(57)【要約】【課題】実際のベルトコンベヤ装置を用いることなく、コンベヤローラ乗り越え抵抗力の測定及びこの乗り越え抵抗力の発生メカニズムを容易に解明することができるコンベヤベルトのコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定方法及びその装置並びにコンベヤベルトの動力損失の評価方法を提供する。【解決手段】コンベヤベルトＷの試験領域Ｘの上面側に撓み防止用のプレート９を配設し、下面側にコンベヤベルトＷに沿って転動するコンベヤローラ１０Ａを設置し、転動面１０ａに歪ゲージ２１を片持ち梁状に埋設し、転動とともに歪ゲージ２１によりコンベヤローラ１０Ａの表面に生じる半径方向の歪みを測定し、コンベヤベルトＷの両端のロードセル７ａ、７ｂにより張り側張力Ｔａ、緩み側張力Ｔｂを検出する。【選択図】    図１
2006292736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンベヤベルトの稼動時における消費電力を予測、低減化させるため、コンベヤローラに生じる乗り越え抵抗力を測定するコンベヤベルトのコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定方法であって、上面側に撓み防止用のプレートを配設し、両端にロードセルを配置したコンベヤベルトの下面側から転動面に歪みゲージを埋設したコンベヤローラを所定の圧力で押圧させた状態で、該コンベヤローラをコンベヤベルトの長手方向に沿って転動させ、このコンベヤローラの走行時におけるコンベヤベルトの張り側張力と緩み側張力とを前記ロードセルにより検出すると共に、前記コンベヤローラに埋設した歪みゲージによりコンベヤローラの表面に生じる半径方向の歪みをコンベヤローラの転動と共に測定し、前記コンベヤベルトの張り側張力と緩み側張力との差と前記歪みゲージによる歪み測定値とからコンベヤベルトに生じる分布力を測定することを特徴とするコンベヤベルトのコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定方法。
【請求項２】
前記コンベヤベルトの両端に配置したロードセルの張り側張力と緩み側張力との差をコンベヤローラの乗り越え抵抗力とした請求項１に記載のコンベヤベルトのコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定方法。
【請求項３】
コンベヤベルトの稼動時における消費電力を予測、低減化させるため、コンベヤローラに生じる乗り越え抵抗力を測定するコンベヤベルトのコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定装置であって、両端にコンベヤベルトの張り側張力と緩み側張力とを測定するロードセルを配置したコンベヤベルト上両側に、撓み防止用のプレートを配設すると共に、コンベヤベルトの下両側に、コンベヤベルトに沿って転動可能で、かつ昇降可能なコンベヤローラを設置し、このコンベヤローラの転動面の一部に歪みゲージを埋設し、この歪みゲージによりコンベヤローラの表面に生じる半径方向の歪みをコンベヤローラの転動と共に測定するようにしたことを特徴とするコンベヤベルトのコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定装置。
【請求項４】
前記コンベヤローラの支持軸に、コンベヤローラをコンベヤベルトの下面側に押圧させた時の垂直抗力を測定するためのロードセル設けた請求項３に記載のコンベヤベルトのコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定装置。
【請求項５】
前記コンベヤローラは、走行装置を介してコンベヤベルトに沿って転動させるようにした請求項３または４に記載のコンベヤベルトのコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定装置。
【請求項６】
前記コンベヤローラに埋設する歪みゲージは、コンベヤローラの転動面の一部を片持ち梁状に形成した請求項３〜５のいずれかに記載のコンベヤベルトのコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定装置。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれかに記載のコンベヤベルトのコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定装置を用いて、コンベヤベルトの下面側からコンベヤローラを所定の圧力で押圧させた状態で該コンベヤベルトの長手方向に沿って転動させ、該コンベヤローラに埋設した歪みゲージによる歪み測定値により、前記コンベヤローラが該コンベヤベルトに接触し始めてからその接触点が該コンベヤベルトから離れるまでの接触時間を算出し、該コンベヤベルトの動的粘弾性試験により取得したデータに基づいて応力緩和曲線を算出し、該応力緩和曲線の前記接触時間領域における傾きに基づいて前記コンベヤベルトの動力損失を評価するコンベヤベルトの動力損失の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンベヤベルトのコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定方法およびその装置並びにコンベヤベルトの動力損失の評価方法に係わり、更に詳しくはコンベヤベルトの稼動時おける消費電力を予測低減させるため、コンベヤローラに生じる乗り越え抵抗力を測定するコンベヤベルトのコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定方法およびその装置並びに稼動時に生じるコンベヤベルトの動力損失を評価するコンベヤベルトの動力損失の評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンベヤラインにおけるエンドレスベルトを駆動するための消費電力は、ベルトの種類や駆動ローラ等の周辺設備、さらには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大きく変動することが知られている。このような観点から、従来、駆動時の消費電力を低減するためのコンベヤベルトに関する提案が多数なされている。（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
コンベヤベルトの消費電力が周辺設備や積載重量等によりどのような影響を受けるかを実験室レベルで測定する方法として，従来、図８に例示するように、プーリ間隔の狭い２つの反対方向に傾斜するトラフ型のコンベヤＣを組み合わせて、図示しない搬送物を積載して、矢印方向に循環して搬送させながら、積載重量やベルト速度などの搬送環境を変化させて、駆動側のプーリＥの消費電力の変動を測定することが行われてきた。
【０００４】
ところが、この方法では、搬送物が飛散したり落下して徐々に重量が目減りしたり、水分が含まれた搬送物や吸水性の搬送物の場合には、測定途中で重量が変動してしまうため、消費電力の測定結果に信頼性が欠如するという問題があった。さらにこれら２つのコンベヤ間で搬送物が落下する際の衝撃力によって消費電力の測定結果に誤差が生じ、この僅かな消費電力の変化を見逃してしまうことがあった。
【０００５】
またベルトコンベヤが長機長になると、相対的にコンベヤローラの数も増加するため、コンベヤベルトとコンベヤ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、コンベヤローラの乗り越え時に生じる動力損失を低減させることは重要な課題である。しかし、コンベヤベルトはコンベヤローラと略点接触に近い形態で接触し、かつコンベヤローラの回転抵抗も略ゼロであるので、何がそのコンベヤローラでの抵抗を生み出しているかについては未解明の点が多い。
【０００６】
コンベヤベルトの稼動時における消費電力を予測や低減化させるための必要条件としては、コンベヤローラの１本当たりに生じる乗り越え抵抗力の測定を可能にすること、及びコンベヤローラの乗り越え抵抗力の発生メカニズムを解明することである。
【０００７】
実際のベルトコンベヤ装置を用いたコンベヤローラの１本当たりに生じる動力損失の測定方法は、動力損失を全コンベヤローラの本数で平均化する方法である。この方法では、コンベヤローラの配置位置（コンベヤローラを通過する直前のコンベヤベルトの張力）によるコンベヤローラの乗り越え抵抗力の変化の有無が不明である。更に、コンベヤベルトの撓みや、ローラ軸受け部で生じる抵抗力が含まれた値を測定することになる。
【０００８】
また、コンベヤローラ通過時にコンベヤベルトに作用する分布力や、コンベヤローラとの巻付け角も測定不可能であり、数値シミュレーションに頼るしか方法がなく、従って、実際のベルトコンベヤ装置を用いたコンベヤローラの乗り越え抵抗力の測定、及びコンベヤローラの乗り越え抵抗力の発生メカニズムを解明することが困難であった。
【０００９】
そのため、コンベヤベルトの動力損失について適正な評価を行なうことができず、動力損失を効率的に低減するための手法が確立されていないという問題があった。
【特許文献１】特開２００４−１８７５２号公報
【特許文献２】特開２００４−１４２９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この発明はかかる従来の問題点に着目し、実際のベルトコンベヤ装置を用いることなく、コンベヤベルトのコンベヤローラの乗り越え抵抗力の測定、及びコンベヤローラの乗り越え抵抗力の発生メカニズムを容易に解明することができるコンベヤベルトのコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定方法及びその装置並びに稼動時に生じるコンベヤベルトの動力損失を適正に評価できるようにしたコンベヤベルトの動力損失の評価方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は上記目的を達成するため、この発明のコンベヤベルトのコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定方法は、コンベヤベルトの稼動時における消費電力を予測、低減化させるため、コンベヤローラに生じる乗り越え抵抗力を測定するコンベヤベルトのコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定方法であって、上面側に撓み防止用のプレートを配設し、両端にロードセルを配置したコンベヤベルトの下面側から転動面に歪みゲージを埋設したコンベヤローラを所定の圧力で押圧させた状態で、該コンベヤローラをコンベヤベルトの長手方向に沿って転動させ、このコンベヤローラの走行時におけるコンベヤベルトの張り側張力と緩み側張力とを前記ロードセルにより検出すると共に、前記コンベヤローラに埋設した歪みゲージによりコンベヤローラの表面に生じる半径方向の歪みをコンベヤローラの転動と共に測定し、前記コンベヤベルトの張り側張力と緩み側張力との差と前記歪みゲージによる歪み測定値とからコンベヤベルトに生じる分布力を測定することを要旨とするものである。
【００１２】
ここで、前記コンベヤベルトの両端に配置したロードセルの張り側張力と緩み側張力との差を、コンベヤローラの乗り越え抵抗力とみなすものである。
【００１３】
また、この発明のコンベヤベルトのコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定装置は、コンベヤベルトの稼動時における消費電力を予測、低減化させるため、コンベヤローラに生じる乗り越え抵抗力を測定するコンベヤベルトのコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定装置であって、両端にコンベヤベルトの張り側張力と緩み側張力とを測定するロードセルを配置したコンベヤベルト上両側に、撓み防止用のプレートを配設すると共に、コンベヤベルトの下面側に、コンベヤベルトに沿って転動可能で、かつ昇降可能なコンベヤローラを設置し、このコンベヤローラの転動面の一部に歪みゲージを埋設し、この歪みゲージによりコンベヤローラの表面に生じる半径方向の歪みをコンベヤローラの転動と共に測定するようにしたことを要旨とするものである。
【００１４】
ここで、前記コンベヤローラの支持軸に、コンベヤローラをコンベヤベルトの下面側に押圧させた時の垂直抗力を測定するためのロードセルを設け、また前記コンベヤローラは、走行装置を介してコンベヤベルトに沿って転動させるようにし、さらに前記コンベヤローラに埋設する歪みゲージは、コンベヤローラの転動面の一部を片持ち梁状に形成したものである。
【００１５】
このように構成することで、実際のベルトコンベヤ装置を用いることなく、コンベヤローラの乗り越え抵抗力の測定、及びコンベヤローラ乗り越え抵抗力の発生メカニズムを容易に解明することができるものである。
【００１６】
また、本発明のコンベヤベルトの動力損失の評価方法は、上記に記載のコンベヤベルトのコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定装置を用いて、コンベヤベルトの下面側からコンベヤローラを所定の圧力で押圧させた状態で該コンベヤベルトの長手方向に沿って転動させ、該コンベヤローラに埋設した歪みゲージによる歪み測定値により、前記コンベヤローラが該コンベヤベルトに接触し始めてからその接触点が該コンベヤベルトから離れるまでの接触時間を算出し、該コンベヤベルトの動的粘弾性試験により取得したデータに基づいて応力緩和曲線を算出し、該応力緩和曲線の前記接触時間領域における傾きに基づいて前記コンベヤベルトの動力損失を評価することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
この発明は上記のように構成したので、以下のような優れた効果を奏するものである。（ａ）実際のベルトコンベヤ装置を用いることなく、コンベヤローラの接触により生じるコンベヤローラ乗り越え抵抗力の測定を容易に行なうことができる。
（ｂ）コンベヤローラ乗り越え抵抗力の測定の際、コンベヤベルトの撓みによるコンベヤローラ乗り越え抵抗力への影響、ローラ軸受け部で生じる抵抗力の除去を可能とすることができる。
（ｃ）ベルト走行時におけるコンベヤローラとの接触により、コンベヤベルトに生じる分布力（ローラ半径方向）の測定が可能となる。
（ｄ）コンベヤベルトとコンベヤローラとの巻付け角（接触時間）を定量的に評価することが可能となる。即ち、歪みゲージから出力される波形の変化分のデータ数から算出することができる。
（ｅ）コンベヤローラの径、コンベヤベルトの初張力、コンベヤベルトに作用する垂直抗力、コンベヤベルトの種類等の変更を用意に行なうことができる。
（ｆ）コンベヤベルトの乗り越え抵抗力測定装置を用いることにより、コンベヤベルトとコンベヤローラとの接触時間を精度よく算出することができ、また、動力損失に大きな影響を与えるこの算出した接触時間領域における応力緩和曲線の傾きを評価対象にするため、コンベヤベルトの動力損失を適正に評価することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明の構成につき添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
図１は、この発明のコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定方法を実施するためのコンベヤベルトのコンベヤ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）の概略構成図（平面図）を示し、この概略構成図では、コンベヤベルトＷとして、実際に使用するベルトコンベヤ装置のエンドレスベルトの一部を所定の長さに切断したスチールコンベヤベルトを使用して試験を行なった。
【００２０】
図１において、測定装置１は、平板状のフレーム２上（上側のフレーム）に両端側に所定の長さのコンベヤベルトＷの両端部を直線状にクランプさせる一対のクランプ手段３ａ、３ｂを設置し、このクランプ手段３ａ、３ｂは、挟持プレート４及び複数の締結ボルト５等により構成されると共に、スライドレール６ａ、６ｂ上にスライド可能に載置されている。
【００２１】
クランプ手段３ａ、３ｂのクランプ側と反対側には、コンベヤベルトＷの張り側張力Ｔａと緩み側張力Ｔｂとを検出するロードセル７ａ、７ｂが設置され、このロードセル７ａ、７ｂは調整用ネジ８ａ、８ｂによりコンベヤベルトＷの長手方向に対して位置調整可能に構成されている。
【００２２】
コンベヤベルトＷの試験領域Ｘの上面側には、フッ素樹脂等の撓み防止用のプレート９が平行に配設してあり、またコンベヤベルトＷの下面側には、コンベヤベルトＷに沿って転動可能で、かつ昇降可能なコンベヤローラ１０Ａの走行装置１０が設置してある。
【００２３】
この走行装置１０は、前記フレーム２上及びフレーム１１上（下側のフレーム）に平行に配設された二本のスライドレール１２ａ、１２ｂ上にスライドプレート１３がスライド可能に載置され、このスライドプレート１３は、フレーム１１上にスライドレール１２ａ、１２ｂ間に平行に配設されたネジ軸１４に軸受け部材１５ａ、１５ｂを介して螺嵌され、ネジ軸１４の回転により、スライドレール１２ａ、１２ｂに沿って左右方向にスライドするように構成されている。また、ネジ軸１４の一端には、歯車機構１６を介して正転または逆転可能な駆動モータ１７が連結されている。
【００２４】
軸受け部材１５ａ、１５ｂ間のネジ軸１４には、ネジ軸１４と直交する向きに支持軸１８が連結され、この支持軸１８の一端に、コンベヤベルトＷの下面に沿って転動するコンベヤローラ１０Ａが軸受け部材１９を介して回転自在に支持され、また支持軸１８の他端側には、垂直抗力を測定するためのロードセル２０が設置されている。
【００２５】
コンベヤローラ１０Ａの転動面１０ａの一部には、図２〜図５に示すように、歪みゲージ２１が埋設され、この歪みゲージ２１によりコンベヤローラ１０Ａの表面に生じる半径方向の歪みをコンベヤローラ１０Ａの転動と共に測定するようにしている。
【００２６】
歪みゲージ２１は、コンベヤローラ１０Ａの転動面１０ａの一部に形成した凹部２２に片持ち梁状に取付けられ、コード２３を介して図示しない測定器に接続されている。
【００２７】
次に、上記の測定装置１を使用してコンベヤローラ１０Ａの乗り越え抵抗力測定方法について説明する。
【００２８】
この発明では、コンベヤベルトＷの稼動時における消費電力を予測、低減化させるため、コンベヤローラ１０Ａに生じる乗り越え抵抗力を以下のような方法により測定するものである。
【００２９】
先ず、両端にロードセル７ａ、７ｂを配置したコンベヤベルトＷの下面側から転動面１０ａに歪みゲージ２１を埋設したコンベヤローラ１０Ａをロードセル２０により垂直荷重を測定しながら所定の圧力Ｐで押圧させた状態で、コンベヤローラ１０ＡをコンベヤベルトＷの長手方向に沿って転動させる。
【００３０】
この実施形態では、走行装置１０の駆動モータ１７を回転駆動させてネジ軸１４を回転させ、これによりコンベヤローラ１０Ａを図６に示す矢印方向（張り側張力Ｔａのロードセル７ａ側から緩み側張力Ｔｂのロードセル７ｂ側）に転動させる。このコンベヤローラ１０Ａの走行時におけるコンベヤベルトＷの張り側張力Ｔａと緩み側張力Ｔｂをロードセル７ａ、７ｂにより検出すると共に、コンベヤローラ１０Ａに埋設した歪みゲージ２１によりコンベヤローラ１０Ａの表面に生じる半径方向の荷重Ｆａをコンベヤローラ１０Ａの転動と共に測定する。
【００３１】
そして、コンベヤベルトＷの張り側張力Ｔａと緩み側張力Ｔｂとの差（Ｔａ−Ｔｂ）と歪みゲージ２１による歪み測定値とからコンベヤベルトＷに生じる分布力を測定するものである。
【００３２】
この発明では、コンベヤベルトＷの両側に配設したロードセル７ａ、７ｂの張り側張力Ｔａと緩み側張力Ｔｂとの差（Ｔａ−Ｔｂ）を、コンベヤローラ１０Ａに生じる乗り越え抵抗力Ｆとみなした。
【００３３】
次に、実施した本発明のコンベヤローラ乗り越え抵抗力の測定方法と、その測定結果を、図６及び図７（ａ）、（ｂ）を参照しながら説明する。
【００３４】
[乗り越え抵抗力測定]
この測定装置１では、張り側張力Ｔａと緩み側張力ＴｂとはコンベヤベルトＷの両側に配置したロードセル７ａ、７ｂで検出し、１本のコンベヤローラ１０Ａを乗り越える際にコンベヤベルトＷに生じる抵抗力（コンベヤローラ乗り越え抵抗力）Ｆを下記（１）式により求めた。
Ｆ＝Ｔａ−Ｔｂ（Ｎ／ｍ）・・・（１）
【００３５】
図１において、調整用ネジ８ａ、８ｂを回転させて強制変位を与えることにより、初張力、垂直抗力を加えた。コンベヤベルトＷの背面（上面）にフッ素樹脂等の撓み防止用のプレート９を固定し、コンベヤベルトＷの撓みによる抵抗を除去し、またコンベヤベルトＷとプレート９との間には、図示しないフッ素樹脂シートを複数枚介在させることで摩擦力を低減させた。
【００３６】
そして、上述したようにコンベヤローラ１０Ａの走行時に、コンベヤローラ１０Ａに埋設した歪みゲージ２１によりコンベヤローラ１０Ａの表面に生じる半径方向の荷重Ｆａをコンベヤローラ１０Ａの転動と共に測定し、図６に示す角度θとの関係を求めた。
【００３７】
[測定結果]
歪みゲージ２１を備えたコンベヤローラ１０Ａの乗り越え時にコンベヤベルトＷに作用する垂直抗力と、コンベヤベルトＷに作用するコンベヤローラ１０Ａの半径方向の荷重の変化との関係を、コンベヤベルトＷに作用する垂直抗力ごとに曲線として図７（ａ）に示す。図７（ａ）から明らかなように、垂直抗力の増加（各曲線が下側へシフトする）に伴い、コンベヤローラＷの半径方向の荷重分布のピーク点Ｄが緩み側に推移し（以下、ピークシフト現象という）、荷重の分布が非対称となることが判る。
【００３８】
ここで、コンベヤローラ１０Ａの半径方向の荷重のコンベヤベルトＷの長手方向への分力の総和Ｆｘの値を算出し、１本のコンベヤローラ１０Ａを乗り越える際にコンベヤベルトＷに生じる抵抗力（コンベヤローラ乗り越え抵抗力）Ｆと比較した。
【００３９】
この結果を図７（ｂ）に示す。図７（ｂ）より実測した抵抗力（コンベヤローラ乗り越え抵抗力）Ｆと、計算で求めた総和Ｆｘは同傾向を示し、定量的に近いことが判った。従って、１本のコンベヤローラ１０Ａを乗り越える際にコンベヤベルトＷに生じる抵抗力（コンベヤローラ乗り越え抵抗力）Ｆは、コンベヤベルトＷに作用するコンベヤローラ１０Ａの半径方向の荷重と正比例し、相関関係にあるとの結論を得た。
【００４０】
以上のように、この発明では上記のような方法により、実際のベルトコンベヤ装置を用いることなく、コンベヤベルトＷのコンベヤローラ乗り越え抵抗力Ｆの測定及びコンベヤローラ乗り越え抵抗力Ｆの発生メカニズムを容易に解明することができる。
【００４１】
上記のコンベヤローラ乗り越え抵抗力Ｆの測定により、コンベヤベルトＷがコンベヤローラ１０Ａを乗り越える際に、ピークシフト現象が生じていることが明らかになった。図６に示すコンベヤローラ１０Ａの半径方向の荷重Ｆａの非対称な分布は、ベルト進行方向逆向き（ベルト長手方向緩み側）に作用する分力Ｆｒｘを生じさせる。この分力Ｆｒｘは下記（２）式により表わすことができる。
Ｆｒｘ＝ΣＫ・α（φ）ｃｏｓφｄｌ・・・（２）
【００４２】
ここで、荷重点角度φは図９に示すように分布力が作用する領域の任意の点と水平方向とのなす角度であり、（２）式において積算範囲はφがθ１〜θ２の範囲、Ｋは曲げ歪みαから半径方向分布力に変化する為の校正係数、ｄｌは測定において出力される曲げ歪みαのプロット間の長さである。
【００４３】
また、図９において接触角θ１はコンベヤベルトＷがコンベヤローラ１０Ａに接触した点と水平方向とのなす角度、剥離角θ２はコンベヤベルトＷがコンベヤローラ１０Ａから剥離した点と水平方向とのなす角度を示し、Ｈ値はコンベヤローラ１０Ａの強制変位量、Ｕｒ値はコンベヤベルトＷの半径方向変位を示している。
【００４４】
図１０に、測定装置１により測定したコンベヤベルトＷに作用する垂直抗力Ｆｖを変化させた時のローラ乗り越え抵抗力Ｆと分力Ｆｒｘとの比較結果を示す。図１０の結果より垂直抗力Ｆｖの増加に従い、ローラ乗り越え抵抗力Ｆおよび分力Ｆｒｘは増加するとともに、両者の値がほぼ一致していることが判る。したがって、ローラ乗り越え抵抗力Ｆを主に構成する力はピークシフト現象により生じる分力Ｆｒｘであると言える。
【００４５】
次いで、コンベヤベルトＷの動力損失の原因とされているコンベヤベルトＷ表面で生じるヒステリシス現象を検証した。図１１にコンベヤベルトＷがコンベヤローラ１０Ａを通過することにより生じる半径方向の荷重−半径方向変位曲線を示す。この曲線はコンベヤベルトＷ表面にある一点における結果であり、半径方向変位Ｕｒは図９に示す変位Ｕｒを意味し、下記（３）式により算出したものである。測定装置１による半径方向の荷重−経過時刻ｔと半径方向変位−経過時刻ｔの測定結果から経過時刻ｔを媒介変数として消去することにより本曲線を算出した。尚、（３）式においてｒ値はコンベヤローラ１０Ａの半径である。
Ｕｒ＝ｒ（ｓｉｎφ−ｓｉｎθ）／ｓｉｎ（π−φ）・・・（３）
【００４６】
図１１より負荷段階と除荷段階で経路が異なっており、ヒステリシス現象が生じている。この結果からコンベヤベルトＷとコンベヤローラ１０Ａとの接触現象は、半径方向の荷重Ｆａが作用する任意の一点の経時変化を観察するとヒステリシス現象として説明でき、半径方向の荷重Ｆａが作用する領域全体を観察するとピークシフト現象として説明することができる。
【００４７】
尚、コンベヤベルトＷの内部においても、半径方向の応力−歪み曲線がループを描きヒステリシスロスが生じていると考えられ、このコンベヤベルトＷ内部でのヒステリシス現象によりコンベヤベルトＷ表面においても図１１に示したヒステリシス現象が生じていると考えることができる。
【００４８】
次いで、図１２〜図１７に測定装置１により測定した一定の垂直抗力Ｆｖ（＝７５００Ｎ／ｍ）下での荷重点角度φ＝７５、８０、８５、９０、９５°および剥離点における半径方向の荷重Ｆａの荷重履歴曲線を示す。
【００４９】
各荷重履歴曲線の到達点は、現在の時刻での状態（半径方向の荷重Ｆａ）を示している。現在の時刻とは、半径方向の荷重Ｆａの分布が図６の分布形状をなしている時刻を指す。各図中のｔ値は、各荷重点角度φにおける負荷の開始時刻から現在までの経過時刻ｔを示している。
【００５０】
これら図１２〜図１７の結果から、コンベヤベルトＷとコンベヤローラ１０Ａの接触領域内の各地点（荷重点角度φ）において、負荷の開始からの経過時刻ｔはそれぞれ異なり、この経過時刻ｔの差の分だけ各荷重点角度φでの荷重履歴曲線の到達点が異なり、これら各地点での荷重履歴曲線の到達点の重ね合わせにより、半径方向の荷重Ｆａの分布形状（分布力）が決定されると考えられる。図１８に図１２〜図１７の荷重履歴曲線と半径方向分布力の測定結果を重ね合わせた図を示す。
【００５１】
以上の結果から、粘弾性特性である応力緩和現象によりコンベヤベルトＷの内部おおび表面においてヒステリシス現象が生じ、ベルト表面でのヒステリシスループ（荷重履歴曲線）の負荷の開始時刻の時間差に伴って、各地点でのヒステリシスループの到達点が異なるようになる。これにより到達点の重ね合わせにより決定される半径方向の荷重Ｆａの分布にピークシフト現象が発生し、ローラ乗り越え抵抗力Ｆを引き起こす分力Ｆｒｘを生じさせてコンベヤベルトＷの動力損失になると考えられる。
【００５２】
したがって、ピークシフト現象を生じさせる時間領域（ベルト−ローラ間の接触    時間領域）におけるコンベヤベルトＷの応力緩和現象に注目することにより、コンベヤベルトＷの稼動時に生じる動力損失を適正に評価することができるようなる。
【００５３】
[動力損失の評価方法]
図１９に示すように、測定用のコンベヤベルトＷの動的粘弾性試験結果から得られた緩和スペクトルを変換することにより算出した基本曲線と、この基本曲線に対してベルト−ローラ間の接触時間領域における傾きｔａｎθを変化させた応力緩和曲線を用いて、所定のモデルにより解析を行なった。図１９中の縦軸はせん断緩和弾性率Ｇ（ｔ）であり、単位歪みに対する応力の応答を示すものである。この解析結果を図２０に示す。
【００５４】
ベルト−ローラ間の接触時間領域は、測定装置１の歪みゲージ２１による測定歪みのデータの波形に基づいて設定でき、例えば、波形が変化した領域をベルト−ローラ間の接触時間領域とみなすことができる。
【００５５】
図２０により、応力緩和曲線の傾きｔａｎθの減少によりコンベヤローラ乗り越え抵抗力Ｆおよび半径方向の荷重Ｆａのピーク点のシフト量φＳが減少していることが確認できる。したがって、コンベヤローラ乗り越え抵抗力Ｆを小さくし、コンベヤベルトＷの稼動時における動力損失を低減するためには、コンベヤベルトＷとコンベヤローラとが接触する時間領域における応力緩和曲線の傾きｔａｎθを小さくし、ゼロに近づけるようにすればよい。
【００５６】
このように、コンベヤベルトＷとコンベヤローラ１０Ａとが接触する時間領域におけるコンベヤベルトＷの応力緩和曲線の傾きｔａｎθを評価することにより、コンベヤベルトＷの動力損失を適正に評価することが可能となる。これにより、動力損失を低減する対策を効率的に行なうことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】この発明のコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定方法を実施するためのコンベヤベルトのコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定装置の概略構成図である。
【図２】この発明のコンベヤローラの拡大平面図である。
【図３】コンベヤローラの歪みゲージを埋設した部分を一部切欠した拡大平面図である。
【図４】図２のＡ部の拡大図である。
【図５】図３のＢ部の拡大図である。
【図６】コンベヤローラの半径方向の荷重とコンベヤローラの回転角度の関係を示す説明図である。
【図７】（ａ）は図６のグラフの説明図、（ｂ）はコンベヤベルトのコンベヤローラ乗り越え抵抗力と垂直荷重との関係を示すグラフ説明図である。
【図８】従来のコンベヤベルトの消費電力測定用試験機の一例を示す側面図である。
【図９】コンベヤベルトとコンベヤローラとの接触時の状態を示す模式図である。
【図１０】垂直抗力とコンベヤローラ乗り越え抵抗力および半径方向の荷重との関係を示すグラフ図である。
【図１１】コンベヤベルトに作用する半径方向の荷重とその際の半径方向の変位との関係を示すグラフ図である。
【図１２】荷重点角度７５°におけるコンベヤベルトに作用する半径方向の荷重の荷重履歴曲線を示すグラフ図である。
【図１３】荷重点角度８０°におけるコンベヤベルトに作用する半径方向の荷重の荷重履歴曲線を示すグラフ図である。
【図１４】荷重点角度８５°におけるコンベヤベルトに作用する半径方向の荷重の荷重履歴曲線を示すグラフ図である。
【図１５】荷重点角度９０°におけるコンベヤベルトに作用する半径方向の荷重の荷重履歴曲線を示すグラフ図である。
【図１６】荷重点角度９５°におけるコンベヤベルトに作用する半径方向の荷重の荷重履歴曲線を示すグラフ図である。
【図１７】荷重点角度９８°（剥離角）におけるコンベヤベルトに作用する半径方向の荷重の荷重履歴曲線を示すグラフ図である。
【図１８】図１２〜図１７の荷重履歴曲線と半径方向分布力の実験結果を重ね合わせたグラフ図である。
【図１９】解析に用いた応力緩和曲線を示すグラフ図である。
【図２０】応力緩和曲線の傾きとコンベヤローラ乗り越え抵抗力および半径方向分布力のピークシフト量との関係の解析結果を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  乗り越え抵抗力測定装置    ２  フレーム
３ａ、３ｂ  クランプ手段      ４  挟持プレート
５  締結ボルト
６ａ、６ｂ  スライドレール
７ａ、７ｂ  ロードセル
８ａ、８ｂ  調整用ネジ
９  プレート                １０  走行装置
１０Ａ  コンベヤローラ      １０ａ  転動面
１１  フレーム
１２ａ、１２ｂ  スライドレール
１３  スライドプレート      １４  ネジ軸
１５ａ、１５ｂ  軸受け部材  １６  歯車機構
１７  駆動モータ            １８  支持軸
１９  軸受け部材            ２０  ロードセル
２１  歪みゲージ            ２２  凹部
２３  コード                Ｗ  コンベヤベルト
Ｘ  試験装置              Ｐ  圧力
Ｔａ  張り側張力           Ｔｂ  緩み側張力
Ｆａ  半径方向の荷重        Ｆ  乗り越え抵抗力
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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