Jan 2019 版 ラルメカローラ総合カタログ Chapter 1 Technical information 第 1 章ベルトコンベヤ & ローラ / プーリ選定の手引き

Transcription

1 Jan 2019 版 ラルメカローラ総合カタログ Chapter 1 Technical information 第 1 章ベルトコンベヤ & ローラ / プーリ選定の手引き

2 RULMECA Rollers and components for bulk handling ラルメカローラ総合カタログ Chapter 1 Technical information 第 1 章ベルトコンベヤ & ローラ / プーリ選定の手引き 目次 1.1 始めに 1.2 この手引書で使われる記号 1.3 ベルトコンベヤの技術特性 1.4 ベルトコンベヤ構成部品 & そのサイズ 1.5 設計基準 搬送物特性 ベルト速度 ベルト幅 ローラを保持するトラフ架台 据付ピッチ 及び 移行間距離 接線力 動力 従動抵抗 ベルト重量 テンション そして そのチェック ベルトコンベヤの駆動 及び 各プーリの寸法 / 仕様 1.6 ローラ その機能と選定基準 速度に基づくローラ径の選定 許容荷重に基づくローラの選定 1.7 ベルトへの載せ込み そして インパクトローラ インパクトローラの衝撃負荷の計算 1.8 その他の付属機器装置 1.9 計画ベルトコンベヤでの選定事例 この冊子は ラルメカ総合カタログ ( 英語版 ) 4 rel. BU EN 07/03 の第 1 章 Technical information / ベルトコンベヤ及びローラ / プーリ選定の仕方 ( 全 58 頁 ) を一部省略編集し 日本語化したものです ベルトコンベヤの計算に関する 解りやすくしかも安価な手引書がなかなか身近に見いだせない昨今 ISO 1537 ; 1973 及び JIS B8803 ; 2008 ベルトコンベヤ用ローラ に準じたこの手引書 ( Technical information ) が皆様のお役にたちますなら幸甚です 尚 ローラ総合カタログ ( 英語版 ) はラルメカのホームページ ( rulmeca.com ) からダウンロードできます 2012 年 6 月 バルクワールド

3 1.1 Introduction ( はじめに ) 原材料或いは加工された製品を搬送するプロジェクト設計をする際に その荷をどのくらい搬送するのか 又 どういう方法で行うかに依って その方向性が定まり 最も経済的で効果的な方策が選ばれます そして その設計は プラント建設にあたっての側面だけでなく メンテナンスの面にも配慮して さまざまな状況を想定し そして 過負荷状態が起こりえる事さえ考慮に入れて それらに対する柔軟性と適応性を持ち あらゆる状態に対処できる能力をもった設計が行わなくてはなりません ベルトコンベヤは こうしたニーズを満たしクリアした搬送手段として 過去 10 年の間に確実に増えてきています 事実 他の搬送手段と比較すると最も経済的で 且つ 最も様々で困難な状況に柔軟に適応できる搬送手段です 今日 ベルトコンベヤは 水平か上り傾斜の場合だけに使用されるのではありません 今や カーブのベルトコンベヤも実用化され 下り傾斜のベルトコンベヤも登場し そして ベルトコンベヤの速度はびっくりするほど早くなりました しかしながら この 選定の手引き は ベルトコンベヤのプロジェクト設計をするにあたっての 万能書 として用意されたものではありません この手引書はベルトコンベヤの最も重要なパーツをどう選定したらよいかについての諸基準を提供する目的で用意されたものです このテクニカル インフォメーションである手引書は 以下の各セクションで設計にあたっての基本的な裏付けを提供すると共に 計画するコンベヤプロジェクトのプランをテクニカルな側面から具体的に検討できる手助けになる事を意図して作成された手引書です 1

4 1.2 Technical symbols ( この手引書で使われる記号 ) 記号 内容 単位 a キャリア架台セットのピッチ (pitch of troughing set) m A ローラ軸長 (length or roller spindle) mm a g プーリ鏡面と軸受設置間の芯間距離 (distance between the pulley flange and support) m a i インパクトキャリア架台セットの取付ピッチ (pitch of impact sets) m a o キャリア架台セットの取付ピッチ (pitch of carrying sets) m a t 角度任意調整キャリア架台の取付ピッチ (pitch of transition sets) m a u リターンセットの取付ピッチ (pitch of return sets) m B ローラ管長 (length of roller shell) mm C ローラ取付内々寸法 (distance between roller supports) mm Ca キャリアセットにかかる静荷重 (static load on the carrying set) dan ca キャリアセットの中央ローラにかかる荷重 (load on central roller of the carrying set) dan Ca 1 キャリアセットにかかる動荷重 (dynamic load on the carrying set) dan cd ベアリングにかかる動荷重 (dynamic load on the bearing) dan Cf 衝撃を受けるローラ / 架台セットの恒久弾性率 (constant of elasticity of a frame/impact roller) Kg/m ch ローラシャフトの架台受けフライス加工面幅 (flats of roller shaft) mm C o ベアリングにかかる静荷重 (static load on bearing) dan Cp 駆動プーリシャフトにかかる負荷 (resulting load of associated forces on motorized drum shaft) dan Cp r 従動プーリシャフトにかかる負荷 (resulting load of associated forces on idler drum shaft) dan Cq コンベヤ機長如何に基づく抵抗係数 (coefficient of fixed resistance) --- Cr リターンセットにかかる静荷重 (static load on the return set) dan cr リターンセットのローラにかかる荷重 (load on the roller of return set) dan Cr 1 リターンセットにかかる動荷重 (dynamic load on the return set) dan Ct 環境温度抵抗変動係数 (coefficient of passive resistance given by temperature) --- Cw ベルト巻付角度係数 (wrap factor) --- d ローラ軸の直径 (diameter of spindle/shaft) mm D ローラ / プーリの外径 ( diameter of roller/pulley) mm E 鋼材弾性率 (modules of elasticity of steel) dan/mm 2 e 自然対数指数 (logarithmic natural base) f 搬送物 / ベルト & ローラ回転部間の摩擦係数 (coefficient of internal friction of material & of rotating parts)-- f a f r ベルト / プーリ間の巻付角に依る摩擦係数 (coefficient between the belt & drum given an angle of wrap)--- 2 台の連続したキャリア架台間でのベルトたわみ幅 (deflection of belt between two consecutive troughing set)m ft 左右対称シャフトのたわみ部分長さ (deflection of a symmetrical shaft) mm Fa 上り傾斜コンベヤ部分の接線力 (tangential force to move the belt in the direction of movement) dan Fd インパクト ( 衝撃 ) 係数 (factor of impact) --- Fm 環境係数 (environment factor) --- Fp 最も負荷がかかる中央部ローラのトラフ補正係数 (contribution factor) --- Fp 1 キャリアセット中央ローラでのトラフ補正係数 (contribution factor on the central roller of a troughing set)--- 2

5 記号 内容 単位 Fr 下り傾斜コンベヤ部分の接線力 (tangential force to move the belt in the return direction) dan Fs サービス ( 稼働 ) 係数 (service factor) --- Fu 総接線力 (total tangential force) dan Fv 速度係数 (speed factor) --- G 固定架台間距離 (distance between support brackets) mm Gm 大塊原材料重量 (weight of lump of material) Kg H ベルト揚程 (height change of belt) m Hc 修正落下高さ距離 (correct height of fall) m Hf 搬送物が上からホッパーまで落ちる落下高さ距離 (height of fall of material belt-screen) m Ht 駆動プーリと重錘プーリの芯間高さ距離 (height change between motorized drum & counterweight) m Hv 搬送物がホッパーから下まで落ちる落下高さ距離 (height of fall of material screen-receiving belt) m l C 駆動プーリと重錘プーリの芯間長さ距離 (distance from center of motorized drum to the center of counterweight connection) m l M 搬送容量 ( load volume) m 3 /h l V ベルト搬送能力 (belt load = material flow = ) t/h l VM 1M/ 秒当り修正搬送容量 (load volume corrected to 1 m/s in relation to the inclination & irregularity of the feed)m 3 /h l VT 1M/ 秒当りの理論搬送容量 ( load volume theoretic to 1 m/s ) m 3 /h J シャフト断面慣性モーメント (moment of inertia of screen of material) mm 4 K 傾斜係数 (inclination factor) --- K 1 修正傾斜係数 (correct factor) --- σ amm 許容応力 (admissive stress) dan/mm 2 L コンベヤ芯間機長 (load centers) m Lb 大塊搬送物のサイズ (dimensions of material lump) m Lt 移行間距離 (transition distance) m Mf 曲げモーメント (bending moment) dan/m Mif 理想曲げモーメント (ideal bending moment) dan/m Mt ねじれモーメント (torsion moment) dan/m N ベルト幅 (belt width) mm n 分当り回転数 (revolution per minute) rpm P 出力 (absorbed power) kw P d 動落下荷重 (dynamic falling force) Kg pi 落下搬送物の衝撃荷重 (impact force of falling material) Kg pic 中央ローラにかかる衝撃荷重 (force impact on central roller) Kg P pri リターン側回転部重量 (weight of lower rotating parts) Kg P prs キャリア側回転部重量 (weight of upper rotating parts) Kg q b 1M 当りベルト重量 (weight of belt per linear meter) Kg/m q bn 1M 当りベルト比重の重量 (weight of belt density) Kg/m 2 q G 1M 当り搬送物重量 (weight of material per linear meter) Kg/m

6 注記 : Kg 表記は ここでは Force( 力 ) の単位 として使用しています 3 記号 内容 単位 q RO 1M 当りキャリア側回転部重量 (weight of the upper rotating parts referred to the troughing set pitch) Kg/m q RU 1M 当りリターン側回転部重量 ( weight of the lower rotating parts referred to the troughing set pitch) Kg/m q S 搬送物比重 ( specific weight) t/m 3 q T プーリ重量 (weight of drum) dan RL モータープーリのプーリ管長 (length of motorized drum face) mm S 搬送断面積 (section of belt material) m 2 T 0 テール端部での負荷がかかる地点でのその Min 張力 (minimum tension at end of load zone) dan T 1 ベルトを引き込む側の張力 (tension of input side) dan T 2 ベルトを送りだす側の張力 (tension of output side) dan T 3 テール部の張力 (tension of idler side) dan T g 重錘プーリの重さがかかる地点での張力 (tension on belt at the point of counterweight connection) dan T max ベルトに最も負荷がかかる地点での張力 (tension on belt at the point of highest belt stress) dan Tu max ベルトの mm 当り Max 張力 (unitary maximum tension of belt) dan/mm Tx 任意地点 x でのベルト張力 (tension of the belt at a considered point) dan Ty 任意地点 y でのベルト張力 (tension of the belt at a considered point) dan v ベルト速度 (belt speed) m/s V 両端ベルト面の Max 曲り長 (maximum rise of edge of belt) mm W 抵抗モーメント (module of resistance) mm 3 α プーリ巻付角度 (angle of wrap of belt on pulley) degree α a 回転左右対称シャフトの傾斜度 (inclination of rotating symmetrical shaft) rad β 側角 (angle of overload) degree γ ホッパー受面の傾斜角度 (angle of screen inclination) degree σ 上り傾斜コンベヤの勾配角度 (inclination of conveyor) degree λ キャリアセット傾斜角 (inclination of side roller of troughing set) degree λ 1 キャリアセット内側ローラ傾斜角 (inclination of intermediate roller of troughing set)degree = 注記 :5 槽の ガーランド 吊下キャリアなどの場合の中央ローの外側にあるローラ = λ 2 キャリアセット外側ローラ傾斜角 (inclination of external roller of side roller) degree= = 注記 :5 槽の ガーランド 吊下キャリアなどの場合の両端外側にあるローラ = η 伝達効率 (efficiency) --- ψ ベアリングのたわみ角度 (angle deflection of bearing) degree

7 4 1.3 Technical characteristics of belt conveyors ( ベルトコンベヤの技術特性 ) ベルトコンベヤの機能は 粉や石のようなバラ物 ( bulk ) を連続して搬送する事にあります その搬送するバラ物原材料が均質であれ 或いは 大小入り混じった状態であれ搬送に影響はなく 又 コンベヤの機長は数メートルから 10 キロメートルに至るものまで様々です ベルトコンベヤの主要構成パーツの一つはゴムベルトで このゴムベルトには二つの機能があります - 搬送原材料を包み込む機能 - そのベルト上の搬送物を動かすに足る力を伝達する機能 ベルトコンベヤはベルト上に積載された搬送物を連続して移送するように設計されたものです ベルト 払出ホッパー 載込ホッパー インパクトキャリアセット キャリアセット テールプーリ リターンセット 駆動プーリ ベルトコンベヤの基本構成図 ベルトコンベヤのベルト積載面は 行きのキャリア側では上になり 返りのリターン側では下となって ベルトはコンベヤフレームに取り付けられたキャリア架台 / リターン架台のローラの上を順次回転します そして コンベヤの両端部ではベルトがプーリを包みこむように回り 片方のプーリはモーターとジョイントして動力をベルトに伝えます ベルトコンベヤに対比される他の搬送手段としては 例えば 大型トラックがありますが それと比較するとベルトコンベヤには次のような利点があります - 作業に従事する人が少なくてすむ事 - 消費エネルギーが少なくてすむ事 - コンベヤシステムが周りの環境から独立している事 - ビジネスにかかるコストを低く抑える事ができる事

8 大容量のベルトコンベヤの場合 大型トラック等の搬送手段と較べると 40~60 % のコストセービングができます 5 ベルトコンベヤに使用される機械部品や電気機器 例えば ローラとかプーリ 又 軸受 それからモーターと云ったものは 現在 最高の製造技術で作られています その品質レベルは主要企業の企業努力に依って行きつくところまで行った感があり 品質は保証され長寿命になっています コンベヤの主要なパーツ部品と云えばローラ及びベルトで 設計及び据付が完璧ならメンテナンスはほとんど必要ないはずです ゴムベルトは必要時或いは特別な場合にのみメンテナンスをすれば用が足ります それはローラも同じで ローラはベアリングを守るシールが施されており ベアリングの給油は必要ない無給油仕様になっています 故に ラルメカ社の高い品質と最先端のテクノロジーは ローラに対するメンテナンスについてのコンベヤ業界の常識を今後大きく変えるかもしれません ちなみに 駆動プーリのゴムラギングは少なくとも 2 年の寿命を保ちます 載せ込み 或いは 払い出しのヶ所での適切なベルトの " クリーンニング " は 取付する経費とはさほどのものではありませんが きちんと " クリーング " をするとしないでは コンベヤの円滑な稼働に大きな影響を与えます こうした " クリーンニング " をするしないと云ったファクターは 結果として ランニングコストに直結しますが これはコンベヤ条件がハードな掘削の現場とかトンネル工事でその差が顕著に現われます ベルトコンベヤはその傾斜角が 18 度以内の普通の上り傾斜のコンベヤならスムースに搬送物を積載し 又 下りのラインであれば電力を逆に得る事も可能です ちなみに ベルトコンベヤのプロジェクトにあっては コンベヤ総長で 100 km に達し その中の一つのコンベヤで 15 km に及ぶ実例があります ベルトコンベヤのフレキシビィティ 即ち 柔軟な対応性を利用し 且つ ベルトコンベヤの強みと経済性を生かし ベルトコンベヤは粉 砂等のバラ物を搬送する実際的なソリューションとして活躍しています この分野で日々行われている技術革新は 更なる利便性を我々に提供してくれるにちがいありません

9 6 以下の各図は ベルトコンベヤの典型的な事例を図式化したものです 図 2-1 水平のベルトコンベヤ事例 図 2-5 水平及び傾斜のベルトコンベヤで コンベヤを二つに分ける事が採用された事例 図 2-2 水平のベルトコンベヤで上り傾斜がある事例で設置空間に上りを許容する空間があり単一の駆動が求められた事例 図 2-6 水平部分及び上り傾斜部分があるベルトコンベヤで 単体コンベヤにする設置空間が無く 且つ 負荷の面で二つのコンベヤが必要と判断された事例 図 2-3 上り傾斜で搬送し次に水平部分があるベルトコンベヤで単一駆動が求められ 且つ それが可能な設置空間がある事例 図 2-7 水平部分がある単一のベルトコンベヤで しかも 上りか下りを伴う傾斜を含むベルトコンベヤの事例 図 2-4 上り傾斜部分及び水平部分があるベルトコンベヤで 単体コンベヤにする設置空間が無く 且つ 負荷の面で二つのコンベヤが採用された事例 図 2-8 上りか下り傾斜の途中で荷が積載されるベルトコンベヤ事例

10 7 1.4 Components & their sizing ( ベルトコンベヤ構成部品 & そのサイズ ) 下図 3 のイラストは典型的なベルトコンベヤを描き コンベヤを構成する主要なパーツを示したものです 実際には コンベヤの用途によってコンベヤ毎に違いがあり 例えば荷の載せ込み場所や引き出し場所での在り様は各コンベヤでに実に様々ですし 又 上り傾斜 / 下り傾斜のあり様も一様ではありません そして 付属機器を付けるか付けないかも 各コンベヤに依って異なります 駆動の伝達一般にはこれまでの減速機に依る駆動方法が普通ですが モータープーリに依る駆動方法もあります - 従来の減速機に依る駆動ベルトへの駆動伝達を構成するのは 駆動プーリ及びテールプーリで 駆動プーリの直径はベルト上の負荷如何によってその大きさは決まり テールプーリはそれに準じます 動力は直接のカップリングに依る減速機の動力伝達か或いは平行シャフト駆動に依る駆動伝達方式となります - モータープーリに依る駆動モータープーリの場合 モーター ギヤ ベアリング等がプーリ管体の中に入り 外部から保護される設計になっていて 動力をベルトに直接伝達します モータープーリは従来の駆動方法と異なり モーターやスプロケット / チェーンと云った外部に設けるものが全部管体に収まっているので 安全で場所を取りません 今日 モータープーリは外径で 1000 mm 出力で 250 kw まで製品化され その動力伝達効率は最高で 98 % の高伝達効率を達成している機種もあります 載込ホッパーキャリアセット自動調芯キャリアセット雨カバー角度任意調整キャリアセット 駆動プーリ クリーナー プレッシャー リターンセット プーリ スナッブプーリ テールプーリ V 型スクレーパー 自動調芯リターンセット 懸垂付テンションプーリ

11 スナッブプーリ 8 駆動プーリ従来の駆動方式の場合であれ モータープーリに依る駆動方式であれ プーリ管体の表面は管体そのままか 或いは 一定の厚みを伴ったゴム板で被覆されている管体で設計され 計算された動力をベルトに伝達します プーリ管体のゴムラギングは 魚の骨の形のようなダブルヘリカルと呼ばれる左右対称斜溝のゴム被覆か ベルト走行方向と直交する横溝のスーパーと呼ばれるゴム被覆か 或いは ダイヤモンドパターン形のゴムを被覆する場合があります いずれも ベルトとプーリ間の摩擦を増す目的とプーリ表面に付く雨水を逃す目的の為に施されるものです プーリの直径はベルトの種類及びその強度等の側面と 又 プール表面の摩擦力をどう設定するかで決まります テールプーリテールプーリは特別の場合を除き 通常 ゴム板で被覆を施す必要は通常ありません そして テールプーリの直径は 駆動プーリより小さく設計されます ベンドプーリ & スナッブプーリこれらのプーリは ベルトの巻き付け角度を増す為とベルト進行方向を変える必要から設けられるもので 重錘を伴うテンションプーリのような事例や可動式のアンローダーの事例も このプーリに含まれます ローラベルトを支え 荷が載った状態のベルトを円滑 且つ 容易に動かす事が出来るようにするのがローラの役目です ローラはベルトコンベヤを構成する最も重要な部品の一つで コンベヤの総体コストに大きな影響を与えます 計画するコンベヤに相応しいローラの径や規格を選定する作業は 稼働した際のプラントの効率に大きく影響し 又 建設コストにも大きく左右します キャリアセット & リターンセットキャリアローラは 普通 溶接架台に組み込まれて使用され 架台はコンベヤフレームに跨るように組み付けて使用されます 両端ローラの傾斜角は普通 20 ~ 45 ですが " ガーランド " の吊下式なら 60 も可能です リターンローラは 1 本のローラでベルトを支えるか 或いは 2 本で傾斜角 10 で V 字型を構成してベルトを支えるタイプが一般的な設計です 尚 搬送する原材料に依っては ローラを同じ長さで作らず左右対称の架台形状にしないで 搬送物に合わせた設計をするキャリアセットもあります テンション ( 緊張 ) 装置

12 ベルトを駆動プーリに接触させて必要な伝達力を保持させる為にテンション装置は使用されますが その方途は スクリュー テークアップ方式であったり 重錘式テークアップ 9 方式であったり 或いはウインチに依る巻き取りテークアップ方式であったりと様々です 重錘式のテークアップですと ベルトの張り状態如何に関係なくベルトへのテンションがコンスタントに得られる利点があります 設計にあたってのテンションプーリの重さはベルト張力の Min 必要張力を備え 且つ ベルトの過度の緊張状態の避ける重さとなります テンション装置の Min 許容移動距離値については 帆布ベルトの場合はコンベヤ機長の 2 % を超えないように設定する事 又 スチールコードベルトの場合はコンベヤ機長の 0.5 % を超えないように設定する事が必要です ホッパーホッパーの設計にあたっての留意点は 荷のスムーズなホッパーへの移行と その際の衝撃を出来るだけ吸収し 荷がホッパー内で閉塞しないようにすると共に ベルトに損傷を与えないようにする事です つまり 搬送物がホッパーに連続して入ってきたら支障なく受け入れ 一定に滞留させながらも円滑に払い出しができるように設計します ホッパーの傾斜角度は 搬送物自体の自然に流れ出る角度に依って 及び そのコンベヤの速度との関連に依って決まります 又 塊状の大きさとその比重 そして 含湿の程度とか腐蝕性の程度と云った物性特性は その設計に影響を与えますのでそうした要素も考慮して設計します クリーナーどのようなクリーナーを採用するかは それに依ってメンテナンスの頻度に大きな影響を与えるので充分な考察が必要です 増して 搬送物が湿度を多く含むものであったり 粘り気のあるものだったらなおさらです 効果的なクリーナーの採用は円滑なコンベヤの稼働を助け 生産性の増大に寄与します 市販のクリーナーにはいろんなタイプがあり デザインも多様です 最もシンプルで簡素なクリーナーは ベルトと 90 直交型のストレート型のスクレーパーでゴムのクッションが付いたクリーナーです ( ラルメカローラ総合カタログ 5 章を参照ください ) 雨カバーコンベヤを覆う雨カバーは ベルトコンベヤの搬送物を雨などの大気環境から守り 且つ 要望される作業環境を保つ必要がある場合には必須なコンベヤ構成部品で 設計の際に忘れてはならない部品の一つです ( ラルメカローラ総合カタログ 6 章を参照ください )

13 Project criteria ( 設計基準 ) ベルトコンベヤを設計するには 最も相応しいコンベヤシステムを選択して合理化すると共に その構築物の特徴についてよく理解し そのコンベヤの構成部品に至るまで 種々の特性を充分理解しておく事が大切です ベルトコンベヤの規格やサイズを選択する際に影響を与える主なファクターには 要求される搬送容量 搬送物の種類 粒度 / 塊状特性 及び 搬送物自体の化学的 物理的特性といった要素があります 又 揚程を含めたコンベヤ敷設条件もそれに関連して重要です この項に於いて 以下の各項目に沿って 図解と表を含めた説明で 必要ベルト速度やベルト幅 キャリアローラやトラフ架台の形式や種類の選定 そして プーリの仕様に至るまで 計画するコンベヤの概要を順次確認しつつ その要点を把握する事ができます

14 搬送物特性ベルトコンベヤの設計にあたっては まず 搬送物特性の理解が必要です 特に 図 4. 5 に示すように 当該搬送物が持つ安息角 及び 側角がどのような形状になるかの分析から始めます 図 4 搬送物が持つ安息角とは その物性が持つ 自然の摩擦角度 として知られているものですが 図 4 のように その搬送物を落下させた際に 地面に自然に形づくられる形状の角度を言います 側角とは 図 5 のように 動いているベルトコンベヤ上で搬送物が自ずと形づくる形状の水平面からの角度を言います この角度はおおむね 5 から 15 の間です ( 搬送物に依っては 20 になる場合があります ) 尚 側角は安息角より角度が低くなります 表 1 は 搬送物の形状特性と安息角との関係性を示します コンベヤ上の搬送物は 図 6 の断面図のような形状で運ばれます 図 5 図 6 図 "S で示される部分の断面積は 幾何学上 A 1 と A 2 の合計で計算できます その搬送断面積 S は 次の公式から容易に導く事ができます l VT =コンベヤ速度 1m / 秒 ( 60m/ 分 ) 当りの理論搬送容量 ( 表 5 参照 )

15 12

16 ベルト速度バラ物搬送分野に於けるベルトコンベヤの Max 速度は 数年前には考えられもしなかった速さになっています 極めて早い速度の達成は 搬送能力の増大をもたらしました その事は コンベヤのメートル当りの搬送重量を小さく設計しても同量の搬送能力が得られる事を意味し 従って ベルトやローラ & 架台のサイズを小さく出来る事から コンベヤのトータルコストを抑える事が可能になりました 最適ベルト速度を選定するにあたり 最も留意すべき事柄は搬送物の物理的特性です 軽量の搬送物 例えば 穀類或いは鉱物粉塵 / 微細分といったものは 高速で運ぶ事が可能です " ふるい にかけられたり 選別された原材料は 480 m / 分 ( 8 m / 秒 ) 以上の速度での搬送が可能です とは言え 搬送物が塊状で大きい場合や 研磨性ある原材料 或いは 極めて重い質量物の搬送物の場合には コンベヤ速度を設計値より遅くする考慮が必要です 又 塊状の原材料で 一次破砕していないとか 或いは まだ ふるい にかけていない段階で塊状が残る物の搬送については 90~210 m/ 分 ( 1.5~3.5 m/ 秒 ) の範囲で運ぶ必要があります コンベヤでのメートル当りの搬送能力の計算については 次の公式が使われます q G = 1M 当りの搬送物重量 [ Kg ] l V = ベルト搬送能力 [ t/h ] V = ベルト速度 [ m/ 秒 ] 尚 q G は接線力 ( tangential force) Fu を求める際に使われます 速度を増す事が出来れば 当然ながら 搬送能力 ( l V ) を増す事ができ その事はベルト幅を小さく出来る事を意味しています ( もちろん コンベヤフレームの構造もシンプルになります. ) 同様に 速度が増せば メートル当りの搬送能力は小さくてもよい事になりますから ベルト張力を減じたり ローラやキャリア架台のサイズや規格を小さくする事が可能になります とは言え ベルトの負荷を考えて一廻り幅広のベルトを使用すれば 高速であれ低速であれ 搬送物の荷こぼれを少なくする事ができ 又 搬送物の傷みやホッパー下の搬送物がつまる確率を減らせる等のメリットが生じます 表 3 は経験値から導かれた 搬送物物性 塊状サイズ 及び ベルト幅の観点から整理した推奨 Max ベルト速度との相関表です

17 Max ベルト速度を決定するには 以下の様な事柄も併せて考慮に入れる事をおすすめし ます 14 例えば 傾斜ベルトから荷が離れる時 その傾斜角が大きければ大きい程 ベルト上で荷が回転するように動いて不安定要因が増します この現象はベルト表面の早期摩耗を招く要因となりますから Max ベルト速度を決定するにあたり その速度を減じる処置を施した方が良いと云う事になります 又 ベルト上での研磨性のある荷の搬送中の不断の揺れは ホッパー下などでは特に大きな負荷 ( 損傷 ) をベルトに与えます このように ベルトの耐用年数と速度は反比例の関係にある事も考慮に入れて Max ベルト速度を決定します

18 ベルト幅前項の表 3 から得られた最適ベルト速度が決まれば 次に 計画しているコンベヤのベルト幅は そのコンベヤの搬送能力をどう設定するかによって決まります それは 以下に示すように 搬送容量 (l M) は L VT [ m 3 /h ] で表される 60m/ 分 ( 1m/ 秒 ) 当りの理論搬送容量から求めます 尚 キャリアセット両側のローラの傾斜角度 ( 20 ~45 ) は 以下の図 7 のキャリアセット傾斜角に基づきます 図 7 各ベルト幅に於ける 1M 当りの理論搬送容量 ( l VT ) は 側角が理論上の Max 値と同じであれば その理論値の搬送容量と同じです 荷が載った状態を想定してのキャリア架台の角度は トラフ角度が示すベルト幅毎の搬送容量をもって 選定します 一昔前のキャリアセット両側のローラ傾斜角度と云えば それは 20 と決まっていました しかし 今日 コンベヤ構造の進化とベルトの原材料の改善で キャリア側両端のローラ傾斜角度は 30 ~ 35 とするのが普通となりました 従って ベルトが鋭角に曲がるようになり 40 ~ 45 のような急角度の事例も見受けられる昨今です ちなみに 実際のキャリア架台の角度選定及び設計にあたっては Min ベルト幅をもって欲する搬送能力を達成する事が最も経済的な事は云うまでもありません 尚 ベルト幅の選定及び計算に際しては 表 4 に示すようなベルト破断強度とキャリアセット側角の相関性もって Min ベルト幅を選定します そして 更に 混載の大塊の搬送物 或いは 貴重な原材料が そのベルト上に載って運ばれていく際に 荷こぼれ

19 しないだけの充分なベルト幅であるかどうかを 今一度 確認します 16 搬送容量 l M ベルト上での搬送容量は次の公式で導かれます l V = ベルト搬送能力 [ t/h ] l M = 搬送容量 [ m 3 /h ] qs = 当該搬送物比重 故に これから次の公式も導かれます 尚 この場合の搬送容量は 速度が 1 m/ 秒 ( 60 m/ 分 ) 当りの数値になります 計画するコンベヤ物件で必要とされる搬送容量 ( l M ) を満足するベルト幅は 表 5 を用いて選定できます 諸表は ベルト速度 ( 1 m/ 秒 ) 条件下での搬送物側角及びローラ傾斜角の違いに依る搬送容量を示します

20 17 任意の速度での搬送容量を得るには次の公式を用います

21 18

22 任意速度での搬送容量を得るには次の公式を用います 19 任意速度での搬送容量を得るには次の公式を用います

23 20 コンベヤ傾斜角と搬送物払い出しの観点からの搬送容量の修正傾斜角のあるベルトコンベヤの場合 搬送容量 ( l VT )[m 3 /h] を 次のように修正します l VM = 1 m/ 秒 ( 60 m/ 分 ) 当りのコンベヤに於いて 傾斜角度及び払い出しに頻度が一定か不規則かで修正される修正搬送容量 [ m 3 /h ] K = コンベヤ傾斜係数 K 1 = 払い出しが一定か不規則かで修正される係数 傾斜係数 K は 上り傾斜で搬送物が運ばれる場合 傾斜角度に依って荷のすべる量が異なり 従って その搬送容量を減じる必要があるので用います 図 8 の曲線は 当該ベルトコンベヤの傾斜角度が何度かをもって その傾斜係数 K の値を示したものです 但し 言うまでも無く 水平コンベヤの場合は この係数を考慮する必要はありません 図 8 搬送容量の計算にあたっては 大方の場合 ベルトコンベヤの払い出しの状況について考慮する必要があります 即ち 搬送は常に行われているのか 或いは 不規則なのかでその搬送容量は変わってくるからです そのファクターを係数 K 1 とし その状態如何を次に示す係数を選択して乗じ その搬送容量を修正します K 1 = 1 常時 連続した払い出しが行われているコンベヤの場合 K 1 = 0.95 不規則な払い出しが行われているコンベヤの場合 K 1 = 0.90 ~ 0.80 頻繁に不規則な払い出しが行われているコンベヤの場合 従って 計画する速度での搬送容量 (l M) は 上記の修正搬送容量にその速度を乗じた容量となります 尚 一連の計算の結果として導かれたベルト幅は そのベルトの幅と搬送物の Max 塊サ

24 イズを比較して そのベルト幅が搬送物 Max 塊サイズより広い事を確認します ベルト幅 Max 塊サイズ [mm] ローラを保持するトラフ架台 据付ピッチ 及び 移行間距離 その種類ローラをしっかり固定し保持するトラフ ( 角度付 ) 架台には下図 9 のようにさまざまな種類があり 又 その他 " ガーランド と呼ばれる下図のようなローラを繋ぎ 吊り下げて保持するタイプもあります トラフ架台には 機能が異なる二種類があり 一つはキャリア側に使われる荷が載ったベルトを支えるトラフ架台と 返りの空荷のベルトを支えるリターン側の架台があります キャリア側のトラフ架台には 一般に 次のような組み合わせがあります ( 下図参照 ) - 1 本ないし 2 本のキャリアローラが水平に置かれる組み合せのキャリアセット - 2 か 3 本 ないし 複数のキャリアローラが角度を以て設置される組み合せのキャリアセット リターン側の架台には 一般に 次のような組み合わせがあります ( 下図参照 ) - 1 本ないし 2 本のリターンローラが水平に置かれる組み合せのリターンセット - 2 本のリターンローラが角度を以て設置される組み合せのリターンセット キャリア側に使用するトラフ架台 リターン側に使用する架台 - フラットキャリア架台 : ローラ / インパクトローラで構成 - リターン架台 : ローラ / ゴム付ローラで構成 - 2 槽用架台 : ローラ / インパクトローラで構成 - 2 槽用架台 : ローラ / ゴム付ローラで構成 図 9-3 槽用架台 : ローラ / インパクトローラで構成

25 同じ長さの 3 本のローラをしっかり固定しベルトを支える架台は 負荷を均等に分散させます キャリア側架台の両端のローラの傾きは 20 ~ 45 で ベルト幅で 400W ~ 2200W 或いは もっと幅広のベルトを支えます 22 " ガーランド の呼称のある吊り下げ形式の 吊下キャリアセット は ホッパー下の衝撃を吸収するローラとしてインパクトローラとの組み合わせで普通使われます 又 搬送容量が大きなコンベヤや高速コンベヤの場合 " ガーランド は キャリア側及びリターン側の双方でよく使われます ガーランド と呼称される吊下式のハンガー架台 - 3 槽吊下式キャリア : ローラで構成 - 2 槽吊下式リターン : ローラ / ゴム付ローラで構成 図 10-5 槽吊下式キャリア : ローラで構成 トラフ架台は おおむね 世界共通として統一された規格寸法で設計され製作されています 尚 各架台のイラストは 一般的で代表的な事例を示したに過ぎません 計画するコンベヤに於いて 最もふさわしい架台をどう選択するかは ( もちろん それはベルト & ローラ間の摩擦がどのくらいかを計算する必要がありますが ) ベルトのスムースな始動及び走行が どの架台のタイプで最もベストかと云う観点で決めます 正逆するコンベヤに使用するキャリア側トラフ架台については 図 11 のようにベルトの進行に対し方向と直交 90 がきちんと取れているかどうかが重要です 正逆コンベヤの場合 図 11

26 23 一方方向のみで動かすコンベヤではベルトの進行方向に対し 図 12 のように 前向きに 2 傾かせて設置すると 片寄りしたベルトが中央に戻ろうとする働きが生じ ベルトの蛇行対策として効果があります 一方方向のみ走行するコンベヤの場合 図 12 図 13 トラフ架台はベルト走行に平行してきちんと 取付しないと蛇行の要因となります トラフ架台の据付ピッチトラフ架台の据付ピッチは ベルトコンベヤのキャリア側 ( a o ) で 1 メートル リターン側 ( a u ) で 3 メートルが最も一般的な据付ピッチです 図 14 トラフ架台と隣接するトラフ架台の間のベルトの " たわみ " はその据付ピッチの 2 % を超えてはなりません 大きなベルト " たわみ " は 搬送中の荷こぼれを引き起こすだけでなく 搬送中の荷の " あおり " が生じる事でベルトに過度の摩擦負荷がかかります この事は 動力の消費増大を招くだけでなく ローラにとっても大きな負担になり 又 ベルトにとっては ベルト表面の摩耗が全面にわたって早期に生じる事になります 表 6 はトラフ架台の Max 据付ピッチを ベルト幅と搬送物比重の観点で示したもので この表を活用してもらう事で ベルト " たわみ " を最小にする指標が得られます ピッチを基に作られたこの表は 同じく ローラにとっての搬送許容重量の限界値を示します

27 尚 荷の載せ込み位置でのトラフ架台の据付ピッチは 載せ込み位置でのベルト " たわみ " を許容出来る範囲に抑える為 普通 通常の据付ピッチの半分かそれ以下の短いピッチにします 24 又 " ガーランド タイプの吊下式の Max ピッチの選定にあたっては 図 15 のように荷の搬送途中の通常の揺れの状態に於いて 隣接する " ガーランド と接触しないよう据付ピッチを選定する必要があります 図 15 移行間距離 Lt コンベヤのヘッド / テールプーリと最も隣接するキャリア架台との距離は 図 16 のようにベルトが曲がった状態から平になる距離で " 移行間距離 " Lt です 図 16

28 チールベルトでの推奨移行間距離この " 移行間距離 " をベルトが移動する間に ベルトは上図のように キャリア架台の両端ローラに沿っての傾いた状態からのプーリ表面地点での平の状態まで徐々に姿を変えつつ移行します 25 この " 移行間距離 " の間 ベルトはキャリア側トラフ架台の両端ローラの角度に沿って 曲がった状態から プーリの処では水平になるように傾斜角を下げつつ変形していくので ベルトの両端に於いて 殊に過度の負荷がかかります この " 移行間距離 " Lt が キャリア側トラフ架台の据付ピッチよりも長い場合には その角度を徐々に任意に減らせる トランジション架台 と云う両端ローラ角度を任意に変角が出来る架台があり それを用いると便利です このような対策を施す事で ベルトの摩耗や疲労を防ぎつつ 角度ある処から平になる処まで徐々にベルトを減角させます 下図 19 のグラフは " 移行間距離 Lt を選定する際に使用するグラフで ベルト幅と ローラ両端の角度との関連性をグラフ化したものです 尚 ベルトは帆布 EP ベルト ( ポリエステル ) の場合と スチールベルト ST ベルト ( スチール ) の場合の両方で示してあります 例えば 帆布 EP ベルトで ベルト幅 1400 W 角度 45 のキャリア側トラフ架台の場合 その推奨 " 移行間距離 " は グラフから 3 メートルになる事が解ります " 移行間距離 図 19 帆布ベルトでの推奨移行間距離スLt Lt ベルト幅 mm

29 26 この事例の場合 推奨 " 移行間距離 Lt は 3 メートルですから 2 台のキャリア架台を据え付け そのうちの 1 台は角度 15 度のキャリア架台を付け もう 1 台は角度 30 度の架台を 1 メートルの据付ピッチで取り付けて角度を徐々に上げる ( 下げる ) のがベルトに負担をかけない据付になります ( 図 参照ください ) 図 17 図 18

30 接線力 動力 従動抵抗 ベルト重量 テンション そして そのチェックコンベヤの駆動力の大きさ如何はコンベヤ機長に依って決まります 又 そのコンベヤの必要とされる動力を計算するには 下記留意項目のコンベヤ特性 (Max 値 ) を求める事が必要です - 5 以上の上り傾斜のある場合の必要とされる力 - 下り傾斜がある場合のその機長と必要とされる力 - 図 20 に示すような上り下りがある場合のその必要とされる力 総接線力 [ Total tangential force ] ( Fu ) 総接線力 ( Fu ) を求めるには 駆動プーリの設置位置でのその値を最初に求めます 総接線力は以下の項目の摩擦抵抗値の合計以上の力が必要です - 荷が載った状態でベルトを動かす事が出来る力 : 即ち 各プーリ及びキャリア & リターンローラの総摩擦力を抗してベルトを動かすに必要な力 - 荷を水平移動させるのに必要な ローラ類の抵抗に抗してベルトを動かすに必要な力 - 荷を求められる揚程まで持ち上げるのに必要な力 ( 但し 下り傾斜の場合には 逆に 駆動を助ける力となります ) - 付帯機器に依る摩擦で発生する二次的な抵抗力 ( トリッパー / クリーナー / スクレーパー / ゴム スカート / 反転機器 etc) 駆動プーリ地点での総接線力 ( Fu ) は次式で求められます 注記 : 下り傾斜コンベヤでは 式の ± はマイナスを採用します L = コンベヤ芯間機長 [ 単位 :m]( ヘッド / テールプーリ芯々間距離 ) Cq = コンベヤ機長に依る抵抗係数 : 表 7 参照 Ct = 環境温度に依る抵抗変動係数 : 表 8 参照 f = ローラ回転部 & 搬送物 / ベルト間の摩擦係数 : 表 9 参照 q b = 1M 当りのベルト重量 [Kg/m] : 表 10 参照 q G = 1M 当りの搬送物重量 [Kg/m] H = ベルト揚程 [ m ] q RO = 1M 当りのキャリア側回転部分の重量 [Kg/m] : 表 11 参照 q RU = 1M 当りのリターン側回転部分の重量 [Kg/m] : 表 11 参照

31 28 図 20 のような上り下りするコンベヤの張力は 上りコンベヤの接線力 (Fa ) と下りコンベヤの接線力 ( Fr ) の総和からその張力を求めます ( 次式参照 ) 図 20 Fu = ( Fa 1 + Fa 2 + Fa 3,,,,, ) + ( Fr 1 + Fr 2 + Fr 3,,,,, ) Fa = 上り傾斜部分の接線力 Fr = 下り傾斜部分の接線力 出力 [ Driving power/ absorbed power ] ( P ) 出力 ( P ) を求めるには まず駆動プーリのベルト間の摩擦力 及び コンベヤ速度 ( V ) とモーターの伝達効率 ( η ) を考慮して Min 出力を次式から求めます 間接的影響間接的影響と云うのは 当該ベルトコンベヤの機長 当該コンベヤ環境の雰囲気温度 当該コンベヤ速度 当該コンベヤのメンテナンスの良し悪し 当該コンベヤのクリーン度 当該搬送物の流動性や摩擦抵抗値の程度 及び 当該コンベヤのキャリア架台の傾斜角度と云ったベルトコンベヤに及ぼす間接的な影響を指し そうしたファクターを係数化して ベルトコンベヤの設計にあたっての計算に組み込み反映させます

32 29 メートル当りのベルト重量 q b ベルトの総重量はベルトの表層と裏層の部分が約 1.15 Kg/m 2 の重さなので それにベルトの芯体部分の重量 ( 表 10 ) を加える事で求められます

33 又 表 11 ではキャリア側及びリターン側のローラの回転部重量のおおよその重量が示し てあります 尚 キャリア側及びリターン側のローラ回転部重量は次式から求める事ができます 30 Pprs = キャリア側ローラの回転部重量 [Kg] a o = キャリアピッチ [m] Ppri = リターン側ローラの回転部重量 [Kg] a u = リターンピッチ [m]

34 31 ベルト張力 [ Belt tension ] ベルトコンベヤではさまざまな張力を検証する必要があります T 1 と T 2 の張力 [ T 1 e T 2 Tensions ] 総接線力 ( Fu ) は プーリ円周上での張力 T 1 ( 引っ張り側 ) と張力 T 2 ( 送り出し側 ) の差となります これにより ベルト始動時及び搬送時の必要トルクが導かれます 図 21 図 21 のように A 地点から B 地点に移行する際にベルト張力は T 1 値から T 2 値に指数関数的に変化します T 1 と T 2 値の関係は次式で表します fa = ベルトとプーリ間の摩擦係数 ; 巻付角に依る e = 自然対数指数 : ( 上記式の = 値はベルトとプーリ間摩擦の Max 値です もし T 1/T 2 > e fa ならベルトは駆動プーリ上をスリップし 駆動力は伝達されません ) 故に 上記公式から 次式が導かれます ベルト巻付角度係数 ( C w ) は巻付係数で 駆動プーリのベルトの巻付角度値を表します ( ツイン駆動の場合は 420 になります ) 即ち ベルトと駆動プーリ間の摩擦は 摩擦係数 fa で表わされます ちなみに テンションプーリの据付位置は下流側に置かれるのが普通ですから Min ベルト張力は駆動プーリのベルトとのその巻付摩擦極限値とする事ができます

35 尚 テンション装置は駆動プーリにベルトが巻付力をより増す為に用いられます 従って どんな稼働状況であれ 充分なテンションが与えられる必要があります 表 12 は 一般に 使用されるさまざまなテンション事例のベルト巻付角度係数です 表 12 は 巻き付けファクター ( Cw ) を係数で表示したものです プーリにゴム被覆 すべがしてある場合及び無い場合での プーリと緊張装置の間の滑りに依る駆動力の伝達程度 を数値化したものです 32 コンベヤ設計にあたっては T 1 と T 2 のベルト張力の他 以下のファクターにも留意します 張力 T 3 テールプーリ側のベルトのテンションを張る装置に係わる張力です 張力 T 0 コンベヤテール端部での負荷がかかる地点での その Min 張力です 張力 T g コンベヤテール部のテークアップ装置が引っ張る張力です 張力 T max ベルトにかかる Max 張力を指します テール部の張力 T 3 前ページで既に見たように 張力計算には

36 及び の公式があります 張力 T 3 は次頁図のように テールプーリのテンションを張る際に生じ T 2 及びベルトの返り側接線力 F r の合計した値となります 33 図 22 従って 張力 T 3 を求める式は次のように表わされます 張力 T 0 テールプーリのテークアップ装置部での Min 必要張力 T 3 は ベルトを動かす動力を伝達する必要から駆動プーリとベルト間で滑りが無いようにしますが 下図のようにテール部ベルトの " たわみ ( f r ) が荷が載った状態でキャリアピッチ間距離 a o の 2 % にならないよう設定する必要があります 図 23 又 それに加えて 張力は上図 23 のように 荷がベルトからこぼれ落ちる事無く しかも ローラを超える際に荷の重さで過度の跳ね返りが無いように考慮しなければなりません " たわみ " 2 % を保つに必要な Min 張力 T 0 は次式で表わされます q b = 1M 当りのベルト重量 [Kg/m] q G = 1M 当りの搬送物重量 [Kg/m] a 0 = キャリア側の架取付ピッチ [m] この公式は 重錘テンション事例を考慮して 個々のアプリケーション事例及び理論の簡略化の必要から導き出されたものです

37 望ましい たわみ として 2 % 以下に変更する場合は 上式の定数 6.25 を下記のように変更します 1.5 % の " たわみ " にする場合 = % の " たわみ " にする場合 = 望ましい たわみ を保持するには テンション装置を設けるか 或いは 円周力 ( circumferential force ) である Fu = T 1 - T 2 を普段に保つ事で 張力 T 1 及び T 2 が充分機能するようにします 張力 T g とテンション装置ベルトコンベヤで普通用いられるテンション装置は スクリュー方式 ( 図 24 ) か 或いは 重錘方式 ( 図 ) です スクリュー方式は テールプーリ側に設けられ コンベヤ芯間機長は 30/40 m を超えるものではありません もっと機長が長いものになると重錘方式ですが 場所が無ければウインチに依る巻取方式が用いられます 又 必要とされる Min テンション力は 使用されるベルトの種類の特性に依っても異なります 帆布ベルトの伸び代は Min 値でコンベヤ芯間の 2 % を見ておく必要があります スチールコードか金属ベルトの伸び代は Min 値でコンベヤ芯間の 0.3~0.5% を見ておく必要があります テンション装置には 次のようなものがあります 図 24 左図 24 の方式のテンションテークアップは スクリューの都度調整に依ってテンション力を調整します 図 25 左図 25 の方式のテンションは " 錘り でもってテンションをかけます その張力は 次式で表わされます 図 26 左図 26 の方式のテンションも " 錘り でもってテンションをかける方式ですが その張力は次式で表されます

38 I C = 駆動プーリと重錘プーリの芯間距離 [m] Ht = 駆動プーリからベルトが離れるポイントから重錘プーリが働くポイント間のベルトの高低差距離 [m] 35 正しく張力計算ができたかどうかの検証基本張力である T 0 値 ( 検討されたベルトの " たわみ ) が 計算値の T 3 値より小さい値であれば ベルトはきちんと動くはずです 何故なら 張力 T 2 は常に T 2 Fu x Cw であり 又 T 2 = T 3 ± F r の関係 ( 従って T 3 T 0 ) で表されるからです Max 張力 T max この張力は コンベヤに於いてベルトが非常に大きな負荷を受ける地点での張力です 通常 この張力は張力 T 1 と同じ値です しかし コンベヤの機長如何に伴い 高低差が生じたり 地点ごとに条件が異なったり 著しく異なった地点があったりするケースがあります Max 張力はベルトの任意点ごとで異なります 搬送負荷とベルト破断ひずみ張力 T max は次式のように 一元化されたベルト Max 張力 Tu max として表されます N = ベルト幅 [ mm ] T max = ベルトに最も負荷がかかる地点での Max 張力 [dan] 従って 当該ベルトコンベヤのベルトの破断強度の決定にあたっては Max ベルト張力をもって決定します 又 安全の為 安全ファクターとして 帆布ベルトの場合はベルト Max 張力値の 10 倍 スチールベルトでは その 8 倍をその値として見なし ベルトの破断強度を決定します

39 ベルトコンベヤの駆動 及び プーリの寸法 / 仕様 駆動の方法ベルトコンベヤの駆動の方法としては ヘッドプーリに減速機や動力伝達機器 及び 安全カバー等を付けて動かす従来の方法がありますが その他の方法としては 図 27 のようにモータープーリで動かす方法もあり その Max 出力は 250kW に達します モータープーリをベルトコンベヤの駆動に使う事例は 今日 その利点とコンパプト性の評価を背景にその採用が増えてきています その利点とは 省スペースで 据付が簡単 そして IP66/67 のシール性があり防塵防水性端子 Box が優れている事 ( IP 67 = 水中 1 M 下で 30 分置いても水が入らない基準 ) 又 駆動部分がプーリ管体の中に内包されている為に安全で しかも 日常のメンテナンスがほとんど必要無い ( オイル交換図 27 が 2 万時間毎に必要のみ = 合成オイルなら 5 万時間 =) と云うメリットがあります 図 28 のように設置スペースに多くの場所を取る減速機に依る 従来の駆動方式と較べると モータープーリの省スペース性が一目で解ります 図 28

40 しかしながら 出力で 250 kw 以上が必要となるベルトコンベヤに於いては 従来の駆動方式となりますが 複数の動力伝達機器の併設が必須になる事は言うまでもありません 37 プーリの直径ヘッドプーリ径の大きさを決めるにあたっては どのようなベルトを使用するかどうかでその特性が大きく異なるので 決定する前に慎重に検討する必要があります 表 13 は推奨 Min 直径を帆布とスチールの 2 種類のベルト毎に分けて示してあります Min 直径はベルト内部の帆布の層よれに依る損傷や強化帆布の裂傷を防ぐにあたって重要な検討要素です 尚 各プーリの推奨 Min 直径を示す表 13 は 搬送物の温度が 110 度を超えるか 或いは ベルトコンベヤが設置してある所の雰囲気温度がマイナス 40 度を下回る場所にある場合は この表は適用できません 駆動プーリのサイズ

41 駆動プーリ径のシャフトは 曲げやねじれを不断に蒙っており 金属疲労による損傷を引き起こしやすい事に注意する必要があります 適正なシャフト径を選択するには 曲げモーメント Mf とねじれモーメント Mt が幾つになるかを決定する必要があります 38 シャフトの曲げモーメントとは 結論から言えば 下図 29 のようにテンション T 1 と T 2 のベクトルの合計 及び 重錘プーリの重量の総和です シャフト直径を決めるにあたっては 以下のような種々の要素を検討し決定する必要があります すなわち テンション合力 Cp 曲げモーメント Mf ねじれモーメント Mt 理想曲げモーメント Mif 及び 抵抗モーメント W の各要素です これらを求めるには 次式を用います 図 29 P = モーター出力 [ kw ] n = 駆動プーリの回転数 [ r.p.m ] 図 30 σ amm 値はシャフトに使用する鋼材に依って 右表 14 より破断係数を選択します 上記の各連立方程式を統合し シャフトの直径を次の式から導く事ができます

42 Π = テール / ベンドプーリのシャフトのサイズテール / ベンドプーリの場合は " ねじれ " の負荷を考慮する必要はありませんが " たわみ " の負荷について検討する必要があります 曲げモーメント Mf は そのプーリの前後に在ってプーリを引っ張るベルト張力のベクトル 及び そのプーリ重量の総和として生じる力の合計となります 通常の場合 曲げモーメントに係わるプーリはテール / ベンドプーリですから 図 31 のように Tx 及び Ty は Tx = Ty の関係になります 図 31 右図 31, 32 にいろいろな従動プーリの事例が示してありますが その曲げモーメント 及び その抵抗モーメントは駆動プーリの場合と同じ次式です 故に 抵抗モーメント W は 図 32 与えられた抵抗モーメント値とシャフト径の関係は次式ですから シャフト径は次式の計算から得る事ができます

43 40 駆動プーリ及びテール / ベンドプーリの " たわみ 限界と角度各プーリのシャフト直径を決定したら そのシャフト径の " たわみ " と角度が限界をこえていないかどうかをチェックします " たわみ "( ft ) と角度 ( αt ) の値は下記を超えない値にします 図 33 図 30 a g = プーリ鏡面と軸受設置間の芯々距離 [mm] E = 鋼材弾性率 (module of elasticity of steel) [ dan/mm 2 ] J = シャフト断面慣性モーメント (sectional moment of inertia of the shaft) D 4 [ mm 4 ] Cpr = 従動プーリシャフトにかかる負荷 ( テンション合力 ) [ dan ]

44 Rollers, function & design criteria ( ローラ その機能と選定基準 ) コンベヤに於いて ベルトは高価な構成要素で 且つ 消耗しやすい部品と言えます そのベルトを支えるローラも負けず劣らず重要なコンベヤ構成部品です ローラはベルトの寿命に大きく影響しますので ベルトコンベヤの設計 / プランニングにあたって 最適ローラを選定する事は大切な事柄です ローラの始動抵抗及び回転抵抗値は ベルトコンベヤを始動させ荷を載せて稼働させる力 すなわち 駆動力 の決定に大きな影響を与えます ローラの回転部分は管と両端のハウジングで ハウジングはベアリングとそのベアリングを保護するシールを内包していますが ベアリング及びシールはローラの寿命を左右するだけで無く ローラの耐負荷がどのくらいかを決定する主要構成要素です この章の ローラの選定 にあたっては プログラムに沿って所定のファクターにデータをインプットしていけば ベルトコンベヤ設計の基本を学びつつ 自ずと 最適ローラが選定ができるようになっています 尚 併せて 総合カタログ第 2 章 ローラ & 架台 を併せて参照していただければ より深くご理解いただけます 尚 第 2 章 ローラ & 架台 では以下のような事柄が述べてあります - バランス & 始動抵抗 - 許容公差 - ローラ管の種類 ; その管の特徴と管厚 * ハウジングとの勘合 - 摩擦抵抗 & 衝撃抵抗 - ベアリングの種類 * そのシール機構 * シャフト及びハウジングとの勘合 * その潤滑図 34 * その位置合わせ - シャフト ; その特徴と製造工程上の許容公差

45 速度に基づくローラ径の選定ベルトコンベヤの設計にあたっての重要な検討要素の一つとして 荷が載った状態下での ベルト速度とローラ径の相関関係 のファクターがあった事は 既に前項で見た通りです そのベルト速度と使用するローラの直径の関係は 次の公式で毎分当たりのローラ回転数を知る事ができます D = ローラ直径 [mm] V = ベルト速度 [m/ 秒 ] 右表 15 は Max ベルト速度及びローラ径との関係を回転数 [ r.p.m ] で示したものでよく知られています ( この表から 600 回転 / 分 ± が目安である事が解ります ) ローラの選定に際し一回り大きい径のローラを選べば コンベヤ始動時の慣性にはそれより大きな力が必要となります しかし 同条件下で比較すると 回転数が減り ベアリングの摩耗が少なくて済み ローラの消耗が減り ローラの回転抵抗値が下がり ローラ及びベルトの消耗度も減ると云ったメリットが生じる事は留意されてよい事柄です ローラ径の正しい選定にあたっては ベルト幅についても考察する必要があります 表 16 は ローラ径とベルト幅の相互の関連性を表にしたものです

46 許容荷重に基づくローラの選定ベルトコンベヤに於けるローラ径の種類は 主としてベルト幅 及び トラフ架台のピッチに依りますが しかし 何よりそれにも増して 最も負荷のかかる場所でのローラの Max 荷重がどのくらいかが重要な判断基準になります 計画するコンベヤの負荷がどのくらいになるかは プラントを設計する専門家が行う仕事である事は言うまでもありません しかしながら 基本的なコンベヤであれば 以下のようなファクターを検討していく事でその値を得る事は出来ます それにあたり 最初に明確にしなくてはならない事は トラフ架台にかかる荷重の計算とその決定です これをはっきりさせる為には トラフ架台のタイプ ( キャリア リターン インパクトごと ) キャリア/ リターン架台のピッチ 架台の角度 搬送物塊状の大きさ如何と云った下記に示す要素を順次に明確にしていけば 自ずと答えが導かれます その計算は簡単で 誰もがキャリア / リターンのトラフ架台でのローラの Max 荷重を得る事ができます そして次に その Max 荷重値をベースに そのコンベヤの 1 日当りの稼働時間 ( サービス係数 ) やコンベヤ環境 使用ローラ径の違いと云った個々のコンベヤに依って異なる要素を加味して その数値を修正し 決定します このようにして導き出された負荷 [ 荷重 ] 値を 個々のローラが持つカタログに記載の許容荷重 ( その値は 3 万稼働時間を基に算出された値です ) と較べ 最適ローラを選定します 尚 理論ローラ寿命時間である 3 万時間をもっと長くしたり短くしたい場合は 更に 表 22 の ベアリング理論寿命に基づく係数 を使用して その許容荷重を再計算する事で 期待する任意の寿命時間が得られるように プログラムが作られている事を補記します この計算で使われるファクターには次のようなものがあります - lv = 搬送能力 t/h - V = ベルト速度 m/ 秒 - a o = キャリア架台のピッチ m - a U = リターン架台のピッチ m - q b = メートル当りのベルト重量 kg/m - Fp = 最も負荷がかかる中央部ローラのトラフ補正係数 : 表 17 参照 ( 当該架台のローラの角度に依って係数は異なります ) - Fd = インパクト ( 衝撃 ) 係数 : 表 20 参照

47 ( 当該コンベヤ搬送物の塊状サイズに依って係数は異なります ) - Fs = サービス ( 稼働 ) 係数 : 表 18 参照 - Fm = 環境係数 : 表 19 参照 - Fv = 速度係数 : 表 21 参照 - Fb = ベアリングの理論寿命時間に基づく寿命係数 : 表 22 参照 44

48 45 許容荷重の計算ベルト速度とローラ回転数の関連をもってローラ直径を選定したら 次に 下記の公式を使用してキャリア架台の中央ローラにかかる静止荷重 [ dan ] を求めます ( 1daN [10N] = 9.8N = 1kgf ) 次に コンベヤの稼働条件は個々に違いますので 当該コンベヤでの実稼働条件を加味して修正荷重 [dan] を求めます 最後に トラフ補正係数を乗じて キャリア架台の中で最も負荷がかかるローラ ( 架台の中央にあるローラでローラ長が両端ローラと同じ場合 ) の許容荷重 [ dan ] を求めます リターンセットのローラにかかる負荷については ローラに負荷がかかりませんから 次の公式を用いて まず その静止荷重 [ dan ] を求めます 次に 当該コンベヤでの実稼働条件を加味してリターンローラの修正荷重を次式から求めます 最後に リターンセットが 1 本ローラ式であれ 2 本ローラ式であれトラフ補正係数を乗じて ローラの許容荷重を求めます この計算で得られた Ca 及び Cr の値をもとに カタログに記載のある各ローラの許容荷重の値と照らし合せて 最適ローラを選定します

49 Loading of belt and impact rollers ( ベルトへの載せ込み そして インパクトローラ ) 図 35 図 36 ベルトへの原材料の載せ込み或いは落し込みの作業にあたっては ベルトの素材や表面に損傷を与えないか 少なくとも最小にするように配慮した設計にしなくてはなりません 殊に 搬送物がかなりの高さから落下したり それが鋭角を伴った大きな塊状の原石だったりしたら なおさらです 載せ込みの場所でベルトを支えつつ つつがなく搬送する役割を持つローラには 普通 インパクトローラ ( ゴムで被覆されたローラ ) が使われ そして そのインパクトキャリア架台は 取付ピッチを狭めて据付するよう設計されています このように ローラはベルトを守り支えるものとして その役割を担います 図 37 及び 38 は " ガーランド として知られる吊下式ローラの使用例を的確に示したもので ベルトに落ちてくる原材料の衝撃を効果的に吸収しながら搬送する吊下式の特徴を描いたものです その上 この " ガーランド は 図のように荷が片荷でも ベルトに荷が載った状態をそのままに受け入れつつ 且つ その状態を安定的に保ちながら搬送すると云う 柔軟性をもった新しいローラ搬送方式です 図 37

50 47 新規のコンベヤプロジェクトの際に 殊に留意すべきは 荷の載せ込みの仕方とその衝撃を吸収するインパクトキャリア架台をどう設計するかです 図 38 そのコンベヤの設計責任者は 次の事柄に注意を払わなくてはなりません それは - ベルトへの荷の載せ込みの際 荷はベルトに衝撃を与えますが その衝撃方向はコンベヤの進行方向に沿い 且つ その速度はベルト速度とほぼ同じでなくてはなりません 片荷になり蛇行を招く悪い事例 - 荷がベルトへ落ちるホッパー部では 片荷を避け 出来るだけ荷がベルトの中央に落ちるように 設計の際 ホッパー位置を設けなくてはなりません 図 39 - ホッパーを設ける位置は 設計が許される限り 荷が落ちる高さを出来るだけ小さく抑えるように 設計しなくてはなりません カタログ第 3 章にインパクトローラ及び衝撃を吸収する働きを高く持つゴムリング付ローラについての設計要領が詳細に述べてありますので 併せて 参照してください そこには " ガーランド " で知られる吊下式キャリアセット / リターンセットの設計要領についても書かれています

51 インパクトローラの衝撃負荷の計算落下高さ距離如何に依るその衝撃負荷の程度 Hc を正しく計算するには 次の公式があります H f = 搬送物が上からホッパーまで落ちる落下高さ距離 H v = 搬送物がホッパーから下まで落ちる落下高さ距離 r = ホッパー傾斜角度 ホッパー下に主に使われるインパクトローラの選定にあたっては その設計に際し 次の観点でそのプロジェクトを検討し 選定する事をお奨めします - 均質で細かい原材料を連続して搬送する負荷があるコンベヤかどうか - 大きな塊状の原材料がある搬送物を運ぶコンベヤかどうか 均質で細かい原材料を連続して搬送する負荷があるコンベヤの場合インパクトローラの選定にあたっては 唯単にベルト上に載った原材料を運ぶだけでなく ( それは通常 架台上のインパクトローラが支えます ) 落下する搬送物の衝撃負荷についても考慮して選定する必要があります さらさらした均質で細かい物質を搬送する場合の その衝撃負荷 ( pi ) は 先の修正された落下高さ距離を用いて計算します ( その公式は下記になります )

52 l V = ベルト搬送能力 [ t/h ] 尚 最も負荷がかかるローラはキャリアセット中央のローラですが その負荷については 先に見たトラフ補正係数 = Participation factors = ( Fp ) を用いて得る事ができます 49 その計算にあたっては様々なファクターがありますが そのファクターは 主に キャリアセットの両端ローラの傾斜角が何度であるかどうかで決まります 従って 中央ローラの負荷は 次式で求められます トラフ補正係数 ( Fp ) は一般にキャリアセットの両端ローラの傾斜角度に依って以下の値が用いられます Fp :λ = 30 の時 :0.65 λ = 35 の時 :0.67 λ = 45 の時 :0.72 ちなみに 傾斜角度の無い平ベルトのコンベヤの場合は中央ローラにかかる負荷は同じなので その衝撃負荷は pi と同じ値です 大塊の原材料を搬送する負荷があるコンベヤの場合キャリアセットの中央ローラの動荷重 ( pd ) を知るには以下の式から計算できます この式中の Gm 値は搬送物である大塊の重量を指し 又 その計算にはベルトを支えるローラ / 架台セットの恒久弾性率 ( Cf ) を用います Gm = 大塊の原材料重量 [ Kg ] 表 41 参照 Hc = 修正落下高さ距離 [ m ] Cf = ローラ / 架台セットの恒久弾性率表 42 参照 この衝撃負荷は キャリアセットの中央ローラにはローラに 2 個のベアリングが入っていますので その衝撃負荷は半分に分散されて 個々のベアリングがその力を受ける事になります 計算にあたっては 大塊のおおよその重量 ( Gm ) は 表 41 を用いて定めます 大塊の形状それ自体の重さと長さとの相関性からこの表が使われます 表 42 は 衝撃負荷を支え 且つ 吸収するローラ / 架台セットの内 最も一般的な各種キャリアセットの恒久弾性率を表にしたものです そのキャリアセットとは 鉄製ローラと架台のキャリアセット ゴム付ローラと架台のキャリアセット " ガーランド " の 5 本吊下セット 及び 衝撃吸収仕様 ガーランド の 4 種類で その衝撃負荷とは Gm x Hc で表される落下荷重の様々な落下エネルギーを各セットのローラが受ける負荷となります

53 尚 表 42 は Gm x Hc で表される落下荷重から導き出された上記各ローラのベアリングにかかる静荷重値を表にしており 安全係数を 2 倍及び 1.5 倍にした場合とで表示しています 50 恒久弾性率は様々なファクターに依って違ってきます 例えば ゴム付ローラに使われるゴム形状の違いやローラの長さや重さの違い 又 " ガーランド " ではローラ本数や取り付け方の違い そして " ガーランド " が衝撃を吸収するタイプかどうかといった違いです 尚 動落下荷重 ( pd ) の計算にあたっては これらのファクターを正確に予測し反映したものでなければなりません 以下に 参考までに動落下荷重 ( pd ) を求める計算例を示します 大塊 100 kg が高低差 0.8 m の処から落下するコンベヤで そのキャリア架台は " ガーランド " タイプの 5 本のローラが繋がった 5 槽吊下キャリアセットだったとします 尚 ローラは一般に使われるスチール製ローラ ( その Cf : 約 20,000 Kg/m = 200 Kg/cm ) だとします この場合の求める落下エネルギーは次式となり Gm x Hc = 100 x 0.8 = 80 Kg/m となります 従って この値から 動落下荷重の値を図 42 から読み取ります 落下エネルギー ( Gm x Hc ) は 80 Kg/m ですから 図の下の落下エネルギー重量 80 Kg を選び 次に キャリア架台のタイプは " ガーランド " というのですから 80 Kg の線と 5 槽ガーランドの曲線と交わる処が pd 値です 尚 この値は搬送物の比重が 2 で見ていますから 比重 1.5 で見た方が良い場合は 右端の比重 1.5 の目盛から読み取ります pd = 約 1800 Kg ちなみに この動荷重値は安全係数 2 倍の数値ですから 静荷重で 1800 Kg を支えるには充分と言えます この計算結果から ローラの選定にあたっては PSV7 ( 使用ベアリング 6308;Co = 2400 Kg ) が当該コンベヤに使用する推奨ローラ ( 2 個のベアリング内封 ) となります

54 51 図 41 大塊原材料の重量 比重 大塊の寸法 "Lb" (mm)

55 52 図 42 恒久弾性率 安全係数 5 槽ガーランド ゴムリング付ローラ 鉄製ローラ 衝撃吸収仕様ガーランド Cf = 恒久弾性率 落下エネルギー = Gm x Hc (kg/m)

56 Other accessories ( その他の付属機器装置 ) ベルトコンベヤに据え付けられる付属機器装置としては ベルトやローラの他に 主なものとしてベルトをきれいに保つクリーナー装置及び安全カバー等があります これらは重要なコンベヤの付属機器装置ですから コンベヤを設計する初期の段階でどこに置くかを決定しておかなくてはなりません クリーナー計画にあたっては ベルトを円滑に 且つ 機能的に働くようにするものとして クリーナーが充分に機能するよう考慮されなくてはなりません クリーナーが十分機能すればベルトのメンテナンスに要する時間が減り 従って 生産が増える事になります クリーナーは稼働時間に比例して部品が摩耗していくものですが 良いクリーナ-を採用すれば機能に無理が無いので歯とか部品の寿命は長くなるはずです 市販のクリーナーには装置としていくつかのタイプがありますが 主に 固定式のタイプと駆動式の二つに大別できます 図 44 固定式は 最も一般的に使われ 又 使われ方も様々で ベルトが汚れやすい所ならどこにでも設置できます このタイプは図 44 のように ベルトに直接クリーナーの歯が当たる構造で その歯は分割式です

57 54 図 43 クリーナー取り付け推奨場所事例 1. 駆動プーリに直接あてて設置 3. スナッブ / ベンド変角プーリの前の 返り ベルト上の内側に設置 2. ベルトがプーリから離れて約 テールプーリ前の返りベルト上の内側に mm の処に設置 設置 駆動式のクリーナーとはモーターでブラシや歯を回転させているタイプを言いますがその種類は少なく 又 設置にあたっては 初期投資や通電を含む据付費用 試運転調整が必要で 購入コストが割高になりますが一考に値します 図 45 クリーナ の機構は 外付のモーターで歯やブラシを付けて動かしますが いずれも 図 45 のように ベルトに歯やブラシを直接あててクリーニングする機構です 図 46 他のクリーナーとしては 犂型及び V 型の形状で 返りベルトの上に置いて使用する V 型スクレーパーがあります この種のクリーナーは 駆動プーリ

58 及びテールプーリの前 或いは プーリとベルトの間で行き場を無くした滞留物が貯まりやすい場所に設置し ( 図 46) ベルトに付着した堆積物を除去してベルトの蛇行を防ぐ機能を有するクリ ナーです ベルト反転装置長距離コンベヤのリターン側では ローラやリターン架台に搬送物の残滓が付着して落下する現象を減らす為に ベルトを 180 度反転させる装置があります この場合 リターン側のベルトは一般に駆動プーリを過ぎた処で 180 度反転させ その後テールプーリ前で 又 元に戻るよう再度 180 度反転させます ベルトを反転させるには 一般にローラが使われますが ローラの選定にあたってはその働きに見合う強度のあるローラが選定されなくてはなりません 尚 ベルトの反転に要する距離は一般にベルト幅の 14~22 倍の距離となります この反転装置があれば 返りベルトのいたる所に付着した残滓がリターンローラに触れる事が無くなる事は言うまでもありません 図 47 汚れた側 きれいな側 雨カバー計画するコンベヤの設計に臨み 主要な付属装置 / 機器の選定を一通り終えた後で 次に選定作業にかかるものとして 例えば 雨カバーがあります ( 雨カバーについては ラルメカ ローラの総合カタログを参照ください ) ベルトコンベヤをどう保護するかは 天候の観点 搬送物特性 ( 乾湿の程度 軽重の程度 揮発性の程度 ) の観点 コンベヤプラント自体の特性に依ってその必要性は変わってきますので それに見合った対策を施します

59 Project examples of a belt conveyor ( 計画ベルトコンベヤでの選定事例 ) ベルトコンベヤに於けるさまざまな注意すべき張力関係についてこれまで述べてきましたが 最後に あるプロジェクトの事例をもって どのように仕様 / 規格を選定するかについて 以下 示します その事例に関する 搬送原材料の種類及びその物性特性と云ったデータについては 下記になります 搬送原材料 : セメントのクリンカ表 2 ( 13 頁 ) 参照比重 ;1.2 t/m 3 塊サイズ ;80 ~ 150 ミリ原材料の研磨性 ; 非常に研磨性ある原材料原材料の安息角 ;30 要求搬送能力 : 搬送能力 l V ;1000 t/h ( 搬送容量と相関 1000 / 1.2 = 833 ) 搬送容量 l M ; 833 m 3 /h プラント特性 : コンベヤ芯間機長 ;150m コンベヤ揚程 ;+15m ( 上り傾斜 ) 傾斜角度 ;6 稼働環境 ; 普通稼働時間 ;12 時間 / 日 上記のデータから 以下の事項について 計算し選定する事ができます ; 順に 速度 ベルト幅 キャリア / リターンローラ及び架台の規格 / 仕様の選定 次に 速度等が選定される事に依って 次の事柄も選定できます ; ベルト張力 モーター出力 (kw) ベルトの規格/ 仕様 プーリ径シャフト径の選定

60 速度とベルト幅 表 3 ( 15 頁 ) から 当該原材料は比重が 1.2 で 次に 塊状が 80/150 ですから Max 推 奨速度は 138 m/ 分 ( 2.3 m/ 秒 ) となる事がわかります 57 従って 速度は決まったとして 次に どのタイプのキャリア側トラフ架台を選定すれば よいかは 要求搬送容量 l M が 833 m 3 /h をキーに 表 5 ( 頁 ) から求める事ができま す すなわち 計画の上りコンベヤの傾斜角度はδ = 6 ですから これから 60 m/ 分 (1 m/ 秒 ) 速度条件下の搬送容量 l VT を次式から求めます l M = 搬送容量 [ m 3 /h ] V = 速度 [ m/ 秒 ] K = コンベヤ傾斜係数 ; 傾斜角度 6 からその係数は 0.98 [ 図 8 ( 21 頁 )] K 1 = 払い出しが一定か不規則かで修正される係数 ;0.90 ( 21 頁 ) 従って となります ところで 与えられた条件の原材料の安息角が 30 と云う条件は 表 1 ( 13 頁 ) の Max 側角と安息角及び搬送物の粒度との関係 から ベルトコンベヤ上の側角は 20 になる事がわかります 次に 表 5 ( 18 頁 ) の キャリア側トラフ架台搬送容量 を見てどのキャリアセットを選択するかを検討します 60 m/ 分 (1 m/ 秒 ) 速度条件下の搬送容量 l VT = 411 m 3 /h という計算を満たし 又 側角が 20 でのキャリア側トラフ ( 角度付 ) 架台を表から求めると ベルト幅 1000W で両端ローラの傾斜角度 λが 30 が条件を満たすので それを選定します 即ち 普通 30-3 槽キャリアセット と呼ばれるタイプです キャリアセットのピッチキャリア側トラフ架台のピッチは 2 台の連続したトラフ架台上のベルトの たわみ 如何で選定します 表 6 ( 25 頁 ) の トラフ架台の推奨 Max 据付ピッチ は 搬送物重量とベルト幅との相関関係からそのピッチをどう選定するかを示しますので その推奨ピッチを採用します

61 尚 たわみ 幅がキャリアピッチの 2 % を超えていないかどうかの確認をします たわみ が大きいとベルト稼働中の荷の大きな変形を招きかねず それは結果として摩擦を上昇させます 58 この事は 問題を招きかねない大きな問題です と云うのは この普通でないストレスの発生は動力を上昇させ そして ローラ間で ベルト上で 或いは ベルトの層内で 早期の損傷を招きかねません 次に プロジェクト事例での 1000W ベルト幅での 1.2 t/m 3 の搬送物を運ぶ条件から 表 6 ( 25 頁 ) の トラフ架台の推奨 Max 据付ピッチ を見ると その推奨ピッチは - 推奨キャリア側トラフ架台のピッチは 1.2 メートル - 推奨リターン側架台のピッチは 3.0 メートル となります ローラの選定これまでの検討から ベルト幅は 1000W 速度は 138m/ 分 (2.3m/ 秒 ) と選定しましたので ローラ径の選定にあたっては 表 16 推奨ローラ径 (43 頁 ) から 径 114(φ108) を選定します 尚 ここで キャリア側トラフ架台の中央ローラ 及び リターンローラに掛かる負荷 ( 荷重 ) がどのくらいになるかを検討しておきます ちなみに 使用するベルトについては ここでは 315 N/mm 同等の抵抗値を持つベルトで qb 値 ( M 当りベルト重量 ) が 9.9 kg/m で 表層 4 ミリ裏層 2 ミリのベルトを使用すると仮定します 次に キャリアセットの中央ローラの静荷重 ( dan ) を求めるには次式がある事は先に見た通りです 従って 次式から静荷重を求めます [ 1 dan = 10 N = 約 1.02kgf ] この結果を受けて 次に 個々のコンベヤ条件を加味した動荷重を次式から求めます 尚 上記の各係数の値は プロジェクト事例の条件から導き出されたもので Fd = 1.03 は表 20 ( 45 頁 ) インパクト( 衝撃 ) 係数 Fs = 1.1 は表 18 ( 45 頁 ) サービス( 稼働 ) 係数 Fm = 1 は表 19 ( 45 頁 ) 環境係数 から選択された数値です

62 この計算を基に キャリア側トラフ架台の中央ローラの許容荷重は次式から求めます 59 尚 Fp = 0.65 は表 17 ( 45 頁 ) トラフ補正係数 のキャリア側トラフ架台の角度が 30 の場合は係数が 0.65 になる事から選択された数値です 以上からキャリアセットに使用するローラの許容荷重が得られました 同じように リターンセットのローラについても計算します リターンローラの静荷重を求める計算式は次式です 次に リターンセットの使用するローラの動荷重を求めます [ 1 dan = 10 N = 約 1.02kgf ] 尚 Fv = 0.97 はプロジェクト事例のローラ径が φ114 で 速度が 139 m/ 分 ( 2.3 m/ 秒 ) である事から表 21 ( 45 頁 ) 速度係数 から選択された数値です 故に これから リターンセットに使用するローラの許容荷重は次式から求められます 尚 Fp = 1 は表 17 ( 45 頁 ) トラフ補正係数 のリターンセットの係数が 1 である事から選択された数値です 以上の一連の計算から ベルト幅 1000W でのキャリアローラ及びリターンローラに使用するローラを 以下のように選定します キャリアセットに使用するローラ ; PSV/1 ( シャフト径 φ20) ローラ径: φ114 (108) 使用ベアリング: # 6204 ローラ取付内々寸法 : 360 mm 許容荷重: 144 dan ( ちなみに このローラの許容荷重は 上記計算の必要荷重 dan を満たします ) リターンセットに使用するローラ ; PSV/1 ( シャフト径 φ20) ローラ径: φ114 (108) 使用ベアリング: # 6204 ローラ取付内々寸法 : 1130 mm 許容荷重: 103 dan ( ちなみに このローラの許容荷重は 上記計算の必要荷重 31.3 dan を満たします ) 張力 T 1 - T 2 - T 3 T 0 - Tg

63 さて 張力計算を続けるにあたり 以下のように当該プロジェクトのコンベヤを仮定します 当該コンベヤはシングルの駆動プーリを持つコンベヤで その駆動プーリはコンベヤのヘッド部にありゴムラギングしてあるヘッドプーリです 尚 この駆動プーリはスナッブプーリに依ってベルトとの巻付角度は 200 に設定する設計で テール部には懸垂型テンションプーリを設ける設計のコンベヤです 60 以上の条件から まず このコンベヤの巻付係数 Cw は表 12 (33 頁 ) ベルト巻付角度係数 から その係数は Cw = 0.42 とする事ができます これから 駆動プーリの返り側の張力 ( テンション ) については 次式から求める事ができます ちなみに 接線力 F u は先に見たように (28 頁 ) 次式で求められ その値は下記になります 従って T 2 は下記になります これから 次に 駆動プーリの行き側の張力 ( テンション ) を次式から求めます 又 テールプーリの返り側の張力 ( テンション ) は次式から求められます ちなみに 返り側接線力 Fr は 先に見たように ( 34 頁 ) 次式で求められ 下記になります ところで 連続した 2 台のキャリアセットの たわみ が 2 % を保つ Max たわみ を導き出すには 先に見たように ( 34 頁 ) 次式を用います

64 以上の計算で T 3 値は T 0 値より小さいので 従って 張力 T 0 を適正にする為に懸垂プーリを用いる必要があります 61 従って T 3 = T 0 と仮定して再計算を行い T 1 と T 2 の値を求め直します 次に テンション装置を置く地点でのベルトの張力 T g を求めます 尚 このコンベヤの計画では重錘プーリはテールプーリ側に設ける事を前もって決めていましたので それに則って話をすすめる事にします このテンション荷重 ( T g ) は 次の公式に依って示されるように 当該コンベヤが平衡状態を保つに足る重さが必要となります ベルトの選定上記の一連の計算結果に依る当該コンベヤの Max 張力は T 1 = 3376 dan の値でした 従って 当該 1000W ベルトの mm 当りのベルト Max 張力は次式で表されます 又 この結果から 当該ベルトの破断強度は この稼働張力の計算値から 帆布ベルトの場合は 10 倍の安全係数を掛けた値が そして スチールベルトの場合は 8 倍の安全係数を掛けた値が そのベルトコンベヤに使用するベルトの破断強度となります 従って このプロジェクト事例では 400N/mm 相当の抵抗値を持つベルトを選定します 何故なら そのベルトの抵抗値は 一般に 当初のプロジェクト計画から計算された値 ( 315 N/mm) より高い値が採用されるからで そうなればベルト重量も当初案より重くなり 故に T 1 及び T 2 はもう一度計算する必要がでてくる事になります 再計算で得られた張力は上記の T 1 及び T 2 の値より小さいとの結果になりますので その事から 次の値が当該プロジェクトの T 1 及び T 2 となります

65 62 駆動プーリのシャフト径これまでの計算を受けて 以下の減速機駆動の場合の条件で設計計算を進めます これまでの駆動プーリに関するこのプロジェクトのデータは 下記になります プーリ径 D = φ 400 mm; 先にベルト破断強度を 400 N/mm に選定しましたので 表 13 推奨 Min プーリ径 ( 38 頁 ) を見ると 400 N/mm の強度を持つベルトの駆動プーリでその推奨径は φ400mm です プーリ重量 q r = 220 dan; プーリの重量は Kg では無く dan で示します 1Kg = 約 10 dan です [ 1 dan = 10 N = 約 1.02kgf ] 回転数 n = 110 r.p.m; 駆動プーリの毎分当り回転数 ( r.p.m ) a g = m; 軸受とプーリ鏡との芯間距離 単位は m です 前頁までの計算結果を基に 先に 39 頁で見た 駆動プーリの場合の張力とプーリ重量のテンション合力 ( Cp ) を求めます ( 尚 簡単にする為に T と q T は垂直と見なします ) 次に 曲げモーメントを求めます 次に ねじれモーメントを求めます 次に 理想曲げモーメントを求めます 次に 熱処理された調質鋼である C40 (σ amm 値 :7.82 dan/mm 2 ) 材質のシャフトを使用して駆動プーリを作った場合の抵抗モーメント W を求めます

66 63 この計算結果を受けて 次式から駆動プーリのシャフト径を求めます この公式で得られたシャフト径の φ94mm は ピローブロック等の軸受でシャフトを固定する右上図 C 地点でのシャフト径になります 従って 市販軸受に合致する径 例えば φ95 φ100 の径を選定します では次に シャフトの母材径 ( それは 普通 鋼材原材料の径になります ) をどのように決めるかという事になりますが それは既に見た 41 頁での 駆動及びテール / ベンドプーリの たわみ 限界と角度 の項での公式から選定できます ここでは 詳細は述べませんが シャフト母材径は φ120mm になります テールプーリのシャフト径駆動に用いないテールプーリに関するデータは 下記になります プーリ径 D = φ 315 mm; 先にベルト破断強度を 400 N/mm に選定しましたので 表 13 推奨 Min プーリ径 ( 38 頁 ) を見ると 400 N/mm の強度を持つベルトのテールプーリ推奨径は φ315mm です プーリ重量 q r = 170 dan; プーリの重量は Kg では無く dan で示します 1Kg = 約 10 dan です a g = m; 軸受とプーリ鏡との芯間距離 単位は m です これまでの計算結果を基に 先に 40 頁で見た テール / ベンドプーリの場合の張力とプーリ重量 の合力 Cpr を求めます ( 尚 簡単にする為に T と q T は垂直と見なします ) 次に 曲げモーメントを求めます

67 次に 熱処理された調質鋼である C40 (σ amm 値 :7.82 dan/mm 2 ) 材質のシャフトを使用して駆動プーリを作った場合の抵抗モーメント W を求めます 64 この計算結果を受けて 次式からテールプーリのシャフト径を求めます この公式で得られたシャフト径の φ61mm は ピローブロック等の軸受でシャフトを固定する地点でのシャフト径になります 従って 市販軸受に合致する径 例えば φ65 φ70 の径を選定します では次に シャフトの母材径 ( それは一般に鋼材原材料の径になります ) をどのように決めるかという事になりますが それは既に見た 41 頁での 駆動及びテール / ベンドプーリの たわみ 限界と角度 の項での公式から選定できます ここでは 詳細は述べませんが シャフト母材径は φ95mm になります 選定結果のまとめこうした計算のステップを経て得られた このプロジェクトのベルトコンベヤの主要部品類の仕様 / 規格は 以下になります 原材料を搬送するコンベヤ速度 :V = 138m/ 分 (2.3m/ 秒 ) キャリアセット: 両側のローラの傾斜角度は λ = 30 従って 30-3 槽キャリアセット リターンセット:1 本ローラのリターンセット ベルト幅:1000W ( ベルト破断強度 :400 N/mm ) キャリアセットのピッチ:1.2 m リターンセットのピッチ:3 m キャリアローラ:PSV1 ( シャフト径 φ20), ローラ径 φ114, シャフト取付内々 C 寸法 360 mm リターンローラ:PSV1, ローラ径 φ114, シャフト取付内々 C 寸法 1130 mm ベルトコンベヤを動かすのに必要なモーター出力:64 kw ベルト たわみ ( 2 台の連続したキャリアセット架台間 ):2 % 以下 駆動プーリ : 外径 φ400mm シャフト軸受部径 φ100 mm( 母材径 φ120) C40 材使用 テールプーリ: 外径 φ315mm シャフト軸受部径 φ65 mm( 母材径 φ95) C40 材使用 この以上のまとめを受けて 駆動方法については 従来の減速モーターの駆動方法 ( 駆動プーリ + ギヤ + 動力伝達装置 / 部品 ) の採用を考える方もあれば モータープーリの採用を考

68 える方もあると思います 後者のモータープーリの採用を考える方には 弊社ラルメカのモータープーリの総合カタログを参照して選定いただけますが その機種は 75kW 出力の 800H ( プーリ径 φ800mm シャフト径 φ120 mm ) の選定になります 65 ラルメカ日本総代理店 バルクワールド本社 : 千葉県船橋市大神保町 TEL: FAX: 北日本事務所 : 岩手県北上市村崎野 TEL: / FAX:

69