特許 7378476 スチールミルまたは圧延ミルの軸受のデータの取得および送信

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-02

(45)【発行日】2023-11-13

(54)【発明の名称】スチールミルまたは圧延ミルの軸受のデータの取得および送信

(51)【国際特許分類】

   F16C 41/00 20060101AFI20231106BHJP

   F16C 19/52 20060101ALI20231106BHJP

   F16C 17/24 20060101ALI20231106BHJP

   B21B 31/07 20060101ALI20231106BHJP

   B21B 38/00 20060101ALI20231106BHJP

   H01F 38/18 20060101ALI20231106BHJP

   G01M 13/04 20190101ALI20231106BHJP

【ＦＩ】

F16C41/00

F16C19/52

F16C17/24

B21B31/07 Z

B21B38/00 Z

H01F38/18 J

G01M13/04

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2021532096

(86)(22)【出願日】2019-12-03

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-26

(86)【国際出願番号】 EP2019083516

(87)【国際公開番号】W WO2020115054

(87)【国際公開日】2020-06-11

【審査請求日】2021-09-24

(31)【優先権主張番号】18210501.5

(32)【優先日】2018-12-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】515153152

【氏名又は名称】プライメタルズ・テクノロジーズ・オーストリア・ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】ゲラルト・ホーヘンビッヒラー

(72)【発明者】

【氏名】アンドレアス・ロアホーファー

【審査官】糟谷 瑛

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－００３６０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０４７８７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｃ ４１／００－４１／０４

Ｆ１６Ｃ １７／００－１７／２６

Ｆ１６Ｃ １９／００－１９／５６

Ｆ１６Ｃ ３３／００－３３／６６

Ｂ２１Ｂ ３１／０７

Ｂ２１Ｂ ３８／００

Ｇ０１Ｍ １３／０４－０４５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スチールミルまたは圧延ミルの軸受（１３）のデータを取得および送信するためのデバイスであって、前記デバイスは、
－ 回転可能なコンポーネント（１９）のための軸受（１３）のための軸受ハウジング（１４）と、
－ データ処理ユニットを備えたセンサーであって、前記センサーおよび前記データ処理ユニットの両方は、前記軸受ハウジング（１４）内に配置されており、前記軸受（１３）のデータを取得および記憶するように設計されている、センサーと、
－ データ送信ユニットであって、前記データ送信ユニットは、前記軸受ハウジング（１４）内に配置されており、前記センサーのデータをリモートレシーバーにワイヤレスで送信するように設計されている、データ送信ユニットと、
－ エネルギー受信ユニットであって、前記エネルギー受信ユニットは、前記軸受ハウジング（１４）内に配置されており、エネルギーをワイヤレスで受信し、前記エネルギーを前記データ送信ユニットおよび前記データ処理ユニットに渡すように設計されている、エネルギー受信ユニットと、
－ エネルギー送信ユニット（２２）を備えたエネルギー源（２５）であって、前記エネルギー送信ユニット（２２）は、前記エネルギー受信ユニットにエネルギーをワイヤレスで供給するように設計されている、エネルギー源（２５）と、
－ スチールミルまたは圧延ミルの支持構造体（２１）と、
を少なくとも含む、デバイスにおいて、
－ 前記エネルギー源（２５）および前記エネルギー送信ユニット（２２）は、軸受ハウジング（１４）の外側に配置されており、
－ 前記エネルギー送信ユニット（２２）は、構造的パーツ（２０）上または前記構造的パーツ（２０）内に配置されており、前記構造的パーツ（２０）は、前記軸受ハウジング（１４）に隣接しており、前記スチールミルまたは圧延ミルの前記支持構造体（２１）の一部であり、
－ 前記構造的パーツ（２０）は、前記軸受ハウジング（１４）がメンテナンス目的のために除去されているときに、前記スチールミルまたは圧延ミルの前記支持構造体（２１）上に残るように設計されており、
－ 前記エネルギー送信ユニット（２２）は、前記軸受ハウジング（１４）によって覆われており、
前記デバイスの動作の間に、前記軸受ハウジング（１４）は、前記回転可能なコンポーネント（１９）の回転軸線に対して垂直の方向に見て、前記エネルギー送信ユニット（２２）と前記回転可能なコンポーネント（１９）との間に配置されていることを特徴とする、デバイス。

【請求項2】

前記軸受ハウジング（１４）内の前記エネルギー受信ユニット、および、前記構造的パーツ（２０）内の前記エネルギー送信ユニット（２２）は、それぞれ、互いの近くに配置され、前記軸受ハウジング（１４）内の前記エネルギー受信ユニットは、前記軸受ハウジング（１４）の表面の近くに配置され、前記構造的パーツ（２０）内の前記エネルギー送信ユニット（２２）は、前記構造的パーツ（２０）の表面の近くに配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。

【請求項3】

前記エネルギー送信ユニット（２２）は、前記デバイスの動作状態において前記軸受ハウジング（１４）と整列させられている前記構造的パーツ（２０）の凹部内に配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のデバイス。

【請求項4】

前記デバイスは、連続鋳造設備の少なくとも１つのセグメントを含み、前記セグメントは、バッテリーまたはＡＣ電圧供給部を含み、前記エネルギー源（２５）は、連続鋳造設備のセグメントのバッテリーであるか、または、連続鋳造設備のセグメントのＡＣ電圧供給部であり、前記セグメントは、１つまたは複数のストランドガイドローラー（１９）を含み、前記エネルギー源（２５）は、電気ライン（２４）によって前記エネルギー送信ユニット（２２）に接続されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項5】

前記エネルギー送信ユニット（２２）および前記エネルギー受信ユニットは、誘導結合によって、エネルギーを送信および受信するように設計されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項6】

前記エネルギー送信ユニット（２２）および前記エネルギー受信ユニットは、共振誘導結合によって、エネルギーを送信および受信するように設計されていることを特徴とする、請求項５に記載のデバイス。

【請求項7】

前記エネルギー送信ユニット（２２）および前記エネルギー受信ユニットは、１００ｋＨｚ以上の周波数で、前記エネルギーの送信が行われるように設計されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項8】

前記エネルギー送信ユニット（２２）および前記エネルギー受信ユニットは、３００ｋＨｚを超える周波数で、前記エネルギーの送信が行われるように設計されていることを特徴とする、請求項７に記載のデバイス。

【請求項9】

前記データ処理ユニット、前記データ送信ユニット、および前記エネルギー受信ユニットは、共通のプリント回路基板上に配置されていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項10】

前記共通のプリント回路基板は、前記軸受ハウジング（１４）の凹部内に配置されており、前記軸受ハウジング（１４）の前記凹部は、４０００ｍｍ^２未満の最大断面を有していることを特徴とする、請求項９に記載のデバイス。

【請求項11】

前記軸受ハウジング（１４）の前記凹部は、３０００ｍｍ^２未満の最大断面を有していることを特徴とする、請求項１０に記載のデバイス。

【請求項12】

前記軸受ハウジング（１４）の前記凹部は、１８００ｍｍ^２未満の最大断面を有していることを特徴とする、請求項１１に記載のデバイス。

【請求項13】

前記データ送信ユニットは、８００ＭＨｚ以上の周波数で、リモートレシーバーにデータを送信するように設計されていることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項14】

前記データ送信ユニットは、２．４ＧＨｚ以上の周波数で、リモートレシーバーにデータを送信するように設計されていることを特徴とする、請求項１３に記載のデバイス。

【請求項15】

前記軸受ハウジング（１４）は、ブルームまたはスラブ連続鋳造設備のストランドガイドの一部であることを特徴とする、請求項１から１４のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項16】

前記軸受ハウジング（１４）の前記構造的パーツ（２０）との接触表面の近傍に、外部に開口する凹部が形成されており、前記軸受ハウジング（１４）の前記凹部内に前記データ送信ユニット、前記エネルギー受信ユニット及び前記データ処理ユニット、並びに前記センサーと接続するコンダクターが共に配置されており、前記軸受ハウジング（１４）の別の場所に前記センサーが配置されており、前記構造的パーツ（２０）の前記軸受ハウジング（１４）との接触表面又は前記接触表面の近傍に、前記エネルギー送信ユニット（２２）が配置されていることを特徴とする、請求項１から１５のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項17】

スチールミルまたは圧延ミルの軸受（１３）のデータを取得および送信するための、請求項１から１６のいずれか一項に記載のデバイスの使用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スチールミル(steel mill)または圧延ミルの軸受のデータを取得および送信するためのデバイスであって、デバイスは、
－ 回転可能なコンポーネントのための軸受のための軸受ハウジングと、
－ データ処理ユニットを備えたセンサーであって、センサーおよびデータ処理ユニットの両方は、軸受ハウジング内に配置されており、軸受のデータを取得および記憶するように設計されている、センサーと、
－ データ送信ユニットであって、データ送信ユニットは、軸受ハウジング内に配置されており、センサーのデータをリモートレシーバーにワイヤレスで送信するように設計されている、データ送信ユニットと、
－ エネルギー受信ユニットであって、エネルギー受信ユニットは、軸受ハウジング内に配置されており、エネルギーをワイヤレスで受信し、エネルギーをデータ送信ユニットおよびデータ処理ユニットに（一般的に、ケーブル結合様式で）渡すように設計されている、エネルギー受信ユニットと、
－ エネルギー送信ユニットを備えたエネルギー源であって、エネルギー送信ユニットは、エネルギー受信ユニットにエネルギーをワイヤレスで供給するように設計されている、エネルギー源と、
－ スチールミルまたは圧延ミルの支持構造体と、
を少なくとも含むデバイスに関する。

【0002】

回転可能なコンポーネントは、圧延ミルのロール、または、連続鋳造設備のストランドガイドのローラー、または、ストリップ鋳造設備のストリップガイドのローラー、または、他の操作上重要なコンポーネントであることが可能であり、これらは、したがって、オンラインでモニタリングされるべきであり、他の操作上重要なコンポーネントは、たとえば、コイリングマンドレル、ユニバーサルジョイントシャフト、平坦度測定ローラー、スケール除去のための回転ノズルヘッド（ロータリーデスケーラー）、剪断ドラムなどである。軸受ハウジングは、実際の軸受を受け入れ、一般的に、（たとえば、スチールミルまたは圧延ミルの）支持構造体に解放可能に接続されており、軸受ハウジングが支持構造体から除去され得、軸受または軸受ハウジングのメンテナンスのために別の場所に持って行かれ得るようになっている。軸受は、転がり軸受、ローラー軸受、すべり軸受、またはジョイントであることが可能である。

【背景技術】

【0003】

経時的に（とりわけ、スチールミルまたは圧延ミル内の）軸受の負荷を取得するために、軸受が最初から対応するセンサーを備えているか、または、ケーブルおよびスリップリングを介してエネルギーを供給されるセンサーが一時的に据え付けられ、データも軸受内のセンサーからケーブルおよびスリップリングを介して送信されるかのいずれかである。ケーブルの配置は、連続的な動作にとって適切ではない。その理由は、それらケーブルが動作およびメンテナンスの間に邪魔になるかまたは損傷される可能性があるからである。

【0004】

特許文献１は、軸受の状態に関するデータをワイヤレスで送信する、鋳造設備または圧延設備のセンサーおよび軸受ハウジングを開示している。エネルギーをセンサーに供給するために、バッテリーが軸受ハウジング内に提供されているか（図４Ａ、図４Ｂ、および図１６）、または、発電機が軸受ハウジング内に提供されているか（図１７）、または、軸受ハウジング上もしくは軸受ハウジング内に配置されている、データ送信ユニットのエネルギー源が提供されているか（図１７）のいずれかである。

【0005】

軸受ハウジング内のバッテリーは不利である。その理由は、短時間の過熱がスチールミルまたは圧延ミル内で起こると、それらバッテリーが短時間の過熱によって損傷され得るからである。そのうえ、軸受ハウジングは、回転可能なコンポーネントの負荷に関して設計されており、したがって、たとえば、キャビティーの形態で、バッテリーまたは発電機のために非常に限られたスペースしか提供しない。軸受ハウジングの外側の任意の場所にエネルギー源を配置することは、同様に、プロセスの熱に起因する障害のリスクを伴う。

【0006】

特許文献２は、ワイヤレスセンサーを備えた機械的な構築物（たとえば、車両のホイール軸受）を開示しており、ワイヤレスセンサーは、軸受アセンブリからのデータを読み取ることが可能である。センサー信号受信ユニットは、ホイール軸受から所定の距離に配置されており、センサー信号受信ユニットは、供給電流送信部およびセンサー信号受信部を有している。センサー信号受信部は、ワイヤレスセンサーユニットからセンサー信号を受信し、供給電流送信部は、動作電力を電磁波によってワイヤレスセンサーユニットに送信する。軸受ハウジングは開示されておらず、したがって、可能性のある軸受ハウジングに対する供給電流送信部の位置は確立され得ない。特許文献２によれば、供給電流送信部を備えたセンサー信号受信ユニットが、任意の適切な場所に配置され得る。しかし、熱負荷がそこで起こるため、長期的には、スチールミルまたは圧延ミルにおける使用に関して、任意の所望の配置は可能でない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】米国特許第７３９４３９５号明細書

【文献】独国特許出願公開第１１２００４００１４４８号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

したがって、本発明の目的は、先行技術の不利益を克服することであり、また、軸受ハウジング内にエネルギー源を有していないが、それにもかかわらず、データ送信ユニットおよびデータ処理ユニットへのエネルギーの共通の供給を保証し、好ましくは、軸受または軸受ハウジングのメンテナンスをより容易にする、スチールミルまたは圧延ミルの軸受のデータを取得および送信するためのデバイスを提案することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この目的は、請求項１に記載のデバイスによって、本発明に従って実現される。請求項１は、
－ 回転可能なコンポーネントのための軸受のための軸受ハウジングと、
－ データ処理ユニットを備えたセンサーであって、センサーおよびデータ処理ユニットの両方は、軸受ハウジング内に配置されており、軸受のデータを取得および記憶するように設計されている、センサーと、
－ データ送信ユニットであって、データ送信ユニットは、軸受ハウジング内に配置されており、センサーのデータをリモートレシーバーにワイヤレスで送信するように設計されている、データ送信ユニットと、
－ エネルギー受信ユニットであって、エネルギー受信ユニットは、軸受ハウジング内に配置されており、エネルギーをワイヤレスで受信し、エネルギーをデータ送信ユニットおよびデータ処理ユニットに（一般的に、ケーブル結合様式で）渡すように設計されている、エネルギー受信ユニットと、
－ エネルギー送信ユニットを備えたエネルギー源であって、エネルギー送信ユニットは、エネルギー受信ユニットにエネルギーをワイヤレスで供給するように設計されている、エネルギー源と、
－ スチールミルまたは圧延ミルの支持構造体と、
を少なくとも含む、デバイスに基づいている。

【0010】

このケースでは、以下のことが提供される。
－ エネルギー源およびエネルギー送信ユニットは、軸受ハウジングの外側に配置されており、
－ エネルギー送信ユニットは、構造的パーツ上または構造的パーツ内に配置されており、構造的パーツは、軸受ハウジングに隣接しており、スチールミルまたは圧延ミルの支持構造体の一部であり、
－ 構造的パーツは、軸受ハウジングがメンテナンス目的のために除去されているときに、スチールミルまたは圧延ミルの支持構造体上に残るように設計されており、
－ エネルギー送信ユニットは、軸受ハウジングによって覆われている。

【0011】

エネルギー源およびエネルギー送信ユニットは、軸受ハウジングの外側に配置されており、エネルギー送信ユニットは、軸受ハウジングが除去されているときに、スチールミルまたは圧延ミルの軸受構造体上にそのままの位置に残るように装着されており、軸受ハウジングからエネルギー送信ユニットを除去するために独立したステップが行われる必要はない。エネルギー源は、一般的に、軸受ハウジングから、エネルギー送信ユニットよりも遠くに離れており、エネルギー源は、結果的に、同様に、軸受ハウジングが除去されているときに、たとえば、スチールミルまたは圧延ミルの支持構造体内に、そのままの位置に残ることとなる。エネルギー源が、軸受ハウジングから、エネルギー送信ユニットよりも遠くにある場合には、エネルギー源が、いかなる場合でも、より低い熱負荷にさらされることが保証され、それによって、それが長期的にエネルギーを供給されるということを保証する。

【0012】

軸受ハウジングは、スチールから作製され得る。軸受ハウジングは、ブルームまたはスラブ連続鋳造設備のストランドガイド軸受を取り囲むことが可能である。この範囲において、軸受ハウジングは、ブルームまたはスラブ連続鋳造設備のストランドガイドの一部であることが可能である。

【0013】

センサーとして考慮されるのは、たとえば、温度、圧力、加速度（たとえば、３軸加速度計）、および力を測定するためのセンサーである。力センサーは、たとえば、ピエゾ原理に基づくか、または、容量性（誘電性）測定技術の原理に基づくことが可能である。軸受または回転可能なコンポーネントの潤滑または冷却が提供される場合には、潤滑をモニタリングするための、または、冷却剤の貫流を測定するためのセンサーも提供され得る。原理的には、電気的に処理可能な信号を作り出すすべてのセンサーが考慮される。

【0014】

データ処理ユニットは、一般的に、少なくとも１つのプロセッサー（ＣＰＵ）およびメモリー、たとえば、メモリーチップを含み、一般的に、ケーブルおよび／またはプリント回路基板のコンダクタートラックを介して、１つまたは複数のセンサーに接続されている。データ処理ユニットにおいて、測定データは、前処理され、デジタル化され、かつバッファー記憶され得る。

【0015】

データ送信ユニットは、一般的に、アンテナを含み、アンテナは、たとえば、ケーブルまたはプリント回路基板のコンダクタートラックを介して、データ処理ユニットに接続されている。データ送信ユニットは、たとえば、データ（たとえば、過負荷、時間的平均値、標準偏差、ピークツーピーク値など）を、ユニークアイデンティフィケーション（ＩＤ）および場合によってはタイムスタンプとともに、リモートレシーバーに（たとえば、対応するアンテナを備えたリーダーに）送信する。レシーバーは、軸受ハウジングから離れて、たとえば、１メートルから５メートル、好ましくは、３０メートル未満、とりわけ好ましくは、１０メートル未満にあることが可能である。データ送信ユニットは、たとえば、８００ＭＨｚを超える、とりわけ、２．４ＧＨｚを超える周波数で、レシーバーに信号を送信することが可能である。安全なデータチャネルを維持するために、かつ、誤った信号割り当てまたは干渉エラーを回避するために、高い送信周波数が必要である。データ送信ユニットからレシーバーへのデータ送信は、所定の時間間隔で、たとえば、毎秒、または、５秒、１０秒、もしくは３０秒ごとに、または、６０秒以上ごとに、または、レシーバーによって要求されるときに行われ得る。レシーバーは、複数のデータ送信ユニットからのデータを処理することが可能である。レシーバー、または、それに接続されているトランスミッターは、その後に、データをデータクラウドに伝えることが可能であり、そこで、次いで、データが記憶され、さらに処理され、回転可能なコンポーネントをモニタリングおよび制御するために使用され得る。

【0016】

エネルギー受信ユニットは、一般的に、受信されたエネルギーを、ケーブルまたはプリント回路基板のコンダクタートラックを介して、データ送信ユニット、メモリー、およびデータ処理ユニットにワイヤレスで伝えることとなる。

【0017】

データ処理ユニット（すなわち、たとえば、ＣＰＵおよびメモリー）、データ送信ユニット（すなわち、たとえば、アンテナ）、およびエネルギー受信ユニットは、共通のプリント回路基板上に提供され得る。この共通のプリント回路基板は、複数のサブユニットから物理的に構成され得、複数のサブユニットは、互いに機械的に接続されている。共通のプリント回路基板は、好ましくは、４０００ｍｍ^２未満の表面積を有しており、したがって、たとえば、サイズが５０ｍｍ×８０ｍｍ未満になっている。さらにより好ましくは、プリント回路基板は、３０００ｍｍ^２未満の表面積を有しており（すなわち、たとえば、４０ｍｍ×７５ｍｍ未満になっている）、さらにより好ましくは、１８００ｍｍ^２未満の表面積を有しており、したがって、たとえば、サイズが３０ｍｍ×６０ｍｍ未満になっている。このように、プリント回路基板は、軸受ハウジングの非常に小さい凹部内にスペースを見出す。この点において、プリント回路基板が、その上に位置付けられている電子部品とともに、１８ｍｍ未満の高さ、とりわけ、３０ｍｍ未満の高さ、とりわけ好ましくは、９ｍｍ未満の高さになっている場合にも有利である。

【0018】

それに対応して、共通のプリント回路基板は、軸受ハウジングの凹部内に配置されており、その凹部は、４０００ｍｍ^２未満の、好ましくは、３０００ｍｍ^２未満の、とりわけ好ましくは、１８００ｍｍ^２未満の最大断面を有しているということが提供され得る。

【0019】

エネルギー源は、ケーブルを介して、たとえば、２線式または３線式ケーブルを介して、エネルギー送信ユニットに接続され得る。エネルギー源は、５Ｖから４８Ｖの間の電圧を有するバッテリー、たとえば、５Ｖ、９Ｖ、１２Ｖ、２４Ｖ、または４８Ｖの電圧を有するバッテリーであることが可能である。エネルギー源および／またはエネルギー送信ユニットは、一般的に、ＤＣ－ＡＣコンバーターを有している。

【0020】

本発明によれば、エネルギー送信ユニットは、軸受ハウジングによって覆われているということが提供される。これは、軸受ハウジングが、回転可能なコンポーネント（軸受ハウジングの軸受内に装着されている）からエネルギー送信ユニットを遮蔽し、圧延ミルまたはスチールミル内のそのコンポーネントは、高い熱負荷にさらされることが多いということ意味している。換言すれば、本発明によるデバイスの動作の間に、軸受ハウジングは、回転可能なコンポーネントの回転軸線に対して垂直の方向に見て、エネルギー送信ユニットと回転可能なコンポーネントとの間に配置されている。

【0021】

軸受ハウジング内のエネルギー受信ユニットと構造的パーツ内のエネルギー送信ユニットとの間の短い送信経路を実現するために、軸受ハウジング内のエネルギー受信ユニット、および、構造的パーツ内のエネルギー送信ユニットは、それぞれ、表面の近くにかつ互いの近くに配置されているということが提供され得る。したがって、エネルギー受信ユニットは、構造的パーツに面している軸受ハウジングのその表面の近くに配置されており、一方では、エネルギー送信ユニットは、軸受ハウジングに面している構造的パーツのその表面の近くに配置されている。エネルギー受信ユニットおよびエネルギー送信ユニットの相互距離は、可能な限り小さくなっているべきであり、たとえば、０ｍｍから１００ｍｍの間、とりわけ、０．１ｍｍから８ｍｍの間、とりわけ好ましくは、０．２ｍｍから３ｍｍの間にあるべきである。回転可能なコンポーネントの回転軸線の方向において、エネルギー受信ユニットおよびエネルギー送信ユニットは、このケースでは、重なり合っているべきであり、好ましくは、互いに覆っているべきである。しかし、エネルギー受信ユニットおよびエネルギー送信ユニットが重なり合わないということ、すなわち、たとえば、エネルギー送信ユニットが軸受ハウジングの隣に配置されているということは除外されない。

【0022】

本発明の１つの設計は、エネルギー送信ユニットが、デバイスの動作状態において軸受ハウジングと整列させられている構造的パーツの凹部内に配置されているということにある。このケースでは、したがって、構造的パーツの材料は、エネルギー送信ユニットと軸受ハウジングとの間に提供されていない。軸受ハウジングまでのエネルギー送信は、空気を介して行われる。しかし、エネルギー送信ユニットは、環境の影響からの保護のために、プラスチックまたは樹脂内にカプセル化され得る。カプセル化されたエネルギー送信ユニットの寸法は、好ましくは、カプセル化されたエネルギー送信ユニットが、小さい寸法のギャップを伴って、または、形状嵌合によって一致して、凹部内に設置され得るかまたはアクセス開口部を通して凹部内へ挿入され得る程度まで、凹部の寸法に対応している。

【0023】

また、それに対応して、エネルギー受信ユニットは、デバイスの動作状態において構造的パーツと整列させられている軸受ハウジングの凹部内に配置されているということが提供され得る。このように、エネルギー受信ユニットと構造的パーツとの間に軸受ハウジングの材料が存在しないということ、および、構造的パーツまでのエネルギー送信が、したがって、電磁気的に乱されることなく行われ得るということが保証される。

【0024】

エネルギー送信ユニットおよびエネルギー受信ユニットの両方が、対応する凹部（すなわち、開いており、他の凹部に対して整列させられている）内にそれぞれ配置されている場合には有利である。その理由は、次いで、エネルギー送信が完全に乱されずに行われ、軸受ハウジングのパーツまたは構造的パーツによって減衰させられないからである。

【0025】

連続鋳造設備のケースでは、エネルギー源は、連続鋳造設備のセグメントのバッテリーであるか、または、連続鋳造設備のセグメントのＡＣ電源（たとえば、２３０Ｖまたは４００Ｖを有する）であり、セグメントは、１つまたは複数のストランドガイドローラーを含み、エネルギー源は、電気ラインによってエネルギー送信ユニットに接続されているということが提供され得る。

【0026】

本発明の１つの実施形態は、エネルギー送信ユニットおよびエネルギー受信ユニットが、誘導結合によって、とりわけ、共振誘導結合によって、エネルギーを送信および受信するように設計されているということにある。

【0027】

誘導エネルギー送信のケースでは、交流磁界が、発振器によってトランスミッター内に発生させられる。送信は、２つのコイルの間の相互誘導によって行われる（１つのコイルは、トランスミッター内にあり、１つのコイルは、レシーバー内にある）。ＡＣ電圧が、送信コイル内の交流電流によって、受信コイル内に誘導される。蓄電池の充電などのような用途では、このＡＣ電圧は整流され、ＤＣ電圧として消費者に供給される。２つのコイルの間の距離は、ワイヤレス送信経路を表しており、可能な限り小さくなっているべきである（典型的なものは、数ミリメートルから最大で数１０ｍｍまでの距離である）。２つのコイルの間の距離が大きくなるにつれて、漂遊磁束が大幅に増加し、それによって、誘導結合が減少し、効率が悪化する。この方法によってブリッジされ得る典型的な距離は、おおよそ、コイル直径からコイル直径の２倍である。使用される周波数範囲は、数１０ｋＨｚからＭＨｚの範囲に達する。

【0028】

共振誘導結合は、範囲（それは、単に低い）を拡大するために、誘導結合の拡張を表している。この目的のために、１つまたは複数の自由振動回路が、送信コイルと受信コイルとの間の開けた経路内に提供されている。これらの振動回路のそれぞれは、キャパシターおよびコイルから構成されており、その共振周波数は、送信周波数に調節される。振動回路同士の間の共振は、送信周波数における送信コイルと受信コイルとの間の磁気結合の改善につながり、それは、より大きい範囲およびより良好な効率によって達成される。ワイヤレスエネルギー送信は、結果的に、コイル直径の４倍から１０倍の大きさのオーダーの距離にわたって可能である。

【0029】

本発明に関して使用され得る標準化された送信技術は、Ｑｉとして知られている。Ｑｉは、短い距離にわたる電磁誘導によるワイヤレスエネルギー送信に関するＷｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍの独自規格である。

【0030】

本発明の１つの実施形態は、エネルギー送信ユニットおよびエネルギー受信ユニットは、１００ｋＨｚ以上の周波数で、とりわけ、３００ｋＨｚを超える周波数で、エネルギー送信が行われるように設計されているということにある。

【0031】

また、本発明は、スチールミルまたは圧延ミルの軸受のデータを取得および送信するための本発明によるデバイスの使用を含む。使用は、結果的に、
－ 回転可能なコンポーネントのための軸受を備えた軸受ハウジングと、
－ データ処理ユニットを備えた少なくとも１つのセンサーであって、少なくとも１つのセンサーおよびデータ処理ユニットの両方は、軸受ハウジング内に配置されており、軸受のデータを取得および記憶する、少なくとも１つのセンサーと、
－ データ送信ユニットであって、データ送信ユニットは、軸受ハウジング内に配置されており、センサーのデータをリモートレシーバーにワイヤレスで送信する、データ送信ユニットと、
－ エネルギー受信ユニットであって、エネルギー受信ユニットは、軸受ハウジング内に配置されており、エネルギーをワイヤレスで受信し、エネルギーをデータ送信ユニットおよびデータ処理ユニットに（一般的に、ケーブル結合様式で）渡す、エネルギー受信ユニットと、
－ エネルギー送信ユニットを備えたエネルギー源であって、エネルギー送信ユニットは、エネルギー受信ユニットにエネルギーをワイヤレスで供給する、エネルギー源と、
－ スチールミルまたは圧延ミルの支持構造体と、
を含む。このケースでは、以下のことが提供される。
－ エネルギー源およびエネルギー送信ユニットは、軸受ハウジングの外側に配置されており、
－ エネルギー送信ユニットは、構造的パーツ上または構造的パーツ内に配置されており、構造的パーツは、軸受ハウジングに隣接しており、スチールミルまたは圧延ミルの支持構造体の一部であり、その構造的パーツは、軸受ハウジングがメンテナンス目的のために除去されているときに、スチールミルまたは圧延ミルの支持構造体上に残るように設計されており、
－ エネルギー送信ユニットは、軸受ハウジング（１４）によって覆われている。

【0032】

本発明によって、測定値は、任意の所望のストランドガイドの軸受ハウジング内のセンサーからレシーバーへ継続的に送信され得、それは、多くのストランドガイドの軸受または軸受ハウジングの状態の継続的なモニタリングを可能にし、したがって、それらから導出される測定値および変数が、スチールミルまたは圧延ミルの自動化システム（レベル１およびレベル２）に関して、また、生産における異常のモニタリングに関しても、リアルタイムで利用可能である。結果的に、たとえば、将来の故障に関する予測が行われ得、または、メンテナンス作業が計画され得る。

【0033】

測定値の処理は、一般的に、データクラウド内で行われ、そこで、情報は、ソフトウェアアプリケーションを介して、スチールミルまたは圧延ミルの制御システムへ、および／または、運転要員もしくはプラントもしくは会社の管理者へ送信される。

【0034】

ここで、本発明は、例示的な実施形態に基づいて、より詳細に説明されることとなる。図面は、例として示されており、本発明の概念を図示することを意図しており、決してそれを制限することを意図しておらず、または、それを確定的に表すことさえも意図していない。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】縦断面におけるストランドガイドローラーの概略図である。

【図2】ストランドガイドローラーの軸受ハウジングを通る断面を示す図である。

【図3】軸受ハウジング内のセンサーの配置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0036】

ストランドガイドローラー１９は、連続鋳造金型から出てくる少なくとも部分的に固化された金属ストランドをガイドおよび支持するために連続鋳造設備において使用され、このように多くの異なるタイプの構築で知られている。鋳造金属ストランドの幅に応じて、ストランドガイドローラー１９は、２つ以上の場所において装着されている。高温および重金属ストランドの影響の下で、ストランドガイドローラー１９は、高い熱的なおよび機械的な負荷にさらされ、それは、継続的なメンテナンス、および、したがって、連続鋳造設備での交互の作業を必要とする。図１は、連続鋳造設備のストランドガイドにおいて使用されるような、３つの場所において装着されているストランドガイドローラー１９を概略図で示しており、ストランドガイドローラー１９は、一般的に、標準コンポーネント、プレハブコンポーネント、および半完成品コンポーネントから生産および組み立てられている。ここで、ストランドガイドローラーは、２つのローラーシェル１、２を含み、２つのローラーシェル１、２は、支持シャフト３、４、５上で支持されている。支持シャフトは、支持シャフトジャーナル６、７、８、９内へ突き出ており、支持シャフトジャーナル６、７、８、９は、ローラーシェルの凹部内へ突出しており、ローラーシェルとともに、共同回転のための接続部を形成している。支持シャフト３、４、５は、軸受ユニット１０、１１、１２内に支持されており、軸受ユニット１０、１１、１２は、転がり軸受１３および軸受ハウジング１４をそれぞれ含み、軸受ハウジング１４は、軸受ブロックとも称される。ストランドガイドローラーには、中央に貫通する冷却剤チャネル１５が通過しており、ストランドガイドローラーは、両極端部において、冷却剤を導き入れるかつ導き出すためのロータリーリードスルー１６、１７に接続されている。ローラーシェル１、２は、耐摩耗性の表面層１８を有しており、耐摩耗性の表面層１８は、ストランドガイドローラーの耐用年数を増加させる。

【0037】

ストランドガイドローラー１９の構築は、本発明にとって本質的ではなく、冷却が存在する必要もない。

【0038】

図２において、軸受ハウジング１４を通る断面が表されている。軸受１３は示されていない。軸受ハウジング１４は、構造的パーツ２０に装着されており、構造的パーツ２０は、ここでは、中間プレートである。中間プレート２０は、支持構造体２１上に固定されている。支持構造体２１は、複数のストランドガイドローラー１９を担持する連続鋳造設備のセグメントであることが可能である。軸受ハウジング１４は、中間プレート２０を覆っており、したがって、中間プレート２０は、ストランドガイドローラー１９の回転軸線から本質的に見ることができない。図２のケースでは、軸受ハウジング１４は、また、部分的に中間プレート２０の周りに横方向に到達している。

【0039】

凹部２３が、軸受ハウジング１４内にその下側の近くに提供されており、プリント回路基板が、凹部２３内へフィットさせられており、データ処理ユニット（すなわち、たとえば、ＣＰＵおよびメモリー）、データ送信ユニット（すなわち、たとえば、アンテナ）、ならびにエネルギー受信ユニットが、プリント回路基板に装着されている。プリント回路基板は、４０００ｍｍ^２未満の表面積、好ましくは、３０００ｍｍ^２未満の表面積、とりわけ好ましくは、１８００ｍｍ^２未満の表面積を有しており、その上に位置付けられている電子部品を含めて、１８ｍｍ未満の高さ、とりわけ、３０ｍｍ未満の高さ、とりわけ好ましくは、９ｍｍ未満の高さになっている。プリント回路基板は、ワイヤーの形態の電気ラインによって、対応するセンサーに接続されており、センサーは、軸受ハウジング１４内の別の場所に、たとえば、軸受のより近くに配置されている。プリント回路基板上に配置されているセンサーは、それに対応して、プリント回路基板のコンダクタートラックを介して、データ処理ユニットと接続している。

【0040】

エネルギー受信ユニットは、とりわけ、プリント回路基板上に配置されており、それが中間プレート２０の近くにあるようになっており、とりわけ、エネルギー受信ユニットは、凹部２３における中間プレート２０への開口を表す部分内に配置されている。プリント回路基板が軸受ハウジング１４内へフィットさせられることを可能にするために、凹部２３は、その他の方法で横方向に開いている。

【0041】

エネルギー送信ユニット２２が、軸受ハウジング１４に向けて開いている中間プレート２０の凹部内に配置されている。エネルギー送信ユニット２２は、電気ライン２４によって、エネルギー源としての役割を果たすバッテリー２５に接続されており、バッテリーは、ストランド鋳造設備のセグメントに割り当てられている。

【0042】

軸受ハウジング１４がメンテナンス目的のために除去されるときには、エネルギー送信ユニット２２は、中間プレート２０内に残っており、結果的に、支持構造体２１上に残っている。バッテリー２５（それは、ストランドガイドローラー１９を駆動および調節するのに役立つ）は、どのような場合でも、支持構造体２１上に残り、または、連続鋳造設備のセグメントに割り当てられた何らかの他の場所に残る。

【0043】

図３において、軸受ハウジング１４を通る断面が示されている。断面図において、第１のセンサー２６のための場所が示されており、また、関連するコンダクター溝部２７も示されており、信号送信のために凹部２３内に配置されているプリント回路基板（ここでは示されていない）に第１のセンサー２６を接続するための対応するコンダクターが、コンダクター溝部２７内に敷設され得る。同様に、信号送信の目的のために、凹部２３内のプリント回路基板（ここでは示されていない）に第２のセンサー２８を接続するために、関連するコンダクター溝部２９が、第２のセンサー２８のために提供されている。

【0044】

凹部２３は、下向きに開いており、したがって、エネルギー送信ユニット２２（図２を参照）とエネルギー受信ユニット（それは、凹部２３内に配置されている）との間の誘導結合が起こることが可能である。データ処理ユニット、データ送信ユニット、およびエネルギー受信ユニットが、共通のプリント回路基板上に配置されており、共通のプリント回路基板は、ここでは、下方から凹部２３内へ設置され得る。

【0045】

プリント回路基板が、図３において水平方向に凹部２３内へフィットさせられるときには、エネルギー受信ユニットは、プリント回路基板の下側に配置されており、したがって、エネルギー受信ユニットは、図２に表されている中間プレート２０の近くに位置付けられている。

【符号の説明】

【0046】

１、２ ローラーシェル
３、４、５ 支持シャフト
１０、１１、１２ 軸受ユニット
１３ 軸受（転がり軸受）
１４ 軸受ハウジング
１５ 冷却剤チャネル
１６、１７ ロータリーリードスルー
１８ 耐摩耗性の表面層
１９ ストランドガイドローラー（回転可能なコンポーネント）
２０ 中間プレート（構造的パーツ）
２１ 支持構造体
２２ エネルギー送信ユニット
２３ 軸受ハウジング１４内の凹部
２４ 電気ライン
２５ バッテリー（エネルギー源）
２６ 第１のセンサー
２７ コンダクター溝部
２８ 第２のセンサー
２９ コンダクター溝部

【図1】

【図2】

【図3】