JP4872588B2 - コンベヤベルトの耐座屈性評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンベヤベルトの耐座屈性評価方法に関し、さらに詳しくは、試験サンプルの屈曲試験等を行なうことなく、コンベヤベルトの耐座屈性を簡便に評価できるようにした評価方法に関するものである。

コンベヤベルトは、一般的にゴム層の間に平織構造の帆布層やスチールコード層からなる芯材を挟んで構成されている。コンベヤベルトはプーリ間に張架され、稼動中にプーリまわりを通過する度に繰り返しの屈曲を受け、この屈曲時に中立面よりも内周側の範囲には圧縮応力が生じる。芯材として帆布層を使用する場合は、コンベヤベルトに対する要求性能により複数の帆布層を積層して構成することがあり、内周側に積層された帆布層は屈曲時に中立面よりも内周側になる。そのため、内周側に積層された帆布層の縦糸が、繰り返し発生する圧縮応力により座屈して破断に至り、さらには帆布層の破断に発展することがある。

この対策のため、複数の帆布層を積層した芯材を有するコンベヤベルトでは、帆布層の縦糸が座屈しないように、帆布層の材質等が種々検討されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、帆布層の縦糸の座屈の有無は、様々な仕様の試験サンプルを作成し、プーリ等に巻付ける屈曲試験等により確認していたので、短時間で評価することができず、また試験サンプルを製造するコストがかかるという問題があった。
特開平８−８１０２９号公報

本発明の目的は、試験サンプルの屈曲試験等を行なうことなく、簡便にコンベヤベルトの耐座屈性を評価できるようにした評価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コンベヤベルトの耐座屈性評価方法は、平織構造の帆布層を複数積層するコンベヤベルトの耐座屈性評価方法であって、前記複数の帆布層のうち、コンベヤベルトの稼動に際し屈曲により圧縮応力が生じる側に配置される帆布層の横糸の配列ピッチＰと、該横糸の配列ピッチＰ間における縦糸の長さＬとの比を指数とし、該指数に基づいて耐座屈性を評価し、前記横糸の配列ピッチＰ間における縦糸の長さＬとして、前記帆布層のゲージ厚Ｈと、該縦糸のゲージ厚ｈとから式Ｌ１＝（（Ｈ−ｈ） ² ＋Ｐ ² ） ^1/2 により算出される近似長さＬ１を使用し、式Ｃ＝（Ｌ１／Ｐ−１）×１００（％）により算出される縦糸クリンプ率Ｃの値が大きい程、挫屈し難いと評価することを特徴とするものである。

本発明のコンベヤベルトの耐座屈性評価方法によれば、コンベヤベルトの稼動に際して圧縮応力が生じる側に配置される帆布層について、横糸の配列ピッチＰと、横糸の配列ピッチＰ間における縦糸の長さＬとの比を指数にしており、この指数は縦糸の織構造の湾曲具合に関係し、コンベヤベルト稼動中における座屈の発生に大きく影響するので、この指数により縦糸の座屈し易さを容易に判断することができる。したがって、試験サンプルを作成して屈曲試験等を行なうことなく、低コストで簡便にコンベヤベルトの耐座屈性を評価することが可能になる。

以下、本発明のコンベヤベルトの耐座屈性評価方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１に例示するコンベヤベルト１は、ゴム層２、２の間に芯材３を介挿し、芯材３は、平織構造の同仕様の帆布層３ａ、３ｂ、３ｃ（以下、帆布層３ａ〜３ｃとする）を３層積層して構成されている。帆布層３ａ〜３ｃの積層数はコンベヤベルト１に対する要求性能（剛性、伸び等）により決定され、３層に限定されるものではない。

このコンベヤベルト１は、駆動プーリと遊動プーリとの間に張架され、駆動プーリが回転駆動して稼動することによりプーリまわりを通過する度に繰り返し屈曲される。図２に例示するように、プーリ６まわりを回転移動するコンベヤベルト１には、その厚さ方向の二点鎖線で示す中立面Ｎを境にして、中立面Ｎの外周側に引張応力が発生し、内周側に圧縮応力が発生する。

中立面Ｎの位置は、コンベヤベルト１の厚さ、帆布層３ａ〜３ｃの数や位置等により変化するが、図２では内周側に積層された２層の帆布層３ａ、３ｂが中立面よりも内周側となって、圧縮応力が繰り返し発生する。２層の帆布層３ａ、３ｂが同じ仕様であれば、最も内周側となる帆布層３ａの方に帆布層３ｂよりも大きな圧縮応力が発生するので、コンベヤベルト１の耐座屈性を評価するには、最内周側に積層する帆布層３ａについて耐座屈性（座屈のし難さ）を検討するのがよい。即ち、コンベヤベルト１の稼動に際し、最も小さな曲率半径の屈曲を受ける帆布層３ａを評価対象とするのが好ましい。

最内周側に積層する帆布層３ａは、図３に例示するように縦糸４と横糸５とが１本ごとに浮き沈みして交錯する平織構造になっており、横糸５の配列ピッチＰ間で縦糸４が上下に湾曲し、横糸５も縦糸４の配列ピッチ間で上下に湾曲している。縦糸４は、コンベヤベルト１の長手方向に延設され、横糸５はコンベヤベルト１の幅方向に延設されているので、コンベヤベルト１がプーリ６のまわりを繰り返し屈曲して通過する際には、横糸５にはほとんど圧縮応力が発生せず、圧縮応力が発生するのは、主に縦糸４だけとなる。

縦糸４が横糸５との交錯において上下変化が小さく、直線的な織構造であると、プーリ６を周回する際に、容易に変形することができず、ある点に圧縮応力が集中して折れ曲がり、いわゆる座屈が発生する。縦糸４が座屈した状態でコンベヤベルト１を稼動し続けると、縦糸４が破断に至り、さらに帆布層３ａの破断に発展して、コンベヤベルト１の稼動が不可能になる。

一方、縦糸４が横糸５との交錯において上下に大きく変化している織構造であると、プーリ６を周回する際に、広範囲にわたり容易に変形することができるので、圧縮応力が分散して座屈する危険性が小さくなる。このように、織構造における縦糸４の横糸５に対する上下変位の割合（湾曲具合）が、コンベヤベルト１のプーリ６を周回するときの屈曲による座屈の発生に大きく影響する。

本発明は、上述した平織構造における縦糸４の現象の知見に基づいて、コンベヤベルト１の稼動時に屈曲により圧縮応力が生じる帆布層３ａの横糸５の配列ピッチＰと、横糸５の配列ピッチＰ間における縦糸４の長さＬの比を指数に設定し、この指数に基づいて、縦糸４の耐座屈性を把握するようにした。即ち、Ｌ／Ｐの指数に基づいて、Ｌ／Ｐ値が大きい程、縦糸４が横糸５に対して大きく上下に変位していて座屈しにくい構造であることを容易に判断できるようにしている。

このように、横糸５の配列ピッチＰと、横糸５の配列ピッチＰ間における縦糸４の長さＬとの比を指数として用いることにより、試験サンプルを作成して屈曲試験を行なうことなく、短時間で、かつ低コストでコンベヤベルト１の耐座屈性を簡便に評価することが可能になる。これにより、コンベヤベルト１の設計段階で、圧縮応力が生じる帆布層３ａの仕様をある程度限定することができるので、設計の効率化を図ることができる。

横糸５の配列ピッチＰ間における縦糸４の長さＬは、図３に示すように縦糸４の湾曲形状に沿った二点鎖線の曲線となるが、図３で示した二点鎖線の直線の長さＬ１として近似することにより、容易に縦糸４の長さＬに代替することができる。本発明では、図３に示したように、横糸５の配列ピッチＰと帆布層３ａのゲージ厚さＨと縦糸４のゲージ厚さｈとを用いて直角三角形の斜辺の長さを求めるように、下記の（１）式により横糸５の配列ピッチＰ間の縦糸４の長さＬ１を長さＬの代替値（近似値）として容易に算出することができる。
Ｌ１＝（（Ｈ−ｈ）²＋Ｐ²）^1/2 ・・・（１）

尚、縦糸ゲージ厚ｈは実測する他に、例えば、式ｈ＝（縦糸総繊度ａ１（ｄｔｅｘ）÷１００００÷縦糸比重ｂ１（ｇ／ｃｍ^３）÷π）^１／２×２×αにより算出することができる。ここで、α値は縦糸４の扁平係数であり経験値として約０．７４程度となる。また、横糸５の配列ピッチＰは実測する他に、例えば、式Ｐ＝５０÷横糸密度（本／５０ｍｍ）により算出することができる。

この（１）式を用いて縦糸４の織構造の湾曲具合を示す指標として、例えば、縦糸クリンプ率Ｃを下記（２）式のように算出し、縦糸クリンプ率Ｃの値により帆布層３ａの座屈し易さ、即ち、コンベヤベルト１の耐座屈性を評価することができる。
Ｃ＝（Ｌ１／Ｐ−１）×１００（％） ・・・（２）

この縦糸クリンプ率Ｃは値が大きい程、縦糸４の織構造の湾曲具合が大きく座屈しにくいことを示す。

上ゴム層３ｍｍ、下ゴム層２ｍｍの間に所定厚みのゴムをコートした平織構造の帆布層を４層積層した芯材を介挿して構成した厚さ約９ｍｍの所定長さの試験サンプルを作製し、帆布層の縦糸の材質をポリエステル、横糸の材質をナイロンとして共通にして、実質的に縦糸の織構造の湾曲具合のみを変化させた２種類の試験サンプル（サンプル１、２）を用いて耐座屈性を評価した。

縦糸の湾曲具合は、上記（２）式により算出される縦糸クリンプ率Ｃで２．９％と２．２％の２種類とし、各試験サンプルを直径２００ｍｍのプーリに１８０°巻き付けた際の最も内周側の帆布層の状態を確認し、その結果を表１に示す。表１では、最内周側の帆布層がプーリの周面に沿って追従した場合を○、追従せずに波打って縦糸が座屈し易い状態になった場合を×として耐座屈性を示した。

表１の結果より、本発明で指標とした縦糸クリンプ率Ｃの大きいサンプル１が、サンプル２に比して耐座屈性に優れ、この縦糸クリンプ率Ｃと実際の耐座屈性に相関があることが確認できた。

コンベヤベルトの内部構造を例示する断面図である。 図１のコンベヤベルトの屈曲状態を示す説明図である。 図１の帆布層を拡大して本発明のコンベヤベルトの耐座屈性評価方法を例示する説明図である。

符号の説明

１ コンベヤベルト
２ ゴム層
３ 芯材 ３ａ〜３ｃ 帆布層
４ 縦糸
５ 横糸
６ プーリ

Claims (2)

1. 平織構造の帆布層を複数積層するコンベヤベルトの耐座屈性評価方法であって、前記複数の帆布層のうち、コンベヤベルトの稼動に際し屈曲により圧縮応力が生じる側に配置される帆布層の横糸の配列ピッチＰと、該横糸の配列ピッチＰ間における縦糸の長さＬとの比を指数とし、該指数に基づいて耐座屈性を評価し、前記横糸の配列ピッチＰ間における縦糸の長さＬとして、前記帆布層のゲージ厚Ｈと、該縦糸のゲージ厚ｈとから式Ｌ１＝（（Ｈ−ｈ） ² ＋Ｐ ² ） ^1/2 により算出される近似長さＬ１を使用し、式Ｃ＝（Ｌ１／Ｐ−１）×１００（％）により算出される縦糸クリンプ率Ｃの値が大きい程、挫屈し難いと評価するコンベヤベルトの耐座屈性評価方法。
2. コンベヤベルトの稼動に際し、最も小さな曲率半径の屈曲を受ける帆布層を評価対象とする請求項１に記載のコンベヤベルトの耐座屈性評価方法。

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