(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の凹曲面部を有したトラフを備えるトラフユニットの前記トラフ上にコンベアベルトを配置すると共に、前記凹曲面部と前記コンベアベルトとの間に空気を供給してコンベアベルトを浮上させ、該コンベアベルト上に被搬送物を載置して搬送する空気浮上式ベルトコンベア装置のトラフユニットであって、
少なくとも該トラフの前記凹曲面部が、炭素繊維、アラミド繊維やガラス繊維よりも熱伝導率が高く所定の引張強度を備えた金属を強化繊維とする樹脂の複合材からなることを特徴とするトラフユニット。
【請求項２】
前記トラフは、
強化繊維となり金属長繊維からなる強化シートと、
該強化シートと該強化シートとの間に配置され金属短繊維からなる補助シートと
を具備することを特徴とする請求項１に記載のトラフユニット。
【請求項３】
前記トラフは、
少なくとも前記凹曲面部における最外層の強化繊維の延びる方向が、該凹曲面部の曲面形状に沿った周方向であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトラフユニット。
【請求項４】
前記トラフは、
真空注入成形により成形することを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか一つに記載のトラフユニット。
【請求項５】
前記トラフの前記凹曲面部の曲面形状に沿った周方向に対し直角方向両端部に配置され、ユニット同士を位置決めするための位置決め手段をさらに具備することを特徴とする請求項１から請求項４までの何れか一つに記載のトラフユニット。
【請求項６】
前記トラフの前記凹曲面部に埋設され、所定の貫通孔を有したブッシュからなる空気噴出口をさらに具備することを特徴とする請求項１から請求項５までの何れか一つに記載のトラフユニット。
【請求項７】
前記トラフは、
前記凹曲面部の両側端部に、平坦に延びたフランジ部を更に備え、
少なくとも前記凹曲面部と前記フランジ部との境界部に前記凹曲面部に用いる強化繊維よりも可撓性の高い強化繊維を用いることを特徴とする請求項１から請求項６までの何れか一つに記載のトラフユニット。
【請求項８】
請求項１から請求項７までの何れか一つに記載のトラフユニットと、
該トラフユニットの凹曲面部上を空気圧により浮上して移動するコンベアベルトとを具備し、前記トラフユニットを複数連結して構築することを特徴とするトラフユニットを用いた空気浮上式ベルトコンベア装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、種々のものを搬送するための凹曲面部を有したトラフユニットに関し、特にコンベアベルトを空気圧により凹曲面部上を浮上させて移動させるのに好適なトラフユニットおよびそれを用いた空気浮上式ベルトコンベア装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ばら物（例えば、火力発電所における石炭、石膏、および湿灰、製鉄所における鉄鉱石および副原料など）や、小麦、大豆、米などの穀物類（以下、被搬送物と称す）を円滑に搬送するために種々のベルトコンベア装置が用いられている。一般にベルトコンベア装置は、複数のローラを列設することでトラフを構成し、トラフを構成するそれらローラ上にコンベアベルトを載置したものが知られている。
【０００３】
しかしながら、トラフにローラを用いたベルトコンベア装置は、コンベアベルトを円滑に走行させるために、ローラの軸受などに定期的に給油する必要があり、そのメンテナンスに手間がかかるものとなっていた。また、ローラの転動などにより騒音や振動が発生し易く、被搬送物が粉体などの場合、振動により粉塵が発生する恐れがあった。
【０００４】
そこで、近年、メンテナンス対策、粉塵対策および騒音対策として、その搬送方向に連続し、断面が円管状、円弧状、Ｖ字状など種々の形状の凹曲面部を有したトラフ上にコンベアベルトを配置すると共に、凹曲面部とコンベアベルトとの間に空気を供給してコンベアベルトを浮上させ、そのコンベアベルト上に被搬送物を載置して搬送する空気浮上式ベルトコンベア装置が用いられるようになってきている。
【０００５】
例えば、図７（Ａ）に示すように、空気浮上式ベルトコンベア装置１００は、円管状の支持部材１０１の内部に、円弧状の凹曲面部１０２を有した往路側トラフ１０３と復路側トラフ１０４とが上下に備えられ、各トラフ１０３，１０４の中央下側には空気供給用のダクト１０５が設けられている。各トラフ１０３，１０４における凹曲面部１０２の略中央には、ダクト１０５と連通する空気噴出口１０６が列設されており、ブロア１０７から供給される高圧空気がダクト１０５を介して空気噴出口１０６から噴出すことでコンベアベルト１０８を所定量浮上可能とし、コンベアベルト１０８に載置された被搬送物１０９を搬送するようになっている（図７（Ｂ）参照）。なお、空気浮上式ベルトコンベア装置１００は、可動効率などの点からコンベアベルト１０８の浮上量を数ｍｍとすることが望ましいとされている。
【０００６】
出願人は、本願出願時において、従来の技術情報が記載されている文献として、以下のものを知見している。
【特許文献１】特許第３０２７５３９号
【特許文献２】特開２００２−２８４３２２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の空気浮上式ベルトコンベア装置１００では、凹曲面部１０２を有したトラフ１０３，１０４が金属材料からなる板材を曲げ加工することにより形成されているが、均一な凹曲面部１０２に形成することは困難であった。
【０００８】
また、全長の長くなる空気浮上式ベルトコンベア装置１００では、例えば、１０ｍ単位などでトラフ１０３，１０４を分割し、図７（Ｂ）に拡大して示すように、トラフ１０３，１０４の分割体同士を溶接により互いに接合することで、トラフ１０３，１０４を構築しているが、溶接によりトラフ１０３，１０４に歪が発生したり、接合部に段差などができたりして、均一な凹曲面部１０２が得られず、トラフ１０３，１０４を所望の寸法精度に作ることが困難であった。そのため、溶接接合して組み立てた後に、凹曲面部１０２が均一な面となるように調整作業を行っており、空気浮上式ベルトコンベア装置１００の設置に係るコストが増大していた。
【０００９】
そこで、図８（Ａ）に示すような、トラフ１１１が提案されている。このトラフ１１１は、炭素繊維やガラス繊維を強化繊維とする複合材からなるもので、トラフ１１１を複合材により形成することで、トラフ１１１の凹曲面部１０２を均一な面に成形することが可能となり、トラフ１１１を容易に所望の寸法精度とすることができる。しかしながら、トラフ１１１を支持する支持構造体としては、金属材料のものを用いているので、季節や天気などにより気温の変化が激しい場合、トラフ１１１と支持構造体との熱膨張率が大きく異なると、トラフ１１１の接合部などに隙間が発生して高圧空気が漏出し、空気浮上式ベルトコンベア装置１００に不具合が発生する恐れがあった。
【００１０】
また、図８（Ｂ）に示すように、空気浮上式ベルトコンベア装置１００では、そのコンベアベルト１０８における両側端部の耳部１１２において、供給された空気圧が減少することにより所望の浮上量を得ることができず、その耳部１１２がトラフ１１１の凹曲面部１０２と接触し易くなっており、移動するコンベアベルト１０８がトラフ１１１に接触することで、摺動摩擦熱が発生する。
【００１１】
図９は、空気浮上式ベルトコンベア装置におけるコンベアベルトとトラフとの接触部分トラフ表面温度と稼働時間との関係を示すグラフであり、符号ａは金属製のトラフ１０３であり、符号ｂは炭素繊維を強化繊維とする複合材からなるトラフ１１１を夫々示している。図示するように、金属製のトラフ１０３の場合、その接触部分の温度はおよそ４０℃ほどに上昇するのに対し、複合材のトラフ１１１は、早い段階から８０℃以上の高温となることがわかる。
【００１２】
これは、トラフ１１１の材料として、炭素繊維などの熱伝導率の低い繊維を強化繊維とした複合材を用いたことにより、コンベアベルト１０８との接触により発生した摩擦熱が拡散されず蓄積されることによるものである。なお、このグラフでは１５００秒以上については記載していないが、この後もトラフ１１１の表面温度は上昇しつづけ、１００℃以上となることが判明している。なお、図９に示す温度は、トラフ１０３とトラフ１１１の表面温度であり、コンベアベルト１０８の接触部分の温度はそれ以上となる。
【００１３】
そのため、複合材のトラフ１１１では、コンベアベルト１０８の接触部分が溶融し、トラフ１１１とコンベアベルト１０８との間で、瞬間的な焼付き現象が発生し、コンベアベルト１０８を駆動する駆動モータに大きなトルク変動や過負荷がかかったり、トラフ１１１やコンベアベルト１０８の接触部分が大きく摩耗したりして、駆動モータ、トラフ１１１やコンベアベルト１０８の寿命が短くなり、メンテナンスなどが必要以上となる恐れがあった。
【００１４】
そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、摩擦などによるトラフ表面の温度上昇を抑えると共に、気温などの温度変化に対しても不具合を生じることのない、高精度且つ安価なトラフユニットおよびそれを用いた空気浮上式ベルトコンベア装置の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る空気浮上式ベルトコンベアのトラフユニット（以下、単にトラフユニットと称す）は、「所定の凹曲面部を有したトラフを備えるトラフユニットの前記トラフ上にコンベアベルトを配置すると共に、前記凹曲面部と前記コンベアベルトとの間に空気を供給してコンベアベルトを浮上させ、該コンベアベルト上に被搬送物を載置して搬送する空気浮上式ベルトコンベア装置のトラフユニットであって、少なくとも該トラフの前記凹曲面部が、炭素繊維、アラミド繊維やガラス繊維よりも熱伝導率が高く所定の引張強度を備えた金属を強化繊維とする樹脂の複合材からなる」構成とするものである。ここで、凹曲面部の形状としては、具体的な構成を何ら限定するものではないが、例えば、円管状、円弧状、Ｖ字状などとすることができる。また、強化繊維となる金属としては、炭素繊維、アラミド繊維やガラス繊維などよりも熱伝導率が高く、所定の引っ張り強度を備えたものであれば良く、単金属、合金などを適宜選択することができる。さらに、強化繊維としては、単繊維、撚繊維、或いは単繊維を束にしたものなどとすることもできる。
【００１６】
本発明のトラフユニットによると、少なくともトラフの凹曲面部を、金属を強化繊維とする複合材としていることから、凹曲面部上を移動するコンベアベルトや被搬送物が、凹曲面部と接触することで発生する摩擦熱を、速やかに発散させることが可能となり、その接触部分の温度が上昇するのを抑えることができ、トラフの凹曲面部にコンベアベルトのゴムなどが焼付いたり、凹曲面部やコンベアベルトが大きく摩耗したりするのを防止することができる。また、それにより、メンテナンスなどに係るコストを低減させることができる。
【００１７】
また、本発明のトラフユニットによると、トラフを複合材により形成するので、従来の金属製トラフと比較して、その寸法精度を可及的に高めることが可能となり、トラフユニット同士を組み立てた後の調整作業を大幅に低減させることができる。
【００１８】
さらに、複合材の強化繊維として、金属を用いているので、従来の炭素繊維を用いたものと比べて、金属の強化繊維は安価にものなので、トラフユニットを安価なものとすることができる。
【００１９】
本発明に係るトラフユニットは、上記の構成に加えて、「前記トラフは、強化繊維となり金属長繊維からなる強化シートと、該強化シートと該強化シートとの間に配置され金属短繊維からなる補助シートとを具備する」構成とすることもできる。
【００２０】
ここで、強化シートとしては、その具体的な構成を何ら限定するものではないが、金属長繊維同士を織ったものや、所定方向に配列した金属長繊維を補助繊維などで保持して簾状としたものなどを例示することができる。また、補助シートとしては、その具体的な構成を何ら限定するものではないが、金属短繊維を、不織布状としたもの、マット状としたもの、織布状としたものなどを例示することができる。
【００２１】
ところで、上記構成の効果を確認するために試験を行いその結果を表１に示す。試験は、静止状態とした供試体に回転するドラムを所定の圧力で接触させ、所定時間後の供試体の表面温度を測定した。Ｎｏ．１の供試体は従来の金属からなるトラフに相当する鉄板であり、Ｎｏ．２の供試体は従来の複合材からなるトラフに相当する炭素繊維を強化繊維とした複合材である。Ｎｏ．３は本発明の金属繊維を強化繊維とした複合材であり、補助シートを用いていないものである。また、Ｎｏ．４は本発明の複合材として補助シートに鉄の短繊維を用いたものであり、Ｎｏ．５は同じく補助シートに銅の短繊維を用いたものである。
【表１】
0004734527.tif 000002
【００２２】
上記の表１に示すように、この試験結果から、Ｎｏ．１の従来の鉄の場合は５３．０℃であり、問題のない温度であったのに対し、Ｎｏ．２の従来の複合材の場合、１１２．０℃となりコンベアベルトのゴムが溶融し易い状態となることが判る。それに対して、本発明に相当するＮｏ．３〜５は、８２．８℃、７０．９℃、５６．９℃となり、コンベアベルトのゴムが溶融するのを回避できる温度となることが判る。特に、補助シートを用いた場合、その効果が向上し、鉄よりも熱伝導率の高い銅を用いると、従来の金属からなるトラフと同等の性能を発揮することが判る。なお、コンベアベルトのゴムの耐熱温度を考慮すると、表面の温度が８０℃以下となるようにすることが好ましい。
【００２３】
本発明のトラフユニットによると、金属長繊維からなる強化シートと、強化シート間に金属短繊維からなる補助シートとをトラフに具備させ、強化シートと補助シートとの積層構造としたもので、これにより、強化シートによりトラフの強度や剛性を高めることができる。また、強化シートにより熱を金属長繊維の繊維方向に伝達すると共に、補助シートにより強化シートの積層方向に熱を伝達させることが可能となるので、熱を速やかに拡散させることができる。
【００２４】
本発明に係るトラフユニットは、上記の構成に加えて、「前記トラフは、少なくとも前記凹曲面部における最外層の強化繊維の延びる方向が、該凹曲面部の曲面形状に沿った周方向である」構成とすることもできる。
【００２５】
本発明のトラフユニットによると、少なくともトラフの凹曲面部における最外層の強化繊維の延びる方向を、凹曲面部の曲面形状に沿った周方向とするもので、これにより、トラフの凹曲面部表面の熱をその周方向に伝達させることができ、熱が蓄積されるのを防ぐと共に、速やかに発散させることができる。詳述すると、凹面部とコンベアベルトや被搬送物などとの接触部分は、その移動方向に延びている。つまり、接触することで熱を発生している部分は、コンベアベルトなどの移動方向に帯状に延びており、凹曲面部の最外層の強化繊維をその移動方向に対して直角方向とすることで、熱を接触部分から遠ざかる方向に伝達させることができるので、上記のような効果を奏することができる。
【００２６】
本発明に係るトラフユニットは、上記の構成に加えて、「前記トラフは、真空注入成形により成形する」構成とすることもできる。ここで、真空注入成形とは、成形型の上に、強化繊維からなるシートを、夫々所定方向に複数積層し、その上からバッグフィルムを被せるとともに、成形するものよりも外周において、バッグフィルムと成形型との間を気密にシールし、真空ポンプなどによりバッグフィルム内を減圧することで、バッグフィルム内と接続された樹脂タンクから樹脂をバッグフィルム内へと吸引させて、強化繊維に樹脂を含浸させた上で樹脂を硬化させる方法を例示することができる。
【００２７】
本発明のトラフユニットによると、真空注入成形によりトラフを容易に成形することができる。また、金属の強化繊維は、炭素繊維やガラス繊維などと比較して、各繊維の径が約１００μｍ以上と大きいので、樹脂を含浸させる際の流動抵抗が小さくなり、含浸させ易くすることが可能となる。これにより、真空注入成形に特殊な方法などを用いる必要がなく、簡便な方法で成形でき、製造にかかるコストを低く抑えることができる。
【００２８】
本発明に係るトラフユニットは、上記の構成に加えて、「前記トラフの前記凹曲面部の曲面形状に沿った周方向に対し直角方向両端部に配置され、ユニット同士を位置決めするための位置決め手段をさらに具備する」構成とすることもできる。ここで、位置決め手段としては、その具体的な構成を何ら限定するものではないが、例えば、一方に凸部を他方に凹部を備えそれらを嵌合させるもの、ピンとダボ孔を用いるものなどを例示することができる。
【００２９】
本発明のトラフユニットによると、トラフの凹曲面部の曲面形状に沿った周方向に対し直角方向両端部、すなわち、凹曲面部上を移動するコンベアベルトなどの移動方向の両端部に、ユニット同士を位置決めする位置決め手段を備えたもので、これにより、トラフユニットを移動方向に連結接合する際に、容易に位置決めすることが可能となり、その作業を容易に行うことが可能となる。
【００３０】
なお、トラフユニットの両端部に、板状の壁部を設け、その壁部に位置決め手段を備えるようにした場合、位置決め手段を備え易くすることができると共に、トラフユニット同士を連結接合する際に、壁部を弾性変形させて撓ませることで、容易に連結接合したり解除したりすることが可能となる。
【００３１】
本発明に係るトラフユニットは、上記の構成に加えて、「前記トラフの前記凹曲面部に埋設され、所定の貫通孔を有したブッシュからなる空気噴出口をさらに具備する」構成とすることもできる。ここで、ブッシュとしては、ある程度の硬さを備え、加工精度の出せるものであれば、金属や樹脂などその材質を特に限定するものではない。
【００３２】
本発明のトラフユニットによると、トラフの凹曲面部に埋設され、所定の貫通孔を有したブッシュからなる空気噴出口を備えたもので、空気噴出口から空気を噴出すことで、凹曲面部上のコンベアベルトを浮上させることができ、トラフユニットを空気浮上式ベルトコンベア装置に好適に用いることが可能となる。
【００３３】
また、空気噴出口を、貫通孔を有したブッシュにより形成しており、空気噴出口となる貫通孔の加工精度を高いものとすることができる。詳述すると、複合材は、その強化繊維とバインダとなる樹脂との硬さなどが異なるため、切削加工などによる加工面の面粗度が粗くなり、精度を必要とする切削加工を行うには不向きなものであったが、加工精度の出せる材質からなるブッシュを埋設することにより、高い加工精度を必要とする空気噴出口を実現することが可能となる。なお、ブッシュの埋設は、トラフの成形と同時であってもよいし、成形後に埋設しても良い。
【００３４】
本発明に係るトラフユニットは、上記の構成に加えて、「前記トラフは、前記凹曲面部の両側端部に、平坦に延びたフランジ部を更に備え、少なくとも前記凹曲面部と前記フランジ部との境界部に前記凹曲面部に用いる強化繊維よりも可撓性の高い強化繊維を用いる」構成とすることもできる。ここで、可撓性の高い強化繊維としては、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維などを例示することができ、それ以外の繊維であっても良い。
【００３５】
本発明のトラフユニットによると、少なくとも形状変化の著しい部分に可撓性の高い強化繊維を用いることで、形状変化に追従させることが可能となり、複雑な形状のものでも成形することができる。また、可撓性の高い強化繊維に安価なものを用いることで、トラフユニット全体のコストを安価なものとすることもできる。
【００３６】
本発明に係るトラフユニットを用いた空気浮上式ベルトコンベア装置は、「上記のトラフユニットと、該トラフユニットの凹曲面部上を空気圧により浮上して移動するコンベアベルトとを具備し、前記トラフユニットを複数連結して構築する」構成とするものである。
【００３７】
本発明のトラフユニットを用いた空気浮上式ベルトコンベア装置によると、上記のトラフユニットを互いに連結結合して構築するもので、上記と同様の効果を奏する他に、高精度なトラフユニットにより構築するので、コンベアベルトを良好に浮上させることができると共に、トラフユニットを連結接合した後の調整作業も少なくてすむので、空気浮上式ベルトコンベア装置の設置に係るコストも低減させることができる。
【００３８】
また、トラフユニットは、金属を強化繊維とする複合材からなっており、空気浮上式ベルトコンベア装置におけるトラフユニットの支持構造体と略同じ熱膨張率のものとすることができるので、気温などの変化によりトラフユニットや支持構造体が膨張や収縮しても、トラフユニット同士の接合部などに隙間が生じることがなく、温度変化により空気浮上式ベルトコンベア装置に不具合が発生するのを防止することができる。
【００３９】
さらに、トラフユニットは安価なものとなっているので、空気浮上式ベルトコンベア装置全体も安価なものとすることができる。
【００４０】
また、トラフの凹曲面部とコンベアベルトとが接触して摩擦熱が発生しても、速やかにその熱を拡散させることができるので、トラフ表面やコンベアベルトの接触部分の温度が上昇し、瞬間的な焼付き現象が発生して、コンベアベルトの駆動モータに大きなトルク変動や過負荷がかかったり、トラフやコンベアベルトの接触部分が大きく摩耗したりして、駆動モータ、トラフやコンベアベルトの寿命が短くなるなどの問題を抑制することができる。これにより、メンテナンスなどに係るコストを低く抑えることができる。
【発明の効果】
【００４１】
上記のように本発明によると、摩擦などによるトラフ表面の温度上昇を抑えると共に、気温などの温度変化に対しても不具合を生じることのない、高精度且つ安価なトラフユニットおよびそれを用いた空気浮上式ベルトコンベア装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明を実施するための最良の形態であるトラフユニットおよびそれを用いた空気浮上式ベルトコンベア装置について、図１乃至図６に基づき説明する。図１は本発明のトラフユニットを用いた空気浮上式ベルトコンベア装置の概略構成を示す斜視図である。図２は本発明のトラフユニットを単品で示す平面斜視図であり、図３は図１のトラフユニットの底面斜視図であり、図４（Ａ）はトラフユニットの断面図であり、（Ｂ）はトラフユニットの形状変化の著しい部分の拡大断面図であり、（Ｃ）はトラフユニットの空気噴出口の拡大断面図であり、図５は本発明のトラフユニットの成形方法を説明する説明図である。また、図６は本発明のトラフユニットと従来のトラフとの温度上昇を比較するグラフである。
【００４３】
図１に示すように、本実施形態の空気浮上式ベルトコンベア装置１は、複数のトラフユニット２と、トラフユニット２の凹曲面部３上を空気圧により浮上して移動するコンベアベルト４とを備え、それらトラフユニット２を互いに連結接合することで構築したものである。この空気浮上式ベルトコンベア装置１は、コンベアベルト４に載置された、ばら物や穀物類などの被搬送物を搬送するものであり、無端環状に形成されたコンベアベルト４が、図示しないヘッドプーリとテールプーリとに巻き掛けられ、プーリを駆動モータなどで回転駆動することで、コンベアベルト４が移動すると共に、トラフユニット２の凹曲面部３上のコンベアベルト４は、凹曲面部３とコンベアベルト４との間に供給された高圧の空気により凹曲面部３上を浮上した状態で移動するものである。
【００４４】
まず、トラフユニット２は、図２および図３に示すように、所定形状の凹曲面部３を有したトラフ本体５と、トラフ本体５の凹曲面部３の曲面形状に沿った周方向に対し直角方向両端部に凹曲面部３より垂下するように設けられた板状の壁部６Ａ，６Ｂと、図２中左側の壁部６Ａに備えられた二つの凸部７と、図３中左側（図２では右側に相当）の壁部６Ｂに備えられた二つの凹部８と、凹曲面部３の中央下側に備えられたダクト９と、凹曲面部３の略中央に列設され、その表面側とダクト９とを連通する複数の空気噴出口１０とから構成されている。
【００４５】
トラフ本体５の凹曲面部３は、金属を強化繊維とする複合材からなっており、本例では、強化繊維としてスチールワイヤの撚線を用いている。また、トラフ本体５における凹曲面部３の両側端部には、略平坦なフランジ部１１が備えられており、このフランジ部１１には、所定間隔で取付け用の孔１２が穿設されている。
【００４６】
図２および図４（Ｂ）に示すように、このトラフ本体５は、凹曲面部３において、強化繊維となり金属長繊維からなる強化シート１３と、金属短繊維からなる補助シート１４とが、順次交互に積層され、バインダーとなる樹脂１５によりそれらを一体とした構成とされている。図示するように、凹曲面部３の最外層の強化シート１３Ａは、その強化繊維の延びる方向が、凹曲面部３の曲面形状に沿った周方向とされており、それ以外の強化シート１３の強化繊維の延びる方向は、例えば、順次互いに直交する方向となるように配置されている。なお、図４（Ｂ）では、補助シート１４を省略して示してある。
【００４７】
ここで、強化シート１３を積層する際の、強化繊維の方向は、強化シート１３を積層する枚数などにより異なっており、例えば、基本として、積層枚数が、３，５，７，・・・などの奇数枚の場合は、順次互いに直交するように配置し、一方、積層枚数が、４，６，８・・・などの偶数枚の場合は、積層方向の中心においてミラー対象となるように順次互いに直交するように配置することが望ましい。しかしながら、成形後の剛性や強度、歪などを勘案して強化繊維の方向を適宜設定して積層しても良い。
【００４８】
本例の強化シート１３は、所定方向に配列したスチールワイヤからなるもので、成形する際に取り扱い易いように、補助繊維によりそれらスチールワイヤが互いに保持されてシート状となっている。また、補助シート１４は、金属短繊維を互いに絡ませてマット状の不織布としたものである。因みに、本例では、スチールワイヤとして、米国のHardwire LLC社のItem Number [GYB3×2-23]を用いている。また、補助シートとしては、同社の商品名“Ｍ”のItem Number [M-14.4-AO]（鉄製）やItem Number [CM-14.75-AO]（銅製）を用いている。
【００４９】
図４（Ｂ）に示すように、このトラフ本体５において、その凹曲面部３の両側端部近傍からフランジ部１１では、強化シート１３よりも可撓性の高い第二強化シート１６を積層したものとなっている。この第二強化シート１６は、強化シート１３の強化繊維よりも可撓性の高い強化繊維を用いており、本例では、ガラス繊維を織布としたものである。
【００５０】
図示するように、この凹曲面部３とフランジ部１１との境界部は、その形状が著しく変化しており、凹曲面部３のいくつかの強化シート１３は、その周方向の長さが短くされ、代わりに、フランジ部１１側からいくつかの第二強化シート１６が、境界部で曲げられた上で凹曲面部３側に挿入された状態で積層されている。これにより、凹曲面部３とフランジ部１１とが連続した一体のものとなっている。
【００５１】
凹曲面部３の略中央には、図４（Ｃ）に拡大して示すように、空気噴出口１０が設けられており、この空気噴出口１０は、凹曲面部３に埋設され、所定の貫通孔１７を有したブッシュ１８により構成されている。このブッシュ１８は、外形が円筒状とされ、凹曲面部３の表面に対して反対側（図中下側）の外周に、その軸直角方向外方に突出する鍔部１９と、鍔部１９の上方に所定深さの溝２０とが形成されており、この鍔部１９と溝２０により、ブッシュ１８が凹曲面部３から脱落しないようになっている。なお、本例では、ブッシュ１８は、ステンレス製とされ、その外周表面には、複合材との接着性を高めるための接着表面処理が施されている。
【００５２】
壁部６Ａの凸部７は、先細り形状の円柱とされ、壁部６Ｂの凹部８は、その開口部に向かうに従って拡径する円柱溝とされており、図１に拡大して示すように、凸部７と凹部８とは互いに嵌合可能とされている。そして、凸部７と凹部８とを互いに嵌合することで、トラフユニット２同士を位置決めすることができ、本発明の位置決め手段に相当するものである。
【００５３】
ダクト９は、図４（Ａ）にも示すように、上面が開口した箱型とされており、凹曲面部３の裏面側略中央に気密に取り付けられている。このダクト９もまた、トラフ本体と同様の複合材からなっている。なお、図３中符号２１は、ダクト内へ高圧の空気を供給するための供給口であり、符号２２は、メンテナンス時などの際に用いる排出口である。
【００５４】
次に、本実施形態のトラフユニット２の成形方法について図５を基に説明する。本例のトラフユニットは、トラフユニット２の表面を成形するための成形型２３を用いて、公知の真空注入成形法により成形するものである。まず、成形型２３の凹曲面部３に相当する位置に、最外層となる強化シート１３Ａをその繊維方向が凹曲面部３の曲面形状に沿った周方向となるように載置する。その上から、補助シート１４を載置し、さらに強化シート１３、補助シート１４を交互に載置し積層する。この際、本例では、強化シート１３は、７枚とされ、その繊維方向が順次互いに直交するように配置する。なお、本例では、ゲルコート層を設けないが、設ける場合は、熱伝導率の高いゲルコート層とすることが望ましい。
【００５５】
一方、トラフユニット２において、凹曲面部３とフランジ部１１との境界部など形状変化の著しい部分などでは、強化シート１３を構成する金属強化繊維が硬くて、容易にその形状変化に沿うように曲げられず、強化シート１３を連続して積層することが困難であるので、図４（Ｂ）に示すように、フランジ部１１を強化シート１３よりも可撓性の高いガラス繊維からなる第二強化シート１６で積層すると供に、凹曲面部３側に第二強化シート１６を挿入させて積層する。また、成形型２３の空気噴出口１０に対応する位置には、ブッシュ１８をセットするための図示しないセットピンが立設されており、そのセットピンにブッシュ１８をセットする。
【００５６】
強化シート１３などの配置が完了したら、それらの上から、バッグフィルム２４を被せると供に、トラフユニット２よりも外周において、成形型２３とバッグフィルム２４との間を気密にシールする。その後、バッグフィルム２４の所定の位置に、真空ポンプ２５に接続された真空チューブ２６と、樹脂タンク２７に接続された供給チューブ２８とを接続し、真空ポンプ２５を作動させ、バッグフィルム２４内を減圧する。
【００５７】
そして、バッグフィルム２４内が減圧されることにより、供給チューブ２８を介して樹脂タンク２７の樹脂１５がバッグフィルム２４内へと供給され、強化シート１３などに樹脂１５が含浸し、所定量樹脂１５が含浸したところで、供給チューブ２８のバルブ２９を閉鎖して樹脂１５の供給を停止すると供に、真空ポンプ２５による真空圧により、バッグフィルム２４を成形型２３の方向へ押圧させ、強化シート１３などを圧縮・密着させ、その状態で樹脂１５を硬化させる。
【００５８】
樹脂１５が硬化したら、脱型し、バリなどを仕上げると供に、別途成形したダクト９を凹曲面部３の裏面側に気密に取り付けてトラフユニット２が完成する。なお、トラフ本体５のフランジ部１１は、第二強化シート１６としてガラス繊維のものを用いているので、支持構造体などにトラフユニット２を取り付けるための孔１２を容易に穿設することができる。
【００５９】
ところで、本実施形態のトラフユニット２を用いた空気浮上式ベルトコンベア装置１を構築する場合、図１に示すように、複数のトラフユニット２を空気浮上式ベルトコンベア装置１の搬送方向に連結接合する。その際に、トラフユニット２に備えられた凸部７と凹部８とを互いに嵌合させることで、トラフユニット２同士を容易に所定の位置に位置決めすることができる。
【００６０】
そして、トラフユニット２のフランジ部１１を、空気浮上式ベルトコンベア装置１の図示しない支持構造体に載置すると供に、フランジ部１１に穿設された孔１２にビスなどを挿通してフランジ部１１を支持構造体に固定することで構築される。なお、互いに当接している壁部６Ａ，６Ｂに、貫通孔を穿設してボルト・ナットなどによる締結しても良い。
【００６１】
一方、何らかの理由により、空気浮上式ベルトコンベア装置１から一部のトラフユニット２を取り外したい場合は、該当するトラフユニット２を支持構造体に固定しているビスなどを外し、そのトラフユニット２の壁部６Ａ，６Ｂを長手方向（図１中左右方向）に撓ませることで、凸部７と凹部８との嵌合を解除し、その状態でトラフユニット２を引き上げることで、他のトラフユニット２はそのままで、支持構造体から外すことができる。なお、外した所にトラフユニット２を嵌める場合は、その逆の動作を行うことで容易に嵌めることができる。
【００６２】
このように、本実施形態によると、トラフユニット２の凹曲面部３を、金属長繊維から成る強化シート１３と、金属短繊維からなる補助シート１４とを交互に積層すると供に、最外層の強化シート１３Ａの繊維方向を凹曲面部３の曲面形状に沿った周方向とする複合材により形成したことにより、凹曲面部３上を移動するコンベアベルト４や被搬送物が、接触して摩擦熱が発生しても、速やかに発散させることが可能となる。
【００６３】
図６は、その効果を示すもので、従来の金属製トラフ程ではないが、従来の複合材からなるトラフと比較して大幅に凹曲面部３における接触部分の温度が上昇するのを抑えることができることが判る。これにより、凹曲面部３にコンベアベルト４のゴムなどが焼付いたり、凹曲面部３やコンベアベルト４が大きく摩耗したりするのを防止することができる。また、それにより、メンテナンスなどに係るコストを低減させることができる。なお、図６の試験は、表１の試験と比較して試験環境温度が２０℃前後低い環境温度で行ったものである。
【００６４】
また、トラフユニット２を複合材により形成しているので、従来の金属製トラフと比較して、その寸法精度を可及的に高めることが可能となると供に、位置決め手段として凸部７と凹部８とを備えているので、トラフユニット同士を容易に位置決めできるので、それらを組み立てた後の調整作業を大幅に低減させることができる。
【００６５】
さらに、複合材の強化繊維として、金属を用いると供に、凹曲面部３以外の部分に安価なガラス繊維を用いており、従来の炭素繊維を用いたものと比べて、トラフユニット２および空気浮上式ベルトコンベア装置１を安価なものとすることができる。
【００６６】
また、凹曲面部３に貫通孔１７を有したブッシュ１８を埋設することで空気噴出口１０を形成しているので、加工精度を高めることのできない複合材でも、空気噴出口１０の精度を高めることができるので、空気噴出口１０から所望の状態に高圧空気を噴出させることができ、コンベアベルト４を確実に浮上させることができる。
【００６７】
さらに、トラフユニット２は、金属を強化繊維とする複合材からなっており、空気浮上式ベルトコンベア装置１におけるトラフユニット２の支持構造体と略同じ熱膨張率のものとしているので、気温などの変化によりトラフユニット２や支持構造体が膨張や収縮しても、トラフユニット２同士の接合部などに隙間が生じることがなく、温度変化により空気浮上式ベルトコンベア装置１に不具合が発生するのを防止することができる。
【００６８】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。
【００６９】
すなわち、本実施形態のトラフユニット２では、強化シート１３と補助シート１４とを交互に積層したものを示したが、これに限定するものではなく、補助シート１４を備えていないものでも良い。
【００７０】
また、本実施形態のトラフユニット２では、トラフ本体５とダクト９とを別体で成形して組み立てたものを示したが、トラフ本体５とダクト９とを一体成形しても良い。これにより、組み立てが不要となり、コストを低減させることができる。
【００７１】
さらに、本実施形態のトラフユニット２では、空気噴出口１０としてのブッシュ１８をトラフ本体５の成形と同時に埋設されるものを示したが、これに限定するものではなく、トラフ本体５の成形後にブッシュ１８を埋設するようにしても良い。これにより、トラフ本体５の成形に係る手間を簡略化することができる。
【００７２】
また、本実施形態のトラフユニット２では、凹曲面部３の略全面に渡って金属を強化繊維とする複合材のものを示したが、これに限定するものではなく、例えば、特に接触して温度が上昇する部分付近のみを金属の強化繊維とし、残りの部分をガラス繊維などの安価な強化繊維としても良い。これにより、コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明のトラフユニットを用いた空気浮上式ベルトコンベア装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明のトラフユニットを単品で示す平面斜視図である。
【図３】図１のトラフユニットの底面斜視図である。
【図４】図４（Ａ）はトラフユニットの断面図であり、（Ｂ）はトラフユニットの形状変化の著しい部分の拡大断面図であり、（Ｃ）はトラフユニットの空気噴出口の拡大断面図である。
【図５】本発明のトラフユニットの成形方法を説明する説明図である。
【図６】本発明のトラフユニットと従来のトラフとの温度上昇を比較するグラフである。
【図７】（Ａ）は金属製トラフを用いた従来の空気浮上式ベルトコンベア装置の断面図であり、（Ｂ）はそのトラフを示す斜視図である。
【図８】（Ａ）は図７とは異なる従来の複合材からなるトラフの斜視図であり、（Ｂ）はコンベアベルトと供に示す部分拡大断面図である。
【図９】（Ａ）は従来の空気浮上式ベルトコンベア装置におけるコンベアベルトとトラフとの接触部分のトラフ表面温度と時間との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７５】
１  空気浮上式ベルトコンベア装置
２  トラフユニット
３  凹曲面部
４  コンベアベルト
５  トラフ本体（トラフ）
７  凸部（位置決め手段）
８  凹部（位置決め手段）
１０  空気噴出口
１１  フランジ部
１３  強化シート
１３Ａ  強化シート（最外層）
１４  補助シート
１６  第二強化シート
１７  貫通孔
１８  ブッシュ
【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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