(57)【要約】【課題】  ローラーによりガラスリボンを牽引することで板引き成形を行うに際し、ローラーにおける摩耗の進行程度の把握を可能にすること。【解決手段】  モーター６と接続されたアニーラローラー７を含むローラー群により、ガラスリボンＧを牽引することで板引き成形を行う成形工程を備えたガラス板の製造方法において、成形工程の実行中に、モーター６のトルクの変化に基づいて得られる波形９と、回転数の変化に基づいて得られる波形１０とのうち、少なくとも一方の波形を取得する波形取得工程と、波形取得工程で取得した波形９，１０から周波数スペクトル１１，１２を得るスペクトル分析工程とを、実行するようにした。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源と接続されたローラーによりガラスリボンを牽引することで板引き成形を行う成形工程を備えたガラス板の製造方法であって、
前記成形工程の実行中に、前記動力源のトルクの変化に基づいて得られる波形と回転数の変化に基づいて得られる波形とのうち、少なくとも一方の波形を取得する波形取得工程と、前記波形取得工程で取得した波形から周波数スペクトルを得るスペクトル分析工程とを、実行することを特徴とするガラス板の製造方法。
【請求項２】
前記周波数スペクトルについて、閾値となる周波数よりも低い周波数帯でのスペクトル強度の合計値を算出する算出工程を実行することを特徴とする請求項１に記載のガラス板の製造方法。
【請求項３】
前記算出工程の結果に基づいて、前記ローラーを新しいローラーに交換するローラー交換工程を実行することを特徴とする請求項２に記載のガラス板の製造方法。
【請求項４】
前記ローラーが、前記成形工程の実行中に前記ガラスリボンを徐冷するための徐冷炉に配置されたアニーラローラーであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のガラス板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローラーによりガラスリボンを牽引することで板引き成形を行う成形工程を備えたガラス板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、ガラス板を製造するための工程の一つとして、ダウンドロー法を利用してガラスリボンを成形する成形工程が含まれる場合がある。ここで、特許文献１には、ダウンドロー法のうちの代表的なものとして、オーバーフローダウンドロー法を利用して成形工程を実行する態様が開示されている。
【０００３】
同態様においては、楔状の断面形状を有する成形体によりガラスリボンを生成すると共に、成形体から流下するガラスリボンを上下複数段に配置されたローラーで表裏両側から挟みつつ牽引することで板引き成形を行う。これにより、ガラスリボンが漸次に冷え固まりながら所定の厚みに形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１４９４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記の成形工程の実行中には、ローラーの経時劣化に起因してガラスリボンが破損してしまう場合がある。経時劣化の代表例としては、ローラーの摩耗（偏摩耗）が挙げられる。摩耗の進行によりローラーの外周面に凹凸が形成されると、当該ローラーによるガラスリボンの牽引力が不安定となる。これにより、ガラスリボンに作用する張力もまた不安定となり、結果としてガラスリボンの破損を招いてしまう。
【０００６】
従って、摩耗の進行したローラーは的確に新しいローラーへの交換を行う必要があるが、交換の要否を判断するべく摩耗の進行程度を把握できる技術が確立されていないという問題があった。
【０００７】
上記の事情に鑑みなされた本発明は、ローラーによりガラスリボンを牽引することで板引き成形を行うに際し、ローラーにおける摩耗の進行程度の把握を可能にすることを技術的な課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するための本発明は、動力源と接続されたローラーによりガラスリボンを牽引することで板引き成形を行う成形工程を備えたガラス板の製造方法であって、成形工程の実行中に、動力源のトルクの変化に基づいて得られる波形と回転数の変化に基づいて得られる波形とのうち、少なくとも一方の波形を取得する波形取得工程と、波形取得工程で取得した波形から周波数スペクトルを得るスペクトル分析工程とを、実行することを特徴とする。
【０００９】
本方法では、ローラーの摩耗の進行に伴って周波数スペクトルにおけるスペクトル強度の分布が遷移することに基づいて、摩耗の進行程度を適切に把握することができる。例えば、ローラーが新品の状態、或いは、新品に近い状態の下では、スペクトル分析工程で得られた周波数スペクトルにおいて、低周波数帯（例えば０〜１３Ｈｚ）で、一つ又は複数のピークが出現するが、ピークを除いたベース部分のスペクトル強度は比較的低くなる。この状態からローラーが摩耗していくのに従って、次第にピークの数が増加すると共にピークを除いたベース部分のスペクトル強度が高くなる。なお、スペクトル強度の分布は、動力源のトルクの変化に基づいて得られる波形と、回転数の変化に基づいて得られる波形とのうち、どちらの波形から得た周波数スペクトルにおいても同様に遷移する。以上のことから、成形工程の実行中に波形取得工程とスペクトル分析工程とを実行し、周波数スペクトルにおけるスペクトル強度の分布の遷移に着目すれば、ローラーにおける摩耗の進行程度を適切に把握することが可能になる。
【００１０】
上記の方法では、周波数スペクトルについて、閾値となる周波数よりも低い周波数帯でのスペクトル強度の合計値を算出する算出工程を実行することが好ましい。
【００１１】
ローラーの摩耗が進行するほど、算出工程を実行した際に算出される低周波数帯のスペクトル強度の合計値が大きくなっていく。従って、算出工程を実行することで摩耗の進行程度を定量的に把握することが可能になる。
【００１２】
上記の方法では、算出工程の結果に基づいて、ローラーを新しいローラーに交換するローラー交換工程を実行することが好ましい。
【００１３】
このようにすれば、許容範囲を超えて摩耗が進行したローラーの継続使用により、不当にガラスリボンが破損してしまうような事態の発生を好適に回避できる。
【００１４】
上記の方法では、ローラーが、成形工程の実行中にガラスリボンを徐冷するための徐冷炉に配置されたアニーラローラーであることが好ましい。
【００１５】
徐冷炉に配置されたアニーラローラーは、摩耗しやすい上に摩耗の進行程度にもバラつきが生じやすい。つまり、摩耗の進行程度を適切に把握する必要性の高いローラーであることになる。従って、アニーラローラーにおける摩耗の進行程度を把握するべく本発明を適用すれば、その効果を好適に享受できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ローラーによりガラスリボンを牽引することで板引き成形を行うに際し、ローラーにおける摩耗の進行程度を把握することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ガラス板の製造方法における成形工程を示す縦断側面図である。
【図２】ガラス板の製造方法における成形工程を示す縦断正面図である。
【図３】ガラス板の製造方法における波形取得工程で取得した波形を示す図である。
【図４】ガラス板の製造方法におけるスペクトル分析工程で得た周波数スペクトルを示す図である。
【図５】ガラス板の製造方法におけるスペクトル分析工程で得た周波数スペクトルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態に係るガラス板の製造方法について、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１および図２に示すように、本実施形態に係るガラス板の製造方法は、オーバーフローダウンドロー法を利用してガラスリボンＧの板引き成形を行う成形工程を備えている。
【００２０】
＜成形工程＞
成形工程の実行には、溶融ガラスＭＧからガラスリボンＧを生成するための成形室１と、成形室１の下方に配置され、板引き成形中のガラスリボンＧに対して徐冷処理（アニール処理）を施すための徐冷炉２と、徐冷炉２の下方に配置され、ガラスリボンＧを室温付近の温度まで冷却するための冷却室３とを用いる。
【００２１】
成形室１には、楔状の断面形状を有する成形体４と、ガラスリボンＧの幅方向端部を冷却するための冷却ローラー５とが配置されている。
【００２２】
成形体４は、溶融ガラスＭＧを流入させるための頂部に形成された溝４ａと、溝４ａから両側方に溢れ出た溶融ガラスＭＧをそれぞれ流下させるための一対の側面４ｂ，４ｂと、両側面４ｂ，４ｂに沿って流下した溶融ガラスＭＧを融合一体化させるための下端部４ｃとを有する。成形体４は、下端部４ｃで融合一体化した溶融ガラスＭＧから板状のガラスリボンＧを生成する。
【００２３】
冷却ローラー５は、ガラスリボンＧの幅方向端部を表裏両側から挟むことが可能であり、挟んだ幅方向端部を冷却することで、ガラスリボンＧの幅方向における収縮を抑制する機能を有する。冷却ローラー５は、片持ち支持されたローラーであり、幅方向の一方側端部の冷却用と、他方側端部の冷却用とが独立して設置されている。一方側端部を冷却する冷却ローラー５と、他方側端部を冷却する冷却ローラー５との両者は、異なるモーター６に接続されると共に、両者の各々は一定の速度（例えば周速度や回転数）で回転するように制御されている。各冷却ローラー５は、ガラスリボンＧの表裏で対となる両ローラーにより構成され、両ローラーは、同一のモーター６からの動力で同期して回転する。
【００２４】
徐冷炉２には、徐冷処理中のガラスリボンＧを下方に搬送するための上下複数段に配置されたアニーラローラー７と、ガラスリボンＧの表面および裏面と対向する図示省略のヒーターとが配置されている。
【００２５】
複数のアニーラローラー７は、ガラスリボンＧの搬送経路に沿って配置されている。これらアニーラローラー７は、それぞれが動力源としてのモーター６と接続されている。さらに、これらアニーラローラー７は、それぞれ一定の速度（例えば周速度や回転数）で回転するように制御されている。各アニーラローラー７は、ガラスリボンＧの表裏で対となる両ローラーにより構成され、両ローラーは、同一のモーター６からの動力で同期して回転する。各アニーラローラー７は、上記の両ローラーでガラスリボンＧの幅方向端部を表裏両側から挟んだ「閉状態」と、両ローラーがガラスリボンＧから離れて挟みを解除した「開状態」とを切り換えることが可能である。そして、各アニーラローラー７は、閉状態の下でガラスリボンＧを下方に牽引することが可能である。各アニーラローラー７において、幅方向の一方側端部を挟む部位と、他方側端部を挟む部位とはシャフトを介して連結されている。アニーラローラー７におけるガラスリボンＧとの接触部は、例えばセラミックで構成される。
【００２６】
ここで、本実施形態においては、複数のアニーラローラー７の全てが閉状態となっているが、これに限定されるものではない。一部のアニーラローラー７のみが閉状態であって、他のアニーラローラー７が開状態の場合もある。この場合、開状態にあるアニーラローラー７は、ガラスリボンＧの厚み方向に沿った揺動を規制しつつ、ガラスリボンＧの下方への移動を案内する機能を果たす。
【００２７】
また、本実施形態では、アニーラローラー７における幅方向の一方側端部を挟む部位と、他方側端部を挟む部位とがシャフトを介して連結されているが、これに限定されるものではない。上記の冷却ローラー５と同様にして、幅方向の一方側端部の挟み用のアニーラローラー７と、他方側端部の挟み用のアニーラローラー７とが独立して設置されている場合もある。
【００２８】
図示省略のヒーターは、徐冷炉２内でガラスリボンＧにおける下方の部位ほど温度が低くなるように、温度勾配を形成する機能を有する。ヒーターの機能により、ガラスリボンＧは徐冷炉２を通過しつつ歪点以下の温度まで徐冷される。
【００２９】
冷却室３には、徐冷炉２を通過したガラスリボンＧを下方に搬送するための複数の支持ローラー８が配置されている。ここで、配置される支持ローラー８の数は、複数に限らず一つのみの場合もある。なお、冷却室３には、ガラスリボンＧに温度勾配を形成するためのヒーターが配置されていない。
【００３０】
複数の支持ローラー８は、ガラスリボンＧの搬送経路に沿って配置されている。これら支持ローラー８は、それぞれが動力源としてのモーター６と接続される。これら支持ローラー８は、上記のアニーラローラー７のごとく、それぞれ一定の速度で回転するように制御されている。各支持ローラー８は、ガラスリボンＧの表裏で対となる両ローラーにより構成され、両ローラーは、同一のモーター６からの動力で同期して回転する。各支持ローラー８は、上記のアニーラローラー７と同様にして、「閉状態」と「開状態」とを切り換えることが可能である。そして、各支持ローラー８は、閉状態の下でガラスリボンＧを下方に牽引することが可能である。各支持ローラー８において、幅方向の一方側端部を挟む部位と、他方側端部を挟む部位とはシャフトを介して連結されている。支持ローラー８におけるガラスリボンＧとの接触部は、例えばゴムで構成される。
【００３１】
ここで、支持ローラー８についても、上記のアニーラローラー７のごとく、幅方向の一方側端部の挟み用の支持ローラー８と、他方側端部の挟み用の支持ローラー８とが独立して設置されている場合もある。
【００３２】
上記の成形室１、徐冷炉２および冷却室３を用いて成形工程を実行することで、ガラスリボンＧが板引き成形される。
【００３３】
ここで、本実施形態においては、オーバーフローダウンドロー法を利用してガラスリボンＧの板引き成形を行っているが、これに限定されるものではない。ローラーによりガラスリボンを牽引しながら板引き成形を行う他の成形方法を利用してもよい。
【００３４】
本実施形態に係るガラス板の製造方法では、既述の成形工程に加えて、ガラスリボンＧを牽引中の複数のアニーラローラー７の各々について、その摩耗（偏摩耗）の進行程度を把握するべく後述の波形取得工程、スペクトル分析工程、及び算出工程を実行する。また、算出工程の実行結果に基づいて、必要に応じて後述のローラー交換工程を実行する。
【００３５】
本実施形態では、波形取得工程、スペクトル分析工程、及び算出工程は、所定の時間間隔で断続的に繰り返し実行される。所定の時間間隔は、例えば、１〜７２時間に設定すればよく、摩耗が進行するのに応じて短くなるように変化させてもよい。波形取得工程、スペクトル分析工程、及び算出工程は、連続的に繰り返し実行されてもよく、換言すると、所定の時間間隔をゼロとしてもよい。
【００３６】
なお、複数のアニーラローラー７について、波形取得工程、スペクトル分析工程、算出工程、及びローラー交換工程を実行する態様は相互に同一である。そのため、各工程の説明においては、複数のアニーラローラー７のうちの一つに着目して説明する。
【００３７】
＜波形取得工程＞
波形取得工程では、成形工程の実行中に、アニーラローラー７と接続されたモーター６について、図３に示すようなモーター６のトルクの変化に基づいて得られる波形９と、モーター６の回転数の変化に基づいて得られる波形１０とを取得する。なお、図３に示した波形９，１０は、アニーラローラー７が新品の状態（新しいアニーラローラー７）における波形である。なお、本実施形態において、モーター６は、アニーラローラー７の周速度が一定となるように制御されているが、モーター６（アニーラローラー７）の回転数が一定となるように制御されてもよく、モーター６のトルクが一定となるように制御されてもよい。
【００３８】
ここで、波形９，１０は、それぞれモーター６のトルクの変化、及び、回転数の変化に基づいて得られる波形であればよく、例えば、波形９はモーター６のトルク自体の波形であってもよく、波形１０はモーター６の回転数自体の波形であってもよい。また、本実施形態においては、波形９，１０の双方を取得しているが、いずれか一方のみを取得するようにしてもよい。
【００３９】
波形９を取得する具体的な手順は以下のとおりである。アニーラローラー７と接続されたモーター６について、その負荷電流をセンサーで検出することでモーター６のトルクを割り出す。また、割り出したトルクからアニーラローラー７による牽引力を算出する。そして、所定時間の間、牽引力の算出結果を蓄積することで、時間の経過に伴う牽引力の変化を表した波形９を取得する。なお、上記の所定時間は、例えばアニーラローラー７が数回転に要する時間とすればよい。
【００４０】
波形１０を取得する具体的な手順は、波形９を取得する手順と略同様である。公知の手法でアニーラローラー７の周速度を割り出すと共に、周速度の割出結果を蓄積することで、時間の経過に伴う周速度の変化を表した波形１０を取得する。上記の所定時間は、波形９と同様に、例えばアニーラローラー７が数回転に要する時間とすればよい。
【００４１】
＜スペクトル分析工程＞
スペクトル分析工程では、波形取得工程で取得した波形９，１０から、フーリエ変換を利用して図４に示すような牽引力の周波数スペクトル１１および周速度の周波数スペクトル１２を得る。なお、同図に示す周波数スペクトル１１，１２は、アニーラローラー７が新品の状態における周波数スペクトルであり、強度の値を強度の最大値で割ることによって最大値が１となるように正規化（規格化）処理を施している。これらの周波数スペクトル１１，１２では、低周波数帯（例えば０〜１３Ｈｚ）で、一つ又は複数のピークが出現するが、ピークを除いたベース部分のスペクトル強度は比較的低くなる。
【００４２】
波形取得工程及びスペクトル分析工程は、成形工程の実行中に繰り返して実行される。つまり、繰り返して実行した波形取得工程で得られた複数個の波形９，１０のそれぞれから、周波数スペクトル１１，１２を得ている。これにより、図４に示すアニーラローラー７が新品の状態における周波数スペクトル１１，１２から、時系列に沿って、図５に示す交換が必要な程度まで摩耗が進行した状態における周波数スペクトル１１，１２までを得ている。なお、図５に示す周波数スペクトル１１，１２は、図４と同様に、強度の値を強度の最大値で割ることによって最大値が１となるように正規化処理を施している。
【００４３】
図４と図５との対比から明白なように、アニーラローラー７の摩耗の進行に伴って周波数スペクトル１１，１２におけるスペクトル強度の分布は遷移している。図５に示した周波数スペクトル１１，１２では、図４に示した周波数スペクトル１１，１２と比べピークの数が増加すると共にピークを除いたベース部分のスペクトル強度が高くなっている。このようにアニーラローラー７の摩耗が進行するのに従い、ピークの数が増加すると共にピークを除いたベース部分のスペクトル強度が高くなっていく。
【００４４】
ここで、アニーラローラー７における摩耗の進行は、例えば、以下のような経過を辿る。新品のアニーラローラー７は、その輪郭形状が当然に円形（略真円）となっている。この新品の状態から摩耗が進行すると、まず、アニーラローラー７の外周面に凹凸が形成され、輪郭形状が歪になってくる（誇張して言えば多角形状の輪郭形状に変形する）。このような段階まで摩耗が進行すると、低周波数帯においてピークの数が増加すると共にピークを除いたベース部分のスペクトル強度が高くなる。そして、更に摩耗が進行すると、アニーラローラー７の外周面が粗化していく。このような段階まで摩耗が進行すると、低周波数帯においてピークの数がさらに増加すると共にピークを除いたベース部分のスペクトル強度がさらに高くなり、摩耗に起因してガラスリボンＧが破損する虞がより高まる。
【００４５】
なお、図４に示した周波数スペクトル１１，１２は、成形工程でのガラスリボンＧの板引き速度の遅速とは無関係に同様の分布となる。また、図５に示した周波数スペクトル１１，１２や、スペクトル分析工程で得たその他の周波数スペクトル１１，１２（図示省略）についても、同様に板引き速度の遅速とは無関係に同様の分布となる。
【００４６】
＜算出工程＞
成形工程の実行中には、上記の波形取得工程およびスペクトル分析工程に加えて、算出工程を実行する。
【００４７】
算出工程では、周波数スペクトル１１，１２について、閾値となる周波数よりも低い周波数帯でのスペクトル強度の合計値を算出する。なお、スペクトル強度の合計値の算出は、上記のスペクトル分析工程で連続的に得られた複数の周波数スペクトル１１，１２の各々を対象に行う。さらに、スペクトル強度の合計値の算出は、牽引力の周波数スペクトル１１と周速度の周波数スペクトル１２との各々について個別に行う。
【００４８】
閾値となる周波数としては、例えば５Ｈｚ〜１５Ｈｚの範囲内とすることができる。本実施形態においては、一例として閾値となる周波数を１３Ｈｚとしている。上述した摩耗の進行に伴うスペクトル強度の分布の遷移から、アニーラローラー７の摩耗が進行するほど、スペクトル強度の合計値が大きくなる。つまり、時系列で後から得られた周波数スペクトル１１，１２ほど、スペクトル強度の合計値が大きいことになる。これにより、アニーラローラー７における摩耗の進行程度を定量的に把握できる。
【００４９】
＜ローラー交換工程＞
上記の算出工程を実行した結果、スペクトル強度の合計値が許容範囲の上限を超えている場合には、ローラー交換工程を実行し、アニーラローラー７を新しいローラーに交換する。本実施形態においては、牽引力の周波数スペクトル１１について算出した合計値と、周速度の周波数スペクトル１２について算出した合計値とのうち、どちらか片方が許容範囲の上限を超えた時点で新しいローラーに交換を行っている。なお、上記の許容範囲の上限は、算出工程の閾値に応じて変化し、閾値が１３Ｈｚであれば、許容範囲の上限は新品の状態におけるスペクトル強度の合計値を２〜５倍した値とすることができる。許容範囲の上限を設定するに際しては、例えば過去の操業実績等により予めガラスリボンＧの破損を生じないスペクトル強度の合計値を割り出しておけばよい。なお、許容範囲の下限は、新品の状態におけるスペクトル強度の合計値とすることができる。
【００５０】
ここで、本発明に係るガラス板の製造方法は、上記の実施形態で説明した態様に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、複数のアニーラローラー７の各々について、摩耗の進行程度を把握するべく、波形取得工程、スペクトル分析工程、及び算出工程を実行している。しかしながら、この限りではなく、上述のように成形工程の実行中に一部のアニーラローラー７のみを閉状態とし、他のアニーラローラー７（ガラスリボンＧの揺動の規制および案内を行うアニーラローラー７）を開状態とする形態の下では、閉状態とする一部のアニーラローラー７についてのみ、摩耗の進行程度を把握すればよい。この場合、閉状態とする一部のアニーラローラー７についてのみ、必要に応じてローラー交換工程を実行すればよい。
【００５１】
また、上記の実施形態においては、算出工程で閾値となる周波数よりも低い周波数帯の全部について、スペクトル強度の合計値を算出している。この算出工程は、他の態様を採用してもよく、例えば閾値よりも低い周波数帯から周波数スペクトル１１，１２の一部を抜き取り、スペクトル強度の合計値を算出してもよい。或いは、閾値よりも低い周波数帯に出現するピークの数をカウントし、ピーク数が許容範囲の上限を超えた場合に、ローラー交換工程を実行してもよい。また、算出工程に代えて、例えばオペレーターが図４に示した周波数スペクトル１１，１２を目視で観察してアニーラローラー７の摩耗の進行度合いを把握し、交換の要否を判定する工程を設けてもよい。
【００５２】
また、上記の実施形態においては、周波数スペクトル１１，１２に、最大値が１となるように正規化（規格化）処理を施しているが、正規化処理を省略してもよく、他の正規化処理を施してもよい。
【００５３】
また、上記の実施形態の波形取得工程においては、所定時間の間、トルク等を蓄積することで、時間の経過に伴うトルク等の変化を表した波形を取得するが、時間の制限なくトルク等を連続的に蓄積する蓄積工程を設け、波形取得工程では、蓄積工程で蓄積されたデータを所定の時間だけ抜き取ることで波形を取得してもよい。
【符号の説明】
【００５４】
２          徐冷炉
６          モーター（動力源）
７          アニーラローラー
９          牽引力の波形
１０        周速度の波形
１１        牽引力の周波数スペクトル
１２        周速度の周波数スペクトル
Ｇ          ガラスリボン
【図１】
2020132461.tif 000003
【図２】
2020132461.tif 000004
【図３】
2020132461.tif 000005
【図４】
2020132461.tif 000006
【図５】
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