JP6314622B2 - コンベヤベルトの走行抵抗力測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、コンベヤベルトの走行抵抗力測定装置に関し、さらに詳しくは、コンベヤベルトの走行抵抗力を高い精度で測定できるコンベヤベルトの走行抵抗力測定装置に関するものである。

コンベヤベルトを駆動するための消費電力は、コンベヤベルトの種類や駆動ローラ等の周辺設備、さらにはコンベヤベルトに積載する運搬物の重量の変動等の影響を受けて変動することが知られている。ベルトコンベヤが長機長になると、コンベヤベルトを支持する支持ローラの数が増加するため、消費電力に関してはコンベヤベルトと支持ローラとの接触に起因する動力損失が支配的になる。そのため、この動力損失として、支持ローラの乗り越え抵抗力が主となる走行抵抗力を低減させることが重要な課題になっている。

支持ローラの乗り越え抵抗力を測定する方法としては、コンベヤベルトのカットサンプルを用いた方法、エンドレスに接続したコンベヤベルトを実際のベルトコンベヤ装置で走行させた状態で測定する方法など、種々提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。乗り越え抵抗力を測定する際に、支持ローラに作用する鉛直方向荷重および水平方向荷重をロードセルを用いて測定することがある。このような場合には、ある方向の荷重をロードセルで測定し、測定した荷重を鉛直方向成分と水平方向成分とに分解して、鉛直方向荷重および水平方向荷重を算出する方法がある。或いは、従来、鉛直方向荷重、水平方向荷重をそれぞれ同じ仕様（同じ測定レンジ）のロードセルを用いて測定されていた。

ここで、支持ローラに作用する鉛直荷重は水平方向荷重に比して著しく大きい。例えば、鉛直荷重は１０００Ｎに対して水平方向荷重は２０Ｎ〜３０Ｎである。そこで、通常は、より大きな荷重である鉛直荷重に対応する測定レンジを有するロードセルを使用することになる。そのため、水平方向荷重に対する測定精度が低下することになり、ひいては、走行抵抗力を精度よく把握できないという問題があった。

特開２００６−２９２７３６号公報 特開２００８−２７３７１８号公報

本発明の目的は、コンベヤベルトの走行抵抗力を高い精度で測定できるコンベヤベルトの走行抵抗力測定装置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走行抵抗力測定装置は、コンベヤベルトのカバーゴムに接して転動する測定用ローラを備え、ベルトコンベヤ装置に設置されるコンベヤベルトの走行抵抗力測定装置において、前記測定用ローラに作用する鉛直方向荷重を検知する鉛直荷重ロードセルと、前記測定用ローラに作用する水平方向荷重を検知する水平荷重ロードセルと、前記鉛直荷重ロードセルおよび前記水平荷重ロードセルの検知データが入力される演算装置とを備え、前記水平荷重ロードセルは、測定レンジが前記鉛直荷重ロードセルの測定レンジよりも低いものであることを特徴とする。

本発明によれば、測定用ローラに作用する鉛直方向荷重を検知する鉛直荷重ロードセルと、測定用ローラに作用する水平方向荷重を検知する水平荷重ロードセルを用いて、鉛直方向荷重と水平方向荷重とをそれぞれ別々の専用のロードセルを用いて測定する。しかも、水平荷重ロードセルの測定レンジは鉛直荷重ロードセルの測定レンジよりも低いので、鉛直方向荷重に比して大幅に小さい水平方向荷重を精度よく測定することができる。これにより、鉛直荷重ロードセルおよび水平荷重ロードセルの検知データに基づいて、コンベヤベルトの走行抵抗力を精度よく把握することができる。

ここで、前記測定用ローラの回転数を検知する速度センサを備え、この速度センサの検知データが前記演算装置に入力される構成にすることもできる。或いは、前記測定用ローラが当接する前記カバーゴムの温度を検知する温度センサを備え、この温度センサの検知データが前記演算装置に入力される構成にすることもできる。これにより、測定用ローラの回転数を検知する速度センサや測定用ローラが当接するカバーゴムの温度を検知する温度センサの検知データに基づいて、走行抵抗力のベルト走行速度依存性やベルト温度依存性を把握することができる。

本発明のコンベヤベルトの走行抵抗力測定装置が設置されたベルトコンベヤ装置を側面視で例示する説明図である。 図１の測定装置を側面視で例示する説明図である。 図２の測定装置を平面視で例示する説明図である。 図２の測定装置をＡ矢視で例示する説明図である。 本発明の測定装置の変形例を側面視で示す説明図である。 図５の測定装置を平面視で例示する説明図である。

以下、本発明のコンベヤベルトの走行抵抗力測定装置を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１〜図４に例示する本発明のコンベヤベルトの走行抵抗力測定装置１（以下、測定装置１という）は、環状にエンドレス加工されたコンベヤベルトＣが装着されているベルトコンベヤ装置１３に設置される。ベルトコンベヤ装置１３は、プーリ１４ａ、１４ｂと、キャリア側にベルト長手方向に間隔をおいて配置される複数の支持ローラユニット（センタローラ１５および所定のトラフ角度で配置されるサイドローラ１６）を有している。支持ローラユニットはベースフレーム１３ａに固定されている。コンベヤベルトＣのリターン側にはガイドローラ１７が配置されている。コンベヤベルトＣはプーリ１４ａ、１４ｂ間に張設されて回転走行する。

この測定装置１は、ベースフレーム１３ａに取り付けられてキャリア側のコンベヤベルトＣの下カバーゴムＣ１側に配置されている。測定装置１は、下カバーゴムＣ１に接して転動する測定用ローラ３と、鉛直荷重ロードセル６と、水平荷重ロードセル７ａ、７ｂと、演算装置１２とを備えている。演算装置１２としては、パーソナルコンピュータ等を用いることができる。この実施形態では、さらに、速度センサ１０と、温度センサ１１とを備えている。

この実施形態では、支持ローラユニットと支持ローラユニットとの間に測定用ローラ３が配置されている。測定用ローラ３はベルト幅方向では、支持ローラユニットのセンタローラ１５に相当する位置に配置されている。

鉛直荷重ロードセル６は、測定用ローラ３に作用する鉛直方向荷重Ｎを検知し、その検知データは演算装置１２に入力される。水平荷重ロードセル７ａ、７ｂは、測定用ローラ３に作用する水平方向荷重Ｈを検知し、その検知データは演算装置１２に入力される。速度センサ１０は、測定用ローラ３の回転数を検知し、その検知データは演算装置１２に入力される。温度センサ１１は測定用ローラ３が当接する下カバーゴムＣ１の温度を検知し、その検知データは演算装置１２に入力される。

水平荷重ロードセル７ａ、７ｂは、測定レンジが鉛直荷重ロードセル６の測定レンジよりも低いものになっている。例えば、水平荷重ロードセル７ａ、７ｂは２０Ｎ〜３０Ｎを精度よく検知できる測定レンジを有するものであり、１０Ｎ〜１００Ｎが中心の測定レンジである。一方、鉛直荷重ロードセル６は１０００Ｎ程度を精度よく検知できる測定レンジを有するものであり、５００Ｎ〜２０００Ｎが中心の測定レンジである。即ち、水平荷重ロードセル７ａ、７ｂの測定レンジは、鉛直荷重ロードセル６の測定レンジに比して１オーダ低いものである。

測定用ローラ３は、回転軸方向をベルト幅方向にして配置されて支持アーム４の一端部に回転可能に支持されている。測定用ローラ３としては、ベルトコンベヤ装置１３に装着されているセンタローラ１５やサイドローラ１６と同仕様あるいは同等の仕様のローラを用いることが好ましい。支持アーム４の他端部は、ベース２の上に載置されたスライド部５に支軸４ａを介して上下方向に回転可能に接続されている。スライド部５はコンベヤベルト長手方向に延びるスライドガイド５ａにガイドされて、コンベヤベルト長手方向に円滑にスライド可能になっている。スライド部５は、測定用ローラ３に作用する水平方向荷重Ｈによってコンベヤベルト長手方向にスライドする。

鉛直荷重ロードセル６は、支持アーム４の一端部の下方位置に配置されている。そのため、測定ローラ３が鉛直下向きに押されると、支持アーム４が支軸４ａを中心にして下向きに回転して鉛直荷重ロードセル６を押圧する。この鉛直荷重ロードセル６は、いずれか一方の支持アーム４の下方位置に配置してもよい。

一対の水平荷重ロードセル７ａ、７ｂは、スライド部５をスライド方向前後（ベルト走行方向前後）に挟んで配置されている。ベルト走行方向前側に配置された水平荷重ロードセル７ａは保持フレーム８ａに取付けられている。水平荷重ロードセル７ａは保持フレーム８ａとともに、スライドガイド５ａにガイドされてコンベヤベルト長手方向に円滑にスライド可能になっている。ベルト走行方向後側に配置された水平荷重ロードセル７ｂは、ベース２に固定された保持フレーム８ｂに取付けられている。

保持フレーム８ｂの上端部には温度センサ１１が取り付けられている。この実施形態では、非接触型の温度センサ１１を用いて、測定用ローラ３の前方位置で下カバーゴムＣ１の温度を検知する構造になっている。温度センサ１１の種類や取り付け位置は特に限定されず、また、測定用ローラ３の後方位置で下カバーゴムＣ１の温度を検知する構造にすることもできる。

保持フレーム８ａよりも前側には調整機構９が配置されている。調整機構９は、ベース２に固定されたネジ用フレーム９ｂと、調整ネジ９ａとを備えている。調整ネジ９ａはネジ用フレーム９ｂに形成されたネジ孔に螺合してスライド部５のスライド方向に突出および引っ込む構造になっている。

調整機構９は、スライド部５を挟んで配置されている一対の水平荷重ロードセル７ａ、７ｂの間隔を調整する。調整ネジ９ａのネジ用フレーム９ｂから後方への突出量が大きくなると、保持フレーム８ａがスライドガイド５ａにガイドされて、水平荷重ロードセル７ａとともに後方へスライドする。これにより、一方の水平荷重ロードセル７ａがスライド部５を押圧して、スライド部５は一対の水平荷重ロードセル７ａ、７ｂによって、ある程度の押圧力で挟まれることになる。即ち、一対の水平荷重ロードセル７ａ、７ｂの間隔を調整することにより、水平荷重ロードセル７ａ、７ｂによってスライド部５をスライド方向前後から押圧して水平荷重ロードセル７ａ、７ｂにプリロードが付与される構成になっている。

速度センサ１０は、支持アーム４に固定されたアングル材に取り付けられていて、測定用ローラ３の一方端面に対向して間隔をあけて配置されている。測定用ローラ３の一方端面には金属片等からなる回転検知体１０ａが貼り付けられている。速度センサ１０は、測定用ローラ３とともに回転する回転検知体１０ａの回転速度（回転周期）を検知する。測定用ローラ１０の外周長は既知であるので、この外周長と検知した回転速度とを乗じることにより、測定用ローラ３の外周面の周速が算出される。この周速はコンベヤベルトＣの走行速度になる。したがって、速度センサ１０が検知した回転検知体１０ａの回転速度データに基づいて、コンベヤベルトＣの走行速度が演算装置１２によって算出される。

測定装置１を用いてコンベヤベルトの走行抵抗力を測定する手順の一例は以下のとおりである。

図１に例示するように、測定装置１をベルトコンベヤ装置１３に設置して、測定用ローラ３が下カバーゴムＣ１に接して転動するようにセットする。この時、調整機構により、一対の水平荷重ロードセル７ａ、７ｂの間隔を調整して、水平荷重ロードセル７ａ、７ｂによってスライド部５をスライド方向前後から押圧して水平荷重ロードセル７ａ、７ｂにプリロードを付与した状態にする。これにより、スライド部５のスライド前後方向のガタつきが防止される。また、付与するプリロードの大きさを適切に設定して、水平荷重ロードセル７ａ、７ｂの最も感度がよい測定レンジで水平方向荷重Ｈを測定することが可能になる。

次いで、コンベヤベルトＣを走行させて、測定用ローラ３を走行している下カバーゴムＣ１に接触させて転動させる。この状態では測定用ローラ３には、鉛直下向きの鉛直方向荷重Ｎとベルト走行方向Ｆの水平方向荷重Ｈが作用する。この鉛直方向荷重Ｎおよび水平方向荷重Ｈの反力がコンベヤベルトＣに作用する。即ち、鉛直上向きの荷重Ｎと、ベルト走行方向Ｆと反対向きの水平荷重ＨとがコンベヤベルトＣの走行抵抗力となる。

測定装置１では、鉛直方向荷重Ｎによって支持アーム４が支軸４ａを中心にして下方に回転（スイング）し、支持アーム４の一端部が鉛直荷重ロードセル６を押圧する。これにより、鉛直荷重ロードセル６が鉛直方向荷重Ｎを検知する。一方、水平方向荷重Ｈによってスラスライド部５がスライドして一方の水平荷重ロードセル７ｂをさらに押圧し、他方の水平荷重ロードセル７ａの押圧力を緩和させる。これにより、水平荷重ロードセル７ａ、７ｂが水平方向荷重Ｈを検知する。

このようにして測定装置１では、鉛直方向荷重Ｎおよび水平方向荷重Ｈを同時に逐次検知する。また、速度センサ１０により測定用ローラ３の回転数を逐次検知し、温度センサ１１により測定用ローラ３が当接する下カバーゴムＣ１の温度を逐次検知する。

演算装置１２では、入力された鉛直方向荷重Ｎおよび水平方向荷重Ｈに基づいて、例えば、等価摩擦係数Ｘ（＝水平方向荷重Ｈ／鉛直方向荷重Ｎ）が算出される。この等価摩擦係数ＸがコンベヤベルトＣの走行抵抗力を示す一指標となる。

測定装置１では、鉛直方向荷重Ｎと水平方向荷重Ｈとをそれぞれ別々の専用のロードセルを用いて測定する。即ち、鉛直方向荷重Ｎと水平方向荷重Ｈのそれぞれの荷重の大きさに対して最適な測定レンジのロードセルを用いることができる。そして、水平荷重ロードセル７ａ、７ｂの測定レンジは鉛直荷重ロードセル６の測定レンジよりも低くしているので、従来のように、鉛直方向荷重Ｎと水平方向荷重Ｈとを同じ測定レンジのロードセルで測定する場合と比較して、鉛直方向荷重Ｎよりも大幅に小さい水平方向荷重Ｈを精度よく測定することができる。これにより、鉛直荷重ロードセル６および水平荷重ロードセル７ａ、７ｂの検知データに基づいて、コンベヤベルトＣの走行抵抗力（等価摩擦係数Ｘ）を精度よく把握することができる。

また、演算装置１２では、入力された測定用ローラ３の回転数に基づいてコンベヤベルトＣの走行速度が算出される。これにより、等価摩擦係数ＸとコンベヤベルトＣの走行速度との関係が判明する。即ち、等価摩擦係数Ｘのベルト速度依存性を把握することが可能になる。

さらに、等価摩擦係数Ｘと下カバーゴムＣ１の温度との関係が判明する。即ち、等価摩擦係数Ｘのベルト温度依存性を把握することが可能になる。演算装置１２に入力されたデータおよび算出された結果は演算装置１２に記憶される。

図５、６に例示する測定装置１は、鉛直荷重ロードセル６のみが先の実施形態と異なっている。この実施形態では、支持アーム４の長手方向中途の位置に鉛直荷重ロードセル６が配置されている。この鉛直荷重ロードセル６はいわゆるビーム式ロードセルである。この鉛直荷重ロードセル６を用いた場合は、支持アーム４によって鉛直荷重ロードセル６が頻繁に押圧されることが無い。即ち、支持アーム４と鉛直荷重ロードセル６との接触がないので、この接触に起因する故障等を回避できるメリットがある。この鉛直荷重ロードセル６をいずれか一方の支持アーム４に設けた形態にすることもできる。

コンベヤベルトＣのリターン側では、ガイドローラ１７が上カバーゴムに接して転動するので、この測定装置１の測定用ローラ３を上カバーゴムに接触させて転動させて、上述同様にコンベヤベルトＣの走行抵抗力（等価摩擦係数Ｘ）を把握することもできる。

測定用ローラ３は、ベルト幅方向で支持ローラユニットのサイドローラ１６に相当する位置に配置することもできる。或いは、測定用ローラ３（測定装置１）を、センタローラ１５およびサイドローラ１６に相当する位置に配置することもできる。

尚、本願発明においては、トラフ角度を０°超に設定して測定用ローラ３を傾斜して配置した場合、鉛直方向荷重Ｎとは、測定用ローラ３のローラ軸方向に直交して、かつベルト走行方向に直交する方向の荷重Ｎを意味する。

１ 測定装置
２ ベース
３ 測定用ローラ
４ 支持アーム
４ａ 支軸
５ スライド部
５ａ スライドガイド
６ 鉛直荷重ロードセル
７ａ、７ｂ 水平荷重ロードセル
８ａ、８ｂ 保持フレーム
９ 調整機構
９ａ 調整ネジ
９ｂ ネジ用フレーム
１０ 速度センサ
１０ａ 回転検知体
１１ 温度センサ
１２ 演算装置
１３ ベルトコンベヤ装置
１３ａ ベースフレーム
１４ａ、１４ｂ プーリ
１５ センタローラ（支持ローラ）
１６ サイドローラ（支持ローラ）
１７ ガイドローラ
Ｃ コンベヤベルト
Ｃ１ 下カバーゴム

Claims (6)

1. コンベヤベルトのカバーゴムに接して転動する測定用ローラを備え、ベルトコンベヤ装置に設置されるコンベヤベルトの走行抵抗力測定装置において、
   前記測定用ローラに作用する鉛直方向荷重を検知する鉛直荷重ロードセルと、前記測定用ローラに作用する水平方向荷重を検知する水平荷重ロードセルと、前記鉛直荷重ロードセルおよび前記水平荷重ロードセルの検知データが入力される演算装置とを備え、前記水平荷重ロードセルは、測定レンジが前記鉛直荷重ロードセルの測定レンジよりも低いものであることを特徴とするコンベヤベルトの走行抵抗力測定装置。
2. 前記測定用ローラを支持する支持アームと、この支持アームが接続されて前記水平方向荷重によりコンベヤベルト長手方向にスライドするスライド部とを備え、このスライド部をスライド方向前後に挟んで一対の前記水平荷重ロードセルが配置され、前記一対の水平荷重ロードセルの間隔を調整する調整機構が設置されて、この調整機構による前記間隔の調整により、前記一対の水平荷重ロードセルによって前記スライド部をスライド方向前後から押圧して前記一対の水平荷重ロードセルにプリロードが付与される構成にした請求項１に記載のコンベヤベルトの走行抵抗力測定装置。
3. 前記支持アームが前記スライド部に上下方向に回転可能に接続され、前記支持アームの下方位置に前記鉛直荷重ロードセルが配置され、前記支持アームが下向きに回転して前記鉛直荷重ロードセルを押圧することにより前記鉛直荷重を検知する構成にした請求項２に記載のコンベヤベルトの走行抵抗力測定装置。
4. 前記支持アームの長手方向中途の位置に前記鉛直荷重ロードセルが配置された請求項２に記載のコンベヤベルトの走行抵抗力測定装置。
5. 前記測定用ローラの回転数を検知する速度センサを備え、この速度センサの検知データが前記演算装置に入力される構成にした請求項１〜４のいずれかに記載のコンベヤベルトの走行抵抗力測定装置。
6. 前記測定用ローラが当接する前記カバーゴムの温度を検知する温度センサを備え、この温度センサの検知データが前記演算装置に入力される構成にした請求項１〜５のいずれかに記載のコンベヤベルトの走行抵抗力測定装置。

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