(57)【要約】【課題】  設置台数の制限やコストアップなどの弊害を生じることなく混信を防止する駆動軸監視装置を提供する。【解決手段】  複数の子機は、情報処理装置からのデータ要求により親機からデータ要求信号を無線受信すると、当該子機に接続されているセンサの出力に基づく信号データを、固有の待機時間後に親機に無線送信する。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報処理装置と、
前記情報処理装置と接続され、無線通信機能を有する単一の親機と、
駆動軸に装着され、当該駆動軸の損傷に起因して変化する物理量を検出する複数のセンサと、
前記センサの各々と接続され、前記情報処理装置からのデータ要求により前記親機からデータ要求信号を受信すると、当該センサの出力に基づく信号データを固有の待機時間後に前記親機に送信する複数の子機と
を備えたことを特徴とする駆動軸監視装置。
【請求項２】
前記待機時間は、前記子機がそれぞれ有する連続したＩＤに基づいて設定される請求項１記載の駆動軸監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延装置に用いられる駆動軸にセンサを取り付けて、その損傷の進行度合いを監視する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧延装置の駆動軸は、圧延ローラと駆動モータとの間に存在し、駆動モータの回転力を圧延ローラに伝達する役目を担っている。この駆動軸の途中部分には、圧延による揺動を可能にする十字軸継手が介在している。鉄鋼の圧延時には衝撃等による大きな負荷が十字軸継手にかかり、そのため、長期使用により損傷が生じることは避け難い。従って、損傷の進行度合いを監視して、早めに十字軸継手を取り替えることが必要となる。一方、例えば軸受の異常を検出するために、当該軸受の近傍にセンサ及び送信機を設け、センサの出力を送信機から無線送信し、離れた位置にある共通の受信機で受信して監視する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。センサ及び送信機は軸受ごとに複数組設けられ、各々、同一周波数の信号を送信する。各信号にはＩＤ番号が含まれており、これに基づいて、受信機側で信号の識別を行うことができる。そこで、このような監視装置を駆動軸の十字軸継手に使用することが考えられる。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２１７９６４号公報（第２〜３頁、図１，図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来の監視装置では、複数のセンサから無線送信される信号が相互に混信して受信機側で正常に受信できないことがある。このような混信は、送信される周波数を送信機ごとに異なるものとすれば解消できるが、この場合には、送受信可能エリア内での送信機の設置数が制限されるという問題がある。また、送受信機を一対一に設けて混信を解消することもできるが、この場合には、受信機も複数個必要となり、コストアップになるので好ましくない。
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、設置台数の制限やコストアップなどの弊害を生じることなく確実に混信を防止する駆動軸監視装置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】
【０００５】
本発明の駆動軸監視装置は、情報処理装置と、前記情報処理装置と接続され、無線通信機能を有する単一の親機と、駆動軸に装着され、当該駆動軸の損傷に起因して変化する物理量を検出する複数のセンサと、前記センサの各々と接続され、前記情報処理装置からのデータ要求により前記親機からデータ要求信号を受信すると、当該センサの出力に基づく信号データを固有の待機時間後に前記親機に送信する複数の子機とを備えたものである。
上記のように構成された駆動軸監視装置では、親機からのデータ要求信号により、複数の子機からそれぞれ固有の待機時間後にセンサの出力に基づく信号データが無線送信される。これにより、各信号データを時間的に重畳させることなく、シリアルな信号データ列として単一の親機に受信させることができる。また、シリアルな信号データ列は、任意の複数の子機台数に応じて構成することができる。
【０００６】
また、上記駆動軸監視装置において、待機時間は、子機がそれぞれ有する連続したＩＤに基づいて設定されるものであってもよい。
この場合、「ＩＤ待機時間」に一定の関係を与えて待機時間を設定することができ、プログラム上各子機に共通の処理で、ＩＤ順の送信を実現する待機時間を設定することができる。従って、待機時間の設定・管理が容易である。また、子機増設にも容易に対応することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の駆動軸監視装置によれば、各信号データを時間的に重畳させることなく、シリアルな信号データ列として単一の親機に受信させることができ、同一周波数を用いても混信は生じない。また、子機台数に応じてシリアルな信号データ列を構成すればよいので、通信エリア内の子機台数は制限されない。すなわち、設置台数の制限やコストアップなどの弊害を生じることなく確実に混信を防止する駆動軸監視装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、鉄鋼メーカの圧延設備に使用される駆動軸１０を示す斜視図である。駆動軸１０の両端部近傍には十字軸継手１１が使用されている。図２は、十字軸継手１１の主要部を駆動軸１０の軸方向から見た図である（一部断面を含む。）。十字軸継手１１は、十字軸１２と、４個のベアリングカップ１３とによって構成されている。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、十字軸１２のトラニオン１２ａに転がり接触する複数のころ１３２とを備えている。例えば、図２における上下一対のベアリングカップ１３は当該十字軸継手１１から見て軸方向一方側の駆動軸１０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に、それぞれ接続されている。
【０００９】
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、トラニオン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、その底部からトラニオン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の先端近傍には変位センサ１５１が取り付けられている。
【００１０】
上記取付部１４ａ内には送受信機能やＡ／Ｄ変換機能を有する電子回路、バッテリー、アンテナ等をユニット化した子機１が取り付けられている。子機１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、変位センサ１５１と接続されている。変位センサ１５１は、所定の基準位置に取り付けられ、トラニオン１２ａやベアリングカップ１３が正常な状態から損傷を生じると、その損傷によって生じる、トラニオン１２ａに対するベアリングカップ１３の相対的な変位（位置ずれ）を検出する。損傷の進行度合いが大きくなるほど、変位センサ１５１が検出する変位も大きくなる。
【００１１】
他の３箇所のトラニオン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変位信号を発信するハンドシェイク方式の無線通信装置を構成する。子機１，２，３，４にはそれぞれ、連続した整数のＩＤ番号０，１，２，３が割り当てられている。
【００１２】
一方、十字軸１２の中央の凹み部分には、振動検出用の加速度ピックアップ１７が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。この子機５も、上記子機１〜４と同様の機能を有するものであり、加速度ピックアップ１７によって検出される振動に基づく振動信号データを、親機からの要求に応じて発信することができる。子機５には、子機４に続くＩＤ番号４が割り当てられている。
【００１３】
図３は、上記の各センサ（変位センサ１５１〜１５４、加速度ピックアップ１７）と、子機１〜５及び親機６によって構成される無線通信装置７と、情報処理装置としてのパソコン８とを備えた本発明の一実施例による駆動軸監視装置の構成図である。親機６は、子機１〜５との間で共通の周波数により無線通信可能である。子機は、前述のように、親機からの要求に応じてデータを発信する。親機６、子機１〜５ともに、送信モード又は受信モードを択一的に選択するトランシーバタイプのものであり、親機６と子機１〜５とは一方が送信モードであれば他方が受信モードとなる。パソコン８と親機６とは、ＲＳ２３２ＣやＵＳＢ等の通信線９によって接続されている。
【００１４】
次に、親機６及び子機１〜５の動作について、図４及び図５のフローチャートを参照して説明する。まず、図４のステップＳ１１において、親機６は、送信モードに設定され、ステップＳ１２において、パソコン（ＰＣと表記）８からデータ要求信号が来るのを待つ。一方、子機１〜５は、図５のステップＳ２１において受信モードに設定され、ステップＳ２２において、親機６からデータ要求信号が来るのを待つ。なお、子機１〜５は、図５のフローチャートの処理を開始するまではスリープ状態にあり、バッテリーの消耗を抑制している。
【００１５】
次に、親機６が、パソコン８からのデータ要求信号を受け取ると（ステップＳ１２のＹＥＳ）、親機６はデータ要求信号を子機１〜５に２秒間送信する（ステップＳ１３，Ｓ１４）。２秒経過後、親機６は受信モードに転じ（ステップＳ１５）、子機１〜５から信号データを受け取り次第、パソコン８へ送信する状態となる（ステップＳ１６）。この状態は３０秒間維持される（ステップＳ１７からＳ１６の繰り返し。）。一方、子機１〜５には常時、センサ信号（変位・振動）が入力されており、親機６からのデータ要求信号に対して即時応答することが可能であるが、各々、固有の待機時間が設定されており、その待機時間が経過するまで応答を行わない。この待機時間は、ＩＤ番号（０，１，２，３，４）×３０［秒］であり（ステップＳ２３）、子機１は０秒（すなわち待機時間０）、子機２は３０秒、子機３は６０秒、子機４は９０秒、そして、子機５は１２０秒となる。
【００１６】
各子機１〜５は、上記待機時間の経過後に、それぞれ、ステップＳ２４へ進んで送信モードに設定され、センサ信号をＡ／Ｄ変換してディジタルの信号データとし（ステップＳ２５）、親機６へ信号データを送信する（ステップＳ２６）。送信は３０秒未満（例えば１０秒〜３０秒未満）の所定時間行われ（ステップＳ２７からＳ２４，Ｓ２５，Ｓ２６の繰り返し）、３０秒経過すると（ステップＳ２７のＹＥＳ）、受信モードに設定され（ステップＳ２８）、処理を終える。処理を終了した子機はスリープ状態になり、バッテリーの消耗を抑制する。
【００１７】
一方、親機６は、最初に子機１から送信されてきた信号データをパソコン８に３０秒間送信し続け（ステップＳ１６からＳ１７の繰り返し。）、３０秒経過後、子機から信号データが来ない状態になっているか否かを判断する（ステップＳ１８）。ここで、３０秒経過後には子機２からの信号データが送信されてくるので、この判断はＮＯとなり、ステップＳ１６に戻って、子機２から送信されてきた信号データをパソコン８に３０秒間送信し続ける。以下同様に、子機３、子機４、及び子機５について順次信号データをパソコン８に送信する。子機５からの信号データをパソコン８に３０秒間送信し続けた後、どの子機からも信号データが来なくなると、親機６は送信モードに設定され（ステップＳ１９）、処理を終える。
【００１８】
図６は、上記のような信号データの送信形態を概念的に示す図である。子機１，２，３，４，５からの信号データＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５は、それぞれ３０秒未満で順次送信され、各信号データは時間的に重畳しない。親機６及びパソコン８には最初に信号データＳ１が届き、以後順次、３０秒経過するごとに、信号データＳ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５が届く。従って、１５０秒が経過するまでに、図示のように、信号データＳ１〜Ｓ５までのシリアルな信号データ列がパソコン８に届くことになる。
【００１９】
上記各信号データには、その子機のＩＤ番号が含まれており、これに基づいてパソコン８は、シリアルな信号データ列を構成する各信号データＳ１〜Ｓ５が、どの子機の信号データであるかを識別することができる。従って、パソコン８上では、各センサ（１５１〜１５４，１７）の取付場所と対応する形で、変位や振動の情報を表示することができる。また、特定のセンサからの情報のみをパソコン８上に表示することもできる。
上記のようにＩＤ番号順に信号データを送信させる処理は、ＩＤ番号に所定時間を乗じる、というプログラム上各子機に共通の処理で待機時間を設定することにより実現できるので、待機時間の設定・管理が容易である。また、子機増設にも容易に対応することができる。
なお、パソコン８は、信号データがＩＤ番号順に現れると認識できるので、信号データ自身に必ずしもＩＤ番号を含めなくても、各子機の信号データを識別することは基本的に可能である。
【００２０】
以上のようにして、各信号データを時間的に重畳させることなく、シリアルな信号データ列として親機６に受信させることができ、同一周波数を用いても混信は生じない。また、複数の子機１〜５に対して親機６は１台で足り、コストを最小限に抑えることができる。さらに、このような送受信によれば、子機台数に応じてそれぞれ固有の待機時間を設定することにより、シリアルな信号データ列を構成すればよいので、通信エリア内の子機台数は制限されない。もちろん子機台数の増加と共に全信号データの受信に相応の時間がかかるが、駆動軸の十字軸継手における損傷の進行度合いを検出するという検出対象の性質から、特に全信号データ取得の即時性・同時性が要求されることはなく、何ら支障はない。こうして、設置台数の制限やコストアップなどの弊害を生じることなく確実に混信を防止する駆動軸監視装置を提供することができる。また、取得したい任意の時にデータ要求信号を出力して各センサの信号データを取得することができるので、極めて便利である。
【００２１】
なお、上記の実施形態では、センサは変位センサ及び加速度ピックアップであるが、センサの種類はこれらに限られることなく、力や温度等、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であれば、同様にして信号データのシリアルな送信を行うことができる。
また、待機時間を決める上記（ＩＤ番号×３０［秒］）の論理式は、これに限られるものではなく、例えばＩＤ番号がｎから始まる場合には｛（ＩＤ−ｎ）×ｔ［秒］｝でもよいし、ＩＤの一部の数値を用いて待機時間を設定してもよい。さらに、ＩＤが記号（Ａ，Ｂ，Ｃ等）であれば、これらに対応する待機時間のテーブルを用意してもよい。要するに、「ＩＤ対待機時間」に一定の対応関係を与えて、プログラム上各子機に共通の処理によって待機時間を設定することにより、ＩＤ（番号・記号）に基づく子機固有の時間設定となればよい。なお、ＩＤが連続しない場合でも固有の待機時間さえ与えれば、各信号データを時間的に重畳させることなく受信することはできるが、時間的に迅速なデータ取得のためには、ＩＤが連続していることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】鉄鋼メーカの圧延設備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】センサ等と、子機及び親機によって構成される無線通信装置と、情報処理装置としてのパソコンとを備えた本発明の一実施例による駆動軸監視装置の構成図である。
【図４】上記駆動軸監視装置の親機における処理動作を示すフローチャートである。
【図５】上記駆動軸監視装置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６】上記駆動軸監視装置における信号データのシリアルな送信を概念的に示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１〜５    子機
６    親機
８    パソコン（情報処理装置）
１７    加速度ピックアップ（センサ）
１５１〜１５４    変位センサ（センサ）
【図１】
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【図２】
2005234982.tif 000004
【図３】
2005234982.tif 000005
【図４】
2005234982.tif 000006
【図５】
2005234982.tif 000007
【図６】
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