(57)【要約】【課題】より簡便かつ精度よく、コンベヤベルト稼動時の支持ローラ乗り越え抵抗力を測定できる測定方法およびその装置を提供する。【解決手段】コンベヤベルトのカットサンプルで形成された評価対象体Ｓを、内周側カバーゴム層を上側にして平らな基板１０上に載置し、この評価対象体Ｓの上表面に、フレーム２に取り付けられた支持ローラ４を、その外周面を実質的に変形させることなく、空気圧シリンダ３を用いて鉛直方向下向きに予め設定された圧力Ｐで押圧した状態にして、フレーム２をワイヤ７で引張ることにより、支持ローラ４を評価対象体Ｓの長手方向に水平に引張って転動させ、その際にワイヤ７に接続された引張力センサ６により測定した水平方向の引張力Ｔを支持ローラ乗り越え抵抗力として評価する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンベヤベルトのカットサンプルで形成された評価対象体に対して、その表面に支持ローラを所定の圧力で押圧した状態で評価対象体の長手方向に転動させるコンベヤベルトの支持ローラ乗り越え抵抗力測定方法において、
前記評価対象体を平らな基板上に載置し、この評価対象体の上表面に、前記支持ローラを、その外周面を実質的に変形させることなく鉛直方向下向きに予め設定された圧力で押圧した状態にして、評価対象体の長手方向に水平に引張って転動させ、その際に測定した水平方向の引張力を支持ローラ乗り越え抵抗力として評価することを特徴とするコンベヤベルトの支持ローラ乗り越え抵抗力測定方法。
【請求項２】
前記評価対象体が、内周側カバーゴム層のみのカットサンプルである請求項１に記載のコンベヤベルトの支持ローラ乗り越え抵抗力測定方法。
【請求項３】
空気圧シリンダにより、前記評価対象体の上表面に前記支持ローラを、鉛直方向下向きに予め設定された圧力で押圧した状態にする請求項１または２に記載のコンベヤベルトの支持ローラ乗り越え抵抗力測定方法。
【請求項４】
前記支持ローラを前記評価対象体に当接させない状態で評価対象体の長手方向に水平に引張って移動させ、その際に測定した水平方向の引張力を基礎的引張力とし、前記予め設定された圧力で支持ローラを評価対象体の上表面に押圧した状態にして、評価対象体の長手方向に水平に引張って転動させた際に測定した水平方向の引張力から前記基礎的引張力を差し引いた引張力を支持ローラ乗り越え抵抗力として評価する請求項１〜３のいずれかに記載のコンベヤベルトの支持ローラ乗り越え抵抗力測定方法。
【請求項５】
前記評価対象体の下表面と、前記基板上面との間に複数枚の低摩擦シートを介在させる請求項１〜４のいずれかに記載のコンベヤベルトの支持ローラ乗り越え抵抗力測定方法。
【請求項６】
コンベヤベルトのカットサンプルで形成された評価対象体の表面に対して所定の圧力で押圧される支持ローラと、この押圧された状態の支持ローラを評価対象体の長手方向に転動させる転動手段とを備えたコンベヤベルトの支持ローラ乗り越え抵抗力測定装置において、
前記評価対象体が載置される平らな基板と、この基板上に載置された評価対象体の上表面に、前記支持ローラを鉛直方向下向きに予め設定された圧力で押圧した状態にする押圧手段と、この押圧した状態にした支持ローラを評価対象体の長手方向に水平に引張って転動させる転動手段と、転動させた際にその水平方向の引張力を測定する引張力センサとを備え、前記支持ローラが、前記押圧した状態でその外周面が実質的に変形しない仕様であることを特徴とするコンベヤベルトの支持ローラ乗り越え抵抗力測定装置。
【請求項７】
前記評価対象体として、内周側カバーゴム層のみのカットサンプルを用いる請求項６に記載のコンベヤベルトの支持ローラ乗り越え抵抗力測定装置。
【請求項８】
前記押圧手段として、空気圧シリンダを用いる請求項６または７に記載のコンベヤベルトの支持ローラ乗り越え抵抗力測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンベヤベルトの支持ローラ乗り越え抵抗力測定方法およびその装置に関し、さらに詳しくは、より簡便かつ精度よく、コンベヤベルト稼動時の支持ローラ乗り越え抵抗力を測定できるコンベヤベルトの支持ローラ乗り越え抵抗力測定方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンベヤベルトを駆動するための消費電力は、コンベヤベルトの種類や駆動ローラ等の周辺設備、さらにはコンベヤベルトに積載する運搬物の重量の変動等の影響を受けて変動することが知られている。ベルトコンベヤが長機長になると、コンベヤベルトを支持する支持ローラの数が増加するため、消費電力に関してはコンベヤベルトと支持ローラとの接触に起因する動力損失が支配的になる。そのため、支持ローラの乗り越え時に生じる動力損失、即ち、支持ローラの乗り越え抵抗力を低減させることが重要な課題になっている。
【０００３】
実際のベルトコンベヤ装置を用いて支持ローラの乗り越え抵抗力を測定するには、測定装置が大掛かりになり、また、コンベヤベルトの現物が必要となる。それ故、多大なコストが必要であり、測定および評価には長い時間を要する。そこで、コンベヤベルトのカットサンプルを評価対象体にして支持ローラの乗り越え抵抗力を測定する方法および装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
この文献で提案されている発明では、コンベヤベルトの現物が不要になる。また、評価対象体を張設して固定した状態にして、支持ローラを移動させて評価対象体の表面を転動させる構造なので装置をコンパクト化することが可能である。それ故、測定や評価に要するコストおよび時間を低減させることができる。しかしながら、この発明では評価対象体の両端にロードセルを取り付けて張設する装置が必要であり、また、支持ローラの転動面に歪ゲージが片持ち梁状に取り付けられるので、装置が複雑になるという問題があった。そして、支持ローラを本来の仕様とは異なる特殊な構造にして、支持ローラの外周面の半径方向の変形具合を歪ゲージで測定するようにしている。そのため、支持ローラの外周面の変形に起因する測定誤差も考慮する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２９２７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、より簡便かつ精度よく、コンベヤベルト稼動時の支持ローラ乗り越え抵抗力を測定できるコンベヤベルトの支持ローラ乗り越え抵抗力測定方法およびその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明のコンベヤベルトの支持ローラ乗り越え抵抗力測定方法は、コンベヤベルトのカットサンプルで形成された評価対象体に対して、その表面に支持ローラを所定の圧力で押圧した状態で評価対象体の長手方向に転動させるコンベヤベルトの支持ローラ乗り越え抵抗力測定方法において、前記評価対象体を平らな基板上に載置し、この評価対象体の上表面に、前記支持ローラを、その外周面を実質的に変形させることなく鉛直方向下向きに予め設定された圧力で押圧した状態にして、評価対象体の長手方向に水平に引張って転動させ、その際に測定した水平方向の引張力を支持ローラ乗り越え抵抗力として評価することを特徴とする。
【０００８】
本発明のコンベヤベルトの支持ローラ乗り越え抵抗力測定装置は、コンベヤベルトのカットサンプルで形成された評価対象体の表面に対して所定の圧力で押圧される支持ローラと、この押圧された状態の支持ローラを評価対象体の長手方向に転動させる転動手段とを備えたコンベヤベルトの支持ローラ乗り越え抵抗力測定装置において、前記評価対象体が載置される平らな基板と、この基板上に載置された評価対象体の上表面に、前記支持ローラを鉛直方向下向きに予め設定された圧力で押圧した状態にする押圧手段と、この押圧した状態にした支持ローラを評価対象体の長手方向に水平に引張って転動させる転動手段と、転動させた際にその水平方向の引張力を測定する引張力センサとを備え、前記支持ローラが、前記押圧した状態でその外周面が実質的に変形しない仕様であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、基板上に載置された評価対象体の上表面に、前記支持ローラを鉛直方向下向きに予め設定された圧力で押圧した状態にした際に、支持ローラの外周面が実質的に変形しない仕様にするので、支持ローラの外周面の変形に起因する測定誤差が生じない。そのため、測定精度を向上させるには有利になる。そして、前記平らな基板と、前記押圧手段と、前記転動手段と、前記引張力センサとで測定装置が構成されるので簡素な測定装置にできる。
【００１０】
ここで、例えば、前記評価対象体として、内周側カバーゴム層のみのカットサンプルを用いる。この場合、評価対象体の製作が容易になる。また、この評価対象体では張設されると伸びが生じて適正な測定が困難になるが、テンションが負荷されずに平らな基板上に載置されて測定が行なわれるので、適正な測定が可能になる。
【００１１】
空気圧シリンダにより、前記評価対象体の上表面に前記支持ローラを、鉛直方向下向きに予め設定された圧力で押圧した状態にすることもできる。この場合、測定装置および評価対象体に対して過大な負荷が生じるのを防止できる。
【００１２】
前記支持ローラを前記評価対象体に当接させない状態で評価対象体の長手方向に水平に引張って移動させ、その際に測定した水平方向の引張力を基礎的引張力とし、前記予め設定された圧力で支持ローラを評価対象体の上表面に押圧した状態にして、評価対象体の長手方向に水平に引張って転動させた際に測定した水平方向の引張力から前記基礎的引張力を差し引いた引張力を支持ローラ乗り越え抵抗力として評価することもできる。この場合には、支持ローラ乗り越え抵抗力を評価する際に、様々な余分な力が基礎的引張力として除外されるので測定精度を向上させることができる。
【００１３】
前記評価対象体の下表面と、前記基板上面との間に複数枚の低摩擦シートを介在させることもできる。この場合、評価対象体と基板との間の摩擦によって生じる測定精度に対する悪影響を最小限にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の支持ローラ乗り越え抵抗力測定装置を側面視で例示する説明図である。
【図２】図１の測定装置を正面視で例示する説明図である。
【図３】図１の支持ローラ周辺を例示する拡大図である。
【図４】図１の評価対象体の下表面と基板上面との間に２枚の低摩擦シートを介在させた場合の支持ローラ周辺を例示する拡大図である。
【図５】恒温槽を備えた本発明の支持ローラ乗り越え抵抗力測定装置を側面視で例示する説明図である。
【図６】運搬物が積載されて稼働するコンベヤベルトおよび支持ローラを側面視で例示する説明図である。
【図７】本発明によって測定した支持ローラ乗り越え抵抗力を示すグラフ図である。
【図８】本発明によって測定した支持ローラ乗り越え抵抗力の速度依存性を示すグラフ図である。
【図９】本発明によって測定した支持ローラ乗り越え抵抗力の圧力依存性を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の支持ローラ乗り越え抵抗力測定方法および装置を図に示した実施形態に基づいて説明する。
【００１６】
図１〜図３に例示するように、本発明の支持ローラ乗り越え抵抗力測定装置１（以下、測定装置１という）は、評価対象体Ｓが載置される平らな基板１０と、支持ローラ４と、支持ローラ４を押圧する押圧手段と、支持ローラ４を転動させる転動手段と、引張力センサ６とを備えている。評価対象体Ｓは、コンベヤベルトのカットサンプルで形成され、内周側カバーゴム層ＩＬを上側にして基板１０に載置される。内周側カバーゴム層ＩＬとは、コンベヤベルトをプーリ間に掛け回して設置した際に、支持ローラ４が当接して転動する面側のカバーゴム層である。一方、外周側カバーゴム層とは、運搬物が載置される面側のカバーゴム層である。基板１０は上面が平滑であればよく、例えば、ステンレス鋼、鉄鋼の金属製等のテーブル状体が用いられる。
【００１７】
支持ローラ４は、基板１０を跨ぐように配置されたフレーム２に、鉛直下向きに設置された空気圧シリンダ３のシリンダロッド３ａに、保持フレーム３ｂを介して上下移動可能に取付けられている。フレーム２の下端部には移動用ローラ５が設けられ、フレーム２の前面には引張力センサ６が設置されている。引張力センサ６としては、例えば、ロードセルなどが用いられ、巻取り機８に巻き取られるワイヤ７が接続されている。ワイヤ７は途中で保持ローラ９に掛け回されて、水平に張設された状態になっている。
【００１８】
巻取り機８によりワイヤ７が巻き取られると、フレーム２は水平方向に引っ張られて移動用ローラ５が転動して評価対象体Ｓの長手方向に移動する。尚、左右の移動用ローラ５と基板１０との間には移動用ガイド１１が延設されて、フレーム２（移動用ローラ５）が蛇行せずに真っ直ぐに移動できるようになっている。
【００１９】
押圧手段は、基板１０上に載置された評価対象体Ｓの上表面に、支持ローラ４を鉛直方向下向きに予め設定された圧力Ｐで押圧した状態にするものであり、この実施形態では、空気圧シリンダ３が用いられている。転動手段は、この押圧した状態にした支持ローラ４を評価対象体Ｓの長手方向に水平に引張って転動させるものである。この実施形態では、移動用ローラ５を備えたフレーム２と、ワイヤ７および巻取り機８が転動手段を構成している。引張力センサ６は、支持ローラ４を上記のように転動させた際にその水平方向の引張力Ｔを検知、測定し、その測定データは計測器１２に記憶される。
【００２０】
支持ローラ４は、後述のコンベヤベルトＣＶに実際に使用される支持ローラ４ａと実質的に同じ仕様である。この支持ローラ４の周面は金属などの剛体で形成されていて十分な厚さを有している。そして、支持ローラ４は上記のように押圧された状態でその外周面が実質的に変形しない仕様になっている。
【００２１】
実際のコンベヤベルトＣＶでは、図６に例示するように運搬物Ｒは外周側カバーゴム層の上に載置されて運搬される。支持ローラ４ａは、コンベヤベルトＣＶの内周側カバーゴム層ＩＬに当接して転動する。この際に支持ローラ４ａには、ベルト進行方向に向かって斜め下方の外力Ｆが作用する。ここで、支持ローラ４ａをコンベヤベルトＣＶが乗り越える際に生じる単位時間当たりのエネルギ損失Ｗは、外力Ｆ×ベルト速度Ｖとなる。支持ローラ４ａは垂直方向に変位しないので外力Ｆの垂直分力Ｆｖによる損失はなく、外力Ｆの水平分力Ｆｈとベルト速度Ｖが求まれば、１個の支持ローラ４ａ当りのエネルギ損失、即ち、ベルト乗り越え損失が求まる。
【００２２】
そこで、本発明ではコンベヤベルトＣＶを固定し、支持ローラ４を移動させて転動させる態様にして、水平分力Ｆｈによる１個の支持ローラ４当りのベルト乗り越え損失を求める構成になっている。即ち、評価対象体Ｓの内周側カバーゴム層ＩＬを上側にして平らな基板１０上に載置し、この評価対象体Ｓの上表面に、支持ローラ４を、その外周面を実質的に変形させることなく鉛直方向下向きに予め設定された圧力Ｐで押圧した状態にする。この状態で支持ローラ４を、評価対象体Ｓの長手方向に水平に引張って転動させ、その際に測定した水平方向の引張力Ｔを支持ローラ乗り越え抵抗力として評価する。
【００２３】
具体的には、空気圧シリンダ３のシリンダロッド３ａを伸長させて支持ローラ４を、評価対象体Ｓの上表面に予め設定された圧力Ｐで押圧した状態にする。次いで、巻取り機８を稼働してワイヤ７を巻き取ってフレーム２とともに支持ローラ４を評価対象体Ｓの長手方向に引張って移動させる。即ち、支持ローラ４は、圧力Ｐで評価対象体Ｓに押圧された状態で転動する。
【００２４】
この際のワイヤ７の引張力Ｔは、逐次、引張力センサ６により検知、測定されて、その測定データは計測器１２に記憶される。支持ローラ４に付与する圧力Ｐは、コンベヤベルトＣＶを実使用する際に作用する垂直分力Ｆｖに相当する大きさに設定する。支持ローラ４の移動速度は、コンベヤベルトＣＶを実使用する際のベルト速度に相当する大きさに設定する。支持ローラ４の転動開始直後および転動終了直前は転動速度が一定ではないので、転動速度が一定になった際の測定データ（引張力Ｔ）を、支持ローラ乗り越え抵抗力として評価するとよい。
【００２５】
本発明によれば、基板１０上に載置された評価対象体Ｓの上表面に圧力Ｐで押圧した状態になる支持ローラ４の外周面が実質的に変形しない仕様にするので、引張力Ｔの測定データには支持ローラ４の外周面の変形に起因する測定誤差が生じない。そのため、測定精度を向上させるには有利になる。また、平らな基板１０と、押圧手段と、転動手段と、引張力センサ６とを備えた測定装置１になるので構成が簡素になる。そして、コンベヤベルトＣＶの現物が不要であり、評価対象体Ｓを固定した状態にして、支持ローラ４を評価対象体Ｓの表面上で転動させる構造なので測定装置１をコンパクト化し易くなる。
【００２６】
評価対象体Ｓとしては、心体Ｃの上下をカバーゴム層で被覆したカットサンプルや内周側カバーゴム層ＩＬのみのカットサンプルを用いることができる。評価対象体Ｓのサイズは例えば、長さ１５００ｍｍ〜５０００ｍｍ程度、幅１００ｍｍ〜２５０ｍｍ程度である。評価対象体Ｓとして、内周側カバーゴム層ＩＬのみのカットサンプルを用いると、評価対象体Ｓの製作が容易になり、製作時間およびコストを低減できる。内周側カバーゴム層ＩＬのみからなる評価対象体では張設されると伸びが生じて適正な測定が困難になるが、本発明では、テンションが負荷されずに平らな基板１０上に載置されて測定が行なわれるので、適正な測定が可能になる。また、純粋に内周側カバーゴム層ＩＬの支持ローラ乗り越え抵抗力を把握できる。
【００２７】
押圧手段として空気圧シリンダ３を採用すると、支持ローラ４を転動させる際に、支持ローラ４（フレーム２）が上下変位しても、その上下変位が円滑に吸収される。そのため、測定装置１および評価対象体Ｓに対して過大な負荷が生じるのを防止できる。
【００２８】
図３に例示するように、評価対象体Ｓを直接、基板１０に載置して引張力Ｔの測定を行なう場合、評価対象体Ｓや基板１０の仕様によっては、転動する支持ローラ４により評価対象体Ｓが引張られて、評価対象体Ｓと基板１０との間に摩擦が生じることがある。このような摩擦が生じると、測定した引張力Ｔには誤差が生じる。
【００２９】
そこで、図４に例示するように、評価対象体Ｓの下表面と、基板１０上面との間に２枚（複数枚）の低摩擦シートＦを介在させることもできる。これにより、評価対象体Ｓと基板１０との間の摩擦によって生じる測定精度に対する悪影響を最小限にできる。低摩擦シートＦとしては、フッ素樹脂シート等を用いることができる。
【００３０】
上記と同様に、移動用ローラ５と移動用ガイド１１との間の摩擦による悪影響を抑えるためには、移動用ローラ５と対向する移動用ガイド１１の表面には、低摩擦シートＦ（低摩擦材）を使用するとよい。
【００３１】
ところで、引張力センサ６の検知データ（引張力Ｔ）には、厳密には、支持ローラ４の乗り越え抵抗力だけでなく、移動用ローラ５の転動抵抗力、保持ローラ９の回転抵抗力などの種々の抵抗力も含まれている。そこで、支持ローラ４の乗り越え抵抗力をより一層、精度よく把握するには、支持ローラ４を上方移動させて評価対象体Ｓに当接させない状態にしておき、この状態でワイヤ７によりフレーム２を引張った際の基礎的引張力Ｔ１を把握しておく。そして、上記のように測定した引張力Ｔから基礎的引張力Ｔ１を差し引いた引張力Ｔｒを支持ローラ乗り越え抵抗力として評価するとよい。
【００３２】
また、支持ローラ乗り越え抵抗力は、温度依存性があるので、設定した温度条件下（例えば、寒冷地から高温地に対応するマイナス４０℃〜プラス４０℃）で測定可能にするため、図５に例示するように恒温槽１３を備えた測定装置１にすることもできる。恒温槽１３の内部を所望の一定温度に制御して、引張力Ｔの測定を行なえば、支持ローラ乗り越え抵抗力の温度依存性も精度よく把握できる。尚、恒温槽１３の内部に測定装置全体を設置する必要はなく、巻取り機８、保持ローラ９、計測器１２等は恒温槽１３の外部に配置してもよい。
【実施例】
【００３３】
[乗り越え抵抗力]
図１〜図３に例示した測定装置１と同様の構造の測定装置を用いて、表１に記載の４種類の評価対象体（サンプル１〜４）について、引張力Ｔ（支持ローラ乗り越え抵抗力）を測定し、その結果を図７に示す。各サンプルのサイズは長さ４０００ｍｍ、幅１５０ｍｍ、厚さ９ｍｍである。支持ローラの移動速度０．９２ｍ／ｓ、ローラ外径９０ｍｍ、支持ローラに対して鉛直下向きに外力３１Ｎを付与した。
【００３４】
【表１】
2014001978.tif 000003
【００３５】
図７の結果から、省エネルギタイプのサンプル２、４がそれぞれ一般タイプのサンプル１、３よりも乗り越え抵抗力が小さいことが分かる。この結果は、乗り越え抵抗力の相対的大きさを含めて、実際のコンベヤベルトを使用して支持ローラ乗り越え抵抗力を測定した場合とほぼ同じであり、高精度で乗り越え抵抗力を測定できることが分かる。
【００３６】
[乗り越え抵抗力の速度依存性]
上記の測定装置１を用いて、表１に記載の２種類の評価対象体（サンプル３、４）について、支持ローラの移動速度を０．９２ｍ／ｓ、１．１５ｍ／ｓ、１．５３ｍ／ｓ、１．９１ｍ／ｓの４種類に異ならせて引張力Ｔ（支持ローラ乗り越え抵抗力）を測定し、その結果を図８に示す。支持ローラに対して鉛直下向きに外力３１Ｎを付与した。
【００３７】
図８の結果から、支持ローラの移動速度（即ち、ベルト速度）を増加させると引張力Ｔ（支持ローラ乗り越え抵抗力）も増加することが分かる。この結果は、実際のコンベヤベルトを使用して支持ローラ乗り越え抵抗力を測定した場合と同じであり、高精度で乗り越え抵抗力の速度依存性を把握できることが分かる。
【００３８】
[乗り越え抵抗力の圧力依存性]
上記の測定装置１を用いて、表１に記載の２種類の評価対象体（サンプル３、４）について、支持ローラに付与する鉛直下向きの外力を１０．２５Ｎ、２０．７５Ｎ、３１．２５Ｎ、４１．７５Ｎの４種類に異ならせて引張力Ｔ（支持ローラ乗り越え抵抗力）を測定し、その結果を図９に例示する。支持ローラの移動速度は０．９２ｍ／ｓとした。
【００３９】
図９の結果から、支持ローラに付与する外力（圧力）を増加させると引張力Ｔ（支持ローラ乗り越え抵抗力）も増加することが分かる。この結果は、実際のコンベヤベルトを使用して支持ローラ乗り越え抵抗力を測定した場合と同じであり、高精度で乗り越え抵抗力の圧力依存性を把握できることが分かる。
【符号の説明】
【００４０】
１  測定装置
２  フレーム
３  空気圧シリンダ
３ａ  シリンダロッド
３ｂ  保持フレーム
４、４ａ  支持ローラ
５  移動用ローラ
６  引張力センサ
７  ワイヤ
８  巻取り機
９  保持ローラ
１０  基板
１１  移動用ガイド
１２  計測器
１３  恒温槽
Ｓ  評価対象体
【図１】
2014001978.tif 000004
【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】
2014001978.tif 000010
【図８】
2014001978.tif 000011
【図９】
2014001978.tif 000012