(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアスタンドに取り付けられた状態でコンベヤベルトを支持するキャリアローラであって、
前記コンベヤベルトに接して回転する外筒部と、
前記外筒部に挿入された、一端部および他端部が前記キャリアスタンドに回転不能に取り付けられる軸部と、
前記外筒部の内周面と前記軸部の外周面との間において前記軸部の軸心方向に互いに離間して設けられ、前記コンベヤベルトの走行に応じて、前記軸部を回転させることなく前記外筒部を回転させる一対の軸受部と、
前記一対の軸受部間に位置する前記軸部の中央領域に貼着された、前記コンベヤベルトの厚さ方向における前記軸部のひずみを検出する第１ひずみ検出手段と、
前記中央領域に貼着された、前記コンベヤベルトの走行方向における前記軸部のひずみを検出する第２ひずみ検出手段と、を備えた
ことを特徴とするキャリアローラ。
【請求項２】
前記中央領域は、前記走行方向における厚みを前記厚さ方向における厚みよりも小さくしており、
前記第１ひずみ検出手段は、前記軸部の前記厚さ方向に対向した外周面に貼着された複数のひずみゲージからなり、
前記第２ひずみ検出手段は、前記軸部の前記走行方向に対向した外周面に貼着された複数のひずみゲージからなる
ことを特徴とする請求項１に記載のキャリアローラ。
【請求項３】
前記第１ひずみ検出手段は、ブリッジ接続された、前記軸部の前記厚さ方向上側の外周面に貼着された２つのひずみゲージと、前記軸部の前記厚さ方向下側の外周面に貼着された２つのひずみゲージとからなり、
前記第２ひずみ検出手段は、ブリッジ接続された、前記軸部の前記走行方向前側の外周面に貼着された２つのひずみゲージと、前記軸部の前記走行方向後側の外周面に貼着された２つのひずみゲージとからなる
ことを特徴とする請求項２に記載のキャリアローラ。
【請求項４】
キャリアスタンドと、
前記キャリアスタンドに取り付けられた状態でコンベヤベルトを支持する複数のキャリアローラと、
前記コンベヤベルトから前記複数のキャリアローラに加わる単位時間当たりの運搬荷重を演算する演算装置と、
を含むキャリアローラユニットであって、
前記複数のキャリアローラのそれぞれは、
前記コンベヤベルトに接して回転する外筒部と、
前記外筒部に挿入された、一端部および他端部が前記キャリアスタンドに回転不能に取り付けられる軸部と、
前記外筒部の内周面と前記軸部の外周面との間において前記軸部の軸心方向に互いに離間して設けられ、前記コンベヤベルトの走行に応じて、前記軸部を回転させることなく前記外筒部を回転させる一対の軸受部と、
前記一対の軸受部間に位置する前記軸部の中央領域に貼着された、前記コンベヤベルトの厚さ方向における前記軸部のひずみを検出する第１ひずみ検出手段と、
前記中央領域に貼着された、前記コンベヤベルトの走行方向における前記軸部のひずみを検出する第２ひずみ検出手段と、を備え、
前記演算装置は、
前記第１ひずみ検出手段の検出結果に基づいて、前記運搬荷重を演算し、
前記第２ひずみ検出手段の検出結果に基づいて、前記コンベヤベルトから前記キャリアローラに加わる単位時間当たりの走行抵抗を演算する
ことを特徴とするキャリアローラユニット。
【請求項５】
前記中央領域は、前記走行方向における厚みを前記厚さ方向における厚みよりも小さくしており、
前記第１ひずみ検出手段は、前記軸部の前記厚さ方向に対向した外周面に貼着された複数のひずみゲージからなり、
前記第２ひずみ検出手段は、前記軸部の前記走行方向に対向した外周面に貼着された複数のひずみゲージからなる
ことを特徴とする請求項４に記載のキャリアローラユニット。
【請求項６】
前記第１ひずみ検出手段は、ブリッジ接続された、前記軸部の前記厚さ方向上側の外周面に貼着された２つのひずみゲージと、前記軸部の前記厚さ方向下側の外周面に貼着された２つのひずみゲージとからなり、
前記第２ひずみ検出手段は、ブリッジ接続された、前記軸部の前記走行方向前側の外周面に貼着された２つのひずみゲージと、前記軸部の前記走行方向後側の外周面に貼着された２つのひずみゲージとからなる
ことを特徴とする請求項５に記載のキャリアローラユニット。
【請求項７】
前記キャリアスタンドは、前記複数のキャリアローラをトラフ形に支持する
ことを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載のキャリアローラユニット。
【請求項８】
コンベヤベルトに接して回転する外筒部と、前記外筒部に挿入されるとともに一端部および他端部がキャリアスタンドに回転不能に取り付けられた軸部と、前記外筒部の内周面と前記軸部の外周面との間において前記軸部の軸心方向に互いに離間して設けられ、前記コンベヤベルトの走行に応じて、前記軸部を回転させることなく前記外筒部を回転させる一対の軸受部と、を備えたキャリアローラに加わる前記コンベヤベルトの単位時間当たりの運搬荷重を測定する運搬荷重測定方法であって、
前記一対の軸受部間に位置する前記軸部の中央領域に貼着した第１ひずみ検出手段により、前記コンベヤベルトの厚さ方向における前記軸部のひずみを検出する第１ステップと、
前記第１ひずみ検出手段の検出結果と前記コンベヤベルトの走行速度とに基づいて、前記運搬荷重を演算する第２ステップと、を含み、
前記第１ステップにおいて、前記中央領域に貼着した第２ひずみ検出手段により、前記コンベヤベルトの走行方向における前記軸部のひずみを検出し、
前記第２ステップにおいて、前記第２ひずみ検出手段の検出結果と前記コンベヤベルトの走行速度とに基づいて、前記キャリアローラに加わる前記コンベヤベルトの単位時間当たりの走行抵抗を演算する
ことを特徴とする運搬荷重測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリアローラ、当該キャリアローラを備えたキャリアローラユニット、および当該キャリアローラに加わるコンベヤベルトの単位時間当たりの運搬荷重を測定する運搬荷重測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鉱石などの荷を運ぶコンベヤベルトは、当該コンベヤベルトの長手方向（走行方向）に数１０ｃｍ〜数ｍ間隔で配置された複数のキャリアローラユニットによってトラフ形に支持される。荷が重い場合、キャリアローラユニットを構成する複数のキャリアローラには、大きな鉛直荷重（運搬荷重）とコンベヤベルトの走行に伴う抵抗力（走行抵抗）とが加わる。なお、運搬荷重は、主にコンベヤベルトの厚さ方向に作用し、走行抵抗は、主にコンベヤベルトの走行方向に作用する。
【０００３】
従来、実際のコンベヤベルトにおいて運搬荷重と走行抵抗とを直接測定する例は、ほとんどなかった。一方、コンベヤベルトの運搬荷重のみを測定する装置は、すでに実用化されている。例えば、特許文献１に記載の装置は、ひずみゲージを用いてコンベヤベルトの運搬荷重を測定することができる。しかしながら、この装置は、外筒と内筒の二重構造を有し、内筒の内側に延長部材、起歪体、中間壁、端部壁を設け、起歪体の表面にひずみゲージを貼着した、非常に複雑な構造になっている。
【０００４】
また、特許文献２に記載の装置は、キャリアローラを支持するブラケットからキャリアローラを浮かせた状態で、ひずみゲージによりコンベヤベルトの運搬荷重を測定することができる。しかしながら、この装置では、キャリアローラを浮かせるための構成が必要になるため、装置が大型化し、コストアップにつながる。さらに、この装置は、上記特許文献１に記載の装置と同様、走行抵抗を測定することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３１３７２５号公報
【特許文献２】特開２０００−２５９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、構成の複雑化や大型化を伴うことなくコンベヤベルトの運搬荷重を測定することが可能なキャリアローラ、キャリアローラユニットおよび運搬荷重測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係るキャリアローラは、
キャリアスタンドに取り付けられた状態でコンベヤベルトを支持するキャリアローラであって、
前記コンベヤベルトに接して回転する外筒部と、
前記外筒部に挿入された、一端部および他端部が前記キャリアスタンドに回転不能に取り付けられる軸部と、
前記外筒部の内周面と前記軸部の外周面との間において前記軸部の軸心方向に互いに離間して設けられ、前記コンベヤベルトの走行に応じて、前記軸部を回転させることなく前記外筒部を回転させる一対の軸受部と、
前記一対の軸受部間に位置する前記軸部の中央領域に貼着された、前記コンベヤベルトの厚さ方向における前記軸部のひずみを検出する第１ひずみ検出手段と、
前記中央領域に貼着された、前記コンベヤベルトの走行方向における前記軸部のひずみを検出する第２ひずみ検出手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
上記キャリアローラでは、
前記中央領域は、前記走行方向における厚みを前記厚さ方向における厚みよりも小さくしており、
前記第１ひずみ検出手段は、前記軸部の前記厚さ方向に対向した外周面に貼着された複数のひずみゲージからなり、
前記第２ひずみ検出手段は、前記軸部の前記走行方向に対向した外周面に貼着された複数のひずみゲージからなることが好ましい。
【００１０】
上記キャリアローラでは、
前記第１ひずみ検出手段は、ブリッジ接続された、前記軸部の前記厚さ方向上側の外周面に貼着された２つのひずみゲージと、前記軸部の前記厚さ方向下側の外周面に貼着された２つのひずみゲージとからなり、
前記第２ひずみ検出手段は、ブリッジ接続された、前記軸部の前記走行方向前側の外周面に貼着された２つのひずみゲージと、前記軸部の前記走行方向後側の外周面に貼着された２つのひずみゲージとからなるよう構成できる。
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係るキャリアローラユニットは、
キャリアスタンドと、
前記キャリアスタンドに取り付けられた状態でコンベヤベルトを支持する複数のキャリアローラと、
前記コンベヤベルトから前記複数のキャリアローラに加わる単位時間当たりの運搬荷重を演算する演算装置と、
を含むキャリアローラユニットであって、
前記複数のキャリアローラのそれぞれは、
前記コンベヤベルトに接して回転する外筒部と、
前記外筒部に挿入された、一端部および他端部が前記キャリアスタンドに回転不能に取り付けられる軸部と、
前記外筒部の内周面と前記軸部の外周面との間において前記軸部の軸心方向に互いに離間して設けられ、前記コンベヤベルトの走行に応じて、前記軸部を回転させることなく前記外筒部を回転させる一対の軸受部と、
前記一対の軸受部間に位置する前記軸部の中央領域に貼着された、前記コンベヤベルトの厚さ方向における前記軸部のひずみを検出する第１ひずみ検出手段と、
前記中央領域に貼着された、前記コンベヤベルトの走行方向における前記軸部のひずみを検出する第２ひずみ検出手段と、を備え、
前記演算装置は、
前記第１ひずみ検出手段の検出結果に基づいて、前記運搬荷重を演算し、
前記第２ひずみ検出手段の検出結果に基づいて、前記コンベヤベルトから前記キャリアローラに加わる単位時間当たりの走行抵抗を演算することを特徴とする。
【００１３】
上記キャリアローラユニットでは、
前記中央領域は、前記走行方向における厚みを前記厚さ方向における厚みよりも小さくしており、
前記第１ひずみ検出手段は、前記軸部の前記厚さ方向に対向した外周面に貼着された複数のひずみゲージからなり、
前記第２ひずみ検出手段は、前記軸部の前記走行方向に対向した外周面に貼着された複数のひずみゲージからなることが好ましい。
【００１４】
上記キャリアローラユニットでは、
前記第１ひずみ検出手段は、ブリッジ接続された、前記軸部の前記厚さ方向上側の外周面に貼着された２つのひずみゲージと、前記軸部の前記厚さ方向下側の外周面に貼着された２つのひずみゲージとからなり、
前記第２ひずみ検出手段は、ブリッジ接続された、前記軸部の前記走行方向前側の外周面に貼着された２つのひずみゲージと、前記軸部の前記走行方向後側の外周面に貼着された２つのひずみゲージとからなるよう構成できる。
【００１５】
上記キャリアローラユニットでは、
前記キャリアスタンドは、前記複数のキャリアローラをトラフ形に支持するよう構成できる。
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明に係る運搬荷重測定方法は、
コンベヤベルトに接して回転する外筒部と、前記外筒部に挿入されるとともに一端部および他端部がキャリアスタンドに回転不能に取り付けられた軸部と、前記外筒部の内周面と前記軸部の外周面との間において前記軸部の軸心方向に互いに離間して設けられ、前記コンベヤベルトの走行に応じて、前記軸部を回転させることなく前記外筒部を回転させる一対の軸受部と、を備えたキャリアローラに加わる前記コンベヤベルトの単位時間当たりの運搬荷重を測定する運搬荷重測定方法であって、
前記一対の軸受部間に位置する前記軸部の中央領域に貼着した第１ひずみ検出手段により、前記コンベヤベルトの厚さ方向における前記軸部のひずみを検出する第１ステップと、
前記第１ひずみ検出手段の検出結果と前記コンベヤベルトの走行速度とに基づいて、前記運搬荷重を演算する第２ステップと、を含み、
前記第１ステップにおいて、前記中央領域に貼着した第２ひずみ検出手段により、前記コンベヤベルトの走行方向における前記軸部のひずみを検出し、
前記第２ステップにおいて、前記第２ひずみ検出手段の検出結果と前記コンベヤベルトの走行速度とに基づいて、前記キャリアローラに加わる前記コンベヤベルトの単位時間当たりの走行抵抗を演算することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、構成の複雑化や大型化を伴うことなくコンベヤベルトの運搬荷重を測定することが可能なキャリアローラ、キャリアローラユニットおよび運搬荷重測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るキャリアローラユニットの構成を示す図である。
【図２】本発明に係るキャリアローラの内部構造を示す図である。
【図３】本発明に係るキャリアローラの外筒部を示す図である。
【図４】本発明におけるベアリング保持具と外筒部との関係を示す図である。
【図５】本発明に係るキャリアローラの軸部を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は平面図である。
【図６】本発明における外筒部と軸部と軸受部との関係を示す図である。
【図７】（ａ）は本発明に係るキャリアローラの軸部に加わる荷重および反力を示す図である。（ｂ）は（ａ）のせん断力図、（ｃ）は（ａ）の曲げモーメント図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るキャリアローラ、キャリアローラユニットおよび運搬荷重測定方法の実施形態について説明する。
【００２１】
図１に、本発明の一実施形態に係るキャリアローラユニット１を示す。キャリアローラユニット１は、複数（本実施形態では、３つ）のキャリアローラ１０と、３つのキャリアローラ１０をトラフ形に支持するキャリアスタンド２０と、コンベヤベルト２からキャリアローラ１０に加わる単位時間当たりの運搬荷重および走行抵抗を演算する演算装置３０とを含む。コンベヤベルト２は、当該コンベヤベルト２の長手方向（走行方向）に数１０ｃｍ〜数ｍ間隔で配置された複数のキャリアローラユニット１によってトラフ形に支持される。
【００２２】
図２に、キャリアローラ１０の内部構造を示す。キャリアローラ１０は、中空状の外筒部１１と、軸部１２と、一対の軸受部１３と、第１ひずみ検出手段１８ａと、第２ひずみ検出手段１８ｂとを備えている。なお、図２では、外筒部１１および軸受部１３を断面図で表し、軸部１２を正面図で表している。
【００２３】
本実施形態では、外筒部１１を長手方向（左右方向）に２等分する中心線と、軸部１２を軸心方向（左右方向）に２等分する中心線とが一致するように（以下、これらの中心線を中心線Ｃという）、外筒部１１内に軸部１２および一対の軸受部１３が設けられている。
【００２４】
一対の軸受部１３は、外筒部１１の内周面と軸部１２の外周面との間において、軸部１２の軸心方向に互いに離間して設けられている。具体的には、一対の軸受部１３は、中心線Ｃから等距離で、かつ外筒部１１の両端よりも内側に入った位置に設けられている。より具体的には、一対の軸受部１３は、それぞれ中心線Ｃとキャリアスタンド２０の取付位置（切欠部１２ａ、１２ｂ）との中間に、言い換えれば、軸部１２の左右両端からそれぞれ軸長の約１／４の距離のところに、設けられている。これは、後述する４点曲げ荷重に対して、ひずみを発生しやすくするためである。軸受部１３は、軸部１２に装着されるベアリング１４と、ベアリング１４の外周に設けられるベアリング保持具１５と、ベアリング１４の左右方向の移動を規制するベアリング留めカラー１６とから構成され、コンベヤベルト２の走行に応じて、軸部１２を回転させることなく外筒部１１を回転させる。外筒部１１とベアリング保持具１５とは、埋め込みネジ１７により互いに固定されている。
【００２５】
外筒部１１は、外周面がコンベヤベルト２に接し、コンベヤベルト２が走行するとコンベヤベルト２の走行速度に応じた回転速度で回転する。図３に、外筒部１１の断面図を示す。同図に示すように、外筒部１１は、内径Φ１の左部１１−１と、内径Φ２（＜Φ１）の中間部１１−２と、内径Φ３（＝Φ１）の右部１１−３とからなる。
【００２６】
図４に、一対のベアリング保持具１５を装着した外筒部１１の断面図を示す。同図から分かるように、外筒部１１の内径Φ１、Φ３は、ベアリング保持具１５が隙間なく挿入できる大きさ、すなわちベアリング保持具１５の外径とほぼ同じ大きさになっている。一方、外筒部１１の内径Φ２は、ベアリング保持具１５の外径よりも小さい大きさになっている。ベアリング保持具１５には、第１貫通穴１５ａと、第１貫通穴１５ａに連通した第２貫通穴１５ｂとが形成されている。第１貫通穴１５ａの径Φ４は、ベアリング１４が隙間なく挿入できる大きさ、すなわちベアリング１４の外径とほぼ同じ大きさになっている（図２参照）。一方、第２貫通穴１５ｂの径Φ５は、ベアリング１４の外径よりも小さく、かつ軸部１２の最も太い部分（移動規制部１２ｅ）の径よりも大きい大きさになっている。
【００２７】
図５（ａ）に軸部１２の正面図を示し、図５（ｂ）に軸部１２の左側面図を示し、図５（ｃ）に軸部１２の平面図を示す。また、図６に、外筒部１１に軸部１２および一対の軸受部１３を装着した状態の図を示す。
【００２８】
図６に示すように、軸部１２は、一端部（左端部）が外筒部１１の一端（左端）から突出し、かつ他端部（右端部）が外筒部１１の他端（右端）から突出するように、外筒部１１の中心に挿入される。図５（ａ）および（ｃ）に示すように、軸部１２の左端部には、コンベヤベルト２の走行方向に対向した一対の切欠部１２ａが形成されている。同様に、軸部１２の右端部にも、コンベヤベルト２の走行方向に対向した一対の切欠部１２ｂが形成されている。一方、キャリアスタンド２０には、軸部１２を支持するための開口部が形成されている。当該開口部に軸部１２の切欠部１２ａ、１２ｂが形成された部分を嵌め込むことで、軸部１２がキャリアスタンド２０に回転不能に取り付けられる。
【００２９】
一対の軸受部１３間に位置する軸部１２の中央領域には、コンベヤベルト２の走行方向に対向した一対の平面部１２ｃが形成されている。平面部１２ｃは、切欠部１２ａ、１２ｂと同様に、軸部１２の外周の一部を切り欠くことにより形成されたものである。すなわち、軸部１２の中央領域は、コンベヤベルト２の走行方向における厚みがコンベヤベルト２の厚さ方向における厚みよりも小さくなっている。より詳しくは、中央領域の上記厚さ方向における厚みは、コンベヤベルト２から加わる運搬荷重（押し付け力）により中央領域の上記厚さ方向にひずみが生じる程度の厚みになっている。一方、中央領域の上記走行方向における厚みは、コンベヤベルト２から加わる走行抵抗により中央領域の上記走行方向にひずみが生じる程度の厚みになっている。なお、走行抵抗に起因する軸部１２のひずみは運搬荷重に起因する軸部１２のひずみよりも遥かに小さいため、平面部１２ｃを形成することにより上記走行方向の厚みを小さくして、ひずみを発生しやすくしている。
【００３０】
軸部１２の中央領域のうち上記厚さ方向に対向した外周面には、第１ひずみ検出手段１８ａが貼着されている。第１ひずみ検出手段１８ａは、軸部１２の上記厚さ方向上側の外周面に貼着された２つのひずみゲージと、軸部１２の上記厚さ方向下側の外周面に貼着された２つのひずみゲージとからなる。これら４つのひずみゲージは、ブリッジ接続されており、運搬荷重に起因する軸部１２のひずみを電気抵抗値の変化として検出する。
【００３１】
軸部１２の中央領域のうち上記走行方向に対向した外周面、すなわち平面部１２ｃには、第２ひずみ検出手段１８ｂが貼着されている。第２ひずみ検出手段１８ｂは、上記走行方向前側の平面部１２ｃに貼着された２つのひずみゲージと、上記走行方向後側の平面部１２ｃに貼着された２つのひずみゲージとからなる。これら４つのひずみゲージは、ブリッジ接続されており、走行抵抗に起因する軸部１２のひずみを電気抵抗値の変化として検出する。
【００３２】
軸部１２の一方側（本実施形態では、左側）は、コンベヤベルト２の走行方向に対向した外周面に、一対の引出部（溝部）１２ｄが形成されている。一対の引出部１２ｄは、第１ひずみ検出手段１８ａおよび第２ひずみ検出手段１８ｂの各信号線（不図示）を引き出すためのものであり、平面部１２ｃから軸部１２の左端まで形成されている。第１ひずみ検出手段１８ａおよび第２ひずみ検出手段１８ｂの各信号線は、一対の引出部１２ｄを通してキャリアローラ１０の外に引き出され、演算装置３０に接続される（図１参照）。なお、一方の軸受部１３を越えて信号線を引き出すことができるのであれば、引出部１２ｄを形成する範囲は適宜変更することができ、引出部１２ｄの形状を溝以外の形状（例えば、貫通穴）に変更することもできる。
【００３３】
軸部１２には、外筒部１１および軸受部１３の左右方向の移動を規制する一対の移動規制部１２ｅが、中央領域を挟んで対称に形成されている。移動規制部１２ｅは、軸部１２の外周面から突出するように形成されており、断面が円形になっている。
【００３４】
演算装置３０は、第１ひずみ検出手段１８ａの検出結果に基づいて運搬荷重を演算し、第２ひずみ検出手段１８ｂの検出結果に基づいて走行抵抗を演算する。演算装置３０は、例えば、ひずみ計とパソコン等の演算手段とで構成される。ひずみ計は、第１ひずみ検出手段１８ａおよび第２ひずみ検出手段１８ｂから出力された電気抵抗値の変化に関するアナログ信号を増幅する機能と、増幅したアナログ信号をデジタル信号に変換する機能とを有している。演算手段は、ひずみ計から出力された電気抵抗値の変化に関するデジタル信号と、キャリアローラ１０の回転速度から算出したコンベヤベルト２の走行速度とに基づいて、コンベヤベルト２からキャリアローラ１０に加わる単位時間当たりの運搬荷重および走行抵抗を演算する機能を有している。
【００３５】
本実施形態に係るキャリアローラ１０は、軸部１２の両端部がキャリアスタンド２０に取り付けられ、軸部１２が回転することなく、外筒部１１および一対の軸受部１３が回転する。このため図７（ａ）に示すように、搬送物Ｘを載せたコンベヤベルト２が走行する際にキャリアローラ１０から外筒部１１に加わる力は、一対の軸受部１３を通して軸部１２に伝わる。このとき、軸部１２は、４点曲げ荷重を受けることになる。すなわち、軸部１２は、各軸受部１３から荷重Ｐを受け、両端部（切欠部１２ａ、１２ｂ）においてキャリアスタンド２０からの反力ＲＡおよび反力ＲＢを受ける。なお、図７（ａ）では、搬送物Ｘの重心位置が中心線Ｃ上にあるものとする。
【００３６】
ここで、図７（ａ）に示すように、軸部１２の軸長、すなわち軸部１２の両端部間（切欠部１２ａ、１２ｂ間）の長さをＬとする。軸部１２の左端部から左側の軸受部１３までの長さ、より詳しくは、切欠部１２ａの中央から左側の軸受部１３に含まれるベアリング保持具１５の中央までの長さをＬａとする。また、軸部１２の右端部から右側の軸受部１３までの長さ、より詳しくは、切欠部１２ｂの中央から右側の軸受部１３に含まれるベアリング保持具１５の中央までの長さをＬｂとする。この場合、長さＬａが、（１／５）Ｌ以上かつ（１／３）Ｌ以下、好ましくは（１／４）Ｌとなるように、左側の軸受部１３が、外筒部１１の左端よりも内側に入った位置に設けられている。長さＬａを（１／５）Ｌ以上とするのは、左側の軸受部１３を軸部１２の左端部に寄せすぎると、軸部１２に作用する曲げモーメントが弱くなり、ひずみの検出精度が落ちてしまうからである。一方、長さＬａを（１／３）Ｌ以下とするのは、左側の軸受部１３を軸部１２の中央に寄せすぎると、搬送物Ｘの重心位置が中心線Ｃからずれたときに、軸部１２にねじり方向の力が働き、ひずみを正しく検出できないだけでなく、強度低下の問題も生じるからである。同様の理由で、右側の軸受部１３は、長さＬｂが、（１／５）Ｌ以上かつ（１／３）Ｌ以下、好ましくは（１／４）Ｌとなるように、外筒部１１の右端よりも内側に入った位置に設けられている。
【００３７】
図７（ｂ）に、図７（ａ）において軸部１２に作用するせん断力図（ＳＦＤ）を示し、図７（ｃ）に、図７（ａ）において軸部１２に作用する曲げモーメント図（ＢＭＤ）を示す。これらの図に示すように、一対の軸受部１３間においては、せん断力がゼロとなり、曲げモーメントは一定値Ｐａとなる。このため、一対の軸受部１３間においては、コンベヤベルト２の厚さ方向に生じる軸部のひずみと運搬荷重（押し付け力）との間に線形関係が生じる。そこで、本実施形態では、軸部１２の中央領域に第１ひずみ検出手段１８ａを貼着し、第１ひずみ検出手段１８ａにより上記厚さ方向に生じる軸部のひずみを検出して演算装置３０に出力することで、演算装置３０は運搬荷重を演算することができる。同様に、本実施形態では、コンベヤベルト２の走行方向に生じる軸部のひずみと走行抵抗との間にも線形関係が生じる。そこで、軸部１２の中央領域に第２ひずみ検出手段１８ｂを貼着し、第２ひずみ検出手段１８ｂにより上記走行方向に生じる軸部のひずみを検出して演算装置３０に出力することで、演算装置３０は走行抵抗を演算することができる。なお、演算装置３０は、上記厚さ方向に生じる軸部のひずみと運搬荷重の関係を示す式またはテーブル、および上記走行方向に生じる軸部のひずみと走行抵抗との関係を示す式またはテーブルを予め記憶しておくことが好ましい。
【００３８】
また、搬送物Ｘの重心位置が中心線Ｃから外れている場合であっても、一対の軸受部１３間においては、せん断力が極めて小さくなり、曲げモーメントはほぼ一定の値となる。したがって、一対の軸受部１３間においては、曲げモーメントのみを受けると考えることができ、上記厚さ方向に生じる軸部のひずみと運搬荷重との間に線形関係が生じ、上記走行方向に生じる軸部のひずみと走行抵抗との間に線形関係が生じると考えることができる。したがって、本実施形態では、搬送物Ｘの重心位置が中心線Ｃから外れている場合であっても、第１ひずみ検出手段１８ａにより上記厚さ方向に生じる軸部のひずみを検出し、かつ第２ひずみ検出手段１８ｂにより上記走行方向に生じる軸部のひずみを検出することで、運搬荷重および走行抵抗を測定することができる。
【００３９】
結局、本実施形態におけるキャリアローラ１０およびキャリアローラユニット１では、軸部１２の中央領域の厚みを、運搬荷重だけでなく走行抵抗によってもひずみが生じる厚さにし、かつ軸部１２の中央領域に直接ひずみゲージ（第１ひずみ検出手段１８ａおよび第２ひずみ検出手段１８ｂ）を貼着している。したがって、本実施形態におけるキャリアローラ１０およびキャリアローラユニット１では、起歪体等の別部材が不要となる（軸部１２が起歪体としての機能を有する）ので、構成を複雑化・大型化させることなく運搬荷重および走行抵抗の測定が可能となる。
【００４０】
続いて、本発明の一実施形態に係る運搬荷重測定方法について説明する。本実施形態に係る運搬荷重測定方法は、キャリアローラユニット１の３つキャリアローラ１０に加わる単位時間当たりの運搬荷重および走行抵抗を測定するための方法である。
【００４１】
本実施形態に係る運搬荷重測定方法は、後述する第１ステップと第２ステップとを含む。第１ステップでは、第１ひずみ検出手段１８ａがコンベヤベルト２の厚さ方向における軸部１２のひずみを検出するとともに、第２ひずみ検出手段１８ｂがコンベヤベルト２の走行方向に生じる軸部１２のひずみを検出する。
【００４２】
第２ステップでは、演算装置３０は、キャリアローラ１０ごとに演算した運搬荷重を合計してキャリアローラユニット１（３つキャリアローラ１０）に加わる単位時間当たりの運搬荷重を算出するとともに、キャリアローラ１０ごとに演算した走行抵抗を合計してキャリアローラユニット１（３つキャリアローラ１０）に加わる単位時間当たりの走行抵抗を算出する。各キャリアローラ１０に加わる運搬荷重の演算は、第１ひずみ検出手段１８ａの測定結果と、キャリアローラ１０の回転速度から算出したコンベヤベルト２の走行速度とに基づいて行われる。各キャリアローラ１０に加わる単位時間当たりの走行抵抗の演算は、第２ひずみ検出手段１８ｂの測定結果と、キャリアローラ１０の回転速度から算出したコンベヤベルト２の走行速度とに基づいて行われる。キャリアローラ１０の回転速度は、例えば、ロータリエンコーダ等の回転速度検出手段によって行われ、回転速度検出手段の測定結果が演算装置３０に入力される。
【００４３】
以上、本発明に係るキャリアローラ、キャリアローラユニットおよび運搬荷重測定方法の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００４４】
外筒部１１は、コンベヤベルト２に接して回転するのであれば、その構成を適宜変更することができる。
【００４５】
軸部１２は、外筒部１１に挿入され、かつ一端部および他端部がキャリアスタンド２０に回転不能に取り付けられるのであれば、その構成を適宜変更することができる。
【００４６】
一対の軸受部１３は、外筒部１１の内周面と軸部１２の外周面との間において軸部１２の軸心方向に互いに離間して設けられ、コンベヤベルト２の走行に応じて、軸部１２を回転させることなく外筒部１１を回転させるのであれば、その構成を適宜変更することができる。
【００４７】
第１ひずみ検出手段１８ａは、軸部１２の中央領域に貼着することができ、かつコンベヤベルト２の厚さ方向における軸部１２のひずみを検出することができるのであれば、その構成を適宜変更することができる。例えば、上記実施形態では、４つのひずみゲージにより第１ひずみ検出手段１８ａを構成しているが、２つのひずみゲージにより構成してもよい。また、ひずみゲージ以外のものを用いてもよい。
【００４８】
第２ひずみ検出手段１８ｂは、軸部１２の中央領域に貼着することができ、かつコンベヤベルト２の走行方向における軸部１２のひずみを検出することができるのであれば、その構成を適宜変更することができる。例えば、上記実施形態では、４つのひずみゲージにより第２ひずみ検出手段１８ｂを構成しているが、２つのひずみゲージにより構成してもよい。また、ひずみゲージ以外のものを用いてもよい。さらに、走行抵抗の測定が不要な場合は、第２ひずみ検出手段１８ｂを省略してもよい。
【００４９】
演算装置３０は、第１ひずみ検出手段１８ａの検出結果に基づいて運搬荷重を演算し、第２ひずみ検出手段１８ｂの検出結果に基づいて走行抵抗を演算することができるのであれば、その構成を適宜変更することができる。なお、走行抵抗の演算が不要な場合、演算装置３０は、第１ひずみ検出手段１８ａの検出結果に基づいて運搬荷重を演算することができるように構成されていればよい。
【００５０】
キャリアローラユニット１に含まれるキャリアローラ１０の数は、コンベヤベルト２の仕様に応じて適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１    キャリアローラユニット
２    コンベヤベルト
１０    キャリアローラ
１１    外筒部
１２    軸部
１３    軸受部
１４    ベアリング
１５    ベアリング保持具
１６    ベアリング留めカラー
１７    埋め込みネジ
１８ａ    第１ひずみ検出手段
１８ｂ    第２ひずみ検出手段
２０    キャリアスタンド
３０    演算装置
【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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