JP5061974B2 - コンベヤベルト - Google Patents

Description

本発明は、コンベヤベルトに関し、さらに詳しくは、コストの増大を抑えつつ、プーリ等のまわりで屈曲する際に、最内周側および最外周側になる帆布層の縦糸の負担を軽減して耐久性を向上させることができるコンベヤベルト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心材を挟んで構成されている。心材は、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る。このような複数の帆布層が積層されたコンベヤベルトでは、稼動中にプーリまわりを通過して屈曲する際に中立面よりも内周側の帆布層には、屈曲する度に圧縮応力が発生する。この繰り返し発生する圧縮応力により、特に最内周側の帆布層を構成する縦糸が挫屈して破断に至ることがある。縦糸が挫屈したままコンベヤベルトを稼動し続けると、帆布層の大きな損傷に発展してコンベヤベルトが稼動できなくなるという問題が発生する。

このような挫屈対策のため、複数の帆布層を積層したコンベヤベルトでは、帆布層をシームレスの織布で構成して特殊な補強層を積層するなど、帆布層の材質や構成が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、これら従来の提案では縦糸の挫屈を十分に防ぐことができなかった。また、特殊な補強層を用いるとコスト増大を抑えることが難しくなるという問題があった。

一方、プーリまわりを通過して屈曲する際に中立面よりも外周側の帆布層には、屈曲する度に引張応力が発生する。この繰り返し発生する引張応力により、特に最外周側の帆布層を構成する縦糸は疲労するので、ある程度の伸びを確保して引張応力を緩和することが好ましい。また、コンベヤベルトの途中に追加のプーリを設けて、屈曲させて架け回す場合には、コンベヤベルトの表面および裏面の両面が、プーリまわりで屈曲内周側になる。そのため、中立面から最も離れた位置にある帆布層については、縦糸の挫屈対策が必要であった。
特開平８−８１０２９号公報

本発明の目的は、コストの増大を抑えつつ、プーリ等のまわりで屈曲する際に、最内周側および最外周側になる帆布層の縦糸の負担を軽減して耐久性を向上させることができるコンベヤベルト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は、平織構造の帆布層を上下に３層以上積層したコンベヤベルトにおいて、コンベヤベルトの成型および加硫後の前記帆布層のゲージ厚Ｈと、縦糸のゲージ厚ｈと、横糸の配列ピッチＰとで下記（１）式により縦糸クリンプ率Ｃを算出し、前記３層以上の帆布層のうち、上下方向で最も中央に位置する基準帆布層の縦糸クリンプ率Ｃを基準クリンプ率Ｃａとし、他の帆布層の縦糸クリンプ率Ｃを基準クリンプ率Ｃａ以上にするとともに、前記基準帆布層よりも下側に積層した帆布層については、最も下側に位置する帆布層の縦糸クリンプ率Ｃを最も大きく、かつ基準クリンプ率Ｃａ超とし、前記基準帆布層よりも上側に積層した帆布層については、最も上側に位置する帆布層の縦糸クリンプ率Ｃを最も大きく、かつ基準クリンプ率Ｃａ超としたことを特徴とするものである。
Ｃ＝（（（Ｈ−ｈ）^２＋Ｐ^２）^１／２／Ｐ−１）×１００（％） ・・・（１）

ここで、前記最も下側に位置する帆布層および最も上側に位置する帆布層の縦糸クリンプ率Ｃを、例えば、前記基準クリンプ率Ｃａの１．５倍以上６．０倍以下に設定する。また、前記基準クリンプ率Ｃａを、例えば、１．５％以上４．０％以下、前記最も下側に位置する帆布層および最も上側に位置する帆布層の縦糸クリンプ率Ｃを、例えば、３．５％以上６．０％以下に設定する。また、それぞれの帆布層の縦糸の材質が同じであり、それぞれの帆布層の横糸の材質が同じである仕様にすることもできる。

本発明の帆布層を３層以上積層したコンベヤベルトによれば、コンベヤベルトの成型および加硫後の帆布層のゲージ厚Ｈと、縦糸のゲージ厚ｈと、横糸の配列ピッチＰとで上記（１）式により縦糸クリンプ率Ｃを算出し、３層以上の帆布層のうち、上下方向で最も中央に位置する基準帆布層の縦糸クリンプ率Ｃを基準クリンプ率Ｃａとし、他の帆布層の縦糸クリンプ率Ｃを基準クリンプ率Ｃａ以上にするとともに、基準帆布層よりも下側に積層した帆布層については、最下側に位置する帆布層の縦糸クリンプ率Ｃを最大、かつ基準クリンプ率Ｃａ超としたので、コンベヤベルトが屈曲する際に最大の圧縮応力が生じる最内周側に積層される帆布層については、圧縮応力が生じる帆布層の中で、縦糸の湾曲具合が最大になり、屈曲によって生じる圧縮応力が分散し易くなっている。

また、基準帆布層よりも上側に積層した帆布層については、最上側に位置する帆布層の縦糸クリンプ率Ｃを最大、かつ基準クリンプ率Ｃａ超としたので、コンベヤベルトが屈曲する際に最大の引張応力が生じる最外周側に積層される帆布層については、引張応力が生じる帆布層の中で、縦糸の湾曲具合が最大になり、屈曲によって生じる引張応力が分散し易くなっている。

これにより、最内周側に積層される帆布層の縦糸の座屈を防止し、また、最外周側に積層される帆布層の縦糸の伸びを確保することができる。そのため、最内周側および最外周側になる帆布層の縦糸の負担を軽減して耐久性を向上させることができる。

また、縦糸クリンプ率Ｃを大きくしようとして、横糸の配列ピッチＰを小さくしようとすれば、帆布層のコストが増大するが、本発明では、すべての帆布層の縦糸クリンプ率Ｃを大きくするのではなく、耐久性向上に大きな効果がある帆布層の縦糸クリンプ率Ｃを大きくするので、コストの増大を抑えることができる。

以下、本発明のコンベヤベルトを図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１に例示するように、本発明のコンベヤベルト１は、下ゴム層２ａと上ゴム層２ｂとで、５層の帆布層３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ）を上下に挟んでいる。それぞれの帆布層３は平織構造になっている。帆布層３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、５層に限定されず３層以上であればよい。

このコンベヤベルト１は、駆動プーリと従動プーリとの間に張架され、駆動プーリが回転駆動することにより、図２に例示するようにプーリ６まわりを通過する度に屈曲される。プーリ６まわりを回転移動するコンベヤベルト１には、中立面Ｎを境にして中立面Ｎの外周側の範囲には引張応力が発生し、内周側の範囲には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３の数や位置等により変化するが、３層以上の帆布層３を積層したコンベヤベルト１では、上下方向で最も中央に位置する帆布層３が、凡そ中立面Ｎの位置になる。図１、２のコンベヤベルト１では、帆布層３ｃが、ほぼ中立面Ｎに位置する。したがって、帆布層３ｃ（中立面Ｎ）よりも下側に積層した帆布層３ａ、３ｂには、プーリ６まわりを通過する度に圧縮応力が繰り返し発生し、帆布層３ｃ（中立面Ｎ）よりも上側に積層した帆布層３ｄ、３ｅには、引張応力が繰り返し発生する。

それぞれの帆布層３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織構造になっている。縦糸４は、横糸５の配列ピッチＰ間で上下に湾曲し、横糸５も縦糸４の配列ピッチ間で上下に湾曲している。この実施形態では、それぞれの帆布層３の縦糸４の材質はポリエステル、横糸５の材質はナイロンになっている。縦糸４および横糸５の材質としては、ポリエステル、アラミド、ビニロン、ナイロンなどを例示することができる。

横糸５はコンベヤベルト１の幅方向に延設されているため、コンベヤベルト１がプーリ６まわりで屈曲しても、引張応力や圧縮応力がほとんど発生しない。一方、縦糸４は、コンベヤベルト１の長手方向に延設されているため、帆布層３ｃよりも下側に積層した帆布層３ａ、３ｂを構成する縦糸４には圧縮応力が発生し、帆布層３ｃよりも上側に積層した帆布層３ｄ、３ｅを構成する縦糸４には引張応力が発生する。

帆布層３を構成する縦糸４や横糸５は、引張応力に対してはある程度剛性を有しているが、圧縮応力に対しては剛性が極めて低い。そのため、縦糸４の挫屈を防止する対策は特に重要になる。

縦糸４の織構造の湾曲具合は、屈曲による挫屈の発生に大きく影響し、湾曲具合が小さくて横糸５と直線的に交錯していると、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って挫屈が発生する。一方、縦糸４が上下に大きく湾曲している織構造であれば、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挫屈する危険性が小さくなる。また、縦糸４が上下に大きく湾曲している織構造であれば、縦糸４に引張応力が生じた際の伸びも確保し易くなる。

そこで、本発明では、図３に示すように、コンベヤベルト１の成型および加硫後の帆布層３の横糸５の配列ピッチＰと、この配列ピッチＰ間における縦糸４の長さＬとの比を示す下記（１）式により算出される縦糸クリンプ率Ｃを用いて、縦糸４の湾曲具合を考慮するようにしている。図３および（１）式では、コンベヤベルト１の成型および加硫後の帆布層３のゲージ厚をＨ、縦糸４のゲージ厚をｈとしている。
Ｃ＝（（（Ｈ−ｈ）^２＋Ｐ^２）^１／２／Ｐ−１）×１００（％） ・・・（１）

横糸５の配列ピッチＰ間における縦糸４の長さＬは、厳密には図３に二点鎖線で示した直線ではなく、縦糸４の湾曲形状に沿った曲線となるが、（１）式では図示した二点鎖線の直線として近似している。縦糸クリンプ率Ｃの値が大きい程、縦糸４が大きく湾曲していて挫屈し難い構造といえる。

この実施形態では、５層の帆布層３のうち、上下方向で最も中央に位置する帆布層３ｃを基準帆布層とし、この帆布層３ｃの縦糸クリンプ率Ｃを基準クリンプ率Ｃａとする。そして、他の帆布層３ａ、３ｂ、３ｄ、３ｅの縦糸クリンプ率Ｃを基準クリンプ率Ｃａ以上にするとともに、基準帆布層３ｃよりも上側に積層した帆布層３ｄ、３ｅについては、最も上側に位置する帆布層３ｅの縦糸クリンプ率Ｃを最も大きく、かつ基準クリンプ率Ｃａ超としている。また、基準帆布層３ｃよりも下側に積層した帆布層３ａ、３ｂについては、最も下側に位置する帆布層３ａの縦糸クリンプ率Ｃを最も大きく、かつ基準クリンプ率Ｃａ超としている。

これにより、コンベヤベルト１がプーリ等のまわりを通過する度に、繰り返し圧縮応力が生じる帆布層３ａ、３ｂの中では、最大の圧縮応力が生じる帆布層３ａの縦糸４の湾曲具合を最大にして、屈曲によって生じる圧縮応力を分散させ易くして、縦糸４の挫屈を防止している。また、コンベヤベルト１がプーリ等のまわりを通過する度に、繰り返し引張応力が生じる帆布層３ｄ、３ｅの中では、最大の引張応力が生じる帆布層３ｅの縦糸４の湾曲具合を最大にして、屈曲によって生じる引張応力を分散させ易くして、縦糸４の引張応力を緩和している。

このようにして、最内周側になる帆布層３ａおよび最外周側になる帆布層３ｅの縦糸４の負担を十分に軽減することが可能になり、コンベヤベルト１の耐久性を効果的に向上させることができる。

また、圧縮応力が生じるもう１層の帆布層３ｂについては、縦糸クリンプ率Ｃが基準クリンプ率Ｃａ以上であるので、その縦糸４の上下の湾曲具合が基準帆布層３ｃの縦糸４と同等以上になり、過大な圧縮応力が生じることがない。帆布層３ｂの縦糸クリンプ率Ｃは、基準クリンプ率Ｃａと同じにすることも、基準クリンプ率Ｃａ超にすることもできる。同様に引張応力が生じるもう１層の帆布層３ｄについては、縦糸クリンプ率Ｃが基準クリンプ率Ｃａ以上であるので、過大な引張応力が生じることがない。帆布層３ｄの縦糸クリンプ率Ｃは、基準クリンプ率Ｃａと同じにすることも、基準クリンプ率Ｃａ超にすることもできる。

尚、帆布層３ａ、３ｂの縦糸クリンプ率Ｃを同じにしてもよい。この場合も基準帆布層３ｃよりも下側に積層した帆布層３ａ、３ｂについては、最も下側に位置する帆布層３ａの縦糸クリンプ率Ｃが、帆布層３ｂとは同じであるが、最も大きいと言える。また、帆布層３ｄ、３ｅの縦糸クリンプ率Ｃを同じにしてもよい。この場合も基準帆布層３ｃよりも上側に積層した帆布層３ｄ、３ｅについては、最も上側に位置する帆布層３ｅの縦糸クリンプ率Ｃが、帆布層３ｄとは同じであるが、最も大きいと言える。

縦糸クリンプ率Ｃを大きくするには、横糸５の配列ピッチＰを小さくすればよい。しかしながら、横糸５の配列ピッチＰを小さくすれば、単位長さ当たりの横糸５の打込み数が増えて、帆布層３のコストが増大する。そこで、本発明では、すべての帆布層３の縦糸クリンプ率Ｃを大きくするのではなく、耐久性向上に効果が大きい帆布層３ａ、３ｅの縦糸クリンプ率Ｃを大きくすることにより、コスト増大の抑制を可能にしている。

本発明では、最も下側に位置する帆布層３ａおよび最も上側に位置する帆布層３ｅの縦糸クリンプ率Ｃを、例えば、基準クリンプ率Ｃａの１．５倍以上６．０倍以下にする。帆布層３ａ、３ｅの縦糸クリンプ率Ｃが、基準クリンプ率Ｃａの１．５倍未満であると、帆布層３ａ、３ｅの縦糸４の負担を十分に軽減することが難しくなる。一方、帆布層３ａ、３ｅの縦糸クリンプ率Ｃが、基準クリンプ率Ｃａの６．０倍超であると、横糸５の配列ピッチＰをかなり小さくする必要があり、コストの増大を抑制することが困難になる。

また、本発明では、基準クリンプ率Ｃａを１．５％以上４．０％以下、最も下側に位置する帆布層３ａおよび最も上側に位置する帆布層３ｅの縦糸クリンプ率Ｃを３．５％以上６．０％以下にすることが好ましい。基準クリンプ率Ｃａおよび帆布層３ａ、３ｅの縦糸クリンプ率Ｃを、この範囲に設定することにより、それぞれの帆布層３の縦糸４の耐久性の向上と、コストの増大の抑制とをバランスよく両立させることができる。このように、それぞれの帆布層３の縦糸クリンプ率Ｃを適切な範囲に設定することで、縦糸４の材質を、剛性が高く挫屈し易いポリエステルにした場合であっても、耐挫屈性の大幅な向上が期待できる。

縦糸４は、引張りよりも圧縮に弱いので、最も下側の帆布層３ａの縦糸クリンプ率Ｃを、最も上側の帆布層３ｅの縦糸クリンプ率Ｃよりも大きくしてもよい。また、基準帆布層３ｃに対して、上下に対称の位置にあるそれぞれの帆布層３の縦糸クリンプ率Ｃを同じに設定することもできる。即ち、帆布層３ｂと３ｄの縦糸クリンプ率Ｃを同じに、帆布層３ａと３ｅの縦糸クリンプ率Ｃを同じに設定することもできる。

図５に例示するように、駆動プーリ６ａと従動プーリ６ｂとの間に張架されたコンベヤベルト１に、追加のプーリ（ベンドプーリ６ｃ、テークアッププーリ６ｄ）を設けて、途中を屈曲させて架け回す場合には、コンベヤベルト１の表面および裏面が、いずれかのプーリ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄまわりで屈曲内周側になる。図１のコンベヤベルト１では、帆布層３ａ、３ｂだけでなく、帆布層３ｄ、３ｅにも繰り返し圧縮応力が生じることになる。このような場合であっても、基準帆布層３ｃに対して、上下に対称の位置にあるそれぞれの帆布層３の縦糸クリンプ率Ｃを同じに設定し、かつ、帆布層３ａ、３ｅの縦糸クリンプ率Ｃを最大にしておけば、中立面Ｎから最も遠い位置にある帆布層３ａ、３ｅの縦糸４の挫屈を防止することができる。

また、基準帆布層３ｃよりも下側に積層した帆布層３ａ、３ｂについては、下側に位置する程、縦糸クリンプ率Ｃを大きくすることもできる。基準帆布層３ｃよりも上側に積層した帆布層３ｄ、３ｅについては、上側に位置する程、縦糸クリンプ率Ｃを大きくすることもできる。

図４に例示する実施形態は、図１の実施形態に対して帆布層３の積層数のみ変更したもので、６層の帆布層３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ）を積層している。この実施形態では、６層の帆布層３のうち、上下方向で最も中央に位置する帆布層３ｃ、３ｄが基準帆布層となり、帆布層３ｃ、３ｄの縦糸クリンプ率Ｃが基準クリンプ率Ｃａとなる。帆布層３ｃ、３ｄの間が凡そ中立面Ｎの位置となる。

そして、他の帆布層３ａ、３ｂ、３ｅ、３ｆの縦糸クリンプ率Ｃを基準クリンプ率Ｃａ以上にするとともに、基準帆布層３ｃ、３ｄよりも下側に積層した帆布層３ａ、３ｂについては、最も下側に位置する帆布層３ａの縦糸クリンプ率Ｃを最も大きく、かつ基準クリンプ率Ｃａ超としている。また、基準帆布層３ｃ、３ｄよりも上側に積層した帆布層３ｅ、３ｆについては、最も上側に位置する帆布層３ｆの縦糸クリンプ率Ｃを最も大きく、かつ基準クリンプ率Ｃａ超としている。

この実施形態においても、図１の実施形態について説明した内容を適用することができ、同様の効果を得ることができる。

縦糸をポリエステル、横糸をナイロンとした平織構造の帆布層を用いて、上ゴム層３ｍｍ、下ゴム層２ｍｍにしたことを共通条件として、帆布層の積層数および上記した（１）式により算出される帆布層の縦糸クリンプ率Ｃを変化させて、表１に示すコンベヤベルトのサンプルを９種類（実施例６種類、比較例３種類）を作製し、耐挫屈性の評価を行なった。例えば、実施例１−１のサンプルでは、積層した４層の帆布層のうち、上下方向中央の２層の帆布層の縦糸クリンプ率Ｃが１．５％、最上側および最下側のそれぞれ１層の帆布層の縦糸クリンプ率Ｃが３．６％であることを示している。耐挫屈性の評価結果を表１に示す。

耐挫屈性の評価方法は、各サンプルを、直径の大きいプーリから徐々に直径の小さいプーリに１８０°巻き付けてゆき、その際に最内周側の帆布層がプーリの周面に沿って追従せずに波打って、その帆布層の縦糸が挫屈し易い状態になった場合のプーリ直径を、挫屈発生径として示している。即ち、挫屈発生径の値が小さいほど、耐挫屈性に優れていることを示す。

表１の結果より、本発明で規定したように、上下方向で最も中央に位置する基準帆布層の縦糸クリンプ率Ｃ（基準クリンプ率Ｃａ）を１．５％とし、他の帆布層の縦糸クリンプ率Ｃを基準クリンプ率Ｃａ以上にするとともに、基準帆布層よりも上側に積層した帆布層については、最も上側に位置する帆布層の縦糸クリンプ率Ｃを最も大きく、かつ基準クリンプ率Ｃａ超の３．６％とし、基準帆布層よりも下側に積層した帆布層については、最も下側に位置する帆布層の縦糸クリンプ率Ｃを最も大きく、かつ基準クリンプ率Ｃａ超の３．６％とした実施例１−１、或いは、基準帆布層よりも上側に積層した帆布層については、最も上側に位置する帆布層の縦糸クリンプ率Ｃを最も大きく、かつ基準クリンプ率Ｃａ超の４．５％とし、基準帆布層よりも下側に積層した帆布層については、最も下側に位置する帆布層の縦糸クリンプ率Ｃを最も大きく、かつ基準クリンプ率Ｃａ超の４．５％とした実施例１−２は、比較例１に比べて、耐挫屈性が優れていることが確認できた。

また、帆布層を５層積層した場合、６層積層した場合も同様に、実施例２−１、２−２は、比較例２より耐挫屈性に優れ、実施例３−１、３−２は比較例３よりも耐挫屈性に優れていることが確認できた。

本発明のコンベヤベルトの内部構造を例示するベルト幅方向断面図である。 図１のコンベヤベルトをプーリに巻付け、屈曲させた状態を例示する側面図である。 図１の帆布層を構成する縦糸と横糸の織構造を例示する拡大図である。 本発明の別のコンベヤベルトの内部構造を例示するベルト幅方向断面図である。 コンベヤベルトを途中で屈曲させて架け回した状態を例示する側面図である。

符号の説明

１ コンベヤベルト
２ａ 上ゴム層
２ｂ 下ゴム層
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ 帆布層
４ 縦糸
５ 横糸
６ プーリ
６ａ 駆動プーリ
６ｂ 従動プーリ
６ｃ ベンドプーリ
６ｄ テークアッププーリ

Claims (4)

1. 平織構造の帆布層を上下に３層以上積層したコンベヤベルトにおいて、コンベヤベルトの成型および加硫後の前記帆布層のゲージ厚Ｈと、縦糸のゲージ厚ｈと、横糸の配列ピッチＰとで下記（１）式により縦糸クリンプ率Ｃを算出し、前記３層以上の帆布層のうち、上下方向で最も中央に位置する基準帆布層の縦糸クリンプ率Ｃを基準クリンプ率Ｃａとし、他の帆布層の縦糸クリンプ率Ｃを基準クリンプ率Ｃａ以上にするとともに、前記基準帆布層よりも下側に積層した帆布層については、最も下側に位置する帆布層の縦糸クリンプ率Ｃを最も大きく、かつ基準クリンプ率Ｃａ超とし、前記基準帆布層よりも上側に積層した帆布層については、最も上側に位置する帆布層の縦糸クリンプ率Ｃを最も大きく、かつ基準クリンプ率Ｃａ超としたコンベヤベルト。
   Ｃ＝（（（Ｈ−ｈ）²＋Ｐ²）^1/2／Ｐ−１）×１００（％） ・・・（１）
2. 前記最も下側に位置する帆布層および最も上側に位置する帆布層の縦糸クリンプ率Ｃを、前記基準クリンプ率Ｃａの１．５倍以上６．０倍以下にした請求項１に記載のコンベヤベルト。
3. 前記基準クリンプ率Ｃａを１．５％以上４．０％以下、前記最も下側に位置する帆布層および最も上側に位置する帆布層の縦糸クリンプ率Ｃを３．５％以上６．０％以下にした請求項１または２に記載のコンベヤベルト。
4. それぞれの帆布層の縦糸の材質が同じであり、それぞれの帆布層の横糸の材質が同じである請求項１〜３のいずれかに記載のコンベヤベルト。

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