(57)【要約】【課題】使用条件に合致した耐久性を有する上カバーゴムの仕様を効率的に決定することができるコンベヤベルトの仕様決定方法を提供する。【解決手段】搬送物Ｓを投入して積載搬送する際にコンベヤベルト１が受ける水平方向エネルギＥＨ及び垂直方向エネルギＥＶを指標にして分類したコンベヤベルト１の使用条件のシビアリティのカテゴリＣ１〜Ｃ５毎に上カバーゴム３の耐摩耗性及び耐カット性を含む所定の特性の許容範囲を設定したデータベース作成し、各所定の特性に影響する上カバーゴム３の代表的なゴム物性による所定の特性に対する影響具合を把握しておき、コンベヤベルト１の使用条件からデータベースに基づいてカテゴリを特定し、そのカテゴリにおいて所定の特性を許容範囲内にさせる代表的なゴム物性の適切な範囲を特定し、このゴム物性が適切な範囲内にあるゴム種を上カバーゴムとして選択する。【選択図】図１
2016204159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンベヤベルトの上カバーゴムの上に搬送物を投入して積載搬送することによりコンベヤベルトが受ける水平方向エネルギおよび垂直方向エネルギを指標にして、コンベヤベルトの使用条件のシビアリティを複数のカテゴリに分類し、それぞれのカテゴリ毎に前記上カバーゴムの少なくとも耐摩耗性および耐カット性を含む所定の特性について許容範囲を設定したデータベースを作成するとともに、それぞれの前記所定の特性に影響する上カバーゴムの代表的なゴム物性を設定し、設定した代表的なゴム物性による前記所定の特性に対する影響具合を把握しておき、コンベヤベルトの仕様を決定する際には、そのコンベヤベルトの使用条件から前記データベースに基づいてそのシビリアティのカテゴリを特定するとともに、その特定したカテゴリにおいて前記所定の特性を許容範囲内にさせる前記代表的なゴム物性の適切な範囲を特定し、前記代表的なゴム物性がこの特定した適切な範囲内にあるゴム種を上カバーゴムとして選択することを特徴とするコンベヤベルトの仕様決定方法。
【請求項２】
前記コンベヤベルトの使用条件のシビアリティを少なくとも５つのカテゴリに分類する請求項１に記載のコンベヤベルトの仕様決定方法。
【請求項３】
前記代表的なゴム物性に、損失係数およびゴム硬度が含まれる請求項１または２に記載のコンベヤベルトの仕様決定方法。
【請求項４】
前記使用条件に、コンベヤベルトが使用される場所の雰囲気温度が含まれ、異なる複数の雰囲気温度が設定されて、それぞれの雰囲気温度について前記データベースを作成する請求項１〜３のいずれかに記載のコンベヤベルトの仕様決定方法。
【請求項５】
前記雰囲気温度に、マイナス２０℃以下の所定温度、プラス８０℃以上の所定温度および０℃以上プラス４０℃以下の所定温度が含まれ、少なくともこれら３つの雰囲気温度が設定される請求項４に記載のコンベヤベルトの仕様決定方法。
【請求項６】
ゴム種毎にサンプルを用いて、前記サンプルに付与される押圧力によって生じる見かけの圧縮応力を異ならせてゴムの耐摩耗性試験を行い、前記見かけの圧縮応力とその試験により得られた前記サンプルの表面粗さとの関係を取得し、かつ、前記表面粗さとその試験により得られた前記サンプルの単位摩擦エネルギ当たりの摩耗量と関係を取得し、これら取得した関係に基づいて、前記表面粗さと前記見かけの圧縮応力と前記単位摩擦エネルギ当たりの摩耗量との相関関係を示すデータベースを作成し、コンベヤベルトの仕様を決定する際には、上カバーゴムに対して運搬物により付与される押圧力によって生じる見かけの圧縮応力と、前記相関関係を示すデータベースとに基づいて、前記サンプルの単位摩擦エネルギ当たりの摩耗量が予め設定した許容範囲内になるゴム種を上カバーゴムとして選択する請求項１〜５のいずれかに記載のコンベヤベルトの仕様決定方法。
【請求項７】
粘弾性特性が異なる複数のゴム種のサンプルを用いて、前記カテゴリそれぞれの使用条件に対応させてゴムの耐摩耗性試験を行い、その試験により得られた前記サンプルの表面粗さから算出される平均摩耗ピッチとそのサンプルのゴム種の粘弾性特性との関係を取得し、かつ、前記平均摩耗ピッチとその試験により得られた前記サンプルの実際の摩耗量との関係を取得し、これら取得した関係に基づいて、前記平均摩耗ピッチと前記粘弾性特性と前記サンプルの実際の摩耗量との相関関係を示すデータベースを作成し、コンベヤベルトの仕様を決定する際には、ゴム種の粘弾性特性と、前記相関関係を示すデータベースとに基づいて、前記サンプルの実際の摩耗量が予め設定した許容範囲内になるゴム種を上カバーゴムとして選択する求項１〜５のいずれかに記載のコンベヤベルトの仕様決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンベヤベルトの仕様決定方法に関し、さらに詳しくは、使用条件に合致した耐久性を有する上カバーゴムの仕様を効率的に決定することができるコンベヤベルトの仕様決定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄鉱石や石灰石等の鉱物資源をはじめとして様々な物がコンベヤベルトによって搬送される。コンベヤベルトによって物が搬送される場合、その搬送物はホッパや別のコンベヤベルトからコンベヤベルトの上カバーゴムに投入される。投入された搬送物は上カバーゴムに積載されてコンベヤベルトの走行方向に搬送される。コンベヤベルトの上カバーゴムに搬送物が投入される際には、上カバーゴムは衝撃を受け、その搬送物の表面が鋭利であればカット傷が生じることもある。搬送物が上カバーゴムに積載されて搬送される際には、搬送物が上カバーゴム上を摺動して上カバーゴムが摩耗する。そのため、従来、上カバーゴムの耐カット性を向上させるため、或いは、耐摩耗性を向上させるために種々の提案がされている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
上カバーゴムに生じるカット傷の大きさや発生頻度、摩耗量等は、コンベヤベルトの使用条件（搬送物の種類も含む）によって大きく変化する。また、同じ使用条件下であっても上カバーゴムのゴム物性によって、その損傷具合が異なる。そのため、コンベヤベルトの仕様（例えば、上カバーゴムの仕様）を決定するには、使用条件に基づいてその都度、いわば専用的な仕様として決定する必要があり、多大な工数を要するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−８８９２２号公報
【特許文献２】特開２０１４−４０２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、使用条件に合致した耐久性を有する上カバーゴムの仕様を効率的に決定することができるコンベヤベルトの仕様決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】
【０００６】
上記目的を達成するため本発明のコンベヤベルトの仕様決定方法は、コンベヤベルトの上カバーゴムの上に搬送物を投入して積載搬送することによりコンベヤベルトが受ける水平方向エネルギおよび垂直方向エネルギを指標にして、コンベヤベルトの使用条件のシビアリティを複数のカテゴリに分類し、それぞれのカテゴリ毎に前記上カバーゴムの少なくとも耐摩耗性および耐カット性を含む所定の特性について許容範囲を設定したデータベースを作成するとともに、それぞれの前記所定の特性に影響する上カバーゴムの代表的なゴム物性を設定し、設定した代表的なゴム物性による前記所定の特性に対する影響具合を把握しておき、コンベヤベルトの仕様を決定する際には、そのコンベヤベルトの使用条件から前記データベースに基づいてそのシビリアティのカテゴリを特定するとともに、その特定したカテゴリにおいて前記所定の特性を許容範囲内にさせる前記代表的なゴム物性の適切な範囲を特定し、前記代表的なゴム物性がこの特定した適切な範囲内にあるゴム種を上カバーゴムとして選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
搬送物が投入されて積載搬送される際にコンベヤベルトが受ける水平方向エネルギは主に上カバーゴムの摩耗量に大きく影響し、垂直方向エネルギは主に上カバーゴムのカット傷の大きさや発生頻度に大きく影響する。そのため、この水平方向エネルギおよび垂直方向エネルギを指標にしてコンベヤベルトの使用条件のシビアリティを複数のカテゴリに分類したデータベースを備えておけば、使用条件を適切に区分し易くなる。
【０００８】
また、それぞれのシビリアティのカテゴリにおいては、耐久性を向上させるために上カバーゴムの耐摩耗性や耐カット性等の所定の特性について許容範囲がある。これら所定の特定に影響する上カバーゴムの代表的なゴム物性を設定して、設定した代表的なゴム物性による前記所定の特性に対する影響具合を把握しておけば、そのコンベヤベルトの使用条件から、前記所定の特性を許容範囲にする上カバーゴムのゴム種を効率的に決定することができる。
【０００９】
ここで、前記コンベヤベルトの使用条件のシビアリティを、例えば少なくとも５つのカテゴリに分類する。５つ以上のカテゴリに分類すれば、コンベヤベルトの実際の使用条件を概ね網羅することができる。
【００１０】
前記代表的なゴム物性には、例えば損失係数およびゴム硬度を含める。損失係数およびゴム硬度は上カバーゴムの損傷具合に大きく影響するので、これらのゴム物性を考慮することにより、一段と使用条件に合致した耐久性に優れた上カバーゴムの仕様を決定することができる。
【００１１】
前記使用条件に、コンベヤベルトが使用される場所の雰囲気温度が含まれ、異なる複数の雰囲気温度が設定されて、それぞれの雰囲気温度について前記データベースを作成することもできる。コンベヤベルトの使用条件のうち、雰囲気温度はコンベヤベルトの耐久性（寿命）に最も大きく影響する。そのため、雰囲気温度を使用条件に含めておくと、実際の使用条件に合致したより適切な上カバーゴムの仕様を決定することができる。
【００１２】
例えば前記雰囲気温度に、マイナス２０℃以下の所定温度、プラス８０℃以上の所定温度および０℃以上プラス４０℃以下の所定温度が含まれ、少なくともこれら３つの雰囲気温度が設定される。これにより、コンベヤベルトが使用される場所の雰囲気温度を概ね網羅することができる。
【００１３】
さらに、ゴム種毎にサンプルを用いて、前記サンプルに付与される押圧力によって生じる見かけの圧縮応力を異ならせてゴムの耐摩耗性試験を行い、前記見かけの圧縮応力とその試験により得られた前記サンプルの表面粗さとの関係を取得し、かつ、前記表面粗さとその試験により得られた前記サンプルの単位摩擦エネルギ当たりの摩耗量と関係を取得し、これら取得した関係に基づいて、前記表面粗さと前記見かけの圧縮応力と前記単位摩擦エネルギ当たりの摩耗量との相関関係を示すデータベースを作成し、コンベヤベルトの仕様を決定する際には、上カバーゴムに対して運搬物により付与される押圧力によって生じる見かけの圧縮応力と、前記相関関係を示すデータベースとに基づいて、前記サンプルの単位摩擦エネルギ当たりの摩耗量が予め設定した許容範囲内になるゴム種を上カバーゴムとして選択することもできる。
【００１４】
或いは、粘弾性特性が異なる複数のゴム種のサンプルを用いて、前記カテゴリそれぞれの使用条件に対応させてゴムの耐摩耗性試験を行い、その試験により得られた前記サンプルの表面粗さから算出される平均摩耗ピッチとそのサンプルのゴム種の粘弾性特性との関係を取得し、かつ、前記平均摩耗ピッチとその試験により得られた前記サンプルの実際の摩耗量との関係を取得し、これら取得した関係に基づいて、前記平均摩耗ピッチと前記粘弾性特性と前記サンプルの実際の摩耗量との相関関係を示すデータベースを作成し、コンベヤベルトの仕様を決定する際には、ゴム種の粘弾性特性と、前記相関関係を示すデータベースとに基づいて、前記サンプルの実際の摩耗量が予め設定した許容範囲内になるゴム種を上カバーゴムとして選択することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】コンベヤベルトラインを単純化して例示する説明図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】コンベヤベルトが受ける水平方向エネルギおよび垂直方向エネルギの状態を例示する説明図である。
【図４】分類されたカテゴリを例示する説明図である。
【図５】データベースの構造を例示する説明図である。
【図６】上カバーゴムの所定の特性と代表的なゴム物性との関係を例示する説明図である。
【図７】設定されたそれぞれの雰囲気温度についてのカテゴリを例示する説明図である。
【図８】摩耗試験装置の基本構造を例示する説明図である。
【図９】サンプルの表面に形成される摩耗の筋を例示する説明図である。
【図１０】サンプルの表面粗さを例示するグラフ図である。
【図１１】サンプルに生じる見かけの圧縮応力と表面粗さとの関係を例示するグラフ図である。
【図１２】サンプルの表面粗さと単位摩擦エネルギ当たりの摩耗量との関係を例示するグラフ図である。
【図１３】サンプルに生じる見かけの圧縮応力と単位摩擦エネルギ当たりの摩耗量との関係を例示するグラフ図である。
【図１４】サンプルの平均摩耗ピッチと粘弾性特性との関係を例示するグラフ図である。
【図１５】サンプルの実際の摩耗量と平均摩耗ピッチとの関係を例示するグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明のコンベヤベルトの仕様決定方法を、図に示した実施形態に基づいて説明する。
【００１７】
図１に例示するコンベヤベルトラインでは、別のコンベヤベルト７によって搬送された搬送物Ｓがコンベヤベルト１に投入されて、このコンベヤベルト１によって搬送先に搬送される。コンベヤベルト１にはホッパ等を通じて搬送物Ｓが投入されることもある。コンベヤベルト１は、プーリ５ａ、５ｂ間に架け渡されていて所定のテンションで張設されている。
【００１８】
図２に例示するようにコンベヤベルト１は、帆布やスチールコード等の心体で構成される心体層２と、心体層２を挟む上カバーゴム３と下カバーゴム４とにより構成されている。心体層２は、コンベヤベルト１を張設するためのテンションを負担する部材である。コンベヤベルト１のキャリア側では下カバーゴム４が支持ローラ６により支持され、リターン側では上カバーゴム３が支持ローラ６により平坦状に支持されている。コンベヤベルト１のキャリア側ではベルト幅方向に３つの支持ローラ６が配置されていて、これらの支持ローラ６によってコンベヤベルト１は所定のトラフ角度ａで凹状に支持されている。駆動側のプーリ５ａが回転駆動することにより、コンベヤベルト１は一方向に所定の走行速度Ｖ１で稼働する。搬送物Ｓは上カバーゴム３の上に投入され、上カバーゴム３に積載されて搬送される。
【００１９】
このコンベヤベルトラインでは図３に例示するように、このコンベヤベルト１と別のコンベヤベルト７とが上下差ｈ（それぞれの搬送面の高さ位置の差ｈ）で配置されている。別のコンベヤベルト７では搬送物Ｓが水平方向速度Ｖ０、垂直方向速度ゼロで搬送されている。この搬送物Ｓが別のコンベヤベルト７からコンベヤベルト１に向かって投入される瞬間、質量ｍの搬送物Ｓが有する運動エネルギは（ｍ＊Ｖ０2）／２である。また、この時のコンベヤベルト１の搬送面の位置を基準にすると、質量ｍの搬送物Ｓの位置エネルギは、ｇを重力加速度としてｍｇｈである。したがって、この時に質量ｍの搬送物Ｓが有するエネルギＥ０は下記（１）式のとおりである。
Ｅ０＝（ｍ＊Ｖ０2）／２＋ｍｇｈ・・・（１）
【００２０】
この搬送物Ｓがコンベヤベルト１に積載された時は、その水平方向速度はＶ０のままであり、垂直方向速度はゼロとなる。そして、搬送物Ｓはコンベヤベルト１に積載搬送されてコンベヤベルト１の走行速度Ｖ１で水平方向に搬送されることになる。走行速度Ｖ１は水平方向速度Ｖ０よりも高速である（Ｖ１＞Ｖ０）。質量ｍの搬送物Ｓが走行速度Ｖ１で搬送される状態になった時点で搬送物Ｓが有するエネルギは運動エネルギの（ｍ＊Ｖ１2）／２であり、位置エネルギの変化はない。よって、質量ｍの搬送物Ｓが走行速度Ｖ１で搬送される状態になった時点で、搬送物Ｓが有するエネルギＥ１は下記（２）式のとおりである。
Ｅ１＝（ｍ＊Ｖ１2）／２・・・（２）
【００２１】
したがって、コンベヤベルト１の上カバーゴム３の上に質量ｍの搬送物Ｓを投入して積載搬送することによりコンベヤベルト１が受けるエネルギＥのうち、水平方向エネルギＥｈ（水平方向成分）は下記（３）式のとおりである。また、このエネルギＥのうち、垂直方向エネルギＥｖ（垂直方向成分）は下記（４）式のとおりである。
Ｅｈ＝（ｍ＊Ｖ１2）／２−（ｍ＊Ｖ０2）／２・・・（３）
Ｅｖ＝ｍｇｈ・・・（４）
【００２２】
Ｅｈ、Ｅｖをそれぞれ、稼働時間内にコンベヤベルト１の単位面積が受ける水平方向エネルギＥＨ、垂直方向エネルギＥＶに換算すると下記（５）式、（６）式になる。
ＥＨ＝Ｍ＊（Ｖ１2−Ｖ０2）＊ｔ／２／（Ｗ＊Ｌ）／１０００・・・（５）
ＥＶ＝Ｍｇｈ＊ｔ／（Ｗ＊Ｌ）／１０００・・・（６）
ここで、Ｍは単位時間あたりの搬送重量（ｋｇ／ｈ）、ｇは重力加速度（９．８ｍ／ｓ2）、Ｖ１はベルト走行速度（ｍ／ｓ）、Ｖ０は搬送物の初期水平方向速度（ｍ／ｓ）、Ｗはベルトの有効幅（ｍ）、Ｌはベルト長さ（ｍ）、ｔはベルト稼働時間（ｈ）である。尚、ベルトの有効幅Ｗは、コンベヤベルト１の幅寸法の例えば６０％〜８０％であり、搬送物Ｓが積載される範囲として経験的に設定される。
【００２３】
本発明では、この水平方向エネルギＥＨおよび垂直方向エネルギＥＶを指標にして、図４に例示するように、コンベヤベルト１の使用条件のシビアリティ(severity)を複数のカテゴリＣ１〜Ｃ５に分類する。図４では水平方向エネルギＥＨを横軸、垂直方向エネルギＥＶを縦軸にして、シビアリティが５つのカテゴリＣ１〜Ｃ５に分類されている。
【００２４】
第１カテゴリＣ１は、水平方向エネルギＥＨおよび垂直方向エネルギＥＶが相対的に小規模のカテゴリである。第２カテゴリＣ２は、水平方向エネルギＥＨが相対的に中規模であり、垂直方向エネルギＥＶが相対的に小規模のカテゴリである。第３カテゴリＣ３は、水平方向エネルギＥＨが相対的に小規模であり、垂直方向エネルギＥＶが相対的に中規模のカテゴリである。第４カテゴリＣ４は、水平方向エネルギＥＨおよび垂直方向エネルギＥＶが相対的に中規模のカテゴリである。第５カテゴリＣ５は、水平方向エネルギＥＨおよび垂直方向エネルギＥＶが相対的に大規模のカテゴリである。
【００２５】
カテゴリは５つに限らず、３、４つのカテゴリにすることも６以上のカテゴリにすることもできる。ただし、カテゴリの数が過大になるとデータ分析等が煩雑になるので、カテゴリの数は１０程度を上限にするとよい。少なくとも５つのカテゴリに分類すれば、コンベヤベルト１の実際の使用条件を概ね網羅することができる。上述したように様々な使用条件、様々な上カバーゴム３の仕様のコンベヤベルト１について、耐摩耗性および耐カット性を含む所定の特性に対してデータを取得して、それぞれの特性について実使用上、過不足のない適切な許容範囲を把握する。
【００２６】
次いで、図５に例示するように、それぞれのカテゴリＣ１〜Ｃ５毎に上カバーゴム３の少なくとも耐摩耗性および耐カット性を含む所定の特性について許容範囲を設定したデータベースＤＢ１を予め作成する。データベースＤＢ１はパーソナルコンピュータ等の演算装置８に入力、記憶しておく。
【００２７】
例えば耐摩耗性については試験方法を特定して、そのカテゴリに対して実用上過不足ない許容範囲を設定する。具体的な試験方法としてはＤＩＮ摩耗試験、ランボーン摩耗試験、ピコ摩耗試験、アクロン摩耗試験等が例示できる。特定したこのような摩耗試験での摩耗量の許容範囲を設定する。
【００２８】
耐カット性についても同様に試験方法を特定して、そのカテゴリに対して実用上過不足ない許容範囲を設定する。具体的には、所定高さから所定仕様（形状および重さ）の刃を落下させる試験方法等を例示できる。特定したこのような耐カット性試験でのカット深さの許容範囲を設定する。
【００２９】
上カバーゴムの所定の特性としては、耐摩耗性および耐カット性の他に適宜、必要な特性を組み入れることができる。例えば、耐チッピング性を組み入れ、耐チッピング性についても同様に試験方法を特定して、それぞれのカテゴリに対して実用上過不足ない許容範囲を設定する。
【００３０】
さらに本発明では、耐摩耗性や耐カット性等のそれぞれの所定の特性に影響する上カバーゴム３の代表的なゴム物性を設定する。代表的なゴム物性としては、損失係数（ｔａｎδ）およびゴム硬度、１００％モジュラス（１００％伸び時の引張応力）、破断強力、破断伸び等を例示することができる。代表的なゴム物性はこれらに限定されず、上カバーゴム３のそれぞれの所定の特性に応じて、その所定の特性に大きく影響を与えるものであれば適宜、採用することができる。
【００３１】
損失係数とは、貯蔵せん断弾性率Ｇ'と損失せん断弾性率Ｇ''の比（Ｇ''／Ｇ'）であり、上カバーゴム３が変形する際にどのくらいエネルギを吸収するか（熱に変わる）を示す。損失係数の値が大きいほどエネルギーを吸収し、衝撃緩衝試験では反発弾性率が小さくなり、加振試験においては共振倍率が低くなる。
【００３２】
図６の実線に例示するように、設定した代表的なゴム物性については、所定の特性に対する影響具合を把握しておく。例えば、上カバーゴム３の耐摩耗性、耐カット性、耐チッピング性等に対する損失係数、ゴム硬度や１００％モジュラス、破断強力、破断伸び等の影響を把握しておく。具体的には、「上カバーゴム３の損失係数がこの範囲であれば、耐摩耗性は許容範囲に対してこの範囲になる」、「損失係数をこの程度変化させると、耐摩耗性はこの程度変化する」等の内容を種々の実験や経験から把握しておく。
【００３３】
新たなコンベヤベルト１の仕様を決定する際には、そのコンベヤベルト１の使用条件から水平方向エネルギＥＨおよび垂直方向エネルギＥＶを算出する。次いで、算出した水平方向エネルギＥＨおよび垂直方向エネルギＥＶと予め作成されているデータベースＤＢ１とに基づいて、そのコンベヤベルト１の使用条件のシビリアティのカテゴリを特定する。具体的には、算出した水平方向エネルギＥＨおよび垂直方向エネルギＥＶを演算装置８に入力し、入力した算出結果からそのコンベヤベルト１の使用条件がデータベースＤＢ１に記憶されているいずれのカテゴリに当てはまるのかを判断して、最も合致するカテゴリを特定する。
【００３４】
カテゴリを特定することにより、そのカテゴリにおいて上カバーゴム３の耐摩耗性や耐カット性等の所定の特性の許容範囲が判明する。それぞれの所定の特性には、その特性に影響する上カバーゴム３の代表的なゴム特性が設定されている。そこで、特定したカテゴリにおいて所定の特性を許容範囲内にさせるように、その代表的なゴム物性を適切な範囲を特定する。
【００３５】
その際に、それぞれの所定の特性とその代表的なゴム物性との影響具合（相関性）は、実験等によって予め把握されている。したがって、この予め把握している情報に基づいて、その代表的なゴム物性を適切な範囲を特定する。次いで、複数のゴム種の中から、代表的なゴム物性がこの特定した適切な範囲内にあるゴムを選択して上カバーゴム３として使用する。
【００３６】
また、そのコンベヤベルト１に求められる耐用期間等に基づいて上カバーゴム３の厚さなどを決定する。このようにして上カバーゴム３の仕様を決定する。
【００３７】
本発明によれば、搬送物Ｓが投入されて積載搬送される際にコンベヤベルト１が受ける水平方向エネルギＥＨおよび垂直方向エネルギＥＶを指標にしてコンベヤベルト１の使用条件のシビアリティを複数のカテゴリＣ１〜Ｃ５に分類する。この水平方向エネルギＥＨは主に上カバーゴム３の摩耗量に大きく影響し、垂直方向エネルギＥＶは主に上カバーゴム３のカット傷の大きさや発生頻度に大きく影響するので、使用条件を適切に区分けし易くなる。
【００３８】
また、それぞれのシビリアティのカテゴリにおいては、耐久性を向上させるために上カバーゴム３の耐摩耗性や耐カット性等の所定の特性について許容範囲がある。これら所定の特定に影響する上カバーゴム３の代表的なゴム物性を設定して、設定した代表的なゴム物性による所定の特性に対する影響具合を把握しておけば、そのコンベヤベルト１の使用条件から、所定の特性を許容範囲にする上カバーゴム３のゴム種を効率的に決定することができる。即ち、使用条件に対して過不足がない耐久性を備えた上カバーゴム３の仕様を多大な労力を費やすことなく効率的に決定することができる。
【００３９】
上カバーゴム３の損失係数およびゴム硬度は、上カバーゴム３の損傷具合に大きく影響する。そのため、これらを代表的なゴム物性として考慮することにより、一段と使用条件に合致した耐久性に優れた上カバーゴム３の仕様を決定するには有利になる。
【００４０】
搬送物Ｓが鉄鉱石であるのか、石灰石であるのか、或いは土砂等であるのか、その種類によって硬さや鋭利さ等が異なるので、上カバーゴム３に与える損傷具合や摩耗具合に違いが生じる。そのため、搬送物Ｓの種類毎にデータベースＤＢ１を作成しておけばそのコンベヤベルト１の使用条件に一段と合致した耐久性を有する上カバーゴム３の仕様を決定することができる。
【００４１】
コンベヤベルト１の使用条件のうち、コンベヤベルト１の設置場所の雰囲気温度Ｔはコンベヤベルト１の耐久性（寿命）に最も大きく影響する。例えば、コンベヤベルト１が炎天下で使用される場合の雰囲気温度Ｔは例えばプラス１００℃に近くなる。一方、コンベヤベルト１が寒冷地で使用される場合の雰囲気温度Ｔは例えばマイナス２０℃以下になる。ゴム物性には温度依存性が高いものが比較的多く、雰囲気温度Ｔが高くなる程、ゴム硬度、１００％モジュラス、破断強力等は一般的に小さくなり、破断伸びは一般的に大きくなる。それ故、コンベヤベルトＴの耐久性を考慮する際には、コンベヤベルト１の使用条件のうち、雰囲気温度Ｔが最も重要な要素と言える。
【００４２】
そこで、コンベヤベルト１の使用条件に雰囲気温度Ｔを含めて、異なる複数の雰囲気温度Ｔを設定して、それぞれの雰囲気温度Ｔについて上述したデータベースＤＢ１を作成することが好ましい。即ち、図７に例示するように、雰囲気温度Ｔ毎にシビリアティを複数のカテゴリＣ１〜Ｃ５に分類する。例えば、雰囲気温度Ｔがマイナス２０℃、０℃、プラス２０℃、プラス４０℃、プラス６０℃、プラス８０℃の場合のそれぞれについて、シビリアティを複数のカテゴリＣ１〜Ｃ５に分類して上述したデータベースＤＢ１を作成する。
【００４３】
図４では、水平方向エネルギＥＨおよび垂直方向エネルギＥＶを指標として、雰囲気温度Ｔを特定の１つの所定温度に設定して、二次元的にカテゴリを分類している。一方、図７では、複数の雰囲気温度Ｔを設定して、それぞれの雰囲気温度Ｔについてカテゴリを分類することにより、三次元的にカテゴリを分類している。このように、雰囲気温度Ｔをコンベヤベルト１の使用条件に含めておくと、実際の使用条件に合致したより適切な上カバーゴム３の仕様を決定することができる。
【００４４】
ここで、コンベヤベルト１が使用される場所の雰囲気温度Ｔを概ね網羅するには、設定する雰囲気温度Ｔに、マイナス２０℃以下の所定温度、プラス８０℃以上の所定温度および０℃以上プラス４０℃以下の所定温度を含めて、少なくともこれら３つの雰囲気温度Ｔを設定するとよい。より好ましくは、マイナス２０℃以下の所定温度、プラス８０℃以上の所定温度および０℃以上プラス６０℃以下の３つの所定温度を含めて、少なくともこれら５つの雰囲気温度Ｔを設定する。尚、複数の雰囲気温度Ｔを設定せずに、図４のように１つの雰囲気温度Ｔだけを設定する場合は、例えば、プラス２０℃〜プラス４０℃の範囲内の１つの所定温度を雰囲気温度Ｔに設定して上述したデータベースＤＢ１を作成する。
【００４５】
上述したデータベースＤＢ１に加えて、演算装置８に入力、記憶した別のデータベースＤＢ２を用いて実際の使用条件に合致した適切な上カバーゴム３の仕様を決定することもできる。
【００４６】
このデータベースＤＢ２を作成するには、ゴムのサンプルＢを用いて公知の耐摩耗性試験を行ってデータを取得する。公知の耐摩耗性試験としては、ピコ摩耗試験、ＤＩＮ摩耗試験、ランボーン摩耗試験、テーバー摩耗試験、ウイリアムス摩耗試験、アクロン摩耗試験等を用いることができる。
【００４７】
図８に例示するようにゴムの摩耗試験装置９は一般的に、押圧体１０と、押圧体１０をゴムのサンプルＢに対して押圧させる押圧機構１１と、押圧体１０とサンプルＢとを相対移動させる相対移動機構１２とを備えている。この試験装置９を用いた耐摩耗性試験方法は、押圧体１０をサンプルＢに押圧しつつ相対移動させてサンプルＢに摩耗を生じさせて、その摩耗量や摩耗モードを把握する。そして、上述した公知の摩耗試験方法は、押圧体１０、押圧機構１１や相対移動機構１２の仕様がそれぞれ異なっている。
【００４８】
本発明ではその試験の際に、サンプルＢに付与される押圧力によって生じる見かけの圧縮応力Ｐｅを異ならせ、見かけの圧縮応力Ｐｅとその試験により得られたサンプルＢの表面粗さＲとの関係を取得する。この試験によってサンプルＢの表面には図９に例示するような摩擦方向ＦＤに間隔をあけて摩耗の筋Ｌが形成される。サンプルＢの表面粗さＲは図１０に例示するようになる。図１０では、表面粗さＲとしてＪＩＳに規定されている算術平均粗さＲａを用いている。表面粗さＲは、算術平均粗さＲａの他に最大高さ（Ｒｙ）、十点平均粗さ（Ｒｚ）等を用いることもできる。
【００４９】
公知の耐摩耗性試験はそれぞれ、サンプルＢに生じる見かけの圧縮応力Ｐｅが異なっているので、異なる複数の公知の耐摩耗性試験を行えば、見かけの圧縮応力Ｐｅを異ならせて耐摩耗性試験を行うことになる。例えば、見かけの圧縮応力ｐｅは、ＤＩＮ摩耗試験、ピコ摩耗試験、ランボーン摩耗試験ではそれぞれ、０．０５Ｎ／ｍｍ2、１３８．５Ｎ／ｍｍ2、０．３３３Ｎ／ｍｍ2となる。耐摩耗性試験としては、少なくともＤＩＮ摩耗試験、ピコ摩耗試験のいずれかを用いるとよい。
【００５０】
取得した見かけの圧縮応力Ｐｅと表面粗さＲとの関係は、図１１に例示するように高い相関性がある。図１１は片対数グラフであり、ゴム種の異なる３種類のサンプルＢ１、Ｂ２、Ｂ３を用いて、それぞれに対して異なる３種類の耐摩耗性試験を行って得られたデータが記載されている。図１１では、縦軸の見かけの圧縮応力Ｐｅを指数表示していて、指数が大きい程、見かけの圧縮応力Ｐｅが大きいことを意味する。図１１に例示するように見かけの圧縮応力Ｐｅが大きい程、表面粗さＲ（図１１では表面粗さＲａ）が大きくなる。
【００５１】
公知の耐摩耗性試験によって、さらに、表面粗さＲとその試験により得られたサンプルＢの単位摩擦エネルギ当たりの摩耗量Ｋ１と関係を取得する。この摩耗量Ｋ１は、サンプルＢの実際の摩耗量Ｖｒ／（サンプルＢと押圧体１０との接触面積×サンプルＢのゴムの引張強さＴＢ×摩擦距離）によって算出される。
【００５２】
取得した表面粗さＲと摩耗量Ｋ１との関係は、図１２に例示するように高い相関性がある。図１２では、縦軸の摩耗量Ｋ１を指数で表示していて、指数が大きい程、摩耗量Ｋ１が多いことを意味する。即ち、表面粗さＲが大きい程、摩耗量Ｋ１が多くなる。図１２では摩耗量Ｋ１を用いているが、これに代えて単位接触面積摩耗量Ｋ２を用いることもできる。単位接触面積摩耗量Ｋ２は、サンプルＢの実際の摩耗量Ｖｒ／（サンプルＢと押圧体９との接触面積）により算出される。取得した表面粗さＲと摩耗量Ｋ２との関係も、取得した表面粗さＲと摩耗量Ｋ１との関係と同様に高い相関性がある。
【００５３】
試験により取得した図１１、図１２示した関係に基づいて、見かけの圧縮応力Ｐｅと摩耗量Ｋ１との関係が取得できる。この見かけの圧縮応力Ｐｅと摩耗量Ｋ１との関係も、図１３の片対数グラフに例示するように高い相関性がある。即ち、見かけの圧縮応力Ｐｅが大きくなる程、摩耗量Ｋ１が多くなる。そして、取得した図１１、１２、１３に例示する関係によって、表面粗さＲと見かけの圧縮応力Ｐｒと単位摩擦エネルギ当たりの摩耗量Ｋ１との相関関係を示すデータベースＤＢ２を作成する。
【００５４】
ある使用条件のコンベヤベルト１の上カバーゴム３を選択する場合は、使用現場において上カバーゴム３に生じる見かけの圧縮応力Ｐｒを取得して、演算装置８に入力する。コンベヤベルト１の使用条件は既知なので見かけの圧縮応力Ｐｒは既知の条件から算出して取得可能である。
【００５５】
次いで、図１３に例示したデータにおいて、上カバーゴム３と同種のゴムのデータを用いて、見かけの圧縮応力Ｐｅに上カバーゴム３に生じる見かけの圧縮応力Ｐｒの数値を代入することにより、この上カバーゴム３の単位摩擦エネルギ当たりの摩耗量Ｋ１を算出する。この算出した摩耗量Ｋ１が、予め設定されている許容範囲内にあるゴム種を上カバーゴム３として選択する。
【００５６】
ここで、単位摩擦エネルギ当たりの摩耗量Ｋ１は、サンプルＢの実際の摩耗量Ｖｒ／（サンプルＢと押圧体１０との接触面積×サンプルＢのゴムの引張強さＴＢ×摩擦距離）によって算出される。そこで、算出した摩耗量Ｋ１と、使用現場での搬送物Ｓと上カバーゴム３との接触面積Ａｒとに基づいて、使用現場での実際の上カバーゴム３の摩耗量Ｘを算出することができる。上カバーゴム３の実際の摩耗量の許容範囲を予め設定しておき、算出した摩耗量Ｘがこの許容範囲内にあるゴム種を上カバーゴム３として選択することもできる。
【００５７】
演算装置８に入力、記憶したさらに別のデータベースＤＢ３を用いて実際の使用条件に合致した適切な上カバーゴム３の仕様を決定することもできる。このデータベースＤＢ３を作成するには、サンプルＢを用いて公知の耐摩耗性試験を行ってデータを取得する。
【００５８】
具体的には、粘弾性特性ＲＲＦが異なる複数のゴム種のサンプルＢを用いて公知の耐摩耗性試験を行う。そして、試験により得られたサンプルＢの表面粗さＲから算出される平均摩耗ピッチＰとそのサンプルＢのゴム種の粘弾性特性ＲＲＦとの関係を取得する。平均摩耗ピッチＰは、図９に例示したように摩擦方向ＦＤに隣り合う摩耗の筋Ｌの間隔である。
【００５９】
平均摩耗ピッチＰと粘弾性特性ＲＲＦとの関係は、図１４に例示するように高い相関性がある。図１４には、ゴム種の異なる３種類のサンプルＢ１、Ｂ２、Ｂ３を用いて、それぞれに対して異なる３種類の耐摩耗性試験Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３を行って得られたデータが記載されている。図１４では、縦軸の平均摩耗ピッチＰを指数で表示していて、指数が大きい程、平均摩耗ピッチＰが大きいことを意味する。また、図１４の横軸では粘弾性特性ＲＲＦとして、２０℃の条件下でのＲＲＦを用いている。ＲＲＦ（Rolling Resistance Factor）とは、ゴムの動的粘弾性を表す指標であり、この数値が小さい程ゴムの反発速度が速く、応答遅れを短縮できる性能に優れていることを意味する。図１４に例示するようにゴム種によって平均摩耗ピッチＰが異なり、ゴムの粘弾性特性ＲＲＦが大きくなる程、平均摩耗ピッチＰが大きくなる。
【００６０】
公知の耐摩耗性試験によって、さらに、平均摩耗ピッチＰとその試験により得られたサンプルＢの実際の摩耗量Ｖｒとの関係を取得する。平均摩耗ピッチＰと実際の摩耗量Ｖｒとの関係は、図１５に例示するように高い相関性があり、平均摩耗ピッチＰが大きくなる程、サンプルＢの実際の摩耗量Ｖｒが多くなる。図１５では、縦軸の実際の摩耗量Ｖｒを指数で表示していて、指数が大きい程、実際の摩耗量Ｖｒが多いことを意味する。
【００６１】
試験により取得した図１４、図１５に例示した関係に基づいて、粘弾性特性ＲＲＦと実際の摩耗量Ｖｒとの関係が取得できる。そして、取得した図１４、１５に例示する関係によってサンプルＢの平均摩耗ピッチＰと粘弾性特性ＲＲＰと実際の摩耗量Ｖｒとの相関関係を示すデータベースＤＢ３を作成する。
【００６２】
ある使用条件のコンベヤベルト１の上カバーゴム３を選択する場合は、使用しようとする上カバーゴム３のゴム種（粘弾性特性ＲＲＦ）を演算装置８に入力する次いで、図１４に例示したデータにおいて、使用しようとする上カバーゴム３と同種のゴム（同じ粘弾性特性ＲＲＦ）のデータを用いて、耐摩耗性試験での平均摩耗ピッチＰを算出する。
【００６３】
次いで、図１５に例示したデータにおいて、使用しようとする上カバーゴム３と同種のゴム（同じ粘弾性特性ＲＲＦ）のデータを用いて、算出した平均摩耗ピッチＰの数値を代入してサンプルＢの実際の摩耗量Ｖｒを算出する。そして、サンプルＢの実際の摩耗量Ｖｒが予め設定した許容範囲内になるゴム種を上カバーゴム３として選択する。
【００６４】
例えば、データベースＤＢ１を用いて選択したゴム種と、データベースＤＢ２を用いて選択したゴム種と、データベースＤＢ３を用いて選択したゴム種との内から、上カバーゴム３として最適なゴム種を選択する。この際に、３つのデータベースＤＢ１、２、３を用いて共通して選択したゴム種を選択する、或いは、データベースＤＢ１、Ｂ２を用いて共通して選択したゴム種を選択する、或いは、データベースＤＢ１、Ｂ３を用いて共通して選択したゴム種を選択する等、適宜、選択基準を設定しておく。
【符号の説明】
【００６５】
１  コンベヤベルト
２  心体層
３  上カバーゴム
４  下カバーゴム
５ａ、５ｂ  プーリ
６  支持ローラ
７  別のコンベヤベルト
８  演算装置
９  摩耗試験装置
１０  押圧体
１１  押圧機構
１２  相対移動機構
Ｂ  サンプル
Ｃ１〜Ｃ５  カテゴリ
ＤＢ１、ＤＢ２、ＤＢ３  データベース
Ｓ  搬送物
Ｔ  雰囲気温度
【図１】
2016204159.tif 000003
【図２】
2016204159.tif 000004
【図３】
2016204159.tif 000005
【図４】
2016204159.tif 000006
【図５】
2016204159.tif 000007
【図６】
2016204159.tif 000008
【図７】
2016204159.tif 000009
【図８】
2016204159.tif 000010
【図９】
2016204159.tif 000011
【図１０】
2016204159.tif 000012
【図１１】
2016204159.tif 000013
【図１２】
2016204159.tif 000014
【図１３】
2016204159.tif 000015
【図１４】
2016204159.tif 000016
【図１５】
2016204159.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成28年6月23日(2016.6.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
粘弾性特性が異なる複数のゴム種のサンプルを用いて、前記カテゴリそれぞれの使用条件に対応させてゴムの耐摩耗性試験を行い、その試験により得られた前記サンプルの表面粗さから算出される平均摩耗ピッチとそのサンプルのゴム種の粘弾性特性との関係を取得し、かつ、前記平均摩耗ピッチとその試験により得られた前記サンプルの実際の摩耗量との関係を取得し、これら取得した関係に基づいて、前記平均摩耗ピッチと前記粘弾性特性と前記サンプルの実際の摩耗量との相関関係を示すデータベースを作成し、コンベヤベルトの仕様を決定する際には、ゴム種の粘弾性特性と、前記相関関係を示すデータベースとに基づいて、前記サンプルの実際の摩耗量が予め設定した許容範囲内になるゴム種を上カバーゴムとして選択する請求項１〜５のいずれかに記載のコンベヤベルトの仕様決定方法。