JP2020533252A - ドラムチューブに挿入された冷却スリーブを有する電動搬送ローラ - Google Patents

Abstract

本発明は、搬送容器やパレット等を搬送するための搬送経路に使用するための電動搬送ローラに関し、電動搬送ローラは、内部に空洞と長手方向の軸（Ａ）とを有するドラムチューブ（２）と、長手方向の軸に沿って延在すると共に、ドラムチューブ（２）を軸受（６）によって支持する軸部（４）と、ドラムチューブの内部空洞に配置された駆動ユニット（１４）と、を有する。本発明は、半径方向内側にドラムチューブ（２）に取り付けられ、少なくとも駆動ユニット（１４）の一部を半径方向に覆う冷却スリーブ（３０）を備えることを特徴とし、その結果、駆動ユニット（１４）と冷却スリーブ（３０）との間に半径方向の空気層（Ｓ）が形成される。本発明は前記電動搬送ローラの製造プロセスも含む。

Description

本発明は、搬送容器やパレット等を搬送するための電動搬送ローラに関する。前記電動搬送ローラは、内部に空洞と長手方向の軸とを有するドラムチューブと、長手方向の軸に延在すると共に、少なくとも一つの回転軸受によってドラムチューブを支持する軸部と、空洞に配置された駆動ユニットと、を有する。本発明は、さらに、上記タイプの電動搬送ローラの製造方法に関する。

電動搬送ローラは物流用途で様々な目的に使用される。例えば、パレット、小荷物配送センターでの搬送小荷物、様々な種類の倉庫での搬送容器、空港での手荷物、の搬送で、および他の多くの用途で使用することができる。そのようなローラは、互いに並んで配置され、複数のローラを備える搬送経路で通常使用される。それぞれのローラの上部周面が搬送する物品を受ける役割を果たすように配置されている。一方で、このような搬送経路は、駆動されずに、単に搬送枠組に回転可能に取り付けられるだけのアイドラローラを備える。さらに、搬送経路は、電気駆動ユニットによって回転する電動搬送ローラを備える。これらの電動搬送ローラは、駆動ユニットがローラ自体の内部に配置されるように構成される。したがって、ローラを回転させるためにローラ本体やドラムチューブの外側に設置される機械的構成要素は不要である。一方で、電動搬送ローラは、物品を、そのドラムチューブの外周面を介して、直接搬送するように働く。他方で、電動搬送ローラの回転を、例えばベルト駆動等の、伝達機構を用いて、１つ以上のアイドラローラに伝達することにより、電動搬送ローラはアイドラローラも回転させることができ、そのアイドラローラの外周面を介して物品を搬送することができる。

そのような電動搬送ローラ、特に高パワーの駆動ユニットを用いるもの、に関連する課題の一つが、駆動ユニットに充分な冷却の供給である。油冷却は、構造上の条件により実現できないことが多い。また、食料品加工業界においては、油冷却は望ましくない。したがって、乾式電動搬送ローラに高出力を実装するためには、冷却が必要である。

例えば、ドイツ特許公開公報第２２３８５６２号より、ロータラミネート（rotor laminations）間に半径方向内側方向の熱伝導チューブを有する内蔵ロータ電機モータが知られている。熱伝導チューブは、ロータラミネートパケット（rotor laminations packets）間の熱伝導面をつなぎ、回転モータを冷却する。

しかし、この内蔵ロータ電機モータを搬送ローラに使用すると、熱をドラムチューブの内部から外部へ移動させるという課題がいまだ残る。

ドイツ特許公開公報第１０３２４６６４号は、電気モータと軸方向に隣接する吸熱源を有するローラモータを提案する。吸熱源は、電気モータ内部から軸方向に隣接する吸熱源へ熱を伝導させ、そしてさらにドラムチューブへと移動させるため、外側ロータ電気モータのステータにチューブで接続される。

これの欠点の一つは、複雑な構造と外側ロータ電気モータに対する制限である。さらに、不均一な熱移動およびドラムチューブ外部の不均一な加熱が挙げられる。

似た解決策がドイツ特許公開公報第１０２００６０６０００９号より知られている。そこで提案されている解決策では、ロータステータの両端に熱伝導素子が設けられている。しかし、ここでも前記欠点が該当する。

本出願人によるドイツ特許公開公報第１０ ２００８ ０６１ ９７９号より、内蔵ロータ電気モータ及び熱伝導体を有するドラムモータが知られている。熱伝導体は、電気モータと軸方向に隣接するように配置されている。この熱伝導体の長所は、ドラムチューブへのより一様な熱伝達、およびドラムチューブのより均一な過熱を保証できるように、半径方向に拡張する複数の段階を有することである。しかし、より多くの熱を放熱させ、より均一かつ高効率な冷却を実現する必要が依然としてある。

特に、一般的にドラムモータよりも外形が小さく、設置スペースが限られた電動搬送ローラにおいても、使用の選択を保証するべきである。

したがって、本発明の目的は、向上した冷却機能を有し、簡単に設置でき、ドラムチューブから均一な放熱を実現できる、上記のタイプの電動搬送ローラを提供することである。

前記のような電動搬送ローラにおいて、この目的は、ドラムチューブの半径方向内側方向に取り付けられ、駆動ユニットの少なくとも一部を覆い、駆動ユニットと冷却スリーブとの間に半径方向に空気層が形成される、冷却スリーブによって達成される。

一方で、冷却スリーブは駆動ユニットを半径方向に覆うため、冷却スリーブを駆動ユニットと軸方向に隣接して配置した場合より、冷却スリーブと駆動ユニットとの間で大きな伝達面積が得られる。他方で、冷却スリーブを駆動ユニットでなくドラムチューブに取り付ける。理論上、このような冷却スリーブを駆動ユニットの外側に半径方向に、例えば駆動ユニットにクランプで、取り付けることも可能である。しかし、駆動ユニットにダメージを与える危険性があり、駆動ユニットの整備が必要になると問題が発生し得る。

本発明によると、冷却スリーブをドラムチューブに取り付け、駆動ユニットと冷却スリーブとの間に空気層が形成される。駆動ユニットと冷却スリーブとの間の熱移動は、主に輻射で行われ、一部のみ空気層の空気の対流によって行われる。冷却スリーブが駆動ユニットを半径方向に覆うため、ドラムチューブの外側において、顕著により多くの放熱が行われる。これは、駆動ユニットが配置されている部分以外のドラムチューブの部分が放熱に使用できるためである。駆動ユニット付近も特に、放熱に使用できる。

さらに、これにより設置が単純になる。駆動ユニットの変更は不要である。駆動ユニットとドラムチューブ間の空間のみを、冷却スリーブの収容に使用する。冷却スリーブは、寸法公差を補正するために、または、変動するドラムチューブ直径に駆動ユニット直径を対応させるためにも、応用することができる。例えば、ドラムチューブが５０ｍｍ、６０ｍｍ、８０ｍｍのいずれかの外径を有することが考えられる。しかし、これら３つのドラムチューブ全てを、同じ駆動ユニットで動かすことが可能である。同じ駆動ユニットが、外形６０ｍｍや８０ｍｍのドラムチューブに使用されたら、駆動ユニットとドラムチューブの内面の半径方向の間隔が大きくなり、輻射による冷却が制限されてしまう。ここで、本発明によると、冷却スリーブを有効に使用することができる。冷却スリーブは、ドラムチューブの外径にかかわらず、冷却スリーブと駆動ユニットとの間の空気層を一定に維持するために使用することができる。したがって、冷却スリーブへの輻射による駆動ユニットの冷却はドラムチューブの外径から概ね独立している。ドラムチューブの外径として、５０ｍｍ、６０ｍｍ、８０ｍｍ以外にも５５ｍｍ等と、他の外径も取り得ることを理解する必要がある。外径は、望まれた要求に主に依存する。

第１の好ましい設計では、冷却スリーブはドラムチューブに圧入される。ドラムチューブに、冷却スリーブが押し込まれることが望ましい。これによって、さらに組み立てが単純になり、ネジ等の余分な組み立て部品の追加を避けることができる。冷却スリーブを固定するための溶接痕の形成も不要である。さらに、ドラムチューブに摩擦嵌合した冷却スリーブは、冷却スリーブとドラムチューブの内周面との間で面接触を保証し、これは冷却スリーブからドラムチューブへの熱伝導による熱移動を特に高効率にする。

冷却スリーブを軸方向に挿入することも望ましい。冷却スリーブが、中心軸と平行方向に延在する溝を有することが望ましい。しかし、この溝は、前記中心軸の周りに形成された螺旋であってもよい。この構造は、設置をさらに単純にする。組み立ての際に、ドラムチューブに挿入するために、冷却スリーブを少し圧縮することができる。さらに、軸方向の溝によって、ドラムチューブの特定の半径方向公差を埋め合わせることができる。ドラムチューブは通常軸方向に溶接されており、軸方向に延在する溶接痕を有する。その結果、ドラムチューブの内径は少し変動することがある。そのため、このような公差の埋め合わせができるように、かつ冷却スリーブとドラムチューブが強固な嵌合を形成するよう、冷却スリーブを設計するとよい。冷却スリーブが意図せず緩むことがないように、ドラムチューブに対して永久的な型締力が働くように設計することが望ましい。溝は、外周方向において広くある必要は特にない。溝は、冷却スリーブを簡単に圧縮できる程度に広く、かつ熱伝導を最大限に活用できる程度に狭くするとよい。軸方向の溝は連続していることが望ましい。つまり、冷却スリーブは完全に挿入される。どちらにせよ、部品や組み立て工数の追加を概ね避けるため、冷却スリーブは一つの部品として設計される。

さらに組み立てを単純にするためには、冷却スリーブの片方の先端に面取り部を設けることが考えられる。面取り部の外径が冷却スリーブの外径より小さくなるように、軸方向に環状延在部分を有することが望ましい。これによって、ドラムチューブ内における冷却スリーブの位置決めとドラムチューブ内への冷却スリーブの挿入や押し込みがさらに単純になる。

駆動ユニットには電気モータがあり、冷却スリーブが、電気モータを実質的に完全に覆うように、軸方向に延在することが望ましい。電気モータは、最も熱を発生させる部品であり、この熱を放熱する必要がある。電気モータを充分に冷却することで、モータのリミッター作動温度に達する回数や速度が減少するため、モータ性能の向上を実現する。電気モータが配置されている駆動ユニットの部分は冷却を必要とする。

電気モータは、内蔵ロータ電気モータであることが望ましい。電気モータにおいて、ステータは電動搬送ローラの軸部に接続され、同軸部に支持される。原則として、前記のような電動搬送ローラの設計が知られている。

さらに、駆動ユニットの構成にギアユニットが含まれ、ギアユニットを実質的に完全に覆うように冷却スリーブが延在することが望ましい。ギアユニットの種類によって、冷却スリーブによるギアユニットの覆い方が異なることがある。したがって、例えば、２段ギアユニットにおいては、冷却スリーブがギアユニットを完全に覆うように延在することが望ましく、相当する軸方向により長いハウジングを有する３段ギアユニットにおいては、冷却スリーブがハウジングを完全に十分に覆うように延在することが望ましく、例えば最初の２つのギアを覆うように延在する。これによって、両方のギアユニット種類に対応できる１種類のみの冷却スリーブを提供し、同一部品を使用することができる。原則、軸方向に最も長いギアユニットを完全に覆うことができ、他のより短いギアユニットを覆う際には軸方向に少し延在する冷却スリーブであれば、ある搬送ローラシステムにおいて同一の部品を冷却スリーブとして使用することができる。ギアユニットは、通常、電気モータと軸方向に隣接するように配置される。したがって、ギアユニットにおいては、電気モータで発生した熱を吸収し、自身の摩擦により熱を発生させる。したがって、冷却スリーブが、電気モータだけではなく、ギアユニットも実質的に完全に覆うように軸方向に延在することが望ましい。ドラムチューブへのより均一な熱移動を保証するために、冷却スリーブは、電気モータおよびギアユニットの隣接よりも軸方向にさらに延在するとよい。冷却スリーブが、片側の軸受カバーから、反対側の軸受カバーまで、またはギアユニットの動力をドラムチューブに伝達するカップリングユニットまで、延在することが望ましい。

さらに、半径方向における空気層の幅が、軸方向において実質的に一定であることが望ましい。つまり、軸上の位置にかかわらず、冷却スリーブと駆動ユニットの間隔が実質的に一定である。通常、駆動ユニットの外径は一定である。しかし、駆動ユニットの外径が変化する設計も知られている。例えば、電気モータの外径よりもギアユニットの外径が小さい設計が知られている。この場合、冷却スリーブと駆動ユニットとの間の空気層幅を一定に維持できるように、冷却スリーブが半径方向内側方向に段差を有することが望ましい。冷却スリーブと駆動ユニットは、その重なる軸部分において、間隔が実質的に一定になるよう配置されている。

空気層幅の値は０．１ｍｍから２．５ｍｍの範囲内にあるとよい。それ以上に望ましいのは０．１ｍｍから２．０ｍｍ内、さらに０．１ｍｍから１．０ｍｍ内、特に０．５ｍｍ付近であることが望ましい。幅が過剰に小さいと設置が困難である。しかし、熱輻射は２つの物体間の距離の二乗に依存するため、幅が過剰の大きいと冷却効果が低下する。空気層幅が２．５ｍｍの場合においても、冷却は良好であるが、空気層幅の最適値は０．５ｍｍである。０．５ｍｍの空気層幅は、駆動ユニットから冷却スリーブへの良好な熱移動を実現するとともに、装置組み立てを単純にし、製造費を増加させるような公差に対する異常に厳しい要求が不要になる。

別の好ましい設計では、冷却スリーブの半径方向内側の面の表面粗さＲｚが５０μｍ以下であることが望ましく、さらに４０μｍ以下、さらに３０μｍ以下であることが望ましい。２５μｍ以下であることが特に望ましい。冷却スリーブの表面に仕上げ加工を施すことが望ましい。冷却スリーブの表面が平坦面であると、駆動ユニットと冷却スリーブとの間の熱移動が向上する。一方で、冷却スリーブ表面の反射率は低い方がよい。例えば、研磨された面でないとよい。溝等が加工されている不均一な表面は、熱移動において、有効でない。Ｒｚが２５μｍ以下に仕上げされた表面が特に適している。このような表面は、高額な加工費を必要とせず標準的な加工工程によって得られ、同時に駆動ユニットと冷却スリーブとの間において良好な熱移動を実現する。

輻射熱の吸収のため、冷却スリーブの半径方向内側の面に表面処理を施すこともできる。

ある要素の半径方向内側方向の面に対する、輻射熱を吸収するための表面処理方法の転用も独立して開示する。この側面において、輻射熱を吸収するための表面処理方法の技術的な方法は、ドラムチューブへも転用でき、その方法も開示する。つまり、搬送容器やパレット等を搬送するためのコンベヤに使用するための電動搬送ローラを開示する。電動搬送ローラは、内部に空洞と長手方向の軸とを有するドラムチューブと、長手方向の軸に延在すると共に、少なくとも一つのピボット軸受によってドラムチューブを支持する軸部と、空洞に配置された駆動ユニットと、を有する。ドラムチューブの半径方向内側方向の内周面には、輻射熱を吸収できるよう、表面処理を施している。この場合、ドラムチューブと駆動ユニットとの間隔によって、冷却スリーブを省略することができる。

輻射熱吸収のための表面処理によって、輻射熱による駆動ユニットと冷却スリーブおよび／またはドラムチューブとの間の熱移動がさらに向上される。反射を避けることで、駆動ユニットと冷却スリーブおよび／またはドラムチューブとの間の熱移動が、さらに向上され、さらに高効率で駆動ユニットが冷却される。

適当な表面処理として、暗い色素を用いたコーティング、好ましくは黒、好ましくは艶消し、陽極酸化、ブロンズ処理（黒染加工やバニッシング加工等）、銅めっき等が挙げられる。また、これらの結合が望ましい。特に陽極酸化や銅めっきの際に、酸化銅等の、暗い色の、黒が望ましく、酸化物を使用することが重要である。暗い色素のコーティングはラッカー塗装で行うとよい。この場合、艶消しラッカー塗装が、光沢のあるラッカー塗装より望ましい。総合的に、冷却スリーブやドラムチューブの内周面の設計の理想が黒体であることに注意するとよい。表面処理または複数の表面処理の組み合わせが、表面を黒体に近づけるように選択されるとよい。

冷却スリーブが挿入されていないドラムチューブの内周面の軸上部分において、冷却スリーブおよび表面処理の両方を該当内周面部分に設けることも考えられる。

冷却スリーブの熱伝導率として、１００Ｗ／ｍＫ以上が望ましく、１３０Ｗ／ｍＫ以上がさらに望ましい。１６０Ｗ／ｍＫや２００Ｗ／ｍＫ等と、さらに高い熱伝導率が望ましい。しかし、このような材料は、通常、製造コストの増加の原因になってしまう。この場合、約１３０Ｗ／ｍＫの熱伝導率が最適である。

冷却スリーブの密度として、３．５ｋｇ／ｄｍ^３以下が望ましい。それ以上に望ましいのが３．０ｋｇ／ｄｍ^３以下、さらに２．９ｋｇ／ｄｍ^３以下である。本発明によると、冷却スリーブはドラムチューブと一緒に動き、回転する。ここで、過剰に大きい慣性モーメントを発生させないため、軽金属を使用することが望ましい。軽金属は熱伝導に適しており、相乗効果が得られる。どちらにせよ、熱伝導率を高く維持するため、多孔質材料でなく、無孔な固体を使用するとよい。

冷却スリーブの材料として、アルミ材料やアルミ合金を使用することが望ましい。合金材料として特に適しているのは、銅、マグネシウム、鉛、マンガンやケイ素である。

さらに別の好ましい設計では、電動搬送ローラは、駆動ユニットからドラムチューブの内周面へトルクを伝達するために改造したカップリングユニットを有する。カップリングユニットはカップリングブッシュを有する。カップリングブッシュは、駆動ユニットと連結するドライブ部分と外側のドリブン部分を有する。カップリングブッシュは、トルク伝達のために、特定箇所でのみ、ドラムチューブの内周面に摩擦嵌合で連結される。先行技術文献（prior art）より、円周方向の摩擦嵌合連結も知られ、ここでも使用することができる。しかし、カップリングブッシュとドラムチューブとの間の特定箇所での摩擦嵌合連結の使用は、設計を単純化できる長所を有する。形状嵌合連結(positive-locking connections）や完全摩擦嵌合連結（fully friction-locking connections）よりも広い公差を許容し、その結果として製造コストが低減される。また、これにより不十分な公差を原因とする過度の押圧作用の問題が回避され、したがって製造が全体的に単純化されて、搬送ローラの費用対効果の向上が可能になる。

カップリングブッシュは、ドラムチューブの内周面と接触するように設けられた複数の半径方向ノーズ（lug：突起、突出部）を有する。このようにして、ノーズは、カップリングブッシュとドラムチューブとの間で摩擦嵌合連結が確立される接触点を形成する。ノーズは、丸み帯びた断面を有するように設計されることが望ましく、および／または、少し台形形状を有し、半径方向外側の端で平坦部を形成する。ノーズは、おおよそ部分的に円柱形状の輪郭を有し、カップリングブッシュを一部、好ましくは完全に覆うように、軸方向に延在する。半径方向のノーズを合わせて決定する直径は、ドラムチューブの内径よりも大きいことが望ましい。これにより、ノーズは合わせて過大となり、カップリングブッシュは予負荷のかかった状態でドラムチューブに挿入されるため、カップリングブッシュとドラムチューブとの間で特に良好な摩擦嵌合連結が得られる。このため、ノーズが可撓性を有することが望ましい。例えば、カップリングブッシュが軸方向に挿入される。また、ノーズが中空であることが望ましい。

カップリングブッシュを有するカップリングユニットと冷却スリーブとを、一つの工程で組み立てることができる。さらに、カップリングユニットと冷却スリーブとを、同時に組み立てるため、一体として設計し、または、一つの部品やモジュールとして組み合わせることができる。

本発明第２の態様では、本発明第１の態様によるいずれかの好ましい実施の形態の電動搬送ローラの製造方法が、ドラムチューブの提供若しくは製造、冷却スリーブの提供若しくは製造、冷却スリーブをドラムチューブに固定するためのドラムチューブへの冷却スリーブの挿入、冷却スリーブへの駆動ユニットの挿入、の工程によって解決される。冷却スリーブへの駆動ユニットの挿入において、冷却スリーブと駆動ユニットとの間に半径方向の空気層が形成されるように挿入する。

本発明第１の態様による電動搬送ローラは、本発明第２の態様による製造方法と、特に従属の態様に記載する通り、同一若しくは類似の特徴を有していることを理解すべきである。この観点では、好ましい設計について、さらなる特徴や利点において、前記第１の態様による電動搬送ローラの説明を完全に参照する。

製造方法の好ましい第１の実施の形態において、冷却スリーブはドラムチューブに挿入される。冷却スリーブの軸方向の溝が、ドラムチューブの軸方向の溶接痕に沿わないように挿入される。冷却スリーブがドラムチューブに挿入された際、冷却スリーブがドラムチューブに対し内部圧力を発生させ、したがって、接線方向の力が働き、溶接痕に悪影響が及ぶこともある。溶接痕付近の領域において、接線方向の力、または冷却スリーブのねじれが原因のせん断力等の、力学的力の作用を可能な限り避けるべきであると示されている。したがって、溶接痕を冷却スリーブの平坦は部分で覆うように、冷却スリーブの軸方向の溝を配置する。冷却スリーブの軸方向の溝が、ドラムチューブの軸方向の溶接痕に沿わない。

さらに、本製造方法には、外径が前もって決められた複数のドラムチューブの内から１つのドラムチューブを選ぶ工程が含まれていることが望ましい。複数のドラムチューブの内に、少なくとも１つは外径５０ｍｍ、１つは外径６０ｍｍのものを含む。複数の冷却スリーブの内から１つの冷却スリーブを選ぶ工程が含まれていることが望ましい。複数の冷却スリーブの内に、少なくとも１つは外径５０ｍｍのドラムチューブに対応するもの、１つは外径６０ｍｍのドラムチューブに対応するものを含む。冷却スリーブに駆動ユニットを挿入した後、半径方向の空気層幅の値は０．１ｍｍから２．５ｍｍの範囲内にあるように、冷却スリーブを選ぶ。それ以上に望ましいのは空気層幅の値が０．１ｍｍから２．０ｍｍ内、さらに０．１ｍｍから１．０ｍｍ内で、特に望ましいのは０．５ｍｍの幅である。複数のドラムチューブの内に外径８０ｍｍのものが含まれ、複数の冷却スリーブの内に、外径８０ｍｍのドラムチューブに該当するものが含まれることが望ましい。

前記のように、駆動ユニットは、外径５０ｍｍ、６０ｍｍ、８０ｍｍのドラムチューブにおいてまったく同じに設計できる。しかし、駆動ユニットに対して最大の冷却効果を保証するため、冷却スリーブは、ドラムチューブの外径のよって異なる。冷却スリーブの外径はドラムチューブに適応したものでなければならない。冷却スリーブの内径も実質的に同様に決まる。冷却スリーブは、ドラムチューブと駆動ユニットとの間の公差を補正する役割を果たし、駆動ユニットからドラムチューブへの放熱を実現する。ドラムチューブの外径を決める条件によって、この方法により外径５０ｍｍ、６０ｍｍ若しくは８０ｍｍのドラムチューブを選択する。選択したドラムチューブの外径に対応する冷却スリーブを選択し、駆動ユニットを挿入する。

したがって、組み立てが単純化され、共通する同一部品を援用できる。ドラムチューブの大きさにかかわらず、駆動ユニットを充分に冷却することができるため、同じ電気モータでより高い出力を駆動ユニットに装備することができる。

さらに、本製造方法が、カップリングユニットを提供または製造する工程、カップリングユニットをドラムチューブ内に押し込む工程、を含むことが望ましい。カップリングユニットは、駆動ユニットの動力を伝達するドライブ部分と外側のドリブン部分を有する。カップリングユニットは、トルク伝達のために、特定箇所でのみ、ドラムチューブの内周面に摩擦嵌合で連結される。カップリングユニットの押し込みと冷却スリーブの押し込みが、１つの工程で行われることが望ましい。カップリングユニットはカップリングとカップリングブッシュで構成されることが望ましい。カップリングブッシュは、トルク伝達のために、特定箇所でのみ、ドラムチューブの内周面に摩擦嵌合で連結される。

以下、実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。図面は、縮小された発明の提示ではなく、説明に役立つところで、模式的なまたはゆがんだものとして実施する。図面から直接読み取れる追加情報に関しては、該当する先行技術文献（prior art）も参照する。この背景において、実施の形態の形状や詳細にかかわる様々な変更を、本発明の大枠からそれずに実施できることに注意する。説明、図面、および請求項に開示される本発明の特徴は、単独で若しくはいずれの組み合わせで、本発明のさらなる開発に欠かせない可能性がある。さらに、説明、図面、および請求項で開示される特徴の２以上のすべての組み合わせは、本発明の範囲内となる。本発明の概念は、記載されている厳密な実施の形態の形状や詳細に、または請求項に記載されているものと比較して狭いものに、限定されていない。特定されている設計の範囲において、特定されている範囲内の値は限界値として開示されるべきである。また、限界値は開示されたもの、請求されたものとして利用することが可能である。なお、単純化のため、図面において、同一または類似の部材や同一または類似の役割を有する部材については同一の符号を付している。

実施の形態１に係る電動搬送ローラの断面である。 実施の形態２に係る電動搬送ローラの断面である。 冷却スリーブの側面図である。 図３の冷却スリーブの正面図である。 内周面に表面処理を施した冷却スリーブの正面図である。 カップリングブッシュ付きカップリングユニットの透視図である。

次の望ましい実施の形態の説明および図面に、本発明のさらなる利点、特徴および詳細を示す。

電動搬送ローラ１はドラムチューブ２を有する。ドラムチューブ２は中心軸Ａを有し、中心軸Ａの周りを回転できる。図１より、搬送ローラ１は軸部４を有し、ドラムチューブ２の右側から延在し搬送経路のフレームに取り付けることができる。図１より、ドラムチューブ２の左側には軸部４を表示しておらず、ここでは搬送ローラは部分的に崩している。通常、図１の左側に追加の軸部があり、これは図１において単純化のために省略した。

回転軸受６を軸部４に取り付ける。軸部４は、図１よりドラムチューブ２の右側に押し付けたカバー８を備える。

軸部４は中心穴１０を有し、穴１０を供給ケーブル１２が通る。供給ケーブル１２は駆動ユニット１４に接続される。駆動ユニット１４は電機モータ１６とギアユニット１８を有する。ギア１８はギアカートリッジとして設計される。ギアユニット１８の動力出力側２０はカップリングユニット２２を有する。カップリングユニット２２の詳細な説明は後述の図６とともにする。カップリングユニット２２は、ドラムチューブ２へ、ドラムチューブ２を回転させるために、圧入（摩擦）連結２４を介して電機モータ１６から供給されたトルクを伝達するために働く。

駆動ユニット１４は、実質的に回転軸対称なハウジング２６を有する。ハウジング２６は直径Ｄ１を有する。例えば、直径Ｄ１は４０ｍｍである。例えば、ドラムチューブの外径が５０ｍｍなら、ドラムチューブの内径Ｄ２は４８ｍｍである。前記の値は例示的なものであり、他の値を取ることもあり、望ましい。厳密な値は、特に、駆動ユニット１４、ドラムチューブ２の壁の厚さおよびドラムチューブ２の外径による。

本発明によると、冷却スリーブ３０は駆動ユニット１４を冷却するために設ける。冷却スリーブ３０は、駆動ユニット１４の少なくとも一部を半径方向に覆い、ドラムチューブ２に取り付ける。より厳密には、冷却スリーブ３０は、ドラムチューブ２に挿入され、ドラムチューブ２の内周面３２と密着する。図１に示す実施の形態によると、冷却スリーブ３０は、カバー８からまたはカバー８の手前から、ギアユニット１８の少なくとも一部まで、軸方向に延在する。冷却スリーブ３０は、搬送ローラ１における発熱するすべての部品を半径方向に覆う。

駆動ユニット１４、回転しない状態で軸部４に接続され、軸部４に支持される。ハウジング２６も回転しない。ドラムチューブ２と冷却スリーブ３０がともに回転できるよう、駆動ユニット１４と冷却スリーブ３０との間に空気層Ｓを設ける。実施の形態（図１）において、空気層Ｓは、ハウジング２６の領域で半径方向に幅Ｓ１を有し、ハウジング２６に覆われていないギアユニット１８の領域で半径方向に幅Ｓ２を有する。冷却スリーブ３０の内面３４は平坦であり、段差等がない。したがって、ハウジング２６の領域の幅Ｓ１よりも、ギアユニット１８の領域のＳ２が大きい。幅Ｓ１は約０．５ｍｍで、幅Ｓ２は約２．０ｍｍである。

図２に実施の形態２の電動搬送ローラ１を示す。実施の形態２において、同一または類似の部材については、実施の形態１と同一の符号を付している。実施の形態１の説明を完全に参照する。次に、実施の形態１との違いを特に強調する。

実施の形態１とは対照的に、駆動ユニット１４は２段のみのギアユニットからなるため、冷却スリーブ３０は電機モータ１６およびギアユニット１８上軸方向に完全に延在する。さらに、冷却スリーブ３０は、外周上の段差３８によって分離されている部分３６を有する。部分３６における冷却スリーブ３０をギアユニット１８の減少した外径Ｄ３に合わせたため、部分３６の内径は少し小さくなっている。そのため、空気層Ｓは一様であり、ハウジング２６およびギアユニット１８の領域において一定の幅Ｓ１が維持される。図１で示す実施の形態１のような空気層Ｓの増加は生じない（図２参照）。

冷却スリーブ３０の詳細を図３〜５で示す。図３に示した冷却スリーブ３０は実施の形態１のものである（図１参照）。冷却スリーブ３０は円筒形状を有し、旋削加工（コンピューター数値制御も含む）、ミーリング加工（コンピューター数値制御も含む）、押出成形、ローリング加工、特に冷間ローリング加工等で、一部品として加工する。締まりばめ（interference fit）にするため、冷却スリーブ３０は、ドラムチューブ２の内径Ｄ２よりも少し大きい外径Ｄ４を有する。

冷却スリーブ３０を取り付けるためには、軸上に挿入され、溝４２を有する。溝４２は幅Ｇを有し、幅Ｇは、例えば、約４ｍｍの範囲である。幅Ｇは、冷却スリーブ３０の壁の厚み、外径Ｄ４と内径Ｄ２の差、および冷却スリーブ３０の材料に依存する。幅Ｇの値は、最大公差を考慮した上で、冷却スリーブ３０をドラムチューブ２に挿入できるよう設定しなければならない。

組み立てをさらに単純化するため、冷却スリーブ３０には、それぞれ直径Ｄ５の延在部分４６と４６ａを形成する取り付け用の面取り部４４と４４ａを両端に有する。直径Ｄ５は直径Ｄ４より小さく、例えば４−６％小さい。直径Ｄ５の値も直径Ｄ２よりは少し小さく設定されるとよい。延在部分４６を用いることで、冷却スリーブ３０を、半径方向の圧縮が生じる前に、問題なく、かつ組み立ての際に大きな力を加えず、まずドラムチューブ２内へ挿入できる。その後、ドラムチューブ２内への完全に押し込む。

面取り部４４の面取り角は、例えば、中心軸Ａに対して６０°とするとよい。

両端の面取り部４４と４４ａにより、冷却スリーブ３０は２つの取り得る方向のどちらからも挿入できる。したがって、組み立てを間違えることはなく、特定の先端を前にして挿入するための冷却スリーブ３０の位置合わせ工程を、自動化組み立てにおいて省略することができる。

冷却スリーブ３０の内面３４と外周面４０は、Ｒｚ３０μｍ以下の表面粗さを有する。Ｒｚ２５μｍ以下の表面粗さがより望ましい。つまり、内面３４と外周面４０に仕上げ加工を行うことが望ましい。外周面４０は、ドラムチューブ２の内周面３２とできる限り強固な摩擦嵌合を形成するよう加工する必要がある。同時に、冷却スリーブ３０からドラムチューブ２への熱伝導を実現できるよう、外周面４０とドラムチューブ２の内周面３２の接触面積ができる限り大きくする必要がある。

冷却スリーブ３０の内面３４は、反射せず、かつ駆動ユニット１４から冷却スリーブ３０への高効率な熱放射を実現できるよう、形成する必要がある。

このためには、冷却スリーブ３０の内面３４に、表面処理４８を施す。表面処理４８として、ブロンズ処理、陽極酸化や色の層を付けることが挙げられる。色の層において、暗い色、特に黒、が望ましい。表面処理４８は、できる限り高効率で熱放射を吸収し、熱放射の反射を抑制する。

全体として、冷却スリーブ３０の材料として軽金属が望ましい。冷却スリーブ３０の材料として、アルミニウムが特に望ましい。３ｋｇ／ｄｍ^３以下の密度、１３０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有するアルミニウムを使用することが望ましい。このためには、アルミ合金を使用してもよい。

図６では、図１や図２で部分的に示したカップリングユニット２２を示す。カップリングユニット２２は摩擦力限定で働く。カップリングユニット２２は冷却スリーブ３０ともに設置されていることが望ましい。カップリングユニット２２の説明は、ドイツ出願人のドイツ特許公開公報第１０ ２０１６ １２４ ６８９号に記載されている。ドイツ特許公開公報第１０ ２０１６ １２４ ６８９号の全開示内容は本出願にも記載する。

カップリングユニット２２は、カップリングブッシュ５０を有する。カップリングブッシュ５０は中央開口部７４を有し、中央開口部７４はスプライン軸５１と噛み合う。スプライン軸５１はギアユニット１８の出力側に接続される。

カップリングブッシュ５０は、半径方向内側部分６２と半径方向外側部分６０の２部構成を有する。半径方向外側部分６０は、ドラムチューブ２の内周面３２と摩擦嵌合する出力部分５２を形成する。

内側部分６２は、主に円筒形状の周面９２を有し、そこに外側部分６０を金属波板として取り付ける。外側部分６０の金属波板は複数のノーズ５４を形成する。この設計ではノーズ５４は中空であり内部にキャビティ９４を有する。キャビティ９４によって、ノーズ５４は弾性を有し、加工公差が補正される。

内側部分６２は、半径方向の台形開口部８２を含む突出部７８を有する。台形開口部８２は、軽量化、ならびに突出部７８に弾性を持たせるために役立つ。スプライン軸から内側部分６２へトルクを弾性的に伝達できるよう、突出部７８に弾性を持たせる。

外側部分６０を形成する金属波板は、内周面３２と内側部分６２の周面９２の両方と摩擦嵌合する。金属波板の柔軟性により、公差は補正することができ、永久的な摩擦嵌合が形成される。冷却スリーブ３０によって、カップリングブッシュ５０はドラムチューブ２内部に挿入されることも考えられる。カップリングブッシュ５０は冷却スリーブ３０とともに一工程で取り付けるため、カップリングブッシュ５０を取り付けるための１つの追加の工具が不要になる。

Claims (19)

1. 搬送容器やパレット等を搬送するための搬送経路に使用するための電動搬送ローラ（１）であって、
   内部に空洞ドラムチューブと長手方向の軸（Ａ）とを有するドラムチューブ（２）と、
   前記長手方向の軸（Ａ）に沿って延在すると共に、前記ドラムチューブ（２）を軸受（６）によって支持する軸部（４）と、
   前記ドラムチューブ空洞に配置された駆動ユニット（１４）と、
   を備え、
   半径方向内側方向に前記ドラムチューブ（２）に取り付けられ、少なくとも前記駆動ユニット（１４）の一部を半径方向に覆う冷却スリーブ（３０）をさらに備え、その結果、前記駆動ユニット（１４）と前記冷却スリーブ（３０）との間に半径方向の空気層（Ｓ）を形成する、電動搬送ローラ。
2. 前記冷却スリーブ（３０）が前記ドラムチューブ（２）に圧入された、請求項１に記載の電動搬送ローラ。
3. 前記冷却スリーブ（３０）が軸方向に挿入された、請求項１または２に記載の電動搬送ローラ。
4. 前記駆動ユニット（１４）は電気モータ（１６）を有し、前記冷却スリーブ（３０）が前記電気モータ（１６）上の軸方向を充分に延在する、請求項１から３のいずれか一項に記載の電動搬送ローラ。
5. 前記駆動ユニット（１４）はギアユニット（１８）を有し、前記冷却スリーブ（３０）が前記ギアユニット（１８）上の軸方向を充分に延在する、請求項１から４のいずれか一項に記載の電動搬送ローラ。
6. 前記空気層（Ｓ）の半径方向の幅（Ｓ１、Ｓ２）が軸方向に一定である、請求項１から５のいずれか一項に記載の電動搬送ローラ。
7. 前記空気層（Ｓ）の半径方向の幅（Ｓ１、Ｓ２）が０．１ｍｍから２．５ｍｍ、望ましくは０．１ｍｍから１．０ｍｍ、さらに望ましくは０．５ｍｍ付近である、請求項１から６のいずれか一項に記載の電動搬送ローラ。
8. 前記冷却スリーブ（３０）の半径方向内側面（３４）の表面粗さＲｚが、５０μｍ以下、望ましくは４０μｍ以下、さらに望ましくは３０μｍ以下である、請求項１から７のいずれか一項に記載の電動搬送ローラ。
9. 前記冷却スリーブ（３０）の半径方向内側面（３４）に、熱放射を吸収するための表面処理が施されている、請求項１から８のいずれか一項に記載の電動搬送ローラ。
10. 前記表面処理が、暗い色素を用いたコーティング、好ましくは黒、好ましくは艶消し、陽極酸化、ブロンズ処理（黒染加工処理）、銅めっき、の少なくとも一つである、請求項９に記載の電動搬送ローラ。
11. 前記冷却スリーブ（３０）の熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上、望ましくは１３０Ｗ／ｍＫ以上である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電動搬送ローラ。
12. 前記冷却スリーブ（３０）の材料の密度が３．５ｋｇ／ｄｍ^３以下、望ましくは３．０ｋｇ／ｄｍ^３以下、より望ましくは２．９ｋｇ／ｄｍ^３以下である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の電動搬送ローラ。
13. 前記冷却スリーブ（３０）の材料がアルミニウム材料である、請求項１から１２のいずれか一項に記載の電動搬送ローラ。
14. 前記駆動ユニット（１４）からドラムチューブ（２）の内周面（３２）にトルクを伝達するカップリングユニット（２２）を有し、
    前記カップリングユニット（２２）は、駆動ユニット（１４）の動力を伝えるドライブ入力部分と外側のドライブ出力部分を備えた、カップリングブッシュ（５０）を有し、
    前記カップリングブッシュ（５０）は、トルク伝達のために、特定箇所でのみ、ドラムチューブ（２）の内周面（３２）に摩擦嵌合で連結される、請求項１から１３のいずれか一項に記載の電動搬送ローラ。
15. 前記ドラムチューブ（２）の提供若しくは製造、
    前記冷却スリーブ（３０）の提供若しくは製造、
    前記冷却スリーブ（３０）を前記ドラムチューブ（２）内に固定するため、前記冷却スリーブ（３０）の前記ドラムチューブ（２）への挿入、
    前記駆動ユニット（１４）と前記冷却スリーブ（３０）との間に半径方向の空気層（Ｓ）を形成するよう、前記駆動ユニット（１４）の前記冷却スリーブ（３０）への挿入、
    の工程からなる、請求項１から１４のいずれか一項に記載の電動搬送ローラの製造方法。
16. 前記冷却スリーブ（３０）の軸方向の溝が前記ドラムチューブ（２）の軸方向の溶接痕に沿わないように挿入される、請求項１５に記載の電動搬送ローラの製造方法。
17. 外径が前もって決められた複数の前記ドラムチューブ（２）の内から１つを選ぶ工程を有し、
    前記ドラムチューブ（２）の選択肢として、少なくとも１つは外径５０ｍｍ、１つは外径６０ｍｍのものを含み、
    複数の前記冷却スリーブ（３０）の内から１つを選ぶ工程を有し、
    前記冷却スリーブ（３０）の選択肢として、少なくとも１つは外径５０ｍｍの前記ドラムチューブ（２）に該当するもの、１つは外径６０ｍｍの前記ドラムチューブ（２）に該当するものを含み、
    前記冷却スリーブ（３０）に前記駆動ユニット（１４）を挿入した後、前記空気層（Ｓ）の幅（Ｓ１、Ｓ２）が０．１ｍｍから２．５ｍｍ、望ましくは０．１ｍｍから１．０ｍｍ、さらに望ましくは０．５ｍｍ付近であるように冷却スリーブ（３０）を選ぶ、請求項１５または１６に記載の電動搬送ローラの製造方法。
18. 駆動ユニット（１４）の動力を伝えるドライブ入力部分と外側のドライブ出力部分を備えた前記カップリングユニット（２２）の提供若しくは製造、
    前記カップリングユニット（２２）が、トルク伝達のために、特定箇所でのみ、前記ドラムチューブ（２）の内周面（３２）に摩擦嵌合で連結されるように、前記カップリングユニット（２２）の前記ドラムチューブ（２）への挿入、の工程を含む、請求項１５から１８のいずれか一項に記載の電動搬送ローラの製造方法。
19. 前記カップリングユニット（２２）および前記冷却スリーブ（３０）の挿入を一工程で行う、請求項１８に記載の電動搬送ローラの製造方法。

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