WO2016174940A1 - 引っ掻き摩耗試験装置および方法 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a scratch wear test apparatus and method, and more particularly to a scratch wear test apparatus and method capable of accurately predicting the scratch wear resistance of an upper cover rubber of a conveyor belt in actual use. .
  • a DIN abrasion tester and a Williams abrasion tester are known as testers for evaluating the wear resistance of rubber.
  • These wear testing machines are not testing machines for grasping scratch wear. Therefore, in order to accurately predict the scratch wear resistance of the upper cover rubber of the conveyor belt in actual use, a testing machine with a new specification has been required.
  • An object of the present invention is to provide a scratch wear test apparatus and method capable of accurately predicting the scratch wear resistance of the upper cover rubber of a conveyor belt in actual use.
  • a scratch wear test apparatus includes a pair of pulleys, an annular belt body stretched between the pair of pulleys, and a rubber sample fixed to the outer peripheral surface of the belt body.
  • a contact member having a sharp tip that can contact the surface of the rubber sample; a pressing mechanism that presses the tip of the contact member against the surface of the rubber sample; and a weight member that changes a pressing load applied by the contact member.
  • the contact member has a plurality of types of contact members having different tip specifications, and a contact member that presses the surface of the rubber sample from the plurality of types of contact members. Arbitrarily selected, the selected contact member is pressed against the surface of the rubber sample.
  • an annular belt body having a rubber sample fixed on the outer peripheral surface is stretched between a pair of pulleys, and a contact member having a pointed tip by a pressing mechanism with respect to the surface of the rubber sample
  • a wear test method for pressing the rubber sample wherein when testing, the running speed of the rubber sample is set to a desired speed, the pressing load by the contact member is set to a desired pressing load by a weight member, and the contact A desired contact member is selected from a plurality of types of contact members having different specifications of the tip that contacts the surface of the rubber sample provided as a member, and the selected contact member is pressed against the surface of the rubber sample.
  • the travel speed of the rubber sample and the pressing load by the contact member can be set to desired settings.
  • tip of a desired specification can be pressed on the surface of the said rubber sample.
  • a rubber sample fixed to the outer periphery of the annular belt body is used, when testing the abrasion resistance of a rubber sample having the same specifications as the rubber used for the upper cover rubber of the conveyor belt, Evaluation can be performed under conditions similar to the actual usage environment. Therefore, it is possible to accurately predict the scratch wear resistance of the upper cover rubber of the conveyor belt in actual use. In addition, the influence of tension on the scratch resistance of the conveyor belt can be grasped.
  • the rubber sample of an arbitrary period It becomes possible to quickly grasp the amount of scratch wear. Moreover, the amount of scratch wear can be grasped without removing the rubber sample from the pair of pulleys.
  • a support portion for supporting the inner peripheral surface of the belt body is provided between the pair of pulleys, and the contact member is arranged at a position where the support portion supports the belt body and a position where the belt body is not supported.
  • the scratch wear test apparatus of the present invention can also include a load sensor that sequentially detects the pressing load acting on the contact member and the running direction load of the rubber sample. This makes it possible to grasp the dynamic friction coefficient of the rubber sample.
  • a temperature sensor for detecting the surface temperature of the rubber sample can be provided. Thereby, the surface temperature change of the rubber sample under evaluation can be measured, and the energy generated when the rubber sample is worn can be grasped.
  • FIG. 1 is an explanatory view illustrating the scratch wear test apparatus of the present invention in a front view.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • FIG. 3 is an explanatory view schematically illustrating the cross-sectional shape in the width direction of the surface of the rubber sample detected by the shape sensor.
  • FIG. 4 is an explanatory view showing another embodiment of the scratch wear test apparatus in a front view.
  • FIG. 5 is an explanatory view showing still another embodiment of the scratch wear test apparatus in a front view.
  • FIG. 6 is an explanatory view illustrating a conveyor belt line in a simplified manner.
  • 7 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
  • the conveyed product S conveyed by another conveyor belt 18 is input to the conveyor belt 12 and conveyed to the conveyance destination by this conveyor belt 12. .
  • the conveyed product S may be put into the conveyor belt 12 through a hopper or the like.
  • the conveyor belt 12 is stretched between pulleys 16a and 16b and is stretched with a predetermined tension.
  • the conveyor belt 12 is composed of a core body layer 13 composed of a core body such as a canvas or a steel cord, and an upper cover rubber 14 and a lower cover rubber 15 sandwiching the core body layer 13.
  • the core body layer 13 is a member that bears a tension for tensioning the conveyor belt 12.
  • the lower cover rubber 15 is supported by the support roller 17 on the carrier side of the conveyor belt 12, and the upper cover rubber 14 is supported by the support roller 17 on the return side.
  • Three support rollers 17 are arranged in the belt width direction on the carrier side of the conveyor belt 12, and the conveyor belt 12 is supported in a concave shape at a predetermined trough angle a by these support rollers 17.
  • the driving pulley 16a is rotationally driven, the conveyor belt 12 operates at a predetermined traveling speed V in one direction.
  • the conveyed product S is put on the upper cover rubber 14, loaded on the upper cover rubber 14, and conveyed.
  • a scratch wear test apparatus 1 (hereinafter referred to as “test apparatus 1”) of the present invention illustrated in FIGS. 1 to 2 includes a pair of pulleys 7a and 7b, a contact member 4, and an arm to which the contact member 4 is detachably attached. It comprises a part 3, a weight member 5 that is detachably attached to the arm part 3, and a control part 6a. Furthermore, in this embodiment, the casing in which the shape sensor 9a, the calculation unit 11, the support unit 17a, the load sensor 9b, the temperature sensor 9c, the heating plate 10a, and the above-described components excluding the control unit 6a and the calculation unit 11 are provided. 10.
  • the heating plate 10a has a wider specification than the rubber sample R, and can heat and maintain the rubber sample R at a desired temperature. If the rubber sample R can be set to a desired temperature by maintaining the internal space at a desired temperature using a so-called thermostat as the casing 10, the heating plate 10a can be omitted. In addition to the temperature, the casing 10 that can maintain the internal space at a desired humidity can be employed.
  • the pulleys 7a and 7b are rotatably supported by a support base 8 provided upright on the base 2a. At least one of the pulleys 7a and 7b moves horizontally, and the distance between the pulleys 7a and 7b is variable.
  • One pulley 7 a is rotationally driven by the drive motor 6.
  • the other pulley 7b rotates freely.
  • the rotation speed of the pulley 7a is variable and can be set to a desired rotation speed. This rotational speed is controlled by the controller 6a.
  • the pulley 7a and the drive motor 6 can be configured to transmit driving force by a transmission mechanism such as a gear or a belt.
  • An annular belt B is stretched between the pulley 7a and the pulley 7b.
  • a rubber sample R is fixed to the outer peripheral surface of the belt body B.
  • a recess is provided on the outer peripheral side of the belt body B, and the rubber sample R is fitted into the recess.
  • the outer peripheral surface of the belt body B and the rubber sample R can be integrated by friction generated between each other, or can be integrated by an adhesive applied between each other.
  • the rubber sample R can be integrated by being vulcanized and bonded to the outer peripheral surface of the belt body B.
  • a flat plate-like support portion 17a that supports the inner peripheral surface of the belt body B is provided between the pulley 7a and the pulley 7b.
  • the support portion 17a is optionally provided as necessary.
  • the arm portion 3 is pivotally supported by a rotary shaft 3b so as to be rotatable in the vertical direction with respect to a post 2b erected on the base 2a.
  • a pin 5 c is provided at one longitudinal end of the arm portion 3.
  • the pin 5c and the weight member 5 are connected via a pulley 5b by a wire 5a.
  • the arm portion 3, the wire 5a, and the pulley 5b constitute a pressing mechanism that presses the contact member 4 against the surface of the rubber sample R as described later.
  • the contact member 4 is attached to the arm portion 3 so as to be in contact with the surface of the rubber sample R. More specifically, the contact member 4 is detachably attached to the holding portion 3a fixed to the other end portion of the arm portion 3 in the longitudinal direction.
  • the contact member 4 includes a plurality of types having different specifications (shape, hardness, material, etc.) of the tip that contacts the surface of the rubber sample R. That is, a contact member 4 (4a, 4b, 4c) having a contact surface with a specification similar to the surface of the conveyed product S conveyed by the conveyor belt 12 having the upper cover rubber 14 of the same specification as the rubber sample R is provided. .
  • a plurality of types of contact members 4 having contact surfaces similar to these are provided.
  • An arbitrary contact member 4 is selected from a plurality of types of contact members 4 (4a, 4b, 4c) and attached to the holding portion 3a.
  • the weight member 5 is detachably attached to the end of the wire 5a, and the number, type, and the like of the weight member 5 to be attached can be appropriately changed. Due to the load of the weight member 5, the pin 5c connected to the wire 5a is lifted upward, and the arm portion 3 is pivoted up and down around the rotation shaft 3b located in the middle of the longitudinal direction of the arm portion 3. To do. Along with this, the contact member 4 presses the surface of the rubber sample R.
  • the arm part 3, the wire 5a, and the pulley 5b comprise the press mechanism, if the contact member 4 can be pressed on the surface of the rubber sample R, another press mechanism can be employ
  • the weight member 5 only needs to change the pressing load applied to the rubber sample R by the contact member 4. That is, the pressing force of the contact member 4 against the surface of the rubber sample R can be changed depending on the weight of the weight member 5.
  • the shape sensor 9a is attached to the casing 10, for example, and detects the cross-sectional shape of the surface of the rubber sample R. Data detected by the shape sensor 9 a is input to the calculation unit 11.
  • Various sensors can be used as the shape sensor 9a. For example, a sensor that detects the distance by receiving laser light irradiated on the surface of the rubber sample R is used.
  • the load sensor 9 b is attached to the lower surface of the other end portion in the longitudinal direction of the arm portion 3.
  • the load sensor 9b sequentially detects the pressing load acting on the contact member 4 and the traveling direction load of the annular belt body B stretched between the pulleys 7a and 7b. That is, the vertical load and the horizontal load acting on the contact member 4 pressing the belt body B (rubber sample R) are sequentially detected by the load sensor 9b.
  • the temperature sensor 9c sequentially detects the surface temperature of the rubber sample R. Data detected by the load sensor 9b and the temperature sensor 9c is input to the control unit 6a.
  • the rubber sample R to be evaluated is fixed to the outer peripheral surface of the annular belt body B stretched between the pulleys 7a and 7b, and the drive motor 6 is driven to rotate. At this time, the belt body B (rubber sample R) is stretched with a desired tension by adjusting the distance between the pulleys 7a and 7b. Further, the traveling speed of the belt body B is set to a desired speed, and the pressing load on the surface of the rubber sample R of the contact member 4 by the pressing mechanism is set to a desired pressing load by the weight member 5.
  • the contact member 4 selects a desired contact member from a plurality of types of contact members 4 (4a, 4b, 4c) and attaches it to the holding portion 3a. Thereby, while pressing the desired contact member 4 on the surface of the rubber sample R, the cross-sectional shape of the surface of the rubber sample R is detected by the shape sensor 9a. In this embodiment, the contact member 4 presses the surface of the rubber sample R at a position directly above the support portion 17a. Since the rubber sample R travels while being continuously pressed by the contact member 4 with a predetermined pressing load, the surface is scratched by the contact member 4 having a sharp tip and is worn in a streak shape.
  • the rubber sample R to be evaluated can be evaluated under conditions similar to the actual usage environment of the conveyor belt 12. That is, the traveling speed of the annular belt body B (rubber sample R) stretched between the pulleys 7a and 7b is equal to the horizontal speed of the conveyed product S when it is put into the conveyor belt 12, and the horizontal speed of the conveyor belt 12. The difference from the traveling speed in the direction, that is, the relative speed in the horizontal direction between the conveyor belt 12 and the loaded material S is set to the same condition.
  • the pressing load by the contact member 4 is set to a condition equivalent to the pressing load that the conveyor belt 12 receives from the transported object S according to the input weight of the transported object S per unit time, the input height, and the like.
  • the annular belt body B since the annular belt body B is used, the conditions can be made very similar to the actual usage environment of the conveyor belt 12. Therefore, it is possible to accurately predict the scratch wear resistance of the upper cover rubber 14 (rubber sample R) of the conveyor belt 12 in actual use. The influence of the tension on the scratch resistance of the rubber sample R can also be grasped.
  • the calculation unit 11 calculates the scratch wear amount of the rubber sample R based on the detection data by the shape sensor 9a. Specifically, as shown in FIG. 3, the vertical displacement H between the surface R1 at the previous detection and the surface R2 at the current detection is obtained, and the numerical value is integrated in the width direction section of the rubber sample R. The amount of scratch wear (area of the hatched portion) of the rubber sample R in the detection cross section can be calculated. By performing this calculation for the entire circumference in the longitudinal direction of the rubber sample R, the amount of scratch wear in the entire rubber sample R can be calculated. Alternatively, the scratch wear amount per unit length of the rubber sample R is calculated. Thus, it becomes possible to quickly grasp the amount of scratch wear of the rubber sample R at an arbitrary position (range) in an arbitrary period.
  • the weight of the rubber sample R is measured before and after the rubber sample R is scratched by the contact member 4, and the wear amount is calculated based on the difference in the measured weight. It was. At this time, it was necessary to remove the rubber sample R from the pair of pulleys 7a and 7b. In particular, if the pulleys 7a and 7b are pivotally supported by a double-supported structure, a large number of man-hours are required for the work of removing the rubber sample R. However, according to the test apparatus 1, it is possible to grasp the amount of scratch wear without removing the rubber sample R from the pair of pulleys 7a. Therefore, the working efficiency is remarkably improved.
  • each of the pulleys 7a and 7b is pivotally supported by a cantilever structure, but can be configured to be pivotally supported by a both-end support structure. If each pulley 7a, 7b has a double-sided structure, the belt body B (rubber sample R) can run more stably. In addition, since most of the pulleys of an actual conveyor device have a double-sided structure, the conditions can be made more similar to the actual usage environment of the conveyor belt. If each pulley 7a, 7b has a double-sided structure, the man-hour required to remove the rubber sample R from the pair of pulleys 7a, 7b increases as described above. Can be reduced.
  • the belt body B and the rubber sample R are made non-adhering so that they can be separated from each other, there is an advantage that only the used rubber sample R needs to be replaced and the belt body B can be used repeatedly. Further, when the amount of scratching of the rubber sample R is grasped, if the position in the longitudinal direction of the rubber sample R is divided in the belt width direction, only the rubber sample R can be easily removed from the pair of pulleys 7a and 7b. Therefore, the scratch wear amount of the rubber sample R can be grasped based on the measured weight of the rubber sample R without requiring a great number of man-hours without using the shape sensor 9a.
  • the contact member 4 is not supported by the position where the support portion 17a supports the belt body B and the belt body B. It can be pressed against the surface of the rubber sample R depending on the position. Thereby, it is possible to grasp the difference in scratch wear resistance (wear amount, wear state, etc.) of the rubber sample R at the two positions. Therefore, the scratch wear resistance of the upper cover rubber 14 (rubber sample R) of the conveyor belt 12 in actual use can be predicted with higher accuracy.
  • the pressing load (that is, the vertical load) acting on the contact member 4 and the running direction load (that is, the horizontal load) of the rubber sample R are sequentially detected. Therefore, it is possible to grasp the dynamic friction coefficient of the rubber sample R based on the detection data.
  • the external environment temperature of the rubber sample R can be set to a desired temperature. Therefore, it becomes possible to perform evaluation under conditions that are more similar to the actual usage environment of the conveyor belt 12. Further, by performing the evaluation while varying the external environment temperature and the temperature of the rubber sample R, the temperature dependence of the scratch wear resistance of the rubber sample R can be grasped.
  • the temperature sensor 9c since the temperature sensor 9c is provided, it is possible to measure the surface temperature change of the rubber sample R under evaluation. Since heat energy is generated when the rubber sample R is worn, it is possible to grasp the energy when worn by the temperature measurement result by the temperature sensor 9c. Since the magnitude of this energy varies depending on the type of rubber, the temperature measurement result is useful, for example, in selecting a rubber type that can reduce this energy.
  • the support portion 17 a that supports the inner peripheral surface of the annular belt body B between the pulley 7 a and the pulley 7 b can move in the traveling direction of the belt body B. It is a mechanism that can be fixed at any position moved.
  • Other basic configurations are the same as in the previous embodiment.
  • As the support portion 17a not only a flat plate shape but also a support roller can be used as in this embodiment. Since the support portion 17a can move, the span (the support length of the belt body B pressed by the contact member 4) can be changed. Accordingly, when the contact member 4 is pressed against the surface of the rubber sample R at the position where the support portion 17a does not support the belt body B, the influence of the span on the scratch wear resistance can also be grasped.
  • the mechanism which makes the support part 17a movable is not specifically limited.
  • a mechanism that can move steplessly or a mechanism that can move stepwise may be used.
  • As a mechanism for making the support portion 17a movable for example, there is a method of setting a rail on the base 2a so that the support portion 17a can slide on the rail.
  • the pressing mechanism of this embodiment has a plurality of weight members 5 placed on the contact member 4. Specifically, the base 3d to which the holding portion 3a attached to the upper end of the contact member 4 is attached, the support 3e standing upward from the base 3d, and a plurality of weight members 5 through which the support 3e passes. A pressing mechanism is configured. These weight members 5 are placed on the base 3d in a stacked state. The base 3d is held by another member so as not to be displaced in the horizontal direction.
  • substantially the total weight of the base 3d, the column 3e and the weight member 5 acts on the surface of the rubber sample R via the contact member 4. Therefore, the pressing force on the surface of the rubber sample R can be changed by varying the number of weight members 5 and the weight of each weight member 5.
  • the pressing mechanism since the rubber sample R is substantially only subjected to a vertical downward load and hardly fluctuates up and down, the vertical vibration of the rubber sample R accompanying the running of the rubber sample R is effectively suppressed. can do. From this point of view, high-precision measurement with less noise can be performed, which is advantageous for predicting the scratch wear resistance and dynamic friction coefficient of the rubber sample R with higher accuracy. Furthermore, there is an advantage that the pressing mechanism can be simplified.

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Abstract

実使用した場合のコンベヤベルトの耐引っ掻き摩耗性を精度よく予測することができる摩耗試験装置および方法を提供する。外周面にゴムサンプルＲを固定した環状のベルト体Ｂを一対のプーリ７ａ、７ｂの間に張設してゴムサンプルＲの走行速度を所望の速度に設定し、接触部材４による押圧荷重を錘部材５によって所望の押圧荷重に設定し、接触部材４として備えているゴムサンプルＲの表面と接触する先端の仕様が異なる複数種類の接触部材４ａ、４ｂ、４ｃから所望の接触部材４を選択し、プーリ７ａを回転させて走行させたゴムサンプルＲの表面に接触部材４を押圧し、形状センサ１１により検知したゴムサンプルＲの表面の断面形状に基づいてゴムサンプルＲの引っ掻き摩耗量を演算部１１により算出する。

Description

引っ掻き摩耗試験装置および方法
　本発明は、引っ掻き摩耗試験装置および方法に関し、さらに詳しくは、実使用した場合のコンベヤベルトの上カバーゴムの耐引っ掻き摩耗性を精度よく予測することができる引っ掻き摩耗試験装置および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、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１参照）。
　鉄鉱石等の鋭利な搬送物を搬送する場合には、搬送物が上カバーゴムに突き刺さった状態で摺動することにより生じる引っ掻き摩耗が顕著になる。引っ掻き摩耗は、コンベヤベルトの心体層にまで達し易いので、上カバーゴムの耐引っ掻き摩耗性を精度よく予測できれば有益である。
　従来、ゴムの耐摩耗性を評価する試験機として、ＤＩＮ摩耗試験機やウィリアムス摩耗試験機が知られている。これら摩耗試験機は引っ掻き摩耗を把握するための試験機ではない。そのため、実使用した場合のコンベヤベルトの上カバーゴムの耐引っ掻き摩耗性を精度よく予測するには、新たな仕様の試験機が必要とされていた。
日本国特開２００１－８８９２２号公報
　本発明の目的は、実使用した場合のコンベヤベルトの上カバーゴムの耐引っ掻き摩耗性を精度よく予測することができる引っ掻き摩耗試験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引っ掻き摩耗試験装置は、一対のプーリと、この一対のプーリの間に張設される環状のベルト体と、このベルト体の外周面に固定されるゴムサンプルと、このゴムサンプルの表面に接触可能な先端が尖った接触部材と、この接触部材の先端を前記ゴムサンプルの表面に押圧する押圧機構と、前記接触部材による押圧荷重を変化させる錘部材とを備え、前記ゴムサンプルの走行速度を可変にするとともに、前記接触部材として、先端の仕様が異なる複数種類の接触部材を有し、この複数種類の接触部材から前記ゴムサンプルの表面を押圧する接触部材が任意に選択され、選択された接触部材を前記ゴムサンプルの表面に押圧する構成にしたことを特徴とする。
　本発明の引っ掻き摩耗試験方法は、外周面にゴムサンプルを固定した環状のベルト体を一対のプーリの間に張設し、このゴムサンプルの表面に対して、押圧機構によって先端が尖った接触部材を押圧する摩耗試験方法であって、試験する際には、前記ゴムサンプルの走行速度を所望の速度に設定し、前記接触部材による押圧荷重を錘部材によって所望の押圧荷重に設定し、前記接触部材として備えている前記ゴムサンプルの表面と接触する先端の仕様が異なる複数種類の接触部材から所望の接触部材を選択し、選択した接触部材を前記ゴムサンプルの表面に押圧することを特徴とする。
　本発明によれば、前記ゴムサンプルの走行速度、前記接触部材による押圧荷重を所望の設定にすることができる。そして、所望の仕様の先端を有する接触部材を前記ゴムサンプルの表面に押圧することができる。しかも、環状のベルト体の外周に固定されるゴムサンプルを使用するのでコンベヤベルトの上カバーゴムに使用されるゴムと同じ仕様のゴムサンプルの耐引っ掻き摩耗性を試験する際に、そのコンベヤベルトの実際の使用環境に類似した条件下で評価を行なうことが可能になる。それ故、実使用した場合のコンベヤベルトの上カバーゴムの耐引っ掻き摩耗性を、精度よく予測することができる。また、コンベヤベルトの耐引っ掻き摩耗性に対する張力の影響なども把握できる。
　また、前記ゴムサンプルの表面の断面形状を検知する形状センサと、この形状センサによる検知データに基づいてゴムサンプルの引っ掻き摩耗量を算出する演算部とを備えることで、任意の期間のゴムサンプルの引っ掻き摩耗量を迅速に把握することが可能になる。また、ゴムサンプルを一対のプーリから取り外すことなく引っ掻き摩耗量を把握することができる。
　また、前記一対のプーリ間に前記ベルト体の内周面を支持する支持部を設け、前記接触部材を、前記支持部が前記ベルト体を支持する位置と、前記ベルト体を支持しない位置とで前記ゴムサンプルの表面に押圧することで、耐引っ掻き摩耗性に対する支持部の影響を把握することができる。それ故、実使用した場合のコンベヤベルトの上カバーゴムの耐引っ掻き摩耗性を、より精度よく予測することができる。
　本発明の引っ掻き摩耗試験装置には、前記接触部材に作用する前記押圧荷重および前記ゴムサンプルの走行方向荷重を逐次検知する荷重センサを備えることもできる。これにより、ゴムサンプルの動摩擦係数を把握することが可能になる。
　前記ゴムサンプルの外部環境温度を可変にする温調機構を備えることもできる。これにより、ゴムサンプルの外部環境温度を所望の温度に設定することができるので、コンベヤベルトの実際の使用環境に一段と類似した条件下で評価を行なうことが可能になる。
　また、前記ゴムサンプルの表面温度を検知する温度センサを備えることもできる。これにより、評価中のゴムサンプルの表面温度変化を測定して、ゴムサンプルが摩耗する際に生じるエネルギを把握することができる。
図１は本発明の引っ掻き摩耗試験装置を正面視で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は形状センサにより検知したゴムサンプルの表面の幅方向断面形状を模式的に例示する説明図である。 図４は引っ掻き摩耗試験装置の別の実施形態を正面視で示す説明図である。 図５は引っ掻き摩耗試験装置のさらに別の実施形態を正面視で示す説明図である。 図６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７は図６のＢ－Ｂ断面図である。
　以下、本発明の引っ掻き摩耗試験装置および方法を、図に示した実施形態に基づいて説明する。
　実際のコンベヤベルトラインでは、図６、図７に例示するように、別のコンベヤベルト１８によって搬送された搬送物Ｓがコンベヤベルト１２に投入されて、このコンベヤベルト１２によって搬送先に搬送される。コンベヤベルト１２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１２は、プーリ１６ａ、１６ｂ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。
　コンベヤベルト１２は、帆布やスチールコード等の心体で構成される心体層１３と、心体層１３を挟む上カバーゴム１４と下カバーゴム１５とにより構成されている。心体層１３は、コンベヤベルト１２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１２のキャリア側では下カバーゴム１５が支持ローラ１７により支持され、リターン側では上カバーゴム１４が支持ローラ１７により支持されている。コンベヤベルト１２のキャリア側ではベルト幅方向に３つの支持ローラ１７が配置されていて、これらの支持ローラ１７によってコンベヤベルト１２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１６ａが回転駆動することにより、コンベヤベルト１２は一方向に所定の走行速度Ｖで稼働する。搬送物Ｓは上カバーゴム１４の上に投入され、上カバーゴム１４に積載されて搬送される。
　図１～図２に例示する本発明の引っ掻き摩耗試験装置１（以下、試験装置１という）は、一対のプーリ７ａ、７ｂと、接触部材４と、この接触部材４が着脱自在に取り付けられるアーム部３と、アーム部３に着脱自在に取り付けられる錘部材５と、制御部６ａとを備えている。さらに、この実施形態では、形状センサ９ａ、演算部１１、支持部１７ａ、荷重センサ９ｂ、温度センサ９ｃおよび加熱板１０ａと、制御部６ａと演算部１１を除く上述した部品が内設されるケーシング１０とを備えている。
　加熱板１０ａは、ゴムサンプルＲよりも幅広の仕様になっていて、ゴムサンプルＲを所望の温度に加熱、維持することができる。ケーシング１０として、いわゆる恒温槽を用いて内部空間を所望の温度に維持することにより、ゴムサンプルＲを所望の温度に設定できれば加熱板１０ａを省略できる。温度に加えて、内部空間を所望の湿度に設定して維持することができるケーシング１０を採用することもできる。
　プーリ７ａ、７ｂは、ベース２ａに立設された支持台８に回転可能に支持されている。少なくとも一方のプーリ７ａ、７ｂが水平移動して、プーリ７ａ、７ｂ間の距離が可変になっている。一方のプーリ７ａは、駆動モータ６によって回転駆動される。他方のプーリ７ｂはフリーに回転する。プーリ７ａの回転数は可変であり、所望の回転数に設定することができる。この回転数は制御部６ａにより制御される。プーリ７ａと駆動モータ６とは、ギヤやベルト等の伝達機構によって駆動力を伝達する構成にすることもできる。
　プーリ７ａとプーリ７ｂの間には環状のベルト体Ｂが張設されている。ベルト体Ｂの外周面にはゴムサンプルＲが固定されている。この実施形態では、ベルト体Ｂの外周側に凹部が設けられており、この凹部にゴムサンプルＲを嵌め込む構成になっている。ベルト体Ｂの外周面とゴムサンプルＲとは互いの間に生じる摩擦によって一体化させることも、互いの間に塗布した接着剤によって一体化させることもできる。或いは、ゴムサンプルＲをベルト体Ｂの外周面に加硫接着させて一体化させることもできる。また、この実施形態では、プーリ７ａとプーリ７ｂの間にベルト体Ｂの内周面を支持する平板状の支持部１７ａが設けられている。支持部１７ａは必要に応じて任意で設けられる。
　アーム部３は、ベース２ａに立設されたポスト２ｂに対して、回転軸３ｂによって上下方向に回動可能に軸支されている。アーム部３の長手方向一端部にはピン５ｃが設けられている。ピン５ｃと錘部材５は、ワイヤー５ａにより、滑車５ｂを経由して接続されている。このアーム部３、ワイヤー５ａおよび滑車５ｂが、後述するように接触部材４をゴムサンプルＲの表面に押圧する押圧機構を構成している。
　接触部材４は、このゴムサンプルＲの表面に接触可能にアーム部３に取り付けられる。詳述すると、アーム部３の長手方向他端部に固定された保持部３ａに接触部材４が着脱自在に取り付けられる。
　接触部材４としては、ゴムサンプルＲの表面と接触する先端の仕様（形状、硬さ、材質等）が異なる複数種類が備わっている。即ち、このゴムサンプルＲと同仕様の上カバーゴム１４を有するコンベヤベルト１２が搬送する搬送物Ｓの表面と類似した仕様の接触面を有する接触部材４（４ａ、４ｂ、４ｃ）が備わっている。
　例えば、搬送物Ｓが鉄鉱石であるのか、或いは他の砕石であるのかによって、鋭利さや硬さ等が異なるので、これらに類似した接触面を有する複数種類の接触部材４を備える。そして、複数種類の接触部材４（４ａ、４ｂ、４ｃ）から任意の接触部材４を選択して保持部３ａに取り付けられる構成になっている。
　錘部材５は、ワイヤー５ａの端部に着脱自在に取り付けられ、取り付ける錘部材５の個数や種類等を適宜、変更することができる。錘部材５の荷重により、ワイヤー５ａに接続されているピン５ｃは上方向に吊り上げられ、アーム部３はアーム部３の長手方向中途の位置にある回転軸３ｂを中心にして上下方向に回動する。これに伴って、接触部材４がゴムサンプルＲの表面を押圧することになる。このようにアーム部３、ワイヤー５ａおよび滑車５ｂが押圧機構を構成しているが、接触部材４をゴムサンプルＲの表面に押圧できれば別の押圧機構を採用することができる。この実施形態では、回転軸３ｂに対する押圧部材４、ピン５ｃの間隔を変更することで、接触部材４によるゴムサンプルＲに対する押圧力を調整できる。
　錘部材５は、ゴムサンプルＲに対する接触部材４による押圧荷重を変化させるものであればよい。即ち、錘部材５の重さによって、接触部材４のゴムサンプルＲの表面に対する押圧力を変化させることができる。
　形状センサ９ａは例えばケーシング１０に取り付けられて、ゴムサンプルＲの表面の断面形状を検知する。形状センサ９ａによる検知データは、演算部１１に入力される。形状センサ９ａとしては種々のセンサを用いることができるが、例えば、ゴムサンプルＲの表面に照射したレーザー光を受光して距離を検知するセンサを用いる。
　荷重センサ９ｂは、アーム部３の長手方向他端部の下面に取り付けられている。荷重センサ９ｂにより、接触部材４に作用する押圧荷重およびプーリ７ａ、７ｂの間に張設される環状のベルト体Ｂの走行方向荷重を逐次検知する。即ち、ベルト体Ｂ（ゴムサンプルＲ）を押圧している接触部材４に作用する鉛直方向荷重および水平方向荷重が逐次、荷重センサ９ｂにより検知される。
　温度センサ９ｃは、このゴムサンプルＲの表面温度を逐次検知する。荷重センサ９ｂおよび温度センサ９ｃによる検知データは、制御部６ａに入力される。
　次に、この試験装置１を用いてゴムサンプルＲの耐引っ掻き摩耗性を評価する試験方法を説明する。
　プーリ７ａとプーリ７ｂの間に張設されている環状のベルト体Ｂの外周面に評価対象物となるゴムサンプルＲを固定して、駆動モータ６を回転駆動する。この際に、プーリ７ａ、７ｂ間の距離を調節してベルト体Ｂ（ゴムサンプルＲ）を所望の張力で張設する。また、ベルト体Ｂの走行速度を所望の速度に設定し、押圧機構による接触部材４のゴムサンプルＲの表面に対する押圧荷重を錘部材５によって所望の押圧荷重に設定する。
　接触部材４は、複数種類の接触部材４（４ａ、４ｂ、４ｃ）から所望の接触部材を選択して保持部３ａに装着する。これにより、所望の接触部材４をゴムサンプルＲの表面に押圧するともに、ゴムサンプルＲの表面の断面形状を形状センサ９ａにより検知する。この実施形態では、支持部１７ａの真上の位置で接触部材４がゴムサンプルＲの表面を押圧している。ゴムサンプルＲは所定の押圧荷重で接触部材４により継続的に押圧されつつ走行するので、先端が尖った接触部材４によって表面が引っ掻かれて筋状に摩耗することになる。
　本発明によれば、評価対象物となるゴムサンプルＲがコンベヤベルト１２の実際の使用環境に類似した条件下で評価を行なうことが可能になる。即ち、プーリ７ａ、７ｂの間に張設される環状のベルト体Ｂ（ゴムサンプルＲ）の走行速度は、コンベヤベルト１２に投入される際の搬送物Ｓの水平方向速度とコンベヤベルト１２の水平方向の走行速度との差、即ち、コンベヤベルト１２と投入される搬送物Ｓとの水平方向の相対速度と、同等の条件にする。接触部材４による押圧荷重は、搬送物Ｓの単位時間当たりの投入重量、投入高さ等に応じて、コンベヤベルト１２が搬送物Ｓから受ける押圧荷重と同等の条件にする。
　しかも、環状のベルト体Ｂを用いるので、コンベヤベルト１２の実際の使用環境に極めて類似した条件下にすることができる。したがって、実使用した場合のコンベヤベルト１２の上カバーゴム１４（ゴムサンプルＲ）の耐引っ掻き摩耗性を精度よく予測することが可能になる。ゴムサンプルＲの耐引っ掻き摩耗性に対する張力の影響なども把握できる。
　この実施形態では、演算部１１が、形状センサ９ａによる検知データに基づいてゴムサンプルＲの引っ掻き摩耗量を算出する。具体的には、図３で示すように、前回検知時の表面Ｒ１と今回検知時の表面Ｒ２との上下変位Ｈを求め、その数値をゴムサンプルＲの幅方向の区間で積分することでデータ検知断面におけるゴムサンプルＲの引っ掻き摩耗量（斜線部の面積）を算出することができる。この演算をゴムサンプルＲの長手方向全周について行うことで、ゴムサンプルＲ全体における引っ掻き摩耗量を算出することができる。或いは、ゴムサンプルＲの単位長さ当たりの引っ掻き摩耗量を算出する。このように、任意の期間の任意の位置（範囲）のゴムサンプルＲの引っ掻き摩耗量を迅速に把握することが可能になる。
　従来、ゴムサンプルＲの摩耗量を把握するには、ゴムサンプルＲを接触部材４によって引っ掻く前と後とでゴムサンプルＲの重量を測定し、この測定重量の差に基づいて摩耗量を算出していた。この際に、ゴムサンプルＲを一対のプーリ７ａ、７ｂから取り外す必要があった。特に、プーリ７ａ、７ｂが両持ち構造で回転可能に軸支されていると、このゴムサンプルＲの取り外し作業に多大な工数を要していた。ところが、この試験装置１によればゴムサンプルＲを一対のプーリ７ａから取り外すことなく引っ掻き摩耗量を把握することができる。そのため、作業効率が著しく向上する。
　この実施形態では、それぞれのプーリ７ａ、７ｂが片持ち構造で回転可能に軸支されているが、両持ち構造で回転可能に軸支される構成にすることもできる。それぞれのプーリ７ａ、７ｂを両持ち構造にすると、ベルト体Ｂ（ゴムサンプルＲ）をより安定して走行させることができる。また、実際のコンベヤ装置のプーリの殆どが両持ち構造なので、コンベヤベルトの実際の使用環境に一段と類似した条件にすることができる。それぞれのプーリ７ａ、７ｂを両持ち構造にすると、上述したようにゴムサンプルＲを一対のプーリ７ａ、７ｂから取り外すために要する工数が多大になるが、形状センサ９ａを用いることにより、その工数を削減することができる。
　ベルト体ＢとゴムサンプルＲとを非接着として互いを分離自在な構成にしておくと、使用したゴムサンプルＲだけを交換すればよく、ベルト体Ｂを繰り返し使用できるという利点がある。また、ゴムサンプルＲの引っ掻き摩耗量を把握する時に、ゴムサンプルＲの長手方向中途の位置をベルト幅方向に分断すれば、ゴムサンプルＲだけを一対のプーリ７ａ、７ｂから容易に取り外すことできる。それ故、形状センサ９ａを用いなくても多大な工数を要することなく、ゴムサンプルＲの測定重量に基づいてゴムサンプルＲの引っ掻き摩耗量を把握することができる。
　プーリ７ａ、プーリ７ｂの間にベルト体Ｂの内周面を支持する支持部１７ａを設けることで、接触部材４を、支持部１７ａがベルト体Ｂを支持する位置と、ベルト体Ｂを支持しない位置とでゴムサンプルＲの表面に押圧することができる。これにより、２つの位置でのゴムサンプルＲの耐引っ掻き摩耗性（摩耗量や摩耗状態など）の違いを把握することができる。それ故、実使用した場合のコンベヤベルト１２の上カバーゴム１４（ゴムサンプルＲ）の耐引っ掻き摩耗性を、より精度よく予測することができる。
　さらにこの実施形態では、接触部材４に作用する押圧荷重（即ち、鉛直方向荷重）およびゴムサンプルＲの走行方向荷重（即ち、水平方向荷重）を逐次検知する。そのため、検知データに基づいてゴムサンプルＲの動摩擦係数を把握することが可能になる。
　また、この実施形態では、ゴムサンプルＲの外部環境温度を所望の温度に設定することができる。そのため、コンベヤベルト１２の実際の使用環境に一段と類似した条件下で評価を行なうことが可能になる。また、外部環境温度やゴムサンプルＲの温度を異ならせて評価を行なうことで、ゴムサンプルＲの耐引っ掻き摩耗性の温度依存性を把握することができる。
　また、温度センサ９ｃを備えているので、評価中のゴムサンプルＲの表面温度変化を測定することができる。ゴムサンプルＲが摩耗する際には、熱エネルギが生じるので、温度センサ９ｃによる温度測定結果によって摩耗する際のエネルギを把握することができる。ゴムの種類によってこのエネルギの大きさは異なるので、温度測定結果は、例えば、このエネルギを小さくできるゴム種を選択するには有益である。
　図４に例示する摩耗試験装置１の別の実施形態では、プーリ７ａとプーリ７ｂの間に環状のベルト体Ｂの内周面を支持する支持部１７ａがベルト体Ｂの走行方向に移動でき、移動した任意の位置で固定できる機構になっている。その他の基本構成は先の実施形態と同じである。支持部１７ａとしては平板状だけでなく、この実施形態のように支持ローラを用いることもできる。支持部１７ａが移動できるのでスパン（接触部材４によって押圧されるベルト体Ｂの支持長さ）を変更することができる。したがって、支持部１７ａがベルト体Ｂを支持しない位置で、接触部材４をゴムサンプルＲの表面に押圧して測定する場合は、耐引っ掻き摩耗性に対するスパンの影響も把握できる。
　尚、支持部１７ａを移動可能にする機構は特に限定されない。無段階で移動できる機構にしてもよいし、段階的に移動できる機構にしてもよい。支持部１７ａを移動可能にする機構としては例えば、ベース２ａにレールを設置して支持部１７ａをレール上でスライド可能にする方法等がある。
　図５に例示する摩耗試験装置１の別の実施形態は、既述した実施形態とは、接触部材４をゴムサンプルＲの表面に押圧する押圧機構が異なっている。その他の基本構成は先の実施形態と同じである。
　この実施形態の押圧機構は、接触部材４に載置される複数の錘部材５を有している。詳しくは、接触部材４の上端部に装着された保持部３ａが取付けられる基台３ｄと、この基台３ｄから上方に立設された支柱３ｅと支柱３ｅが貫通する複数の錘部材５とで押圧機構が構成されている。これら錘部材５が積層状態で基台３ｄに載置されている。基台３ｄは水平方向にずれないように別の部材によって保持される。
　この実施形態では、実質的に基台３ｄ、支柱３ｅおよび錘部材５の総重量が、接触部材４を介してゴムサンプルＲの表面に作用する。したがって、錘部材５の個数や個々の錘部材５の重さを異ならせることにより、ゴムサンプルＲの表面に対する押圧力を変化させることができる。
　また、押圧機構によって接触部材４およびゴムサンプルＲには実質的に鉛直方向荷重のみが作用するので、接触部材４およびゴムサンプルＲに作用する水平方向荷重のばらつきを大幅に小さくすることができる。これに伴って、ノイズの少ない高精度の測定ができ、ゴムサンプルＲの耐引っ掻き摩耗性や動摩擦係数をより高精度で予測するには有利になる。
　さらに、この押圧機構によれば、ゴムサンプルＲに実質的に鉛直下向き荷重のみを負荷していて上下に変動し難いので、ゴムサンプルＲの走行に伴うゴムサンプルＲの上下振動を効果的に抑制することができる。この観点からも、ノイズの少ない高精度の測定ができるので、ゴムサンプルＲの耐引っ掻き摩耗性や動摩擦係数をより高精度で予測するには有利になる。さらには、押圧機構を簡素にできるメリットもある。
１　引っ掻き摩耗試験装置
２ａ　ベース
２ｂ　ポスト
２ｃ　可動台
３　アーム部
３ａ　保持部
３ｂ　回転軸
３ｃ　軸孔
３ｄ　基台
３ｅ　支柱
４（４ａ、４ｂ、４ｃ）　接触部材
５　錘部材
５ａ　ワイヤー
５ｂ　滑車
５ｃ　接続部材
６　駆動モータ
６ａ　制御部
７ａ、７ｂ　プーリ
８　支持台
９ａ　形状センサ
９ｂ　荷重センサ
９ｃ　温度センサ
１０　ケーシング（温調機構）
１０ａ　加熱板（温調機構）
１１　演算部
１２　コンベヤベルト
１３　心体層
１４　上カバーゴム
１５　下カバーゴム
１６ａ、１６ｂ　プーリ
１７　支持ローラ
１７ａ　支持部
１８　別のコンベヤベルト
Ｂ　ベルト体
Ｒ　ゴムサンプル
Ｒ１　前回検知時のゴムサンプルの表面
Ｒ２　今回検知時のゴムサンプルの表面
Ｓ　搬送物

Claims (9)

  1. 　一対のプーリと、この一対のプーリの間に張設される環状のベルト体と、このベルト体の外周面に固定されるゴムサンプルと、このゴムサンプルの表面に接触可能な先端が尖った接触部材と、この接触部材の先端を前記ゴムサンプルの表面に押圧する押圧機構と、前記接触部材による押圧荷重を変化させる錘部材とを備え、前記ゴムサンプルの走行速度を可変にするとともに、前記接触部材として、先端の仕様が異なる複数種類の接触部材を有し、この複数種類の接触部材から前記ゴムサンプルの表面を押圧する接触部材が任意に選択され、選択された接触部材を前記ゴムサンプルの表面に押圧する構成にしたことを特徴とする引っ掻き摩耗試験装置。
  2. 　前記ゴムサンプルの表面の断面形状を検知する形状センサと、この形状センサによる検知データに基づいて前記ゴムサンプルの引っ掻き摩耗量を算出する演算部とを備えた請求項１に記載の引っ掻き摩耗試験装置。
  3. 　前記一対のプーリ間に前記ベルト体の内周面を支持する支持部を設け、前記接触部材を、前記支持部が前記ベルト体を支持する位置と、前記ベルト体を支持しない位置とで前記ゴムサンプルの表面に押圧できる構成にした請求項１または２に記載の引っ掻き摩耗試験装置。
  4. 　前記接触部材に作用する前記押圧荷重および前記ゴムサンプルの走行方向荷重を逐次検知する荷重センサを備える請求項１～３のいずれかに記載の引っ掻き摩耗試験装置。
  5. 　前記ゴムサンプルの外部環境温度を可変にする温調機構を備える請求項１～４のいずれかに記載の引っ掻き摩耗試験装置。
  6. 　前記ゴムサンプルの表面温度を検知する温度センサを備える請求項１～５のいずれかに記載の引っ掻き摩耗試験装置。
  7. 　外周面にゴムサンプルを固定した環状のベルト体を一対のプーリの間に張設し、このゴムサンプルの表面に対して、押圧機構によって先端が尖った接触部材を押圧する摩耗試験方法であって、試験する際には、前記ゴムサンプルの走行速度を所望の速度に設定し、前記接触部材による押圧荷重を錘部材によって所望の押圧荷重に設定し、前記接触部材として備えている前記ゴムサンプルの表面と接触する先端の仕様が異なる複数種類の接触部材から所望の接触部材を選択し、選択した接触部材を前記ゴムサンプルの表面に押圧することを特徴とする引っ掻き摩耗試験方法。
  8. 　前記ゴムサンプルの表面の断面形状を形状センサにより検知し、この形状センサによる検知データに基づいて前記ゴムサンプルの引っ掻き摩耗量を演算部により算出する請求項７に記載の引っ掻き摩耗試験方法。
  9. 　前記一対のプーリ間で前記ベルト体の内周面を支持部により支持し、前記接触部材を、前記支持部が前記ベルト体を支持する位置と、前記ベルト体を支持しない位置とで前記ゴムサンプルの表面に押圧させる請求項７または８に記載の引っ掻き摩耗試験方法。
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