(57)【要約】【課題】空気浮上式ベルトコンベヤ用の適正な幅方向剛性を有するコンベヤベルトを簡単にかつ短時間で確実に見出して設計できる設計方法を提供する。【解決手段】円管内の走行面とコンベヤベルト１間に空気を吹き出させコンベヤベルトを浮上させて搬送する空気浮上式ベルトコンベヤ１１において、前記コンベヤベルト１が走行する小径側円管１３の内径をφｍｍとし、前記コンベヤベルト１を、その幅方向剛性を表すＥＩ値が下記の回帰式を満足するように設計する。ＥＩ≦１．５×｛２．１４５１（φ／１００）２−３．９２５２（φ／１００）−１．３３５０｝【選択図】　　　図１
2004106980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円管内の走行面とコンベヤベルトとの間に空気を吹き出させコンベヤベルトを浮上させて搬送する空気浮上式ベルトコンベヤ用コンベヤベルトの設計方法であって、
前記ベルトコンベヤのコンベヤベルトが走行する円管内径（キャリア側とリターン側で前記円管内の直径が異なる場合は小径側円管内径）をφｍｍとし、
前記コンベヤベルトを、その幅方向剛性を表すＥＩ値（ｋｇｆ・ｍｍ２／ｍｍ）が下記の回帰式を満足するように設計すること
ＥＩ≦１．５×｛２．１４５１（φ／１００）２
−３．９２５２（φ／１００）−１．３３５０｝
を特徴とする空気浮上式ベルトコンベヤ用コンベヤベルトの設計方法。
【請求項２】
円管内の走行面とコンベヤベルトとの間に空気を吹き出させコンベヤベルトを浮上させて搬送する空気浮上式ベルトコンベヤにおいて、
前記ベルトコンベヤのコンベヤベルトが走行する円管内径（キャリア側とリターン側で前記円管内の直径が異なる場合は小径側円管内径）をφｍｍとした時に
ＥＩ≦１．５×｛２．１４５１（φ／１００）２
−３．９２５２（φ／１００）−１．３３５０｝
からなる回帰式にて導き出されるＥＩ値（ｋｇｆ・ｍｍ２／ｍｍ）を満たす幅方向剛性を有する、ゴム製または合成樹脂製の可撓性コンベヤベルトを備えたこと
を特徴とする空気浮上式ベルトコンベヤ用コンベヤベルト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、円管内の走行面とコンベヤベルトとの間に空気を吹き出させコンベヤベルトを浮上させて搬送する空気浮上式ベルトコンベヤとそのコンベヤベルト（以下、ベルトという）の設計方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のベルトコンベヤは、石炭、セメント、砂などの一般にバラ物と称される物の搬送や、小麦、米大豆、小豆などの穀物類の搬送に主として使用されている。
【０００３】
空気浮上式ベルトコンベヤは、たとえば、図１および図２に示すように同心状の内外円管１２・１３にキャリア側ベルトとリターン側ベルトを円弧状に湾曲させて配置し、各円管１２・１３のベルト走行面とベルト１との間に空気を吹き出させてベルト１を浮上させて走行させる。内外の円管１２・１３の両側外方には、ヘッドプーリ２１とテールプーリ２２を配置してベルト１を反転させるとともに、少なくとも一方のプーリを駆動装置により回転駆動させ、ベルト１を走行させる。
【０００４】
上記ベルトにはゴム製や合成樹脂製の可撓性を備えたベルトが一般に使用されているが、このベルトには、浮上状態での進行（走行）方向への走行抵抗係数が低減されていることが要求される。この要求を満たすためには、ベルトが底部から吹き込む空気（あるいは他の気体の場合もある）によって全面的に均一に浮上することが必要である。
【０００５】
しかし、実際には、図４に示すように、ベルト１はその幅方向において、浮上しやすい部分（中央部分ｚと両側耳部分ｘ）と、円管内壁面に接触しやすい部分（両側耳部分・中央部分の中間部分ｙ）とが生じる。そして、円管内壁面とベルトとの接触面積が大きくなると、▲１▼走行抵抗係数が増加し、駆動力を増加しなければならない。▲２▼異音が発生する。▲３▼ベルトが接触する箇所が異常に摩耗する。−などの問題が起こる。
【０００６】
また、図４は負荷時（つまりバラ物Ａなどの搬送時）におけるベルト浮上状態を示すものであるが、図５に示すように無負荷時のベルト浮上状態において、ベルト幅方向の剛性が高すぎると、ベルトが円管の内壁面形状に添わなくなり、幅方向に平坦な状態になってベルト耳部の接触圧が上昇し（ｆ）、逆に幅方向剛性が低くなりすぎると、空気吹き出し部分であるベルトの中央部分が局部的に変形し（ｄ）、正常な浮上状態を保てなくなる。
【０００７】
このため、ベルトが全面的に均一に浮上する状態になるには、ベルト底部からの空気の吹き出しがない状態において、図５（ｂ）に示すようにベルトが円管の走行面に隙間なく添うように接触する必要があって、それにはベルトが円管の内壁に対して隙間なく接触する適度な剛性、とくに幅方向の剛性を有する必要がある。また、このベルトの幅方向の剛性は円管の直径（内径）により異なるものである。
【０００８】
ところで、従来、上記したような円管内径に対するベルト幅方向の適正な剛性を決定する手段がなく、したがって、ベルトを走行させる円管を実機に応じて長さ数メートルほど製作しておき、幅方向の剛性が異なる数種類のベルトを試作し、その円管内で各ベルトを空気浮上させて走行抵抗係数を実測することによって適正な剛性をもつベルトを選定したうえで、その選定したベルトを実機に使用している。
【０００９】
これまでの実績から、試作したベルトに対する走行抵抗係数の測定結果と、実機における走行抵抗係数の実測結果は、かなりの精度で一致することが判っており、ベルト仕様については、数種の試作品による評価を実施し、適正ＥＩ値を検討することを設計手段としている。
【００１０】
なお、この種の空気浮上式ベルトコンベヤにおいて、コンベヤベルトを完全浮上させることにより摩擦係数を軽減するという技術が提案されている。これはコンベヤベルトの可撓性に起因することから、可撓性をトラフ指数で特定し、ゴムを主体とするコンベヤベルトではトラフ指数を０．３５以上とし、樹脂を主体とするコンベヤベルトではトラフ指数を０．３０以上とするものである（たとえば特許文献１参照）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平７−２０６１２２号公報（段落番号００１１および００１５〜００１７）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のベルトの選定方法では、つぎのような不都合がある。すなわち、
ベルトコンベヤの円管径が変更されるたびに、その円管内径に対応する試験装置を製作するとともに、ベルトについては幅方向の剛性の異なる複数種類のものを試作する必要があるので、ベルトが選定されて実機に使用されるまでに長期間を要し、かつその設計コストも膨大である。
【００１３】
この発明は上述の点に鑑みなされたもので、空気浮上式ベルトコンベヤ用の適正な幅方向剛性を有するコンベヤベルトを簡単にかつ短時間で確実に見出して設計できる方法とその設計に基づいたコンベヤベルトを備えた空気浮上式ベルトコンベヤを提供しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明にかかる空気浮上式ベルトコンベヤ用ベルトの設計方法は、円管内の走行面とコンベヤベルト間に空気を吹き出させコンベヤベルトを浮上させて搬送する空気浮上式ベルトコンベヤ用コンベヤベルトにおいて、前記ベルトコンベヤのコンベヤベルトが走行する円管内径（キャリア側とリターン側で前記円管内の直径が異なる場合は小径側円管内径）をφｍｍとし、前記コンベヤベルトを、その幅方向剛性を表すＥＩ値（ｋｇｆ・ｍｍ２／ｍｍ）が下記の回帰式を満足するように設計すること
ＥＩ≦１．５×｛２．１４５１（φ／１００）２
−３．９２５２（φ／１００）−１．３３５０｝
を特徴としている。
【００１５】
上記の本発明にかかる設計方法によれば、実施予定の空気浮上式ベルトコンベヤの円管内径より上記回帰式にもとづいてＥＩ値を算出する。そして、そのＥＩ値に適合するコンベヤベルトを試作するか、あるいは既に製造して納入した実績のあるコンベヤベルトのカットサンプルを採取しておき、そのカットサンプルの幅方向の剛性値、つまりＥＩ値を図３に示す方法から計算し、求めたＥＩ値をもつカットサンプルを見つけ出し、カットサンプルの元のベルトを使用するか設計すればよい。したがって、従来のようにコンベヤベルトを複数種類試作したうえで試験装置でテストして走行抵抗係数を計測し、その中で走行抵抗係数ｆがたとえば０．２前後になるベルトを選んで使用していた方法に比べて、本発明の設計方法は設計から実際の使用までの期間が大幅に短縮される。
【００１６】
請求項２記載の空気浮上式ベルトコンベヤは、円管内の走行面とコンベヤベルト間に空気を吹き出させコンベヤベルトを浮上させて搬送する空気浮上式ベルトコンベヤにおいて、前記ベルトコンベヤのコンベヤベルトが走行する円管内径（キャリア側とリターン側で前記円管内の直径が異なる場合は小径側円管内径）をφｍｍとした時に
ＥＩ≦１．５×｛２．１４５１（φ／１００）２
−３．９２５２（φ／１００）−１．３３５０｝
からなる回帰式にて導き出されるＥＩ値（ｋｇｆ・ｍｍ２／ｍｍ）を満たす幅方向剛性を有する、ゴム製（帆布や芯材を除く部分の材質がゴム）または合成樹脂製（帆布や芯材を除く部分の材質が合成樹脂）の可撓性コンベヤベルトを備えたことを特徴としている。
【００１７】
上記の構成を有する空気浮上式ベルトコンベヤによれば、リターン側の走行抵抗係数ｆ＝０．２を目標にし、コンベヤ所要動力の許容率（余裕）を考慮に入れてその１５％増加した場合にコンベヤベルトを走行可能なｆ＝０．３付近までを上限値とするコンベヤベルトを備えており、したがって、ベルト幅方向の剛性が適正で、ベルトが円管の内壁面形状に添って湾曲し、円管内壁とベルト間から空気が抜けることがなく、また幅方向に平坦な状態になってベルト耳部の接触圧が上昇したり、空気吹き出し部分であるベルトの中央部分が局部的に変形したりせず，正常な浮上状態を保つことができ、円滑にバラ物等の被搬送物を搬送できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる空気浮上式ベルトコンベヤ用コンベヤベルトの実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１（ａ）は空気浮上式ベルトコンベヤの一例を示す全体概要側面図で、一部を省略して表しており、図１（ｂ）は図１（ａ）の一部を拡大しかつ切り欠いて示す斜視図、図２は図１（ａ）の空気浮上式ベルトコンベヤをＣ−Ｃ線で断面にし拡大して示す縦断面図である。
【００２０】
図１および図２に示すように、本例の空気浮上式ベルトコンベヤ１１は、同心の内外二重円管型ベルトコンベヤで、外側円管１２の内側に同心状に内側円管１３が配設され、無端ベルト１のキャリア側（往路側）が内側円管１３内に湾曲させて走行可能に配置され、リターン側（復路側）が外側円管１２内に湾曲させて走行可能に配置されている。内外の円管１２・１３の一端開口側にはヘッド部１７が、他端開口側にはテール部１８がそれぞれ設けられており、テール部１８の下方は下向きのシュート１８ａに形成されている。また、外側円管１２の上面のヘッド部１７寄りには、被搬送物の投入用シュート２０が装着されている。さらに、ヘッド部１７内にはヘッドプーリ２１が、テール部１８内にはテールプーリ２２がそれぞれ回転可能に装備され、両プーリ２１・２２間に無端コンベヤベルト１が掛け渡されて搬送方向が転回される。テールプーリ２２には駆動モータ（図示せず）が接続され、無端コンベヤベルト１を回転駆動する。
【００２１】
図１（ｂ）・図２に示すように、外側円管１２と内側円管１３の下部中央には、長手方向に連続して給気ダクト１４・１５が配設され、図１（ａ）に示す給気用ブロワー１６から送給される圧縮空気が各給気ダクト１４・１５から図２のように給気孔１４ａ・１５ａより無端コンベヤベルト１の底部に吹き込まれる。これにより、内外円管１２・１３内のベルト１は浮上されて走行する。
【００２２】
さて、ここで、上記した無端コンベヤベルト１について、本発明にかかる設計方法をその根拠とともに詳しく説明する。
【００２３】
１．本発明ではベルト１の幅方向（走行方向もしくは長手方向に直交する方向）における剛性値に基づき、適正なベルトを特定している。つまり、幅方向剛性値をＥＩ値として特定している。
【００２４】
２．ＥＩ値は、リターン側の円管１２内を走行するときの設定条件により、走行抵抗係数ｆ＝０．２を目標として、つまり基準に設定している。また、ベルト１は寿命との関係で、可能な限りカバーゴムの厚みを厚くすることが望ましいので、条件を満たすＥＩ値の範囲内で、厚みの厚いつまりＥＩ値が最も高いベルトを選定する。
【００２５】
なぜ、リターン側に基づきかつ走行抵抗係数ｆ＝０．２を基準にしてＥＩ値を選定するかの理由は、▲１▼　ベルト上に被搬送物を積載するキャリア側では、被搬送物重量によりベルトは円管内壁面に隙間なく接触しやすくなるので、ＥＩ値が変動しても走行抵抗への影響が少ない。キャリヤ側の走行抵抗係数ｆは０．０２程度とトラフコンベヤのｆ＝０．０３に比べて小さく、しかも被搬送物（荷）の重量が増してもベルト搬送力の増加は極めて小さい。▲２▼　被搬送物を積載していないリターン側はキャリア側に比べて給気量が極めて少なく、給気量が減少するのに伴い、通常は走行抵抗係数が増加するから、低走行抵抗係数に対してはリターン側の方が走行条件が厳しくなる。ベルトコンベヤの使用条件（機長・揚程・搬送量・ベルト走行速度など）により変化するが、一般的に普通のトラフコンベヤでキャリヤ側、リターン側の走行抵抗係数ｆ＝０．０３とした場合に対し、空気浮上式コンベヤではキャリヤ側走行抵抗係数ｆ＝０．０２、リターン側走行抵抗係数ｆ＝０．２とした場合のコンベヤ所要駆動力がほぼ同水準になる。
【００２６】
つぎに、ＥＩ値を求める式であるが、これは円管内のベルト１を幅方向の中央位置で支持された片持ち梁とみなし、その等分布荷重をｗ、たわみをｙとして
ｙ＝ｗｌ４／８ＥＩからＥＩ＝Ｗｌ４／８ｙ／ａ／ｂ　ベルト１を長方形にカットしたベルト片１’の自重Ｗから単位　荷重ｗ（Ｗ／（ａ×ｂ））を求める。
【００２７】
符号ｙ、ｌ、ａ、ｂは図３を参照のこと。
【００２８】
ここで、上記空気浮上式ベルトコンベヤ１１の場合、キャリア側である内側円管１３の内径が外側円管１２よりも小さいので、小さい方の円管１３内径（φｍｍ）を基準にしてＥＩ（ｋｇｆ・ｍｍ２／ｍｍ）の値を求める。
【００２９】
【実施例】
さて、ＥＩの値を求める際の回帰式を特定する必要があるが、前述のとおり、これまでの実績から実機における走行抵抗係数は、数メートル長さの円管を用いた試験による走行抵抗係数測定結果と、かなりの精度で一致することが判っているので、以下のとおりに試験を実施した。
【００３０】
ａ．５水準の円管径に対して、各々異なるＥＩ値を有する５種類の試作ベルトについて走行抵抗係数を測定した。なお、５種類のベルト仕様は、過去の実績により各円管径に対して適正と推定されるＥＩ値の前後のものとなるような仕様とした。
【００３１】
つぎに、５種類の試作ベルトについては、前述の方法でＥＩ値を実測し、各円管径における、ＥＩ値と走行抵抗係数の関係をＥＩの二次回帰式で示した。この結果を下記の表１に記す。
【００３２】
【表１】
2004106980.tif 000003
つぎに求めた回帰式より逆算し、各円管径において、走行抵抗係数が０．２０，０．２５，０．３０になる各々のＥＩ値を推定した。この結果を表２に記す。
【００３３】
【表２】
2004106980.tif 000004
この結果より、走行抵抗係数が０．２０，０．２５，０．３０になる各々の、円管径とＥＩ値の関係を円管径φの二次式で示した。この結果を下記の表３に記すとともに、図６に線図として示す。
【００３４】
ちなみに、図６の線図中には、過去に納入した実績から得られた、円管径とＥＩ値の回帰式も示している。この結果より、実際に設計されたベルトＥＩ値は、上記の試験により推定されるｆ＝０．２となるＥＩ値よりも若干低い値となっているが、これが安全側に設計したもので、両者の数値は近い値となっていることが確認された。
【００３５】
【表３】
2004106980.tif 000005
ｂ．ＥＩ値の上限と下限の範囲については、下記の理由により上限値については特定できるが、下限値についての特定は困難である。
【００３６】
上限値について：リターン側の走行抵抗係数ｆの目標値である０．２から５０％以上増加して走行抵抗係数ｆ＝０．３を超えると、空気浮上式コンベヤの所要動力が一般的な許容率の１５％をオーバーすることになり、円滑な運転ができなくなるおそれがある。しかし、浮上試験結果によれば、走行抵抗係数ｆ＝０．２からｆ＝０．３へ増加したときのＥＩ値の増加率は、各円管とも、３０〜５０％程度である（表２参照）。
【００３７】
そこで、空気浮上式コンベヤにおけるリターン側走行抵抗値の変化に伴う、負荷時の所要動力Ｐ（ｋｗ）を求めたところ、下記の表４から認められるように揚程Ｈ＝０ｍ　傾斜角δ＝０°の時に、走行抵抗係数ｆが変化した場合に所要動力Ｐに与える影響が大きい。
【００３８】
下記の表４は、空気浮上式コンベヤがベルト幅＝１０００ｍｍ、水平機長＝２００ｍ、搬送量１５００ｔ／ｈ、ベルト走行速度＝２５０ｍ／ｍｉｎ、キャリア側走行抵抗係数ｆ＝０．０２の条件で、各揚程ごとにリターン側走行抵抗係数ｆ＝０．２の時の所要動力算出結果を１００％とし、リターン側走行抵抗係数を変量した場合の各所要動力算出結果を％表示したものである。結果的には、ｆ＝０．２からｆ＝０．３に変化した時、コンベヤの負荷時における所要動力Ｐは、約１７．６％増加するので、一般的な許容率１５％をややオーバーするが、上限値としては問題ないものと考えられる。そこで、本発明では、ＥＩをｆ＝０．２の場合におけるＥＩ値の＋５０％より小さい、と特定している。
【００３９】
一方、下限値については、ベルトのＥＩ値が極端に低い場合には、空気を受けて浮上状態にあるベルトの局部が異常に変形するおそれがあるので、走行抵抗係数ｆが増加することがある。しかし、ｆ＝０．２を満たすＥＩ値の付近では、ＥＩ値が低下すれば、走行抵抗係数ｆも低下する。いいかえれば、異常な変形を起こす要因としては、空気の供給量等にも影響され、ベルトのＥＩ値だけではないので、下限値については具体的に特定できない。したがって、ｆ＝０．２を満たすＥＩ値から極端に低くならない範囲で設定する。
【００４０】
【表４】
2004106980.tif 000006
続いて、本発明による空気浮上式ベルトコンベヤにおけるベルトの設計方法についてその実施例を説明する。
【００４１】
まず、ベルトコンベヤのキャリア側とリターン側との円管内径をしらべて小さい方の円管内径φ（ｍｍ）を基準とする。
ＥＩ≦２．１４５１（φ／１００）２　−３．９２５２（φ／１００）−１．３３５０の回帰式に基づいて、実施する空気浮上式ベルトコンベヤの円管内径φｍｍより適正なベルトのＥＩ値を算出する。そして、あらかじめ過去の空気試験あるいは納入した実績のコンベヤベルトのカットサンプルから、算出したＥＩ値を満足するものを複数種類たとえば２〜３種類選択し、さらにその中から被搬送物の種類や空気浮上式ベルトコンベヤの材質、サイズなどを考慮の上、最適なコンベヤベルトを選択して設計する。
【００４２】
つまり、ベルトのＥＩ値に基づいてたとえばそのＥＩ値に該当するカットサンプルを選択すれば、ベルトの厚みや帆布の材質なども確認できるので、選択したカットサンプルから簡単にかつ短時間で設計することができる。なお、カットサンプルした元のベルトがあれば、それを使用することも可能で、この場合にはコンベヤベルトの設計や製作も不要になる。このため、従来のように、空気浮上式のベルトコンベヤの試験装置を実機の円管径に合わせて製作したり、コンベヤベルトの試作品を何種類か作って試験する必要がない。
【００４３】
【発明の効果】
以上に説明したことから明らかなように、本発明にかかる空気浮上式ベルトコンベヤとその設計方法には、つぎのような優れた効果がある。
【００４４】
（１）本発明の設計方法では、コンベヤベルトを複数試作し実験装置でテストして走行抵抗係数を計測し、その中で走行抵抗係数ｆが０．２前後になるベルトを選んで使用する従来の方法に比べて、設計期間が大幅に短縮される。
【００４５】
（２）本発明の空気浮上式ベルトコンベヤは、ベルト幅方向の剛性が適正で、ベルトと円管内壁の間から空気が抜けることがなく、また幅方向に平坦な状態になってベルト耳部の接触圧が上昇したり、空気吹き出し部分であるベルトの中央部分が局部的に変形したりせず，正常な浮上状態を保つことができ、円滑にバラ物等の被搬送物を搬送できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は空気浮上式ベルトコンベヤの一例を示す全体概要側面図で、一部を省略して表しており、図１（ｂ）は図１（ａ）の一部を拡大しかつ切り欠いて示す斜視図である。
【図２】図１（ａ）の空気浮上式ベルトコンベヤをＣ−Ｃ線で断面にし拡大して示す縦断面図である。
【図３】カットサンプルのベルト片を用いてＥＩ値を求める態様を示す斜視図である。
【図４】空気浮上式ベルトコンベヤにおけるコンベヤベルトの円管内壁に対する接触状態を示す説明図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｆ）はコンベヤベルトの円管内壁に対する接触状態を示す説明図で、（ａ）〜（ｃ）は静止状態を、（ｄ）〜（ｆ）は浮上状態をそれぞれ示す説明図である。
【図６】ベルトのＥＩ値と円管内径の関係を、ｆ＝０．２・０．２５・０．３の場合において示す線図（曲線）および過去の納入実績のベルトを示す線図（曲線）である。
【符号の説明】
１　コンベヤベルト
１’ベルト片
１１　空気浮上式ベルトコンベヤ
１２　外側円管
１３　内側円管
【図１】
2004106980.tif 000007
【図２】
2004106980.tif 000008
【図３】
2004106980.tif 000009
【図４】
2004106980.tif 000010
【図５】
2004106980.tif 000011
【図６】
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