JP2016204153A - 自動調芯ローラを備えたベルトコンベア - Google Patents

Abstract

【課題】従動ローラに自動調芯機構を配備できないベルトコンベアであっても、ベルト蛇行を長期間にわたり確実に抑止する。
【解決手段】駆動ローラ５は、シャフト１０の中央部に形成された球状部１０ａを、ローラ胴１１側の球面軸受け１２に相対回転できないように連結することで、ローラ胴１１がシャフト１０に対し揺動可能に支持されている。ローラ胴１１の表面には、中央部において最大厚さ、両端部において最小厚さを有する合成樹脂からなる第１層１５を接着し、その表面に、中央部において最小厚さ、両端部において最大厚さをするとともに、第１層１５の合成樹脂より、単位厚さ当たりの弾性係数が小さい合成樹脂からなる第２層１６を積層している。ローラ胴１１の軸方向に直交するいずれの断面においても、第１層１５の厚さと第２層１６の厚さの和が一定となるように設定されており、第２層の表面に、耐摩耗性の合成樹脂からなる一定厚さの第３層１７を積層した。
【選択図】図２

Description

本発明は、駆動ローラと従動ローラの間にスチール製やプラスチック製のベルトがエンドレス状にかけ渡されたベルトコンベアに関し、特に、蛇行防止機能をもつ自動調芯ベルトローラを備えたベルトコンベアに関する。

ベルトコンベアは、各種の物品の搬送装置として多用されており、特にプラスチック製のベルトを用いるものは、食料品をはじめとして、様々な製造ラインで使用されている。
こうしたベルトの蛇行は、搬送品の位置決め精度を悪化させるばかりでなく、特に、高温環境下で使用される場合、ベルト寿命を急速に悪化させ、頻繁なベルト交換を余儀なくされている。

特許文献１には、高温環境で使用されるベルトコンベアの例として、天板上に載せられたパンをすくい取り、別の工程に搬送するデパンナーが開示されている。
特許文献２、３には、ベルトの蛇行を防止するため、駆動側ローラ、従動側ローラのそれぞれを、球面滑り軸受けを介してシャフトに連結し、自動調芯を行う自動調芯ローラが開示されている。

特許第２７５５８９４号公報 特許第４３０２４３４号公報 特許第４３２３２２２号公報

特許文献２、３に記載されたベルトコンベアでは、確実にベルト蛇行を抑止するため、駆動側ローラ、従動側ローラの双方に自動調芯機構を配備することが好ましい。このため、コストアップを招くばかりでなく、従動側ローラに自動調芯機構を内蔵させるため、その径を大きくせざるを得ない。

しかし、ベルトコンベアを特許文献１に示されるようなデパンナーとして用いる場合、直径数ミリ程度の極小ローラを採用しなければならない。あるいは、スナックや豆類のように、小型の食品を次の工程に移送させるためには、食品を落下させることなく、コンベア間での乗り継ぎを行う必要があり、各コンベアにおける搬送面の両端部に、直径数ミリ程度の極小ローラや、ナイフエッジと称される、折り返し部を採用しなければならない。
このような用途のコンベアでは、搬送面端部のローラに自動調芯機構を内蔵させることが非常に困難である。

しかし、特許文献２、３に開示される自動調芯機構を駆動側ローラのみに内蔵させた場合、ベルト蛇行を長期間にわたり確実に抑止することができないケースがある。
駆動側ローラと従動側ローラの２本のローラで構成されるコンベアであって、双方に自動調芯機能を配備できる場合、例えば、駆動側ローラの左側で緩みが発生すると、張力が高い右側がベルトに内方に引き込まれ、従動側ローラの右側のベルト張力が弱まる。これにより、従動側ローラの左側がベルトを引き込み、左右の張力がバランスし、自動調芯が行われる。

これに対し、搬送面両端部に、自動調芯機能を備えていない極小ローラを採用しなければならないようなコンベアの場合、極小ローラの一方側で緩みが発生しても、他方側でこれを抑制する作用力が発生せず、最悪の場合、ベルトの脱輪が発生する。
しかも、高温の食品を搬送する場合、ベルトが高温となるため、わずかな蛇行によっても、ベルト寿命を著しく低下して頻繁な交換が必要となり、稼働率の低下、メンテナンス費用の増大を招いている。

そこで本発明の目的は、駆動側ローラの自動調芯機構を改良することにより、搬送面端部のローラに、自動調芯機構を配備できないような、極小径のピンローラ等を用いるベルトコンベアであっても、長期間にわたりベルト蛇行を確実に抑止することにある。

特許文献２、３に開示されるように、駆動側、従動側とも自動調芯機構を備えたベルトコンベアを稼働させ、ベルトの挙動を計測したところ、垂直方向の揺動振幅は最大１．５ｍｍ程度発生し、水平方向、すなわち、ベルト張力方向の揺動振幅は、±０．４ｍｍ程度であった。一方、搬送面端部のローラに自動調芯機構を備えていないピンローラや、ナイフエッジは、機構上、ベルト張力方向の揺動はきわめて限定されるものの、ベルト張力に対し直交方向の揺動は可能である。
そこで、駆動側ローラにおいて、ベルト張力方向の揺動分を補完できれば、従動側ローラに自動調芯機構を配備しなくても、ベルト蛇行を防止できるのはないかという着想に基づいて、本発明に到った。

すなわち、上記の課題を解決するため、本発明では、駆動ローラと従動ローラとの間にベルトがエンドレス状にかけ渡されたベルトコンベアにおいて、前記駆動ローラは、シャフトの中央部に形成された球状部を、ローラ胴の内周面に一体的に取り付けられた球面軸受けに相対回転できないように連結することで、前記ローラ胴が前記シャフトに対し揺動可能に支持された自動調芯ローラであり、前記ローラ胴の表面に、軸方向に直交する断面が円環状であり、かつ、中央部において最大厚さを有し、両端部において最小厚さを有する合成樹脂からなる第１層を接着し、前記第１層の表面に、軸方向に直交する断面が円環状であり、かつ、中央部において最小厚さを有し、両端部において最大厚さをするとともに、前記第１層の合成樹脂より、単位厚さ当たりの弾性係数が小さい合成樹脂からなる第２層を積層し、前記ローラ胴の軸方向に直交するいずれの断面においても、前記第１層の厚さと第２層の厚さの和が一定となるように設定されており、前記第２層の表面に、一定の厚さを有し、耐摩耗性の合成樹脂からなる前記ベルトとの接触面となる第３層を積層するようにした。

本発明のベルトコンベアは、以上のように構成されているので、従動側に自動調芯ローラを設置しない場合でも、長期の運転時間にわたってベルトの脱輪を効果的に抑止することができる。

図１は、本発明を、搬送面の両端にピンローラを採用したベルトコンベアの全体構成を示す図である。 図２は、本発明による駆動ローラの断面図である。

図１は、本発明を、搬送面の両端部に直径５ミリ程度のピンローラを用いた小型食品搬送用のベルトコンベアに適用した実施例の全体構成を示す。
ベルト１は、搬送面両端部に配置されたピンローラ２、３間に掛け渡され、折り返されたベルト１は、本体４の下方において、駆動ローラ５に巻掛けられ、テンションローラ６を経て、エンドレスループを形成している。

ベルト搬送面下方に沿う支持部を備えた本体４の下面には、駆動ベルト７を介して、駆動ローラ５を回転駆動する駆動モータ８が配備されている。また、その上方には、テンションローラ６を水平方向に移動させ、ベルト１のテンションを調整するテンション調整機構９が配備されている。

本実施例では、駆動ローラ５に本発明による自動調芯機能を適用したもので、図２に軸方向の断面図を示す。
駆動ローラ５は、シャフト１０に対し、ステンレススチール等からなる中空のローラ胴１１が揺動できるよう、特許文献１あるいは特許文献２に開示される揺動機構を備えている。
すなわち、シャフト１０の中央部に球状部１０ａが設けられており、この球状部１０ａは、ローラ胴１１側に一体的に形成された球面軸受け１２に揺動可能に支持されている。
球面軸受け１２の中央にはピン１３が中心方向に突出するように設けられ、球状部１０ａの表面に形成された、シャフト１０の軸方向に沿うスリットと係合する。
これにより、ローラ胴１１は、シャフト１０に対し相対回転することなく、球面軸受け１２が許容する範囲で、球状部１０ａの中心点で揺動できるようになっている。

なお、ローラ胴１１の内面には、両端付近に形成された凹部に、ゴムブーツ１４が嵌入されており、シャフト１０はゴムブーツ１４の中央開口に挿通されている。
ゴムブーツ１４は、コンベア稼働中、シャフト１０とローラ胴１１の内面が接触するのを防止するとともに、駆動ローラ５の内部に塵埃が進入するのを防止する。
なお、図２において、シャフト１０の右側には、駆動ベルト７（図１参照）により、駆動モータ８の回転トルクが伝達されるトルク伝達ローラ（図示せず）が装着されている。

ローラ胴１１の表面には、中央部が厚く両端に沿って徐々に薄くなるようクラウン加工された、例えば、ネオプレンゴムのような合成樹脂からなるゴムライニングを、焼き付けあるいは接着材により貼着することにより、円環状の第１層１５が形成されている。
そして、第１層１５の表面には、より弾性係数が小さいスポンジ状合成樹脂等からなる、円環状の第２層１６が積層されている。この第２層１６は、その表面が円筒表面となるよう、第１層１５の径の変化を補完して、中央部が薄く、両端に沿って厚くなるようにしている。

すなわち、シャフト１０に対し直交する断面では、第１層１５の外径は、中央部においては最大直径の円であり、両端部において最小直径となっている。これに対し、第２層１６の内径は、中央部において最小直径であり、両端部において最大直径となり、軸方向のいずれの断面でも、第１層１５の厚さと第２層１６の厚さの和は一定となっている。

第２層１６の表面には、さらに、耐摩耗性に優れたウレタンゴム等の合成樹脂からなる第３層１７が一定の厚さで焼き付けあるいは接着材により積層され、その表面がベルト１との接触面を形成している。

第１層１５、第２層１６、第３層１７は、軸方向の両端で、軸方向に直交する端面を形成し、軸方向の幅は、ベルト１の幅より１ｍｍ〜２ｍｍ程度広くなるよう設定されている。この端面は、内方に向けてベルト１を案内する開先を備えたワッシャ１８を介して、ステンレス製の締結リング１９により、軸方向に移動しないよう拘束されている。第１層１５、第２層１６、第３層１７の軸方向両端面と、内方側の外径が第３層１７の外径より若干大きく設定されたワッシャ１８との間には、わずかな隙間が設けられ、駆動ローラ５の回転時、ワッシャ１８がベルト１と連れ回るようにすることで、ベルト１の端部の摩耗を防止するとともに、第１層１５、第２層１６、第３層１７の軸方向両端面を保護する。

ここで、図２において、第１層１５、第２層１６、第３層１７の厚さをｔ_１、ｔ_２、ｔ_３とすると、前述のように、ｔ_１は、中心部で最大、両端部で最小、ｔ_２は、中心部で最小、両端部で最大、そして、ｔ_３は一定で、軸方向に沿って、ｔ_１＋ｔ_２＋ｔ_３は一定である。
ここで、第１層１５、第２層１６、第３層１７の単位厚さ当たりの弾性係数をそれぞれｋ_１、ｋ_２、ｋ_３とすると、これらを総合した総合弾性係数Ｋは、
Ｋ＝ｋ_１・ｔ_１+ｋ_２・ｔ_２＋ｋ_３・ｔ_３
となる。

スポンジ材などからなる第２層１６の単位厚さ当たりの弾性係数ｋ_２は、第１層１５の単位厚さ当たりの弾性係数ｋ₁より小さいので、総合弾性係数Ｋは、両端部で最小、中央部で最大となる。そして、ベルト１の仕様、張力、搬送速度等に応じて、第１層１５、第２層１６、第３層１７の各素材、そして、厚さを選定することにより、幅方向端部から中央部に向けた総合弾性係数Ｋの変化特性を最適値に設定することができる。

図１において、駆動モータ８を稼働させ、ベルト１を周回させた場合、ベルト1には、搬送面における搬送品の分布や、各ローラのわずかな偏心、そして駆動モータ８のトルク変動等により、ピンローラ２、３のいずれかで、ベルト１の片側に緩みが発生する。
例えば、ピンローラ２の幅方向左側で緩みが発生した場合には、駆動ローラ５でも、幅方向左側が緩み、相対的に幅方向右側のテンションが高まる。
駆動ローラ５として、特許文献１、２の自動調芯機構を備えたものを採用した場合、これに伴って、シャフト１０の中央部に設けられた球状部１０ａが、ローラ胴１１側に形成された球面軸受け１２で揺動し、駆動ローラ５の幅方向右側が内方に引き込まれる。これにより、幅方向右側のテンションが弱まり、結果として左のテンションが高まり、左側の緩みが解消される。

通常はこれにより脱輪が防止されるが、ベルト１の左右でテンションのアンバランスがさらに大きくなると、ピンローラ２、３では、ベルト張力に対し直交する方向の揺動を吸収できないため、ベルト１の片側に発生したテンションのアンバランスを解消できず、ベルト１の端部を急速に劣化させるとともに、最終的には脱輪を招いてしまう。

これに対し、本実施例では、ローラ胴１１の表面に形成された、第１層１５、第２層１６、第３層１７により、駆動ローラ５の幅方向端部では、総合弾性係数Ｋが小さくなっているため、テンションの変動を、柔軟に、しかも中央部と比較して大きなストロークで吸収する。
例えば、前述のように、ベルト１の幅方向からみて、左側で緩みが生じ、右側でテンションが高まった場合、駆動ローラ５の右側端部では、単位厚さ当たりの弾性係数が最も小さい第２層１６が最大厚さとなっているため、テンションの上昇に伴いシャフト１０が揺動する際、徐々に反発力を高めながら、しかも、中央部と比較して大きく沈み込む。これにより、左側のテンションが緩やかに上昇に転じ、ベルト1を中心方向に復帰させ、ベルト１の脱輪を効果的に抑止することができる。

以上、極小径のピンローラを搬送面の両端部に配置し、その下面に駆動ローラを配置したベルトコンベアに適用した本発明を適用した実施例で説明したが、搬送面のうち、一方の端部に大径の駆動ローラ、他方の端部にピンローラを採用したベルトコンベアにも適用できる。
さらに、一方の端部に大径の駆動ローラ、他方の端部に大径の従動ローラを採用したベルトコンベアについても、駆動ローラのみに本発明を適用し、従動ローラを固定式のものとすることでコストの低減を図ることができる。
また、従動ローラにも、本発明の駆動ローラと同様の構造を採用すると、ベルトコンベアを超高速で運転しても、ベルトの蛇行を効果的に抑制することができる。

以上、本発明によれば、従動側ローラに自動調芯機構を配備できない、ピンローラやナイフエッジなどを採用したベルトコンベアであっても、ベルトの蛇行を効果的に抑止することができるので、様々な用途のベルトコンベアに広く採用されることが期待できる。

１；ベルト ２、３；ピンローラ ４；本体
５；駆動ローラ ６；テンションローラ ７；駆動ベルト
８；駆動モータ ９；テンション調整機構 １０；シャフト
１０ａ；球状部 １１；ローラ胴 １２；球面軸受け
１３；ピン １４；ゴムブーツ １５；第１層
１６；第２層 １７；第３層 １８；ワッシャ
１９；締結リング

Claims (4)

1. 駆動ローラと従動ローラとの間にベルトがエンドレス状にかけ渡されたベルトコンベアにおいて、
   前記駆動ローラは、シャフトの中央部に形成された球状部を、ローラ胴の内周面に一体的に取り付けられた球面軸受けに相対回転できないように連結することで、前記ローラ胴が前記シャフトに対し揺動可能に支持された自動調芯ローラであり、
   前記ローラ胴の表面に、軸方向に直交する断面が円環状であり、かつ、中央部において最大厚さを有し、両端部において最小厚さを有する合成樹脂からなる第１層を接着し、
   前記第１層の表面に、軸方向に直交する断面が円環状であり、かつ、中央部において最小厚さを有し、両端部において最大厚さをするとともに、前記第１層の合成樹脂より、単位厚さ当たりの弾性係数が小さい合成樹脂からなる第２層を積層し、
   前記ローラ胴の軸方向に直交するいずれの断面においても、前記第１層の厚さと第２層の厚さの和が一定となるように設定されており、
   前記第２層の表面に、一定の厚さを有し、耐摩耗性の合成樹脂からなる前記ベルトとの接触面となる第３層を積層したことを特徴とするベルトコンベア。
2. 前記第１層、第２層及び第３層を形成する合成樹脂材料と、前記第１層及び第２層の軸方向に沿う厚さの変化量、第３層の厚さを選定することで、前記駆動ローラの両端部から中央部に到る総合弾性係数の変化特性を調整したことを特徴とする請求項１に記載のベルトコンベア。
3. 前記第１層、第２層及び第３層の両端面外側に、ベルトとの接触面を形成する開先付きワッシャを遊嵌したことを特徴とする請求項１または２に記載のベルトコンベア。
4. 前記第１層としてネオプレンゴム、前記第２層としてスポンジ状合成樹脂、前記第３層としてウレタンゴムを採用したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のベルトコンベア。

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