JP4453672B2 - Method and apparatus for measuring resistance force of conveyor belt overcoming conveyor roller and evaluation method of power loss of conveyor belt - Google Patents
Method and apparatus for measuring resistance force of conveyor belt overcoming conveyor roller and evaluation method of power loss of conveyor belt Download PDFInfo
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Description
本発明は、コンベヤベルトのコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定方法およびその装置並びにコンベヤベルトの動力損失の評価方法に係わり、更に詳しくはコンベヤベルトの稼動時おける消費電力を予測低減させるため、コンベヤローラに生じる乗り越え抵抗力を測定するコンベヤベルトのコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定方法およびその装置並びに稼動時に生じるコンベヤベルトの動力損失を評価するコンベヤベルトの動力損失の評価方法に関するものである。 The present invention relates to a method and apparatus for measuring resistance force of a conveyor belt over a conveyor roller and a method for evaluating power loss of the conveyor belt, and more particularly, to occur in a conveyor roller in order to predict and reduce power consumption during operation of the conveyor belt. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a conveyor roller overcoming resistance measurement method for a conveyor belt for measuring the overcoming resistance force, an apparatus thereof, and a method for evaluating the power loss of the conveyor belt for evaluating the power loss of the conveyor belt that occurs during operation.
コンベヤラインにおけるエンドレスベルトを駆動するための消費電力は、ベルトの種類や駆動ローラ等の周辺設備、さらには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大きく変動することが知られている。このような観点から、従来、駆動時の消費電力を低減するためのコンベヤベルトに関する提案が多数なされている。(例えば、特許文献1、2参照)。
It is known that the power consumption for driving an endless belt in a conveyor line varies greatly depending on the type of belt, peripheral equipment such as driving rollers, and the weight of the material loaded on the belt. ing. From such a viewpoint, conventionally, many proposals regarding a conveyor belt for reducing power consumption during driving have been made. (For example, refer to
コンベヤベルトの消費電力が周辺設備や積載重量等によりどのような影響を受けるかを実験室レベルで測定する方法として,従来、図8に例示するように、プーリ間隔の狭い2つの反対方向に傾斜するトラフ型のコンベヤCを組み合わせて、図示しない搬送物を積載して、矢印方向に循環して搬送させながら、積載重量やベルト速度などの搬送環境を変化させて、駆動側のプーリEの消費電力の変動を測定することが行われてきた。 As a method of measuring at the laboratory level how the power consumption of the conveyor belt is affected by peripheral equipment and load weight, etc., as shown in FIG. Conveying trough type conveyors C, loading unshown objects and circulating and conveying them in the direction of the arrow while changing the conveying environment such as loading weight and belt speed, and consumption of pulley E on the drive side Measuring power fluctuations has been done.
ところが、この方法では、搬送物が飛散したり落下して徐々に重量が目減りしたり、水分が含まれた搬送物や吸水性の搬送物の場合には、測定途中で重量が変動してしまうため、消費電力の測定結果に信頼性が欠如するという問題があった。さらにこれら2つのコンベヤ間で搬送物が落下する際の衝撃力によって消費電力の測定結果に誤差が生じ、この僅かな消費電力の変化を見逃してしまうことがあった。 However, with this method, the weight of the transported material is scattered or dropped, and the weight gradually decreases. In the case of a transported material containing water or a water-absorbing transported material, the weight fluctuates during the measurement. Therefore, there is a problem that the measurement result of power consumption is not reliable. Furthermore, an error may occur in the measurement result of the power consumption due to the impact force when the conveyed product falls between these two conveyors, and this slight change in power consumption may be overlooked.
またベルトコンベヤが長機長になると、相対的にコンベヤローラの数も増加するため、コンベヤベルトとコンベヤ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、コンベヤローラの乗り越え時に生じる動力損失を低減させることは重要な課題である。しかし、コンベヤベルトはコンベヤローラと略点接触に近い形態で接触し、かつコンベヤローラの回転抵抗も略ゼロであるので、何がそのコンベヤローラでの抵抗を生み出しているかについては未解明の点が多い。 Further, when the belt conveyor becomes a long machine length, the number of conveyor rollers relatively increases, so that power loss due to contact between the conveyor belt and the conveyor rollers becomes dominant. Therefore, it is an important issue to reduce the power loss that occurs when the conveyor roller gets over. However, since the conveyor belt comes into contact with the conveyor roller in a form close to a point contact, and the rotational resistance of the conveyor roller is almost zero, there is an unclear point about what causes the resistance at the conveyor roller. Many.
コンベヤベルトの稼動時における消費電力を予測や低減化させるための必要条件としては、コンベヤローラの1本当たりに生じる乗り越え抵抗力の測定を可能にすること、及びコンベヤローラの乗り越え抵抗力の発生メカニズムを解明することである。 The necessary conditions for predicting and reducing the power consumption during the operation of the conveyor belt include that it is possible to measure the overcoming resistance generated per conveyor roller, and the mechanism of the overcoming resistance of the conveyor roller. Is to elucidate.
実際のベルトコンベヤ装置を用いたコンベヤローラの1本当たりに生じる動力損失の測定方法は、動力損失を全コンベヤローラの本数で平均化する方法である。この方法では、コンベヤローラの配置位置(コンベヤローラを通過する直前のコンベヤベルトの張力)によるコンベヤローラの乗り越え抵抗力の変化の有無が不明である。更に、コンベヤベルトの撓みや、ローラ軸受け部で生じる抵抗力が含まれた値を測定することになる。 The method for measuring the power loss generated by one conveyor roller using an actual belt conveyor device is a method of averaging the power loss by the number of all conveyor rollers. In this method, it is unclear whether there is any change in the resistance of the conveyor roller overcoming due to the position of the conveyor roller (the tension of the conveyor belt immediately before passing through the conveyor roller). Furthermore, the value including the bending force of the conveyor belt and the resistance force generated at the roller bearing portion is measured.
また、コンベヤローラ通過時にコンベヤベルトに作用する分布力や、コンベヤローラとの巻付け角も測定不可能であり、数値シミュレーションに頼るしか方法がなく、従って、実際のベルトコンベヤ装置を用いたコンベヤローラの乗り越え抵抗力の測定、及びコンベヤローラの乗り越え抵抗力の発生メカニズムを解明することが困難であった。 In addition, the distribution force acting on the conveyor belt when passing through the conveyor roller and the winding angle with the conveyor roller cannot be measured, and there is no choice but to rely on numerical simulation. Therefore, a conveyor roller using an actual belt conveyor device. It was difficult to measure the resistance force of overcoming and to elucidate the generation mechanism of the resistance force of overcoming the conveyor roller.
そのため、コンベヤベルトの動力損失について適正な評価を行なうことができず、動力損失を効率的に低減するための手法が確立されていないという問題があった。
この発明はかかる従来の問題点に着目し、実際のベルトコンベヤ装置を用いることなく、コンベヤベルトのコンベヤローラの乗り越え抵抗力の測定、及びコンベヤローラの乗り越え抵抗力の発生メカニズムを容易に解明することができるコンベヤベルトのコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定方法及びその装置並びに稼動時に生じるコンベヤベルトの動力損失を適正に評価できるようにしたコンベヤベルトの動力損失の評価方法を提供することを目的とするものである。 The present invention pays attention to such a conventional problem, and without using an actual belt conveyor device, easily measures the resistance of the conveyor belt overcoming the conveyor roller, and easily elucidates the mechanism of the conveyor roller overcoming resistance. It is an object of the present invention to provide a method for measuring the resistance force of a conveyor belt over a conveyor roller, a device for the same, and a method for evaluating the power loss of a conveyor belt that can appropriately evaluate the power loss of the conveyor belt that occurs during operation. is there.
上記目的を達成するため、この発明のコンベヤベルトのコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定方法は、コンベヤベルトの稼動時における消費電力を予測、低減化させるため、コンベヤローラに生じる乗り越え抵抗力を測定するコンベヤベルトのコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定方法であって、上面側に撓み防止用のプレートを配設し、長手方向両端にロードセルを配置した所定長さに切断したコンベヤベルトの下面側から転動面に歪みゲージを埋設したコンベヤローラを所定の圧力で押圧させた状態で、該コンベヤローラをコンベヤベルトの長手方向に沿って転動させ、このコンベヤローラの走行時におけるコンベヤベルトの張り側張力と緩み側張力とを前記ロードセルにより検出すると共に、前記コンベヤローラに埋設した歪みゲージによりコンベヤローラの表面に生じる半径方向の歪みをコンベヤローラの転動と共に測定し、前記コンベヤベルトの張り側張力と緩み側張力との差と前記歪みゲージによる歪み測定値とからコンベヤベルトに生じる分布力を測定することを要旨とするものである。 In order to achieve the above object, the conveyor belt overcoming resistance force measuring method of the conveyor belt of the present invention is a conveyor belt for measuring the overcoming resistance force generated in the conveyor roller in order to predict and reduce power consumption during operation of the conveyor belt. This is a method for measuring the resistance force over the conveyor roller of the conveyor belt, in which a plate for preventing deflection is disposed on the upper surface side, and load cells are disposed at both ends in the longitudinal direction , and the conveyor belt is cut to a predetermined length and distorted from the lower surface side to the rolling surface. In a state where the conveyor roller with the gauge embedded is pressed at a predetermined pressure, the conveyor roller is rolled along the longitudinal direction of the conveyor belt, and the tension on the conveyor belt and the tension on the loose side when the conveyor roller is running. Is detected by the load cell, and a strain gauge embedded in the conveyor roller is used. The radial strain generated on the surface of the conveyor roller is measured with the rolling of the conveyor roller, and the distributed force generated on the conveyor belt from the difference between the tension on the conveyor belt and the tension on the loose side and the strain measured by the strain gauge. The gist is to measure.
ここで、前記コンベヤベルトの両端に配置したロードセルの張り側張力と緩み側張力との差を、コンベヤローラの乗り越え抵抗力とみなすものである。 Here, the difference between the tension on the tension side and the tension on the slack side of the load cells arranged at both ends of the conveyor belt is regarded as the resistance to cross over the conveyor roller.
また、この発明のコンベヤベルトのコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定装置は、コンベヤベルトの稼動時における消費電力を予測、低減化させるため、コンベヤローラに生じる乗り越え抵抗力を測定するコンベヤベルトのコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定装置であって、所定長さに切断したコンベヤベルトの長手方向両端にコンベヤベルトの張り側張力と緩み側張力とを測定するロードセルを配置し、このコンベヤベルト上面側に、撓み防止用のプレートを配設すると共に、コンベヤベルトの下面側に、コンベヤベルトの長手方向に沿って転動可能で、かつ昇降可能なコンベヤローラを設置し、このコンベヤローラの転動面の一部に歪みゲージを埋設し、この歪みゲージによりコンベヤローラの表面に生じる半径方向の歪みをコンベヤローラの転動と共に測定するようにしたことを要旨とするものである。 In addition, the conveyor belt overcoming resistance measuring device for a conveyor belt according to the present invention predicts and reduces the power consumption during the operation of the conveyor belt to measure the overcoming resistance generated in the conveyor roller. a force measuring device, the conveyor belt is cut to length longitudinal ends to place the load cell to measure the tight side tension and slack side tension of the conveyor belt, this conveyor belt upper surface, prevention for bending A conveyor roller that can roll along the longitudinal direction of the conveyor belt and that can move up and down is installed on the lower surface side of the conveyor belt, and a strain gauge is formed on a part of the rolling surface of the conveyor roller. This strain gauge is used to distort the radial strain that occurs on the surface of the conveyor roller. It is an Abstract that it has to be measured with the rolling.
ここで、前記コンベヤローラを回転自在に支持する支持軸に、コンベヤローラをコンベヤベルトの下面側に押圧させた時の垂直抗力を測定するためのロードセルを設けることもできる。前記コンベヤベルトの上面と撓み防止用プレートとの間に、複数枚のフッ素樹脂シートを介在させることもできる。前記歪みゲージは、例えばコンベヤローラの転動面の一部に形成した凹部に片持ち梁状に取り付けられる。 Here, the support shaft for rotatably supporting the conveyor roller may Rukoto provided a load cell for measuring the normal force when is pressed against the conveyor roller on the lower surface side of the conveyor belt. A plurality of fluororesin sheets may be interposed between the upper surface of the conveyor belt and the bending prevention plate. The strain gauge is attached in a cantilever manner to a recess formed in a part of the rolling surface of the conveyor roller , for example .
このように構成することで、実際のベルトコンベヤ装置を用いることなく、コンベヤローラの乗り越え抵抗力の測定、及びコンベヤローラ乗り越え抵抗力の発生メカニズムを容易に解明することができるものである。 With such a configuration, it is possible to easily elucidate the measurement of the resistance force of the conveyor roller overcoming and the generation mechanism of the resistance force of overcoming the conveyor roller without using an actual belt conveyor device.
また、本発明のコンベヤベルトの動力損失の評価方法は、上記に記載のコンベヤベルトのコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定装置を用いて、コンベヤベルトの下面側からコンベヤローラを所定の圧力で押圧させた状態で該コンベヤベルトの長手方向に沿って転動させ、該コンベヤローラに埋設した歪みゲージによる歪み測定値により、前記コンベヤローラが該コンベヤベルトに接触し始めてからその接触点が該コンベヤベルトから離れるまでの接触時間を算出し、該コンベヤベルトの動的粘弾性試験により取得したデータに基づいて応力緩和曲線を算出し、該応力緩和曲線の前記接触時間領域における傾きが小さくなる程、稼働時におけるコンベヤベルトの動力損失が低減すると評価することを特徴とするものである。 The method for evaluating the power loss of the conveyor belt according to the present invention is a state in which the conveyor roller is pressed at a predetermined pressure from the lower surface side of the conveyor belt using the conveyor belt overcoming resistance measurement device for the conveyor belt described above. Until the contact point moves away from the conveyor belt from the point when the conveyor roller starts to contact the conveyor belt, according to a strain measurement value embedded in the conveyor roller. The contact relaxation time is calculated, a stress relaxation curve is calculated based on the data obtained by the dynamic viscoelasticity test of the conveyor belt, and the conveyor in operation becomes smaller as the inclination of the stress relaxation curve in the contact time region becomes smaller. power loss of the belt is characterized in that to evaluate the reduction.
この発明は上記のように構成したので、以下のような優れた効果を奏するものである。(a)実際のベルトコンベヤ装置を用いることなく、コンベヤローラの接触により生じるコンベヤローラ乗り越え抵抗力の測定を容易に行なうことができる。
(b)コンベヤローラ乗り越え抵抗力の測定の際、コンベヤベルトの撓みによるコンベヤローラ乗り越え抵抗力への影響、ローラ軸受け部で生じる抵抗力の除去を可能とすることができる。
(c)ベルト走行時におけるコンベヤローラとの接触により、コンベヤベルトに生じる分布力(ローラ半径方向)の測定が可能となる。
(d)コンベヤベルトとコンベヤローラとの巻付け角(接触時間)を定量的に評価することが可能となる。即ち、歪みゲージから出力される波形の変化分のデータ数から算出することができる。
(e)コンベヤローラの径、コンベヤベルトの初張力、コンベヤベルトに作用する垂直抗力、コンベヤベルトの種類等の変更を用意に行なうことができる。
(f)コンベヤベルトの乗り越え抵抗力測定装置を用いることにより、コンベヤベルトとコンベヤローラとの接触時間を精度よく算出することができ、また、動力損失に大きな影響を与えるこの算出した接触時間領域における応力緩和曲線の傾きを評価対象にするため、コンベヤベルトの動力損失を適正に評価することができる。
Since the present invention is configured as described above, the following excellent effects can be obtained. (A) Without using an actual belt conveyor device, it is possible to easily measure the resistance to cross over the conveyor roller caused by the contact of the conveyor roller.
(B) When measuring the resistance force over the conveyor roller, it is possible to remove the influence of the deflection of the conveyor belt on the resistance force over the conveyor roller and the resistance force generated at the roller bearing.
(C) Distribution force (roller radial direction) generated in the conveyor belt can be measured by contact with the conveyor roller during belt running.
(D) It becomes possible to quantitatively evaluate the winding angle (contact time) between the conveyor belt and the conveyor roller. That is, it can be calculated from the number of data corresponding to the change in waveform output from the strain gauge.
(E) It is possible to easily change the diameter of the conveyor roller, the initial tension of the conveyor belt, the normal force acting on the conveyor belt, the type of the conveyor belt, and the like.
(F) By using the conveyor belt overcoming resistance measuring device, the contact time between the conveyor belt and the conveyor roller can be accurately calculated, and in the calculated contact time region that has a large effect on power loss. Since the inclination of the stress relaxation curve is an evaluation target, the power loss of the conveyor belt can be properly evaluated.
以下、この発明の構成につき添付の図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、この発明のコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定方法を実施するためのコンベヤベルトのコンベヤローラ乗り越え抵抗力測定装置1(以下、測定装置1という)の概略構成図(平面図)を示し、この概略構成図では、コンベヤベルトWとして、実際に使用するベルトコンベヤ装置のエンドレスベルトの一部を所定の長さに切断したスチールコンベヤベルトを使用して試験を行なった。 FIG. 1 shows a schematic configuration diagram (plan view) of a conveyor belt overcoming resistance measuring device 1 (hereinafter referred to as measuring device 1) for carrying out the conveyor roller overcoming resistance measuring method of the present invention. In the schematic configuration diagram, a test was performed using a steel conveyor belt obtained by cutting a part of an endless belt of a belt conveyor device actually used as a conveyor belt W into a predetermined length.
図1において、測定装置1は、平板状のフレーム2上(上側のフレーム)に両端側に所定の長さのコンベヤベルトWの両端部を直線状にクランプさせる一対のクランプ手段3a、3bを設置し、このクランプ手段3a、3bは、挟持プレート4及び複数の締結ボルト5等により構成されると共に、スライドレール6a、6b上にスライド可能に載置されている。
In FIG. 1, the
クランプ手段3a、3bのクランプ側と反対側には、コンベヤベルトWの張り側張力Taと緩み側張力Tbとを検出するロードセル7a、7bが設置され、このロードセル7a、7bは調整用ネジ8a、8bによりコンベヤベルトWの長手方向に対して位置調整可能に構成されている。
On the opposite side of the clamping means 3a, 3b to the clamping side,
コンベヤベルトWの試験領域Xの上面側には、フッ素樹脂等の撓み防止用のプレート9が平行に配設してあり、またコンベヤベルトWの下面側には、コンベヤベルトWに沿って転動可能で、かつ昇降可能なコンベヤローラ10Aの走行装置10が設置してある。
On the upper surface side of the test area X of the conveyor belt W, a
この走行装置10は、前記フレーム2上及びフレーム11上(下側のフレーム)に平行に配設された二本のスライドレール12a、12b上にスライドプレート13がスライド可能に載置され、このスライドプレート13は、フレーム11上にスライドレール12a、12b間に平行に配設されたネジ軸14に軸受け部材15a、15bを介して螺嵌され、ネジ軸14の回転により、スライドレール12a、12bに沿って左右方向にスライドするように構成されている。また、ネジ軸14の一端には、歯車機構16を介して正転または逆転可能な駆動モータ17が連結されている。
In this traveling
軸受け部材15a、15b間のネジ軸14には、ネジ軸14と直交する向きに支持軸18が連結され、この支持軸18の一端に、コンベヤベルトWの下面に沿って転動するコンベヤローラ10Aが軸受け部材19を介して回転自在に支持され、また支持軸18の他端側には、垂直抗力を測定するためのロードセル20が設置されている。
A
コンベヤローラ10Aの転動面10aの一部には、図2〜図5に示すように、歪みゲージ21が埋設され、この歪みゲージ21によりコンベヤローラ10Aの表面に生じる半径方向の歪みをコンベヤローラ10Aの転動と共に測定するようにしている。
As shown in FIGS. 2 to 5, a
歪みゲージ21は、コンベヤローラ10Aの転動面10aの一部に形成した凹部22に片持ち梁状に取付けられ、コード23を介して図示しない測定器に接続されている。
The
次に、上記の測定装置1を使用してコンベヤローラ10Aの乗り越え抵抗力測定方法について説明する。
Next, a method for measuring the resistance overcoming the
この発明では、コンベヤベルトWの稼動時における消費電力を予測、低減化させるため、コンベヤローラ10Aに生じる乗り越え抵抗力を以下のような方法により測定するものである。
In the present invention, in order to predict and reduce the power consumption during operation of the conveyor belt W, the overcoming resistance force generated in the
先ず、両端にロードセル7a、7bを配置したコンベヤベルトWの下面側から転動面10aに歪みゲージ21を埋設したコンベヤローラ10Aをロードセル20により垂直荷重を測定しながら所定の圧力Pで押圧させた状態で、コンベヤローラ10AをコンベヤベルトWの長手方向に沿って転動させる。
First, the
この実施形態では、走行装置10の駆動モータ17を回転駆動させてネジ軸14を回転させ、これによりコンベヤローラ10Aを図6に示す矢印方向(張り側張力Taのロードセル7a側から緩み側張力Tbのロードセル7b側)に転動させる。このコンベヤローラ10Aの走行時におけるコンベヤベルトWの張り側張力Taと緩み側張力Tbをロードセル7a、7bにより検出すると共に、コンベヤローラ10Aに埋設した歪みゲージ21によりコンベヤローラ10Aの表面に生じる半径方向の荷重Faをコンベヤローラ10Aの転動と共に測定する。
In this embodiment, the
そして、コンベヤベルトWの張り側張力Taと緩み側張力Tbとの差(Ta−Tb)と歪みゲージ21による歪み測定値とからコンベヤベルトWに生じる分布力を測定するものである。
Then, the distribution force generated in the conveyor belt W is measured from the difference (Ta−Tb) between the tension side tension Ta and the loose side tension Tb of the conveyor belt W and the strain measurement value by the
この発明では、コンベヤベルトWの両側に配設したロードセル7a、7bの張り側張力Taと緩み側張力Tbとの差(Ta−Tb)を、コンベヤローラ10Aに生じる乗り越え抵抗力Fとみなした。
In the present invention, the difference (Ta−Tb) between the tension side tension Ta and the slack side tension Tb of the
次に、実施した本発明のコンベヤローラ乗り越え抵抗力の測定方法と、その測定結果を、図6及び図7(a)、(b)を参照しながら説明する。 Next, the method of measuring the resistance force for overcoming the conveyor roller of the present invention and the measurement result will be described with reference to FIGS. 6, 7A and 7B.
[乗り越え抵抗力測定]
この測定装置1では、張り側張力Taと緩み側張力TbとはコンベヤベルトWの両側に配置したロードセル7a、7bで検出し、1本のコンベヤローラ10Aを乗り越える際にコンベヤベルトWに生じる抵抗力(コンベヤローラ乗り越え抵抗力)Fを下記(1)式により求めた。
F=Ta−Tb(N/m)・・・(1)
[Measure overcoming resistance]
In the measuring
F = Ta-Tb (N / m) (1)
図1において、調整用ネジ8a、8bを回転させて強制変位を与えることにより、初張力、垂直抗力を加えた。コンベヤベルトWの背面(上面)にフッ素樹脂等の撓み防止用のプレート9を固定し、コンベヤベルトWの撓みによる抵抗を除去し、またコンベヤベルトWとプレート9との間には、図示しないフッ素樹脂シートを複数枚介在させることで摩擦力を低減させた。
In FIG. 1, initial tension and vertical drag were applied by rotating the adjusting screws 8a and 8b to give a forced displacement. A
そして、上述したようにコンベヤローラ10Aの走行時に、コンベヤローラ10Aに埋設した歪みゲージ21によりコンベヤローラ10Aの表面に生じる半径方向の荷重Faをコンベヤローラ10Aの転動と共に測定し、図6に示す角度θとの関係を求めた。
Then, as described above, the radial load Fa generated on the surface of the
[測定結果]
歪みゲージ21を備えたコンベヤローラ10Aの乗り越え時にコンベヤベルトWに作用する垂直抗力と、コンベヤベルトWに作用するコンベヤローラ10Aの半径方向の荷重の変化との関係を、コンベヤベルトWに作用する垂直抗力ごとに曲線として図7(a)に示す。図7(a)から明らかなように、垂直抗力の増加(各曲線が下側へシフトする)に伴い、コンベヤローラWの半径方向の荷重分布のピーク点Dが緩み側に推移し(以下、ピークシフト現象という)、荷重の分布が非対称となることが判る。
[Measurement result]
The relationship between the vertical drag acting on the conveyor belt W when the
ここで、コンベヤローラ10Aの半径方向の荷重のコンベヤベルトWの長手方向への分力の総和Fxの値を算出し、1本のコンベヤローラ10Aを乗り越える際にコンベヤベルトWに生じる抵抗力(コンベヤローラ乗り越え抵抗力)Fと比較した。
Here, the value of the sum Fx of the component force in the longitudinal direction of the conveyor belt W of the load in the radial direction of the
この結果を図7(b)に示す。図7(b)より実測した抵抗力(コンベヤローラ乗り越え抵抗力)Fと、計算で求めた総和Fxは同傾向を示し、定量的に近いことが判った。従って、1本のコンベヤローラ10Aを乗り越える際にコンベヤベルトWに生じる抵抗力(コンベヤローラ乗り越え抵抗力)Fは、コンベヤベルトWに作用するコンベヤローラ10Aの半径方向の荷重と正比例し、相関関係にあるとの結論を得た。
The result is shown in FIG. From FIG. 7B, it was found that the actually measured resistance force (conveyor roller overcoming resistance force) F and the total Fx obtained by calculation showed the same tendency and were quantitatively close. Accordingly, the resistance force (conveyor roller overcoming resistance force) F generated on the conveyor belt W when it passes over one
以上のように、この発明では上記のような方法により、実際のベルトコンベヤ装置を用いることなく、コンベヤベルトWのコンベヤローラ乗り越え抵抗力Fの測定及びコンベヤローラ乗り越え抵抗力Fの発生メカニズムを容易に解明することができる。 As described above, according to the present invention, the above-described method facilitates the measurement of the conveyor roller overcoming resistance force F of the conveyor belt W and the generation mechanism of the conveyor roller overcoming resistance force F without using an actual belt conveyor device. It can be clarified.
上記のコンベヤローラ乗り越え抵抗力Fの測定により、コンベヤベルトWがコンベヤローラ10Aを乗り越える際に、ピークシフト現象が生じていることが明らかになった。図6に示すコンベヤローラ10Aの半径方向の荷重Faの非対称な分布は、ベルト進行方向逆向き(ベルト長手方向緩み側)に作用する分力Frxを生じさせる。この分力Frxは下記(2)式により表わすことができる。
Frx=ΣK・α(φ)cosφdl・・・(2)
The measurement of the resistance force F over the conveyor roller described above revealed that a peak shift phenomenon occurred when the conveyor belt W crossed the
Frx = ΣK · α (φ) cosφdl (2)
ここで、荷重点角度φは図9に示すように分布力が作用する領域の任意の点と水平方向とのなす角度であり、(2)式において積算範囲はφがθ1〜θ2の範囲、Kは曲げ歪みαから半径方向分布力に変化する為の校正係数、dlは測定において出力される曲げ歪みαのプロット間の長さである。 Here, the load point angle φ is an angle formed by an arbitrary point in the region where the distributed force acts as shown in FIG. 9 and the horizontal direction. In the equation (2), the integration range is a range where φ is θ1 to θ2. K is a calibration coefficient for changing from bending strain α to radially distributed force, and dl is the length between plots of bending strain α output in the measurement.
また、図9において接触角θ1はコンベヤベルトWがコンベヤローラ10Aに接触した点と水平方向とのなす角度、剥離角θ2はコンベヤベルトWがコンベヤローラ10Aから剥離した点と水平方向とのなす角度を示し、H値はコンベヤローラ10Aの強制変位量、Ur値はコンベヤベルトWの半径方向変位を示している。
In FIG. 9, the contact angle θ1 is the angle between the point where the conveyor belt W contacts the
図10に、測定装置1により測定したコンベヤベルトWに作用する垂直抗力Fvを変化させた時のローラ乗り越え抵抗力Fと分力Frxとの比較結果を示す。図10の結果より垂直抗力Fvの増加に従い、ローラ乗り越え抵抗力Fおよび分力Frxは増加するとともに、両者の値がほぼ一致していることが判る。したがって、ローラ乗り越え抵抗力Fを主に構成する力はピークシフト現象により生じる分力Frxであると言える。
FIG. 10 shows a comparison result between the roller overcoming resistance force F and the component force Frx when the normal force Fv acting on the conveyor belt W measured by the measuring
次いで、コンベヤベルトWの動力損失の原因とされているコンベヤベルトW表面で生じるヒステリシス現象を検証した。図11にコンベヤベルトWがコンベヤローラ10Aを通過することにより生じる半径方向の荷重−半径方向変位曲線を示す。この曲線はコンベヤベルトW表面にある一点における結果であり、半径方向変位Urは図9に示す変位Urを意味し、下記(3)式により算出したものである。測定装置1による半径方向の荷重−経過時刻tと半径方向変位−経過時刻tの測定結果から経過時刻tを媒介変数として消去することにより本曲線を算出した。尚、(3)式においてr値はコンベヤローラ10Aの半径である。
Ur=r(sinφ−sinθ)/sin(π−φ)・・・(3)
Next, the hysteresis phenomenon occurring on the surface of the conveyor belt W, which is the cause of the power loss of the conveyor belt W, was verified. FIG. 11 shows a radial load-radial displacement curve generated when the conveyor belt W passes the
Ur = r (sinφ−sinθ) / sin (π−φ) (3)
図11より負荷段階と除荷段階で経路が異なっており、ヒステリシス現象が生じている。この結果からコンベヤベルトWとコンベヤローラ10Aとの接触現象は、半径方向の荷重Faが作用する任意の一点の経時変化を観察するとヒステリシス現象として説明でき、半径方向の荷重Faが作用する領域全体を観察するとピークシフト現象として説明することができる。
From FIG. 11, the path is different between the loading stage and the unloading stage, and a hysteresis phenomenon occurs. From this result, the contact phenomenon between the conveyor belt W and the
尚、コンベヤベルトWの内部においても、半径方向の応力−歪み曲線がループを描きヒステリシスロスが生じていると考えられ、このコンベヤベルトW内部でのヒステリシス現象によりコンベヤベルトW表面においても図11に示したヒステリシス現象が生じていると考えることができる。 Note that it is considered that the stress-strain curve in the radial direction forms a loop in the conveyor belt W and a hysteresis loss occurs, and the surface of the conveyor belt W is also shown in FIG. 11 due to the hysteresis phenomenon inside the conveyor belt W. It can be considered that the hysteresis phenomenon shown has occurred.
次いで、図12〜図17に測定装置1により測定した一定の垂直抗力Fv(=7500N/m)下での荷重点角度φ=75、80、85、90、95°および剥離点における半径方向の荷重Faの荷重履歴曲線を示す。
Next, the load point angles φ = 75, 80, 85, 90, 95 ° under the constant normal force Fv (= 7500 N / m) measured by the measuring
各荷重履歴曲線の到達点は、現在の時刻での状態(半径方向の荷重Fa)を示している。現在の時刻とは、半径方向の荷重Faの分布が図6の分布形状をなしている時刻を指す。各図中のt値は、各荷重点角度φにおける負荷の開始時刻から現在までの経過時刻tを示している。 The arrival point of each load history curve indicates the state at the current time (radial load Fa). The current time indicates the time when the distribution of the load Fa in the radial direction has the distribution shape shown in FIG. The t value in each figure indicates the elapsed time t from the load start time to the present at each load point angle φ.
これら図12〜図17の結果から、コンベヤベルトWとコンベヤローラ10Aの接触領域内の各地点(荷重点角度φ)において、負荷の開始からの経過時刻tはそれぞれ異なり、この経過時刻tの差の分だけ各荷重点角度φでの荷重履歴曲線の到達点が異なり、これら各地点での荷重履歴曲線の到達点の重ね合わせにより、半径方向の荷重Faの分布形状(分布力)が決定されると考えられる。図18に図12〜図17の荷重履歴曲線と半径方向分布力の測定結果を重ね合わせた図を示す。
From these results shown in FIGS. 12 to 17, the elapsed time t from the start of the load is different at each point (load point angle φ) in the contact area of the conveyor belt W and the
以上の結果から、粘弾性特性である応力緩和現象によりコンベヤベルトWの内部おおび表面においてヒステリシス現象が生じ、ベルト表面でのヒステリシスループ(荷重履歴曲線)の負荷の開始時刻の時間差に伴って、各地点でのヒステリシスループの到達点が異なるようになる。これにより到達点の重ね合わせにより決定される半径方向の荷重Faの分布にピークシフト現象が発生し、ローラ乗り越え抵抗力Fを引き起こす分力Frxを生じさせてコンベヤベルトWの動力損失になると考えられる。 From the above results, a hysteresis phenomenon occurs on the inner surface of the conveyor belt W due to the stress relaxation phenomenon that is a viscoelastic property, and with the time difference of the load start time of the hysteresis loop (load history curve) on the belt surface, The arrival point of the hysteresis loop at each point becomes different. As a result, a peak shift phenomenon occurs in the distribution of the radial load Fa determined by the overlapping of the arrival points, and it is considered that the component force Frx that causes the roller crossing resistance force F is generated, resulting in the power loss of the conveyor belt W. .
したがって、ピークシフト現象を生じさせる時間領域(ベルト−ローラ間の接触時間領域)におけるコンベヤベルトWの応力緩和現象に注目することにより、コンベヤベルトWの稼動時に生じる動力損失を適正に評価することができるようなる。 Therefore, it is possible to appropriately evaluate the power loss caused when the conveyor belt W is operated by paying attention to the stress relaxation phenomenon of the conveyor belt W in the time domain (the contact time domain between the belt and the roller) causing the peak shift phenomenon. I can do it.
[動力損失の評価方法]
図19に示すように、測定用のコンベヤベルトWの動的粘弾性試験結果から得られた緩和スペクトルを変換することにより算出した基本曲線と、この基本曲線に対してベルト−ローラ間の接触時間領域における傾きtanθを変化させた応力緩和曲線を用いて、所定のモデルにより解析を行なった。図19中の縦軸はせん断緩和弾性率G(t)であり、単位歪みに対する応力の応答を示すものである。この解析結果を図20に示す。
[Power loss evaluation method]
As shown in FIG. 19, the basic curve calculated by converting the relaxation spectrum obtained from the dynamic viscoelasticity test result of the conveyor belt W for measurement, and the contact time between the belt and the roller with respect to this basic curve. An analysis was performed using a predetermined model using a stress relaxation curve in which the slope tanθ in the region was changed. The vertical axis in FIG. 19 is the shear relaxation modulus G (t), and shows the response of stress to unit strain. The analysis result is shown in FIG.
ベルト−ローラ間の接触時間領域は、測定装置1の歪みゲージ21による測定歪みのデータの波形に基づいて設定でき、例えば、波形が変化した領域をベルト−ローラ間の接触時間領域とみなすことができる。
The contact time region between the belt and the roller can be set based on the waveform of the measured strain data by the
図20により、応力緩和曲線の傾きtanθの減少によりコンベヤローラ乗り越え抵抗力Fおよび半径方向の荷重Faのピーク点のシフト量φSが減少していることが確認できる。したがって、コンベヤローラ乗り越え抵抗力Fを小さくし、コンベヤベルトWの稼動時における動力損失を低減するためには、コンベヤベルトWとコンベヤローラとが接触する時間領域における応力緩和曲線の傾きtanθを小さくし、ゼロに近づけるようにすればよい。 From FIG. 20, it can be confirmed that the shift amount φS of the peak point of the conveyor roller overcoming resistance force F and the radial load Fa is decreased due to the decrease in the slope tan θ of the stress relaxation curve. Therefore, in order to reduce the resistance F over the conveyor roller and reduce the power loss during the operation of the conveyor belt W, the slope tanθ of the stress relaxation curve in the time region where the conveyor belt W and the conveyor roller are in contact with each other is reduced. It should be close to zero.
このように、コンベヤベルトWとコンベヤローラ10Aとが接触する時間領域におけるコンベヤベルトWの応力緩和曲線の傾きtanθを評価することにより、コンベヤベルトWの動力損失を適正に評価することが可能となる。これにより、動力損失を低減する対策を効率的に行なうことができるようになる。
As described above, by evaluating the inclination tan θ of the stress relaxation curve of the conveyor belt W in the time region where the conveyor belt W and the
1 乗り越え抵抗力測定装置 2 フレーム
3a、3b クランプ手段 4 挟持プレート
5 締結ボルト
6a、6b スライドレール
7a、7b ロードセル
8a、8b 調整用ネジ
9 プレート 10 走行装置
10A コンベヤローラ 10a 転動面
11 フレーム
12a、12b スライドレール
13 スライドプレート 14 ネジ軸
15a、15b 軸受け部材 16 歯車機構
17 駆動モータ 18 支持軸
19 軸受け部材 20 ロードセル
21 歪みゲージ 22 凹部
23 コード W コンベヤベルト
X 試験装置 P 圧力
Ta 張り側張力 Tb 緩み側張力
Fa 半径方向の荷重 F 乗り越え抵抗力
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