JP6331675B2 - 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プーリ間に張設されたコンベヤベルトを使用し、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を有し、前記測定用ローラと前記押圧ローラとをユニットフレームに固定して一体化させた測定ユニットが形成されていて、この測定ユニットが所定位置に固定される構成にして、前記測定用ローラをこのコンベヤベルト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で、かつ、前記測定用ローラが接触している位置の上カバーゴムを押圧しない状態にして、前記コンベヤベルトを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プーリ間に張設されたコンベヤベルトを使用し、前記測定用ローラと押圧ローラとをユニットフレームに固定して一体化させた測定ユニットを形成し、この測定ユニットを所定位置に固定して、前記測定用ローラをこのコンベヤベルト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前記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で、かつ、前記測定用ローラが接触している位置の上カバーゴムを押圧しない状態にして、前記コンベヤベルトを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。

前記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すると、測定用ローラと押圧ローラとを一体的に搬送できるので、測定のセッティングや測定作業が容易になる。

前記測定用ローラと押圧ローラとを分離して設け、前記押圧ローラに錘を取り付けることにより所定荷重で下カバーゴム側に向かってコンベヤベルトを押圧した状態にすることもできる。この場合、押圧ローラによる荷重の大きさを調整し易くなる。

走行抵抗力は、例えば、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。

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。 測定装置の参考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、ベルト長手方向端部どうしをエンドレス接合した環状のコンベヤベルトを用いる。コンベヤベルトＣは所定張力で張設された状態になる。この所定張力は例えば、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。

コンベヤベルトＣの走行速度は、例えば１．５ｍ／ｓ〜８．５ｍ／ｓであり、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、測定用ローラ１に作用するベルト走行方向荷重Ｈとベルト厚さ方向荷重Ｎ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とを備えている。コンベヤベルトＣはプーリ１０ａ、１０ｂ間で水平方向に張設されている。いずれか一方のプーリ１０ａ、１０ｂの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。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とを備えている。演算器１１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１１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１１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。測定ユニット５（ユニットフレーム６）は所定位置に固定される。

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。

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、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。

この実施形態のように測定用ローラ１および押圧ローラ２を測定ユニット５にすると、測定用ローラ１と押圧ローラ２とを一体的に搬送できるので、測定のセッティングや測定作業が容易になる。

エンドレス加工された環状のコンベヤベルトＣ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Ｃを使用すると測定結果にエンドレス部に起因する張力変動が生じる。この張力変動に伴って走行抵抗力Ｆも変動する。それ故、本発明では走行抵抗力Ｆに対するエンドレス部による影響も把握することができる。

図３に例示する測定装置３の参考形態は、図２に例示した実施形態の測定ユニット５を変化させたものであるので、その相違点を説明する。

この測定装置３では、測定用ローラ１と押圧ローラ２とを一体化したユニットにせずにそれぞれを分離して設けている。測定用ローラ１は所定位置に固定された測定用ローラフレーム１ａに保持されている。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押圧ローラフレーム２ａに保持されていて、コンベヤベルトＣを挟んで測定用ローラ１の上方位置に配置されている。

押圧ローラフレーム２ａにはガイドポール４が上方に突設されている。このガイドポール４に錘９が着脱自在に外挿されている。ガイドポール４に錘９を装着して間接的に押圧ローラ２に取り付けると、この錘９の重さによって押圧ローラ２が所定荷重で下カバーゴムＣ１側に向かってコンベヤベルトＣを押圧する構成になっている。

この参考形態では、コンベヤベルトＣを押圧する荷重を変更、調整する作業が容易に行えて所望の所定荷重を簡便に付与することができる。また、錘９の重さを変えるだけで、レンジの大きく異なる押圧荷重をコンベヤベルトＣに付与することができる。例えば、１０Ｎ程度から１０００Ｎ程度の押圧荷重を付与することが可能である。

１ 測定用ローラ
１ａ 測定用ローラフレーム
２ 押圧ローラ
２ａ 押圧ローラフレーム
３ 測定装置
４ ガイドポール
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 錘
１０ａ、１０ｂ プーリ
１１ 演算器
Ｃ コンベヤベルト
Ｃ１ 下カバーゴム
Ｃ２ 上カバーゴム

Claims (4)

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プーリ間に張設されたコンベヤベルトを使用し、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を有し、前記測定用ローラと前記押圧ローラとをユニットフレームに固定して一体化させた測定ユニットが形成されていて、この測定ユニットが所定位置に固定される構成にして、前記測定用ローラをこのコンベヤベルト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で、かつ、前記測定用ローラが接触している位置の上カバーゴムを押圧しない状態にして、前記コンベヤベルトを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. 前記ユニットフレームから横方向に延在する片持ち梁状のアーム部を有し、前記測定用ローラが前記アーム部を介して前記ユニットフレームに固定されていて、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前記アーム部に設け、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に記載のコンベヤベルトの走行抵抗力測定装置。
3. 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プーリ間に張設されたコンベヤベルトを使用し、前記測定用ローラと押圧ローラとをユニットフレームに固定して一体化させた測定ユニットを形成し、この測定ユニットを所定位置に固定して、前記測定用ローラをこのコンベヤベルト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前記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で、かつ、前記測定用ローラが接触している位置の上カバーゴムを押圧しない状態にして、前記コンベヤベルトを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。
4. 前記ユニットフレームから横方向に延在する片持ち梁状のアーム部を介して前記測定用ローラを前記ユニットフレームに固定し、前記アーム部に設けた荷重センサにより、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３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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