(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャ−ピンを備えたカップリングのシャ−ピン劣化判定方法であって、駆動側カップリングおよび従動側カップリングのそれぞれに発磁体を配置し、カップリングの回転方向に一定距離（Ｘ）離して、かつカップリングの外周面に近接して定められた第１と第２の定点のそれぞれを一方のカップリングに配置した発磁体が通過するタイミングと、他方のカップリングに配置した発磁体が前記第１または第２の定点を通過するタイミングとを検出することにより、一方のカップリングに配置した発磁体の上記第１と第２の定点間の通過所要時間（Ｔa ）と、両方の発磁体の第１または第２の定点通過時間差（Ｔ）とを把握し、これらの値を基に駆動側発磁体と従動側発磁体との回転方向のずれ量（Ｚ）を次式により演算し、次いでこのずれ量（Ｚ）と初期におけるずれ量（Ｚ0）とからずれ量の差（Ｓ）を演算し、ずれ量の差（Ｓ）が許容値を超えたときに、シャ−ピンが劣化したと判定することを特徴とするカップリングのシャ−ピン劣化判定方法。
Ｚ＝（Ｘ／Ｔa ）×Ｔ
【請求項２】
前記第１および第２の定点のそれぞれにコイルセンサ−を配置し、これらのセンサ−を前記駆動側カップリングに配置した発磁体または従動側カップリングに配置した発磁体が通過するときに、これらのセンサ−に誘導電圧を発生させ、発生させた誘導電圧の値が正から負または負から正に変化するときに電圧が０となるタイミングを、発磁体の通過タイミングとすることを特徴とする請求項１に記載のカップリングのシャ−ピン劣化判定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シャ−ピンを備えたカップリングのシャ−ピン劣化判定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シャ−ピンを備えたカップリングは圧延機等に用いられ、圧延機に過剰な負荷がかかりそうになったときに事前に切損し、過剰な負荷により減速機や電動機が損傷されるのを防止できるようになっている。
【０００３】
カップリングのシャ−ピンは、長時間の使用にともなって劣化していくが、従来は定期的に交換するだけであり、実開昭６４−３８１０９号公報に開示されているように、カップリングのシヤ−ピンが切断されていることを検出する装置はあっても、使用時間にともなって劣化していくシャ−ピンの劣化状況を把握するということはしていなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のように、カップリングのシャ−ピンを定期的に交換するだけの方法には、次のような問題点があった。すなわち、熱間圧延機のような場合、シャ−ピンが切断されることにより、圧延機本体または減速機や電動機が損傷されることはないが、シャ−ピンが切断されて圧延が中断されると、圧延中の圧延材が冷却されるので、圧延材を圧延機から取り出すという作業が必要になり、そのための労力や処理時間が莫大なものになるという問題点があった。
【０００５】
この発明は、従来技術の上述のような問題点を解消するためになされたものであり、カップリングのシャ−ピンの劣化状況が容易に把握できるカップリングのシャ−ピン劣化判定方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るカップリングのシャ−ピン劣化判定方法は、シャ−ピンを備えたカップリングのシャ−ピン劣化判定方法であって、駆動側カップリングおよび従動側カップリングのそれぞれに発磁体を配置し、カップリングの回転方向に一定距離（Ｘ）離して、かつカップリングの外周面に近接して定められた第１と第２の定点のそれぞれを一方のカップリングに配置した発磁体が通過するタイミングと、他方のカップリングに配置した発磁体が前記第１または第２の定点を通過するタイミングとを検出することにより、一方のカップリングに配置した発磁体の上記第１と第２の定点間の通過所要時間（Ｔa ）と、両方の発磁体の第１または第２の定点通過時間差（Ｔ）とを把握し、これらの値を基に駆動側発磁体と従動側発磁体との回転方向のずれ量（Ｚ）を次式により演算し、次いでこのずれ量（Ｚ）と初期におけるずれ量（Ｚ0）とからずれ量の差（Ｓ）を演算し、ずれ量の差（Ｓ）が許容値を超えたときに、シャ−ピンが劣化したと判定することを特徴とするカップリングのシャ−ピン劣化判定方法。
Ｚ＝（Ｘ／Ｔa ）×Ｔ
【０００７】
第１の定点と第２の定点間の距離をＸ、駆動側発磁体と従動側発磁体との回転方向のずれ量をＺとし、カップリングの周速度をｖとすると、上記Ｔは次の（１）式で、またＴaは次の（２）式で表すことができる。
Ｔ＝Ｚ／ｖ……（１）
Ｔa＝Ｘ／ｖ……（２）
【０００８】
したがって、ＴとＴaとの比Ｔ／Ｔaは次の（３）式で表すことができる。
Ｔ／Ｔa＝Ｚ／Ｘ……（３）
【０００９】
（３）式において、Ｘ（定点間距離）は一定値であるので、Ｔ／Ｔaの値が大きくなるということは、ずれ量Ｚが大きくなる、すなわちシャ−ピンの劣化が進行するということであり、Ｔ／Ｔaの値を常時把握しておけば、シャ−ピンの劣化が判定できる。
【００１０】
なお、Ｔ／Ｔaの値は、ずれ量Ｚに変化がなければ、カップリングの周速度に関係なく一定であり、カップリングの周速度を気にすることなく、Ｔ／Ｔaによりシャ−ピンの劣化が判定できる。
【００１１】
なお、発磁体（磁気スケ−ルセンサ）を通過検出用の媒体として使用したのは、定点にコイルセンサを配置し、発磁体の通過にともなって発生する誘導電圧の経時的変化を把握するようにすれば、通過タイミングの検出精度が、±１μｍ以下と極めて良好なこと、また応答周波数が４ＫＨｚと応答性が良いことによる。
【００１３】
第１の定点と第２の定点間の距離Ｘを、駆動側または従動側発磁体がその距離を通過するのに要する時間Ｔaで割った値Ｘ／Ｔaは、とりもなおさずその時のカップリングの周速度である。
【００１４】
したがって、駆動側発磁体と従動側発磁体とが第１または第２の定点を通過した時間差Ｔに、上記周速度Ｘ／Ｔaを掛けると、カップリングの外周面上における駆動側発磁体と従動側発磁体との間の距離（ずれ量Ｚ）を求めることができる。
【００１５】
上記ずれ量Ｚは、疲労によりカップリングのシャ−ピンが変形すると、シャ−ピンが変形していない初期ずれ量Ｚ0 に対して大きくなる。
【００１６】
したがって、初期ずれ量Ｚ0 と経過時間毎のずれ量Ｚとの差Ｓを、Ｓ＝Ｚ−Ｚ0 の式により常時演算し、その差Ｓが許容される一定値以上大きくなったときには、シャ−ピンが劣化したと判定することができる。
【００１７】
また、前記第１および第２の定点のそれぞれにコイルセンサ−を配置し、これらのセンサ−を前記駆動側カップリングに配置した発磁体または従動側カップリングに配置した発磁体が通過するときに、これらのセンサ−に誘導電圧を発生させ、発生させた誘導電圧の値が正から負または負から正に変化するときに電圧が０となるタイミングを、発磁体の通過タイミングとするものである。
【００１８】
上述した２定点間の距離Ｘはあまり大きくとれず、かつずれ量Ｚも大きい値ではないので、前記ＴおよびＴaとの非常に短い時間となる。
したがって、ＴおよびＴaの測定値は誤差の大きいものになりがちである。
【００１９】
しかしながら、コイルセンサ−を発磁体が通過するときに発生する誘導電圧は、次のような特性を有しているので、発磁体が定点を通過するタイミングを正確に把握することができるのである。
【００２０】
すなわち、発磁体の通過にともない、時間の経過とともに誘導電圧は電圧０の状態から負の電圧が高まり、負の電圧が最高値に達した後電圧は一転して上昇し、電圧０の状態を経過して正の電圧となる。そして、正の電圧が最高値に達した後、電圧は０に向かって下降する。また、逆に誘導電圧は電圧０の状態から正の電圧が高まり、正の電圧が最高値に達した後電圧は一転して下降し、電圧０の状態を経過して負の電圧となる。そして、負の電圧が最高値に達した後、電圧は０に向かって上昇する。
【００２１】
誘導電圧は時間の経過とともに、上述のようなサイクルによって変化するので、このサイクルの中間で電圧が０となるタイミングを捕らえれば、発磁体の正確な通過タイミングが把握できるのである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態のカップリングのシャ−ピン劣化判定方法を、図１により説明する。図１（ａ）はこのカップリングのシャ−ピン劣化判定方法を実施するために、カップリングに発磁体を配置し、かつカップリングの外周面に近接して発磁体の通過を検出する検出器を配置した状態を示す側面図、図１（ｂ）は同じく正面図、図１（ｃ）は、シャ−ピンの劣化を判定する機器の構成を示すブロック図である。
【００２３】
このカップリングのシャ−ピン劣化判定方法においては、シャ−ピン１を取り付けたカップリング２の、駆動軸３に接続され駆動側カップリング４に、外周面側から検出できる発磁体５を配置するとともに、従動軸６に接続され従動側カップリング７に、同じく外周面側から検出できる発磁体８を配置する。発磁体５と発磁体８は必ずしもカップリング２の円周方向同一位置とする必要はない。
【００２４】
そして、回転中の駆動側発磁体５の通過タイミングを検出するために、駆動側第１通過検出器（コイルセンサ−）９と駆動側第２通過検出器（コイルセンサ−）１０とを、カップリング２の回転方向に一定距離（Ｘ）離して、かつカップリング２の外周面に近接して配置する。また、従動側発磁体８が前記駆動側第１通過検出器９の配置されている位置を通過するタイミングを検出するために、従動側通過検出器１１を同じくカップリング２の外周面に近接して配置する。
【００２５】
そして、駆動側第１通過検出器９で検出した駆動側発磁体５の通過時間Ｔ1 の信号を、駆動側発磁体通過所要時間演算器１２と時間差演算器１３に、駆動側第２通過検出器１０で検出した駆動側発磁体５の通過時間Ｔ2 の信号を、駆動側発磁体通過所要時間演算器１２に、また従動側通過検出器１１で検出した従動側発磁体５の通過時間Ｔ3 の信号を、時間差演算器１３に入力する。
【００２６】
そして、駆動側発磁体通過所要時間演算器１２では、通過所要時間Ｔa をＴa ＝（Ｔ2 −Ｔ1 ）として演算する。また、時間差演算器１３では、時間差ＴをＴ＝（Ｔ3 −Ｔ1 ）として演算する。
【００２７】
上記のようにして演算されたＴa とＴの値は、時間比演算器１４に送られ、Ｔ／Ｔa の値が演算される。演算されたＴ／Ｔa の値の値はシャ−ピン劣化判定器１５に送られ、あらかじめ設定器１６により設定してある許容値Ａとずれ量の差Ｓと比較され、Ｓ−Ａの値が一定値を超えたときに劣化していると判定し、シャ−ピン１の取り替えを行う。
【００２８】
次に、本発明の第２の実施の形態のカップリングのシャ−ピン劣化判定方法を説明する。なお、このシャ−ピン劣化判定方法においても、カップリングのシャ−ピン劣化判定方法を実施するために、カップリングに発磁体を配置し、かつカップリングの外周面に近接して発磁体の通過を検出する検出器を配置した状態は、第１の実施の形態のカップリングのシャ−ピン劣化判定方法の場合と同じであるのでその説明は省略し、図２のシャ−ピンの劣化を判定する機器の構成を示すブロック図に基づいて、このシャ−ピン劣化判定方法を説明する。
【００２９】
駆動側第１通過検出器９で検出した駆動側発磁体５の通過時間Ｔ1 の信号を、駆動側発磁体通過所要時間演算器１２と時間差演算器１３に、駆動側第２通過検出器１０で検出した駆動側発磁体５の通過時間Ｔ2 の信号を、駆動側発磁体通過所要時間演算器１２に、また従動側通過検出器１１で検出した従動側発磁体８の通過時間Ｔ3 の信号を、時間差演算器１３に入力する。
【００３０】
そして、駆動側発磁体通過所要時間演算器１２では、通過所要時間Ｔa をＴa ＝（Ｔ2 −Ｔ1 ）として演算する。また、時間差演算器１３では、時間差ＴをＴ＝（Ｔ3 −Ｔ1 ）として演算する。
【００３１】
上記のようにして演算されたＴa とＴの値は、ズレ量演算器１７に送られ、あらかじめ設定器１８により設定されている駆動側第１通過検出器９と駆動側第２通過検出器１０との間の距離Ｘを用いて、ずれ量ＺがＺ＝｛（Ｘ／Ｔa ）×Ｔ｝の演算式により演算される。
【００３２】
演算されたずれ量Ｚの値は、ずれ量差演算器１９に送られ、あらかじめ設定器２０により設定してある初期ずれ量Ｚ0 、すなわちシャ−ピン１が劣化していない新品のときの、駆動側発磁体５と従動側発磁体８との間の周方向の距離を用いて、ずれ量差ＳがＳ＝（Ｚ−Ｚ0 ）の演算式により演算される。
【００３３】
ずれ量差Ｓの値は、シャ−ピン劣化判定器２１に送られ、あらかじめ設定器２２により設定してある許容値Ｂと比較され、Ｓ−Ｂの値が一定値を超えたときに劣化していると判定し、シャ−ピン１の取り替えを行う。
【００３４】
なお、駆動側および従動側発磁体の通過タイミングの検出は、毎回転行う必要はなく、必要に応じて検出間隔を設定すればよい。
【００３５】
また、シャ−ピン１が新品であるときの発磁体の周方向配置位置を、駆動側と従動側とで同じ位置にすると、上記した初期ずれ量Ｚ0 は０となるので、この場合には、ずれ量Ｚそのものによりシャ−ピン１の劣化を判定することができる。
【００３６】
本発明において発磁体の通過を電圧の変化で検出するようにしたのは、図３の経時的な電圧の変化を示すグラフのように、発磁体の通過にともなう電圧の方向の変化をとらえ、電圧が０となったときを通過時間と把握するようにすると、通過時間差が微小であっても、その差をとらえることができるからである。
【００３７】
図３においては、線ａ1 は駆動側第１通過検出器９で駆動側発磁体５の通過を検出したときの電圧の変化を示し、線ａ2 は駆動側第２通過検出器１０で駆動側発磁体５の通過を検出したときの電圧の変化を示し、線b 1 は従動側通過検出器１１で従動側発磁体８の通過を検出したときの電圧の変化を示しており、Ｔa は駆動側発磁体５の定点間通過所要時間を、Ｔは同一定点を通過する駆動側発磁体５と従動側発磁体８の通過時間差を示している。
【００３８】
なお、図４に示すように、駆動軸３の軸芯Ｏから駆動側発磁体５および従動側発磁体８までの距離をｒ1 、駆動軸３の軸芯Ｏからシャ−ピン１の取り付け位置までの距離をｒ2 とすると、シャ−ピン１の駆動軸３側の中心線とシャ−ピン１の従動軸６側の中心線との間のずれ量（変形量）ｚは、上述したずれ量差Ｓを用いて次の式で求めることができる。
ｚ＝Ｓ×（ｒ2 ／ｒ1 ）
【００３９】
また、カップリングの回転数が変化すると、駆動側発磁体５が駆動側第１通過検出器９と駆動側第２通過検出器１０との間の距離Ｘを通過するのに要する時間Ｔa と、駆動側第１通過検出器９を駆動側発磁体５と従動側発磁体８とが通過する時間差Ｔとは、それぞれ変化するが、実際のずれ量に変化がなければ、Ｔ／Ｔa の値はカップリングの回転数の変化にかかわらず一定であるので、どのような回転数のときでも、演算されたずれ量Ｚは同じ値になる。
【００４０】
したがって、初期ずれ量Ｚ0 を把握したときの回転数と、時々刻々変化していくずれ量Ｚを把握するときの回転数とは異なっていてもよい。すなわち、回転数を気にしないでずれ量を把握することができる。
【００４１】
さらには、カップリングを正逆転させることにより、カップリングのがたつきの量を把握することもできる。
【００４２】
【発明の効果】
この発明により、経時的に変化するカップリングのシャ−ピンの劣化状況が容易に把握できるので、切損する前にシャ−ピンを取り替えることができ、シャ−ピン切損にともなうライントラブルを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のカップリングのシャ−ピン劣化判定方法の説明図であり、（ａ）は発磁体や検出器を配置した状態を示す側面図、（ｂ）は同じく正面図、（ｃ）はシャ−ピンの劣化を判定する機器の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態のカップリングのシャ−ピン劣化判定方法における機器の構成を示すブロック図である。
【図３】発磁体の通過にともなって発生する誘導電圧の経時的変化を示すグラフである。
【図４】シャ−ピンの変形量がずれ量を基に把握できることを説明する説明図である。
【符号の説明】
１  シャ−ピン
２  カップリング
３  駆動軸
４  駆動側カップリング
５  発磁体（駆動側）
６  従動軸
７  従動側カップリング
８  発磁体（従動側）
９  駆動側第１通過検出器
１０  駆動側第２通過検出器
１１  従動側通過検出器
１２  駆動側発磁体通過所要時間演算器
１３  時間差演算器
１４  時間比演算器
１５  シャ−ピン劣化判定器
１６  設定器
１７  ずれ量演算器
１８  設定器
１９  ずれ量差演算器
２０  設定器
２１  シャ−ピン劣化判定器
２２  設定器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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