JP6326952B2 - コンベヤベルトの走行抵抗力測定装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンベヤベルトの走行抵抗力測定装置および方法に関し、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および方法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）。乗り越え抵抗力は、例えば、ロードセルによって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測定し、測定したデータに基づいて算出される。

しかしながら、搬送物が積載された実際のコンベヤベルトでは、支持ローラにより支持されているコンベヤベルトの範囲は、そのベルト走行方向前後の範囲よりも局部的に上方に突出した状態になる。換言すると、支持ローラにより下カバーゴムが支持されている範囲のベルト走行方向前後の範囲は、積載された搬送物の重量によって支持ローラにより支持されている範囲よりも下方に押圧された状態になる。

一方、従来のコンベヤベルトの走行抵抗力測定は、張設されたコンベヤベルトの下カバーゴムを測定用ローラによって上方に押圧した状態でデータを測定している。即ち、従来の測定方法は、コンベヤベルトを一点支持した状態で測定を行なうものであり、測定用ローラにより支持された範囲がそのベルト走行方向前後の範囲に対して実質的にフラットな状態であった。コンベヤベルトがフラットな状態に比して、曲がっている状態で測定用ローラを乗り越える場合の方が走行抵抗力が増大する。即ち、従来の測定方法は実際のコンベヤベルトの状態を再現していないため、走行抵抗力を精度よく把握するには限界があった。

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および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走行抵抗力測定装置は、コンベヤベルトの下カバーゴムに接触して転動する測定用ローラを備え、この測定用ローラを乗り越える際のコンベヤベルトの走行抵抗力を測定するコンベヤベルトの走行抵抗力測定装置において、前記コンベヤベルトとして所定長さのカットサンプルを使用し、このカットサンプルにベルト長手方向の所定の張力を付与して張設する張設機構と、前記測定用ローラが接触している位置のベルト走行方向前後の範囲の上カバーゴムを押圧する押圧ローラとを有し、前記測定用ローラをこのカットサンプルの下カバーゴムに接触させるとともに、前記押圧ローラを所定荷重で下カバーゴム側に向かって押圧した状態にして前記測定用ローラと前記押圧ローラとを一体化した測定ユニットを形成し、この測定ユニットを前記カットサンプルに対してベルト長手方向に相対的に走行させて前記走行抵抗力を測定する構成にしたことを特徴とする。

本発明のコンベヤベルトの走行抵抗力測定方法は、測定用ローラをコンベヤベルトの下カバーゴムに接触させて転動させることにより、この測定用ローラを乗り越える際のコンベヤベルトの走行抵抗力を測定するコンベヤベルトの走行抵抗力測定方法において、前記コンベヤベルトとして所定長さのカットサンプルを使用し、このカットサンプルにベルト長手方向の所定の張力を付与して張設し、前記測定用ローラをこのカットサンプルの下カバーゴムに接触させるとともに、前記測定用ローラが接触している位置のベルト走行方向前後の範囲の上カバーゴムを押圧ローラによって所定荷重で下カバーゴム側に向かって押圧した状態にしてこの測定用ローラと押圧ローラを一体化した測定ユニットを形成し、この測定ユニットを前記カットサンプルに対してベルト長手方向に相対的に走行させて前記走行抵抗力を測定することを特徴とする。

本発明によれば、測定用ローラが接触して転動している下カバーゴムの位置のベルト走行方向前後の範囲の上カバーゴムを押圧ローラによって所定荷重で下カバーゴム側に向かって押圧した状態にして走行抵抗力を測定する。即ち、１つの測定用ローラおよび２つの押圧ローラによってコンベヤベルトを３点支持状態にして測定を行なう。このように実際のコンベヤベルトが支持ローラを乗り越える際の状態をより忠実に再現して測定を行なうので、コンベヤベルトの走行抵抗力を高い精度で測定するには有利になる。また、コンベヤベルトのカットサンプルを使用するので測定に要するスペースをコンパクトにすることができる。

ここで、例えば、前記カットサンプルを所定位置に固定し、前記測定ユニットを前記カットサンプルに対してベルト長手方向に走行させる。或いは、前記測定ユニットを所定位置に固定し、前記カットサンプルを前記測定ユニットに対してベルト長手方向に走行させる。前者の場合には測定ユニットを移動させればよいので装置をコンパクトにし易いという利点がある。後者の場合には、測定用ローラや押圧ローラの振動ノイズが少なくなるという利点がある。

前記カットサンプルの長手方向一端部を支持する回転ローラと、この長手方向一端に取り付けられる錘とを設け、この錘を吊り下げることにより前記カットサンプルに前記所定の張力を付与することもできる。これにより簡便にカットサンプルに張力を付与できる。

前記カットサンプルを水平方向に張設することも、鉛直方向に張設することもできる。平面的なスペースが確保できない場合にはカットサンプルを鉛直方向に張設すると非常に有益である。

走行抵抗力は、例えば、前記カットサンプルのベルト長手方向一端部での張力とベルト長手方向他端部での張力との差に基づいて測定する。或いは、前記測定用ローラに作用するベルト走行方向荷重とベルト厚さ方向荷重とを検知して、この検知したデータに基づいて測定することもできる。

本発明のコンベヤベルトの走行抵抗力測定方法の概要を示す説明図である。 本発明の測定装置を側面視で例示する説明図である。 測定装置の別の実施形態を側面視で例示する説明図である。 測定装置の別の実施形態を側面視で例示する説明図である。 測定装置の別の実施形態を側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および測定方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

本発明は図１に例示するように、測定用ローラ１をコンベヤベルトＣの下カバーゴムＣ１に接触させて転動させることにより、測定用ローラ１を乗り越える際のコンベヤベルトＣの走行抵抗力Ｆを測定する。この際に、１つの測定用ローラ１が接触している位置のベルト走行方向前後の範囲の上カバーゴムＣ２をそれぞれ押圧ローラ２によって所定荷重で下カバーゴムＣ１側に向かって押圧した状態にして走行抵抗力Ｆを測定する。この際に、１つの測定用ローラ１が接触している位置のベルト走行方向前後の範囲の上カバーゴムＣ２をそれぞれの押圧ローラ２によって所定荷重で下カバーゴムＣ１側に向かって押圧した状態にする。この状態で測定用ローラ１および押圧ローラ２をコンベヤベルトＣに対してベルト長手方向に相対的に走行させて走行抵抗力Ｆを測定する。

コンベヤベルトＣとしては、所定長さのカットサンプルを用いる。コンベヤベルトＣはベルト長手方向に所定の張力で張設した状態にされる。この所定の張力は例えば、このコンベヤベルトＣがベルトコンベヤ装置に張設される場合と同等の張力にする。

測定用ローラ１および押圧ローラ２はそれぞれの回転軸方向を、ベルト幅方向に向けて配置される。それぞれの押圧ローラ２は基本的に同じ仕様であり、測定用ローラ１に対する上下方向位置、幅方向位置は同じ設定にされる。

測定用ローラ１は例えば、このコンベヤベルトＣが設置されるベルトコンベヤ装置に装着されている支持ローラと同等仕様にする。測定用ローラ１の外径は例えば、６ｃｍ〜１５ｃｍである。押圧ローラ２の外径は例えば、６ｃｍ〜３０ｃｍである。押圧ローラ２は測定用ローラ１に対して外径が同等の場合、小さい場合、大きい場合もある。

このように本発明では、１つの測定用ローラ１および２つの押圧ローラ２によってコンベヤベルトＣを３点支持状態にして測定を行なう。即ち、実際のコンベヤベルトがベルトコンベヤ装置の支持ローラを乗り越える際の状態をより忠実に再現して測定を行なう。

実際のコンベヤベルトが支持ローラを乗り越える際の状態を一段と忠実に再現するために例えば、それぞれの押圧ローラ２によって、測定用ローラ１が接触している位置のベルト走行方向前後の５ｃｍ〜１５０ｃｍの範囲の上カバーゴム２を押圧する。即ち、図１のｄ寸法を５ｃｍ〜１５０ｃｍにする。ｄ寸法をこの範囲に設定すると、実際のコンベヤベルトが支持ローラを乗り越える際の屈曲状態に近似させることができる。

或いは、測定用ローラ１が接触している位置の上カバーゴムＣ２の表面から押圧ローラ２により押圧されている上カバーゴムＣ２の表面までのベルト厚さ方向の間隔ｈを０．３ｃｍ以上５ｃｍ以下にする。間隔ｈをこの範囲に設定すると、実際のコンベヤベルトが支持ローラを乗り越える際の屈曲状態に近似させることができる。

上記のようにしてコンベヤベルトＣを、そのたわみ角度が概ね０．２°〜５°の屈曲状態にする。尚、測定用ローラ１に対する押圧荷重（鉛直荷重）を正確に付与することが実際のコンベヤベルトが支持ローラを乗り越える際の屈曲状態をより忠実に再現するために重要なので、コンベヤベルトＣのたわみ量を決定した後、測定用ローラ１に対して所定の押圧荷重が得られるようにコンベヤベルトＣの張力を調整することもできる。

測定用ローラ１および押圧ローラ２をコンベヤベルトＣに対してベルト長手方向に相対的に走行させる走行速度は、例えば１．５ｍ／ｓ〜８．５ｍ／ｓであり、モータやシリンダ等の走行駆動手段を用いて一定速度で走行させる。走行速度を変化させて走行抵抗力Ｆのベルト速度依存性を把握することもできる。

走行抵抗力Ｆは例えば、コンベヤベルトＣのベルト長手方向一端部での張力とベルト長手方向他端部での張力との差に基づいて測定する。或いは、測定用ローラ１に作用するベルト走行方向荷重とベルト厚さ方向荷重とを検知して、この検知したデータに基づいて測定する。詳しくは後述する。

このように本発明は、実際のコンベヤベルトが支持ローラを乗り越える際の状態をより忠実に再現して測定を行なうので、従来の測定のようにコンベヤベルトが実質的にフラットな状態で測定を行なう場合に比して、走行抵抗力Ｆを高い精度で測定することが可能になる。

図２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３（以下、測定装置３という）は、コンベヤベルトＣの下カバーゴムＣ１に接触して転動する測定用ローラ１と一対の押圧ローラ２と、コンベヤベルト（カットサンプル）Ｃにベルト長手方向の所定の張力を付与して張設する張設機構１２とを備えている。押圧ローラ２は、測定用ローラ１が接触している位置のベルト走行方向前後の範囲の上カバーゴムＣ２を押圧する。

この実施形態ではさらに、測定用ローラ１に作用するベルト走行方向荷重Ｈ（水平方向荷重Ｈ）を検知するベルト走行方向荷重センサ（水平方向荷重センサ）７と、ベルト厚さ方向荷重Ｎ（鉛直方向荷重Ｎ）を検知するベルト厚さ方向荷重センサ（鉛直方向荷重センサ）８と、コンベヤベルトＣの長手方向両端部での張力を検知するロードセル１１ａ、１１ｂと演算器１４とを備えている。演算器１４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。演算器１４には、ベルト走行方向荷重センサ７と、ベルト厚さ方向荷重センサ８と、ロードセル１１ａ、１１ｂとによる検知データが入力される。これら入力された検知データに基づいて演算器１４により走行抵抗力Ｆが算出、測定される。

それぞれの押圧ローラ２はベルト長手方向に間隔をあけてユニットフレーム６に固定されている。測定用ローラ１はアーム部を介してユニットフレーム６に固定されている。測定用ローラ１は、それぞれの押圧ローラ２の下方でこれら押圧ローラ２の間に配置されている。このように測定用ローラ１と押圧ローラ２とをユニットフレーム６に固定して、測定用ローラ１を下カバーゴムＣ１に接触させるとともに、押圧ローラ２を所定荷重で下カバーゴムＣ１側に向かって押圧した状態にして測定用ローラ１と押圧ローラ２とを一体化した測定ユニット５が形成されている。

測定用ローラ１をユニットフレーム６に固定するアーム部には、ベルト走行方向荷重センサ７と、ベルト厚さ方向荷重センサ８とが設けられている。測定用ローラ１と押圧ローラ２の少なくとも一方が上下にスライド可能なっていて、測定用ローラ１と押圧ローラ２とのベルト厚さ方向距離（上下間隔）を任意に設定できる構成になっている。

コンベヤベルトＣはベースフレーム９に固定されていて、ベルト長手方向両端部がベースフレーム９に設けられた張設機構１２に保持されて水平方向に張設されている。張設機構１２にはアジャスタが備わっていて、アジャスタを操作することでコンベヤベルトＣを張設する張力を調整することが可能になっている。張設機構１２にはロードセル１１ａ、１１ｂが備わっている。ベースフレーム９の下部にはスライドガイド１０がベルト長手方向に延設されている。

測定ユニット５はスライドガイド１０に沿って滑らかにベルト長手方向にスライドして走行できる構成になっている。即ち、この測定装置３は、コンベヤベルトＣを所定位置に固定して測定ユニット５を走行させる構成である。測定ユニット５をコンベヤベルトＣにセッティングしてベルト長手方向に走行させると、測定用ローラ１が下カバーゴムＣ１に接触して転動するとともに、測定用ローラ１が接触している位置のベルト走行方向前後の範囲の上カバーゴムＣ２を押圧ローラ２が所定荷重で下カバーゴムＣ１側に向かって押圧した状態で転動する。この状態で走行抵抗力Ｆを測定する。

この走行抵抗力Ｆは、例えば、コンベヤベルトＣのベルト長手方向一端部での張力とベルト長手方向他端部での張力との差に基づいて測定する。即ち、一方のロードセル１１ａにより検知した張力から他方のロードセル１１ｂにより検知した張力を差し引いた値を走行抵抗力Ｆとして算出する。

或いは、ベルト走行方向荷重センサ７およびベルト厚さ方向荷重センサ８の検知データに基づいて走行抵抗力Ｆを測定する。この場合、ベルト走行方向荷重センサ７の検知データが走行抵抗力Ｆとなるが、この走行抵抗力Ｆは押圧ローラ２がコンベヤベルトＣを押圧する荷重によって変化する。したがって、検知されたベルト走行方向荷重Ｈおよびベルト厚さ方向荷重Ｎに基づいて、例えば、等価摩擦係数Ｘ（＝Ｈ／Ｎ）を算出し、この等価摩擦係数ＸをコンベヤベルトＣの走行抵抗力を示す一指標とすることもできる。

本発明ではコンベヤベルトＣとしてカットサンプルを用いるので、測定に大きなスペースが不要になる利点がある。また、エンドレス加工された環状のコンベヤベルトでは、エンドレス部が他の部分に比して曲げ剛性が高くなるため、環状のコンベヤベルトを使用すると測定結果にエンドレス部に起因するノイズが入る。ところが、カットサンプルを用いるとエンドレス部による影響が排除されるので、純粋な走行抵抗力Ｆを測定できる利点がある。

図３に例示する測定装置３の実施形態は、図２に例示した実施形態に対してコンベヤベルトＣを張設する形態を異ならせたものなので、その相違点を説明する。

この測定装置３では、ベースフレーム９の一端部に回転ローラ４を設けている。ベースフレーム６の他端部は先の実施形態と同様に張設機構１２が設けられている。この回転ローラ４は、コンベヤベルトＣの長手方向一端部を支持する。そして、コンベヤベルトＣの長手方向一端に取り付けられる錘１３が備わっている。この錘１３を吊り下げることによりコンベヤベルトＣには所定の張力が付与される。

この実施形態では、コンベヤベルトＣに付与する張力を変更、調整する作業が容易に行えて所望の張力を簡便に付与することができる。また、錘１３の重さを変えるだけで、レンジの大きく異なる張力を付与することができる。例えば、１０Ｎ程度から１０００Ｎ程度の張力を付与することが可能である。

図４に例示する測定装置３の実施形態は、測定ユニット５を所定位置に固定してコンベヤベルトＣを測定ユニット５に対してベルト長手方向に走行させることが図２に例示した実施形態と異なっている。即ち、この測定装置３では、コンベヤベルトＣを張設したフレーム９をスライドガイド１０に沿って移動させることにより、コンベヤベルトＣを測定用ローラ１に対してベルト長手方向に走行させる。

この実施形態では、測定結果に、測定ユニット５の測定用ローラ１や押圧ローラ２の振動ノイズが入ることを回避できる利点がある。

図５に例示する測定装置３の実施形態は、図２に例示した実施形態とはコンベヤベルトＣの張設方向が異なっている。この実施形態では、ベースフレーム９は立設されていて、上下に延びる立設フレーム９ａが付設されている。この立設フレーム９ａの上下端部にそれぞれ張設機構１２およびロードセル１１ａ、１１ｂが設けられていて、コンベヤベルトＣが鉛直方向に張設されている。

この実施形態では、測定装置３の設置や稼働に必要な平面積が小さくて済む。それ故、
平面的なスペースが確保できない場合には非常に有益である。また、重力を利用して測定ユニット５を下方に走行させることができるメリットもある。例えば、重力によって測定ユニット５を下方に走行させる場合には、所定区間の走行に要する時間を比較することで簡易的にそれぞれのコンベヤベルトＣの走行抵抗力Ｆを対比することができる。尚、図３に例示した測定装置３を、回転ローラ４を上方に配置した縦置きの形態にすることもできる。このような形態にすることによっても、コンベヤベルトＣを鉛直方向に張設した状態にすることができる。

１ 測定用ローラ
２ 押圧ローラ
３ 測定装置
４ 回転ローラ
５ 測定ユニット
６ ユニットフレーム
７ ベルト走行方向荷重センサ
８ ベルト厚さ方向荷重センサ
９ ベースフレーム
９ａ 立設フレーム
１０ スライドガイド
１１ａ、１１ｂ ロードセル
１２ 張設機構
１３ 錘
１４ 演算器
Ｃ コンベヤベルト（カットサンプル）
Ｃ１ 下カバーゴム
Ｃ２ 上カバーゴム

Claims (16)

1. コンベヤベルトの下カバーゴムに接触して転動する測定用ローラを備え、この測定用ローラを乗り越える際のコンベヤベルトの走行抵抗力を測定するコンベヤベルトの走行抵抗力測定装置において、
   前記コンベヤベルトとして所定長さのカットサンプルを使用し、このカットサンプルにベルト長手方向の所定の張力を付与して張設する張設機構と、前記測定用ローラが接触している位置のベルト走行方向前後の範囲の上カバーゴムを押圧する押圧ローラとを有し、前記測定用ローラをこのカットサンプルの下カバーゴムに接触させるとともに、前記押圧ローラを所定荷重で下カバーゴム側に向かって押圧した状態にして前記測定用ローラと前記押圧ローラとを一体化した測定ユニットを形成し、この測定ユニットを前記カットサンプルに対してベルト長手方向に相対的に走行させて前記走行抵抗力を測定する構成にした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. 前記カットサンプルを所定位置に固定し、前記測定ユニットを前記カットサンプルに対してベルト長手方向に走行させ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. 前記測定ユニットを所定位置に固定し、前記カットサンプルを前記測定ユニットに対してベルト長手方向に走行させ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。
4. 前記カットサンプルの長手方向一端部を支持する回転ローラと、この長手方向一端に取り付けられる錘とを設け、この錘を吊り下げることにより前記カットサンプルに前記所定の張力を付与する構成にした請求項１〜３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。
5. 前記カットサンプルを水平方向に張設する設定にした請求項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. 前記カットサンプルを鉛直方向に張設する設定にした請求項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。
7. 前記カットサンプルのベルト長手方向一端部での張力とベルト長手方向他端部での張力との差に基づいて前記走行抵抗力を測定する構成にした請求項１〜６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。
8. 前記測定用ローラに作用するベルト走行方向荷重とベルト厚さ方向荷重とを検知する荷重センサを設け、これら荷重センサが検知したデータに基づいて前記走行抵抗力を測定する構成にした請求項１〜６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。
9. 測定用ローラをコンベヤベルトの下カバーゴムに接触させて転動させることにより、この測定用ローラを乗り越える際のコンベヤベルトの走行抵抗力を測定するコンベヤベルトの走行抵抗力測定方法において、
   前記コンベヤベルトとして所定長さのカットサンプルを使用し、このカットサンプルにベルト長手方向の所定の張力を付与して張設し、前記測定用ローラをこのカットサンプルの下カバーゴムに接触させるとともに、前記測定用ローラが接触している位置のベルト走行方向前後の範囲の上カバーゴムを押圧ローラによって所定荷重で下カバーゴム側に向かって押圧した状態にしてこの測定用ローラと押圧ローラを一体化した測定ユニットを形成し、この測定ユニットを前記カットサンプルに対してベルト長手方向に相対的に走行させて前記走行抵抗力を測定することを特徴とするコンベヤベルトの走行抵抗力測定方法。
10. 前記カットサンプルを所定位置に固定し、前記測定ユニットを前記カットサンプルに対してベルト長手方向に走行させる請求項９に記載のコンベヤベルトの走行抵抗力測定方法。
11. 前記測定ユニットを所定位置に固定し、前記カットサンプルを前記測定ユニットに対してベルト長手方向に走行させる請求項９に記載のコンベヤベルトの走行抵抗力測定方法。
12. 前記カットサンプルの長手方向一端部を回転ローラにより支持し、この長手方向一端に錘を取り付けて吊り下げることにより、前記カットサンプルに前記所定の張力を付与する請求項９〜１１のいずれかに記載のコンベヤベルトの走行抵抗力測定方法。
13. 前記カットサンプルを水平方向に張設する請求項９〜１２のいずれかに記載のコンベヤベルトの走行抵抗力測定方法。
14. 前記カットサンプルを鉛直方向に張設する請求項９〜１２のいずれかに記載のコンベヤベルトの走行抵抗力測定方法。
15. 前記カットサンプルのベルト長手方向一端部での張力とベルト長手方向他端部での張力との差に基づいて前記走行抵抗力を測定する請求項９〜１４のいずれかに記載のコンベヤベルトの走行抵抗力測定方法。
16. 前記測定用ローラに作用するベルト走行方向荷重とベルト厚さ方向荷重とを検知して、この検知したデータに基づいて前記走行抵抗力を測定する請求項９〜１４のいずれかに記載のコンベヤベルトの走行抵抗力測定方法。

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