JP6651721B2 - コンベヤベルト - Google Patents

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Description

本発明は、コンベヤベルトに関し、さらに詳しくは、コンベヤベルトの稼働に要するエネルギを大きくすることなく、上カバーゴムに投入される搬送物によって生じる上カバーゴムの損傷を抑制してコンベヤベルトの耐用期間を長くすることができるコンベヤベルトに関するものである。
コンベヤベルトの上カバーゴムと下カバーゴムとの間には、コンベヤベルト張設時の張力を負担する心体層が埋設されている。心体層が損傷するとコンベヤベルトを正常に張設することが困難になるため、コンベヤベルトの稼働を確保するには、心体層の損傷を防止することが重要である。
上カバーゴムには搬送物が投入されるが、その投入高さが大きい程、或いは、搬送物の重量が大きい程、上カバーゴムが受ける衝撃は大きくなる。そして、この衝撃が大きくなる程、上カバーゴムの変形が大きくなって損傷が促進される。上カバーゴムの損傷が過大になると、心体層にも損傷が及び易くなり、これに伴ってコンベヤベルトの耐用期間も短くなる。
ところで、上カバーゴムに補強層を埋設することにより、コンベヤベルトの耐熱性および耐衝撃性を向上させる構造が提案されている（特許文献１参照）。この提案の構造では、補強層を構成する縦糸の長さ方向の弾性率が抵張体層（心体層）よりも低く設定され、横糸は耐熱性および耐衝撃性を有する仕様になっている。即ち、この提案では補強層が縦糸と横糸とで構成されることが前提であり、その他の構成を考慮していない。そして、縦糸の長さ方向の弾性率を張体層（心体層）よりも低く設定することで、コンベヤベルトが屈曲する際の曲げ剛性が過大になることを回避することができる。
しかしながら、縦糸の長さ方向の弾性率を低下させると、上カバーゴムが大きな衝撃を受けた際に、その衝撃を緩和させる効果が小さくなる。したがって、搬送物の投入による衝撃から心体層を長期に渡って保護することは困難になり、コンベヤベルトの耐用期間を長くするには不利になる。
特開平２−２６１７１１号公報
本発明の目的は、コンベヤベルトの稼働に要するエネルギを大きくすることなく、上カバーゴムに投入される搬送物によって生じる上カバーゴムの損傷を抑制してコンベヤベルトの耐用期間を長くす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、心体層と、この心体層を挟んで上下にそれぞれ配置される上カバーゴムおよび下カバーゴムとを備えたコンベヤベルトにおいて、前記上カバーゴムの少なくともベルト幅方向中央部に、高強度繊維により構成された保護繊維層がベルト長手方向に連続的に延在され、前記コンベヤベルトに作用するベルト長手方向のテンションが、前記コンベヤベルトがプーリ間に張設される際に作用するセッティングテンション以下では、前記保護繊維層のベルト長手方向の弾性率が所定以下の低弾性率であり、前記セッティングテンションよりも高い所定の高テンションでは、前記保護繊維層のベルト長手方向の弾性率が前記低弾性率よりも高い高弾性率であることを特徴とする。
本発明によれば、搬送物が主に投入される上カバーゴムのベルト幅方向中央部に保護繊維層が配置されているが、前記保護繊維層のベルト長手方向の弾性率が、コンベヤベルトの長手方向にセッティングテンション以下のテンションが作用する条件下では、所定以下の低弾性率なので、コンベヤベルトが屈曲する際の曲げ剛性には実質的に影響することがなく、コンベヤベルトの稼働に要するエネルギが大きくなることがない。一方で、前記保護繊維層のベルト長手方向の弾性率が、コンベヤベルトの長手方向にセッティングテンションよりも高い所定の高テンションが作用する条件下では、前記低弾性率よりも高い高弾性率なので、投入される搬送物による衝撃は保護繊維層によって十分に緩和することができる。それ故、心体層が損傷することを効果的に防止できるため、コンベヤベルトの耐用期間を長くするには非常に有利になる。
ここで例えば、前記保護繊維層の前記低弾性率および前記高弾性率が、前記保護繊維層の織構造に起因する構成にする。具体的には、高強度繊維をニット織、ジャージ織等にして保護繊維層を構成する。
或いは、前記保護繊維層の前記低弾性率および前記高弾性率が、前記保護繊維層の配置構造に起因する構成にすることもできる。具体的には、保護繊維層自体をコンベヤベルトの厚さ方向に波状に型付けして配置する。
前記保護繊維層が、前記上カバーゴムの層厚の１／２の寸法よりも浅い位置に配置されている構成にすることもできる。この構成によれば、投入される搬送物から受ける衝撃が上カバーゴムの表面近傍で保護繊維層により緩和される。それ故、損傷を受ける上カバーゴムの深さ方向範囲が小さくなるので、コンベヤベルトの耐用期間を長くするには有利になる。
前記保護繊維層が、上下に積層して複数層が配置されている構成にすることもできる。この構成によれば、投入される搬送物から受ける衝撃が複数の保護繊維層により緩和される。これに伴い、上カバーゴムの損傷が小さくなり、コンベヤベルトの耐用期間を長くするには有利になる。
前記保護繊維層が、ベルト長手方向に複数に分割可能に配置されている構成にすることもできる。この構成によれば、万が一、保護繊維層が引き剥がされる不具合が生じた場合に、保護繊維層が引き剥がされる面積を小さく抑えることができる。複数に分割可能にするためには、保護繊維層を予めベルト長手方向に所定長さに分割しておく。または、保護繊維層のベルト長手方向に所定間隔でスリット（切れ目）を予め設けておき、引き剥がす外力が作用した際に、所定長さに分割される構成にする。
この際に例えば、前記保護繊維層が、ベルト長手方向に分割された際のベルト長手方向の長さが１ｍ以下である構成にする。このベルト長手方向長さが長過ぎると、保護繊維層が引き剥がされた際にその面積が大きくなり、このベルト長手方向長さが短過ぎると、ベルト製造工程が煩雑になることもある。
前記高強度繊維としては例えば、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維、高強力ポリエチレン繊維、ポリアリレート繊維または超高強度ＰＶＡ繊維のいずれかを使用する。
本発明のコンベヤベルトを例示する横断面図である。 図１のコンベヤベルトの内部構造を平面視で例示する説明図である。 図１のコンベヤベルトの内部構造を側面視で例示する説明図である。 プーリ間に張設された本発明のコンベヤベルトを側面視で例示する説明図である。 図４のＡ−Ａ断面図である 本発明のコンベヤベルトの別の実施形態の内部構造を側面視で例示する説明図である。 本発明のコンベヤベルトのさらに別の実施形態の内部構造を側面視で例示する説明図である。 図７の保護繊維層を平面視で例示する説明図である。 図７の保護繊維層の変形例を平面視で例示する説明図である。 本発明のコンベヤベルトのさらに別の実施形態の内部構造を側面視で例示する説明図である。 本発明のコンベヤベルトのさらに別の実施形態の内部構造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を図に示した実施形態に基づいて説明する。尚、図中の一点鎖線ＣＬはベルト幅方向中心を示している。
図１〜図３に例示する本発明のコンベヤベルト１は、心体層２と、心体層２を上下に挟んで配置される上カバーゴム３と下カバーゴム４とを備えていて、これらが加硫工程を経て一体化している。心体層２は、繊維により構成される帆布層、或いは、多数本のスチールコードがベルト幅方向に横並び状態になって構成されるスチールコード層である。詳述すると、心体層２はクッションゴムにより被覆されていて、このクッションゴムと上カバーゴム３および下カバーゴム４とが加硫接着により接合されている。
上カバーゴム３、下カバーゴム４としては、例えば、少なくとも天然ゴムを含むジエン系ゴムからなり、カーボンブラックなどによって耐摩耗性を良好にしたゴム組成物が用いられる。上カバーゴム３および下カバーゴム４の層厚は、コンベヤベルト１に要求される性能によって適宜決定される。クッションゴムは接着性に優れるゴムである。
本発明ではさらに、高強度繊維６により構成された保護繊維層５が備わっている。この実施形態では、保護繊維層５が一層になっているが、複数層にすることもできる。高強度繊維６とは例えば引っ張り強度が２ＧＰａ以上の繊維をいう。高強度繊維６としては例えば、アラミド繊維、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）繊維、高強力ポリエチレン繊維、ポリアリレート繊維または超高強度ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）繊維のいずれかを使用する。高強度繊維６はモノフィラメント、あるいは紡績糸に構成し、外径は例えば、０．１ｍｍ〜１．５ｍｍである。保護繊維層５の層厚は例えば０．１５ｍｍ〜２．０ｍｍである。
保護繊維層５は、上カバーゴム３の少なくともベルト幅方向中央部に配置される。ベルト幅方向中央部とは、ベルト幅Ｂの５０％〜７０％程度のベルト幅方向中央部の範囲である。保護繊維層５はベルト全幅に配置することもできる。
保護繊維層５は、上カバーゴム３の層厚Ｔの１／２の寸法よりも浅い位置に配置されていて、上カバーゴム３に接合されてベルト長手方向に連続的に延在する。即ち、保護繊維層５はベルト長手方向全周に渡って環状に配置される。保護繊維層５は、上カバーゴム３の表面に露出して配置させることも、上カバーゴム３に埋設して非露出状態に配置させることもできる。コンベヤベルト１は、その他、ベルト幅方向両端部に配置される耳ゴム等、他の構成要素が適宜追加されて構成される。
コンベヤベルト１は、図４〜図５に例示するように、プーリ７ａ、７ｂの間に張設される。コンベヤベルト１はキャリア側では、支持ローラ８によって下方に突出するトラフ状に保持されるので、投入された搬送物Ｃは主にベルト幅方向中央部に載置される。
プーリ７ａ、７ｂに張設されたコンベヤベルト１には、ベルト長手方向に所定のセッティングテンションＴｓが作用している。コンベヤベルト１に作用する張力は実質的に心体層２が負担するので、心体層２のベルト長手方向に所定のセッティングテンションＴｓが作用することになる。したがって、保護繊維繊層５は、コンベヤベルト１に作用する張力を実質的に負担しない。
本発明では、保護繊維層５を特別な仕様にしている。コンベヤベルト１（心体層２）に作用するベルト長手方向のテンションが、セッティングテンションＴｓ以下の条件下では、保護繊維層５のベルト長手方向の弾性率Ｅが所定以下の低弾性率Ｅ１になっている。一方、コンベヤベルト１（心体層２）に作用するベルト長手方向のテンションが、セッティングテンションＴｓよりも高い所定の高テンションＴｈでは、保護繊維層５のベルト長手方向の弾性率Ｅが低弾性率Ｅ１よりも高い高弾性率Ｅ２になっている。
セッティングテンションＴｓの大きさは、コンベヤベルト１の仕様によって異なり、コンベヤベルト１が正常に稼働する適切な値に設定され、通常、コンベヤベルト１の公称強力（ベルトの強力の呼び（ベルトの１ｍｍ幅当たりの引張強さ（Ｎ／ｍｍ）の最小値）の１／１０程度にされる。このときのコンベヤベルト１（心体層２）の伸びは材質にもよるが０．３〜３％であり、心体層２の弾性率はベルトの公称強力にもよるが、概ね１０００〜１００００Ｎ／ｍｍを示す。これに対し、低弾性率Ｅ１は例えば１０〜１００Ｎ／ｍｍ・ｐｌｙである。ここで、［Ｎ／ｍｍ］はベルト心体層１ｍｍ幅あたりに作用する引張強さあるいは弾性率の意味である。［Ｎ／ｍｍ・ｐｌｙ］は一プライ単層における１ｍｍ幅あたりに作用する引張強さあるいは弾性率の意味である。
高テンションＴｈとは、投入された搬送物Ｃなどによりコンベヤベルト１に生じる局部的な過大なテンションである。心体層２の単位幅Ｗ当たりの高テンションＴｈ（Ｔｈ／Ｗ）の値は、例えば４００〜２５００Ｎ／ｍｍである。高弾性率Ｅ２は例えば２００〜１０００Ｎ／ｍｍ・ｐｌｙである。或いは、高弾性率Ｅ２は低弾性率Ｅ１の２００％〜１００００％である。
即ち、保護繊維層５は、そのベルト長手方向の剛性が低い領域では、伸びが例えば５％〜２０％であり、比較的高伸度仕様になっている。一方、そのベルト長手方向の剛性が中程度〜高い領域では、伸びが比較的低伸度仕様になっている。
このコンベヤベルト１では、上カバーゴム３に保護繊維層５が配置されているが、保護繊維層５のベルト長手方向の弾性率Ｅが、コンベヤベルト１の長手方向にセッティングテンションＴｓ以下のテンションが作用する条件下では、低弾性率Ｅ１以下になっている。そのため、コンベヤベルト１がプーリ７ａ、７ｂのまわりを走行して屈曲する際の曲げ剛性が特別に大きくなることがなく、コンベヤベルト１の屈曲性には実質的に影響しない。即ち、コンベヤベルト１が通常に稼働している条件下では、保護繊維層５が存在していてもコンベヤベルト１のベルト長手方向の曲げ剛性は実質的に不変になる。それ故、コンベヤベルト１の稼働に要するエネルギが大きくなることはない。
一方で、保護繊維層５のベルト長手方向の弾性率Ｅが、コンベヤベルト１の長手方向に所定の高テンションＴｈが作用する条件下では、高弾性率Ｅ２になっているので、コンベヤベルト１に通常稼動時に作用するセッティングテンションＴｓに比してある程度大なテンションが作用した際には、保護繊維層５が引っ張られて保護繊維層５にはベルト長手方向に相応のテンションが生じる。
したがって、投入される搬送物によりコンベヤベルト１が受ける衝撃は、保護繊維層５に生じるこの相応のテンションによって、保護繊維層５の全体に分散されて十分に緩和することができる。換言すると、この衝撃が保護繊維層５によって緩和、吸収されるので、上カバーゴム３に生じる歪みが低減する。そのため、上カバーゴム３の損傷が抑制され、これに伴って、心体層２が損傷することを効果的に防止できる。したがって、コンベヤベルト１の耐用期間を長くするには非常に有利になる。
この実施形態では、搬送物Ｃが投入、載置される主な範囲となる上カバーゴム３のベルト中央部のみに保護繊維層５が配置されているので、保護繊維層５の面積を最小限にしつつ、効果的に上カバーゴム３の損傷を抑制できる。また、コンベヤベルト１の軽量化にも寄与する。
保護繊維層５は、上カバーゴム３の深さ方向に対して任意の位置に配置することができるが、この実施形態のように、上カバーゴム３の層厚Ｔの１／２の寸法よりも浅い位置に配置すると、投入される搬送物Ｃから受ける衝撃が上カバーゴム３の表面近傍で緩和される。そのため、この衝撃により損傷を受ける上カバーゴム３の深さ方向範囲が小さくなるので、コンベヤベルト１の耐用期間を長くするには有利になる。
保護繊維層５の弾性率Ｅを上述のように低弾性率Ｅ１および高弾性率Ｅ２に設定するには、例えば、保護繊維層５の織構造を工夫することにより実現する。具体的には、高強度繊維６をニット織、ジャージ織等の伸縮性に富んだ織構造にする。
保護繊維層５の弾性率Ｅを上述のように低弾性率Ｅ１および高弾性率Ｅ２に設定する別の方法としては、保護繊維層５の配置構造を工夫することにより実現することもできる。具体的には、保護繊維層５の縦糸のみを上下に波打たせるのではなく、図６に例示するように、保護繊維層５自体をコンベヤベルト１の厚さ方向に上下に波状に型付けして配置する。縦糸のみを上下に波打たせてもセッティングテンションＴｓ以下のテンション条件下では、保護繊維層５の弾性率Ｅを十分に低くすることができないが、保護繊維層５自体を上下に波打たせることで、満足する低弾性率Ｅ１を確保することができる。もちろん、保護繊維層５の織構造を上記のように工夫するとともに、保護繊維層５の配置構造を上記のように工夫することにより、保護繊維層５の弾性率Ｅを上述のように低弾性率Ｅ１および高弾性率Ｅ２に設定することもできる。
保護繊維層５は、ベルト長手方向に連続的に接合された構成にすることもできるが、複数に分割可能に配置されている構成にすることもできる。例えば、図７、図８に例示するように、ベルト長手方向に所定長さＬの分割体５Ａを複数、隣接配置して保護繊維層５を構成することもできる。具体的には、ベルト長手方向に完全に分離した分割体５Ａをベルト長手方向に隣接配置する。或いは、図９に例示するように、保護繊維層５のベルト長手方向に所定間隔ＬでスリットＳ（切れ目）を予め設けておき、保護繊維層５に引き剥がす外力が作用した際に、所定長さＬに分割される構成にする。
保護繊維層５を設けることによるメリットは上述したとおりであるが、例えば、上カバーゴム３に摺動するように配置されるスクレーパが、何らかの原因で保護繊維層５に接触することも想定される。このような場合であっても、保護繊維層５が複数に分割可能な構成にしておけば、万が一、スクレーパ等が接触して保護繊維層５が引き剥がされる不具合が生じた場合であっても、保護繊維層５が引き剥がされる面積は、所定長さＬの部分の面積だけで済む。それ故、引き剥がされる保護繊維層５の面積を小さく抑えることができ、これによるコンベヤベルト１の損傷を最小限にすることができる。
この保護繊維層５の所定長さＬは例えば１ｍ以下に設定する。この所定長さＬが長過ぎると、保護繊維層５が引き剥がされた際にその面積が大きくなる。一方、この所定長さＬが短過ぎると、保護繊維層５（分割体５Ａ）の管理等が複雑になり、ベルト製造工程が煩雑になることもある。したがって、保護繊維層５の所定長さＬは例えば０．５ｍ〜１ｍにするとよい。
分割体５Ａをベルト長手方向に隣接配置する際には、図１０に例示するように、分割体５Ａのベルト長手方向の一端部を、隣接する分割体５Ａのベルト長手方向の他端部の下側にもぐり込ませて、上下にオーバラップさせて配置することもできる。これにより、分割体５Ａのベルト長手方向の端部どうしのみが上下にオーバラップした配置になる。これら端部を接着力の優れたクッションゴムにより被覆しておくと、分割体５のベルト長手方向の端部が浮き上がり難くなる。
保護繊維層５を上下に積層して複数層を配置する場合は例えば、互いを平行に配置する。或いは、図１１に例示するように、分割体５Ａのベルト長手方向の半分の範囲を、ベルト長手方向に隣接配置される分割体５Ａどうしで上下にオーバラップさせることもできる。
複数の保護繊維層５は例えば、接着ゴムを介在させて上カバーゴム３の厚さ方向に等間隔に配置する。保護繊維層５を複数配置した場合は、投入される搬送物Ｃから受ける衝撃がぞれぞれの保護繊維層５により緩和される。また、衝撃により上カバーゴム３に生じる一軸引っ張りだけでなく二軸引っ張り歪みを低下させるにも有利になる。それ故、上カバーゴム３の損傷が小さくなり、コンベヤベルト１の耐用期間を長くするには有利になる。
１ コンベヤベルト
２ 心体層
３ 上カバーゴム
４ 下カバーゴム
５ 保護繊維層
５Ａ 分割体
６、６ａ、６ｂ 高強度繊維
７ａ、７ｂ プーリ
８ 支持ローラ
Ｃ 搬送物
Ｓ スリット

Claims (8)

  1. 心体層と、この心体層を挟んで上下にそれぞれ配置される上カバーゴムおよび下カバーゴムとを備えたコンベヤベルトにおいて、前記上カバーゴムの少なくともベルト幅方向中央部に、高強度繊維により構成された保護繊維層がベルト長手方向に連続的に延在され、前記コンベヤベルトに作用するベルト長手方向のテンションが、前記コンベヤベルトがプーリ間に張設される際に作用するセッティングテンション以下では、前記保護繊維層のベルト長手方向の弾性率が所定以下の低弾性率であり、前記セッティングテンションよりも高い所定の高テンションでは、前記保護繊維層のベルト長手方向の弾性率が前記低弾性率よりも高い高弾性率であることを特徴とするコンベヤベルト。
  2. 前記保護繊維層の前記低弾性率および前記高弾性率が、前記保護繊維層の織構造に起因する請求項１に記載のコンベヤベルト。
  3. 前記保護繊維層の前記低弾性率および前記高弾性率が、前記保護繊維層の配置構造に起因する請求項１または２に記載のコンベヤベルト。
  4. 前記保護繊維層が、前記上カバーゴムの層厚の１／２の寸法よりも浅い位置に配置されている請求項１〜３のいずれかに記載のコンベヤベルト。
  5. 前記保護繊維層が、上下に積層して複数層が配置されている請求項１〜４のいずれかに記載のコンベヤベルト。
  6. 前記保護繊維層が、ベルト長手方向に複数に分割可能に配置されている請求項１〜５のいずれかに記載のコンベヤベルト。
  7. 前記保護繊維層が、ベルト長手方向に分割された際のベルト長手方向の長さが１ｍ以下である請求項６に記載のコンベヤベルト。
  8. 前記高強度繊維が、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維、高強力ポリエチレン繊維、ポリアリレート繊維または超高強度ＰＶＡ繊維のいずれかである請求項１〜７のいずれかに記載のコンベヤベルト。
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