(57)【要約】  【課題】  バッテリー電源の電池交換時期を正確に把握することができ、よって最適なタイミングで電池交換作業を行うことができるメンテナンス作業性及び信頼性に優れた鉄鋼設備用監視システムを提供する。  【解決手段】  親機と無線通信が可能な各子機１〜５において、子機電力源を構成する電池からなるバッテリー電源３５と、バッテリー電源３５の残量を検出する検出部（検出手段）３３ａと、この検出部の検出結果を親機に送信する送受信モジュール（送信手段）とを設ける。【選択図】      図５
2006023882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄鋼設備側に設けられた子機と、この子機と無線通信が可能な親機とを有し、前記子機からの送信信号を基に前記鉄鋼設備を監視する監視システムであって、
前記子機が、当該子機の電力源を構成するとともに、電池を有するバッテリー電源と、
前記バッテリー電源の残量を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果を前記親機に送信する送信手段とを具備していることを特徴とする鉄鋼設備用監視システム。
【請求項２】
前記送信手段には、前記バッテリー電源に接続され、かつ前記鉄鋼設備の構成部材に設けられて当該構成部材での動作状態を監視する監視手段が接続されるとともに、
前記送信手段は、前記親機に対して、前記検出手段の検出結果とともに前記監視手段の監視結果を送信することを特徴とする請求項１に記載の鉄鋼設備用監視システム。
【請求項３】
前記監視手段には、圧延ローラを駆動する駆動軸に設けられ、この駆動軸の損傷に起因して変化する物理量を検出するセンサ手段が含まれていることを特徴とする請求項２に記載の鉄鋼設備用監視システム。
【請求項４】
前記子機には、前記親機からの指示信号を受信する受信手段が設けられ、
前記検出手段は、前記受信手段が受信した前記指示信号に従って、前記バッテリー電源の残量検出を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の鉄鋼設備用監視システム。
【請求項５】
前記鉄鋼設備側には、互いに異なる識別子が付与された複数の前記子機が設けられ、
前記複数の各子機に設けられた前記送信手段は、前記検出手段の検出結果を前記親機に送信するときに、当該子機に付与された識別子を前記検出結果とともに前記親機に送信することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の鉄鋼設備用監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信が可能な親機・子機を備え、鉄鋼設備を監視する監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼メーカの鉄鋼所などに設置される鉄鋼設備には、製鋼炉からの銑鉄の鋳片を一対のローラ間に流すことでスラブなどの鋳造半製品を製作する連続鋳造機や駆動モータに連結された駆動軸にて回転される一対の圧延ローラを有し、この圧延ローラによって上記鋳造半製品に圧延処理を施す圧延機などの大型の機械・装置等が設けられている。
上記のような鉄鋼設備では、当該設備にて生産される鉄鋼品の品質が上記機械等に含まれた構成部材の動作状態や使用に伴う疲労（経年劣化）状態などに大きく左右されることから、例えば上記連続鋳造機において、その各ローラを回転自在に支承する軸受装置毎に、センサ及び判定器を設置して異常発生の有無等の状態監視を行うことが提案されている（例えば、下記特許文献１参照。）。
【０００３】
しかしながら、上記鋳片は８００℃以上の高温なものであり、しかも当該鋳片がローラ間を通過するときに生じる振動やこの連続鋳造機の近傍に配置された上記圧延機などで発生する振動などにより、センサと判定器との間を繋ぐ信号線に接触不良などが生じて断線が発生することがあった。そこで、例えば下記特許文献２には、センサ毎に無線方式の送信機を設置して、各センサの検出データを対応する送信機からの無線電波により監視装置に伝達する監視システムが示されている。
また、上記圧延機においても、その駆動軸の動作状態が圧延処理される鋼材品質に直結することから当該駆動軸を監視する監視システムを構築することが要望されており、さらには駆動軸自体が回転動作するために有線方式の送信機を用いることは困難であるということから、上記のような無線方式の送信機を備えたシステムにて駆動軸を監視することが検討されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−７１５１９号公報（第６頁、第１図）
【特許文献２】特開２００２−５１５６号公報（第４頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献２のような従来例では、センサ及び送信機の電力源として電池からなるバッテリー電源が用いられており、この電源とセンサ及び送信機との各間に接続される電力線での振動などに起因する断線発生が極力抑えられるように、これらの電源、センサ、及び送信機を子機としてユニット化し、連続鋳造機に含まれる全ての各軸受装置に設けていた。そして、上記監視装置側に設けた親機に対して、各子機が対応するセンサの検出データを送信することにより、監視装置で各軸受装置の動作状態を監視するようになっていた。
ところが、上記のような送信機には、センサ出力を増幅するアンプなどの電子部品が含まれており、しかもこの従来例では、センサを常に検出動作させてその検出データを監視装置側に連続的に送信させていたので、各子機での電力消費が大きいものであった。このため、この従来例では、各バッテリー電源の電池消耗を抑えることが難しく、電池容量等によっては当該電池を１〜２日で新品のものと交換する作業を行う必要があり、監視システムのメンテナンス作業に非常な手間及び時間を要した。
また、バッテリー電源の電池電圧が低下すると、センサが正常に動作しなくなったり、送信機から親機側へのデータ送信に異常を生じたりして、子機から親機側に正確な検出データを伝達できないことがあった。この結果、軸受装置の動作状態を正確に監視できなくなり、システムの信頼性が著しく低下した。
【０００６】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、バッテリー電源の電池交換時期を正確に把握することができ、よって最適なタイミングで電池交換作業を行うことができるメンテナンス作業性及び信頼性に優れた鉄鋼設備用監視システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、鉄鋼設備側に設けられた子機と、この子機と無線通信が可能な親機とを有し、前記子機からの送信信号を基に前記鉄鋼設備を監視する監視システムであって、
前記子機が、当該子機の電力源を構成するとともに、電池を有するバッテリー電源と、前記バッテリー電源の残量を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果を前記親機に送信する送信手段とを具備していることを特徴とするものである。
【０００８】
上記のように構成された鉄鋼設備用監視システムにおける子機では、検出手段がバッテリー電源の残量を検出して、送信手段が上記検出手段の検出結果を親機に送信しているので、親機側で当該子機の電力源での使用に伴う電圧低下を監視・管理しつつ、そのバッテリー電源の電池交換時期を正確に把握することができる。
【０００９】
また、上記鉄鋼設備用監視システムにおいて、前記送信手段には、前記バッテリー電源に接続され、かつ前記鉄鋼設備の構成部材に設けられて当該構成部材での動作状態を監視する監視手段が接続されるとともに、前記送信手段は、前記親機に対して、前記検出手段の検出結果とともに前記監視手段の監視結果を送信することが好ましい。
この場合、親機には上記検出結果であるバッテリー電源の残量と上記監視結果である構成部材の動作状態とが同時に伝達されることとなり、親機側でバッテリー電源の残量確認を確実に行うことができるとともに、監視手段において、当該電源の電圧低下に起因する動作不良が生じているか否かについて、親機側で即座に判断することができる。
【００１０】
また、上記鉄鋼設備用監視システムにおいて、前記監視手段には、圧延ローラを駆動する駆動軸に設けられ、この駆動軸の損傷に起因して変化する物理量を検出するセンサ手段が含まれてもよい。
この場合、駆動軸の損傷状態を示すセンサ検出結果が上記送信手段を介してセンサ手段から親機側に送信されるので、親機側で損傷状態を含む駆動軸の動作状態を検知しつつ、当該駆動軸の監視を行うことができる。
【００１１】
また、上記鉄鋼設備用監視システムにおいて、前記子機には、前記親機からの指示信号を受信する受信手段が設けられ、前記検出手段は、前記受信手段が受信した前記指示信号に従って、前記バッテリー電源の残量検出を行うことが好ましい。
この場合、親機が受信手段を介して検出手段に指示信号を出力することにより、バッテリー電源の残量検出が行われるので、親機側で当該バッテリー電源の残量を直ちに把握することができ、その電源の電池交換が必要であるか否かについて迅速に決定することが可能となる。
【００１２】
また、上記鉄鋼設備用監視システムにおいて、前記鉄鋼設備側には、互いに異なる識別子が付与された複数の前記子機が設けられ、前記複数の各子機に設けられた前記送信手段は、前記検出手段の検出結果を前記親機に送信するときに、当該子機に付与された識別子を前記検出結果とともに前記親機に送信することが好ましい。
この場合、各子機に付与された識別子が上記検出結果とともに親機に送信されるので、監視システムに複数の各子機が設けられている場合でも、親機側で電池交換が必要な子機を特定することができ、電池交換作業、ひいては当該システムのメンテナンス作業を簡単化することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、親機側でバッテリー電源の電池交換時期を正確に把握することができるので、そのバッテリー電源の電池交換作業を最適なタイミングで実施することが可能となり、メンテナンス作業を簡単に行える同作業性に優れた監視システムを構築することができる。また、親機側で子機の電力源（バッテリー電源）での使用に伴う電圧低下を監視・管理することができるので、この電圧低下に起因して子機各部での動作不良や送信異常が生じるのを未然に防ぐことができ、監視システムの信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の鉄鋼設備用監視システムの好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明では、本発明を鉄鋼設備内に設けられた圧延機の駆動軸に適用した場合を例示して説明する。
【００１５】
図１は鉄鋼メーカの圧延機に使用される駆動軸を示す斜視図であり、図２は十字軸継手の主要部を駆動軸の軸方向から見た図である（一部断面を含む。）。図において、駆動軸１０の両端部近傍には十字軸継手１１が使用されており、この継手１１を介在させて当該駆動軸１０の一端側及び他端側には図示を省略した駆動モータ及び鉄鋼用圧延ローラがそれぞれ連結されている。つまり、駆動軸１０には、２つの十字軸継手１１の間に配置される中間軸部（第１軸部）１０ａに加えて、上記モータ及びローラ側にそれぞれ接続される駆動軸部（第２軸部）１０ｂ及び従動軸部（第３軸部）１０ｃが設けられており、一方の十字軸継手１１にて中間軸部１０ａと駆動軸部１０ｂとが連結され、他方の十字軸継手１１にて中間軸部１０ａと従動軸部１０ｃとが連結されている（図１参照）。また、圧延機では、２本の駆動軸１０が互いに平行に配置されており、各駆動軸１０に連結された２つの上記ローラ間にスラブ等を通すことで圧延処理が施された鋼材を製造するように構成されている。また、この圧延処理の際に、駆動軸１０は、各十字軸継手１１によって軸方向から傾くのを許容された状態で図１の矢印Ｒ方向に回転することにより上記駆動モータの回転力を圧延ローラに伝達する。さらに、この圧延機では、本発明の監視システムにより、各駆動軸１０の動作状態が監視され、その運転時間に伴う損傷の進行度合いが判別されるようになっている。
【００１６】
上記十字軸継手１１は、十字軸１２と、４個のベアリングカップ１３とを備えており、ベアリングカップ１３が十字軸１２の軸方向周りの部分を覆うように当該十字軸１２の４つの各軸１２ａに揺動可能に装着されている。各ベアリングカップ１３は、カップ部１３１と、その内部に保持され、上記軸１２ａに転がり接触する複数のころ１３２とを具備しており、カップ部１３１の内周面及び軸１２ａの外周面をそれぞれ外輪軌道及び内輪軌道としている。また、図２における上下一対のベアリングカップ１３が当該十字軸継手１１から見て軸方向一方側の駆動軸１０の軸部（例えば、上記駆動軸部１０ｂ）に、左右一対のベアリングカップ１３は軸方向他方側の駆動軸１０の軸部（例えば、上記中間軸部１０ａ）に、それぞれ接続されている。
上記カップ部１３１の周方向中央にはグリース注入用の孔１３１ａが形成されている。また、この孔１３１ａと同軸的に、軸１２ａの中心軸周りに孔１２ｂが形成されている。カップ部１３１の孔１３１ａには支持部材１４がねじ止めにより取り付けられている。支持部材１４は、平底碗状の取付部１４ａと、その底部から軸１２ａの軸方向に延設された丸棒状の支持部１４ｂとを有しており、支持部１４ｂは孔１２ｂに挿入されている。挿入された支持部１４ｂの先端近傍には、例えば渦電流式の変位センサ１５１が孔１２ｂの壁面に対向するよう取り付けられている。
【００１７】
上記取付部１４ａ内には、無線方式のデータ送受信が可能な子機１が取り付けられている。この子機１には、支持部材１４の内部又は表面に設けた溝を通したケーブル１６により、上記変位センサ１５１が接続されている。変位センサ１５１は、所定の基準位置に取り付けられて孔１２ｂの上記壁面との距離変化を検出することにより、軸１２ａに生じた表面剥離などの損傷の程度に応じて増加する、軸１２ａとベアリングカップ１３との相対的な変位（位置ずれ）を示す変位信号を子機１に出力する。
他の３箇所の軸１２ａについても同様に、支持部材１４（図示せず）、変位センサ１５２，１５３，１５４、及び、子機２，３，４が設けられ、合計４個の子機１，２，３，４からそれぞれ変位信号データを発信することができる。また、子機１〜４は、常に変位信号データを発信するのではなく、後述する親機から要求があったときにのみ同信号データを発信するハンドシェイク方式のデータ通信チャンネルを形成するよう構成されている。
【００１８】
また、上記十字軸１２の中央の凹み部分には、例えば圧電型加速度ピックアップを用いた振動センサ１７が上記凹み部分表面に対向するよう取り付けられており、露出配線されたケーブル１８を介して、ベアリングカップ１３（左）の側面に取り付けられた子機５と接続されている。この振動センサ１７は、軸１２ａに生じた表面剥離などの損傷の程度に応じて増加する、十字軸１２の振動を検出してその振動信号を子機５に出力する。また、この子機５は、上記子機１〜４と同様の機能を有しており、振動センサ１７からの振動信号データを親機からの要求に応じて発信する。
また、上記子機１〜５と、これらにそれぞれ直結された変位センサ１５１〜１５４及び振動センサ１７とは、上記監視システムに含まれたものであり、各子機１〜５にはそれぞれ識別子としての連続した整数のＩＤ番号０，１，２，３，４が割り当てられている。そして、駆動軸用監視システム内で各子機１〜５と変位センサ１５１〜１５４及び振動センサ１７とを特定可能になっている。尚、このように各子機１〜５に互いに異なるＩＤ番号を付与することにより、子機に接続されるセンサを変更した場合でも当該子機のＩＤ番号を変更する手間を省略することができる。
【００１９】
図３に示すように、上記監視システムＴは、上記の各センサ（変位センサ１５１〜１５４及び振動センサ１７）と、子機１〜５と、これらの各子機１〜５と双方向の無線通信が可能な単一の親機６とを備えている。この親機６には、例えばＲＳ２３２Ｃに準拠した通信線７ａを介して鉄鋼設備内に配置されたパネルコンピュータ８が接続されている。また、このパネルコンピュータ８には、例えば１０Ｂａｓｅ−Ｔ線を用いたＬＡＮ ７ｂを介して、鉄鋼設備から離れた監視室内などに設置されたパソコン（以下、“ＰＣ”と略称する。）９が接続されており、このＰＣ ９は、インターネット等の通信ネットワーク２０を介在させて例えば十字軸継手１１の製造メーカやそのメンテナンス会社などの情報処理端末２１に接続可能に構成されている。なお、監視システムＴでは、上記２本の駆動軸１０に組付けられた４つの各十字軸継手１１に子機１〜５が装着されており、親機６は当該システムＴ内に含まれた全ての子機と個別にデータ通信を行って十字軸継手１１単位に駆動軸１０の監視を行えるようになっている。但し、以下の説明では、説明の簡略化のために、図３に示すように１つの十字軸継手１１に設けられた子機１〜５について説明する。
【００２０】
上記の各子機１〜５は、全て同一の構成部材をユニット化したトランシーバタイプのワイヤレス送受信機であり、図４に例示するように、子機１には、接続された変位センサ１５１からのアナログ式の検出信号を増幅するプリアンプ３１と、このプリアンプ３１にて増幅された一周期分の検出信号を例えば１２ビットの検出データに変換するＡ／Ｄコンバータ３２と、このＡ／Ｄコンバータ３２に順次接続されたＰＩＣ（Peripheral Interface Controller）３３及び送受信モジュール３４とが設けられている。この送受信モジュール３４は、後に詳述するように、センサ手段（監視手段）としての上記変位センサ１５１の検出（監視）結果と、後述の検出部の検出結果とを親機６に送信する送信手段、及び当該親機６からの指示信号を受信する受信手段を一体的に構成したものである。
【００２１】
また、子機１は、当該子機１の電力源を構成するとともに、電池（例えば、二本の単三電池（定格電圧；３．０Ｖ（＝１．５Ｖ×２）））を有するバッテリー電源３５と、このバッテリー電源３５に接続されたＤＣ−ＤＣコンバータ３６とを備えており、バッテリー電源３５が、図４に太線の矢印で示す電力線を介して子機１の各部及び変位センサ１５１に対して電力供給を行うように構成されている。つまり、Ａ／Ｄコンバータ３２、ＰＩＣ ３３、送受信モジュール３４、タイマ回路３７、及び変位センサ１５１は、同図に示すように、各々バッテリー電源３５と直接接続されており、バッテリー電源電圧が印加されるようになっている。また、プリアンプ３１では、その電源電圧として例えば±２．５Ｖの電圧を印加することが要求されているため、バッテリー電源電圧はＤＣ−ＤＣコンバータ３６によって上記の電圧に変換された後当該アンプ３１に与えられる。但し、タイマ回路３７以外のプリアンプ３１、Ａ／Ｄコンバータ３２、ＰＩＣ ３３、送受信モジュール３４、及びＤＣ−ＤＣコンバータ３６は、常時、待機（スリープ）状態に設定されており、子機１ではバッテリー電源３５の電池を極力消耗しないようになっている（詳細は後述）。
【００２２】
上記ＰＩＣ ３３は、子機各部の制御を行う制御部を構成するものであり、ワンチップのマイコンにより構成されている。また、このＰＩＣ ３３には、その動作状態（オン状態）の時間を規定するタイマ回路３７が接続されている。このタイマ回路３７は、所定の周期（例えば、１０sec）毎に、ＰＩＣ ３３を起動させる起動信号を当該ＰＩＣ ３３に出力するように構成されており、ＰＩＣ ３３では、起動信号が入力されると、スリープ状態から所定時間（例えば、１０msec）の間、オン状態となる。そして、ＰＩＣ ３３は、オン状態になると、送受信モジュール３４に対して、スリープ状態からオン状態に切り換えるＯＮ信号を直ちに出力し、これらの子機各部では、バッテリー電源３５からの電力供給が許容されて、動作可能な状態に移行される。
【００２３】
また、ＰＩＣ ３３は、上記所定時間のオン状態期間に、送受信モジュール３４が親機６からの送信波を受信し、その送信波に含まれた親機６からの変位センサ１５１の検出結果を要求する要求信号を入力したときのみ、ＰＩＣ ３３はＡ／Ｄコンバータ３２及びＤＣ−ＤＣコンバータ３６に対してスリープ状態からオン状態に切り換えるＯＮ信号を出力し、これにより、変位センサ１５１が動作して、そのセンシングデータ（センサ検出データ）が送受信モジュール３４から親機６に発信される。
また、ＰＩＣ ３３は、親機６からの要求信号が入力されずに、上記オン状態期間が経過すると、Ａ／Ｄコンバータ３２、送受信モジュール３４、及びＤＣ−ＤＣコンバータ３６に対して、オン状態からスリープ状態に切り換えるＯＦＦ信号を出力することで、バッテリー電源３３からの電力供給を遮断して、これらの子機各部及び変位センサ１５１を動作不能状態とする。さらには、ＰＩＣ ３３自体も、オン状態からスリープ状態に移行する。尚、変位センサ１５１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３６のオン・オフ状態に連動するプリアンプ３１がオン状態のときに、このプリアンプ３１からケーブルを介して電力の供給を受けており、プリアンプ３１のオン・オフに連動してオン・オフ状態が切り換わる。
【００２４】
また、ＰＩＣ ３３等の上記子機各部及び変位センサ１５１でのスリープ状態は、消費電流が０．１ｍＡ以下であるスリープ状態であり、上記のように、タイマ回路３７がＰＩＣ ３３を起動し、ＰＩＣ ３３が子機各部及び変位センサ１５１を起動することにより、子機１では、バッテリー電源３５の電力消費量を極力抑えるように構成されている。つまり、子機１では、その接続された変位センサ１５１を含めて、電力消費量が極めて少ないＩＣからなる上記タイマ回路３７のみが常時、動作するようになっており、ＰＩＣ ３３が親機６からの上記要求信号を確認したときのみ、バッテリー電源３５が使用されて変位センサ１５１のセンサ検出データが親機６に伝達される。これにより、バッテリー電源３５の電池が消耗するのを極力抑制することができ、バッテリー電源３５の電池寿命を延ばしてその交換時期を長くすることが可能となる。
【００２５】
また、ＰＩＣ ３３には、バッテリー電源３５の電池容量の残量を検出する検出手段としての検出部３３ａがソフトウェアによって機能的に設けられており、この検出部３３ａが現時点でのバッテリー電源３５の電圧を検出するように構成されている。この検出部３３ａでの検出処理は、ＰＩＣ ３３が上記要求信号を受信したときに実施されるようになっており、ＰＩＣ ３３は、上記センサ検出データとともに、検出部３３ａが検出した電池残量（検出電圧）データを親機６に送信させる。また、検出部３３ａが現時点でのバッテリー電源電圧が所定電圧（例えば、２．７Ｖ）以下であることを判別したときには、ＰＩＣ ３３は親機６に対しバッテリー電源３５の電池を交換することを要求する電池交換信号を生成して、上記電池残量データに含めて送信させるよう構成されている。
また、ＰＩＣ ３３には、例えばＤＩＰスイッチにより構成されたＩＤ設定部３８が接続されており、このＩＤ設定部３８で設定された番号が子機１に付与されたＩＤ番号としてＰＩＣ ３３に登録（認識）される。
尚、上記の説明以外に、Ａ／Ｄコンバータ３２の機能をＰＩＣ ３３に含めることにより、当該コンバータ３２の設置を省略し、プリアンプ３１をＰＩＣ ３３に接続する構成でもよい。
【００２６】
上記送受信モジュール３４には、所定周波数の送信波（搬送波）を発振する発振器、センサ検出データを送信波に乗せるための変調を行う変調器、及び親機６からの送信波を復調する復調器が設けられており、接続されたアンテナ３９を介して親機６と双方向の無線通信を行う。また、送受信モジュール３４は、ＰＩＣ ３３からの指示信号に従って送信モード又は受信モードを択一的に選択するよう構成されており、１送信サイクル（上記搬送波の１周期）毎に、所定のビット数のデータブロックを送信するようになっている。さらに、送受信モジュール３４では、センサ検出データ及び電池残量データの送信を行うときに、その送信ブロックのヘッダー部に、その子機１に付与されたＩＤ番号を示すＩＤコードを含めて、当該データブロックを親機６にシリアル伝送するように構成されている。
【００２７】
上記親機６には、図５に示すように、子機１〜５の各送受信モジュール３４との間で共通の周波数を用いて無線通信を行う送受信モジュール４１と、当該親機各部の制御を行う制御部を構成するＰＩＣ ４２と、パネルコンピュータ８（図３）に接続されたＲＳ２３２Ｃドライバ４３とが設けられている。また、親機６は、子機１〜５と同様に、トランシーバタイプのワイヤレス送受信機を構成しており、その電力源としてのバッテリー電源などが含まれている。このバッテリー電源電圧は、子機１〜５と同様に、ＰＩＣ ４２に設けられた検出部（図示せず）によって常時監視されており、その検出電圧値（現時点でのバッテリー電源電圧値）がパネルコンピュータ８側に通知されるとともに、検出電圧値が所定電圧以下に低下した時点で電池交換信号が同コンピュータ８側に出力される。また、送受信モジュール４１は、上記送受信モジュール３４と同様に、発振器、変調器、及び復調器を備えたものであり、ＰＩＣ ４２からの指示信号に従って送信モード又は受信モードを択一的に選択するとともに、１送信サイクル毎に、所定のビット数のデータブロックをアンテナ４０から発信するよう構成されている。
【００２８】
また、親機６は、パネルコンピュータ８側からの指示（リクエスト信号）に従って、各子機１〜５に対応するセンサの検出データを送信することを要求するとともに、各子機１〜５から受信したセンサ検出データ及び電池残量データをパネルコンピュータ８側に転送する。さらに、親機６は、一つの子機に対してその子機に接続されたセンサの検出データの送信を要求するときに、当該子機の識別子を含んだ要求信号を作成し、この作成した信号を含むデータブロックを発信するようになっている。
尚、上記ＰＩＣ ３３、４２の代わりに、例えばＤＳＰを用いて子機及び親機の各制御部を構成することもできる。
【００２９】
上記パネルコンピュータ８には、そのコンピュータ機能として、上記の各センサ（変位センサ１５１〜１５４及び振動センサ１７）からのセンサ検出データに基づいた対応する軸１２ａ（駆動軸１０）での損傷の程度（進行度合い）についての判別・診断機能が付与されている。また、このコンピュータ８には、各検出データの波形や上記進行度合いの変化等の所定の履歴情報をディスプレイに表示するモニタリング機能、各センサへのセンシングの開始や子機１〜５及び親機６の各バッテリー電源での電池残量の確認等を行わせる動作指示機能がソフトウェアにて与えられている。
また、ＰＣ ９には、パネルコンピュータ８が有する上記のコンピュータ機能に加えて、入力した検出データやそれに基づく損傷の診断結果などのデータを保存したり、他の情報処理端末２１に上記の保存データを提供するＷｅｂサーバとして働いたりするようなサーバ機能が付与されている。
【００３０】
ここで、上記のように構成された監視システムＴの動作について、図６及び図７を参照して具体的に説明する。なお、以下の説明では、例えば子機１（図４）での動作について主に説明する。
図６のステップＳ１に示すように、子機１は受信モードに設定されている。この受信モードでは、ＰＩＣ ３３（図４）がタイマ回路３７（図４）から１０sec毎に出力される起動信号によって起動され、１０msecの上記オン状態期間の間、バッテリー電源３５（図４）から子機各部及び変位センサ１５１（図４）への電力供給を許容して、これらの子機各部及び変位センサ１５１をオン状態とする。そして、子機１では、親機６から検出データの要求信号を受信したか否かについての確認動作が行われる（ステップＳ２）。このとき、子機１が要求信号の受信を確認しなければ、子機１は後述のステップＳ１１に進む。
また、親機６が子機側に要求信号を送信する場合、親機６はデータ要求先の子機に対する同一の要求信号を、ＰＩＣ ３３（子機１）のオン状態期間の周期（起動信号の出力周期）よりも長い時間（例えば、２０sec）の間繰り返して子機側に発信しており、要求信号が１０sec毎に１０msecの間のみ動作可能となる子機側で確実に受信できるようになっている。
【００３１】
上記ステップＳ２において、子機１が親機６からの送信波の受信を確認すると、子機１は受信した送信波に含まれたＩＤコードに基づいて、その送信波の送信先が当該子機１であるかについて判別する（ステップＳ３）。そして、異なる子機２〜５への送信波であると判別されたときには、子機１は上記ステップＳ１１に進む。
また、上記ステップＳ３において、上記ＩＤコードが子機１のＩＤ番号と一致しているときには、子機１では自局が親機６から呼出されたと判断されて送信モードに設定され、ＰＩＣ ３３は送受信モジュール３４（図４）を介して受信した要求信号を受諾する（ステップＳ４）。その後、ＰＩＣ ３３では、その検出部３３ａ（図４）がバッテリー電源３５の現時点での電圧値を検出し、そのバッテリー電源電圧が２．７Ｖ以下であるかどうかについてＰＩＣ ３３は判別し（ステップＳ５）、その電源電圧が２．７Ｖを越えている場合には、ＰＩＣ ３３はバッテリー電源３５の電池交換をする必要がないと判断して、下記のステップＳ７に進む。また、このステップＳ５にて検出されたバッテリー電源電圧値は、上記電池残量データとしてＰＩＣ ３３内で保持される。
【００３２】
一方、上記ステップＳ５において、上記バッテリー電源電圧が２．７Ｖ以下であることが判別されると、ＰＩＣ ３３はバッテリー電源３５の電池交換をする必要があると判断して、上記電池交換信号を生成する（ステップＳ６）。詳細には、ＰＩＣ ３３は、親機６に送信される送信ブロックの例えばヘッダー部に設定されている電池交換信号のデータ部分に所定のデータ値（例えば、“０”）を加えて当該電池交換信号のフラグをオンする。
その後、子機１では、変位センサ１５１から入力した変位信号にＡ／Ｄ変換を施して変位信号データを生成した後（ステップＳ７）、子機１は、その変位信号データと電池残量データとを所定の送信データブロックに変換して、親機６宛の送信波を発信する（ステップＳ８）。
【００３３】
続いて、子機１は、親機６へのデータ送信後、所定時間Ｔ１秒経過したか否かについて判別し（ステップＳ９）、Ｔ１秒経過していなければ、子機１は、上記ステップＳ４に戻って上記送信波を繰り返し発信して、子機１は、当該データの親機６への送信ミスが生じるのを防いでいる。
また、上記ステップＳ９において、Ｔ１秒が経過したことを子機１が判別すると、子機１は受信モードに設定され（ステップＳ１０）、タイマ回路３７以外の子機各部及び変位センサ１５１への電力供給が遮断されて、待機状態となる。
【００３４】
また、上記ステップＳ２において親機６からの送信波の受信が確認されなかった場合、または上記ステップＳ３において異なる子機２〜５への送信波であることが判別された場合には、図７のステップＳ１１に示すように、子機１では、ＰＩＣ ３３が送受信モジュール３４にＯＦＦ信号を出力して、このモジュール３４をスリープ状態にする。
続いて、ＰＩＣ ３３は、変位センサ１５１、プリアンプ３１（図４）、及びＤＣ−ＤＣコンバータ３６（図４）をスリープ状態とし（ステップＳ１２）、さらにはＰＩＣ ３３は、Ａ／Ｄコンバータ３２もスリープ状態とする（ステップＳ１３）。その後、ＰＩＣ ３３自体もスリープ状態に移行し（ステップＳ１４）、当該ＰＩＣ ３３は上記起動信号を入力するまで子機１は受信モードで待機する（ステップＳ１５及びＳ１６）。
【００３５】
以上のように構成された本実施形態の監視システムＴでは、各子機１〜５のＰＩＣ ３３に検出部（検出手段）３３ａを設け、この検出部３３ａによって子機電力源であるバッテリー電源３５の現時点での電圧を検出している。そして、ＰＩＣ ３３は、検出されたバッテリー電源電圧が所定電圧以下であることを判別したときには、電池交換信号を生成して送受信モジュール（送信手段）３４から親機６に発信している。この結果、この親機６及びこれに接続されたパネルコンピュータ８等の親機側は、子機１〜５の各バッテリー電源３５の電池交換時期を正確に把握することができる。従って、上記従来例と異なり、その電池交換作業を最適なタイミングで実施することができ、メンテナンス作業を簡単に行うことが可能となる。また、各子機１〜５の送受信モジュール３４は現時点でのバッテリー電源電圧を電池残量データとして親機６に送信しているので、親機側は子機１〜５の各バッテリー電源３５での使用に伴う電圧低下を監視・管理することができる。これにより、上記電圧低下に起因して子機各部での動作不良や送信異常が生じるのを未然に防ぐことが可能となり、信頼性の高い監視システムＴを構築することができる。
【００３６】
また、本実施形態では、ＰＩＣ ３３が親機６からの上記要求信号を受信したときに、送受信モジュール３４は対応するセンサの検出データと電池残量データとを親機側に送出しているので、親機側においてそのバッテリー電源３５の残量確認を確実に行うことができる。しかも、このように親機側で残量確認を行えることから、バッテリー電源電圧の低下に起因する動作不良が各子機１〜５に接続されたセンサ（監視・センサ手段）に発生しているか否かについて親機側で即座に判断することができ、今回送出されてきたセンサ検出データの信頼性をも直ちに判断することができる。
また、送受信モジュール３４は上記検出データ及び電池残量データを含んだ送信データに子機固有のＩＤコードを加えて親機側に送信しているので、親機側で電池交換が必要な子機を特定することができ、電池交換作業、ひいては当該システムのメンテナンス作業を簡単化することができる。
【００３７】
また、本実施形態では、図２に示したように、十字軸継手１１の４個のベアリングカップ１３の内部に子機１〜４及び変位センサ１５１〜１５４をそれぞれ配置し、さらに当該継手１１と駆動軸１０の軸端部との空きスペースに子機５及び振動センサ１７を配置して、親機側で各子機１〜５から送られてきたセンサ検出データを基に各軸１２ａでの表面剥離の程度を判別して監視している。すなわち、本実施形態では、センサの設置箇所を確保し難く、かつ回転動作する駆動軸１０に対して、その損傷の程度（進行度合い）を正確に把握することができ、十字軸継手１１等の交換作業が必要な時期を正確に判断することが可能となる。
尚、センサの設置数やセンサ種類（形式）などは上記実施形態のものに何等限定されるものではない。つまり、センサは、駆動軸の損傷に起因して変化する物理量を検出するものであればよく、力や温度等の検出データを取得するものでもよい。但し、上記のように、センサ種類が異なる複数種類のセンサを設置する場合の方が、駆動軸１０の損傷程度をより高精度に検出できる点で好ましい。
【００３８】
尚、上記の説明では、圧延機の駆動軸に適用した場合について説明したが、本発明は鉄鋼設備側に設けられる子機において、当該子機の電力源を構成する電池からなるバッテリー電源と、このバッテリー電源の残量を検出する検出手段と、この検出手段の検出結果を親機に無線送信する送信手段とを備えたものであればよく、設備が稼働しているときに、その周囲環境が高温、多湿、高振動、及びまたは高騒音などの過酷な環境下で動作される当該設備に含まれた各種機械・機器・装置などの監視に本発明を適用することができる。具体的にいえば、鉄鋼設備の連続鋳造機において、鋳片を流すためのローラを回転自在に支持する軸受装置の動作状態を監視するシステムに適用することができる。
また、上記の説明では、駆動軸の損傷に起因して変化する物理量を検出するセンサ手段（変位センサ及び振動センサ）の検出データを子機側から親機側に送信する構成について説明したが、本発明の監視システムはこれに限定されるものではなく、上記センサ手段を含んだ監視対象物の動作状態を監視する監視手段の結果データを親機側に送信するものであればよい。
【００３９】
また、上記の説明では、ＰＩＣに検出部（検出手段）を機能的に設けた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電圧計などのハードウェアからなる検出手段をＰＩＣと独立して設ける構成でもよい。
また、上記の説明では、ＰＩＣがセンサ検出データの要求信号を親機側から受信したときに電池残量検出を行わせる構成について説明したが、親機側が電池残量検出処理だけを単独で行わせる指示信号を、各子機の受信手段としての送受信モジュールに受信させて、その結果を返信させる構成でもよい。但し、上記のように、ＰＩＣが要求信号を受信したときに電池残量検出処理を実施する場合の方が、現時点でのバッテリー電源電圧が自動的に通知されて認識される点で好ましい。
【００４０】
また、上記の説明では、図６のステップＳ５に示したように、ＰＩＣ（子機）側で電池交換の要否を判断する構成について説明したが、親機側で子機側から送られてきた電池残量データを基に電池交換要否の判断を実施させてもよい。
また、上記の説明では、親機とパネルコンピュータとを別個に構成した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばパネルコンピュータに送受信モジュールを装着して親機と同コンピュータとを一体的に構成したものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】鉄鋼メーカの圧延機に使用される駆動軸を示す斜視図である。
【図２】十字軸継手の主要部を駆動軸の軸方向から見た図である（一部断面を含む。）。
【図３】本発明の一実施形態に係る鉄鋼設備用監視システムの構成例を示すブロック図である。
【図４】図３に示した子機の具体的な構成を示すブロック図である。
【図５】図３に示した親機の具体的な構成を示すブロック図である。
【図６】上記駆動軸監視システムの子機における処理動作を示すフローチャートである。
【図７】図６に示した分岐点Ａ及びＢの間での子機における処理動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
１〜５    子機
６    親機
１０    駆動軸
１７    振動センサ（監視手段・センサ手段）
３３    ＰＩＣ
３３ａ    検出部（検出手段）
３４    送受信モジュール（送信手段・受信手段）
１５１〜１５４    変位センサ（監視手段・センサ手段）
Ｔ    鉄鋼設備用監視システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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