WO2016170929A1 - コンベヤベルトの仕様決定方法 - Google Patents

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D29/00—Producing belts or bands
    • B29D29/06—Conveyor belts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16G—BELTS, CABLES, OR ROPES, PREDOMINANTLY USED FOR DRIVING PURPOSES; CHAINS; FITTINGS PREDOMINANTLY USED THEREFOR
    • F16G1/00—Driving-belts
    • F16G1/06—Driving-belts made of rubber
    • F16G1/08—Driving-belts made of rubber with reinforcement bonded by the rubber

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining the specification of a conveyor belt, and more particularly to a method for determining the specification of a conveyor belt that can efficiently determine the specification of an upper cover rubber having durability that matches the use conditions.
  • An object of the present invention is to provide a conveyor belt specification determining method capable of efficiently determining the specification of an upper cover rubber having durability that matches the use conditions.
  • the method for determining the specification of a conveyor belt provides an indication of the horizontal energy and vertical energy received by the conveyor belt by loading and conveying the material onto the upper cover rubber of the conveyor belt.
  • the representative rubber physical properties of the upper cover rubber that affect each of the predetermined properties are set, the influence of the set representative rubber physical properties on the predetermined properties is grasped, and the conveyor belt
  • the category of the severity is specified, and an appropriate range of the representative rubber physical property that makes the predetermined property within an allowable range in the specified category is specified, and the representative rubber physical property is determined by the specified appropriate property.
  • the rubber type within the range is selected as the upper cover rubber.
  • the horizontal energy received by the conveyor belt when the conveyed product is loaded and loaded is largely affected by the amount of wear on the upper cover rubber, and the vertical energy is mainly the size and frequency of cuts on the upper cover rubber. Greatly affects. Therefore, if a database in which the severity of the usage condition of the conveyor belt is classified into a plurality of categories using the horizontal energy and the vertical energy as an index is provided, it becomes easy to appropriately classify the usage conditions.
  • each severity category there is an allowable range for predetermined characteristics such as wear resistance and cut resistance of the upper cover rubber in order to improve durability. If the typical rubber properties of the upper cover rubber that affect these specific specifications are set, and the degree of influence of the typical rubber properties that have been set on the specific properties is known, the usage conditions of the conveyor belt can be determined. It is possible to efficiently determine the rubber type of the upper cover rubber that brings the predetermined characteristics into an allowable range.
  • the severity of usage conditions of the conveyor belt is classified into at least five categories, for example. By classifying into five or more categories, the actual usage conditions of the conveyor belt can be generally covered.
  • the representative rubber physical properties include, for example, a loss factor and rubber hardness.
  • the loss factor and rubber hardness greatly affect the damage of the upper cover rubber. By considering these rubber properties, it is possible to determine the specifications of the upper cover rubber with excellent durability that further matches the usage conditions. .
  • the usage conditions include the ambient temperature of the place where the conveyor belt is used, a plurality of different ambient temperatures are set, and the database can be created for each ambient temperature.
  • the ambient temperature has the greatest influence on the durability (life) of the conveyor belt. Therefore, if the ambient temperature is included in the use conditions, it is possible to determine a more appropriate specification of the upper cover rubber that matches the actual use conditions.
  • the atmospheric temperature includes a predetermined temperature of minus 20 ° C. or lower, a predetermined temperature of 80 ° C. or higher, and a predetermined temperature of 0 ° C. or higher and 40 ° C. or lower, and at least these three atmospheric temperatures are set.
  • the atmospheric temperature of the place where a conveyor belt is used can be generally covered.
  • the apparent compressive stress generated by the pressing force applied to the sample was varied to perform an abrasion resistance test of rubber, and the apparent compressive stress and the test were obtained.
  • a database showing the correlation between the roughness, the apparent compressive stress, and the wear amount per unit frictional energy is created, and when determining the specifications of the conveyor belt, it is given to the upper cover rubber by the transported material.
  • the friction per unit frictional energy of the sample is determined.
  • the amount can also be selected as the upper cover rubber of rubber species falls within the allowable range set in advance.
  • a rubber abrasion resistance test is performed according to the usage conditions of each category using a plurality of rubber type samples having different viscoelastic properties, and the surface roughness of the sample obtained by the test is calculated.
  • a database showing the correlation between the average wear pitch, the viscoelastic property, and the actual wear amount of the sample is created, and when determining the specifications of the conveyor belt, the viscosity of the rubber type is determined.
  • the rubber type that allows the actual wear amount of the sample to fall within the preset allowable range is selected as the upper cover rubber. Rukoto can also.
  • FIG. 1 is an explanatory view illustrating a conveyor belt line in a simplified manner.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating the state of horizontal energy and vertical energy received by the conveyor belt.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the classified categories.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating the structure of the database.
  • FIG. 6 is an explanatory view illustrating the relationship between predetermined characteristics of the upper cover rubber and typical rubber properties.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating categories for each set ambient temperature.
  • FIG. 8 is an explanatory view illustrating the basic structure of the wear test apparatus.
  • FIG. 9 is an explanatory view illustrating wear streaks formed on the surface of the sample.
  • FIG. 1 is an explanatory view illustrating a conveyor belt line in a simplified manner.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • FIG. 3 is
  • FIG. 10 is a graph illustrating the surface roughness of the sample.
  • FIG. 11 is a graph illustrating the relationship between the apparent compressive stress generated in the sample and the surface roughness.
  • FIG. 12 is a graph illustrating the relationship between the surface roughness of the sample and the amount of wear per unit friction energy.
  • FIG. 13 is a graph illustrating the relationship between the apparent compressive stress generated in the sample and the amount of wear per unit friction energy.
  • FIG. 14 is a graph illustrating the relationship between the average wear pitch of samples and viscoelastic properties.
  • FIG. 15 is a graph illustrating the relationship between the actual wear amount of the sample and the average wear pitch.
  • a conveyed product S conveyed by another conveyor belt 7 is input to the conveyor belt 1 and conveyed to a conveyance destination by the conveyor belt 1.
  • the conveyed product S may be put into the conveyor belt 1 through a hopper or the like.
  • the conveyor belt 1 is stretched between pulleys 5a and 5b and is stretched with a predetermined tension.
  • the conveyor belt 1 includes a core body layer 2 composed of a core body such as a canvas or a steel cord, and an upper cover rubber 3 and a lower cover rubber 4 sandwiching the core body layer 2.
  • the core body layer 2 is a member that bears a tension for tensioning the conveyor belt 1.
  • the lower cover rubber 4 is supported by the support roller 6, and on the return side, the upper cover rubber 3 is supported by the support roller 6 in a flat shape.
  • Three support rollers 6 are arranged in the belt width direction on the carrier side of the conveyor belt 1, and the conveyor belt 1 is supported in a concave shape at a predetermined trough angle a by these support rollers 6.
  • the driving pulley 5a is rotationally driven, the conveyor belt 1 operates at a predetermined traveling speed V1 in one direction.
  • the conveyed product S is put on the upper cover rubber 3 and loaded on the upper cover rubber 3 to be conveyed.
  • the conveyor belt 1 and another conveyor belt 7 are arranged with a vertical difference h (a difference in height h between the respective conveying surfaces).
  • the conveyed product S is conveyed at a horizontal speed V0 and a vertical speed of zero.
  • the kinetic energy of the conveyed product S having a mass m is (m * V0 2 ) / 2.
  • the conveyed product S When the conveyed product S is loaded on the conveyor belt 1, the horizontal speed remains V0 and the vertical speed becomes zero. Then, the conveyed product S is stacked and conveyed on the conveyor belt 1 and is conveyed in the horizontal direction at the traveling speed V1 of the conveyor belt 1.
  • the traveling speed V1 is higher than the horizontal speed V0 (V1> V0).
  • the horizontal energy Eh (horizontal component) of the energy E received by the conveyor belt 1 by loading and transporting a transport object S of mass m onto the upper cover rubber 3 of the conveyor belt 1 is as follows ( 3) As shown in the equation. Of this energy E, vertical energy Ev (vertical component) is expressed by the following equation (4).
  • Eh (m * V1 2 ) / 2 ⁇ (m * V0 2 ) / 2 (3)
  • Ev mgh (4)
  • EH M * (V1 2 ⁇ V0 2 ) * t / 2 / (W * L) / 1000
  • EV Mgh * t / (W * L) / 1000 (6)
  • M is a transport weight per unit time (kg / h)
  • g is a gravitational acceleration (9.8 m / s 2 )
  • V1 is a belt traveling speed (m / s)
  • V0 is an initial horizontal speed of the transported object.
  • W is the effective width (m) of the belt
  • L is the belt length (m)
  • t is the belt operating time (h).
  • the effective width W of the belt is, for example, 60% to 80% of the width dimension of the conveyor belt 1, and is empirically set as a range in which the conveyed product S is loaded.
  • the severity of the usage condition of the conveyor belt 1 is classified into a plurality of categories C1 to C5 as illustrated in FIG.
  • the horizontal energy EH is abscissa and the vertical energy EV is ordinate, and the severity is classified into five categories C1 to C5.
  • the first category C1 is a category in which the horizontal energy EH and the vertical energy EV are relatively small.
  • the second category C2 is a category in which the horizontal energy EH is relatively medium and the vertical energy EV is relatively small.
  • the third category C3 is a category in which the horizontal energy EH is relatively small and the vertical energy EV is relatively medium.
  • the fourth category C4 is a category in which the horizontal energy EH and the vertical energy EV are relatively medium.
  • the fifth category C5 is a category in which the horizontal energy EH and the vertical energy EV are relatively large.
  • the number of categories is not limited to five, but can be three, four, or more than six categories. However, if the number of categories becomes excessive, data analysis or the like becomes complicated, so the number of categories should be about 10 as an upper limit. If classified into at least five categories, the actual use conditions of the conveyor belt 1 can be generally covered. As described above, for the conveyor belt 1 with various usage conditions and various specifications of the upper cover rubber 3, data is acquired for predetermined characteristics including wear resistance and cut resistance, and each characteristic is actually used. In addition, grasp the appropriate tolerance without excess or deficiency.
  • a database DB1 in which an allowable range is set in advance for predetermined characteristics including at least wear resistance and cut resistance of the upper cover rubber 3 for each category C1 to C5 is created in advance.
  • the database DB1 is input and stored in the arithmetic device 8 such as a personal computer.
  • test method for wear resistance, specify the test method and set a practically acceptable tolerance for that category.
  • test method include a DIN wear test, a lamborn wear test, a pico wear test, an acron wear test, and the like.
  • the allowable range of the wear amount in the specified wear test is set.
  • ⁇ ⁇ For cut resistance, specify the test method in the same way, and set a practically acceptable tolerance for that category. Specifically, a test method for dropping a blade having a predetermined specification (shape and weight) from a predetermined height can be exemplified. The allowable range of the cut depth in the specified cut resistance test is set.
  • predetermined characteristics of the upper cover rubber necessary characteristics can be appropriately incorporated in addition to wear resistance and cut resistance.
  • chipping resistance is incorporated, test methods are similarly specified for chipping resistance, and allowable ranges that are practically sufficient are not set for each category.
  • representative rubber physical properties of the upper cover rubber 3 that affect predetermined characteristics such as wear resistance and cut resistance are set.
  • Typical rubber physical properties include loss factor (tan ⁇ ) and rubber hardness, 100% modulus (tensile stress at 100% elongation), breaking strength, breaking elongation, and the like.
  • Representative rubber physical properties are not limited to these, and can be appropriately adopted as long as it greatly affects the predetermined characteristics of the upper cover rubber 3 according to the predetermined characteristics.
  • the loss coefficient is a ratio (G ′′ / G ′) of the storage shear elastic modulus G ′ and the loss shear elastic modulus G ′′, and how much energy is absorbed when the upper cover rubber 3 is deformed (in heat) Change). The larger the value of the loss factor, the more energy is absorbed.
  • HYPERLINK http://www.taica.co.jp/gel/words/ha.html” ⁇ l "01" rebound resilience decreases, In the vibration test, the resonance magnification becomes low.
  • the degree of influence on predetermined characteristics is known. For example, the effects of loss factor, rubber hardness, 100% modulus, breaking strength, breaking elongation, etc. on the wear resistance, cut resistance, chipping resistance, etc. of the upper cover rubber 3 are grasped. Specifically, “if the loss factor of the upper cover rubber 3 is within this range, the wear resistance is within this range with respect to the allowable range.” “If the loss factor is changed to this extent, the wear resistance becomes Understand the contents of “changes to the extent” from various experiments and experiences.
  • horizontal energy EH and vertical energy EV are calculated from the usage conditions of the conveyor belt 1.
  • the category of the severity of the usage condition of the conveyor belt 1 is specified.
  • the calculated horizontal energy EH and vertical energy EV are input to the arithmetic unit 8 and, based on the input calculation result, to which category the usage condition of the conveyor belt 1 is stored in the database DB1. To identify the most matching category.
  • the permissible range of predetermined characteristics such as wear resistance and cut resistance of the upper cover rubber 3 is found in the category.
  • a typical rubber characteristic of the upper cover rubber 3 that affects the characteristic is set. Therefore, an appropriate range for the representative rubber physical properties is specified so that the predetermined characteristics are within the allowable range in the specified category.
  • the thickness of the upper cover rubber 3 is determined based on the service life required for the conveyor belt 1. In this way, the specifications of the upper cover rubber 3 are determined.
  • the severity of the usage condition of the conveyor belt 1 is classified into a plurality of categories using the horizontal energy EH and the vertical energy EV received by the conveyor belt 1 when the conveyed product S is loaded and conveyed.
  • the horizontal energy EH largely affects the wear amount of the upper cover rubber 3
  • the vertical energy EV largely affects the size and occurrence frequency of cut scratches on the upper cover rubber 3. It becomes easy to sort.
  • each severity category there is an allowable range for predetermined characteristics such as wear resistance and cut resistance of the upper cover rubber 3 in order to improve durability.
  • the representative rubber physical properties of the upper cover rubber 3 that affect these predetermined specifications are set, and the degree of influence on the predetermined characteristics by the set representative rubber physical properties is known, the usage conditions of the conveyor belt 1 are determined. Therefore, it is possible to efficiently determine the rubber type of the upper cover rubber 3 that brings the predetermined characteristics into an allowable range. That is, it is possible to efficiently determine the specifications of the upper cover rubber 3 having durability that is not excessive or insufficient with respect to use conditions without spending a great deal of labor.
  • the loss factor and rubber hardness of the upper cover rubber 3 greatly affect the degree of damage to the upper cover rubber 3. Therefore, considering these as representative rubber physical properties, it is advantageous to determine the specifications of the upper cover rubber 3 that is more excellent in durability that matches the use conditions.
  • the database DB1 is created for each type of the conveyed product S, the specifications of the upper cover rubber 3 having durability that matches the usage conditions of the conveyor belt 1 can be determined.
  • the ambient temperature T at the place where the conveyor belt 1 is installed has the greatest influence on the durability (life) of the conveyor belt 1.
  • the atmospheric temperature T when the conveyor belt 1 is used under hot weather is, for example, close to plus 100 ° C.
  • the atmospheric temperature T when the conveyor belt 1 is used in a cold region is, for example, minus 20 ° C. or lower.
  • the rubber properties are relatively high in temperature dependence, and as the ambient temperature T increases, the rubber hardness, 100% modulus, breaking strength, etc. generally decrease and the elongation at break generally increases. Therefore, when considering the durability of the conveyor belt T, the ambient temperature T is the most important factor among the usage conditions of the conveyor belt 1.
  • the severity is classified into a plurality of categories C1 to C5 for each ambient temperature T.
  • the database DB1 described above is classified into a plurality of categories C1 to C5.
  • the categories are two-dimensionally classified by setting the ambient temperature T to a specific predetermined temperature using the horizontal energy EH and the vertical energy EV as indices.
  • categories are classified three-dimensionally by setting a plurality of ambient temperatures T and classifying the categories for each ambient temperature T. As described above, when the ambient temperature T is included in the usage conditions of the conveyor belt 1, a more appropriate specification of the upper cover rubber 3 that matches the actual usage conditions can be determined.
  • the set ambient temperature T is a predetermined temperature of minus 20 ° C. or lower, a predetermined temperature of 80 ° C. or higher, and a temperature of 0 ° C. or higher plus 40 It is preferable to set at least these three atmospheric temperatures T including a predetermined temperature of less than or equal to ° C. More preferably, at least five atmosphere temperatures T are set including a predetermined temperature of minus 20 ° C. or lower, a predetermined temperature of 80 ° C. or higher, and three predetermined temperatures of 0 ° C. or higher plus 60 ° C. or lower. When only one atmosphere temperature T is set as shown in FIG. 4 without setting a plurality of atmosphere temperatures T, for example, one predetermined temperature within the range of plus 20 ° C. to plus 40 ° C. is set as the ambient temperature. Set to T to create the above-described database DB1.
  • an appropriate specification of the upper cover rubber 3 that matches the actual use conditions can be determined using another database DB2 input and stored in the arithmetic unit 8.
  • a known abrasion resistance test is performed using rubber sample B to obtain data.
  • a known abrasion resistance test a pico abrasion test, a DIN abrasion test, a rambone abrasion test, a Taber abrasion test, a Williams abrasion test, an acron abrasion test, or the like can be used.
  • the rubber wear test apparatus 9 generally includes a pressing body 10, a pressing mechanism 11 that presses the pressing body 10 against the rubber sample B, and the pressing body 10 and the sample B relative to each other. And a relative movement mechanism 12 for movement.
  • the pressure body 10 is moved relative to the sample B while being pressed to cause the sample B to wear, and the amount of wear and the wear mode are grasped.
  • the specification of the press body 10, the press mechanism 11, and the relative movement mechanism 12 differs in the well-known abrasion test method mentioned above, respectively.
  • the apparent compressive stress Pe generated by the pressing force applied to the sample B is varied, and the relationship between the apparent compressive stress Pe and the surface roughness R of the sample B obtained by the test.
  • wear streaks L are formed on the surface of the sample B at intervals in the frictional direction FD as illustrated in FIG.
  • the surface roughness R of the sample B is as illustrated in FIG.
  • the arithmetic average roughness Ra defined in JIS is used as the surface roughness R.
  • the maximum height (Ry), the ten-point average roughness (Rz), etc. can be used in addition to the arithmetic average roughness Ra.
  • Each of the known wear resistance tests differs in the apparent compressive stress Pe generated in the sample B. Therefore, when a plurality of different known wear resistance tests are performed, the apparent compressive stress Pe is varied to perform the wear resistance test. Will do. For example, compressive stress pe the apparent, DIN abrasion test, Pico abrasion test, respectively in Lambourn abrasion test, 0.05N / mm 2, 138.5N / mm 2, a 0.333N / mm 2. As the wear resistance test, at least one of a DIN wear test and a pico wear test may be used.
  • FIG. 11 is a semi-logarithmic graph, in which three types of samples B1, B2, and B3 having different rubber types are used, and data obtained by performing three types of different abrasion resistance tests on the respective samples are described. .
  • the apparent compressive stress Pe on the vertical axis is displayed as an index, and the larger the index, the greater the apparent compressive stress Pe.
  • the surface roughness R surface roughness Ra in FIG. 11
  • the wear amount K1 is calculated by the actual wear amount Vr / (contact area between the sample B and the pressing body 10 ⁇ tensile strength TB of the sample B rubber ⁇ friction distance).
  • the relationship between the acquired surface roughness R and the wear amount K1 is highly correlated as illustrated in FIG.
  • the wear amount K1 on the vertical axis is displayed as an index, and the larger the index, the greater the wear amount K1. That is, the greater the surface roughness R, the greater the wear amount K1.
  • the unit contact area wear amount K2 can be used instead.
  • the unit contact area wear amount K2 is calculated by the actual wear amount Vr / (contact area between the sample B and the pressing body 9) of the sample B.
  • the relationship between the acquired surface roughness R and the wear amount K2 is also highly correlated similarly to the relationship between the acquired surface roughness R and the wear amount K1.
  • the relationship between the apparent compressive stress Pe and the wear amount K1 can be acquired.
  • the relationship between the apparent compressive stress Pe and the wear amount K1 is also highly correlated as illustrated in the semilogarithmic graph of FIG. That is, the wear amount K1 increases as the apparent compressive stress Pe increases.
  • a database DB2 indicating the correlation between the surface roughness R, the apparent compressive stress Pr, and the wear amount K1 per unit frictional energy is created based on the relationships illustrated in FIGS.
  • the apparent compressive stress Pr generated in the upper cover rubber 3 at the site of use is acquired and input to the arithmetic unit 8. Since the use conditions of the conveyor belt 1 are known, the apparent compressive stress Pr can be obtained by calculating from the known conditions.
  • the amount of wear K1 per unit friction energy is calculated by the actual amount of wear Vr of sample B / (contact area between sample B and pressing body 10 ⁇ tensile strength TB of sample B rubber ⁇ friction distance).
  • the Therefore, the actual wear amount X of the upper cover rubber 3 at the use site can be calculated based on the calculated wear amount K1 and the contact area Ar between the conveyed product S and the upper cover rubber 3 at the use site. it can.
  • An allowable range of the actual wear amount of the upper cover rubber 3 is set in advance, and a rubber type having the calculated wear amount X within the allowable range can be selected as the upper cover rubber 3.
  • the average wear pitch P is an interval between the wear streaks L adjacent in the friction direction FD as illustrated in FIG.
  • FIG. 14 shows data obtained by performing three different types of wear resistance tests E1, E2, and E3 on three types of samples B1, B2, and B3 having different rubber types. Yes.
  • the average wear pitch P on the vertical axis is displayed as an index, and the larger the index, the greater the average wear pitch P.
  • RRF Rolling Resistance Factor
  • RRF Rolling Resistance Factor
  • RRF is an index representing the dynamic viscoelasticity of rubber. The smaller this value, the faster the rebound speed of rubber and the better the performance of shortening the response delay.
  • the average wear pitch P varies depending on the rubber type, and the average wear pitch P increases as the viscoelastic property RRF of the rubber increases.
  • a relationship between the average wear pitch P and the actual wear amount Vr of the sample B obtained by the test is obtained by a known wear resistance test.
  • the relationship between the average wear pitch P and the actual wear amount Vr is highly correlated as illustrated in FIG. 15, and the actual wear amount Vr of the sample B increases as the average wear pitch P increases.
  • the actual wear amount Vr on the vertical axis is indicated by an index, and the larger the index, the greater the actual wear amount Vr.
  • the relationship between the viscoelastic property RRF and the actual wear amount Vr can be acquired. Then, a database DB3 indicating the correlation among the average wear pitch P, the viscoelastic characteristic RRP, and the actual wear amount Vr of the sample B is created based on the acquired relationships illustrated in FIGS.
  • the rubber type (viscoelastic property RRF) of the upper cover rubber 3 to be used is input to the arithmetic unit 8, and the data illustrated in FIG.
  • the average wear pitch P in the wear resistance test is calculated using data of the same kind of rubber (same viscoelastic property RRF) as the upper cover rubber 3 to be used.
  • an optimal rubber type is selected as the upper cover rubber 3 from the rubber type selected using the database DB1, the rubber type selected using the database DB2, and the rubber type selected using the database DB3. .
  • the rubber type selected in common using the three databases DB1, 2, and 3 is selected, or the rubber type selected in common using the databases DB1 and B2, or the database DB1 is selected.
  • the selection criteria are set as appropriate, such as selecting a rubber type selected in common using B3.

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Abstract

　使用条件に合致した耐久性を有する上カバーゴムの仕様を効率的に決定することができるコンベヤベルトの仕様決定方法を提供する。搬送物Ｓを投入して積載搬送する際にコンベヤベルト１が受ける水平方向エネルギＥＨ及び垂直方向エネルギＥＶを指標にして分類したコンベヤベルト１の使用条件のシビアリティのカテゴリＣ１～Ｃ５毎に上カバーゴム３の耐摩耗性及び耐カット性を含む所定の特性の許容範囲を設定したデータベース作成し、各所定の特性に影響する上カバーゴム３の代表的なゴム物性による所定の特性に対する影響具合を把握しておき、コンベヤベルト１の使用条件からデータベースに基づいてカテゴリを特定し、そのカテゴリにおいて所定の特性を許容範囲内にさせる代表的なゴム物性の適切な範囲を特定し、このゴム物性が適切な範囲内にあるゴム種を上カバーゴムとして選択する。

Description

コンベヤベルトの仕様決定方法
　本発明は、コンベヤベルトの仕様決定方法に関し、さらに詳しくは、使用条件に合致した耐久性を有する上カバーゴムの仕様を効率的に決定することができるコンベヤベルトの仕様決定方法に関するものである。
　鉄鉱石や石灰石等の鉱物資源をはじめとして様々な物がコンベヤベルトによって搬送される。コンベヤベルトによって物が搬送される場合、その搬送物はホッパや別のコンベヤベルトからコンベヤベルトの上カバーゴムに投入される。投入された搬送物は上カバーゴムに積載されてコンベヤベルトの走行方向に搬送される。コンベヤベルトの上カバーゴムに搬送物が投入される際には、上カバーゴムは衝撃を受け、その搬送物の表面が鋭利であればカット傷が生じることもある。搬送物が上カバーゴムに積載されて搬送される際には、搬送物が上カバーゴム上を摺動して上カバーゴムが摩耗する。そのため、従来、上カバーゴムの耐カット性を向上させるため、或いは、耐摩耗性を向上させるために種々の提案がされている（例えば、特許文献１、２参照）。
　上カバーゴムに生じるカット傷の大きさや発生頻度、摩耗量等は、コンベヤベルトの使用条件（搬送物の種類も含む）によって大きく変化する。また、同じ使用条件下であっても上カバーゴムのゴム物性によって、その損傷具合が異なる。そのため、コンベヤベルトの仕様（例えば、上カバーゴムの仕様）を決定するには、使用条件に基づいてその都度、いわば専用的な仕様として決定する必要があり、多大な工数を要するという問題があった。
日本国特開２００１－８８９２２号公報 日本国特開２０１４－４０２９５号公報
　本発明の目的は、使用条件に合致した耐久性を有する上カバーゴムの仕様を効率的に決定することができるコンベヤベルトの仕様決定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仕様決定方法は、コンベヤベルトの上カバーゴムの上に搬送物を投入して積載搬送することによりコンベヤベルトが受ける水平方向エネルギおよび垂直方向エネルギを指標にして、コンベヤベルトの使用条件のシビアリティを複数のカテゴリに分類し、それぞれのカテゴリ毎に前記上カバーゴムの少なくとも耐摩耗性および耐カット性を含む所定の特性について許容範囲を設定したデータベースを作成するとともに、それぞれの前記所定の特性に影響する上カバーゴムの代表的なゴム物性を設定し、設定した代表的なゴム物性による前記所定の特性に対する影響具合を把握しておき、コンベヤベルトの仕様を決定する際には、そのコンベヤベルトの使用条件から前記データベースに基づいてそのシビリアティのカテゴリを特定するとともに、その特定したカテゴリにおいて前記所定の特性を許容範囲内にさせる前記代表的なゴム物性の適切な範囲を特定し、前記代表的なゴム物性がこの特定した適切な範囲内にあるゴム種を上カバーゴムとして選択することを特徴とする。
　搬送物が投入されて積載搬送される際にコンベヤベルトが受ける水平方向エネルギは主に上カバーゴムの摩耗量に大きく影響し、垂直方向エネルギは主に上カバーゴムのカット傷の大きさや発生頻度に大きく影響する。そのため、この水平方向エネルギおよび垂直方向エネルギを指標にしてコンベヤベルトの使用条件のシビアリティを複数のカテゴリに分類したデータベースを備えておけば、使用条件を適切に区分し易くなる。
　また、それぞれのシビリアティのカテゴリにおいては、耐久性を向上させるために上カバーゴムの耐摩耗性や耐カット性等の所定の特性について許容範囲がある。これら所定の特定に影響する上カバーゴムの代表的なゴム物性を設定して、設定した代表的なゴム物性による前記所定の特性に対する影響具合を把握しておけば、そのコンベヤベルトの使用条件から、前記所定の特性を許容範囲にする上カバーゴムのゴム種を効率的に決定することができる。
　ここで、前記コンベヤベルトの使用条件のシビアリティを、例えば少なくとも５つのカテゴリに分類する。５つ以上のカテゴリに分類すれば、コンベヤベルトの実際の使用条件を概ね網羅することができる。
　前記代表的なゴム物性には、例えば損失係数およびゴム硬度を含める。損失係数およびゴム硬度は上カバーゴムの損傷具合に大きく影響するので、これらのゴム物性を考慮することにより、一段と使用条件に合致した耐久性に優れた上カバーゴムの仕様を決定することができる。
　前記使用条件に、コンベヤベルトが使用される場所の雰囲気温度が含まれ、異なる複数の雰囲気温度が設定されて、それぞれの雰囲気温度について前記データベースを作成することもできる。コンベヤベルトの使用条件のうち、雰囲気温度はコンベヤベルトの耐久性（寿命）に最も大きく影響する。そのため、雰囲気温度を使用条件に含めておくと、実際の使用条件に合致したより適切な上カバーゴムの仕様を決定することができる。
　例えば前記雰囲気温度に、マイナス２０℃以下の所定温度、プラス８０℃以上の所定温度および０℃以上プラス４０℃以下の所定温度が含まれ、少なくともこれら３つの雰囲気温度が設定される。これにより、コンベヤベルトが使用される場所の雰囲気温度を概ね網羅することができる。
　さらに、ゴム種毎にサンプルを用いて、前記サンプルに付与される押圧力によって生じる見かけの圧縮応力を異ならせてゴムの耐摩耗性試験を行い、前記見かけの圧縮応力とその試験により得られた前記サンプルの表面粗さとの関係を取得し、かつ、前記表面粗さとその試験により得られた前記サンプルの単位摩擦エネルギ当たりの摩耗量と関係を取得し、これら取得した関係に基づいて、前記表面粗さと前記見かけの圧縮応力と前記単位摩擦エネルギ当たりの摩耗量との相関関係を示すデータベースを作成し、コンベヤベルトの仕様を決定する際には、上カバーゴムに対して運搬物により付与される押圧力によって生じる見かけの圧縮応力と、前記相関関係を示すデータベースとに基づいて、前記サンプルの単位摩擦エネルギ当たりの摩耗量が予め設定した許容範囲内になるゴム種を上カバーゴムとして選択することもできる。
　或いは、粘弾性特性が異なる複数のゴム種のサンプルを用いて、前記カテゴリそれぞれの使用条件に対応させてゴムの耐摩耗性試験を行い、その試験により得られた前記サンプルの表面粗さから算出される平均摩耗ピッチとそのサンプルのゴム種の粘弾性特性との関係を取得し、かつ、前記平均摩耗ピッチとその試験により得られた前記サンプルの実際の摩耗量との関係を取得し、これら取得した関係に基づいて、前記平均摩耗ピッチと前記粘弾性特性と前記サンプルの実際の摩耗量との相関関係を示すデータベースを作成し、コンベヤベルトの仕様を決定する際には、ゴム種の粘弾性特性と、前記相関関係を示すデータベースとに基づいて、前記サンプルの実際の摩耗量が予め設定した許容範囲内になるゴム種を上カバーゴムとして選択することもできる。
図１はコンベヤベルトラインを単純化して例示する説明図である。 図２は図１のＡ－Ａ断面図である。 図３はコンベヤベルトが受ける水平方向エネルギおよび垂直方向エネルギの状態を例示する説明図である。 図４は分類されたカテゴリを例示する説明図である。 図５はデータベースの構造を例示する説明図である。 図６は上カバーゴムの所定の特性と代表的なゴム物性との関係を例示する説明図である。 図７は設定されたそれぞれの雰囲気温度についてのカテゴリを例示する説明図である。 図８は摩耗試験装置の基本構造を例示する説明図である。 図９はサンプルの表面に形成される摩耗の筋を例示する説明図である。 図１０はサンプルの表面粗さを例示するグラフ図である。 図１１はサンプルに生じる見かけの圧縮応力と表面粗さとの関係を例示するグラフ図である。 図１２はサンプルの表面粗さと単位摩擦エネルギ当たりの摩耗量との関係を例示するグラフ図である。 図１３はサンプルに生じる見かけの圧縮応力と単位摩擦エネルギ当たりの摩耗量との関係を例示するグラフ図である。 図１４はサンプルの平均摩耗ピッチと粘弾性特性との関係を例示するグラフ図である。 図１５はサンプルの実際の摩耗量と平均摩耗ピッチとの関係を例示するグラフ図である。
　以下、本発明のコンベヤベルトの仕様決定方法を、図に示した実施形態に基づいて説明する。
　図１に例示するコンベヤベルトラインでは、別のコンベヤベルト７によって搬送された搬送物Ｓがコンベヤベルト１に投入されて、このコンベヤベルト１によって搬送先に搬送される。コンベヤベルト１にはホッパ等を通じて搬送物Ｓが投入されることもある。コンベヤベルト１は、プーリ５ａ、５ｂ間に架け渡されていて所定のテンションで張設されている。
　図２に例示するようにコンベヤベルト１は、帆布やスチールコード等の心体で構成される心体層２と、心体層２を挟む上カバーゴム３と下カバーゴム４とにより構成されている。心体層２は、コンベヤベルト１を張設するためのテンションを負担する部材である。コンベヤベルト１のキャリア側では下カバーゴム４が支持ローラ６により支持され、リターン側では上カバーゴム３が支持ローラ６により平坦状に支持されている。コンベヤベルト１のキャリア側ではベルト幅方向に３つの支持ローラ６が配置されていて、これらの支持ローラ６によってコンベヤベルト１は所定のトラフ角度ａで凹状に支持されている。駆動側のプーリ５ａが回転駆動することにより、コンベヤベルト１は一方向に所定の走行速度Ｖ１で稼働する。搬送物Ｓは上カバーゴム３の上に投入され、上カバーゴム３に積載されて搬送される。
　このコンベヤベルトラインでは図３に例示するように、このコンベヤベルト１と別のコンベヤベルト７とが上下差ｈ（それぞれの搬送面の高さ位置の差ｈ）で配置されている。別のコンベヤベルト７では搬送物Ｓが水平方向速度Ｖ０、垂直方向速度ゼロで搬送されている。この搬送物Ｓが別のコンベヤベルト７からコンベヤベルト１に向かって投入される瞬間、質量ｍの搬送物Ｓが有する運動エネルギは（ｍ＊Ｖ０2）／２である。また、この時のコンベヤベルト１の搬送面の位置を基準にすると、質量ｍの搬送物Ｓの位置エネルギは、ｇを重力加速度としてｍｇｈである。したがって、この時に質量ｍの搬送物Ｓが有するエネルギＥ０は下記（１）式のとおりである。
　　Ｅ０＝（ｍ＊Ｖ０2）／２＋ｍｇｈ・・・（１）
　この搬送物Ｓがコンベヤベルト１に積載された時は、その水平方向速度はＶ０のままであり、垂直方向速度はゼロとなる。そして、搬送物Ｓはコンベヤベルト１に積載搬送されてコンベヤベルト１の走行速度Ｖ１で水平方向に搬送されることになる。走行速度Ｖ１は水平方向速度Ｖ０よりも高速である（Ｖ１＞Ｖ０）。質量ｍの搬送物Ｓが走行速度Ｖ１で搬送される状態になった時点で搬送物Ｓが有するエネルギは運動エネルギの（ｍ＊Ｖ１2）／２であり、位置エネルギの変化はない。よって、質量ｍの搬送物Ｓが走行速度Ｖ１で搬送される状態になった時点で、搬送物Ｓが有するエネルギＥ１は下記（２）式のとおりである。
　　Ｅ１＝（ｍ＊Ｖ１2）／２・・・（２）
　したがって、コンベヤベルト１の上カバーゴム３の上に質量ｍの搬送物Ｓを投入して積載搬送することによりコンベヤベルト１が受けるエネルギＥのうち、水平方向エネルギＥｈ（水平方向成分）は下記（３）式のとおりである。また、このエネルギＥのうち、垂直方向エネルギＥｖ（垂直方向成分）は下記（４）式のとおりである。
　　Ｅｈ＝（ｍ＊Ｖ１2）／２－（ｍ＊Ｖ０2）／２・・・（３）
　　Ｅｖ＝ｍｇｈ・・・（４）
　Ｅｈ、Ｅｖをそれぞれ、稼働時間内にコンベヤベルト１の単位面積が受ける水平方向エネルギＥＨ、垂直方向エネルギＥＶに換算すると下記（５）式、（６）式になる。
　　ＥＨ＝Ｍ＊（Ｖ１2－Ｖ０2）＊ｔ／２／（Ｗ＊Ｌ）／１０００・・・（５）
　　ＥＶ＝Ｍｇｈ＊ｔ／（Ｗ＊Ｌ）／１０００・・・（６）
　ここで、Ｍは単位時間あたりの搬送重量（ｋｇ／ｈ）、ｇは重力加速度（９．８ｍ／ｓ2）、Ｖ１はベルト走行速度（ｍ／ｓ）、Ｖ０は搬送物の初期水平方向速度（ｍ／ｓ）、Ｗはベルトの有効幅（ｍ）、Ｌはベルト長さ（ｍ）、ｔはベルト稼働時間（ｈ）である。尚、ベルトの有効幅Ｗは、コンベヤベルト１の幅寸法の例えば６０％～８０％であり、搬送物Ｓが積載される範囲として経験的に設定される。
　本発明では、この水平方向エネルギＥＨおよび垂直方向エネルギＥＶを指標にして、図４に例示するように、コンベヤベルト１の使用条件のシビアリティ(severity)を複数のカテゴリＣ１～Ｃ５に分類する。図４では水平方向エネルギＥＨを横軸、垂直方向エネルギＥＶを縦軸にして、シビアリティが５つのカテゴリＣ１～Ｃ５に分類されている。
　第１カテゴリＣ１は、水平方向エネルギＥＨおよび垂直方向エネルギＥＶが相対的に小規模のカテゴリである。第２カテゴリＣ２は、水平方向エネルギＥＨが相対的に中規模であり、垂直方向エネルギＥＶが相対的に小規模のカテゴリである。第３カテゴリＣ３は、水平方向エネルギＥＨが相対的に小規模であり、垂直方向エネルギＥＶが相対的に中規模のカテゴリである。第４カテゴリＣ４は、水平方向エネルギＥＨおよび垂直方向エネルギＥＶが相対的に中規模のカテゴリである。第５カテゴリＣ５は、水平方向エネルギＥＨおよび垂直方向エネルギＥＶが相対的に大規模のカテゴリである。
　カテゴリは５つに限らず、３、４つのカテゴリにすることも６以上のカテゴリにすることもできる。ただし、カテゴリの数が過大になるとデータ分析等が煩雑になるので、カテゴリの数は１０程度を上限にするとよい。少なくとも５つのカテゴリに分類すれば、コンベヤベルト１の実際の使用条件を概ね網羅することができる。上述したように様々な使用条件、様々な上カバーゴム３の仕様のコンベヤベルト１について、耐摩耗性および耐カット性を含む所定の特性に対してデータを取得して、それぞれの特性について実使用上、過不足のない適切な許容範囲を把握する。
　次いで、図５に例示するように、それぞれのカテゴリＣ１～Ｃ５毎に上カバーゴム３の少なくとも耐摩耗性および耐カット性を含む所定の特性について許容範囲を設定したデータベースＤＢ１を予め作成する。データベースＤＢ１はパーソナルコンピュータ等の演算装置８に入力、記憶しておく。
　例えば耐摩耗性については試験方法を特定して、そのカテゴリに対して実用上過不足ない許容範囲を設定する。具体的な試験方法としてはＤＩＮ摩耗試験、ランボーン摩耗試験、ピコ摩耗試験、アクロン摩耗試験等が例示できる。特定したこのような摩耗試験での摩耗量の許容範囲を設定する。
　耐カット性についても同様に試験方法を特定して、そのカテゴリに対して実用上過不足ない許容範囲を設定する。具体的には、所定高さから所定仕様（形状および重さ）の刃を落下させる試験方法等を例示できる。特定したこのような耐カット性試験でのカット深さの許容範囲を設定する。
　上カバーゴムの所定の特性としては、耐摩耗性および耐カット性の他に適宜、必要な特性を組み入れることができる。例えば、耐チッピング性を組み入れ、耐チッピング性についても同様に試験方法を特定して、それぞれのカテゴリに対して実用上過不足ない許容範囲を設定する。
　さらに本発明では、耐摩耗性や耐カット性等のそれぞれの所定の特性に影響する上カバーゴム３の代表的なゴム物性を設定する。代表的なゴム物性としては、損失係数（ｔａｎδ）およびゴム硬度、１００％モジュラス（１００％伸び時の引張応力）、破断強力、破断伸び等を例示することができる。代表的なゴム物性はこれらに限定されず、上カバーゴム３のそれぞれの所定の特性に応じて、その所定の特性に大きく影響を与えるものであれば適宜、採用することができる。
　損失係数とは、貯蔵せん断弾性率Ｇ'と損失せん断弾性率Ｇ''の比（Ｇ''／Ｇ'）であり、上カバーゴム３が変形する際にどのくらいエネルギを吸収するか（熱に変わる）を示す。損失係数の値が大きいほどエネルギーを吸収し、衝撃緩衝試験では HYPERLINK "http://www.taica.co.jp/gel/words/ha.html" \l "01" 反発弾性率が小さくなり、加振試験においては共振倍率が低くなる。
　図６の実線に例示するように、設定した代表的なゴム物性については、所定の特性に対する影響具合を把握しておく。例えば、上カバーゴム３の耐摩耗性、耐カット性、耐チッピング性等に対する損失係数、ゴム硬度や１００％モジュラス、破断強力、破断伸び等の影響を把握しておく。具体的には、「上カバーゴム３の損失係数がこの範囲であれば、耐摩耗性は許容範囲に対してこの範囲になる」、「損失係数をこの程度変化させると、耐摩耗性はこの程度変化する」等の内容を種々の実験や経験から把握しておく。
　新たなコンベヤベルト１の仕様を決定する際には、そのコンベヤベルト１の使用条件から水平方向エネルギＥＨおよび垂直方向エネルギＥＶを算出する。次いで、算出した水平方向エネルギＥＨおよび垂直方向エネルギＥＶと予め作成されているデータベースＤＢ１とに基づいて、そのコンベヤベルト１の使用条件のシビリアティのカテゴリを特定する。具体的には、算出した水平方向エネルギＥＨおよび垂直方向エネルギＥＶを演算装置８に入力し、入力した算出結果からそのコンベヤベルト１の使用条件がデータベースＤＢ１に記憶されているいずれのカテゴリに当てはまるのかを判断して、最も合致するカテゴリを特定する。
　カテゴリを特定することにより、そのカテゴリにおいて上カバーゴム３の耐摩耗性や耐カット性等の所定の特性の許容範囲が判明する。それぞれの所定の特性には、その特性に影響する上カバーゴム３の代表的なゴム特性が設定されている。そこで、特定したカテゴリにおいて所定の特性を許容範囲内にさせるように、その代表的なゴム物性を適切な範囲を特定する。
　その際に、それぞれの所定の特性とその代表的なゴム物性との影響具合（相関性）は、実験等によって予め把握されている。したがって、この予め把握している情報に基づいて、その代表的なゴム物性を適切な範囲を特定する。次いで、複数のゴム種の中から、代表的なゴム物性がこの特定した適切な範囲内にあるゴムを選択して上カバーゴム３として使用する。
　また、そのコンベヤベルト１に求められる耐用期間等に基づいて上カバーゴム３の厚さなどを決定する。このようにして上カバーゴム３の仕様を決定する。
　本発明によれば、搬送物Ｓが投入されて積載搬送される際にコンベヤベルト１が受ける水平方向エネルギＥＨおよび垂直方向エネルギＥＶを指標にしてコンベヤベルト１の使用条件のシビアリティを複数のカテゴリＣ１～Ｃ５に分類する。この水平方向エネルギＥＨは主に上カバーゴム３の摩耗量に大きく影響し、垂直方向エネルギＥＶは主に上カバーゴム３のカット傷の大きさや発生頻度に大きく影響するので、使用条件を適切に区分けし易くなる。
　また、それぞれのシビリアティのカテゴリにおいては、耐久性を向上させるために上カバーゴム３の耐摩耗性や耐カット性等の所定の特性について許容範囲がある。これら所定の特定に影響する上カバーゴム３の代表的なゴム物性を設定して、設定した代表的なゴム物性による所定の特性に対する影響具合を把握しておけば、そのコンベヤベルト１の使用条件から、所定の特性を許容範囲にする上カバーゴム３のゴム種を効率的に決定することができる。即ち、使用条件に対して過不足がない耐久性を備えた上カバーゴム３の仕様を多大な労力を費やすことなく効率的に決定することができる。
　上カバーゴム３の損失係数およびゴム硬度は、上カバーゴム３の損傷具合に大きく影響する。そのため、これらを代表的なゴム物性として考慮することにより、一段と使用条件に合致した耐久性に優れた上カバーゴム３の仕様を決定するには有利になる。
　搬送物Ｓが鉄鉱石であるのか、石灰石であるのか、或いは土砂等であるのか、その種類によって硬さや鋭利さ等が異なるので、上カバーゴム３に与える損傷具合や摩耗具合に違いが生じる。そのため、搬送物Ｓの種類毎にデータベースＤＢ１を作成しておけばそのコンベヤベルト１の使用条件に一段と合致した耐久性を有する上カバーゴム３の仕様を決定することができる。
　コンベヤベルト１の使用条件のうち、コンベヤベルト１の設置場所の雰囲気温度Ｔはコンベヤベルト１の耐久性（寿命）に最も大きく影響する。例えば、コンベヤベルト１が炎天下で使用される場合の雰囲気温度Ｔは例えばプラス１００℃に近くなる。一方、コンベヤベルト１が寒冷地で使用される場合の雰囲気温度Ｔは例えばマイナス２０℃以下になる。ゴム物性には温度依存性が高いものが比較的多く、雰囲気温度Ｔが高くなる程、ゴム硬度、１００％モジュラス、破断強力等は一般的に小さくなり、破断伸びは一般的に大きくなる。それ故、コンベヤベルトＴの耐久性を考慮する際には、コンベヤベルト１の使用条件のうち、雰囲気温度Ｔが最も重要な要素と言える。
　そこで、コンベヤベルト１の使用条件に雰囲気温度Ｔを含めて、異なる複数の雰囲気温度Ｔを設定して、それぞれの雰囲気温度Ｔについて上述したデータベースＤＢ１を作成することが好ましい。即ち、図７に例示するように、雰囲気温度Ｔ毎にシビリアティを複数のカテゴリＣ１～Ｃ５に分類する。例えば、雰囲気温度Ｔがマイナス２０℃、０℃、プラス２０℃、プラス４０℃、プラス６０℃、プラス８０℃の場合のそれぞれについて、シビリアティを複数のカテゴリＣ１～Ｃ５に分類して上述したデータベースＤＢ１を作成する。
　図４では、水平方向エネルギＥＨおよび垂直方向エネルギＥＶを指標として、雰囲気温度Ｔを特定の１つの所定温度に設定して、二次元的にカテゴリを分類している。一方、図７では、複数の雰囲気温度Ｔを設定して、それぞれの雰囲気温度Ｔについてカテゴリを分類することにより、三次元的にカテゴリを分類している。このように、雰囲気温度Ｔをコンベヤベルト１の使用条件に含めておくと、実際の使用条件に合致したより適切な上カバーゴム３の仕様を決定することができる。
　ここで、コンベヤベルト１が使用される場所の雰囲気温度Ｔを概ね網羅するには、設定する雰囲気温度Ｔに、マイナス２０℃以下の所定温度、プラス８０℃以上の所定温度および０℃以上プラス４０℃以下の所定温度を含めて、少なくともこれら３つの雰囲気温度Ｔを設定するとよい。より好ましくは、マイナス２０℃以下の所定温度、プラス８０℃以上の所定温度および０℃以上プラス６０℃以下の３つの所定温度を含めて、少なくともこれら５つの雰囲気温度Ｔを設定する。尚、複数の雰囲気温度Ｔを設定せずに、図４のように１つの雰囲気温度Ｔだけを設定する場合は、例えば、プラス２０℃～プラス４０℃の範囲内の１つの所定温度を雰囲気温度Ｔに設定して上述したデータベースＤＢ１を作成する。
　上述したデータベースＤＢ１に加えて、演算装置８に入力、記憶した別のデータベースＤＢ２を用いて実際の使用条件に合致した適切な上カバーゴム３の仕様を決定することもできる。
　このデータベースＤＢ２を作成するには、ゴムのサンプルＢを用いて公知の耐摩耗性試験を行ってデータを取得する。公知の耐摩耗性試験としては、ピコ摩耗試験、ＤＩＮ摩耗試験、ランボーン摩耗試験、テーバー摩耗試験、ウイリアムス摩耗試験、アクロン摩耗試験等を用いることができる。
　図８に例示するようにゴムの摩耗試験装置９は一般的に、押圧体１０と、押圧体１０をゴムのサンプルＢに対して押圧させる押圧機構１１と、押圧体１０とサンプルＢとを相対移動させる相対移動機構１２とを備えている。この試験装置９を用いた耐摩耗性試験方法は、押圧体１０をサンプルＢに押圧しつつ相対移動させてサンプルＢに摩耗を生じさせて、その摩耗量や摩耗モードを把握する。そして、上述した公知の摩耗試験方法は、押圧体１０、押圧機構１１や相対移動機構１２の仕様がそれぞれ異なっている。
　本発明ではその試験の際に、サンプルＢに付与される押圧力によって生じる見かけの圧縮応力Ｐｅを異ならせ、見かけの圧縮応力Ｐｅとその試験により得られたサンプルＢの表面粗さＲとの関係を取得する。この試験によってサンプルＢの表面には図９に例示するような摩擦方向ＦＤに間隔をあけて摩耗の筋Ｌが形成される。サンプルＢの表面粗さＲは図１０に例示するようになる。図１０では、表面粗さＲとしてＪＩＳに規定されている算術平均粗さＲａを用いている。表面粗さＲは、算術平均粗さＲａの他に最大高さ（Ｒｙ）、十点平均粗さ（Ｒｚ）等を用いることもできる。
　公知の耐摩耗性試験はそれぞれ、サンプルＢに生じる見かけの圧縮応力Ｐｅが異なっているので、異なる複数の公知の耐摩耗性試験を行えば、見かけの圧縮応力Ｐｅを異ならせて耐摩耗性試験を行うことになる。例えば、見かけの圧縮応力ｐｅは、ＤＩＮ摩耗試験、ピコ摩耗試験、ランボーン摩耗試験ではそれぞれ、０．０５Ｎ／ｍｍ2、１３８．５Ｎ／ｍｍ2、０．３３３Ｎ／ｍｍ2となる。耐摩耗性試験としては、少なくともＤＩＮ摩耗試験、ピコ摩耗試験のいずれかを用いるとよい。
　取得した見かけの圧縮応力Ｐｅと表面粗さＲとの関係は、図１１に例示するように高い相関性がある。図１１は片対数グラフであり、ゴム種の異なる３種類のサンプルＢ１、Ｂ２、Ｂ３を用いて、それぞれに対して異なる３種類の耐摩耗性試験を行って得られたデータが記載されている。図１１では、縦軸の見かけの圧縮応力Ｐｅを指数表示していて、指数が大きい程、見かけの圧縮応力Ｐｅが大きいことを意味する。図１１に例示するように見かけの圧縮応力Ｐｅが大きい程、表面粗さＲ（図１１では表面粗さＲａ）が大きくなる。
　公知の耐摩耗性試験によって、さらに、表面粗さＲとその試験により得られたサンプルＢの単位摩擦エネルギ当たりの摩耗量Ｋ１と関係を取得する。この摩耗量Ｋ１は、サンプルＢの実際の摩耗量Ｖｒ／（サンプルＢと押圧体１０との接触面積×サンプルＢのゴムの引張強さＴＢ×摩擦距離）によって算出される。
　取得した表面粗さＲと摩耗量Ｋ１との関係は、図１２に例示するように高い相関性がある。図１２では、縦軸の摩耗量Ｋ１を指数で表示していて、指数が大きい程、摩耗量Ｋ１が多いことを意味する。即ち、表面粗さＲが大きい程、摩耗量Ｋ１が多くなる。図１２では摩耗量Ｋ１を用いているが、これに代えて単位接触面積摩耗量Ｋ２を用いることもできる。単位接触面積摩耗量Ｋ２は、サンプルＢの実際の摩耗量Ｖｒ／（サンプルＢと押圧体９との接触面積）により算出される。取得した表面粗さＲと摩耗量Ｋ２との関係も、取得した表面粗さＲと摩耗量Ｋ１との関係と同様に高い相関性がある。
　試験により取得した図１１、図１２示した関係に基づいて、見かけの圧縮応力Ｐｅと摩耗量Ｋ１との関係が取得できる。この見かけの圧縮応力Ｐｅと摩耗量Ｋ１との関係も、図１３の片対数グラフに例示するように高い相関性がある。即ち、見かけの圧縮応力Ｐｅが大きくなる程、摩耗量Ｋ１が多くなる。そして、取得した図１１、１２、１３に例示する関係によって、表面粗さＲと見かけの圧縮応力Ｐｒと単位摩擦エネルギ当たりの摩耗量Ｋ１との相関関係を示すデータベースＤＢ２を作成する。
　ある使用条件のコンベヤベルト１の上カバーゴム３を選択する場合は、使用現場において上カバーゴム３に生じる見かけの圧縮応力Ｐｒを取得して、演算装置８に入力する。コンベヤベルト１の使用条件は既知なので見かけの圧縮応力Ｐｒは既知の条件から算出して取得可能である。
　次いで、図１３に例示したデータにおいて、上カバーゴム３と同種のゴムのデータを用いて、見かけの圧縮応力Ｐｅに上カバーゴム３に生じる見かけの圧縮応力Ｐｒの数値を代入することにより、この上カバーゴム３の単位摩擦エネルギ当たりの摩耗量Ｋ１を算出する。この算出した摩耗量Ｋ１が、予め設定されている許容範囲内にあるゴム種を上カバーゴム３として選択する。
　ここで、単位摩擦エネルギ当たりの摩耗量Ｋ１は、サンプルＢの実際の摩耗量Ｖｒ／（サンプルＢと押圧体１０との接触面積×サンプルＢのゴムの引張強さＴＢ×摩擦距離）によって算出される。そこで、算出した摩耗量Ｋ１と、使用現場での搬送物Ｓと上カバーゴム３との接触面積Ａｒとに基づいて、使用現場での実際の上カバーゴム３の摩耗量Ｘを算出することができる。上カバーゴム３の実際の摩耗量の許容範囲を予め設定しておき、算出した摩耗量Ｘがこの許容範囲内にあるゴム種を上カバーゴム３として選択することもできる。
　演算装置８に入力、記憶したさらに別のデータベースＤＢ３を用いて実際の使用条件に合致した適切な上カバーゴム３の仕様を決定することもできる。このデータベースＤＢ３を作成するには、サンプルＢを用いて公知の耐摩耗性試験を行ってデータを取得する。
　具体的には、粘弾性特性ＲＲＦが異なる複数のゴム種のサンプルＢを用いて公知の耐摩耗性試験を行う。そして、試験により得られたサンプルＢの表面粗さＲから算出される平均摩耗ピッチＰとそのサンプルＢのゴム種の粘弾性特性ＲＲＦとの関係を取得する。平均摩耗ピッチＰは、図９に例示したように摩擦方向ＦＤに隣り合う摩耗の筋Ｌの間隔である。
　平均摩耗ピッチＰと粘弾性特性ＲＲＦとの関係は、図１４に例示するように高い相関性がある。図１４には、ゴム種の異なる３種類のサンプルＢ１、Ｂ２、Ｂ３を用いて、それぞれに対して異なる３種類の耐摩耗性試験Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３を行って得られたデータが記載されている。図１４では、縦軸の平均摩耗ピッチＰを指数で表示していて、指数が大きい程、平均摩耗ピッチＰが大きいことを意味する。また、図１４の横軸では粘弾性特性ＲＲＦとして、２０℃の条件下でのＲＲＦを用いている。ＲＲＦ（Rolling Resistance Factor）とは、ゴムの動的粘弾性を表す指標であり、この数値が小さい程ゴムの反発速度が速く、応答遅れを短縮できる性能に優れていることを意味する。図１４に例示するようにゴム種によって平均摩耗ピッチＰが異なり、ゴムの粘弾性特性ＲＲＦが大きくなる程、平均摩耗ピッチＰが大きくなる。
　公知の耐摩耗性試験によって、さらに、平均摩耗ピッチＰとその試験により得られたサンプルＢの実際の摩耗量Ｖｒとの関係を取得する。平均摩耗ピッチＰと実際の摩耗量Ｖｒとの関係は、図１５に例示するように高い相関性があり、平均摩耗ピッチＰが大きくなる程、サンプルＢの実際の摩耗量Ｖｒが多くなる。図１５では、縦軸の実際の摩耗量Ｖｒを指数で表示していて、指数が大きい程、実際の摩耗量Ｖｒが多いことを意味する。
　試験により取得した図１４、図１５に例示した関係に基づいて、粘弾性特性ＲＲＦと実際の摩耗量Ｖｒとの関係が取得できる。そして、取得した図１４、１５に例示する関係によってサンプルＢの平均摩耗ピッチＰと粘弾性特性ＲＲＰと実際の摩耗量Ｖｒとの相関関係を示すデータベースＤＢ３を作成する。
　ある使用条件のコンベヤベルト１の上カバーゴム３を選択する場合は、使用しようとする上カバーゴム３のゴム種（粘弾性特性ＲＲＦ）を演算装置８に入力する次いで、図１４に例示したデータにおいて、使用しようとする上カバーゴム３と同種のゴム（同じ粘弾性特性ＲＲＦ）のデータを用いて、耐摩耗性試験での平均摩耗ピッチＰを算出する。
　次いで、図１５に例示したデータにおいて、使用しようとする上カバーゴム３と同種のゴム（同じ粘弾性特性ＲＲＦ）のデータを用いて、算出した平均摩耗ピッチＰの数値を代入してサンプルＢの実際の摩耗量Ｖｒを算出する。そして、サンプルＢの実際の摩耗量Ｖｒが予め設定した許容範囲内になるゴム種を上カバーゴム３として選択する。
　例えば、データベースＤＢ１を用いて選択したゴム種と、データベースＤＢ２を用いて選択したゴム種と、データベースＤＢ３を用いて選択したゴム種との内から、上カバーゴム３として最適なゴム種を選択する。この際に、３つのデータベースＤＢ１、２、３を用いて共通して選択したゴム種を選択する、或いは、データベースＤＢ１、Ｂ２を用いて共通して選択したゴム種を選択する、或いは、データベースＤＢ１、Ｂ３を用いて共通して選択したゴム種を選択する等、適宜、選択基準を設定しておく。
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
５ａ、５ｂ　プーリ
６　支持ローラ
７　別のコンベヤベルト
８　演算装置
９　摩耗試験装置
１０　押圧体
１１　押圧機構
１２　相対移動機構
Ｂ　サンプル
Ｃ１～Ｃ５　カテゴリ
ＤＢ１、ＤＢ２、ＤＢ３　データベース
Ｓ　搬送物
Ｔ　雰囲気温度

Claims (7)

  1. 　コンベヤベルトの上カバーゴムの上に搬送物を投入して積載搬送することによりコンベヤベルトが受ける水平方向エネルギおよび垂直方向エネルギを指標にして、コンベヤベルトの使用条件のシビアリティを複数のカテゴリに分類し、それぞれのカテゴリ毎に前記上カバーゴムの少なくとも耐摩耗性および耐カット性を含む所定の特性について許容範囲を設定したデータベースを作成するとともに、それぞれの前記所定の特性に影響する上カバーゴムの代表的なゴム物性を設定し、設定した代表的なゴム物性による前記所定の特性に対する影響具合を把握しておき、コンベヤベルトの仕様を決定する際には、そのコンベヤベルトの使用条件から前記データベースに基づいてそのシビリアティのカテゴリを特定するとともに、その特定したカテゴリにおいて前記所定の特性を許容範囲内にさせる前記代表的なゴム物性の適切な範囲を特定し、前記代表的なゴム物性がこの特定した適切な範囲内にあるゴム種を上カバーゴムとして選択することを特徴とするコンベヤベルトの仕様決定方法。
  2. 　前記コンベヤベルトの使用条件のシビアリティを少なくとも５つのカテゴリに分類する請求項１に記載のコンベヤベルトの仕様決定方法。
  3. 　前記代表的なゴム物性に、損失係数およびゴム硬度が含まれる請求項１または２に記載のコンベヤベルトの仕様決定方法。
  4. 　前記使用条件に、コンベヤベルトが使用される場所の雰囲気温度が含まれ、異なる複数の雰囲気温度が設定されて、それぞれの雰囲気温度について前記データベースを作成する請求項１～３のいずれかに記載のコンベヤベルトの仕様決定方法。
  5. 　前記雰囲気温度に、マイナス２０℃以下の所定温度、プラス８０℃以上の所定温度および０℃以上プラス４０℃以下の所定温度が含まれ、少なくともこれら３つの雰囲気温度が設定される請求項４に記載のコンベヤベルトの仕様決定方法。
  6. 　ゴム種毎にサンプルを用いて、前記サンプルに付与される押圧力によって生じる見かけの圧縮応力を異ならせてゴムの耐摩耗性試験を行い、前記見かけの圧縮応力とその試験により得られた前記サンプルの表面粗さとの関係を取得し、かつ、前記表面粗さとその試験により得られた前記サンプルの単位摩擦エネルギ当たりの摩耗量と関係を取得し、これら取得した関係に基づいて、前記表面粗さと前記見かけの圧縮応力と前記単位摩擦エネルギ当たりの摩耗量との相関関係を示すデータベースを作成し、コンベヤベルトの仕様を決定する際には、上カバーゴムに対して運搬物により付与される押圧力によって生じる見かけの圧縮応力と、前記相関関係を示すデータベースとに基づいて、前記サンプルの単位摩擦エネルギ当たりの摩耗量が予め設定した許容範囲内になるゴム種を上カバーゴムとして選択する請求項１～５のいずれかに記載のコンベヤベルトの仕様決定方法。
  7. 　粘弾性特性が異なる複数のゴム種のサンプルを用いて、前記カテゴリそれぞれの使用条件に対応させてゴムの耐摩耗性試験を行い、その試験により得られた前記サンプルの表面粗さから算出される平均摩耗ピッチとそのサンプルのゴム種の粘弾性特性との関係を取得し、かつ、前記平均摩耗ピッチとその試験により得られた前記サンプルの実際の摩耗量との関係を取得し、これら取得した関係に基づいて、前記平均摩耗ピッチと前記粘弾性特性と前記サンプルの実際の摩耗量との相関関係を示すデータベースを作成し、コンベヤベルトの仕様を決定する際には、ゴム種の粘弾性特性と、前記相関関係を示すデータベースとに基づいて、前記サンプルの実際の摩耗量が予め設定した許容範囲内になるゴム種を上カバーゴムとして選択する求項１～５のいずれかに記載のコンベヤベルトの仕様決定方法。
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