーブ５と、軸受チョック７と、これに固定さ
れたブッシング８とを有している。前記スリーブ５は、
第３図に示すごとく、キー６を挿入している部分に、外
側へわずかに突出する突出部５ａが形成され、またこの
スリーブ５の外端部にはつば５ｂが設けられている。そ
して、前記スリーブ５はバックアップロール３と一緒に
回転しかつ軸方向に摺動するようになっている。

前記すべり軸受の損傷診断装置は、第１図に示すように
、すべり軸受４に取り付けられた音響検出手段としての
音響トランスジューサ９と、これに接続された増幅回路
１０と、この増幅回路１０に接続されたバンドパスフィ
ルタ１１と、このバンドパスフィルタ１１に接続された
検波回路１２と、この検波回路１２に接続された平均値
回路１３と、この平均値回路１３に接続されかつ音響検
出信号と設定レベルとを比較する比較手段としての比較
回路１４と、すべり軸受損傷診断回路１５とを備えて構
成されている。前記すべり軸受損傷診断回路１５は、比
較回路１４に接続されかつ設定レベルを超えた音響の持
続時間を検出し、設定レベルを超えた音響の持続時間が
設定時間以上になった時、軸受損傷と判定する持続時間
判断手段としての持続時間判断回路１６と、これに接続
されたアラーム１７およびカウンタ１８を有している。

そして、これらの機器により構成されたすべり軸受の損
傷診断、装置は、各すべり軸受４に対して１組ずつ設け
られているが、第１図にはその１個のすべり軸部分のみ
示している。

前記音響トランスジューサ９は、すべり軸受４の音ｇ（
超音波）を常時検出し、その音響検出信号を増幅回路１
０に送り込むようになっている。

前記増幅回路１０は、音響トランスジューサ９から送り
込まれた音響検出信号を増幅してバンドパスフィルタ１
１に出力するようになっている。

前記バンドパスフィルタ１１は、必要以外の周波数成分
を除去し得るように構成されており、例えば１００　ｋ
　Ｈｚ〜２ＭＨｚを通し、これを検波回路１２に送り込
むようになっている。

前記検波回路１２は、バンドパスフィルタ１１を通過し
た波形を検波し、その波形を平均値回路１３へ出力する
ようになっている。

前記平均値回路１３は、検波回路１２から入力した波形
を平滑化し、その波形を比較回路１４八出力するように
なっている。

前記比較回路１４は、平均値回路１３から入力した超音
波信号を平滑化した波形の信号電圧と、設定レベルとし
ての比較電圧Ｅｔｈとを比較し、平均値回路１３から入
力した波形の信号電圧が比較電圧Ｅｔｈを超えた時、比
較電圧Ｅｔｈを超えた時間のパルス、つまり比較電圧Ｅ
ｔｈを超えた部分の持続時間に比例するパルスを発信し
、これをすべり軸受損傷診断回路１５の持続時間判断回
路１６へ出力するように構成されている。

前記１持続時間判断回路１６は、比較回路１４から入力
した比較電圧Ｅｔｈを超えた時間のパルスと、設定時間
Ｔｅとを比較し、比較電圧Ｅｔｈを超えた時間のパルス
が設定時間以上になった時、第５図に示すように、パル
スを１回発信し、この動作を繰り返して行うように構成
されている。前記設定時間Ｔａは、第５図に示す正常時
に発生するパルスやノイズ発生時のパルスの持続時間で
は持続時間判断回路１６からパルスを発しない値に選定
されている。

前記アラーム１７は、持続時間判断回路１６からパルス
を入力した時に警報を発し、またカウンタ１８は、持続
時間判断回路１６からパルスを人力した時にそのパルス
数を積算し、パルス数に比例した直流電圧に変換し、外
部に出力しまたはペンレコーダにより記録するようにな
っている。

次に、前記実施例のすべり軸受の損傷診断装置の作用に
関連して本発明方法の一実施態様を説明する。

前述のごとく、バックアンプロール３を支持しているす
べり軸受４には、バックアップロール３の軸部分にキー
６を介してスリーブ５が固定されていて、このキー６を
挿入するために突出部５ａが形成されている。その結果
、圧延工程において前記突出部５ａが受圧面側に回った
際、すなわち圧延荷重がキー６を挿入している突出部５
ａに加わった時、この突出部５ａとブッシング８とがわ
ずかに接触し、バックアップロール３の１回転に１発、
周期的に音響としての超音波信号が発生する。この時に
発生する超音波信号の特徴は、立ち上がりが早く、突発
型である。

また、すべり軸受４のすべり面が損傷し、すべり軸受４
のスリーブ５のつば５ｂが軸受チョック７に固定された
ブッシング８に接触すると、超音波信号が発生する。こ
の時に発生する超音波信号の特徴は、持続時間が長く、
高レベルである。その原因は、圧延機のバックアップロ
ール３のすべり軸受４の場合、蒸気タービンや回転機等
のすべり軸受に比べ、すべり軸受に加わる荷重が格段に
大きいため、スリーブ５のつば５ｂとブッシング８とが
一旦接触すると、損傷部分の進行が早くなるためである
。しかも、この時に発生する超音波信号の持続時間は、
バックアップロール３の１回転に要する時間以上持続す
るのが常であり、スリーブ５の突出部５ａとブッシング
８との接触時に発生する超音波信号等、他の超音波信号
に比較して持続時間が約数百倍長い。

さらには、ワークロール２間に圧延材１が入る時に発生
するノイズ、電磁波による電気ノイズおよびロールに傷
や切欠がある場合に発生するノイズ等もある。

ついで、第５図はすべり軸受４のスリーブ５の突出部５
ａとブッシング８との接触によって発生する超音波信号
を「正常時」の項に、またすべり軸受４のすべり面の損
傷に伴い、スリーブ５のつば５ｂとブッシング８との接
触時のっぽせりによって発生する超音波信号を「すべり
軸受損傷時」の項に、さらにワークロール２間に圧延材
１が入る時のノイズ、電磁波によるノイズおよびロール
に傷や切欠かある場合に発生するノイズを、それぞれ「
ノイズ発生時」の項にＡ信号、Ｂ信号およびＣ信号とし
て示しており、しかもこの第５図は前記超音波信号やノ
イズに関する増幅回路１０の出力波形、検波回路１２の
出力波形、平均値回路１３の出力波形および設定レベル
としての比較電圧Ｅｔｈ、比較回路１４の出力波形、持
続時間判断回路１６から発信されるパルス、カウンタ１
８の出力電圧およびアラーム１７の動作について示して
いる。

ところで、前記バックアップロール３を支持しているす
べり軸受４に取り付けられた音響トランスジューサ９で
は、音響としての前述の色々な超音波信号やノイズを検
出し、その音響検出信号を増幅回路１０に送る。

前記増幅回路１０では、前記音響検出信号を第５図に示
す波形に増幅してバンドパスフィルタ１１に出力する。

前記バンドパスフィルタ１１では、増幅回路１ｏより入
力した波形から必要以外の周波数成分を除去し、例えば
１００　ｋ　Ｈｚ〜２　Ｍ　Ｈｚの波形を通してこれを
検波回路１２へ出力する。

前記検波回路１２では、バンドパスフィルタ１１を通っ
て送られる波形を検波し、第５図に示す波形に変換して
次の平均値回路１３に出力する。

前記平均値回路１３では、検波回路１２から入力した波
形を平滑化し、第５図に示す波形に変換し、ついでこれ
を比較回路１４へ出力する。

前記比較回路１４では、平均値回路１３から入力した波
形と、設定レベルとしての比較電圧Ｅｔｈとを比較し、
第５図に示すように、比較電圧Ｅｔｈを超えた時間のパ
ルス、すなわち設定レベルを超えた音響の持続時間に比
例するパルスを発信し、これをすべり軸受損傷診断回路
１５の持続時間判断回路１６へ出力する。

前記持続時間判断回路１６では、比較回路１４から入力
した前記比較電圧Ｅｔｈを超えた時間のパルスと、設定
時間Ｔｅとを比較し、比較電圧Ｅｔｈを超えた時間のパ
ルスが設定時間以上になつた時にパルスを発信し、これ
をアラーム１７およびカウンタ１８へ出力する。

前記アラーム１７は持続時間判断回路１６からパルスを
入力すると警報を発し、前記カウンタ１８は同持続時間
判断回路１６からパルスを入力するとそのパルス数を積
算し、パルス数に比例した直流電圧に変換し、外部に出
力しまたは記録して、すべり軸受４の経時的なモニタリ
ングを可能にしている。

なお、持続時間判断回路１６に、アラーム１７に代えて
発光ダイオードを接続し、持続時間判断回路１６からパ
ルスを入力した時に発光ダイオードを点滅するようにし
てもよい。

前述のごとく、すべり軸受４のスラスト面の損傷時には
、大振幅で、しかも連続型の超音波信号が長時間にわた
って発生する。

したがって、この実施例によれば、音響トランスジュー
サ９により音響検出信号としての超音波信号を検出し、
これを増幅回路１０で増幅し、バンドパスフィルタ１１
．検波回路１２および平均値回路１３により処理して信
号電圧に変換し、比較回路１４により前記音響検出信号
としての超音波信号の信号電圧と、比較電圧Ｅｔｈとを
比較し、超音波信号の信号電圧が比較電圧Ｅｔｈを超え
た時間のパルスを発信し、持続時間判断回路１６により
前記比較電圧Ｅｔｈを超えた時間のパルスと設定時間Ｔ
ｅとを比較し、比較電圧Ｅｔｈを超えた時間のパルスが
設定時間以上になった時、パルスを発信するようにして
いるため、前述のすべり軸受４のスラスト面の損傷時に
発生する超音波信号の特徴を利用し、他の音響検出信号
から明確に区別して、すべり軸受４のスラスト面の損傷
を検出することができる。

次に、第６図は本発明の診断特性と、潤滑排油温度を測
定して診断する先行技術の診断特性とを比較して示すに の第６図からも分かるように、本発明は潤滑排油温度を
測定して診断する先行技術に比べて。

すべり軸受の損傷を早期にかつ確実に検出することがで
きる。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明方法によれば、すべり軸受の音響を
検出し、音響検出値と設定レベルとを比較し、設定レベ
ルを超えた音響の持続時間を検出するとともに、設定レ
ベルを超えた音響の持続時間と設定時間とを比較し、設
定レベルを超えた音響の持続時間が設定時間以上になっ
た時、すべり軸受損傷と判定するようにしているので、
すべり軸受のスラスト面の損傷を早期にかつ確実に検出
し得る効果がある。

また、本発明装置によれば、すべり軸受の音響検出手段
と、この音響検出手段からの音響検出信号と設定レベル
とを比較する比較手段と、設定レベルを超えた音響の持
続時間を検出し、この設定レベルを超えた音響の持続時
間と設定時間とを比較し、設定レベルを超えた音響の持
続時間が設定時間以上になった時、すべり軸受損傷と判
定する持続時間判断手段とを備えているので、前記本発
明方法を確実に実施し得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための装置の一例を示す
ブロック図、第２図は圧延機のバックアップロールのす
べり軸受の拡大縦断側面図、第３図は第２図の■−■線
断面図、第４図はすべり軸受のつばぜり状態を示す縦断
側面図、第５図はすべり軸受の正常時、異常発生時、ノ
イズ発生時の音響検出信号としての超音波信号の波形と
、損傷診断装置を構成している各機器の出力波形の関係
を示す図、第６図は本発明の診断特性と、潤滑排油温度
を測定して診断する先行技術の診断特性を示す図である
。 ３・・・圧延機のバックアップロール、４・・・バック
アップロールを支持しているすべり軸受、５・・・すべ
り軸受のスリーブ、５ａ・・・スリーブの突出部、５ｂ
・・・スリーブのつば、７・・・軸受チョック、８・・
・すべり軸受のブッシング、９・・・音響検出手段とし
ての音響トランスジューサ、１ｏ・・・増幅回路、１１
・・・バンドパスフィルタ、１２・・・検波回路、１３
・・・平均値回路、１４・・・比較回路、Ｅｔｈ・・・
音響検出信号を比較する設定レベルとしての比較電圧、
１５・・・すべり軸受損傷診断回路、１６・・・持続時
間判断回路、Ｔｅ・・・音響検出信号の持続時間を比較
する設定時間、１７・・・アラーム、１８・・・設定時
間以上のパルスのカウンタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧延機用すべり軸受の音響を検出し、音響検出値と
   設定レベルとを比較し、設定レベルを超えた音響の持続
   時間を検出するとともに、設定レベルを超えた音響の持
   続時間と設定時間とを比較し、設定レベルを超えた音響
   の持続時間が設定時間以上になつた時、すべり軸受損傷
   と判定することを特徴とする圧延機用すべり軸受の損傷
   診断方法。 ２、圧延機用すべり軸受の音響検出手段と、この音響検
   出手段からの音響検出信号と設定レベルとを比較する比
   較手段と、設定レベルを超えた音響の持続時間を検出し
   、この設定レベルを超えた音響の持続時間が設定時間以
   上になつた時、すべり軸受損傷と判定する持続時間判断
   手段とを備えていることを特徴とする圧延機用すべり軸
   受の損傷診断装置。