JPS6059052B2 - 圧延機の軸監視装置 - Google Patents
圧延機の軸監視装置Info
- Publication number
- JPS6059052B2 JPS6059052B2 JP51147527A JP14752776A JPS6059052B2 JP S6059052 B2 JPS6059052 B2 JP S6059052B2 JP 51147527 A JP51147527 A JP 51147527A JP 14752776 A JP14752776 A JP 14752776A JP S6059052 B2 JPS6059052 B2 JP S6059052B2
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- JP
- Japan
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- shaft
- rolling mill
- stress
- rotational unevenness
- monitoring device
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- Expired
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- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は圧延機の軸監視装置に関し、特に例えば圧
延機の軸に加わるトルクを求めて軸応力による軸部材の
疲労度を監視するような圧延機の軸監視装置に関する。
延機の軸に加わるトルクを求めて軸応力による軸部材の
疲労度を監視するような圧延機の軸監視装置に関する。
第１図はこの発明の背景となる圧延機軸系機構の概略
構成図である。図において、１は駆動源となる電動機の
電機子、２は圧延機の圧延用ロール、３ａおよび３ｂは
カップリング、４は電機子１とカップリング３ａ）カッ
プリング間、カップリング３ｂとロール２を結合してい
る軸である。このような構成において、ロール３が圧延
すべき鋼材（図示せず）をかみこんだとき、衝撃トルク
がロール２に加わる。このため、ロール２、カップリン
グ３ａおよび３ｃ）電機子などの慣性能率と軸４のねじ
りによつて生じる弾性力による等価はねじりはねとて構
成されるねじり振動系に起因して、軸４がねじり振動を
起す。このねじり振動によつて、軸材料が疲労すること
が知られている。ところが、衝撃的なトルクの大きさが
一定でなく、しかもねじり振動の持続回数が一定でない
ため、ねじり振動によつて生じる軸トルクの大きさとを
持続回数とか不確定であり、軸部材の疲労度を知ること
ができなかつた。このため、従来では軸部材の疲労度に
応じて適宜軸を交換して圧延機を安全に運転することが
できないという問題点があつた。 それゆえに、この発
明の主たる目的は、上述の問題点を解消し得る軸部材に
加わるトルクを計測して軸の疲労度を監視できるような
圧延機の軸監視装置を提供することである。
構成図である。図において、１は駆動源となる電動機の
電機子、２は圧延機の圧延用ロール、３ａおよび３ｂは
カップリング、４は電機子１とカップリング３ａ）カッ
プリング間、カップリング３ｂとロール２を結合してい
る軸である。このような構成において、ロール３が圧延
すべき鋼材（図示せず）をかみこんだとき、衝撃トルク
がロール２に加わる。このため、ロール２、カップリン
グ３ａおよび３ｃ）電機子などの慣性能率と軸４のねじ
りによつて生じる弾性力による等価はねじりはねとて構
成されるねじり振動系に起因して、軸４がねじり振動を
起す。このねじり振動によつて、軸材料が疲労すること
が知られている。ところが、衝撃的なトルクの大きさが
一定でなく、しかもねじり振動の持続回数が一定でない
ため、ねじり振動によつて生じる軸トルクの大きさとを
持続回数とか不確定であり、軸部材の疲労度を知ること
ができなかつた。このため、従来では軸部材の疲労度に
応じて適宜軸を交換して圧延機を安全に運転することが
できないという問題点があつた。 それゆえに、この発
明の主たる目的は、上述の問題点を解消し得る軸部材に
加わるトルクを計測して軸の疲労度を監視できるような
圧延機の軸監視装置を提供することである。
この発明の上述の目的およびその他の目的と特徴は図面
を参照して行なう発明の詳細な説明から一層明らかとな
ろう。
を参照して行なう発明の詳細な説明から一層明らかとな
ろう。
第２図はこの発明の一実施例の圧延機の機構図を含む軸
監視装置のブロック図てある。
監視装置のブロック図てある。
図において、１１は軸４（図示ては電機子１の軸）に装
着された回転パルス検出用の歯車、１２は回転数検出器
であつてマグネットセンサ等が用いられる。１３は回転
むら計、１４は記憶部を含む演算装置、１５は指示計て
ある。
着された回転パルス検出用の歯車、１２は回転数検出器
であつてマグネットセンサ等が用いられる。１３は回転
むら計、１４は記憶部を含む演算装置、１５は指示計て
ある。
その他の構成は第１図と同様であるため、同一部分は同
一参照符号で発明の詳細な説明を省略する。動作におい
て、前記電機子１１が回転駆動し、その回転力を軸４お
よびカップリング３ａ，３ｂを介してロール２に伝達し
て、圧延動作を行なう。
一参照符号で発明の詳細な説明を省略する。動作におい
て、前記電機子１１が回転駆動し、その回転力を軸４お
よびカップリング３ａ，３ｂを介してロール２に伝達し
て、圧延動作を行なう。
このとき、前記歯車１１が軸４の回転に同期した速度て
回転しているため、前記回転数検出器１２は歯車１１の
回転に応じたパルスを発生して、軸４の回転数を検出す
る。この軸４の回転数に相関するパルスは、前記回転む
ら計１３に与えられる。この回転むら計１３は回転数に
相関するパルス回転むらを測定し、それによつて軸系の
ねしり振動を検出する。ところで、第１番目の慣性能率
Ｌについてのねじり振動の運動方程式は、第（１）式て
表わすことができる。
回転しているため、前記回転数検出器１２は歯車１１の
回転に応じたパルスを発生して、軸４の回転数を検出す
る。この軸４の回転数に相関するパルスは、前記回転む
ら計１３に与えられる。この回転むら計１３は回転数に
相関するパルス回転むらを測定し、それによつて軸系の
ねしり振動を検出する。ところで、第１番目の慣性能率
Ｌについてのねじり振動の運動方程式は、第（１）式て
表わすことができる。
ただし、Ｑはｉ品〔ＩｉｌＫはねじりのばム定数、Ｃは
ねじりの減衰定数を示し、添字のｉは．ｉ番目を表すも
のとする。
ねじりの減衰定数を示し、添字のｉは．ｉ番目を表すも
のとする。
また、各点（すなわちｉ＝ｌ−ｎ）について第（１）式
の運動方程式をたてて解けば、軸のねじれ角、ねじれ角
速度（すなわち回転むら）および軸の相対ねじれ角が求
まり、軸４の相対ねじれ角と・ねじりばね定数とに基づ
いて軸トルクＴが求められる。
の運動方程式をたてて解けば、軸のねじれ角、ねじれ角
速度（すなわち回転むら）および軸の相対ねじれ角が求
まり、軸４の相対ねじれ角と・ねじりばね定数とに基づ
いて軸トルクＴが求められる。
つまり、軸トルクと回転むらの関係が求まる。従つて、
歯車１１に生じる回転むらに対して、各軸４に生じる軸
トルクＴの特性を上述の関係に基づいて別に求めておき
、この特性を予め前記演算装置１４に記憶させておく。
そこで、演算装置１４は、回転むら計１３の出力のねじ
り振動と上記第（１）式とに基づいて各軸１４にかかる
軸トルクを演算導出し、さらに軸４の応力ｒを求める。
歯車１１に生じる回転むらに対して、各軸４に生じる軸
トルクＴの特性を上述の関係に基づいて別に求めておき
、この特性を予め前記演算装置１４に記憶させておく。
そこで、演算装置１４は、回転むら計１３の出力のねじ
り振動と上記第（１）式とに基づいて各軸１４にかかる
軸トルクを演算導出し、さらに軸４の応力ｒを求める。
例えば、中実軸の場合において軸トルクをＴ、軸４の直
径をｄとすれば、軸応力ｒは第（２）式で求めることが
てきる。さらに、演算装置は、このようにして複数回求
めた応力の分布波形から、疲労の理論に基づいて応力頻
度を求める。
径をｄとすれば、軸応力ｒは第（２）式で求めることが
てきる。さらに、演算装置は、このようにして複数回求
めた応力の分布波形から、疲労の理論に基づいて応力頻
度を求める。
この応力頻度の求め方としては種々の方法があるが、例
えは、時間順次て複数回検出された応力のレベルを数段
程度に分けて、応力波形のピーク値、応力振幅等を求め
て、その回数をカウントすることによつて応力頻度を求
める。この応力頻度と軸４の使用材料のＳ−Ｎ曲線に基
づいて軸４の疲労損傷を求める。以上のように、演算装
置１４が演算処理によつて求めた結果を前記指示計１５
て表示することによつて、軸４の監視を行なう。上述の
ごとく、軸４の疲労に対して該軸にかかつた応力と回数
を計測することによつて、軸の安全度を常に監視するこ
とができる。
えは、時間順次て複数回検出された応力のレベルを数段
程度に分けて、応力波形のピーク値、応力振幅等を求め
て、その回数をカウントすることによつて応力頻度を求
める。この応力頻度と軸４の使用材料のＳ−Ｎ曲線に基
づいて軸４の疲労損傷を求める。以上のように、演算装
置１４が演算処理によつて求めた結果を前記指示計１５
て表示することによつて、軸４の監視を行なう。上述の
ごとく、軸４の疲労に対して該軸にかかつた応力と回数
を計測することによつて、軸の安全度を常に監視するこ
とができる。
なお、前記回転むら計１３として例えばワウ・フラツタ
ー・メータを用いる。
ー・メータを用いる。
この回転むら計では軸のねじり振動を測定することはで
きるが、軸の２点間の相対ねじれ角を計測しているもの
てはないため、相対ねじれ角すなわち軸トルクを直接求
めることができない。しかしながら、軸トルクの振動成
分は、軸系の特性を予め求めておけばトルクの加わる点
が既知であるため、或る一点の軸のねじれ角から逆算す
れば軸トルクを知ることができ、かつ従つて軸の応力を
求めることができる。第３図はこの発明の他の実施例の
圧延機の機構図を含む軸監視装置のブロック図である。
きるが、軸の２点間の相対ねじれ角を計測しているもの
てはないため、相対ねじれ角すなわち軸トルクを直接求
めることができない。しかしながら、軸トルクの振動成
分は、軸系の特性を予め求めておけばトルクの加わる点
が既知であるため、或る一点の軸のねじれ角から逆算す
れば軸トルクを知ることができ、かつ従つて軸の応力を
求めることができる。第３図はこの発明の他の実施例の
圧延機の機構図を含む軸監視装置のブロック図である。
この実施例では、回転むら計１３と演算装置１４との間
に、回転むらの特定周波数成分のみ抽出するためのフィ
ルタ１６を設けたものである。すなわち、このフィルタ
１６は回転むら計１３出力の回転むらの特定周波数成分
（例えば軸系のねじりの１次の固有振動数成分）のみを
取り出して演算装置１４へ入力することによつて、Ｓ／
Ｎ比を向上させる機能を有する。その他の構成と動作は
第２図と同様であるため、同一部分は同一参照符号で示
し詳細な説明を省略する。第４図はこの発明のさらに他
の実施例の圧延機の機構図を含む軸監視装置のブロック
図である。
に、回転むらの特定周波数成分のみ抽出するためのフィ
ルタ１６を設けたものである。すなわち、このフィルタ
１６は回転むら計１３出力の回転むらの特定周波数成分
（例えば軸系のねじりの１次の固有振動数成分）のみを
取り出して演算装置１４へ入力することによつて、Ｓ／
Ｎ比を向上させる機能を有する。その他の構成と動作は
第２図と同様であるため、同一部分は同一参照符号で示
し詳細な説明を省略する。第４図はこの発明のさらに他
の実施例の圧延機の機構図を含む軸監視装置のブロック
図である。
この実施例では、回転むら計１３と演算装置１４との間
に、特定周波数成分の異なる複数（図示では２個の場合
を示す）のフィルタ１６ａ，１６ｂを設けたものである
。すなわち、フィルタ１６ａ，１６ｂは軸系のねじりの
１次、２次の異なる固有振動数成分を別々に通し、その
出力信号をそれぞれ演算装置１４に入力するものてある
。また、回転むらに対する特性を各フィルタ毎に予め求
めておき、その特性を各フィルタの出力信号毎に乗算し
て、軸トルクを合成して求めてもよい。なお、上述の実
施例において、軸監視する指示計１５の指示は、各部を
結合する各軸毎に指示するものてあつても、任意の軸の
み指示するものであつてもよい。なお、上述の実施例の
説明では、歯車１１を軸系の一方端の電機子１側に取り
付けた場合について説明したが、軸系のどの位置であつ
てもよいことはもちろんてある。
に、特定周波数成分の異なる複数（図示では２個の場合
を示す）のフィルタ１６ａ，１６ｂを設けたものである
。すなわち、フィルタ１６ａ，１６ｂは軸系のねじりの
１次、２次の異なる固有振動数成分を別々に通し、その
出力信号をそれぞれ演算装置１４に入力するものてある
。また、回転むらに対する特性を各フィルタ毎に予め求
めておき、その特性を各フィルタの出力信号毎に乗算し
て、軸トルクを合成して求めてもよい。なお、上述の実
施例において、軸監視する指示計１５の指示は、各部を
結合する各軸毎に指示するものてあつても、任意の軸の
み指示するものであつてもよい。なお、上述の実施例の
説明では、歯車１１を軸系の一方端の電機子１側に取り
付けた場合について説明したが、軸系のどの位置であつ
てもよいことはもちろんてある。
例えは、電機子１とカップリング３ａとの間の軸・カッ
プリング３ａ−３ｂ間の軸・カップリング３ｂとロール
２との間の軸またはロール２の他方端のいずれでもよい
。また、軸の回転を検出するために歯車１１を用いたが
、回転むらを計測可能なものであればよい。例えば、白
黒の縞摸様のテープ等を軸４に貼着し、光学的に縞摸様
を検出することによつて軸の回転に相関するパルスを導
出するものでもよい。また、一般に用いられているエン
コーダでもよい。この場合、回転数検出器１２として光
学的センサが用いられる。なお、回転むら計としては、
ワウ●フラツター●メータやジッター●メータ等が用い
られる。また、歯車１１と回転数検出器１２と回転むら
計１３とを用いて回転むらを検出しているが、圧延機に
関連して設けられるパイロット発電機で検出してもよい
。さらに、演算装置１４としては、アナログ計算機また
はディジタル計算機もしくは両方を併用した演算装置等
か用いられる。以上のように、この発明によれば、圧延
機の軸の回転数を検出して回転むらを検出し、予め定め
られる回転むらと軸トルクとの関係の特性に基づいて軸
トルクと軸応力とを求め、応力の大きさと応力の加わる
頻度とを演算して軸材の疲労度を自動的に監視すること
ができる。
プリング３ａ−３ｂ間の軸・カップリング３ｂとロール
２との間の軸またはロール２の他方端のいずれでもよい
。また、軸の回転を検出するために歯車１１を用いたが
、回転むらを計測可能なものであればよい。例えば、白
黒の縞摸様のテープ等を軸４に貼着し、光学的に縞摸様
を検出することによつて軸の回転に相関するパルスを導
出するものでもよい。また、一般に用いられているエン
コーダでもよい。この場合、回転数検出器１２として光
学的センサが用いられる。なお、回転むら計としては、
ワウ●フラツター●メータやジッター●メータ等が用い
られる。また、歯車１１と回転数検出器１２と回転むら
計１３とを用いて回転むらを検出しているが、圧延機に
関連して設けられるパイロット発電機で検出してもよい
。さらに、演算装置１４としては、アナログ計算機また
はディジタル計算機もしくは両方を併用した演算装置等
か用いられる。以上のように、この発明によれば、圧延
機の軸の回転数を検出して回転むらを検出し、予め定め
られる回転むらと軸トルクとの関係の特性に基づいて軸
トルクと軸応力とを求め、応力の大きさと応力の加わる
頻度とを演算して軸材の疲労度を自動的に監視すること
ができる。
このようにして、軸材の疲労度を監視てきるため、軸材
の疲労度に応じて適宜軸を交換することにより、圧延機
の安全運転が可能となる。
の疲労度に応じて適宜軸を交換することにより、圧延機
の安全運転が可能となる。
第１図はこの発明の背景となる圧延機軸系機構の概略構
成図である。 第２図はこの発明の一実施例の圧延機の機構図を含む軸
監視装置のフロック図てある。第３図および第４図はこ
の発明の他の実施例の軸監視装置のブロック図である。
図において、１は電機子、２はロール、３ａおよび３ｂ
はカップリング、４は軸、１１は歯車、１２は回転数検
出器、１３は回転むら計、１４はｌ演算装置、１５は指
示計、１６，１６ａ，１６ｂはフィルタを示す。
成図である。 第２図はこの発明の一実施例の圧延機の機構図を含む軸
監視装置のフロック図てある。第３図および第４図はこ
の発明の他の実施例の軸監視装置のブロック図である。
図において、１は電機子、２はロール、３ａおよび３ｂ
はカップリング、４は軸、１１は歯車、１２は回転数検
出器、１３は回転むら計、１４はｌ演算装置、１５は指
示計、１６，１６ａ，１６ｂはフィルタを示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 圧延機の軸の疲労度を監視する圧延機の軸監視装置
であつて、前記圧延機の軸の回転数を検出する回転数検
出手段、前記回転数検出手段の経時的出力に応答して前
記軸の回転むらを検出する回転むら検出手段、および前
記回転むら検出手段出力に基づいて前記軸に加わるトル
クを演算し、該軸トルクに基づいて該軸に加わる応力を
演算して、その応力の大きさと応力の加わる頻度とを求
める演算装置を備えた圧延機の軸監視装置。 ２ 前記演算装置は、予め軸材のＳ−Ｎ曲線を設定記憶
する記憶手段を含み、前記軸にかかる応力の大きさと応
力の加わる頻度と該記憶手段に記憶されている軸材Ｓ−
Ｎ曲線とに基づいて軸材の疲労度を求めるようにしたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の圧延機の軸
監視装置。 ３ 前記回転むら検出手段は、該回転むら検出手段出力
の回転むら信号の或る周波数成分を導出して前記演算装
置へ与えるフィルタ装置を含むことを特徴とする特許請
求の範囲第１項または第２項記載の圧延機の軸監視装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51147527A JPS6059052B2 (ja) | 1976-12-07 | 1976-12-07 | 圧延機の軸監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51147527A JPS6059052B2 (ja) | 1976-12-07 | 1976-12-07 | 圧延機の軸監視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5370958A JPS5370958A (en) | 1978-06-23 |
| JPS6059052B2 true JPS6059052B2 (ja) | 1985-12-23 |
Family
ID=15432319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51147527A Expired JPS6059052B2 (ja) | 1976-12-07 | 1976-12-07 | 圧延機の軸監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6059052B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6032045B2 (ja) * | 2013-02-14 | 2016-11-24 | 新日鐵住金株式会社 | スピンドルの疲労度評価方法 |
| JP2017156151A (ja) * | 2016-02-29 | 2017-09-07 | 三菱重工コンプレッサ株式会社 | トルク計測装置、歯車箱及びトルク計測方法 |
| JP7353867B2 (ja) * | 2019-08-23 | 2023-10-02 | 株式会社プロテリアル | 鋳造材の疲労試験方法 |
-
1976
- 1976-12-07 JP JP51147527A patent/JPS6059052B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5370958A (en) | 1978-06-23 |
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