JP3475011B2 - ベルトコンベア用ローラ - Google Patents

ベルトコンベア用ローラ

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圭祐 山本
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、溶射によって表面
を硬くし、長期寿命を有するベルトコンベア用ローラに
関する。 【0002】 【従来の技術】ベルトコンベア用ローラは、一般に鋼管
の両端にベアリングを装着し回転自由に支持してかけら
れたベルトを移動自在に支持する構造となっている。と
ころが、ローラ自体が鋼管からなって、更に通過するベ
ルトの表面にはコークス粉、鉄鉱石、焼結粉等の原料が
付着しているので、長時間使用するうちに徐々に磨耗し
てくる。そこで、その対策として以下に示すような手段
が提案されている。 (1)ローラ本体にステンレスパイプを使用したり、ロ
ーラ本体の表面にクロム等の硬い金属をメッキしてロー
ラ本体の表面硬度を上昇する。 (2)ローラ本体の表面に硬質金属を肉盛り溶接する。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記
(1)に記載の手段では、価格の割りに寿命延長の効果
が小さいので、現実には余り普及していないのが現状で
あった。また、前記(2)に記載の手段では、ローラ本
体の表面積が大きく、ローラ本体の全面に硬化肉盛りの
溶接を施すと熱のために鋼管が変形したりするので、こ
れを修正する作業も必要となって、製造能率が悪く価格
が高騰する。そこで、前記火炎溶射の代わりに高付着力
で低気孔率の溶射被膜を形成するプラズマ溶射を行うこ
とも理論上可能であるが、プラズマ溶射の場合には火炎
温度が10000〜20000℃と高く、このため鋼管
からなるロール本体の変形が問題となる。本発明はかか
る事情に鑑みてなされたもので、ロール本体の表面を効
率良く硬化処理して耐摩耗性を向上させ、更には水分の
吸収性を抑制して硬化材料の剥離を防止した長期の寿命
を有するベルトコンベア用ローラを提供することを目的
とする。 【0004】 【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項1
記載ベルトコンベア用ローラは、分散強化型の硬質被膜
を形成するサーメット微粉末を、高速火炎溶射にて含ま
れるセラミックスの融点以下で、しかも含まれる金属分
の融点以上の温度に加熱して、表面に凹凸加工がなされ
た金属製のローラ本体の表面に溶射し、表面硬度をHv
700以上とするベルトコンベア用ローラであって、前
記サーメット微粉末は、タングステン、シリコンの炭化
物の群から選択される何れか一種以上からなる炭化物
と、Ni、Cr、Coの一種以上からなる金属マトリッ
クスとからなって、前記炭化物を10〜90重量%、前
記金属マトリックスを90〜10重量%含み、しかも、
前記ローラ本体の表面には、溶射層内への水分の浸透を
防止する塗装が行われている。ここで、高速火炎溶射と
は火炎の速度が通常の溶射に比較して3倍以上の速さ
(具体的には2000〜2700m/sec)を有する
溶射をいう。 【0005】請求項1記載のベルトコンベア用ローラに
おいては、サーメット微粉末を含まれるセラミックスの
融点以下で、しかも含まれる金属の融点以上の温度に加
熱して溶射を行っているので、未溶融のセラミックスが
骨材として働く。金属分は溶融して骨材となるセラミッ
クスを取り巻き、更にはローラ本体の表面には凹凸加工
がなされているので、剥離しにくい強固な溶射被膜が形
成される。そして、高速火炎溶射によって密な溶射被膜
を形成しているので、形成される溶射被膜が緻密になっ
て、溶融処理の必要がない。従って、金属製のベルトコ
ンベア用ローラに加わる熱が減少し、これによってベル
トコンベア用ローラの歪みが生じない。即ち、高速火炎
溶射におけるフレーム速度は2000〜2700m/s
ecと、通常の火炎溶射(300m/sec)やプラズ
マ溶射(800m/sec)に比較して大きく、しかも
ベルトコンベア用ローラの表面には適当な凹凸加工がな
されているので、溶射被膜の付着がよく、結果として溶
射被膜の脱落の生じにくいベルトコンベア用ローラとな
る。溶射被膜の厚みは0.05〜0.5mmであるのが
好ましいが、更に好ましくは0.08〜0.3mmであ
る。溶射被膜の厚みが0.05mm未満であると溶射被
膜が薄くて充分な耐磨耗性を発揮できないし、0.5m
mより溶射被膜が厚いとコストが割高になる。 【0006】また、ローラ本体の表面に塗装を施してい
る。高速火炎溶射では残存気孔率は0.1%以下となり
緻密な構造となっているが、防水の点では不十分であ
る。従って、そのまま放置すると残存気孔から溶射被膜
内に雨や露或いは清掃時の水が浸入し、溶射被膜とベル
トコンベア用ローラの母材鋼管との界面に腐食が生じ、
溶射層が剥離する原因となる。そこで、溶射被膜の表面
に塗装を行って、溶射層内の気孔を埋め、溶射層が長期
間に渡り強固な付着力を維持できるようにしている。塗
料は例えば、エポキシ、アクリル、フッ素、ウレタン、
フタル酸等があるが、浸透性を有して溶射被膜の内部に
浸透する塗料であればその他のものでも使用可能であ
る。溶射層表面の塗料はベルトとの摩擦による摩耗です
ぐ消滅するが溶射被膜内の気孔に入り込んだ塗料は溶射
層が無くならない限り残存し、溶射被膜内への水分の浸
入を防止する。そして、炭化物が10%未満であれば分
散強化による耐摩耗性に効果が出ず、炭化物が90%以
上であれば、溶射被膜が非常に脆くなって被膜形成が困
難となる 【0007】 【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し本発明
の理解に供する。図1は本発明の一実施の形態に係るベ
ルトコンベア用ローラの正面図、図2は溶射方法の説明
図である。まず、図1に示すように、ベルトコンベア用
ローラ10の回転体である鋼管製のローラ本体11の表
面の脱脂を行った後にブラスト処理を行い、表面をRz
=50〜150μm(好ましくは70〜100μm)の
粗度とし、その上に付着される溶射被膜12の結合度を
向上させる。この場合に粗面処理には、例えば、粒度#
20のアルミナのグリッドを使用し、空気圧を約3kg
/cm2 としてブラスト処理を行う。次に、凹凸加工が
なされたローラ本体11の表面に、図2(A)に示すよ
うに、サーメット微粉末を高速火炎溶射機13を用いて
溶射被膜12を形成する。この場合の、サーメット微粉
末の材料としては、例えば、粒度が10〜50μm(好
ましくは、15〜44μm)のWC−12Coの複合粉
を使用するのが好ましいが、その他の炭化物系サーメッ
ト(例えば、タングステン、シリコンの炭化物の群から
選択される一種以上と、Ni、Cr、Co又はこれらの
合金の複合粉)、酸化物系サーメット、窒化物系サーメ
ット、硼化物系サーメット等も使用できる。なお、この
場合、溶射被膜の硬度がHv700以上であることを条
件とする。また、更なる寿命を必要とする場合には、溶
射被膜の強度をHv1100以上とすることが好まし
く、溶射材料として均一に混合されたWC−12Coの
複合粉を用いれば容易に達成できる。 【0008】前記高速火炎溶射は、灯油(ケロシン)を
燃料とし、酸素を用いて化合させて2000〜2700
℃の高温で、2500〜2700m/秒の高速ガスジェ
ットを作り、これにサーメット微粉末を乗せて溶融さ
せ、高速度で(例えば、約750m/秒)溶射材料をロ
ーラ本体11の上に吹き付けて凝固させて接合するもの
である。この場合、図2(A)に示すように一台の高速
火炎溶射機13を用いてもよいが、図2(B)に示すよ
うに、2台の高速火炎溶射機14、15を用いて高速火
炎溶射することもできる。この場合、一方の高速火炎溶
射機14にサーメット微粉末(又はセラミックスのみ)
を供給し、他方の高速火炎溶射機15に金属又は合金を
供給して、これら均等に混合して溶射被膜を形成すれ
ば、効率的により強固な溶射被膜を形成できる。これ
は、サーメット微粉末(又はセラミックス)と金属又は
合金とでは溶射条件が異なり、独立に高速火炎溶射機1
4、15を選択することによって最適条件、例えば、溶
射距離L1 、L2 、溶射角度をθ1 、θ2 を任意に変え
て溶射ができること、及び2台の高速火炎溶射機14、
15の溶射材料の割合を任意に変えて最適な配合の溶射
被膜とすることができ、場合によっては溶射被膜を傾斜
配合させて傾斜機能材料とすることもできることからで
ある。この場合の溶射角度θ1 、θ2 は90度に近い相
互のトーチが干渉しない角度が好ましく、実質的には7
0〜80度の範囲である。最後に溶射被膜12の上にエ
ポキシ、アクリル又はフッ素等の樹脂塗料を薄く塗布す
る。これによって、残存気孔内に樹脂が浸透し、耐水性
のある被膜が形成され、溶射被膜とローラ本体の表面に
発生する錆を防止できる。 【0009】 【実施例】次に、図2に示すような高速火炎溶射機13
〜15を用い、溶射条件を変えてローラ本体11の上
に、溶射した場合の実施例1〜4の溶射被膜の各性状を
表1に示す。なお、何れの場合も溶射後十分冷却して、
エポキシ、アクリル又はフッ素等の樹脂塗料を薄く塗布
したが、屋内で使用するベルトコンベア用ローラにおい
ては、特に必要ではない。 【0010】実施例1においては、溶射ノズル8インチ
の高速火炎溶射機13を使用し、溶射材料として粒度が
10〜50μm(以下の実施例も同様)のWC−12C
oの複合粉を使用し、溶射距離L0 を250mmとし
た。実施例2においては、溶射ノズル4インチの高速火
炎溶射機14と溶射ノズル8インチの高速火炎溶射機1
5を使用し、高速火炎溶射機14からはJISH830
3の4種に規定するニッケル系自溶性合金を、高速火炎
溶射機15からはWC−12Coを3対7の割合で溶射
してローラ本体11の表面に溶射被膜を形成した。この
場合、高速火炎溶射機14の溶射距離L1 は350m
m、θ1 =60度、高速火炎溶射機15の溶射距離L2
は250mm、θ2 =60度であった。 【0011】実施例3においては、溶射ノズル4インチ
の高速火炎溶射機14と溶射ノズル8インチの高速火炎
溶射機15を使用し、高速火炎溶射機14からはSUS
304合金を、高速火炎溶射機15からはSiC−40
Coを2対8の割合で溶射してローラ本体11の表面に
溶射被膜を形成した。この場合、高速火炎溶射機14の
溶射距離L1 は350mm、高速火炎溶射機15の溶射
距離L2 は250mmであった。実施例4においては、
実施例2の条件で供給する材料の傾斜配合を行い、ロー
ラ本体11に接する層においては、高速火炎溶射機14
から溶射されるNi系自溶性合金と、高速火炎溶射機1
5から溶射されるWC−12Coを9対1の割合で溶射
して、徐々に割合を変えて5層の溶射を行い、表面層で
は、高速火炎溶射機14から溶射されるNi系自溶性合
金と、高速火炎溶射機15から溶射されるWC−12C
oとの割合を1対9とした。 【0012】 【表1】【0013】表1からも明らかなように、実施例1〜4
のベルトコンベア用ローラ10においては、溶射後、サ
ーメットの溶融処理をすることなく、十分な硬度の溶射
被膜を形成できることが分かる。従って、従来のベルト
コンベア用ローラの耐用年数を増加させることができ
る。また、前記実施例1〜4の溶射方法と同一の条件
で、溶射被膜の厚さを0.8mm、1.2mm、1.6
mmとすると更に耐用性が向上できたが、更に厚くして
2mmをえると溶射被膜の剥離が生じ易いという欠点
が生じた。 【0014】 【発明の効果】請求項1記載のベルトコンベア用ローラ
は、表面に高速火炎溶射によって形成された溶射被膜を
有するので、従来の通常の火炎溶射によって形成された
被膜に比較して溶射被膜の充填率が高く、結果として強
度を有し、より耐摩耗性を有する溶射被膜を形成でき
る。特に、高速火炎溶射を用いて溶射被膜を形成させて
いるので、溶射後の溶融処理が不要となり、結果として
比較的小さな入熱で溶射被膜が形成できるので、ローラ
本体の歪みが小さく、従って、歪み取り等の作業が省略
できて、生産効率が向上する。また、溶射被膜を塗装
溶射被膜の内部に水分が浸透しないので、錆の発生
によって溶射被膜が剥離するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施の形態に係るベルトコンベア用
ローラの正面図である。 【図2】溶射方法の説明図である。 【符号の説明】 10 ベルトコンベア用ローラ 11 ローラ
本体 12 溶射被膜 13 高速火
炎溶射機 14 高速火炎溶射機 15 高速火
炎溶射機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅山 祐登 福岡県北九州市小倉南区新曽根5番1号 三島光産株式会社 機工事業本部内 (72)発明者 山本 圭祐 福岡県北九州市小倉南区新曽根5番1号 三島光産株式会社 機工事業本部内 (56)参考文献 特開 平6−116703(JP,A) 特開 平6−220524(JP,A) 実開 昭59−18714(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B65G 39/07 C23C 4/06

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 分散強化型の硬質被膜を形成するサーメ
    ット微粉末を、高速火炎溶射にて含まれるセラミックス
    の融点以下で、しかも含まれる金属分の融点以上の温度
    に加熱して、表面に凹凸加工がなされた金属製のローラ
    本体の表面に溶射し、表面硬度をHv700以上とする
    ベルトコンベア用ローラであって、 前記サーメット微粉末は、タングステン、シリコンの炭
    化物の群から選択される何れか一種以上からなる炭化物
    と、Ni、Cr、Coの一種以上からなる金属マトリッ
    クスとからなって、前記炭化物を10〜90重量%、前
    記金属マトリックスを90〜10重量%含み、 しかも、前記ローラ本体の表面には、溶射層内への水分
    の浸透を防止する塗装が行われていることを特徴とする
    ベルトコンベア用ローラ。
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