(57)【要約】【要  約】【課  題】  実際のゴムロールの使用状態におけるゴム剥離現象を模擬することが可能なゴムロール試験装置およびゴムロール試験方法を提供する。【解決手段】  相手部材は接触部の位置で接触可能な構造とされ、試験ロールと相手部材の少なくとも一方が駆動手段に接続されて、試験ロールが相手部材に対して転がり接触するように構成されているゴムロール試験装置およびそれを用い、相手部材の材質を、試験用ゴムが実機適用されるときに接触する材料と同じとし、接触部に所定の接触面圧を付与し、試験ロールと相手部材を繰り返し接触させる試験を行うゴムロール試験方法。【選択図】      図１  
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に支持されている試験ロールと、該試験ロールと互いに接触部で接触する相手部材と、前記接触部で互いに繰り返し接触させる駆動手段と、前記接触部に所定の接触面圧を生じせしめる押し付け手段を有し、
前記試験ロールは試験用ゴムを表層に有するゴムロールとされていると共に、前記相手部材は前記接触部の位置で接触可能な構造とされ、前記試験ロールと前記相手部材の少なくとも一方が前記駆動手段に接続されて、前記試験ロールが前記相手部材に対して転がり接触するように構成されていることを特徴とするゴムロール試験装置。
【請求項２】
前記試験ロールに試験用ゴムの温度を検出する温度検出手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のゴムロール試験装置。
【請求項３】
回転自在に支持されている試験ロールと、該試験ロールと互いに接触部で接触する相手部材と、前記接触部で互いに繰り返し接触させる駆動手段と、前記接触部に所定の接触面圧を生じせしめる押し付け手段を有し、
前記試験ロールは試験用ゴムを表層に有するゴムロールとされていると共に、前記相手部材は前記接触部の位置で接触可能な構造とされ、前記試験ロールと前記相手部材の少なくとも一方が前記駆動手段に接続されて、前記試験ロールが前記相手部材に対して転がり接触するように構成されているゴムロール試験装置を用い、
前記相手部材の材質を、前記試験用ゴムが実機適用されるときに接触する材料と同じとし、前記接触部に所定の接触面圧を付与し、前記試験ロールと前記相手部材を繰り返し接触させる試験を行うことを特徴とするゴムロール試験方法。
【請求項４】
前記試験ロールの試験用ゴムの温度測定を試験中、行うことを特徴とする請求項３に記載のゴムロール試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
金属帯やプラスチック等のストリップなどの帯状材料と接触して使用されるゴムロールのゴムを試験することができるゴムロール試験装置およびゴムロール試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
帯状材料、例えば鉄鋼等の金属帯の搬送設備や処理設備にはゴムロールが使用されている。冷延工程あるいは表面処理工程には、金属帯の幅端部を切断して所定幅とするサイドトリマー装置が普通設置されているが、そこにはゴムをライニングしたゴムロールが板押さえロールとして適用されている。
【０００３】
このサイドトリマー装置の板押さえロールに適用されたゴムロールの使用状態について、図４、５を用いて説明する。例えば、冷延工程では、酸洗槽から引き上げられた金属帯１がトリマーナイフ２の入側に導かれ、図４のようにトリマーナイフ２により板幅の両端がトリミングされている。その際、図５（ａ）、（ｂ）に示す板押さえロール３は、金属帯１が浮き上がってしまわないように、かつ金属帯に擦り疵や押し疵等の表面疵を付けないように金属帯中央部を押さえつけて、トリミング精度を保つ役割を有する。
【０００４】
図５（ｂ）中、符号３ａは、ゴム被覆層を示し、ゴム被覆層３ａは、金属製の円筒、例えば鋼製の円筒の外周面にライニングされている。符号３ｂは、板押さえロール３の軸芯を示す。この板押さえロール３は、アーム部材３１の一側に回転自在に支承され、アーム部材３１の他方側は回動軸に固定されていると共に、回動軸には、錘３３を一側に有するアーム部材３２の他方側が固定されて、金属帯１に所定の押し付け力で押し付けられている。符号３４は回動軸の中心を示す。また、符号３５は受けロールであり、受けロール３５は、ロール支持部材３６に回転自在に支持されている。
【０００５】
ここで、板押さえロール３は、対向する受けロール３５との間に金属帯１を挟み、金属帯１の矢印方向への移動に伴って、従動回転するように構成されている。このように構成するのは、板押さえロール３を金属帯１に対して滑りが生じないようにし、転がり接触させるためである。なお、ゴム被覆層３ａを有する板押さえロール３と金属帯１との間に滑りが生じた場合、ゴムが金属帯表面で擦り取られ、金属帯表面に付着して重大欠陥となる場合がある。
【０００６】
最近、冷延工程においては、各種の稼働率向上対策により酸洗ラインの稼働率が高くなってきており、サイドトリマー装置の連続運転時間が長くなったとき、板押さえロールのゴム自体の発熱に起因するゴム剥離事故が発生する場合があった。サイドトリマー装置の板押さえロールにゴム剥離事故が発生した場合、金属帯の歩留まりが低下するばかりではなく、酸洗ライン全体のライン停止につながるため、金属帯製造工程の混乱を招くことになる。このため、実機のゴムロールに適用した場合に、ゴム剥離事故が発生し難いゴム素材の開発が強力に進められている。一方、現在使用中のゴム素材についても、各種条件下で板押さえロールを使用したときのゴム剥離が発生するまでの連続運転可能時間を知っておきたいという要求も強くある。
【０００７】
このような要求に対して、従来以下のような方法が採られていた。
【０００８】
（１）実機でゴムロールのゴム剥離事故が発生した実績値を参考にする。
【０００９】
（２）数値計算によりゴムロールのゴム剥離現象をシュミレーションする。
【００１０】
また、特開２００２−２４３６２８号公報には、図６に示すような、ゴムロール劣化判定試験装置が開示されている。このゴムロール劣化判定試験装置は、短冊状に切断した鋼板１０２を、ポリウレタンゴム製のサンプル板１０１ａ、１０１ｂで挟み、矢印１０４、１０５で示す方向から荷重をかけて接触面圧を適正とし、鋼板１０２を矢印１０３で示す方向に引き抜いた後、鋼板表面に付着した付着物を調べる試験装置である。
【特許文献１】特開２００２−２４３６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上記（１）では、そもそも、実機のゴムロールにゴム剥離事故が発生する回数が少なく、また実機のゴムロールの運転条件には制約があるから、各種条件下でのゴムロールのゴム剥離が発生するまでの連続運転可能時間を精度よく予測することは困難である。また、新たに開発されたゴム素材については、そのような実機のゴムロールとして適用した実績がないのが普通である。
【００１２】
上記（２）では、ゴムロールのゴム剥離現象は、接触面圧を受けつつ転がり接触するに伴ってゴム自体が発熱すること（以下、ゴムの内部摩擦発熱という）が主因となって、ゴム被覆層が部分的に熱溶融状態に至り発生するということから考えて、ゴムロールの回転による雰囲気への放散熱量やゴムロールと接触する金属帯へ伝達される接触熱量を予備実験等によりある程度正確に求めることができたとしても、ゴムの内部摩擦発熱量やゴムの物性値に関する正確なデータが少なから、数値計算により、転がり接触開始時点からゴムが部分的に溶融する時点までの連続運転可能時間を精度よくシュミレーションするのが困難である。
【００１３】
また、ゴムの内部摩擦発熱量やゴムの物性値は、ゴム素材によって異なるものであるから、新規に開発されたゴム素材についてはその値が正確に判っていないことが普通であり、上記（２）により、新規に開発されたゴム素材を使用したゴムロールについて、数値計算により、転がり接触開始時点からゴムが部分的に溶融する時点までの連続運転可能時間を精度よくシュミレーションするのが困難である。
【００１４】
また、ゴムロール劣化判定試験装置は、ゴムロールが接触面圧を受けつつ転がり接触するに伴って生じるゴムの内部摩擦発熱に起因したゴム剥離現象を再現することが困難であった。
【００１５】
本発明は、従来技術の上記問題点を解消し、実際のゴムロールの使用状態におけるゴム剥離現象を模擬することが可能なゴムロール試験装置およびゴムロール試験方法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】
【００１６】
本発明のゴムロール試験装置は、回転自在に支持されている試験ロールと、該試験ロールと互いに接触部で接触する相手部材と、前記接触部で互いに繰り返し接触させる駆動手段と、前記接触部に所定の接触面圧を生じせしめる押し付け手段を有し、前記試験ロールは試験用ゴムを表層に有するゴムロールとされていると共に、前記相手部材は前記接触部の位置で接触可能な構造とされ、前記試験ロールと前記相手部材の少なくとも一方が前記駆動手段に接続されて、前記試験ロールが前記相手部材に対して転がり接触するように構成されていることを特徴とする。前記試験ロールに試験用ゴムの温度を検出する温度検出手段が設けられていることが好ましい。
【００１７】
また、本発明のゴムロール試験方法は、回転自在に支持されている試験ロールと、該試験ロールと互いに接触部で接触する相手部材と、前記接触部で互いに繰り返し接触させる駆動手段と、前記接触部に所定の接触面圧を生じせしめる押し付け手段を有し、前記試験ロールは試験用ゴムを表層に有するゴムロールとされていると共に、前記相手部材は前記接触部の位置で接触可能な構造とされ、前記試験ロールと前記相手部材の少なくとも一方が前記駆動手段に接続されて、前記試験ロールが前記相手部材に対して転がり接触するように構成されているゴムロール試験装置を用い、前記相手部材の材質を、前記試験用ゴムが実機適用されるときに接触する材料と同じとし、前記接触部に所定の接触面圧を付与し、前記試験ロールと前記相手部材を繰り返し接触させる試験を行うことを特徴とする。その際、前記試験ロールの試験用ゴムの温度測定を試験中、行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、接触面圧を実機と同等な値に設定することができ、試験用ゴムを実機のゴムロールに適用するに際して、ゴムロールが接触面圧を受けつつ転がり接触するに伴って生じるゴムの内部摩擦発熱に起因したゴム剥離現象を模擬することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施の形態に係る装置について図１、図２を用いて説明する。
本発明の実施の形態に係るゴムロール試験装置は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、試験ロール４、試験ロール４と接触部Ｐで接触する相手ロール５と、試験ロール４と相手ロール５とを接触部Ｐで繰り返して接触させる駆動手段としてのモータ７と、接触部Ｐに所定の接触面圧を生じせしめる押し付け手段としてのエアシリンダ６を有する。
【００２０】
接触部Ｐで接触する一対の試験ロール４と相手ロール５は、回転自在にそれぞれ支持されている。また、相手ロール５がロール軸１１を介してモータ７に接続されている。
【００２１】
この実施の形態に係るゴムロール試験装置においては、図示しないエア源からエアをエアシリンダー６内に導いて、接触部Ｐにおける接触面圧を例えば、実機の板押さえロール３（図５参照）に作用している面圧相当と同じにすることができる。また、相手ロール５の回転速度は、試験ロール４の直径ｄ４／相手ロール５の直径に応じて、試験ロール４の回転速度が６０〜６００ｒｐｍとなるように回転させることができる。
【００２２】
ところで、図１（ａ）、（ｂ）の接触部Ｐは、相手ロール５の材質を、例えば板押さえロール３が接触する金属板１と同じである鋼製とした場合、試験ロール４のゴム被覆層４ａは、図１（ｃ）に示す如く、ゴム弾性により相手ロール５の周面に沿って弾性変形する。このように、実施の形態に係るゴムロール試験装置を用い、ゴムロール試験を行うに際しては、ゴムロール４をエアシリンダー６により相手ロール５の表面に押し付ける。
【００２３】
また、上述したゴムロール試験装置は、一対の試験ロール４と相手ロール５が回転自在にそれぞれ支持され、相手ロール５がロール軸１１を介してモータ７に接続されているので、接触部Ｐの位置において、試験ロール４が相手ロール５に対して転がり接触するように構成されている。ここで、実機に、板押さえロール３（図５参照）として適用したゴムロールの場合、金属帯１の移動に伴って金属帯１に対して転がり接触しているので、この状態を上述したゴムロール試験装置はよく再現している。
【００２４】
なお、試験用ゴムとしては、実機のゴムロールに既に使用されているゴム素材を用いてもよいし、新たに開発されたゴム素材を用いてもよい。要は、実機のゴムロールに適用するゴム素材を適当に切断し、試験用ゴムとする。試験用ゴムは、例えば鋼製ロール表面にライニングして試験ロール４のゴム被覆層４ａとすることができる。
【００２５】
従って、上述した実施の形態に係るゴムロール試験装置を用い、相手ロール５の材質を、試験用ゴムが実機適用されるときに接触する材料と同じとし、接触部Ｐに所定の接触面圧を付与して、試験ロール４と相手ロール５を繰り返し接触させる試験を行うことができる。このようにしてゴムロール試験を行うことにより、試験ロール４にゴムロールが接触面圧を受けつつ転がり接触するに伴って生じるゴムの内部摩擦発熱に起因したゴム剥離現象を再現することができる。その際、試験ロール４と相手ロール５との接触面圧を適切に設定する。但し、上述した実施の形態に係るゴムロール試験装置において、相手ロール５の表層の材質は鋼に限定されず、実機のゴムロールが接触する相手材料と同じ材質にすることができる。
【００２６】
ここで、上述したゴムロール試験装置の試験ロール４には、試験用ゴムの温度を検出する温度検出手段を設けるのが好ましい。例えば図２に要部を示したように、温度検出手段として熱電対８を、試験ロール４のロール回転軸１０に穿設した軸方向孔に挿通し、ロール回転軸１０と一体化された円柱部材の半径方向孔に挿通し、その後、熱電対８の一端部が点Ｑでゴム被覆層４ａと点接触するように設ける。熱電対８の他端部はデータログ９に接続されている。データログ９は、図１（ａ）、（ｂ）に示した如く、試験ロール４のロール回転軸１０に取り付けられている。このため、ゴムロール試験中、試験用ゴムの温度を回転軸１０からコンピューターなどの温度記録計に伝送するに際し、回転軸１０からコンピューター間に温度データを送る温度補償線を配線する必要がなく、また、スリップリングなどにより接触面を介して微小な起電圧の変化を検出する必要もない。それ故、試験ロール４の転がり接触開始時点からゴム被覆層４ａが部分的に溶融する時点までの間、試験中のゴム温度の経時変化を精度よく求めることができるので好ましい。
【００２７】
ところで、ゴムロール試験装置は、実機設備よりコンパクトな装置とし、かつ実機設備のゴムロールが接触面圧を受けつつ転がり接触するに伴って生じるゴムの内部摩擦発熱に起因したゴム剥離現象をよく再現することができるようにするために、実機のゴムロールの直径ｄ３／試験ロール４の直径ｄ４を１〜７．５の範囲とし、試験ロール４のロール軸方向の接触幅は、６０〜１５０ｍｍとすることができる。また、実機のゴムロールのゴム被覆厚ｔ３／試験ロールのゴム被覆厚ｔ４  は、０．５〜２とすることができる。
【００２８】
ここで、上述した実施の形態に係るゴムロール試験装置においては、相手部材を相手ロールとして説明したが、これに限定されず、図７に示す如く、相手部材を受けロール２０１で支持されたエンドベルト２００としたゴムロール試験装置とすることもできる。このエンドベルト２００は、図示しないモータ等に接続されたベルト駆動ローラにより矢印２０３方向に引っ張られて移動し、このベルト駆動ローラあるいは他の方向転換ローラにより矢印２０４で示す方向に移動方向を転換させてから、受けロール２０１を回転自在に支承するロール支持部材２０２の下方を通過し、図示しない方向転換ローラにより受けロール２０１の上方に戻されている。
【００２９】
図７中、２点鎖線で示す符号２０５は、試験ロール４およびエアシリンダ６（押し付け手段）の配置位置を示す。
【００３０】
但し、図１、図２に示したように相手部材を相手ロール５としたゴムロール試験装置の方が相手部材を受けロール２０１で支持されたエンドベルト２００としたゴムロール試験装置よりも装置を簡単な構造とすることができる。
【実施例１】
【００３１】
図１、２に示すゴムロール試験装置を用い、ゴム剥離試験を行った。この試験では、実機のゴムロールに使用されている２種類のゴム素材について、現地調査および計算により求めた線圧を１０００Ｎ／ｃｍ（１０２ｋｇｆ／ｃｍ）、８０４Ｎ／ｃｍ（８２ｋｇｆ／ｃｍ）の２水準に変化させて実施した。なお、厚み３５ｍｍのゴム素材からロール表面にライニングする試験用ゴムを切り出し、試験用ゴムをロール表面にライニングして試験ロールとした。試験ロール（ゴムロール）の直径ｄ４は２００ｍｍ、その軸方向長さは６０ｍｍであり、相手ロールは鋼製とし、その直径を２００ｍｍ、その軸方向長さを１５０ｍｍとした。試験ロールと相手ロールを接触させ、相手ロールを回転数４７７ｒｐｍでモータにより駆動した。
【００３２】
各試験条件において、試験中、試験ロールのゴム温度の変化を熱電対８により検出した。その結果を、図３に示した。
【００３３】
実線はエーテル系ポリウレタンゴムの場合、破線はエステル系ポリウレタンゴムの場合である。図３に示す結果から、どちらのゴム素材を用いた場合でも、ゴムロール試験装置において線圧を上昇させることによりゴム剥離現象を模擬することができていることがわかる。また、エーテル系ポリウレタンゴム素材の方が、エステル系ポリウレタンゴム素材よりもゴム温度が上昇しにくく、実機の使用実績と同様に、ゴムロールに用いるゴム素材として適しているという結果が得られた。
【００３４】
このことから、開発されたゴム素材を実機適用するに際しては、上述したゴムロール試験装置を用い、試験ロールと相手ロールを接触させ、接触面圧を実機と同等な値に設定して試験を行い、その後、その結果として得られる新たに開発されたゴム素材のゴム温度上昇の測定値を用い、実機のゴムロールの直径、実機のゴムロールのゴム被覆厚、熱伝導率等のデータを入力して、数値計算により、実機のゴムロールにおけるゴム剥離現象を精度よくシュミレーションすることができるようになる。従って、新たに開発されたゴム素材を実機のゴムロールに適用した場合の連続運転可能時間を精度よく求めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施例のゴムロール試験装置を示す概略図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は接触部Ｐの詳細図である。
【図２】図１に示したゴムロール試験装置の内部を示す概略図であって、（ａ）は試験ロール４の回転軸中心を通る縦断面図、（ｂ）は試験ロール４の回転軸と直交する縦断面図である。
【図３】図１、２に示した本発明の一実施例のゴムロール試験装置を用いた場合の試験結果を示すグラフである。
【図４】サイドトリマー装置の概略平面図である。
【図５】（ａ）は、サイドトリマー装置に板押さえロール３として適用されたゴムロールの概略配置図であり、（ｂ）は、板押さえロール３の概略構成図である。
【図６】特開２００２−２４３６２８号公報に開示されているゴムロール劣化判定試験装置の概略構成図である。
【図７】相手部材を受けロール２０１で支持されたエンドベルト２００とした本発明に係るゴムロール試験装置の説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  金属帯
２  トリマーナイフ
３  板押さえロール（ゴムロール）
３ａ  ゴム被覆層
３ｂ  ロール軸芯
ｄ３、ｄ４  直径
ｔ３、ｔ４  ゴム被覆厚
３５  受けロール
４  試験ロール（ゴムロール）
４ａ  ゴム被覆層
５  相手ロール（相手部材）
６  エアシリンダ（押し付け手段）
７  モータ（駆動手段）
８  熱電対（温度検出手段）
９  データログ
１０、１１  ロール軸
３１、３２  アーム部材
３３  錘
３４  回動軸の中心
３５  受けロール
３６  ロール支持部材
２０１  受けロール
２００  エンドレスベルト
２０２  ロール支持部材
２０３、２０４  エンドレスベルト２００の移動方向
２０５  試験ロール４およびエアシリンダ６の配置位置
【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】
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【図６】
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【図７】
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