JP5853341B1

JP5853341B1 - ベルトクリーナ

Info

Publication number: JP5853341B1
Application number: JP2014232272A
Authority: JP
Inventors: 一美大徳
Original assignee: マフレン株式会社
Priority date: 2014-11-17
Filing date: 2014-11-17
Publication date: 2016-02-09
Anticipated expiration: 2034-11-17
Also published as: JP2016094293A

Abstract

【課題】チップを取り付ける四角形棒状ゴム製弾性体を組み立てる際は、筋状の掻き取り残しを最小限に抑えるため、隣り合う四角形棒状ゴム製弾性体の隙間を正確にセットする必要があるが、四角形棒状ゴム製弾性体の製作精度のバラツキや四角形棒状ゴム製弾性体の押し付け力のセットにバラツキがあり高精度の組立が困難であった。又、四角形棒状ゴム製弾性体に作用するスラストのため、四角形棒状ゴム製弾性体間に隙間が生じて、筋状の掻き取り残しが発生していた。【解決手段】ゴム製弾性板に切り込みを入れ複数の四角形棒状ゴム製弾性体を形成することで、チップ保持用四角形棒状ゴム製弾性体の製作精度が向上した。又、切り込み長さや四角形棒状ゴム製弾性体の長さ加工が自在になり、チップとベルトの当接精度が向上した。更に、倒れ防止板により、四角形棒状ゴム製弾性体のスラスト方向の撓みを防止でき筋状の掻き取り残しが解消した。【選択図】図１

Description

本発明は原料の輸送に用いるベルトコンベアの戻りベルト表面に付着した付着物を掻き取るベルトクリーナに関する。

ベルトコンベアは効率のよい大量運搬手段であることから、各種原料、燃料、処理済み材料、廃棄物などを搬送するために使用されている。一般にベルトコンベアは駆動プーリと従動プーリとの間に所定幅のゴム製ベルトをエンドレスに巻き付け、駆動プーリを回転させることによりベルトを両プーリ間で周回運動させるものである。通常搬送物はキャリアベルト（搬送側ベルト）に載せて搬送され、駆動プーリ側で払い出されリターンベルト（戻りベルト）となり従動プーリへ戻るが、戻りベルト表面に付着した搬送物（付着物）が途中で落下し、戻りベルト下に堆積する問題があった。又、リターンローラやキャリアローラを摩耗させたり、ローラに付着し戻りベルトを蛇行させたりする問題があった。

ベルトに搬送物が付着するとリターンベルト表面の付着物が落下し、戻りベルト下に堆積するが、特にスナッププーリ、テンションプーリ、リターンローラの下に選択的に落下・堆積しやすい。低床コンベアでは、堆積物を放置するとリターンローラや戻りベルトの高さ位置まで成長しこれらと接触し摩耗させる。又、落下物の放置は作業環境の悪化や資源の損失となるため、定期的に落下物の回収作業を実施しているが、戻りベルトの全長に渡り落下しているので多大の労力と費用がかかっている。又、落鉱回収作業は機械化が困難で、人力に頼る必要があり３Ｋ作業の繰り返しとなっている。落下した落下物は回収して再利用する場合もあるが、土砂や小石などとの篩分けが必要となりコスト高となるため、廃棄処分する場合が多く資源の無駄遣いとなっている。このため、ベルトクリーナを用いて、できるだけホッパー内でまとめて掻き落とすことにより、コンベア全体に渡って発生する落鉱を削減する方法が採用されている。ベルトクリーナには、固定された掻き板を戻りベルトに押し付けることにより付着物を掻き板で掻き取るスクレーパ式、ブラシを戻りベルトに接触させるブラシ方式や高圧の流体を吹き付けて付着物を除去する洗浄方式があるが、構造が簡単なことや整備性の優れたスクレーパ方式が多用されている。

コンベアベルトは使用するにつれ徐々に摩耗するが、均一に摩耗するのではなく中央部が選択的に大きく摩耗する。従ってベルトが古くなるとベルト中央部と端部では５〜６ｍｍの厚み差が生じる。又、１００ｍ以上の機長の長いベルトになると、コストや作業時間の制約の点からベルトの取り換えを全長に渡り一括してやらない場合もあり、中央部が大きく摩耗している古いベルトと摩耗していない新しいベルトが混在することもある。摩耗状態が不均一なベルトに対するベルトクリーナの押圧調整は、摩耗の一番大きな中央部分に合わせるが、押圧力はベルトの幅方向で不均一になってしまう。又、ベルトのエンドレス部は経年的に剥離してエンドレス端部が剥がれてくる。この剥がれ部は戻りベルト表面から突出するのでベルトクリーナの撓み限界を超えるとベルトクリーナを破損したり、ベルトクリーナの押圧力が大きいとエンドレスの剥がれを助長したりしてベルト損傷の要因となる。従って、ベルトクリーナはベルト表面の付着物を掻き取るために必須のアイテムではあるが、適切な取り付けや使用方法を間違うとベルトを破損させ生産障害を起こす場合がある。又、ベルトクリーナの掻き取り性能を適正に維持するためには、ベルト稼動中に掻き取り状況を見ながらベルトクリーナとベルトとの接触圧の調整を行うのが最良であるが、安全上の問題で困難であった。このようにベルトクリーナがクリアするべき課題はたくさんあり最大公約数的に全ての課題に対応するのは極めて困難である。今まで様々な形状、機能のベルトクリーナが提案されているが未だメンテナンスフリーで掻き取り効率に優れたベルトクリーナは具現化されていない。

スクレーパ式のベルトクリーナに必要な要件は以下である。（１）確実に、長時間にわたり付着物を掻き取ることができる。（２）チップの交換が容易である。（３）掻き取り部のチップの寿命が長く調整周期や取り換え周期が長い。（４）ベルトクリーナ本体に付着物が付着しない、もしくは付着物の量が極めて少ない。（５）付着物が戻りベルトに強固に付着している場合やベルトのエンドレス部（接続部）に剥がれが生じている場合、チップが戻りベルトの搬送方向に大きく撓んで、これらの障害物をやり過ごすことによりベルトクリーナの破損を回避できる。（６）ベルトクリーナの構造がシンプルでコンパクトであり、ベルトクリーナの取り付け取り外しが容易である。以上の特性を満足しようとして従来多種多様のベルトクリーナが提案されているがそれぞれ問題あり根本的な方法は具現化されていない。

スクレーパ式のクリーナの問題点を解決するために特開２０１３−２５２９７６号広報において、四角形棒状ゴム製弾性体の先端にチップを取り付けたクリーナが開示されている。この方法においては、四角形棒状ゴム製弾性体の隣り合う側面が摺動するように精度よく配列するのが困難であった。又、稼働中に四角形棒状ゴム製弾性体の間隔が次第に大きくなり、四角形棒状ゴム製弾性体の間にダストが侵入し、四角形棒状ゴム製弾性体同士が固着して円滑な搖動ができなくなる問題があった。

米国特許出願公開第２００６／０２０１７８３号明細書００２６、００２７及び図４には、短冊状の金属製板バネ（stainless steel製のmovable fingers 416）を、金属板（blade 418）の自由端末に切り込みを入れて形成し、前記金属板の固定端末は繋がっていることが記載されている。又、特願２０１４−１４３９９８号広報において、チップを短冊状金属製板バネの自由端末にネジ止めし、短冊状の金属製板バネの固定端末を固定して戻りベルトの幅方向に列設したベルトクリーナにおいて、金属板の自由端末に切り込みを入れて短冊状金属製板バネを形成したベルトクリーナが開示されている。この方法によれば短冊状金属製板バネの間隔を精度よく組み立てることが可能であり、稼働中に短冊状金属製板バネの間隔が広くなる問題も解消できる。しかしながら、これらの方法には以下の問題があった。（１）戻りベルトの進行方向の力（水平力）を受ける場合は、強固な付着物や戻りベルトのめくれなどの突起物がチップに衝突した際に、金属板が撓みすぎると塑性変形を生じ元の形状に復帰できず、掻き取り性能が低下してしまう。（２）戻りベルトが蛇行した場合は、チップや金属板は戻りベルトの幅方向の力（スラスト力）を受けるので、金属板が捩じれて塑性変形してしまう。金属板は水平力による撓み円滑であるが、スラスト力による撓みに対しては捩じれて簡単に塑性変形するので元の形状に復帰できず、掻き取り性能が低下してしまう。通常クリーナは水平力とスラスト力の合成力を受けている。即ち、金属板バネにスリットを設けた場合は、大きな変形や捩じれにより塑性変形するので掻き取り性能が極端に低下してしまう問題があった。

特開２０１３−２５２９７６号広報米国特許出願公開第２００６／０２０１７８３号広報特願２０１４−１４３９９８号広報

本発明は以下の課題を解決するものである。（１）戻りベルト表面の摩耗状況や付着物の付着力に応じて柔軟にチップが追随して確実に付着物を掻き取ることができるようにする。そのためにはチップの幅を小分割にして戻りベルトの小さな凹凸に細かに追随できるようにする。そのため、弾性体は四角形棒状ゴム製弾性体とし、戻りベルト幅方向のチップ幅や弾性体の幅の大きさを小さくする。（２）強固な付着物やエンドレスの剥がれなどの障害物に対してはチップが瞬時に逃げられるようにする。その手段として、チップを戻りベルトの搬送方向に大きく撓ませてこれらの障害物をやり過ごせるようにする。又、高速で衝突する障害物を瞬時に回避するためにチップの幅を極力小さくして軽量化し、チップ及び四角形棒状ゴム製弾性体のＧＤ２を低減する。（３）複数の四角形棒状ゴム製弾性体の取り付け方法を簡便化し、取付け精度を向上させる。（４）両端周辺の四角形棒状ゴム製弾性体が戻り側戻りベルトの蛇行により、戻りベルトの幅方向の力を受けた際に、戻りベルトの幅方向への倒れを防止する。
本発明は以上の課題を満足するベルトクリーナを具現化するものである。

第１の解決手段は特許請求項１に示すように、チップが四角形棒状ゴム製弾性体の自由端末にネジ止めされ、前記複数の四角形棒状ゴム製弾性体が戻りベルトの幅方向に配設した架台に列設して固定されたベルトクリーナにおいて、前記四角形棒状ゴム製弾性体はゴム製弾性板に複数の切り込みが入れられて形成されており、前記ゴム製弾性板の幅方向において、前記ゴム製弾性板の中央部周辺は、前記切り込みを短くして、前記四角形棒状ゴム製弾性体の長さが短く形成され、前記ゴム製弾性板の両端側周辺の切り込みは長くして、前記四角形棒状ゴム製弾性体が長く形成されていることを特徴とするベルトクリーナである。

第２の解決手段は特許請求項２に示すように、前記四角形棒状ゴム製弾性体を形成した前記ゴム製弾性板の両側に、前記四角形棒状ゴム製弾性体がベルトから受けるスラスト力によりベルト幅方向に倒れるのを防止するための倒れ防止板を設けたことを特徴とするベルトクリーナである。

第３の解決手段は特許請求項３に示すように、前記倒れ防止板は前記四角形棒状ゴム製弾性体を形成しているゴム製弾性板と一体的に形成されていることを特徴とするベルトクリーナである。

第４の解決手段は特許請求項４に示すように、前記ゴム製弾性板の両端の四角形棒状ゴム製弾性体のベルト幅方向の側面と隣り合う前記倒れ防止板の側面に、肉厚部を設けるかもしくは補助板を取り付けていることを特徴とするベルトクリーナである。

第１の解決手段による効果は以下である。ゴム製弾性板の中央部周辺に設けた切り込みは短いので四角形棒状ゴム製弾性体は短くなり撓みにくくなる。一方、両端側周辺に設けた切り込みは長いので四角形棒状ゴム製弾性体は長くなり大きく撓むことができる。従って、摩耗やトラフ癖など戻りベルトの中央部は凹量が大きいが、四角形棒状ゴム製弾性体はあまり大きく撓まないのでチップの押し付け力が大きくなり掻き取り効果が低下しない。又、戻りベルトの両端周辺では凹量は小さいので、四角形棒状ゴム製弾性体は大きく撓むことにより、チップの押し付け力を低減し且つ掻き取り力を維持できる。

第２の解決手段による効果は以下である。ゴム製弾性板の両側に倒れ防止板を設けているので、戻りベルトが蛇行した際に四角形棒状ゴム製弾性体を戻りベルトの幅方向に倒す力が生じ四角形棒状ゴム製弾性体の隣り合う隙間が大きくなりこの部分にダストが入り込み固着して四角形棒状ゴム製弾性体の円滑な搖動運動ができなくなる問題があるが、倒れ防止板が両端側の四角形棒状ゴム製弾性体の倒れを防止するので、四角形棒状ゴム製弾性体の隣り合う隙間は小さいままでありダストが入り込んで固着することはない。

第３の解決手段による効果は以下である。倒れ防止板は前記四角形棒状ゴム製弾性体を形成しているゴム製弾性板と一体的に形成されていることから、倒れ防止板とゴム製弾性板の間にガタが生じない。そのため、四角形棒状ゴム製弾性体の戻りベルトの幅方向の撓みを完全に抑えることができるので、四角形棒状ゴム製弾性体の隣り合う隙間が広がることが無くダストの侵入もないので円滑な搖動運動を維持できる。

第４の解決手段による効果は以下である。四角形棒状ゴム製弾性体と接触する倒れ防止板の側面の幅は、該四角形棒状ゴム製弾性体の側面の幅よりも大きくしていることから、四角形棒状ゴム製弾性体が撓んだ場合に、四角形棒状ゴム製弾性体の上端部分が倒れ防止板の側面からはみ出すことが無いので、四角形棒状ゴム製弾性体の戻り側戻りベルトの幅方向の倒れを完全に防止できる。

は四角形棒状ゴム製弾性体にチップを付けたベルトクリーナの全体斜視図。は四角形棒状ゴム製弾性体にチップを付けた部分斜視図。はゴム製弾性板に四角形棒状ゴム製弾性体を形成したベルトクリーナ正面図。はゴム製弾性板のスリット長さを変えたベルトクリーナ正面図。は四角形棒状ゴム製弾性体の階段状高さ違いのベルトクリーナの正面図。は四角形棒状ゴム製弾性体の円弧状高さ違いのベルトクリーナの正面図は倒れ防止をゴム製弾性板と一体化したベルトクリーナ正面図。は倒れ防止板をゴム製弾性板にネジ止めしたベルトクリーナの正面図。は肉厚を厚くした倒れ防止板の部分斜視図。は補助板を設けた倒れ防止板の部分斜視図。は補助板を設けた倒れ防止板の側面図。

本発明の実施形態を請求項と図１〜図９に基づいて説明する。

第１の解決手段は特許請求項１に示すように、チップ２０が四角形棒状ゴム製弾性体３１の自由端末３１ａにネジ２０止めされ、前記複数の四角形棒状ゴム製弾性体３１が戻りベルト５０の幅方向に配設した架台４０に列設して固定されたベルトクリーナ１０において、前記四角形棒状ゴム製弾性体３１はゴム製弾性板３０に複数の切り込み３２が入れられて形成されており、前記ゴム製弾性板３０の幅方向において、前記ゴム製弾性板３０の中央部周辺は、前記切り込み３２を短くして、前記四角形棒状ゴム製弾性体３１の長さが短く形成され、前記ゴム製弾性板３０の両端側周辺の切り込み３２は長くして、前記四角形棒状ゴム製弾性体３１が長く形成されていることを特徴とするベルトクリーナ１０である。

四角形棒状ゴム製弾性体３１はチップ２０を戻りベルト５０に押圧するための押圧力が必要であるとともに戻りベルト５０の微妙な凹凸に柔軟に追随する必要がある。そのため、四角形棒状ゴム製弾性体３１を形成するゴム製弾性板３０はゴムを使用する。ゴムには例えば天然ゴムや合成天然ゴム、スチレン、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴムなどが使用できる。

図１は、ゴム製弾性板３０に切り込み３２を入れて四角形棒状ゴム製弾性体３１を形成し、四角形棒状ゴム製弾性体３１の自由端末３１ａにチップ２０を取り付け、架台４０に取り付けたベルトクリーナ１０の全体図である。図２は、ゴム製弾性板３０に切り込み３２を入れて四角形棒状ゴム製弾性体３１を形成し、四角形棒状ゴム製弾性体３１にチップ２０を取り付け、架台４０に取り付けたベルトクリーナ１０を部分断面した斜視図である。図３は、ゴム製弾性板３０に均一な長さの切り込み３２を入れて四角形棒状ゴム製弾性体３１を形成し、四角形棒状ゴム製弾性体３１の自由端末３１ａにチップ２０をネジ２１止めしたものである。

ゴム製弾性板３０への切り込み３２は、電動糸鋸、グラインダー、ナイフカッター、レーザー、ウォータージェット（高圧水切断機）などを使用できる。ゴム製弾性板３０の厚みは５〜３０ｍｍがよい。５ｍｍより薄いと撓みが大きくなり十分な掻き取り力を得られなくなる。３０ｍｍより厚いと剛性が大きすぎて撓みが小さくなり戻りベルト５０の表面凹凸に柔軟に追随できず掻き取り残しが生じる。望ましくは１０〜２５ｍｍである。四角形棒状ゴム製弾性体３１の幅はゴム製弾性板３０の厚みと略同等が望ましい。例えば、ゴム製弾性板３０の厚みが１５ｍｍの場合、１５ｍｍにするのがよい。四角形棒状ゴム製弾性体３１の横断面が略正方形の場合は、戻りベルト５０から受ける水平力やスラスト力に対して四角形棒状ゴム製弾性体３１が捩じれにくいからである。戻りベルト５０の進行方向に受ける力を水平力、又、水平力による撓みを水平方向撓みという。戻りベルト５０の幅方向に受ける力をスラスト力という。又、スラスト力による撓みをスラスト力による撓みという。四角形棒状ゴム製弾性体３１が捩じれるとチップ２０と戻りベルト５０の当接状態が悪くなり掻き取り残しが発生する。特許文献２の米国特許出願公開第２００６／０２０１７８３号広報や特許文献３の特願２０１４−１４３９９８号広報に示されているように、弾性板を短冊状金属製板バネで形成した場合は、短冊状金属製板バネがベルトから受けるスラスト力により簡単にねじれてしまい塑性変形してしまうので掻き取り残しが生じていた。ゴム製弾性板３０への切り込み３２の長さは、例えば、ゴム製弾性板３０の厚みが１５ｍｍの場合、３０〜１５０ｍｍである。１０ｍｍより短いと四角形棒状ゴム製弾性体３１の撓みが小さく、戻りベルト５０に精密に当接できなくなる。１５０ｍｍより長いと剛性が低下し撓みが大きすぎて十分な掻き取り力を得られなくなる。望ましくは、５０〜１００ｍｍである。

チップ２０の材質はセラミックスや超硬合金やサーメットを使用できる。セラミックスには例えばアルミナ、窒化ケイ素、ジルコニア、炭化ケイ素などを使用できる。超硬合金には例えばＷＣ−Ｃｏ系合金、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ系合金、ＷＣ−ＴａＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系合金などを使用できる。サーメットはＴｉＣやＴｉＮ、ＮｂＣを主成分とし、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｏ等の金属との複合材料の焼結品が使用できる。チップ２０の幅Ｗは１０〜３０ｍｍがよい。１０ｍｍより小さいと四角形棒状ゴム製弾性体３１の剛性が小さくなり撓みが大きすぎる問題がある。３０ｍｍより大きいと戻りベルト５０の小さな凹凸に追随できず掻き取り性能が低下する。

四角形棒状ゴム製弾性体３１の横断面は、図２、図８に示すように四角形である。四角形棒状ゴム製弾性体３１は水平力やスラスト力を受ける。チップ及び四角形棒状ゴム製弾性体は、四角形棒状ゴム製弾性体３１は常に水平力とスラスト力の合成した力を受けているので、捻じれの力が作用することから、正方形もしくは正方形に近い棒状が望ましい。図２において、四角形棒状ゴム製弾性体３１の縦横の長さＢ１とＢ２は略等しくするのが望ましい。四角形棒状ゴム製弾性体３１の捩じれを防止することにより隣り合う四角形棒状ゴム製弾性体３１同士の摺動性が円滑になり、四角形棒状ゴム製弾性体３１の間に隙間が生じることがないのでダストが侵入して四角形棒状ゴム製弾性体３１同士が互いに固着することがない。

図２の部分斜視図で示すように、チップ２０には貫通孔２０ｂを設けてネジ２１を挿入し、四角形棒状ゴム製弾性体の自由端末３１ａにチップ２０の後面２０ａをネジ２１止めする。自由端末３１ａとは戻りベルト５０の進行方向に対向する面である。チップ２０の後面２０ａとは戻りベルト５０の進行方向を向いた面である。特開２０１３−２５２９７６号広報のようにチップ２０を端末端面３１ｃに取り付ける方法もあるが、四角形棒状ゴム製弾性体３１の端末にチップ２０を取り付けた構造であれば本発明の範囲である。チップの貫通孔２０ｂ及び四角形棒状ゴム製弾性体の貫通孔３１ｂはネジ２１によってチップ２０を四角形棒状ゴム製弾性体３１に固定するためのものである。チップの貫通孔２０ｂは段付きやテーパ状でもよい。ネジ２１がチップ２０の表面から突き出ないようにするためである。ネジ２１がチップ２０の表面から突き出ると掻き取った付着物が付着したり摩耗したりする問題を解消できる。

ネジ２１の材質は炭素鋼、ＳＵＳ、チタンなどの金属を使用できる。更に、ネジ２１の摩耗を防止するためにはセラミックス、超硬、サーメットなどが使用できる。四角形棒状ゴム製弾性体３１は厚みを厚くできるので強固にネジ２１止めできる。チップ２０はネジ２１止めしてさらに接着剤で接合することにより接合強度がアップすると同時にネジ２１に水分の浸入を防止できる。

図２において、チップ２１の幅Ｗと四角形棒状ゴム製弾性体３１の横幅Ｂ２は等しくするか、チップ２０の幅Ｗを大きくする。四角形棒状ゴム製弾性体３１の横幅２１とは戻りベルト５０の幅方向の幅である。チップ２０の幅Ｗが四角形棒状ゴム製弾性体３１の横幅Ｂ２よりも小さいと、隣り合うチップ同士の隙間が大きくなり隙間が生じるので、筋状の掻き取り残しが発生するからである。

四角形棒状ゴム製弾性体３１は付着物を確実に掻き取れるように、戻りベルト５０を数ミリから十数ミリ程度押圧するように高さ調整する。そのため、図９に示すように、四角形棒状ゴム製弾性体３１は戻りベルト５０の水平力により戻りベルト５０の進行方向に撓んだ状態になり、チップ２０が鋭く戻りベルト５０を押圧し付着物を強力に掻き取ることができる。大きな付着物や戻りベルト５０のエンドレスの剥がれや強固に付着した付着物に対しては、四角形棒状ゴム製弾性体３１が大きく撓むことにより付着物を回避できるようにしている。四角形棒状ゴム製弾性体３１の撓みは、四角形棒状ゴム製弾性体の縦幅Ｂ１、横幅Ｂ２やスリット３２の長さなどによって決定される。

戻りベルト５０の表面状態は戻りベルト５０の幅方向に対して均一ではなく一般的には中央部の摩耗が最大になる。即ち、戻りベルト５０は幅方向で摩耗量に差があるため厚みが均一ではなく、又、線状の掻き疵や材料の落下疵あるいは高温材料による焼き疵などにより部分的なくぼみが生じている。又、戻りベルト５０の中央近辺は搬送物の積載圧力が大きくなるので摩耗が大きく無数の微細疵が生じており、付着物が付着しやすくしかも強固に付着する傾向がある。又、戻りベルト５０は原材料を搬送する際にトラフ角を形成するので、戻りベルト５０は中央部が凸上に変形する。又、強固な付着物やエンドレス部（戻りベルト繋ぎ部）のめくれなどの突起が生じている。従って、チップ２０の幅Ｗが大きすぎるとチップが戻りベルト５０表面に精密に当接できなくなり、チップ２０全体の押圧力が不均一になり掻き取り斑が生じる。従来のベルトクリーナは、幅１００〜５００ｍｍ程度のゴム弾性板もしくは金属板にチップを取り付けた掻き板が主流であり、掻き板の幅が広すぎるため、チップ全面が戻りベルト表面に均一当接することは不可能であり、必然的に掻き取り残しが生じていた。又、掻き取り残しを解消するためにクリーナを戻りベルトに無理に接触させようとすると押圧力が大きくなるので、戻りベルトを摩耗させたり、エンドレス部の剥がれを助長したりしてベルトを損傷させていた。この問題を解決するにはチップの幅Ｗをできるだけ小さくしてチップが均一に戻りベルト表面を押圧するようにすることが必須である。

四角形棒状ゴム製弾性体３１の撓み量は、片持ち梁モデルにおいて、長さＬの３乗に比例し、縦幅Ｂ１、横幅Ｂ２（四角形の１辺の長さに相当、通常Ｂ１＝Ｂ２とするのがよい。）の４乗に反比例することから、Ｌ＝５Ｂ１がよい。Ｌが５Ｂ１より小さいと弾性体２２の撓みが小さくなり強固な付着物を回避できず戻りベルトを損傷する。Ｌが１０Ｂ１より大きいと撓み量が大きくなり掻き取り力が低下する。

本発明では、四角形棒状ゴム製弾性体３１の自由端末３１ａにチップ２０を取り付けることで、四角形棒状ゴム製弾性体３１の断面寸法（Ｂ１×Ｂ２）が小さくなっても剛性を確保することができる。即ち、弾性体形状を四角形棒状３１とすることでチップ２０の幅Ｗを小さくして、剛性と柔軟性を併せ持つ構造を実現できたことから、戻りベルト５０の表面状況に応じて精密に当接可能にすることを具現化した。そのためのチップ２０の幅Ｗは特開２０１３−２５２９７６号広報に示すように、３０ｍｍ以下でなければならない。３０ｍｍより大きいと戻りベルト５０幅方向の摩耗や付着物の状況変化に追随できず掻き取り残しが生じる。戻りベルト５０のくぼみや線状疵の幅は通常３０ｍｍ以下であることから、チップ２０の幅Ｗは３０ｍｍ以下でなければならない。チップ２０の幅Ｗが３０ｍｍ以下であれば戻りベルト５０の変化に柔軟に追随可能である。又、前述したように、四角形棒状ゴム製弾性体３１の撓みはＢ１（もしくはＢ２）の４乗に反比例するので、四角形棒状ゴム製弾性体３１が３０ｍｍ以上になると急速に撓み量が小さくなってしまう。このことからも四角形棒状ゴム製弾性体３１やチップ２０の幅は３０ｍｍ以下でなければならない。

高速で衝突する強固な付着物やエンドレス部のめくれなどの障害物は衝突の瞬間にチップ２０に大きな衝撃を与えるので、チップ２０を破損したり、逆にエンドレス部のめくれや疵を大きくしたりして戻りベルト５０を損傷する危険性がある。この対策として、チップ２０や四角形棒状ゴム製弾性体３１の慣性モーメントをできるだけ小さくして、障害物が衝突した瞬間に大きく撓んで衝撃力を回避することが極めて重要である。従来のベルトクリーナにおいては、チップやチップを取り付けている掻き板の慣性モーメントを小さくして衝突時の衝撃を瞬時に回避するという概念がなかった。このため、度々重大なベルト損傷事故を発生し生産障害となっていた。

ゴム製弾性体３０は図１、図２、図９、図１０、図１１に示すように架台４０に設けた長溝４０ａに挿入されている。長溝４０ａは押し側板４１と受け側板４２及び底板４３で構成されている。押し側板４１にはナット４６が取り付けられ、押し付けボルト４５が転動自在に取り付けてあり、押え板４４を押し付けることによりゴム製弾性板３０を受け側板４２に押し付けて固定している。

図１に示すように、架台４０の両側にはフランジ４７が取り付けられ、フランジ４７に丸型の支持軸４８が取り付けられている。側戻りベルト５０の幅方向の両端には支持金具６０が配設されており、前記丸型支持軸４８には角型パイプ４９が嵌装されており、角型パイプは溝型受け具６０に載置されている。溝型受け具６０はコンベアフレームに取り付けられたベルトクリーナ取付架台６１に取り付けられている。受け金具前記支持金具６０に高さ調節可能に取り付けられた溝型受け具６０に挿入されており、該溝型受け具６０には前記架台４０の高さを調整するためのアジャストボルト６２と前記架台４０を固定するための側面固定ボルト６３が取り付けられている。角型パイプ４９と回転止めボルト６２は、チップ２０の取付け角度をセットするためのものである。溝型受け具６０と位置決めボルト６３はチップと戻りベルトの押し付け量を調整するものである。溝型受け具６０と固定ボルト６４はチップ２０のスラスト方向の動きを固定するためのものである。

四角形棒状ゴム製弾性体３１は戻りベルト５０との摩擦により戻りベルト５０の進行方向に撓みながら付着物を掻き取る。付着力が強くて掻き取れない付着物やエンドレスの剥離部分は凸量が大きくなりチップ２０や四角形棒状ゴム製弾性体３１に大きな反力を与えるので、四角形棒状ゴム製弾性体３１は大きく撓んで過負荷をやり過ごすことが必要である。このような場合、四角形棒状ゴム製弾性体３１は隣り合う四角形棒状ゴム製弾性体３１に関係なく単独に撓めるほうが、大きく撓めると同時に瞬時に撓めるので大きな付着物や戻りベルト５０のエンドレスの剥がれを柔軟にやり過ごすことができる。このような障害物をまともに受けると大きな過負荷を受けるのでベルトクリーナ１０や戻りベルト５０そのものの損傷に繋がる。

図４に示すように、１ゾーンは中央部周辺である。３ゾーンは両端側周辺である。２ゾーンは中間部周辺である。中央部周辺の１ゾーンは、戻りベルト５０の中央部周辺に当接する部分である。戻りベルト５０の中央部周辺は通常、凸状のトラフ癖や摩耗が大きくなるためチップ５０が当接しにくい形状となっている。一方、戻りベルト５０の両端側周辺の２ゾーンは、凸状変形や摩耗が小さいため、チップ２０は戻りベルト５０に当接しやすい形状になっている。従って、四角形棒状ゴム製弾性体３１の長さが同じ場合は、戻りベルト５０の中央周辺部では、チップ２０の押し付け力は弱く、両端側周辺ではチップの押し付け力が大きくなることから、戻りベルト５０の幅方向で掻き取り斑が生じることになる。これを解消するために、ゴム製弾性板３０の中央部周辺の切り込み３２の長さを短くして、四角形棒状ゴム製弾性体３１の撓みを小さくすることにより押し付け力を大きくする。反対に、ゴム製弾性板３０の両端側周辺の切り込み３２を長くして、四角形棒状ゴム製弾性体３１の撓みを大きくすることにより押し付け力を小さくする。

１ゾーンの切り込み量Ｌ１、２ゾーンの切り込み量Ｌ２，３ゾーンの切り込み量をＬ３とした場合、例えば、Ｌ１は３０〜５０ｍｍ、Ｌ２は５０〜７０ｍｍ、Ｌ３は７０〜１００ｍｍ程度がよい。Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の長さは、戻りベルト５０の状態によって適宜決定するのがよい。例えば、使用期間の短いベルトでは、中央部周辺と両端側周辺の摩耗差が小さいので、切り込み３２量の差は小さくなり、使用期間の長いベルトでは、摩耗差が大きいので、切り込み３２量の差は大きくなる。

図５に示すように、１ゾーンは中央部周辺である。３ゾーンは両端側周辺である。２ゾーンは中間部周辺である。１ゾーンから３ゾーンにかけて階段状に徐々に四角形棒状ゴム製弾性体３１の高さを低くしている。中央部周辺の１ゾーンは、戻りベルト５０の中央部周辺に当接する部分である。戻りベルト５０の中央部周辺は通常、凸状のトラフ癖や摩耗が大きくなるためチップ２０が当接しにくい形状となっている。一方、戻りベルト５０の両端側周辺は、凸状変形や摩耗が小さいため、チップ２０は戻りベルト５０に当接しやすい形状になっている。従って、四角形棒状ゴム製弾性体３１の長さが同じ場合は、戻りベルト５０の中央周辺部では、チップ２０の押し付け力は弱く、両端側周辺ではチップ２０の押し付け力が大きくなることから、戻りベルト５０の幅方向で掻き取り斑が生じることになる。これを解消するために、ゴム製弾性板３０の中央部周辺の四角形棒状ゴム製弾性体３１の長さは長く、両端側周辺の四角形棒状ゴム製弾性体３１の長さを短くする。中央部周辺の四角形棒状ゴム製弾性体３１の長さを長くすることにより、戻りベルトの中央部の凸型トラフ形状や摩耗量に合わせてチップ２０の当接状態を向上させることができる。両端側周辺の戻りベルト５０の表面はトラフ癖や摩耗量は中央部周辺より小さいので、中央部周辺に比べて、四角形棒状ゴム製弾性体の長さは短くする。

図５に示すｈ１は、１ゾーンと２ゾーンの四角形棒状ゴム製弾性体３１の長さの差である。ｈ２は、２ゾーンと３ゾーンの四角形棒状ゴム製弾性体３１の長さの差である。１ゾーンの中央部周辺の四角形棒状ゴム製弾性体３１の長さは３ゾーンの両端側周辺よりもｈ１+ｈ２だけ長くなっている。通常、戻りベルト５０の中央部周辺と両端側周辺の摩耗量の差は最大１０ｍｍ前後になる場合がある。そのため、ｈ１+ｈ２は、最大１０ｍｍ程度は必要である。１ゾーンから３ゾーンまでなだらかに四角形棒状ゴム製弾性体の長さを変更するため、例えば均等にｈ１は５ｍｍ、ｈ２は５ｍｍにするのがよい。図５では、ベルトクリーナのチップ２０を１ゾーン、２ゾーン、３ゾーンとして５つのゾーンに分けているが、戻りベルトの幅や摩耗量、トラフ癖などを考慮してさらに７ゾーン、９ゾーンに分割してなだらかに四角形棒状ゴム製弾性体３１の長さを形成する方法もある。

図６は、四角形棒状ゴム製弾性体３１の高さを中央部周辺が高く、両端側周辺が低くなるように円弧状に滑らかに変化させたものである。戻りベルト５０は使用期間が長くなるにつれて、中央部周辺の摩耗が両端側周辺より大きくなるので、チップ２０に対して円弧状に膨らんだ形状となる。戻りベルト５０の円弧状の摩耗形状に合わせるために、四角形棒状ゴム製弾性体３１の高さを中央部周辺が高く、両端側周辺が低くなるように円弧状に変化させる。四角形棒状ゴム製弾性体３１の高さを円弧状にすることにより、チップ２０と戻りベルト５０の表面の当接状態が戻りベルト５０の幅全体に渡り均一化できるので、掻き取り状態も均一になる。

第２の解決手段は特許請求項２に示すように、前記四角形棒状ゴム製弾性体３１を形成した前記ゴム製弾性板３０の両側に、前記四角形棒状ゴム製弾性体３１がベルト５０から受けるスラスト力によりベルト幅方向に倒れるのを防止するための倒れ防止板３３を設けたことを特徴とするベルトクリーナ１０である。

図７は、倒れ防止板３３を単独に形成した場合の倒れ防止板３３とゴム製弾性板３０の正面図である。倒れ防止板３３はゴム製弾性板３０と同じ長溝４０ａに載置して固定する。倒れ防止板３３はゴム製弾性板３０と密着させるためにボルト３４で固定するのがよい。倒れ防止板３３の高さは、四角形棒状ゴム製弾性体３１の撓み量を考慮して、チップ２０の取付け高さよりも低くするのがよい。四角形棒状ゴム製弾性体３１が撓んだ際に倒れ防止板３３が戻りベルト５０に接触しないようにするためである。倒れ防止板３４の厚みはゴム製弾性板３０と略同等もしくは厚くするのがよい。四角形棒状ゴム製弾性体３１が撓んだ際に、チップ２０が倒れ防止板３４の側面から外れない程度の厚みを確保する。

チップ２０を付けた四角形棒状ゴム製弾性体３１には、戻りベルト５０からの水平力とスラスト力が作用する。スラスト力により、四角形棒状ゴム製弾性体３１はスラスト方向に倒れる傾向にある。四角形棒状ゴム製弾性体３１が戻りベルト５０の幅方向に倒れると、四角形棒状ゴム製弾性体３１同士の隙間が大きくなり、筋状の掻き取り残しが生じるため掻き取り性能が低下する。又、隙間にダストが堆積し、四角形棒状ゴム製弾性体３１同士を固着させるので、四角形棒状ゴム製弾性体３１の円滑な搖動ができなくなり、戻りベルト５０に対して柔軟な追随ができなくなる。倒れ防止板３４は四角形棒状ゴム製弾性体３１の戻りベルト５０の幅方向の倒れを防止するためのものである。

第３の解決手段は特許請求項３に示すように、前記倒れ防止板３３は前記四角形棒状ゴム製弾性体３１を形成しているゴム製弾性板３０と一体的に形成されていることを特徴とするベルトクリーナ１０である。

図８は、倒れ防止板３４をゴム製弾性板３０と一体的に形成した場合のゴム製弾性板３０の正面図である。倒れ防止板３４をゴム製弾性板３０と一体的に形成することにより倒れ防止板３３の剛性が向上し、四角形棒状ゴム製弾性体３２のスラスト方向への倒れを防止できる。

第４の解決手段は特許請求項４に示すように、前記ゴム製弾性板３０の両端の四角形棒状ゴム製弾性体３１のベルト幅方向の側面３１ｄと隣り合う前記倒れ防止板３３の側面３３ａに、肉厚部３３ｂを設けるかもしくは補助板３５を取り付けていることを特徴とするベルトクリーナ１０である。

図９は、四角形棒状ゴム製弾性体３１が大きく撓んだ際に、チップ２０が倒れ防止板３３から外れないように、倒れ防止板３３に肉厚部３３ｂを設けた場合を示している。図７のように、ゴム製弾性板３０と倒れ防止板３３を分離して形成した場合は、倒れ防止板３３に肉厚部３３ｂを設けて部分的に厚くして製作することが可能である。倒れ防止板３３に肉厚部３３ｂを設けて、部分的に厚く（Ｂ３）することにより、四角形棒状ゴム製弾性体３１が撓んだ場合に、四角形棒状ゴム製弾性体３１のスラスト方向への倒れを確実に支持することができる。図９の場合は、倒れ防止板３３の上部は四角形棒状ゴム製弾性体３１を支えるために厚く（Ｂ３）なるが、下部は長溝に挿入するため薄く（Ｂ１）する。

図１０は、倒れ防止板３３とゴム製弾性板３０を一体的に形成した場合を示している。図８、図１０のように、倒れ防止板３３とゴム製弾性板３０を一体的に形成した場合は、倒れ防止板３３の肉厚を部分的に厚くするのは困難である。そのため、補助板３５をボルト３６で倒れ防止板３３に取り付けている。補助板３５は倒れ防止板３３を補強する役割も有している。図１１は、四角形棒状ゴム製弾性体３１が大きく撓んだ際の補助板３５と四角形棒状ゴム製弾性体３１の位置関係を示している。補助板３５によって四角形棒状ゴム製弾性体３１のスラスト方向の倒れを防止できる。ゴム製弾性板３０の幅と補助板３５の幅を合わせた幅はＢ３であり、四角形棒状ゴム製弾性体３１が撓んだ場合でも四角形棒状ゴム製弾性体３１の側面３１ｄを確実に支持することができる。

１０：ベルトクリーナ
２０：チップ
２０ａ：（チップの）後面
２０ｂ：貫通孔
２１：ネジ
３０：弾性板
３０ａ：端末前面
３０ｂ：貫通孔
３０ｃ：端末端面
３１ｄ：側面
３１：四角形棒状ゴム製弾性体
３１ａ：（四角形棒状ゴム製弾性体の）自由端末
３２：切り込み
３３：倒れ防止板
３３ａ：側面
３３ｂ：肉厚部
３４：ボルト
３５：補助板
３６：ボルト
４０：架台
４１：押し板側
４２：受け板側
４３：底板
４４：押え板
４５：押し付けボルト
４６：ナット
４７：フランジ
４８：支持軸
４９：角型パイプ
５０：戻りベルト
６０：溝型受け具
６１：ベルトクリーナ取り付け架台
６２：アジャストボルト
６３：位置決めボルト
Ｗ：チップの幅
Ｂ１：（四角形棒状ゴム製弾性体断面の）縦の長さ
Ｂ２：（四角形棒状ゴム製弾性体断面の）横の長さ
Ｂ３：（四角形棒状ゴム製弾性体と倒れ防止板を合わせた）縦の長さ
Ｌ１：１ゾーンの切り込み量
Ｌ２：２ゾーンの切り込み量
Ｌ３：３ゾーンの切り込み量
ｈ１：１ゾーンと２ゾーンの四角形棒状ゴム製弾性体の長さの差
ｈ２：２ゾーンと３ゾーンの四角形棒状ゴム製弾性体の長さの差

Claims

チップが四角形棒状ゴム製弾性体の自由端末にネジ止めされ、前記複数の四角形棒状ゴム製弾性体が戻りベルトの幅方向に配設した架台に列設して固定されたベルトクリーナにおいて、前記四角形棒状ゴム製弾性体はゴム製弾性板に複数の切り込みが入れられて形成されており、前記ゴム製弾性板の幅方向において、前記ゴム製弾性板の中央部周辺は、前記切り込みを短くして、前記四角形棒状ゴム製弾性体の長さが短く形成され、前記ゴム製弾性板の両端側周辺の切り込みは長くして、前記四角形棒状ゴム製弾性体が長く形成されていることを特徴とするベルトクリーナ。
前記四角形棒状ゴム製弾性体を形成した前記ゴム製弾性板の両側に、前記四角形棒状ゴム製弾性体がベルトから受けるスラスト力によりベルト幅方向に倒れるのを防止するための倒れ防止板を設けたことを特徴とする請求項１記載のベルトクリーナ。
前記倒れ防止板は前記四角形棒状ゴム製弾性体を形成しているゴム製弾性板と一体的に形成されていることを特徴とする請求項２記載のベルトクリーナ。
前記ゴム製弾性板の両端の四角形棒状ゴム製弾性体のベルト幅方向の側面と隣り合う前記倒れ防止板の側面に、肉厚部を設けるかもしくは補助板を取り付けていることを特徴とする請求項２又は請求項３記載のベルトクリーナ。