(57)【要約】【課題】新たに試験サンプルの屈曲試験を行なうことなく、コンベヤベルトの耐座屈性をより高い精度で評価できるようにした評価方法を提供する。【解決手段】平織構造の帆布層３の積層数、厚さ、縦糸クリンプ率（（Ｌ−Ｐ）／Ｐ）を変化させた仕様の異なる心体を有する複数種類のコンベヤベルトの屈曲試験を行なって、帆布層３のヤング率、厚さおよび縦糸クリンプ率と、コンベヤベルトの座屈の発生の有無との関係を予め把握しておき、積層する複数の帆布層のうち、コンベヤベルトの稼動に際し、最も小さな曲率半径の屈曲を受ける帆布層３の縦糸クリンプ率Ｃと、この帆布層３のヤング率および厚さに基づいて予め把握した関係により設定される係数Ａ、Ｂとから、下記（１）式によりコンベヤベルトの座屈発生径Ｙを算出する。    Ｙ＝−Ａ×ｌｎ（Ｃ）＋Ｂ・・・（１）【選択図】    図２
2010101649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平織構造の帆布層を複数積層した心体を有するコンベヤベルトの耐座屈性評価方法であって、平織構造の帆布層の積層数、厚さ、縦糸クリンプ率を変化させた仕様の異なる心体を有する複数種類のコンベヤベルトの屈曲試験を行なって、帆布層のヤング率、厚さおよび縦糸クリンプ率と、コンベヤベルトの座屈の発生の有無との関係を予め把握しておき、積層する複数の帆布層のうち、コンベヤベルトの稼動に際し、最も小さな曲率半径の屈曲を受ける帆布層の縦糸クリンプ率Ｃと、この帆布層のヤング率および厚さに基づいて前記予め把握した関係により設定される係数Ａ、Ｂとから、下記（１）式によりコンベヤベルトの座屈発生径Ｙを算出するコンベヤベルトの耐座屈性評価方法。
Ｙ＝−Ａ×ｌｎ（Ｃ）＋Ｂ・・・（１）
【請求項２】
前記縦糸クリンプ率として、平織構造を維持した状態の所定長さおよび幅の帆布層の縦糸長手方向両端部を、引張試験機のチャック部で保持することにより、無負荷の張設状態で固定し、次いで、この帆布層の縦糸を１本だけ残して切断し、この残した１本の縦糸を引張ることにより取得した引張試験データに基づいて算出した値を用いる請求項１に記載のコンベヤベルトの耐座屈性評価方法。
【請求項３】
平織構造の帆布層の積層数が２以上６以下であるコンベヤベルトを評価対象とする請求項１または２に記載のコンベヤベルトの耐座屈性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンベヤベルトの耐座屈性評価方法に関し、さらに詳しくは、新たに試験サンプルの屈曲試験を行なうことなく、コンベヤベルトの耐座屈性をより高い精度で評価できるようにした評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンベヤベルトはプーリ間に張架され、稼動中にプーリまわりを通過する度に繰り返しの屈曲を受け、この屈曲時に中立面よりも内周側の範囲には圧縮応力が生じる。芯材を複数の帆布層を積層して構成する場合には、内周側に積層された帆布層は屈曲時に中立面よりも内周側になる。そのため、内周側に積層された帆布層の縦糸が、繰り返し発生する圧縮応力により座屈して破断に至り、さらには帆布層の破断に発展することがある。特に、縦糸の材質がポリエステルの場合には座屈が発生し易かった。このようなコンベヤベルトの耐座屈性は、仕様の異なるコンベヤベルトを製造する度に、その都度、試験サンプルを作製し、プーリ等に巻付ける屈曲試験等により確認していたので、短時間で評価することができず、また試験サンプルを製造するコストがかかるという問題があった。
【０００３】
このような問題を解決するため、本願発明者らは、芯材となる平織構造の帆布層の縦糸のクリンプ率（上下の湾曲具合）が耐座屈性に大きく影響していることに注目して、横糸の配列ピッチＰと、横糸の配列ピッチＰ間における縦糸の長さＬとの比を指数として、この指数に基づいて耐座屈性を評価する方法を提案している（特許文献１参照）。この提案の評価方法は、非常に簡便であるという利点がある。
【０００４】
しかしながら、上下に湾曲している縦糸長さを近似して求めるなど、簡便な方法であるために、実際のクリンプ率との誤差が少ないクリンプ率を得ることは困難であり、精度を向上させるには限界があった。そのため、新たに試験サンプルの屈曲試験を行なうことなく、コンベヤベルトの耐座屈性をより高い精度で評価することができる方法が必要であった。
【特許文献１】特開２００８−９６３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、新たに試験サンプルの屈曲試験を行なうことなく、コンベヤベルトの耐座屈性をより高い精度で評価できるようにした評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため本発明のコンベヤベルトの耐座屈性評価方法は、平織構造の帆布層を複数積層した心体を有するコンベヤベルトの耐座屈性評価方法であって、平織構造の帆布層の積層数、厚さ、縦糸クリンプ率を変化させた仕様の異なる心体を有する複数種類のコンベヤベルトの屈曲試験を行なって、帆布層のヤング率、厚さおよび縦糸クリンプ率と、コンベヤベルトの座屈の発生の有無との関係を予め把握しておき、積層する複数の帆布層のうち、コンベヤベルトの稼動に際し、最も小さな曲率半径の屈曲を受ける帆布層の縦糸クリンプ率Ｃと、この帆布層のヤング率および厚さに基づいて前記予め把握した関係により設定される係数Ａ、Ｂとから、下記（１）式によりコンベヤベルトの座屈発生径Ｙを算出することを特徴とするものである。
Ｙ＝−Ａ×ｌｎ（Ｃ）＋Ｂ・・・（１）
【０００７】
ここで、前記縦糸クリンプ率として、平織構造を維持した状態の所定長さおよび幅の帆布層の縦糸長手方向両端部を、引張試験機のチャック部で保持することにより、無負荷の張設状態で固定し、次いで、この帆布層の縦糸を１本だけ残して切断し、この残した１本の縦糸を引張ることにより取得した引張試験データに基づいて算出した値を用いることもできる。また、例えば、評価対象は、平織構造の帆布層の積層数が２以上６以下であるコンベヤベルトとする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のコンベヤベルトの耐座屈性評価方法によれば、平織構造の帆布層の積層数、厚さ、縦糸クリンプ率を変化させた仕様の異なる心体を有するコンベヤベルトの屈曲試験を行なって予め把握した帆布層のヤング率、厚さおよび縦糸クリンプ率と、コンベヤベルトの座屈の発生の有無との関係を用いるので、高精度の評価を期待することができる。
【０００９】
そして、コンベヤベルトの心体として積層する複数の帆布層のうち、コンベヤベルトの稼動に際し、最も小さな曲率半径の屈曲を受ける帆布層の縦糸クリンプ率Ｃと、この帆布層のヤング率および厚さに基づいて予め把握した関係により設定される係数Ａ、Ｂとから、既述した（１）式によりコンベヤベルトの座屈発生径Ｙを算出するので、新たに試験サンプルの屈曲試験を行なうことなく、コンベヤベルトの耐座屈性をより高い精度で評価することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明のコンベヤベルトの耐座屈性評価方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。
【００１１】
図１に例示するコンベヤベルト１は、ゴム層２を介在させて、芯材として平織構造の同仕様の帆布層３（３ａ、３ｂ、３ｃ）を３層積層して構成されている。帆布層３の積層数はコンベヤベルト１に対する要求性能等に基づいて決定されるので、３層に限定されるものではない。
【００１２】
コンベヤベルト１は、駆動プーリと遊動プーリとの間に張架され、駆動プーリにより稼動してプーリ６まわりを通過する度に繰り返し屈曲される。そして、プーリ６まわりを回転移動するコンベヤベルト１には、その厚さ方向の二点鎖線で示す中立面Ｎを境にして、中立面Ｎの外周側に引張応力が発生し、内周側に圧縮応力が発生する。
【００１３】
図１では内周側に積層された２層の帆布層３ａ、３ｂが中立面よりも内周側に位置するので、圧縮応力が繰り返し発生し、最も内周側となる帆布層３ａに最大の圧縮応力が発生する。したがって、コンベヤベルト１の耐座屈性を評価するには、コンベヤベルト１の稼動に際して、最も小さな曲率半径の屈曲を受ける帆布層３ａを評価対象とするのが好ましい。
【００１４】
帆布層３ａは、図２に例示するように、縦糸４と横糸５とが１本ごとに浮き沈みして交錯する構造になっている。横糸５の配列ピッチＰ間で縦糸４が上下に湾曲して長さＬを有し、横糸５も縦糸４の配列ピッチ間で上下に湾曲している。縦糸４は、コンベヤベルト１の長手方向に延設され、横糸５はコンベヤベルト１の幅方向に延設されているので、コンベヤベルト１がプーリ６のまわりを繰り返し屈曲して通過する際には、主に縦糸４だけに圧縮応力が発生する。
【００１５】
縦糸４が横糸５との交錯において上下変化が小さい直線的な織構造、即ち、縦糸クリンプ率Ｃ（＝（Ｌ−Ｐ）／Ｐの百分率）が小さい構造であると、プーリ６を周回する際に、容易に変形することができず、ある点に圧縮応力が集中して折れ曲がり、いわゆる座屈が発生する。一方、縦糸４が横糸５との交錯において上下に大きく変化している織構造、即ち、縦糸クリンプ率Ｃが大きい構造であると、プーリ６を周回する際に、広範囲にわたり容易に変形することができるので、圧縮応力が分散して座屈する危険性が小さくなる。このように、縦糸クリンプ率Ｃが、コンベヤベルト１の繰り返し屈曲による座屈の発生に大きく影響する。
【００１６】
即ち、帆布層３、特に最内周側の帆布層３ａの縦糸クリンプ率Ｃがコンベヤベルト１の耐座屈性に大きく影響する。そこで、本発明では、帆布層３ａの縦糸クリンプ率Ｃに注目してコンベヤベルト１の耐座屈性を評価する。特に、縦糸４の材質がポリエステルの場合には座屈が発生し易いので、縦糸４がポリエステル製である帆布層３を用いたコンベヤベルト１については、有益な評価方法である。
【００１７】
まず、平織構造の帆布層３の積層数、厚さ、縦糸クリンプ率Ｃを変化させた仕様の異なる心体を有する複数種類のコンベヤベルト１の屈曲試験を行なって、帆布層３のヤング率、厚さおよび縦糸クリンプ率Ｃと、コンベヤベルト１の座屈の発生の有無との関係を予め把握しておく。コンベヤベルト１の座屈とは、即ち、最内周側の帆布層３ａの縦糸４が座屈することである。
【００１８】
屈曲試験を行なうコンベヤベルト１の種類は、多い程、耐座屈性の評価精度を向上させることができるが、種類が多くなる程、時間やコストが増大するので、作業効率等を考慮して適宜決定する。例えば、帆布層３の積層数については、その積層数のみを２層〜６層の間で変化させた５種類のコンベヤベルト１を屈曲試験する。帆布層３の厚さについては、その厚さのみを２．９ｍｍ〜６．３ｍｍの間で変化させた２０種類のコンベヤベルト１を屈曲試験する。さらに、そのコンベヤベルト１の帆布層３の縦糸クリンプ率Ｃについては、１．０％〜４．５％の間で変化させた様々なレベルのものを用いる。
【００１９】
帆布層３の仕様を変化させることにより、帆布層３のヤング率も変化するので、上記のように、平織構造の帆布層３の仕様の異なる心体を有する複数種類のコンベヤベルト１の屈曲試験を行なうことによって、帆布層３のヤング率、厚さおよび縦糸クリンプ率Ｃと、コンベヤベルト１の座屈の発生の有無との関係を把握することができる。
【００２０】
ここで、この関係を把握する際には、長柱についてのオイラーの座屈方程式を利用する。オイラーの座屈方程式では、座屈荷重Ｐを以下のように規定している。
Ｐ＝π２（Ｅ・Ｉ／Ｌｋ２）・・・（２）
【００２１】
ここで、Ｅはヤング率、Ｉは断面二次モーメント、Ｌｋ（＝Ｌ／ｎ１／２）は座屈長さであり、Ｌは長柱の長さ、ｎは柱端の条件による定数である。柱端の両端を回転とすればｎ＝１となり、また矩形断面では、Ｉ＝（ｂ・Ｄ３）／１２であり、ｂ、Ｄは、それぞれ、長柱の幅、厚さである。
【００２２】
したがって、（２）式は、Ｐ＝（π２・Ｅ・ｂ・Ｄ３）／（１２・Ｌ２）となり、整理すると以下の(３)式になる。
Ｌ＝（π・Ｅ１／２・ｂ１／２・Ｄ３／２）／（３．４６・Ｐ１／２）・・・（３）
【００２３】
この（３）式をコンベヤベルト１に適用すると、Ｌは座屈発生径Ｙに相当（比例）し、Ｅは帆布層３のヤング率、Ｄは帆布層３の厚さ（最内周側の帆布層３の下面から最外周側の帆布層３の上面までの距離）に対応するので、座屈発生径Ｙは、帆布層３のヤング率の１／２乗と帆布層３の厚さ（最内周側の帆布層３の下面から最外周側の帆布層３の上面までの距離）の３／２乗に比例すると仮定した。
【００２４】
これにより、例えば、図３に例示するように、ある仕様（ヤング率、厚さ）の帆布層３について、縦糸クリンプ率Ｃと、コンベヤベルト１の座屈発生径Ｙとの関係を把握することができる。このような関係を種々の仕様の帆布層３について把握することで、コンベヤベルト１の座屈発生径Ｙを算出する下記（１）式を得ることができる。
Ｙ＝−Ａ×ｌｎ（Ｃ）＋Ｂ・・・（１）
【００２５】
上記（１）式中のＣは、評価対象とする帆布層３の縦糸クリンプ率Ｃ、式中のＡ、Ｂは、その帆布層３のヤング率および厚さに基づいて、上記した予め把握した関係により設定される係数Ａ、Ｂである。
【００２６】
そこで、コンベヤベルト１の耐座屈性を評価する場合には、積層する複数の帆布層３のうち、コンベヤベルト１の稼動に際し、最も小さな曲率半径の屈曲を受ける帆布層３ａの縦糸クリンプ率Ｃと、この帆布層３ａのヤング率および厚さに基づいて設定される係数Ａ、Ｂとから、（１）式によりコンベヤベルトの座屈発生径Ｙを算出する。算出した座屈発生径Ｙが小さい程、耐座屈性に優れていると評価することができる。
【００２７】
このように本発明では、実際にコンベヤベルト１の屈曲試験を行なって予め把握した帆布層３のヤング率、厚さおよび縦糸クリンプ率Ｃと、コンベヤベルト１の座屈の発生の有無との関係を用い、既述した（１）式によりコンベヤベルトの座屈発生径Ｙを算出するので、新たに試験サンプルの屈曲試験を行なうことなく、コンベヤベルト１の耐座屈性をより高い精度で評価することが可能になる。
【００２８】
本発明では、心体とする帆布層３の積層数が２以上６以下であるコンベヤベルト１を主な評価対象としている。
【００２９】
屈曲試験を行なう試験サンプルの帆布層３の縦糸クリンプ率Ｃや、コンベヤベルト１の耐座屈性を評価する際に（１）式に代入する帆布層３の縦糸クリンプ率Ｃは、例えば、特許文献１で示した簡易的な方法により算出した値を用いることができる。
【００３０】
ここで、より一段と精度よくコンベヤベルト１の耐座屈性を評価するには、実際の縦糸クリンプ率Ｃとの誤差の少ない縦糸クリンプ率Ｃを用いることが必要なので、以下の方法によって縦糸クリンプ率Ｃを取得するとよい。
【００３１】
まず、帆布層１を所定長さおよび所定幅に切断してサンプルを作製する。所定長さは、例えば、２０ｃｍ〜３０ｃｍ程度、所定幅は、例えば、１ｃｍ〜５ｃｍ程度であり、縦糸４および横糸５が互いを十分に拘束している平織構造を維持できるサイズにする。
【００３２】
次いで、図４に例示するように、この帆布層３の縦糸長手方向両端部を、引張試験機のチャック部７で保持することにより、無負荷の張設状態で固定する。即ち、自然な状態で弛みなく張った状態で固定する。
【００３３】
次いで、図５に例示するように、チャック部７の間で固定した帆布層３の縦糸４をカッター等の切断具８を用いて切断して、１本の縦糸４だけを残すようにする。この際に、帆布層３の幅方向中央部の縦糸４は、横糸５の切断端（自由端）から離れているので、本来の縦糸４のクリンプ状態を最もそのまま維持して、チャック部７の間に固定されている。そのため、縦糸クリンプ率Ｃをより正確に把握するには、できるだけ幅方向中央部の縦糸４を残すようにするとよい。
【００３４】
次いで、図６に例示するように、引張試験機を稼働させ、チャック部７を互いに離反するように移動させて、切断せずに残した１本の縦糸４を引張る。この引張試験によって１本の縦糸４の引張試験データを取得する。このように、本来の縦糸クリンプ率Ｃを変化させない条件下で引張試験を行なうことができる。
【００３５】
取得した引張試験データは、図７に例示するように、ある程度の伸長率Ｅ１（＝伸長量／当初の長さ）までは、引張応力Ｆはほとんど増大することがなく、伸長率Ｅ１時に引張応力Ｆ１となる。そして、伸長率Ｅ１を超えると、引張応力Ｆが急激に増大する傾向を示す。これは、伸長率Ｅ１までは、クリンプしていた縦糸４が真直ぐな状態になるだけなので、引張応力Ｆがほとんど増大することがなく、クリンプしていた部分が真直ぐな状態になった後は、縦糸４の本来の引張り強さが反映されるためである。
【００３６】
即ち、この急激に引張応力Ｆが増大する変位点の伸長率Ｅ１が、縦糸４のクリンプ率Ｃを表すことになる。このように、取得した縦糸４の引張試験データを参照することにより、本来の縦糸クリンプ率Ｃと誤差の少ない縦糸クリンプ率Ｃを容易に算出することが可能になる。
【００３７】
コンベヤベルト１の芯材として用いる帆布層３の縦糸４（ポリエステル製）では、上記引張試験を行なった際に、凡そ、引張荷重０．３０ｃＮ／ｄｔｅｘ時に、クリンプしていた縦糸４が真直ぐな状態になる。したがって、引張試験データにおいて、引張荷重０．３０ｃＮ／ｄｔｅｘ時の縦糸４の伸長率Ｅを縦糸クリンプ率Ｃとみなすこともできる。
【実施例】
【００３８】
表１に示すように心体となる帆布層の仕様が異なるコンベヤベルト（２０種類）について、屈曲試験によって座屈発生径（実測値）を実測するとともに、本発明により（１）式を用いて座屈発生径（推定値）を算出した。その結果は、表１に示すとおりである。表１の帆布層仕様のデータは、縦糸クリンプ率については最内周側に配置される帆布層のデータであり、その他については、積層した帆布層（積層体）についてのデータである。したがって、帆布層の厚さとは、最内周側の帆布層の下面から最外周側の帆布層の上面までの距離である。
【００３９】
【表１】
2010101649.tif 000003
【００４０】
この結果から、本発明により算出した座屈発生径（推定値）は、座屈発生径（実測値）と誤差が小さいことが確認でき、精度よくコンベヤベルトの耐座屈性を評価できることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】コンベヤベルトの内部構造を例示する断面図である。
【図２】平織構造の帆布層の構造を例示する拡大断面図である。
【図３】ある仕様の帆布層について、縦糸クリンプ率と、コンベヤベルトの座屈発生径との関係を示すグラフ図である。
【図４】平織構造の帆布層を引張試験機のチャック部で保持した状態を例示する説明図である。
【図５】図４の帆布層の縦糸を切断する状態を例示する説明図である。
【図６】図５の帆布層の縦糸を１本残した状態にして引張試験を行なっている状態を例示する説明図である。
【図７】図５の引張試験により得られた試験データを例示するグラフ図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  コンベヤベルト
２  ゴム層
３、３ａ、３ｂ、３ｃ  帆布層
４  縦糸
５  横糸
６  プーリ
７  チャック部
８  切断具
【図１】
2010101649.tif 000004
【図２】
2010101649.tif 000005
【図３】
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【図４】
2010101649.tif 000007
【図５】
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【図６】
2010101649.tif 000009
【図７】
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