特許 6790635 ローラの試験装置及びローラの試験方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6790635

(24)【登録日】2020年11月9日

(45)【発行日】2020年11月25日

(54)【発明の名称】ローラの試験装置及びローラの試験方法

(51)【国際特許分類】

   G01M 99/00 20110101AFI20201116BHJP

【ＦＩ】

   G01M99/00

【請求項の数】9

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-179838(P2016-179838)

(22)【出願日】2016年9月14日

(65)【公開番号】特開2018-44856(P2018-44856A)

(43)【公開日】2018年3月22日

【審査請求日】2019年4月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100134359

【弁理士】

【氏名又は名称】勝俣 智夫

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(72)【発明者】

【氏名】福田 啓貴

(72)【発明者】

【氏名】大塚 佳毅

【審査官】 川瀬 正巳

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６０−１３５６５４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５９−１７９３５７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０２−２４５６３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭４９−０３４６２４（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開平１１−０２３４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭４７−０４４６５９（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｍ ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

密閉可能な試験容器と、
前記試験容器の内側に設けられ、試験ローラの両端を支持する少なくとも一対の支持部材と、
前記試験容器の内側において少なくとも前記一対の支持部材に支持された前記試験ローラに当接する位置に設けられ、前記試験ローラに荷重を与えながら前記試験ローラを回転させる駆動ローラと、
前記試験容器の内側に散布される粉塵を前記試験容器の内側において撹拌させる送風機構と、
を備え、
前記試験容器は、
上部に開口部が形成された本体と、
前記駆動ローラが設けられ、アームに支持されて、前記アームに設けられる水平軸まわりに回動することにより、前記本体の前記開口部を開閉する蓋部材と、
により構成され、
前記アームには、前記水平軸に対して前記蓋部材の反対側にカウンターウェイトが設けられるローラの試験装置。

【請求項2】

前記試験ローラが２つ設けられる場合に、
前記２つの試験ローラが前記駆動ローラの回転軸を通過する鉛直面に対して対称となる位置に、２つの前記一対の支持部材が並設される、請求項１に記載のローラの試験装置。

【請求項3】

前記一対の支持部材は、前記駆動ローラの回転軸に平行な方向に移動可能に設けられる、請求項１または２に記載のローラの試験装置。

【請求項4】

前記送風機構は２つの送風機を有し、
前記２つの送風機は、前記試験容器の内側の対角位置にそれぞれ設けられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載のローラの試験装置。

【請求項5】

試験中の前記試験ローラに関するデータを測定する測定機構をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のローラの試験装置。

【請求項6】

前記試験ローラに関するデータは前記試験ローラの振動値または前記ローラの軸温度の少なくともいずれかである、請求項５に記載のローラの試験装置。

【請求項7】

前記試験容器の内側に対して水を散布させるノズルと、
前記試験容器の底部に溜まる前記水を回収し、前記ノズルに前記水を供給するポンプと、
をさらに備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載のローラの試験装置。

【請求項8】

前記試験ローラは、キャリアローラ、またはリターンローラを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載のローラの試験装置。

【請求項9】

請求項１〜８のいずれか一項に記載のローラの試験装置を用いたローラの試験方法であって、
密閉可能な試験容器の内側に設けられる少なくとも一対の支持部材を用いて試験ローラを支持し、
少なくとも前記一対の支持部材に支持された前記試験ローラに駆動ローラを当接させ、
前記試験容器の内側に散布される粉塵を送風機構を用いて密閉された前記試験容器の内側において撹拌させながら、前記駆動ローラを用いて前記試験ローラに荷重を与えながら前記試験ローラを回転させる、ローラの試験方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ローラの試験装置及びローラの試験方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ベルトコンベヤのキャリアローラまたはリターンローラ等のローラは、当該ベルトコンベヤにより運搬される鉱石等の原料から飛散する粉塵の付着または当該粉塵による摩耗により損傷する。例えば、下記非特許文献１にはベルトコンベヤ用ローラの外観、寸法および材料に関する検査方法について開示されているが、操業時におけるローラの寿命に関する評価については特に規定されていない。ローラの故障原因は当該ローラを有するベルトコンベヤの使用環境に依存しており、各使用環境に応じたローラの製造メーカまたは使用メーカ独自の基準が設けられている。

【0003】

ベルトコンベヤのローラの故障原因の一つとして、ローラの軸受の破損が存在する。軸受の破損は、軸受の外部から侵入した粉塵がシールを通過し、保持器、ベアリングおよびグリースに付着することにより生じると言われている。特に、鉱石等の原材料を運搬するベルトコンベヤは、周囲において粉塵が舞いやすい環境に設置される。すなわち、ローラの軸受に粉塵が容易に侵入しやすい環境にベルトコンベヤが設置される。したがって、軸受に粉塵が多く浸入するので、想定されているローラの寿命よりも短い時間でローラの破損が生じ得る。つまり、粉塵が舞いやすく散乱するような環境においては、軸受のシール性の高さがローラの寿命を左右すると考えられる。

【0004】

軸受のシール性の高さを評価する技術として、例えば下記特許文献１には、軸受に対して荷重を与えつつ泥水を当該軸受に対して吹きかける技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１１−２３４２２号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】ＪＩＳ Ｂ ８８０３、「ベルトコンベヤ用ローラ」

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、上記特許文献１に開示された技術は、軸受に直接泥水を吹きかけるものであり、軸受のシール材としての性能を評価するための技術である。そのため、上記特許文献１に開示された技術では、実際のベルトコンベヤの操業期間（例えば数か月の期間）におけるローラの寿命を評価することは困難である。また、実際のベルトコンベヤの操業環境においては、粉塵はあらゆる方向からランダムに飛散する。このような操業環境を模擬してローラの寿命を評価する技術は、これまで何ら提言されていなかった。

【0008】

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、粉塵が飛散する操業環境におけるローラの寿命を評価することが可能な、新規かつ改良されたローラの試験装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、密閉可能な試験容器と、上記試験容器の内側に設けられ、試験ローラの両端を支持する少なくとも一対の支持部材と、上記試験容器の内側において少なくとも上記一対の支持部材に支持された上記試験ローラに当接する位置に設けられ、上記試験ローラに荷重を与えながら上記試験ローラを回転させる駆動ローラと、上記試験容器の内側に散布される粉塵を上記試験容器の内側において撹拌させる送風機構と、を備え、上記試験容器は、上部に開口部が形成された本体と、上記駆動ローラが設けられ、アームに支持されて、アームに設けられる水平軸まわりに回動することにより、上記本体の上記開口部を開閉する蓋部材と、により構成され、上記アームには、水平軸に対して上記蓋部材の反対側にカウンターウェイトが設けられるローラの試験装置が提供される。

【0010】

上記試験ローラが２つ設けられる場合に、上記２つの試験ローラが上記駆動ローラの回転軸を通過する鉛直面に対して対称となる位置に、２つの上記一対の支持部材が並設されてもよい。

【0011】

上記一対の支持部材は、上記駆動ローラの回転軸に平行な方向に移動可能に設けられてもよい。

【0012】

上記送風機構は２つの送風機を有し、上記２つの送風機は、上記試験容器の内側の対角位置にそれぞれ設けられてもよい。

【0014】

上記ローラの試験装置は、試験中の上記試験ローラに関するデータを測定する測定機構をさらに備えてもよい。

【0015】

上記試験ローラに関するデータは上記試験ローラの振動値または上記ローラの軸温度の少なくともいずれかであってもよい。

【0016】

上記ローラの試験装置は、上記試験容器の内側に対して水を散布させるノズルと、上記試験容器の底部に溜まる上記水を回収し、上記ノズルに上記水を供給するポンプと、をさらに備えてもよい。

【0017】

上記試験ローラは、キャリアローラ、またはリターンローラを含んでもよい。

【0018】

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上記ローラの試験装置を用いたローラの試験方法であって、密閉可能な試験容器の内側に設けられる少なくとも一対の支持部材を用いて試験ローラを支持し、少なくとも上記一対の支持部材に支持された上記試験ローラに駆動ローラを当接させ、上記試験容器の内側に散布される粉塵を送風機構を用いて密閉された上記試験容器の内側において撹拌させながら、上記駆動ローラを用いて上記試験ローラに荷重を与えながら上記試験ローラを回転させる、ローラの試験方法が提供される。

【発明の効果】

【0019】

以上説明したように本発明によれば、粉塵が飛散する操業環境におけるローラの寿命を評価することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る試験装置の一例を示す概略構成図である。

【図2】同実施形態に係るアームの回動による蓋部材の開閉動作の一例を示す概略図である。

【図3】同実施形態に係るカウンターウェイトの重量に対する試験ローラに与える荷重の関係を示すグラフである。

【図4】同実施形態に係る試験容器の内側における支持部材およびファンの配置例を示す概略図である。

【図5】同実施形態に係る試験容器の内側における支持部材の配置に関する第１の変形例を示す概略図である。

【図6】同実施形態に係る試験容器の内側における支持部材の配置に関する第２の変形例を示す概略図である。

【図7】本発明の第２の実施形態に係る試験装置の一例を示す概略構成図である。

【図8】同実施形態に係る試験容器の平面視における概略構成の一例を示す図である。

【図9】各ローラに係る軸温度および振動値の変化を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0022】

＜＜１．第１の実施形態＞＞
＜１．１．構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る試験装置１の一例を示す概略構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る試験装置１は、試験槽である本体３および蓋部材４からなる試験容器２、支持部材５（５Ａ、５Ｂ）、駆動ローラ６、モータ７、駆動ベルト８、中間プーリ９、駆動プーリ１０、ファン１３、アーム１５、支持軸（水平軸）１６、およびカウンターウェイト１７を備える。支持部材５、駆動ローラ６およびファン１３は、試験容器２の内側に設けられる。以下、各構成要素について説明する。

【0023】

試験容器２は、本体３および蓋部材４により密閉される空間を有する。具体的には、本体３の上部に形成された開口部を蓋部材４が開閉するように、試験容器２が設けられる。また、本実施形態に係る本体３の上部にはシール材４Ａが設けられる。本体３は蓋部材４に対してシール材４Ａを介して当接する。シール材４Ａとしては、例えばパッキンなど、公知のシール材が使用される。また、シール材４Ａは、本体３ではなく、蓋部材４に設けられてもよい。または、シール材は、本体３および蓋部材４の双方に設けられてもよい。

【0024】

本体３の内側には、一対の支持部材５が設けられている。この一対の支持部材５は、本体３の底部１４から起立して、図１に示すＹ方向に沿って対向して設けられる。一対の支持部材５は、試験ローラ１１の両端を支持する。具体的には、一対の支持部材５は、試験ローラ１１の支持軸を保持部１２で保持することにより、試験ローラ１１の両端を支持する。このとき、試験ローラ１１が駆動ローラ６に当接する高さ（Ｚ軸方向における位置）となるように支持部材５が調整される。これにより、試験ローラ１１が駆動ローラ６から荷重および回転力を受けることができる。なお、保持部１２の構造は、試験ローラ１１の支持軸を保持することが可能である構造であれば特に限定されない。

【0025】

本実施形態において、一対の支持部材５は、１組、または２組設けられる。つまり、本実施形態に係る試験装置１は、一回の試験において、１本または２本のローラについて試験を行うことができる。例えば、図１に示した例においては、２組の一対の支持部材５Ａ、５Ａが、試験ローラ１１Ａ、１１Ａをそれぞれ支持している。なお、一対の支持部材５の配置例については後述する。

【0026】

駆動ローラ６は、試験ローラ１１に対して荷重を与えながら試験ローラ１１を回転させるローラである。例えば、図１に示した例においては、駆動ローラ６は、モータ７により生成された駆動力を、同一の回転軸を有する駆動プーリ１０を介して受け取り、当該駆動力を用いて試験ローラ１１を回転させる。駆動力は、駆動プーリ１０に対して、駆動ベルト８を介して伝達される。中間プーリ９は駆動ベルト８にかかる駆動方向の張力を増加させるために設けられる。これにより駆動力の伝達効率が向上する。

【0027】

なお、駆動ローラ６により試験ローラ１１に対して与えられる荷重は、合計で、０〜４ｋＮ程度である。例えば、２本の試験ローラ１１に対して試験を行う場合、当該２本の試験ローラ１１が受ける最大荷重は、それぞれ約１．８ｋＮ（合計３．６ｋＮ）である。これらの最大荷重は、実際のベルトコンベヤの操業時においてローラに与えられる荷重の約１．５倍〜３倍程度の荷重である。また、駆動ローラ６による試験ローラ１１の回転に係る回転数も、実際のベルトコンベヤの操業時よりも大きく設定することが可能である。そのため、本実施形態に係る試験装置１を用いることにより、試験ローラ１１の寿命についての加速試験を行うことが可能である。したがって、試験ローラ１１の操業環境における寿命を短時間で評価することができる。

【0028】

また、本実施形態に係る駆動ローラ６は、蓋部材４の内側に設けられる。蓋部材４が本体３に当接することにより試験容器２が密閉状態となっているときに、駆動ローラ６は試験ローラ１１に対して所定の荷重を与える。一方、試験容器２が開放状態となっているときは、駆動ローラ６は蓋部材４に追従するので、駆動ローラ６は試験ローラ１１から離反する。これにより、試験ローラ１１の設置または取り外しを行うことができる。

【0029】

また、本実施形態に係る駆動ローラ６および駆動プーリ１０は、アーム１５に支持されている。図２は、本実施形態に係るアーム１５の回動による蓋部材４の開閉動作の一例を示す概略図である。図２に示すように、アーム１５を支持軸１６まわりに回転することにより、蓋部材４が回動して本体３の上方を開閉する。

【0030】

また、アーム１５における蓋部材４の反対側にはカウンターウェイト１７が設けられている。カウンターウェイト１７の重量を調整すると、図２に示すように梃子の原理により、蓋部材４に設けられている駆動ローラ６の試験ローラ１１に対して与える荷重が変化する。例えば、カウンターウェイト１７の重量を増加させると、試験ローラ１１に対して与える駆動ローラ６の荷重が減少する。このように、カウンターウェイト１７の重量を調節することにより、試験ローラ１１に対して与える駆動ローラ６の荷重を調整することが可能である。

【0031】

図３は、カウンターウェイト１７の重量に対する試験ローラ１１に与える荷重の関係を示すグラフである。図３のグラフに示すように、カウンターウェイト１７の重量を増加させるにしたがって、試験ローラ１１に与える駆動ローラ６の荷重が線形に減少することが分かる。そのため、カウンターウェイト１７の重量を変更するだけで、試験ローラ１１に与える駆動ローラ６の荷重を容易に調整することができる。

【0032】

なお、本実施形態に係る試験装置１においては、カウンターウェイト１７の重量の変更により試験ローラ１１に与える駆動ローラ６の荷重を調整するが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、駆動ローラ６に直接ウェイトを吊り下げたり、駆動ローラ６が設けられた蓋部材４を鉛直上方に引っ張り上げたりすることにより、駆動ローラ６の荷重を調整してもよい。

【0033】

また、アーム１５の形状については特に限定されない。本実施形態に係るアーム１５は平行に伸びる２本のビームにより構成され、２本のビームの間に蓋部材４の駆動ローラ６の収容部分が位置するように、蓋部材４が当該２本のビームに支持される。これにより、蓋部材４を安定的に回動させることが可能である。また、この場合、カウンターウェイト１７は、２本のビームの間を架け渡すように設けられる。これにより、試験ローラ１１に対して与える駆動ローラ６の荷重のＹ軸方向における分布の偏りを抑えることができる。

【0034】

送風機構を構成する送風機の一例であるファン１３は、試験容器２の内側に設けられる。ファン１３は、図２に示すように、試験容器２の内側に散布される粉塵を試験容器２の内側において撹拌させる機能を有する。なお、本実施形態に係る送風機としてファン１３を例に説明するが、かかる送風機はファンに限定されない。例えば、送風機構は、ブロワ等の送風機またはポンプ等の圧縮機など、気体および粉塵を撹拌させる流体機械であれば特に限定されない。本実施形態においては粉塵を試験容器２の内側において舞い散らす程度の能力があれば十分であるため、ファン１３が送風機として採用される。

【0035】

なお、底部１４に溜まった粉塵を効率よく試験容器２の内側において撹拌させるため、ファン１３は試験容器２の底部近傍に設けられることが好ましい。また、ファン１３は単数または複数設けられてもよい。例えば、詳しくは後述するが、ファン１３が２台設けられる、水平方向において、試験容器２の対角位置に設けられることが好ましい。これにより、より効率よく粉塵を試験容器２の内側において撹拌させることができる。

【0036】

また、試験容器２の内側に散布される粉塵は、実際のベルトコンベヤの操業環境に存在する原料の粉塵であることが好ましい。試験環境をより実際の操業環境に模擬させることができるからである。そのため、粉塵の種類は、ベルトコンベヤが実際に運搬し得る原料であることが好ましい。当該原料とは、例えば、鉄鉱石、焼結鉱、コークス、石炭、または石灰等である。また、砂礫または破砕ガラス（カレット）など、ベルトコンベヤの運搬物そのものが粉体である場合であっても、当該原料は本実施形態に係る粉塵となり得る。また、本実施形態に係る試験装置１に用いられる粉塵の粒径は特に限定されないが、実際の操業環境に存在する粉塵の粒径範囲である１０μｍ〜１０００μｍ程度であることが好ましい。

【0037】

なお、上述した粉塵は、試験装置１による試験の開始前に試験容器２の内側に散布される。例えば試験容器２の蓋部材４が外れている際に、当該粉塵が本体３の上方から投入されてもよい。また、本体３または蓋部材４の一部に、粉塵を投入するための投入口が設けられてもよい。当該投入口の大きさは、粉塵を試験容器２の内側に投入するのに十分な大きさであればよい。これにより、粉塵を試験容器２の内側に散布した際に舞いあがる粉塵が、試験容器２の外部に漏出することを抑えることができる。また、試験中においても試験容器２の内側に粉塵を散布することが可能である。

【0038】

以上、本実施形態に係る試験装置１の構成について説明した。次に、本実施形態に係る試験装置１を用いた試験ローラ１１の試験方法について説明する。まず、密閉された試験容器２の内側に設けられる少なくとも一対の支持部材５を用いて、少なくとも一の試験ローラ１１を支持する。その後、駆動ローラ６を試験ローラ１１に当接させる。そして、試験容器２の内側の空間においてファン１３を用いて粉塵を撹拌させながら、駆動ローラ６により試験ローラ１１に荷重を与えつつ試験ローラ１１を回転させる。

【0039】

以上より、本実施形態に係る試験装置１を用いて、実際の操業環境に近い環境における試験ローラの寿命評価を行うことができる。当該試験装置１を用いた試験方法によって、より実際の操業状態を反映したローラの点検基準を整備することが可能となる。

【0040】

＜１．２．支持部材およびファンの配置例＞
次に、本実施形態に係る支持部材５およびファン１３の配置例について説明する。支持部材５は、試験対象となる試験ローラ１１の数および種類に応じて、適宜最適な位置に設けられる。また、ファン１３は、試験容器２の内部に散布された粉塵を、試験容器２の内部の空間に最大限分散させることができるように設けられる。

【0041】

図４は、本実施形態に係る試験容器２の内側における支持部材５およびファン１３の配置例を示す概略図である。なお、図４は、図１に示すＩＶ−ＩＶ切断線における試験容器２の断面図である。

【0042】

図４に示した例は、一回の試験において、２本のローラについて試験を行う場合の支持部材５Ａおよび試験ローラ１１Ａの配置例である。図４に示すように、ＸＹ平面（水平面）においては、試験ローラ１１Ａ、１１Ａが駆動ローラ６（二点鎖線）の回転軸（一点鎖線）を通過する鉛直面に対して対称となる位置に、２つの一対の支持部材５Ａが並設される。このとき、支持部材５Ａは、軸受１０１の軸孔を貫通して外方に延びる試験ローラ１１Ａの支持軸１０２を保持部１２で保持する。このように支持部材５Ａを設けることにより、試験ローラ１１Ａ、１１Ａは、駆動ローラ６から均等に荷重を受けることができる。したがって、一回の試験において２本のローラについて同条件で試験を行うことができる。これにより、例えば、異なる２本のローラの寿命に関する性能の比較試験を行うことが可能である。

【0043】

また図４に示すように、本実施形態に係るファン１３は２台設けられ、それぞれ本体３の対角位置に設けられている。また、ファン１３の各々の送風方向は、Ｘ軸方向に沿って相対し、かつ、本体３の内壁に沿う方向となっている。これにより、図４に示すように、粉塵の撹拌方向は、本体３の内壁に沿って時計回り（または反時計回り）となる。したがって、本体３の内側の空間において粉塵を最大限分散させることができる。よって、実際の操業環境をより忠実に再現することができる。

【0044】

なお、本実施形態に係る本体３のＸＹ平面における形状は矩形としたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、本体３のＸＹ平面における形状が円または楕円等である場合、２台のファン１３は、本体３の内壁において最も遠くなる位置において、送風方向が相対し、かつ本体３の内壁に沿う方向であるように設けられることが好ましい。これにより、本体３の内側の空間において粉塵を最大限分散させることができる。

【0045】

また、本実施形態に係る支持部材５の配置は、図４に示す例に限定されない。図５は、本実施形態に係る試験容器２の内側における支持部材５の配置に関する第１の変形例を示す概略図である。図５に示した例は、一回の試験において、１本のローラについて試験を行う場合の支持部材５Ｂおよび試験ローラ１１Ｂの配置例である。図５に示すように、試験ローラ１１Ｂが駆動ローラ６の鉛直下方となる位置に、支持部材５Ｂが設けられる。これにより、１本の試験ローラ１１Ｂについても同様に試験を行うことができる。なお、本変形例における支持部材５Ｂは支持部材５Ａとは別の部材であるとしたが、支持部材５ＡをＸ軸方向に沿って移動させることにより、１本の試験ローラ１１Ｂを支持してもよい。この場合、試験ローラ１１Ｂを支持するための高さは、図１に示すように、試験ローラ１１Ａを支持するための高さとは異なる。そのため、支持部材５Ａの保持部１２は、試験ローラ１１Ａの保持部１２に対する支持高さが調整可能であることが好ましい。

【0046】

また、図４および図５に示した試験ローラ１１はリターンローラであるが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、本実施形態に係る試験装置１は、キャリアローラにも適用可能である。図６は、本実施形態に係る試験容器２の内側における支持部材５の配置に関する第２の変形例を示す概略図である。図６に示した例は、一回の試験において、２本のキャリアローラについて試験を行う場合の支持部材５Ａおよびキャリアローラ１１Ｃの配置例である。一対の支持部材５Ａは、図６の矢印に示すように、駆動ローラ６の回転軸に平行な方向に移動可能に設けられる。例えば、図６に示すように、長手方向（Ｙ軸方向）の径がリターンローラより短いキャリアローラ１１Ｃの場合、一対の支持部材５Ａは互いに近接する位置に設けられる。これにより、リターンローラおよびキャリアローラのいずれかを支持する際においても、支持部材５Ａを設ける位置を変えることにより、同一の支持部材５Ａを用いることができる。なお、リターンローラを支持する支持部材とキャリアローラを支持する支持部材は、それぞれ別の部材が用いられてもよい。

【0047】

＜１．３．試験に関するデータ＞
次に、本実施形態に係る試験装置１において測定されるデータ、および測定データを取得するために用いられるセンサについて説明する。本実施形態に係る試験装置１により試験される試験ローラ１１は、試験中においてその状態は逐次的に変化すると考えられる。そのため、試験中の試験ローラ１１に関するデータを測定する測定機構が試験装置１に設けられることが好ましい。

【0048】

測定機構は、例えば、試験ローラ１１の振動を測定するための振動センサであってもよい。この場合、当該振動センサは、例えば、試験ローラ１１を支持する支持部材５に設けられてもよい。図１に示す例では、支持部材５Ａ、５Ｂにそれぞれ振動センサ５０が設けられている。試験ローラ１１の振動は支持部材５に伝達するためである。この振動センサは試験ローラ１１の振動を測定し、振動値を出力する。この振動値は、試験中において異常が発生していないときは定周期の値を示すが、軸受の破損等が生じた場合においては、イレギュラーな振動が生じるため、異常値を示す。すなわち、振動値を観測することにより、試験ローラ１１の破損が生じたタイミングを把握することができる。

【0049】

また、測定機構は、例えば、試験ローラ１１の支持軸１０２の温度（軸温度）を測定する温度計であってもよい。この場合、当該温度計は、例えば、支持軸１０２に設けられてもよい。この軸温度は、試験中において異常が発生していない時は定周期の値を示す。しかし、軸受の破損等が生じた場合においては、軸受による潤滑効果が低減するため、摩擦により軸受の温度が上昇する。この上昇した温度が支持軸１０２に伝達するため、軸温度は異常値を示す。すなわち、軸温度を観測することにより、試験ローラ１１の破損が生じたタイミングを把握することができる。

【0050】

さらに、測定機構は、例えば、試験容器２の内側の温度（容器温度）を測定する温度計、または駆動ローラ６を駆動させるモータ７の電流値を測定する電流計であってもよい。これらの容器温度および電流値も、試験ローラ１１の破損のタイミングを境に変化し得る。

【0051】

なお、上述した測定機構から得られる各種データは、不図示の情報処理装置に出力される。当該情報処理装置は、例えば、演算処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵが使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵの実行において使用するプログラムまたは、その実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、データ等を記憶するＨＤＤ（Hard Disk Drive）装置などのデータ格納用記憶装置等で構成される。当該情報処理装置は、例えばコンピュータであってもよい。

【0052】

上述した情報処理装置は、各測定機構から出力されたデータを取得し、記憶装置等に蓄積する。蓄積されたデータは、ディスプレイまたはプリンタ等の出力装置により外部に出力されてもよい。これにより、試験中の試験ローラ１１に関するデータを得ることができる。すなわち、実際の操業環境に近い環境における試験ローラ１１の寿命について定量的な評価を行うことができる。また、情報処理装置は、蓄積されたデータの示す値に応じた制御（例えば、データが異常値を示した際に警告を出力する制御等）を行ってもよい。これにより、試験中に異常が生じた際に、試験装置１の試験の中止処理などの対応を取ることができる。

【0053】

以上、本発明の第１の実施形態に係る試験装置１について説明した。

【0054】

＜＜２．第２の実施形態＞＞
次に、本発明の第２の実施形態に係る試験装置１００について説明する。本実施形態に係る試験装置１００には、上述した第１の実施形態に係る試験装置１に対して、さらに散水用設備が追加される。

【0055】

図７は、本発明の第２の実施形態に係る試験装置１００の一例を示す概略構成図である。図７に示すように、本実施形態に係る試験装置１００は、試験槽である本体３および蓋部材４からなる試験容器２００、支持部材５（５Ａ、５Ｂ）、駆動ローラ６、モータ７、駆動ベルト８、中間プーリ９、駆動プーリ１０、ファン１３、アーム１５、支持軸（水平軸）１６、およびカウンターウェイト１７を備える。また、本実施形態に係る試験装置１００は、ノズル１８、回収スロープ１９、ポンプ２０および配管２１をさらに備える。また、本体３の底部１４の一部または全部には、開口部１４ａがさらに設けられる。また、図８は、本実施形態に係る試験容器２００の平面視における概略構成の一例を示す図である。以下、図７および図８を参照しながら、各構成要素について説明する。なお、本実施形態に係る試験装置１００の構成要素のうち、第１の実施形態に係る試験装置１と共通の構成要素については説明を省略する。

【0056】

ノズル１８は、試験容器２００の本体３の内壁に設けられる。ノズル１８は、ポンプ２０から供給される水を試験容器２００の内側に対して散布する。そのため、ノズル１８の吐出口１８ａが本体３の内側に向くように、ノズル１８が設けられる。また、ノズル１８の設置数については特に限定されない。例えば、図８に示すように、複数のノズル１８が、試験ローラ１１Ａの長手方向（Ｙ軸方向）に沿って、本体３の内壁に並んで設けられてもよい。これにより、試験ローラ１１Ａの全体にわたって水が散布されやすくなる。ノズル１８の吐出口１８ａの大きさについては特に限定されないが、ノズル１８から散布される水は粉塵を大量に含むため、ノズル１８の吐出口１８ａの大きさは、粉塵による吐出口１８ａの詰まりが生じない程度の大きさであることが好ましい。また、ノズル１８の吐出口１８ａの形状についても特に限定されないが、試験ローラ１１Ａの全体にわたって水が散布されるような形状であることが好ましい。例えば、ノズル１８の吐出口１８ａの形状は、水平方向に延びるスリット形状であってもよい。

【0057】

ポンプ２０は、本体３の底部に溜まる水を回収し、ノズル１８に当該水を供給する。具体的には、ポンプ２０は、底部１４の開口部１４ａから回収スロープ１９を通過して貯められた水を回収し、配管２１を介してノズル１８に当該水を供給する。底部１４に溜まった水を開口部１４ａを通過して回収スロープ１９へと流すために、底部１４には、開口部１４ａが最も低くなるような傾斜が設けられていてもよい。ポンプ２０の性能については特に限定されないが、粉塵が含まれる水を滞りなく回収し、かつノズル１８から散布される水が試験容器２００の内側に向かって飛翔可能である程度の吐出圧力を十分維持できる性能をポンプ２０が有することが好ましい。また、図７および図８に示した例では、ポンプ２０は本体３の外壁部に設けられているが、ポンプ２０の設置位置は、ノズル１８に水を供給できれば特に限定されない。

【0058】

以上、本発明の第２の実施形態に係る試験装置１００の構成について説明した。かかる構成により、ノズル１８から試験容器２００の内側に向かって水を散布することができる。また、散布された水は底部１４の開口部１４ａおよび回収スロープ１９を通過してポンプ２０に回収される。回収された水は、ノズル１８に供給され、再度試験容器２００の内側に向かって散布される。すなわち、試験容器２００の内部に溜められた水は試験装置１００を循環する。

【0059】

ノズル１８から水を散布する際には、ファン１３により試験容器２００の内側に散布された粉塵も循環する。そして、試験容器２００の内側に散布された粉塵は水に取り込まれてポンプ２０に回収される。その後、粉塵に取り込まれた水はスラリーとしてノズル１８から吐出される。これにより、試験容器２００の内側において、雨天時の操業環境を再現することができる。すなわち、雨滴に粉塵が混入して空間を浮遊する環境を再現することができる。

【0060】

なお、配管２１の一部には、少なくとも三方のＴ字配管、および水の循環方向を調整するバルブが一または複数設けられてもよい。これにより、試験容器２００の内側に散布される水の入れ替えを行うことができる。また、配管２１のその他の配設方法は特に限定されない。

【実施例】

【0061】

次に、本発明の実施例について説明する。本発明の効果を確認するために、本実施例では、ローラの試験装置による試験結果の有効性について検証した。なお、以下の実施例は本発明の効果を検証するために行ったものに過ぎず、本発明が以下の実施例に限定されるものではない。

【0062】

試験ローラとして、２つの異なるメーカ（メーカＡおよびメーカＢ）により製造された試験ローラ（以下、それぞれローラＡおよびローラＢと称する）を用意した。本実施例に係る各ローラは、ともにリターンローラである。ローラの寸法については、外径がφ１３９．８（ｍｍ）、ロール幅が１３００（ｍｍ）である。その後、ローラＡおよびローラＢのそれぞれの両端を一対の支持部材のそれぞれに取り付けた。そして、ローラＡおよびローラＢに対して同一の荷重が駆動ローラから負荷されるように、支持部材の設置位置を調整した。

【0063】

ローラＡおよびローラＢの設置後、蓋部材により試験容器を密閉し、試験容器の内側に粉塵を散布した。当該粉塵の原料は返鉱系ダストであり、当該返鉱系ダストの粒径はおおむね１ｍｍ以下である。そして、ファンを回転させて粉塵を試験容器の内側において撹拌させたあとに、駆動ローラの回転を開始した。駆動ローラの回転に伴うローラＡおよびローラＢの回転の開始時刻を試験開始時刻とした。試験中、各ローラの支持軸に設置された温度計および支持部材に設置された振動センサにより、軸温度および振動値が計測された。

【0064】

試験装置は昼夜連続して稼働した。試験の開始後、試験装置から異音を検知するまでの間、約２５００時間試験が連続的に行われた。

【0065】

図９は、各ローラに係る軸温度および振動値の変化を示すグラフである。図９に示すグラフにおいて、曲線１００１はローラＡの振動値を、曲線１００２はローラＢの振動値を、曲線１０１１はローラＡの軸温度を、曲線１０１２はローラＢの軸温度を示している。図９のグラフに示すように、ローラＢの振動値１００２は試験終了まで一定の値を示しているが、ローラＡの振動値１００１は、試験開始後２２００時間を境に急激に変化を見せている。また、ローラＡの軸温度１０１１とローラＢの軸温度１０１２との乖離が、試験開始後２２００時間を境に大きくなっている。したがって、試験開始後２２００時間の時点において、ローラＡの破損が生じていることが考えられる。

【0066】

試験終了後、本発明者らはローラＡおよびローラＢの破損状況、特に各ローラの軸受の状態について調査した。その結果、ローラＡが有する２つの軸受のうち１つについては、ベアリングが軸受の保持器から脱落しており、また、ベアリングおよび軸受の軌道輪の内部は粉塵により汚染されていた。もう１つの軸受については、ベアリングの脱落は見られなかったが、軌道輪の内部が汚染されていたことが確認された。一方で、ローラＢの軸受は破損しておらず、粉塵による汚染の程度もローラＡの軸受と比較して軽微だった。以上の結果から、粉塵の軸受の内部への侵入が、軸受の破損を招いたことが示された。これは、粉塵が軸受の内部に侵入することによりベアリングの潤滑不良が生じるためであると考えられる。

【0067】

以上、本実施例の結果から、上記実施形態に係る試験装置を用いることにより、ローラの破損原因である軸受の内部への粉塵の侵入を再現することが可能であることが示された。また、振動値および軸温度を測定することにより、ローラの損傷状態を把握することが可能であることが示された。

【0068】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0069】

例えば、上記実施形態に示したローラの試験方法は、上記実施形態に係るローラの試験装置を用いて行われたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、密閉された試験容器の内側に少なくとも一対の支持部材を設け、当該支持部材を用いて試験ローラを支持し、当該支持部材に支持された試験ローラに駆動ローラを当接させ、試験容器の内側に散布される粉塵をファン等の送風機構を用いて試験容器の内側において撹拌させながら、駆動ローラを用いて試験ローラに荷重を与えながら試験ローラを回転させることが可能であれば、上記実施形態に係るローラの試験装置の構成は限定されない。

【0070】

また、上記実施形態に示したローラの試験装置は、リターンローラおよびキャリアローラの寿命の評価に用いられるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、粉塵環境に配置されるベルトコンベヤを構成する他のローラの寿命の評価試験についても、上記実施形態に示したローラの試験装置は適用可能である。

【符号の説明】

【0071】

１、１００ 試験装置
２、２００ 試験容器
３ 本体
４ 蓋部材
４Ａ シール材
５ 支持部材
６ 駆動ローラ
７ モータ
８ 駆動ベルト
９ 中間プーリ
１０ 駆動プーリ
１１ 試験ローラ
１２ 保持部
１３ ファン
１４ 底部
１５ アーム
１６ 支持軸
１７ カウンターウェイト
１８ ノズル
１８ａ 吐出口
１９ 回収スロープ
２０ ポンプ
２１ 配管
５０ 振動センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】