(57)【要約】【課題】パウダブレーキの劣化度並びにオーバーホール後のパウダブレーキの性能回復度を定量化することができるパウダブレーキの劣化度評価方法及びそれに用いられる劣化度計測装置を提供する。【解決手段】長尺材の張力制御に使用されるパウダブレーキの劣化度評価方法であって、新品のパウダブレーキ１１が一端に連結された回転軸１２を電動機１７で回転させ、パウダブレーキ１１の電圧値を調節して電動機１７のトルクが設定値に達したときのパウダブレーキ１１の電圧値を測定する第１の工程と、既存のパウダブレーキ１０が一端に連結された回転軸１２を電動機１７で回転させ、パウダブレーキ１０の電圧値を調節して電動機１７のトルクが前記設定値に達したときのパウダブレーキ１０の電圧値を測定する第２の工程と、パウダブレーキ１０とパウダブレーキ１１の電圧値を比較することによりパウダブレーキ１０の劣化度を評価する第３の工程とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺材に付与する張力の制御に使用されるパウダブレーキの劣化度を評価する方法であって、
新品のパウダブレーキが一端に連結された回転軸を電動機で回転させ、前記新品のパウダブレーキの電圧値又は電流値を調節して前記電動機のトルクが設定値に達したときの該新品のパウダブレーキの電圧値又は電流値を測定する第１の工程と、
既存のパウダブレーキが一端に連結された前記回転軸を前記電動機で回転させ、前記既存のパウダブレーキの電圧値又は電流値を調節して前記電動機のトルクが前記設定値に達したときの該既存のパウダブレーキの電圧値又は電流値を測定する第２の工程と、
前記既存のパウダブレーキの電圧値又は電流値を前記新品のパウダブレーキの電圧値又は電流値と比較することにより前記既存のパウダブレーキの劣化度を評価する第３の工程とを備えることを特徴とするパウダブレーキの劣化度評価方法。
【請求項２】
請求項１記載のパウダブレーキの劣化度評価方法において、前記電動機に流れる電流値から前記電動機のトルク値を算出することを特徴とするパウダブレーキの劣化度評価方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のパウダブレーキの劣化度評価方法に用いられるパウダブレーキの劣化度計測装置であって、
パウダブレーキが一端に連結された回転軸を回転させる電動機と、前記電動機の動力を前記回転軸に伝達する伝達手段と、前記パウダブレーキの電圧値又は電流値を調節する制御部と、前記電動機のトルクを測定する測定部とを備えることを特徴とするパウダブレーキの劣化度計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長尺材に付与する張力の制御に使用されるパウダブレーキの劣化度評価方法及びそれに用いられる劣化度計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙、糸、電線、各種シート、テープなどの長尺材の加工を行う長尺材加工装置では、材料の横滑りや波打ち、絡み付きなどを防止し、寸法精度を確保すると共に巻上がり状態を良くするため、長尺材の張力制御が行われている。長尺材加工装置は、ロール状に巻かれた長尺材を巻出す巻出し部と、加工が完了した長尺材を巻取ってロール状にする巻取り部とを備えており、巻出し部には巻出し張力を制御するためのパウダブレーキが取り付けられている（特許文献１の［従来の技術］参照）。巻出し張力は、巻出し部に取り付けられたパウダブレーキの制動トルクによって決定され、一定の巻出し張力を保つためには、巻径の減少に伴って制動トルクを小さくしていく必要がある。
【０００３】
パウダブレーキは、コイルを内蔵するステータ及びステータと一体化された固定ロータと、入力軸と共に回転するシリンダと、固定ロータとシリンダの間の空隙に封入された磁性粉体（パウダ）とから概略構成されている（特許文献２参照）。入力軸と共にシリンダが回転している状態においてコイルを励磁すると、発生した磁束に沿って磁性粉体が鎖状に連結する。これにより、磁性粉体とシリンダ及び固定ロータとの間に摩擦力が発生し、シリンダの回転に抵抗する制動トルクがシリンダ及び入力軸に作用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２３０１６４号公報
【特許文献２】実用新案登録第２５９４８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
パウダブレーキは、シリンダ動作面をスリップさせながら使用することが可能であり、スリップ回転速度に関係なく常に安定した制動トルクを得ることができるという特長を有している。また、パウダブレーキでは、励磁電流の変化に応じて制動トルクが連続的に変化するので、広範囲にわたって制動トルクを制御することができる。
【０００６】
このように、パウダブレーキは優れた特長を有しているが、パウダブレーキを長期間使用していると、磁性粉体を封入しているシリンダや封入されている磁性粉体が徐々に摩耗等して劣化するため、所定の制動トルクが得られなくなってくる。
しかし、パウダブレーキの劣化度を計測する手段がないため、使用しているパウダブレーキの交換時期が判断できず、未だ使用可能であるにも関わらず新品に交換していた。また、パウダブレーキをオーバーホールした場合の性能回復効果について評価できないため、オーバーホールも殆ど行われていなかった。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、パウダブレーキの劣化度並びにオーバーホール後のパウダブレーキの性能回復度を定量化することができるパウダブレーキの劣化度評価方法及びそれに用いられる劣化度計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、第１の発明は、長尺材に付与する張力の制御に使用されるパウダブレーキの劣化度を評価する方法であって、
新品のパウダブレーキが一端に連結された回転軸を電動機で回転させ、前記新品のパウダブレーキの電圧値（電流値）を調節して前記電動機のトルクが設定値に達したときの該新品のパウダブレーキの電圧値（電流値）を測定する第１の工程と、
既存のパウダブレーキが一端に連結された前記回転軸を前記電動機で回転させ、前記既存のパウダブレーキの電圧値（電流値）を調節して前記電動機のトルクが前記設定値に達したときの該既存のパウダブレーキの電圧値（電流値）を測定する第２の工程と、
前記既存のパウダブレーキの電圧値（電流値）を前記新品のパウダブレーキの電圧値（電流値）と比較することにより前記既存のパウダブレーキの劣化度を評価する第３の工程とを備えることを特徴としている。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明に係るパウダブレーキの劣化度評価方法に用いられるパウダブレーキの劣化度計測装置であって、
パウダブレーキが一端に連結された回転軸を回転させる電動機と、前記電動機の動力を前記回転軸に伝達する伝達手段と、前記パウダブレーキの電圧値（電流値）を調節する制御部と、前記電動機のトルクを測定する測定部とを備えることを特徴としている。
【００１０】
本発明者等は、パウダブレーキが劣化してくると、所定の制動トルクを発生させるためにパウダブレーキに負荷する電圧値（電流値）が徐々に高くなってくることを発見した。本発明は、上記知見に基づいたものであり、所定の制動トルクを発生させるために新品のパウダブレーキに負荷する電圧値（電流値）を基準値とし、基準値に対する既存のパウダブレーキの電圧値（電流値）の変化量に基づいて該パウダブレーキの劣化度を評価する。
【００１１】
また、第１の発明に係るパウダブレーキの劣化度評価方法では、前記電動機に流れる電流値から前記電動機のトルク値を算出してもよい。
電動機の電流値とトルク値との関係を予め把握しておくことにより、電動機の電流値を測定することで電動機のトルク値を容易に算出することができる。そのため、別途トルク測定器等を設置する必要が無い。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、パウダブレーキが連結された回転軸を電動機で回転させ、パウダブレーキの電圧値（電流値）を調節して電動機のトルクが設定値に達したときの該パウダブレーキの電圧値（電流値）を測定し、該電圧値（電流値）を、新品のパウダブレーキに対して上記方法を実施したときの基準電圧値（基準電流値）と比較することにより、パウダブレーキの劣化度を定量化することができる。これにより、パウダブレーキの交換あるいはオーバーホール時期が明確となり、設備費の減縮が可能となる。
また、オーバーホールしたパウダブレーキに対して本発明を実施することにより、オーバーホール後のパウダブレーキの性能回復度を定量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】コルゲータの上流側に配置されるミルロールスタンドの巻出し部の斜視図である。
【図２】パウダブレーキの軸方向断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るパウダブレーキの劣化度計測装置の模式図である。
【図４】パウダブレーキＮＯ．１の制動トルクと電圧値との関係を示したグラフである。
【図５】パウダブレーキＮＯ．２の制動トルクと電圧値との関係を示したグラフである。
【図６】パウダブレーキＮＯ．３の制動トルクと電圧値との関係を示したグラフである。
【図７】パウダブレーキＮＯ．４の制動トルクと電圧値との関係を示したグラフである。
【図８】パウダブレーキＮＯ．５の制動トルクと電圧値との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態に付き説明し、本発明の理解に供する。
【００１５】
図１は、長尺の原紙から段ボールシートを製造するコルゲータと呼ばれる段ボール製造装置の上流側に設置されているミルロールスタンドの巻出し部を示したものである。ミルロールスタンドは、段ボールシートの原料になるライナーや中芯原紙などをロール原紙Ｍ（長尺材の一例）から巻出す装置である。ロール原紙Ｍが装填された回転軸１２は一対のチャッキングアーム２１間に軸支され、各チャッキングアーム２１には、回転軸１２に制動トルクを付与するパウダブレーキ１０が取り付けられている。
【００１６】
パウダブレーキ１０の軸方向断面を図２に示す。パウダブレーキ１０は、回転軸１２と共に回転する回転部と、回転しない非回転部とを有している。
非回転部は、一端面が封止された円筒状のステータ２２と、ステータ２２の周壁に内蔵されたコイル２９と、ステータ２２内に配置され、ステータ２２の一端面の中心に中心軸２３ａが固定された固定ロータ２３とから概略構成されている。
一方、回転部は、軸受２６を介してステータ２２に軸支されて回転する入力軸２５と、入力軸２５の一端に形成されてステータ２２内で回転し、間隙を有して固定ロータ２３を覆うシリンダ２４とから概略構成されている。
【００１７】
シリンダ２４と固定ロータ２３は磁性体から形成されており、シリンダ２４と固定ロータ２３の間の空隙部２８には、高透磁率の磁性粉体Ｐが封入されている。また、固定ロータ２３の中心軸２３ａとシリンダ２４との間の間隙には、空隙部２８から磁性粉体Ｐが漏れ出ないようにシール部材２７が介装されている。
【００１８】
シリンダ２４が入力軸２５と共に回転している状態でコイル２９へ通電すると、図２に示すように、ステータ２２とシリンダ２４と固定ロータ２３とを繋ぐループ状の磁束Ｂが発生し、磁束Ｂに沿って磁性粉体Ｐが鎖状に連結する。これにより、磁性粉体Ｐとシリンダ２４との間並びに磁性粉体Ｐと固定ロータ２３との間に摩擦力が発生し、シリンダ２４の回転に抵抗する制動トルクがシリンダ２４及び入力軸２５に作用する。
【００１９】
次に、本発明の一実施の形態に係るパウダブレーキの劣化度計測装置を用いて、上記パウダブレーキ１０の劣化度を評価する方法について説明する。
図３に、パウダブレーキの劣化度計測装置（以下では、単に「劣化度計測装置」と呼ぶ。）を示す。劣化度計測装置は、パウダブレーキ１０が両端に連結された回転軸１２を回転させる電動機１７と、電動機１７の動力を回転軸１２に伝達する伝達手段１３と、パウダブレーキ１０の電圧値又は電流値を制御する制御部と電動機１７のトルクを測定する測定部を有する制御・測定装置１８とを備えている。
【００２０】
伝達手段１３は、回転軸１２に環装されるスプロケット１４と、電動機１７のシャフトに装着されるスプロケット１５と、スプロケット１４、１５間に巻き掛けられるチェーン１６とから構成されている。
【００２１】
電動機１７のトルクの測定は、電動機１７に流れる電流値を測定することにより行う。即ち、電動機１７に流れる電流値を電動機１７のトルク値に換算する。パウダブレーキ１０の制動トルクは、スプロケット比（スプロケット１５の歯数とスプロケット１４の歯数の比）を考慮して電動機１７のトルク値から算出される。
なお、電動機１７の電流値とトルク値との関係は、電動機１７の仕様や性能試験等により既知とする。
【００２２】
また、回転軸１２の一方の端部（劣化度の評価が行われるパウダブレーキ１０側）には、パウダブレーキ１０の入力軸２５と回転軸１２とを連結するための連結治具１９が介装され、回転軸１２の他方の端部（劣化度の評価が行われないパウダブレーキ１０側）には、パウダブレーキ１０の入力軸２５と回転軸１２とを非連結とするため、ベアリングが組み込まれた非連結治具２０が介装される。
【００２３】
上記構成を有する劣化度計測装置を用いて、パウダブレーキ１０の劣化度を評価する手順を以下に示す。
（１）一対のチャッキングアーム２１間に、スプロケット１４が環装された回転軸１２を連結治具１９及び非連結治具２０を介して取り付ける。
（２）回転軸１２に環装されたスプロケット１４と電動機１７のシャフトに装着されたスプロケット１５にチェーン１６を巻き掛ける。
【００２４】
（３）連結治具１９が取り付けられている側のチャッキングアーム２１から既存のパウダブレーキ１０を取り外し、既存のパウダブレーキ１０と同仕様の新品のパウダブレーキ１１を取り付ける。
（４）電動機１７を駆動して回転軸１２を回転させる。
（５）新品のパウダブレーキ１１の電圧値を制御・測定装置１８を用いて徐々に上げていき、電動機１７に流れる電流を制御・測定装置１８を用いて測定する。
（６）設定トルクに対応する値に電動機１７の電流値が達した時点の新品のパウダブレーキ１１の電圧値を制御・測定装置１８で測定する。
（７）予め設定した全ての設定トルクに対して（５）及び（６）の操作を行う。
【００２５】
（８）連結治具１９が取り付けられている側のチャッキングアーム２１から新品のパウダブレーキ１１を取り外し、既存のパウダブレーキ１０を取り付ける。
（９）電動機１７を駆動して回転軸１２を回転させる。
（１０）既存のパウダブレーキ１０の電圧値を制御・測定装置１８を用いて徐々に上げていき、電動機１７に流れる電流を制御・測定装置１８を用いて測定する。
（１１）設定トルクに対応する値に電動機１７の電流値が達した時点の既存のパウダブレーキ１０の電圧値を制御・測定装置１８で測定する。
（１２）予め設定した全ての設定トルクに対して（１０）及び（１１）の操作を行う。
【００２６】
（１３）既存のパウダブレーキ１０の電圧値を新品のパウダブレーキ１１の電圧値と比較することにより既存のパウダブレーキ１０の劣化度を評価する。
【００２７】
既存のパウダブレーキの劣化度として、例えば次の評価式を用いることができる。
既存のパウダブレーキの劣化度＝（既存のパウダブレーキの電圧値−新品のパウダブレーキの電圧値）／新品のパウダブレーキの電圧値
上式を用いた場合、劣化度がゼロのとき、既存のパウダブレーキの性能は新品のパウダブレーキと同等であることを示している。また、劣化度が大きくなるにつれて、既存のパウダブレーキの性能が新品のときに比べて低下していることを示している。
なお、オーバーホール後のパウダブレーキの劣化度が負の場合、オーバーホール後のパウダブレーキの性能が新品のパウダブレーキを上回っていることを示している。
【００２８】
以上、本発明の一実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、上記実施の形態では、段ボールシートを製造するコルゲータに装備されているパウダブレーキを例に採り説明したが、長尺材の張力制御に使用されるパウダブレーキであればよいことは言うまでもない。また、上記実施の形態では、パウダブレーキの電圧値を測定しているが、パウダブレーキの電流値を測定してもよい。
【実施例】
【００２９】
本発明の効果について検証するために実施した検証試験について説明する。
パウダブレーキの劣化度計測装置を構成する電動機には、出力：０．７５ｋＷ、定格電圧：２００Ｖ、定格電流：３．４３Ａ、回転数：１７２０ｒｐｍの電流三相誘導電動機を使用した。この電動機の負荷特性を表１に示す。なお、表中のトルクは、スプロケット比を考慮してパウダブレーキの制動トルクに換算した値である。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
検証試験に使用したパウダブレーキは、シンフォニアテクノロジー(株)製の自然冷却式ブレーキＰＨＢ−２０とした。ＰＨＢ−２０の定格トルクは２００Ｎｍ、定格電圧は直流２４Ｖである。既存のパウダブレーキ５体について、オーバーホール前の劣化度とオーバーホール後の劣化度を評価した。パウダブレーキのオーバーホールは、磁性粉体の全量交換、並びにシール部材及び軸受の交換を行った。なお、磁性粉体については、新品のとき１６０ｇであったものを１８０ｇに増量した。
検証試験によって得られたパウダブレーキの制動トルクと電圧値との関係を図４〜図８のグラフに、前述した評価式によって算出した劣化度の一覧を表２に示す。なお、これらの図表に示されている「ＯＨ」は「オーバーホール」のことである。
【００３２】
【表２】
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【００３３】
これらの図表から以下のことがわかる。
（１）オーバーホール前の劣化度は、大きいほうから順にＮＯ．１、ＮＯ．５、ＮＯ．３、ＮＯ．４、ＮＯ．２となっている。ＮＯ．１の劣化度が最も大きく、制動トルク４０．１Ｎｍ超については、パウダブレーキの定格電圧を超えるため測定できなかった。
（２）制動トルクが上昇するにつれてパウダブレーキの電圧値も上昇するが、パウダブレーキの劣化が大きいほど、電圧値の上昇勾配が大きくなっている。
（３）オーバーホールしたパウダブレーキの劣化度はゼロ以下となっており、新品のパウダーブレーキ以上の性能を示している。これは、磁性粉体を増量したためであると考えられる。
【符号の説明】
【００３４】
１０、１１：パウダブレーキ、１２：回転軸、１３：伝達手段、１４、１５：スプロケット、１６：チェーン、１７：電動機、１８：制御・測定装置、１９：連結治具、２０：非連結治具、２１：チャッキングアーム、２２：ステータ、２３：固定ロータ、２３ａ：中心軸、２４：シリンダ、２５：入力軸、２６：軸受、２７：シール部材、２８：空隙部、２９：コイル、Ｂ：磁束、Ｍ：ロール原紙、Ｐ：磁性粉体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2014021058.tif 000009
【図６】
2014021058.tif 000010
【図７】
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【図８】
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