(57)【要約】近くに配設されたセンサによって、金属−、特に鋼−連続鋳造装置の支持ロールのロールスタンド（１）の両端で及び又は中央で支承された連続鋳造支持ロール（２）の回転軸受（３）、 特に転がり軸受（３ａ）を監視する方法及び装置は、回転軸受（３）の交換を、発生しつつある損傷結果に依存して行うのではなく、経済性及び最適な修理時点を追求し、その際転がりー及び又は滑り軸受（３ａ）の残存寿命の決定のために、少なくとも１つの又は複数の回転軸受（３）で又は回転軸受（３）の選択されたグループで又は回転軸受（３）に影響を与える構成部分（１ａ）で、機械的及び又は熱的応力（負荷集団）の連続的な測定及び記憶が実施され、その際デジタル測定結果が評価ユニット及び又はメモリーユニット（５，６）で処理されかつその際全ての負荷の全数から、比較値が各回転軸受（３；３ａ）の負荷集団と、限界−負荷容量とから算出される。
2004505777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
近くに配設されたセンサによって、金属−、特に鋼−連続鋳造装置の支持ロールのロールスタンドに両側で及び又は中央で支承された連続鋳造支持ロールの回転軸受、 特に転がり軸受を監視する方法において、
転がり−及び又は滑り軸受の残存寿命の決定のために、機械的及び又は熱的応力（負荷集団）の連続的測定及び記憶が、少なくとも１つ又は複数の回転軸受で又は回転軸受の選択されたグループで又は回転軸受に影響を与える構成部分で実施され、デジタル測定値が評価ー及び記憶ユニットで処理されかつ全ての負荷の総数から、比較値が負荷集団及び各回転軸受の限界ー負荷容量から算出されることを特徴とする前記方法。
【請求項２】
測定データの検出が、確定した走査速度で実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
検出された測定データが静的方法で調製されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
検出された測定データが、負荷の種類、方向、大きさ及び持続時間に従って分類されかつ記憶されることを特徴とする請求項１から３までのうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
測定から、個々の転がり軸受の耐え得る、総和された全負荷が検出されかつ転がり軸受の実際の測定時点まで蓄積された全応力を表す特性値とされることを特徴とする請求項１から４までのうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
判断されるべき軸受の負荷集団が、個々の個別的な測定から関連づけられるのではなく、等しい応力が想定される軸受がグループに纏められかつそれぞれ代表的な測定が全グループの実際の応力の判断のために使用されることを特徴とする請求項１から５までのうちのいずれか １つに記載の方法。
【請求項７】
グループ及び又はグループ内の応力分布の差違が、このグループの数学的モデルに基づいて形成されることを特徴とする請求項 １から６までのうちのいずれか １つに記載の装置。
【請求項８】
回転軸受に作用する軸受負荷が、構成部分で測定された値と、数学的モデルから算出された負荷分布とから決定可能であることを特徴とする請求項１から７までのうちのいずれか １つに記載の装置。
【請求項９】
実際に蓄積された応力−特性値が、前もって確定され、耐え得る応力−特性値と比較されかつそれから残存寿命が決定されることを特徴とする請求項１から８までのうちのいずれか １つに記載の方法。
【請求項１０】
近くに配設されたセンサによって、金属−、特に鋼−連続鋳造装置に支持ロールのロールスタンドに両端で及び又は中央で支承された連続鋳造支持ロールの、回転軸受、特に転がり軸受を監視するための装置において、
転がり−及び又は滑り軸受（３ａ）によって支承された連続鋳造支持ロール（２）の選択された１つ又は複数の回転軸受（３）に、又は回転軸受（３）に影響を及ぼす構成部分（１ａ）に、機械的及び又は熱的応力のためのそれぞれ１つの測定要素（４）が配設されており、そして測定要素（４）が評価ユニット（５）及び又はメモリーユニット（６）に接続していることを特徴とする前記装置。
【請求項１１】
測定要素（４）が、支持ロールのロールスタンド（１）の転がり軸受又は滑り軸受（３ａ）を受ける又は支持するそれぞれ１つの構成部分（１ａ）に配設されていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
回転軸受（３）上に作用する軸受負荷が、構成部分（１ａ）で測定された値と、数学的モデルから算出された負荷分布とから決定可能であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の装置。
【請求項１３】
測定要素（４）が、連続鋳造支持ロール（２）の近くに配設された電子メモリー手段（７）と接続していることを特徴とする請求項１０から１２までのうちのいずれか １つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属−、特に鋼−連続鋳造装置の連続鋳造支持ロールのロールスタンドに支承された連続鋳造支持ロールの回転軸受、特に転がり軸受の監視方法及び監視装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ブルーム横断面、細いストランド、粗塊及び又は形材ストランド（形材ブランク）のための連続鋳造装置において、ストランドは連続鋳造鋳型から少なくともローラコンベヤにおける硬化の領域まで保護されかつ案内されかつ進行する硬化の間曲げられもする。発生する力は、連続鋳造支持ロールを介して転がりー又は滑り軸受によって受けられかつ支持ロールのロールスタンドに伝達される。大抵複数の日数間又は複数の週間中断なしに実施される運転中、相異なる種類及び大きさの応力が発生する。この設備の構築の時点まではこれらの応力の評価は、近似的にのみかつ後での実際の鋳造運転において発生する条件の大略の簡単化の下で可能にされた。従って、そのような回転軸受が一連の損傷で常に僅かな又は個々の高い応力によって若しくはこれらの負荷の組み合わせによって機能不良にされることが生じ得る。損傷は、各個々の応力状態がそれ自体損傷のない状態に通じる場合にも発生し得る。そのような機能不良が連続鋳造運転中に生じる場合のために、これから得られる運転障害及び場合によっては必要な修理−一連の損傷によるものも−著しい収益損失及びコストに繋がり得る。このような事情の下では、連続鋳造装置の運転者がしばしば回転軸受の予防的で、規則的な交換を行うことに繋がる。その際個々の回転軸受の破損を確実に予防するために、多くの回転軸受の実際の寿命が利用され尽されないことが、回避されず、このことは経済的でもない。
【０００３】
フュ−チュア（ＦＵＡＴＵＲＥ）、１９９９年１２月号２５〜２９頁の記事「イジュイデン（Ｉｊｍｕｉｄｅｎ）に設置されているＢＯＳ．Ｎｏ．２の連続鋳造機械の軸受の温度及び荷重の測定及び計算」から、回転軸受を好適な措置によって監視しかつかなりの損傷が直接切迫するまでの間交換を遅らせることが公知である。そこで、加速度センサ又は固体音センサによって、例えば、周波数帯域の好適な評価によって、回転軸受の実際の状態に対する推理を可能にする信号を得ることが公知である。この方法は、他の方法のように回転軸受の顕著な特性の変化の解析に基づいているが、変化が既に発生している場合に初めて把握され得る。経験によれば、最初に放置された保守が事情の下で遅れすぎかつ前記損傷が原因となることが示された。
【０００４】
前記の方法は、機械構成部分の寿命評価を可能にする。これらの方法は、構成部分の各個々の応力が、その全損傷まで、略最初に発見可能な傷に至るまで、その相応した結果を招くということから出発する。いわゆる負荷集団において、観察時間中構成部分上に作用する全ての応力が総計されることができる。その際例えば、如何なる時間に如何なる応力経過で如何なる確率で、観察された構成部分の機能不良が予期されることができるかが算出されることができる。そのような評価は、こ構成部分上に作用する応力が、−種類、方向、大きさ及び頻度−に従って正確に考慮されればされる程的中する。材料特性において必要な仮定を含む誤差率は、今日では、誤差率が一般に無視できる程小さい部分でのみそのような予見の全的中率に影響を与える程小さい。
【０００５】
１９８５年ジュッセルドルフのドイツ電気技師連盟のｈ出版社−Ｓｔａｈｌ−ＥＩＳＥＮ発行の「運転強度計算のための入門書」から、軸受応力の測定方法及び装置、 例えば、ひずみ計、特殊な測定軸受又は相応したセンサを備えた軸受の応用物若しくは軸受ハウジングが、公知である。連続鋳造設備が置かれる不都合な条件−高い温度、化学的に侵食性の混合物を含む水蒸気、汚れ及び機械的な応力−の下でも今日そのような測定技術の使用が可能である。
【０００６】
しかし、相応した測定技術（ひずみ計、特殊な軸受、センサを備えた回転軸受）の使用の際、例えば、高い温度、化学的に侵食性の混合物を含む水蒸気、汚れ及び機械的な応力のような連続鋳造設備に不都合な周囲条件が注目される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、回転軸受の交換を、発生した損傷−結果に基づいて行うのではなく、連続鋳造運転の経済性の意味で経済的に最も好適な修理時点で行って、回転軸受を一層利用し尽くすことを図ることを課題の基礎とする。
【０００８】
設定された課題は、軸受における変化からではなく、これらの変化の原因となる回転軸受への外的作用を検出しかつ損傷の原因となる割合を判断するという基本思想から出発する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
設定された課題は、本発明によれば、転がり−及び又は滑り軸受の残存寿命を決定するために、少なくとも１つ又は複数の回転軸受又は回転軸受の選択されたグループで、又は回転軸受に影響を与える構成部分で、機械的及び又は熱的応力の連続的な測定及び記憶が実施され、デジタル測定結果が評価−及びメモリーユニットにおいて処理され、そして全ての負荷の総計から、比較値が負荷集団及び各限界−負荷容量から算出されることによって解決される。それによって回転軸受の一連の機能不良における予見されない運転障害を減少させ、又は完全に回避することが可能である。更に、回転軸受の予防的な交換が完全に不要にされることができかつ保守が保守が物理的に予見される場合にのみ実施されればよいことが有利である。回転軸受は、従って常に、その算出された限界−寿命が利用されることができる。本発明に基づいて、連続鋳造機械の磨耗履歴についての長期の経験が集められかつそれによって一方では鋳造設備の運転方法が、他方ではそのサイズ及び設置が最適にされることができる。更に、万一の故障探求の際に補助のために過負荷が一時的にかつプロセスに依存して印加されることができる。有利な方法で再生可能な経過（負荷パターン）のでの変化が確定されることができかつ前もって検出された元の状態と比較して、機械構造の変化の診断が可能にされ若しくは支持されることができる。同時に製作−、組み立て−及び調整誤差が識別されることができる。全ての利点は、高い動的な衝撃的応力に至るまでの増大する又は変動する負荷（例えば、変動する運転応力から）を介しての連続的な静的な又は準静的な荷重（例えば、支持構造の自重から）相異なる時間間隔の多数の小さい負荷並びに少数の高い負荷の全応力の蓄積に基づく。
【００１０】
多様なデータ検出を考慮して、１つの構成によれば、測定データの検出が確定した走査速度で実施されることが有利である。その際一方では比較的高周波で、 例えば、５０サイクルの走査速度でデータ取得を実施することが図られる。しかし他方では、走査速度は非常に長い時間に亘って、 例えば、数年に亘って実施される。
【００１１】
他の措置は、検出された測定データが静的方法によって調製されることによって行われる。それによって、記憶−及び評価ユニットの装置コストが、代替可能な限界内に保持されることができる。それによって、生のデータを直接記憶する必要はない。
【００１２】
他の措置によれば、検出された測定データは負荷の種類、方向、大きさ及び持続時間に従って分類されかつ記憶されることが推奨される。
【００１３】
他の特徴によれば、測定データから、個々の転がり軸受の耐え得る、総和された全負荷が検出されかつ転がり軸受の実際の測定時点までに蓄積された全応力を表す特性値に集約されることが提案される。この全体負荷は、限界応力と比較される。比較は、予期されるべき残存寿命についての情報を提供する。この方法も、予期されるべき残存寿命の間断の無い実効化をも容易にする、そのわけは、個々の分類値について、それまでに既に評価されたものと比較した個々の測定結果の取得が可能であるからである。長い時間に亘る記載の静的評価と並んで、実際の応力測定を直接の判断に使用することが有利である。迅速な判断は、その運転中、発生する回転軸受負荷が、例えば、鋳造中断後の再稼動の際又は既に冷却されたストランドの加熱の際に静的に耐えうる負荷限界に達するか又はこれを超える危険を意味する運転状態において利用可能である。
【００１４】
基本思想に従って、判断されるべき軸受が個々の個別の測定から関係つけられるのではなく、等しい負荷が想定される軸受が、グループに纏められかつ代表的な測定によって全グループの実際の応力の判断のために使用されることが更に有利である。
【００１５】
更に、グループ及び又はグループ内の応力分布の相違がこのグループの数学的モデルに基づいて形成されることが有利である。数学的なモデル化のために、例えば、定形的な要素の方法が考慮されることになる。
【００１６】
他の特徴によれば、測定は回転軸受の外方でも行われることができる。このために、回転軸受上に作用する軸受負荷は、構成部分で測定された値と、数学的な方法で算出された負荷分布とから決定可能である。
【００１７】
他の措置によれば、実際の蓄積された応力−特性値が前もって確定され、耐え得る応力−特性値と比較されかつこれから残存寿命が決定されることが行われる。それによって将来予期される他の応力が、既にこれまでの運転において行われた応力の静的平均で、なお予期される実際の残存寿命の形で評価されることができる。
【００１８】
近くに配設されたセンサによって、金属−、特に鋼−連続鋳造装置に支持ロールのロールスタンドに両側で及び又は中央で支承された連続鋳造支持ロールの回転軸受、特に転がり軸受の監視のための装置は、本発明によれば、本発明の課題を、転がり−及び又は滑り軸受によって支承された連続鋳造支持ロールの選択された１つ又は複数の回転軸受に、又は回転軸受に影響を及ぼす構成部分に、機械的及び又は熱的応力のためのそれぞれ１つの測定要素が配設されており、そして測定要素が評価ユニット及び又はメモリーユニットに接続していることによって解決する。その際測定要素は、伸び−温度−測定ゲージから成る．
【００１９】
保護される装置及び該装置を熱及び湿度から保護するために、測定要素がそれぞれ支持ロールのロールスタンドの転がりー及び又は滑り軸受を受ける又は支持する構成部分にそれぞれ配設されることが行われる。それによって支持ロールのロールスタンドの判断されるべき回転軸受から遠く離れた個所に、例えば、ロール支持要素若しくはロールセグメントフレ−ムの回転軸受を支持する横トラバースの裏側に配設されることができる。
【００２０】
他の特徴によれば、測定は回転軸受の外方でも行われるすることができる。このために、回転軸受上に作用する軸受負荷が構成部分で測定された値と、数学的モデルから算出された負荷分布とから決定可能である。
【００２１】
交換の減少のために、情報の記憶は、ロールを受ける支持ロールのロールスタンド上に配設されている媒体によって行われることができる。有利な構成は、測定要素が連続鋳造支持ロールの近くに配設された電子メモリーユニットと接続していることから得られることができる。そのようなメモリーユニットは、相応した保護ハウジング内に格納されているメモリーチップである。
【００２２】
図中に測定方法の実施例が表されており，以下これを詳しく説明する。
【００２３】
【実施例】
支持ロールのロールスタンド１（図１）には、所属の軸受ー構成部分１ａに連続鋳造支持ロール２が回転支承されかつそのために転がり軸受３ａ又は滑り軸受３ａが設けられており、その際目下優先的にローラ軸受の形の転がり軸受３ａが使用される。連続鋳造支持ロール２は、両端にそのような転がり軸受３ａ又は部分毎に２つの連続鋳造支持ロールの間に転がり軸受３ａを備えている。各回転軸受３の範囲にセンサ又はひずみ計に形の測定要素４が配設されている。回転軸受３の監視方法は、転がりー及び又は滑り軸受３ａの残留寿命の決定のために、少なくとも１つ又は複数の回転軸受３で機械的及び又は熱的応力の連続測定及び記憶が実施され、更に、デジタル測定結果が評価ユニット５及び又はメモリーユニットにおいて処理され、そして増大する又は衝撃状の多数の高い負荷から、各回転軸受３の限界寿命が算出されるように使用される。その後に、１つ又は複数の回転軸受３が交換されねばならない時点が決定されることができる。回転軸受３での測定データの検出は、確定した走査速度で実施される。しかし、全ての測定データを記憶する必要をなくするために、検出された測定データは、静的方法に従って処理される。更に、検出された測定データは、負荷の種類、方向、大きさ及び持続時間に従って分類されかつそれから初めて記憶される。
【００２４】
測定データ検出に基づいて、評価ユニット５における測定データから、個々の転がり軸受３ａの耐え得る、総和された全負荷が、該当する転がり軸受３ａの機能不良に至るまでに蓄積された全応力を表す特性値にされる。支持ロールのロールスタンド１における応力分布は、グループ及び又はグループ内の差違によってこれらのグループの数学的モデルに基づいて表されている。実際に蓄積された応力特性値は、前もって確定された、耐え得る応力特性値と比較されかつそれから残存寿命が決定される。
【００２５】
測定要素４は、支持ロールのロールスタンド１の転がりー及び又は滑り軸受３ａを受ける又は支持する構成部分１ａにそれぞれ配設されることができる。更に、測定要素４が連続鋳造支持ロール２の近くに配設された、例えば、メモリーチップのようなメモリー手段７と接続しておりかつメモリー手段は連続鋳造設備ー制御部８によって呼び出される測定データを記憶する。
【００２６】
図２には、負荷−時間−ダイヤグラムで測定された荷重集団が測定曲線として表されている。短い時間間隔で確定された個々の点から、短い時間の後、正接の印加によって蓄積された全体負荷の直線経過１０が検出される。負荷限界ゲージ１３の下方限界としての負荷限界１２との交点１１ａ，１１ｂは、該当する回転軸受３の許容できる残存寿命の到達についての情報を与える。
【００２７】
測定要素４は、図１に表すように、直接各回転軸受３に配設される必要はなく、（そのようないわゆる測定軸受は比較的コスト高である筈であり）、むしろ他の個所にも、 例えば、保護された位置に配設されることができる。そのような装置を図３が示す。図３によれば、鋼−連続鋳造装置の支持ロールのロールスタンド１における、ロールセグメントフレーム１４の下側１６に、測定要素４が配設されており、かつロールセグメントフレーム１４の撓みを測定する。撓みは、例えば、ひずみゲージ計によって測定されることができる。その際撓みは、いわゆる降伏荷重１７ａとして静的に表されている連続鋳造ストランド１７における重力及び圧着力によって実現する。降伏荷重１７ａは、連続鋳造支持ロール２を介して回転軸受３上に作用する。この力上に、例えば、測定要素４の伸び、数学的モデルから算出される負荷分布及び個々の回転軸受３における負荷としての既知の運転状態から決定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、評価−及びメモリー手段に付設された測定要素の配列及び結合によるブロック図である。
【図２】
図２は、負荷−時間−ダイアグラムである。
【図３】
図３は、転がり軸受の外方にある構成部分のセンサの構成を支持ロール−セグメントに向かって見た図である。
【符号の説明】
１　　支持ロールのロールスタンド
１ａ　　構成部分
２　　連続鋳造支持ロール
３　　回転軸受
３ａ　　転がりー又は滑り軸受
４　　測定要素
５　　評価ユニット
６　　メモリーユニット
７　　メモリー手段
【図２】
2004505777.tif 000003
【国際公開パンフレット】
2004505777.tif 000004
2004505777.tif 000005
2004505777.tif 000006
2004505777.tif 000007
2004505777.tif 000008
2004505777.tif 000009
2004505777.tif 000010
2004505777.tif 000011
2004505777.tif 000012
2004505777.tif 000013
2004505777.tif 000014
2004505777.tif 000015
2004505777.tif 000016
2004505777.tif 000017
2004505777.tif 000018
2004505777.tif 000019
2004505777.tif 000020
2004505777.tif 000021
2004505777.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成14年10月24日(2002.10.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
近くに配設されたセンサ（４）によって、金属−、特に鋼−連続鋳造装置の支持ロールのロールスタンド（１）に両端で及び又は中央で支承された連続鋳造支持ロール（２）の回転軸受（３）、 特に転がり軸受（３ａ）を監視する方法において、
転がり−及び又は滑り軸受（３；３ａ）の残存寿命の決定のために、機械的及び又は熱的応力（負荷集団）（９）の連続的測定及び記憶が、少なくとも１つ又は複数の回転軸受（３）で又は回転軸受（３）の選択されたグループで又は回転軸受（３）に影響を与える構成部分で実施され、デジタル測定値が評価−及び記憶ユニット（６）で処理されかつ全ての負荷の総数から、比較値が負荷集団（９）及び各回転軸受（３）の限界−負荷容量から算出されることを特徴とする前記方法。
【請求項２】
測定データの検出が、確定した走査速度で実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
検出された測定データが静的方法で調製されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
検出された測定データが、負荷の種類、方向、大きさ及び持続時間に従って分類されかつ記憶されることを特徴とする請求項１から３までのうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
測定データから、個々の転がり軸受（３ａ）の耐え得る、総和された全負荷が検出されかつ転がり軸受（３ａ）の実際の測定時点まで蓄積された全応力を表す特性値とされることを特徴とする請求項１から４までのうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
判断すべき軸受（３；３ａ）の負荷集団（９）が、個々の個別的な測定から関連づけられるのではなく、等しい応力が想定される軸受（３；３ａ）がグループに纏められかつそれぞれ代表的な測定が全グループの実際の応力の判断のために使用されることを特徴とする請求項１から５までのうちのいずれか １つに記載の方法。
【請求項７】
グループ及び又はグループ内の応力分布の差違が、これらのグループの数学的モデルに基づいて形成されることを特徴とする請求項 １から６までのうちのいずれか １つに記載の方法。
【請求項８】
回転軸受（３；３ａ）に作用する軸受負荷が、構成部分（１ａ）で測定された値と、数学的モデルから算出された負荷分布とから決定可能であることを特徴とする請求項１から６までのうちのいずれか １つに記載の方法。
【請求項９】
実際的な、蓄積された応力ー特性値が、前もって確定された、耐え得る応力ー特性値と比較されかつそれから残存寿命が決定されることを特徴とする請求項１から６までのうちのいずれか １つに記載の方法。
【請求項１０】
近くに配設されたセンサ（４）によって、金属−、特に鋼−連続鋳造装置に支持ロールのロールスタンド（１）に両端で及び又は中央で支承された連続鋳造支持ロール（２）の回転軸受（３；３ａ）、特に転がり軸受（３ａ）を監視するための装置において、
転がり−及び又は滑り軸受（３ａ）によって支承された連続鋳造支持ロール（２）の選択された１つ又は複数の回転軸受（３）に、又は回転軸受（３）に影響を及ぼす構成部分（１ａ）に、それぞれ機械的及び又は熱的応力のためのそれぞれ１つの測定要素（４）が配設されており、そして測定要素（４）が評価ユニット（５）及び又はメモリーユニット（６）に接続していることを特徴とする前記装置。
【請求項１１】
測定要素（４）が、支持ロールのロールスタンド（１）の転がり軸受又は滑り軸受（３ａ）を受ける又は支持するそれぞれ１つの構成部分（１ａ）に配設されていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
回転軸受（３）上に作用する軸受負荷が、構成部分（１ａ）で測定された値と、数学的モデルから算出された負荷分布とから決定可能であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の装置。
【請求項１３】
測定要素（４）が、連続鋳造支持ロール（２）の近くに配設された電子メモリー手段（７）と接続していることを特徴とする請求項１０から１２までのうちのいずれか １つに記載の装置。
【国際調査報告】
2004505777.tif 000023
2004505777.tif 000024
2004505777.tif 000025
2004505777.tif 000026
2004505777.tif 000027
2004505777.tif 000028