JP2016090418A - 衝撃試験装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】実使用した場合のコンベヤベルトの上カバーゴムの衝撃耐久性を精度よく予測することができる衝撃試験装置および方法を提供する。【解決手段】プーリ７ａとプーリ７ｂの間に張設された環状のベルトサンプルＢの走行速度を所望の速度に設定し、繰り返し衝突機構による接触部材４のベルトサンプルＢの表面に対する衝突周期を所望の周期に設定し、接触部材４による衝突荷重を錘部材５によって所望の衝突荷重に設定し、接触部材４として備えているベルトサンプルＢの表面と接触する接触面の仕様が異なる複数種類の接触部材４ａ、４ｂ、４ｃから所望の接触部材４を選択し、繰り返し衝撃機構を構成するアーム部３の長手方向一端部に取り付け、上下加振ローラ８を回転させてアーム部３を回転軸３ｂと中心にして上下方向に回動させることにより、接触部材４をベルトサンプルＢの表面に繰り返し衝突させる。【選択図】図１

Description

本発明は、衝撃試験装置および方法に関し、さらに詳しくは、実使用した場合のコンベヤベルトの上カバーゴムの衝撃耐久性を精度よく予測することができる衝撃試験装置および方法に関するものである。

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。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に種々の提案がされている（例えば、特許文献１参照）。

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環境（搬送物の種類も含む）によって大きく変化する。そのため、上カバーゴムの衝撃耐久性を精度よく予測するには、極力、実際の使用環境に類似した条件下で評価を行なうことが好ましい。そのために、評価を行なう試験装置には、コンベヤベルトの様々な使用環境に整合した条件に設定できることが要求される。

評価対象物がコンベヤベルトの上カバーゴムではないが、衝撃吸収パッド等の人体用緩衝体の衝撃緩衝性を評価することを目的とした衝撃緩衝性評価装置が提案されている（特許文献２参照）。特許文献２で提案されている評価装置は、先端部に衝撃子が設置されて後端部が回転軸により軸支されたバーを備えている。この回転軸を中心にしてバーを回動させて衝撃子を上方に移動させた後、下方に落下させることにより、衝撃子を下方に設置されている評価対象物に衝突させる構成になっている。コンベヤベルトの上カバーゴムには運搬物が連続的に衝突する。また、移動している状態の上カバーゴムに搬送物が衝突する。そのため、このような評価装置では、コンベヤベルトの実際の使用環境に類似した条件を再現することはできない。

特開２０１４−４０２９５号公報 特開２００８−２３３０１６号公報

本発明の目的は、実使用した場合のコンベヤベルトの上カバーゴムの衝撃耐久性を精度よく予測することができる衝撃試験装置および方法を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の衝撃試験装置は、一対のプーリと、この一対のプーリの間に張設される環状のベルトサンプルの表面に接触可能な接触部材と、この接触部材を前記ベルトサンプルの表面に繰り返し衝突させる繰り返し衝突機構と、前記接触部材による衝突荷重を変化させる錘部材とを備え、前記繰り返し衝突機構による前記接触部材の前記ベルトサンプルの表面に対する衝突周期が可変であり、前記ベルトサンプルの走行速度を可変にするとともに、前記接触部材として、前記ベルトサンプルの表面と接触する接触面の仕様が異なる複数種類の接触部材を有し、この複数種類の接触部材から前記ベルトサンプルの表面に衝突させる接触部材が任意に選択される構成にしたことを特徴とする

本発明の衝撃試験方法は、一対のプーリの間に環状のベルトサンプルを張設し、このベルトサンプルの表面に対して、繰り返し衝突機構によって接触部材を繰り返し衝突させる衝撃試験方法であって、試験する際には、前記ベルトサンプルの走行速度を所望の速度に設定し、前記繰り返し衝突機構による前記接触部材の前記ベルトサンプルの表面に対する衝突周期を所望の周期に設定し、前記接触部材による衝突荷重を錘部材によって所望の衝突荷重に設定し、前記接触部材として備えている前記ベルトサンプルの表面と接触する接触面の仕様が異なる複数種類の接触部材から所望の接触部材を選択して前記ベルトサンプルの表面に繰り返し衝突させることを特徴とする。

本発明によれば、ベルトサンプルの走行速度、前記接触部材の前記ベルトサンプルの表面に対する衝突周期および前記接触部材による衝突荷重を所望の設定にすることができる。そして、所望の仕様の接触面を有する接触部材を前記ベルトサンプルの表面に繰り返し衝突させることができる。しかも、環状のベルトサンプルを使用するのでコンベヤベルトの上カバーゴムに使用されるゴムと同じ仕様のベルトサンプルの衝撃耐久性を試験する際に、そのコンベヤベルトの実際の使用環境に類似した条件下で評価を行なうことが可能になる。それ故、実使用した場合のコンベヤベルトの上カバーゴムの衝撃耐久性を、精度よく予測することができる。

また、前記一対のプーリ間に前記ベルトサンプルの内周面を支持する支持ローラを設け、前記接触部材を、前記支持ローラが前記ベルトサンプルを支持する位置と、前記ベルトサンプルを支持しない位置とで前記ベルトサンプルの表面に押圧することで、衝撃耐久性に対する支持ローラの影響を把握することができる。それ故、実使用した場合のコンベヤベルトの上カバーゴムの衝撃耐久性を、より精度よく予測することができる。

ここで、本発明の衝撃試験装置には、前記ベルトサンプルの外部環境温度を可変にするケーシングを備えることもできる。これにより、ベルトサンプルの外部環境温度を所望の温度に設定することができるので、コンベヤベルトの実際の使用環境に一段と類似した条件下で評価を行なうことが可能になる。

また、前記ベルトサンプルの表面温度を検知する温度センサを備えることもできる。これにより、評価中のベルトサンプルの表面温度変化を測定して、ベルトサンプルが摩耗、損傷する際に生じるエネルギを把握することができる。

前記繰り返し衝突機構は、例えば、長手方向一端部に前記接触部材が取り付けられるアーム部と、このアーム部の長手方向他端部を上下方向に加振する上下加振手段とを備え、前記アーム部の長手方向中途の位置を回転軸により軸支して、前記回転軸を中心にして前記アーム部を上下方向に回動可能な構成にする。或いは、前記繰り返し衝突機構は、外周面に前記接触部材が取り付けられる回転ローラを備え、この回転ローラを上下方向に移動可能に軸支して、前記ベルトサンプルの表面に前記接触部材が接触することにより、前記回転ドラムの回転力によって前記回転ローラを回転させる構成にする。

本発明の衝撃試験装置を正面視で例示する説明図である。 図１の接触部材が上方位置に移動した状態を例示する説明図である。 図２の衝撃試験装置を側面視で例示する説明図である。 衝撃試験装置の別の実施形態を正面視で例示する説明図である。 図４の衝撃試験装置を側面視で例示する説明図である。 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６のＡ−Ａ断面図である。

以下、本発明の衝撃試験装置および方法を、図に示した実施形態に基づいて説明する。

実際のコンベヤベルトラインでは、図６、図７に例示するように、別のコンベヤベルト１７によって搬送された搬送物Ｓがコンベヤベルト１１に投入されて、このコンベヤベルト１１によって搬送先に搬送される。コンベヤベルト１１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１１は、プーリ１５ａ、１５ｂ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。

コンベヤベルト１１は、帆布やスチールコード等の心体で構成される心体層１２と、心体層１２を挟む上カバーゴム１３と下カバーゴム１４とにより構成されている。心体層１２は、コンベヤベルト１１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１１のキャリア側では下カバーゴム１４が支持ローラ１６により支持され、リターン側では上カバーゴム１３が支持ローラ１６により支持されている。コンベヤベルト１１のキャリア側ではベルト幅方向に３つの支持ローラ１６が配置されていて、これらの支持ローラ１６によってコンベヤベルト１１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１５ａが回転駆動することにより、コンベヤベルト１１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１３の上に投入され、上カバーゴム１３に積載されて搬送される。

図１〜図３に例示する本発明の衝撃試験装置１は、プーリ７ａ、７ｂと、接触部材４と、この接触部材４が着脱自在に取り付けられるアーム部３と、アーム部３に着脱自在に取り付けられる錘部材５と、制御部６ａとを備えている。さらに、この実施形態では、支持ローラ１６、温度センサ９と、制御部６ａを除く上述した部品が内設されるケーシング１０とを備えている。

ケーシング１０は、内部空間を所望の温度に設定して維持することができる。温度に加えて、内部空間を所望の湿度に設定して維持することができるケーシング１０を採用することもできる。

プーリ７ａ、７ｂは、ベース２ａに立設された支持台に回転可能に支持されている。少なくとも一方のプーリ７ａ、７ｂが水平移動して、プーリ７ａ、７ｂ間の距離が可変になっている。一方のプーリ７ａは、駆動モータ６によって回転駆動される。他方のプーリ７ｂはフリーに回転する。プーリ７ａの回転数は可変であり、所望の回転数に設定することができる。この回転数は制御部６ａにより制御される。プーリ７ａと駆動モータ６とは、ギヤやベルト等の伝達機構によって駆動力を伝達する構成にすることもできる。

プーリ７ａとプーリ７ｂの間には環状のベルトサンプルＢが張設されている。この実施形態ではプーリ７ａとプーリ７ｂの間にベルトサンプルＢの内周面を支持する支持ローラ１６がベルトサンプルＢの走行方向に移動でき、移動した任意の位置で固定できる機構で設けられており、スパン（接触部材４によって衝突されるベルトサンプルＢの支持長さ）を変更することができる。尚、支持ローラ１６を移動可能にする機構は特に限定されない。無段階で移動できる機構にしてもよいし、段階的に移動できる機構にしてもよい。支持ローラ１６を移動可能にする機構としては例えば、ベース２ａにレールを設置して支持ローラ１６をレール上でスライド可能にする方法等がある。また、支持ローラ１６は必要に応じて任意で設けられる。温度センサ９は、このベルトサンプルＢの表面温度を検知する。

アーム部３は、ベース２ａに立設されたポスト２ｂに対して、回転軸３ｂによって上下方向に回動可能に軸支されている。アーム部３の長手方向一端部には接触部材４および錘部材５が取り付けられている。アーム部３の長手方向他端部には、ポスト２ｂに固定された上下加振ローラ８が設置されている。上下加振ローラ８は、駆動モータ６によって伝達ベルトを介して回転駆動される。

プーリ７ａおよび上下加振ローラ８と駆動モータ６とは、ギヤ等の別の機構によって駆動力を伝達する構成にすることもできる。また、プーリ７ａと上下加振ローラ８とは、別々の駆動源によって回転駆動させる構成にすることもできる。

上下加振ローラ８は、その外周面をアーム部３の上面に接触させつつ回転する。上下加振ローラ８の外周面には、突起８ａが周方向に間隔をあけて突設されている。このアーム部３と上下加振ローラ８とが、後述するように接触部材４をベルトサンプルＢの表面に繰り返し衝突させる繰り返し衝突機構を構成している。

突起８ａを着脱自在にすることによって、上下加振ローラ８での突起８ａの周方向間隔、突出高さを異ならせることもできる。また、突起８ａの周方向間隔、突出高さを異ならせた複数種類の上下加振ローラ８を備えることもできる。

接触部材４は、このベルトサンプルＢの表面に接触可能にアーム部３の長手方向一端部に取り付けられる。詳述すると、アーム部３の長手方向一端部に固定された保持部３ａに接触部材４が着脱自在に取り付けられる。

接触部材４としては、ベルトサンプルＢの表面と接触する接触面の仕様（形状、硬さ、材質、表面粗さ等）が異なる複数種類が備わっている。即ち、このベルトサンプルＢと同仕様のゴムが上カバーゴム１３として使用されるコンベヤベルト１１が搬送する搬送物Ｓの表面と類似した仕様の接触面を有する接触部材４（４ａ、４ｂ、４ｃ）が備わっている。

例えば、搬送物Ｓが鉄鉱石であるのか、石灰石であるのか、或いは土砂であるのかによって、鋭利さは硬さ等が異なるので、これらに類似した接触面を有する複数種類の接触部材４を備える。そして、複数種類の接触部材４（４ａ、４ｂ、４ｃ）から任意の接触部材４を選択して保持部３ａに取り付けられる構成になっている。

上下加振ローラ８が回転することにより、アーム部３の長手方向他端部が上下方向に加振される。これに伴って、アーム部３はアーム部３の長手方向中途に位置にある回転軸３ｂを中心にして上下方向に回動する。そのため、アーム部３の長手方向一端部は他端部とは反対方向に上下方向に加振される。接触部材４も上下方向に加振されることになり、図１に例示した状態と図２に例示した状態を繰り返して、接触部材４がベルトサンプルＢの表面に繰り返し衝突することになる。この実施形態では、支持ローラ１６の真上の位置で接触部材４がベルトサンプルＢの表面に衝突するように設定されている。

錘部材５としては、重量が異なる複数の錘部材５が備わっていて、アーム部３の長手方向一端部に着脱自在に取り付けられる。錘部材５は、ベルトサンプルＢに対する接触部材４による衝突荷重を変化させるものであればよい。即ち、錘部材５の重さによって、接触部材４のベルトサンプルＢの表面に対する衝撃力を変化させることができる。

この試験装置１は、上下加振ローラ８の回転数を変化させると、接触部材４のベルトサンプルＢの表面に対する衝突周期が変化する可変構造になっている。また、突起８ａの周方向の配列ピッチを異ならせることによっても、上記の衝突周期が変化する。

突起８ａの突出高さを異ならせると、接触部材４の上下方向の振幅が変化するので、接触部材４のベルトサンプルＢの表面に対する衝撃力を変化させることができる。回転軸３ｂのアーム部３での長手方向位置を変える構成にすることもできる。また、上下加振ローラ８のアーム部３に接触する長手方向位置を変える構成にすることもできる。これらの構成によっても、接触部材４の上下方向の振幅が変化するので、接触部材４のベルトサンプルＢの表面に対する衝撃力を変化させることができる。

次に、この衝撃試験装置１を用いてベルトサンプルＢの衝撃耐久性を評価する試験方法を説明する。

プーリ７ａとプーリ７ｂの間に評価対象物となる環状のベルトサンプルＢを張設して、駆動モータ６を回転駆動する。この際に、プーリ７ａ、７ｂ間の距離を調節してベルトサンプルＢを所望の張力で張設する。また、ベルトサンプルＢの走行速度を所望の速度に設定し、繰り返し衝突機構による接触部材４のベルトサンプルＢの表面に対する衝突周期を所望の周期に設定し、接触部材４による衝突荷重を錘部材５によって所望の衝突荷重に設定する。

接触部材４は、複数種類の接触部材４（４ａ、４ｂ、４ｃ）から所望の接触部材を選択して保持部３ａに装着する。これにより、所望の接触部材４をベルトサンプルＢの表面に繰り返し衝突させる。この実施形態では、支持ローラ１６の真上の位置で接触部材４がベルトサンプルＢの表面に衝突している。

本発明によれば、評価対象物となるベルトサンプルＢが上カバーゴム１３として使用されるコンベヤベルト１１の実際の使用環境に類似した条件下で評価を行なうことが可能になる。即ち、プーリ７ａ、７ｂの間に張設される環状のベルトサンプルＢの走行速度は、コンベヤベルト１１の走行速度と同等の条件にする。接触部材４の衝突周期は、コンベヤベルト１１への搬送物Ｓの投入頻度と同等の条件にする。接触部材４による衝突荷重は、搬送物Ｓの投入高さや比重等に応じて、上カバーゴム１３が搬送物Ｓから受ける衝突荷重と同等の条件にする。

しかも、環状のベルトサンプルＢを用いるので、コンベヤベルト１１の実際の使用環境に極めて類似した条件下にすることができる。したがって、実使用した場合のコンベヤベルト１１の上カバーゴム１３の衝撃耐久性（損傷具合や摩耗量等）を精度よく予測することが可能になる。ベルトサンプルＢの衝撃耐久性に対する張力の影響なども把握できる。

また、プーリ７ａとプーリ７ｂの間にベルトサンプルＢの内周面を支持する支持ローラ１６を設けることで、接触部材４を、支持ローラ１６がベルトサンプルＢを支持する位置と、ベルトサンプルＢを支持しない位置とでベルトサンプルＢの表面に衝突させることができる。これにより、２つの位置でのベルトサンプルＢの衝撃耐久性の違いを把握することができる。さらに、この実施形態では支持ローラ１６をベルトサンプルＢの走行方向に移動できる機構で設けているので、衝撃耐久性に対するスパン（接触部材４によって衝突されるベルトサンプルＢの支持長さ）による影響も把握できる。それ故、実使用した場合のコンベヤベルト１１の上カバーゴム１３の衝撃耐久性を、より精度よく予測することができる。

この実施形態では、ケーシング１０によってベルトサンプルＢの外部環境温度を所望の温度に設定することができる。そのため、コンベヤベルト１１の実際の使用環境に一段と類似した条件下で評価を行なうことが可能になる。また、外部環境温度を異ならせて評価を行なうことで、ベルトサンプルＢの衝撃耐久性の温度依存性を把握することができる。

また、温度センサ９を備えているので、評価中のベルトサンプルＢの表面温度変化を測定することができる。ベルトサンプルＢが摩耗、損傷する際には、熱エネルギが生じるので、温度センサ９による温度測定結果によって摩耗や損傷する際のエネルギを把握することができる。ゴムの種類によってこのエネルギの大きさは異なるので、温度測定結果は、例えば、このエネルギを小さくできるゴム種を選択するには有益である。

繰り返し衝突機構は上述した実施形態に限らず、図４、図５に例示する実施形態に備わるような機構にすることもできる。この実施形態での繰り返し衝突機構は、外周面に接触部材４が取り付けられる回転ローラ４Ａを備えている。この回転ローラ４Ａは上下方向に移動可能に軸支されている。

プーリ７ａとプーリ７ｂの間に張設された環状のベルトサンプルＢの表面に接触部材４が接触することにより、ベルトサンプルＢと回転ローラ４Ａの間に摩擦力が働き、回転ローラ４Ａが回転する構成になっている。即ち、ベルトサンプルＢが走行することにより、自動的に回転ローラ４Ａが回転する。これにより、ベルトサンプルＢの表面には接触部材４が繰り返し衝突することになる。

この実施形態では、回転ローラ４Ａが繰り返し衝撃機構として機能する。また、図５に例示するように錘部材５を設けているが、回転ローラ４Ａを錘部材５として機能させることもできる。即ち、所望の衝撃荷重に設定するために回転ローラ４Ａの重さを調整する。或いは、適切な重さの回転ローラ４Ａを使用する。

尚、ベルトサンプルＢはコンベヤベルト１１と同様に、心体層１２を上カバーゴム１３と下カバーゴム１４とで挟んだ構造にするが、別の構造を採用することも可能である。例えば、下カバーゴム１４を省略して、心体層１２と上カバーゴム１３とでベルトサンプルＢを構成することもできる。

１ 衝撃試験装置
２ａ ベース
２ｂ ポスト
３ アーム部
３ａ 保持部
３ｂ 回転軸
４（４ａ、４ｂ、４ｃ） 接触部材
４Ａ 回転ローラ
５ 錘部材
６ 駆動モータ
６ａ 制御部
７ａ、７ｂ プーリ
８ 上下加振ローラ（上下加振手段）
８ａ 突起
９ 温度センサ
１０ ケーシング
１１ コンベヤベルト
１２ 心体層
１３ 上カバーゴム
１４ 下カバーゴム
１５ａ、１５ｂ プーリ
１６ 支持ローラ
１７ 別のコンベヤベルト
Ｂ ベルトサンプル
Ｓ 搬送物

Claims (8)

1. 一対のプーリと、この一対のプーリの間に張設される環状のベルトサンプルの表面に接触可能な接触部材と、この接触部材を前記ベルトサンプルの表面に繰り返し衝突させる繰り返し衝突機構と、前記接触部材による衝突荷重を変化させる錘部材とを備え、前記繰り返し衝突機構による前記接触部材の前記ベルトサンプルの表面に対する衝突周期が可変であり、前記ベルトサンプルの走行速度を可変にするとともに、前記接触部材として、前記ベルトサンプルの表面と接触する接触面の仕様が異なる複数種類の接触部材を有し、この複数種類の接触部材から前記ベルトサンプルの表面に衝突させる接触部材が任意に選択される構成にしたことを特徴とする衝撃試験装置。
2. 前記一対のプーリ間に前記ベルトサンプルの内周面を支持する支持ローラを設け、前記接触部材を、前記支持ローラが前記ベルトサンプルを支持する位置と、前記ベルトサンプルを支持しない位置とで前記ベルトサンプルの表面に衝突できる構成にした請求項１に記載の衝撃試験装置。
3. 前記ベルトサンプルの外部環境温度を可変にするケーシングを備える請求項１または請求項２に記載の衝撃試験装置。
4. 前記ベルトサンプルの表面温度を検知する温度センサを備える請求項１〜３のいずれかに記載の衝撃試験装置。
5. 前記繰り返し衝突機構が、長手方向一端部に前記接触部材が取り付けられるアーム部と、このアーム部の長手方向他端部を上下方向に加振する上下加振手段とを備え、前記アーム部の長手方向中途の位置を回転軸により軸支して、前記回転軸を中心にして前記アーム部を上下方向に回動可能な構成にした請求項１〜４のいずれかに記載の衝撃試験装置。
6. 前記繰り返し衝突機構が、外周面に前記接触部材が取り付けられる回転ローラを備え、この回転ローラを上下方向に移動可能に軸支して、前記ベルトサンプルの表面に前記接触部材が接触することにより、前記ベルトサンプルと回転ローラの間に働く摩擦力により前記回転ローラを回転させる構成にした請求項１〜４のいずれかに記載の衝撃試験装置。
7. 一対のプーリの間に環状のベルトサンプルを張設し、このベルトサンプルの表面に対して、繰り返し衝突機構によって接触部材を繰り返し衝突させる衝撃試験方法であって、試験する際には、前記ベルトサンプルの走行速度を所望の速度に設定し、前記繰り返し衝突機構による前記接触部材の前記ベルトサンプルの表面に対する衝突周期を所望の周期に設定し、前記接触部材による衝突荷重を錘部材によって所望の衝突荷重に設定し、前記接触部材として備えている前記ベルトサンプルの表面と接触する接触面の仕様が異なる複数種類の接触部材から所望の接触部材を選択して前記ベルトサンプルの表面に繰り返し衝突させることを特徴とする衝撃試験方法。
8. 前記一対のプーリ間で前記ベルトサンプルの内周面を支持ローラにより支持し、前記接触部材を、前記支持ローラが前記ベルトサンプルを支持する位置と、前記ベルトサンプルを支持しない位置とで前記ベルトサンプルの表面に衝突させる請求項７に記載の衝撃試験方法。

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