JP4318118B2 - スクリュー式搬送装置 - Google Patents

Description

この発明は、回転するスクリューを利用して物品を搬送する装置に関する。

コンベアにて搬送される壜等の搬送対象物を、回転するスクリューの外周の溝部に送り込むことにより、搬送対象物を所定のピッチで整列させるスクリュー式搬送装置が知られている（例えば特許文献１、２参照）。この種のスクリュー式搬送装置では、スクリューへの、又はスクリューからの回転伝達を行なうためにスクリューと伝達軸とを同軸に連結している。両者間の回転伝達にはスクリューの中心線と平行に延びるキーとキー溝との組み合わせが利用されている。十字状の溝と突起とを組み合わせるフランジ継手を利用した例もある（特許文献３参照）。

特開２００３−０９５４１９号公報 特開２００３−０９８０９９号公報 特開平７−１９６１２８号公報

しかしながら、従来の平行キーを利用した連結構造では、スクリューや伝達軸の直径との関係でキーとキー溝との間の接触面積が小さく制限されてその接触部分に応力集中が生じ易い。このため、スクリューが繰り返し使用されるうちにキーやキー溝が摩耗又は変形して両者間の遊びが拡大し、円滑な回転伝達が妨げられることがある。搬送異常等によりスクリューに衝撃荷重が加わった場合には、その衝撃荷重がキーとキー溝との接触部分に集中して顕著な変形が生じることもある。フランジ軸継手を利用した場合には接触面積が十分確保できる反面、十字状の突起や溝部の加工に関して高い精度が要求される。

そこで、本発明はスクリューと伝達軸との間の連結部分に生じる応力を分散させて連結部分の耐久性を高めたスクリュー式搬送装置を提供し、さらにはその連結部分を構成する部品に関して高い加工精度を要求されないスクリュー式搬送装置を提供することを目的とする。

本発明は次のような手段により上述した課題を解決する。なお、以下の説明では本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

本発明の第１のスクリュー式搬送装置は、外周には搬送対象物（ＢＴ）と噛み合う螺旋状の溝部（３ｃ）が設けられ、端部（３ｂ）には中心線（ＣＬ）の方向からみて円弧を歪ませた形状を有する連結部（１３）が設けられたスクリュー（３）と、前記スクリューと前記連結部を介して連結される伝達軸（５）とを備え、前記スクリューの前記端部に前記連結部としての凹部（１３）が設けられ、前記伝達軸には前記凹部に嵌め合い可能な連結軸部（１２）が設けられ、前記スクリューの溝部が当該スクリューの前記端部まで延び、前記連結部としての凹部は、前記スクリューの中心線（ＣＬ）の方向からみて、その中心線と同軸の円弧部（１３ｂ）と、当該円弧部を前記スクリューの山部（３ｅ）に向かって膨らませた拡大部（１３ｃ）と、を有し、かつ前記スクリューの中心線（ＣＬ）から当該スクリューの山部（３ｅ）に偏って延びており、前記連結軸部の外周に当該連結軸部よりも軟質の弾性体（１９）が当該連結軸部を一周するように設けられていることにより、上述した課題を解決する。

この搬送装置によれば、連結部を円弧が歪んだ形状としているため、連結部に合わせて相手部品を噛み合わせるだけで連結部分の相対回転を不可能とし、スクリューと伝達軸とを回転伝達可能な状態で連結することができる。連結部の周囲の広い範囲にて分散して回転トルクを伝達することができ、特定箇所への応力集中が生じにくい。これにより、連結部分の耐久性が向上する。

スクリューの端部まで溝部を延ばすとその溝部によって端部の一部が切り欠かれる。しかしながら、連結部を山部に偏って延ばすようにすれば、溝部による切り欠きに影響されることなく連結部をスクリューの外周まで延ばして相手部品に対する接触面積を拡大し、連結部分に作用する応力を広範囲に分散させることができる。

また、この搬送装置によれば、伝達軸の連結軸部をスクリュー端部の凹部に嵌め合わせて両者を一体回転可能に連結することができる。そして、連結軸部の外周には弾性体が連結軸部を一周するように設けられている。このように弾性体を設けることにより連結部分の遊び（ガタ）を無くして両者間の遊びの発生やその拡大を防ぐことができる。特に金属のような硬質部材どうしの場合に発生しやすい衝撃あるいはガタツキを防止することが可能となる。連結部やこれと噛み合う相手部品を高精度に加工する必要もなくなる。すなわち、このように弾性体を設けることにより、連結部としての凹部と連結軸部との間に生じる隙間を弾性体が埋めるため、凹部及び連結軸部を隙間なく嵌り合うよう高精度に加工しなくても、凹部と連結軸部とを遊びなく連結することができる。

本発明の第２のスクリュー式搬送装置は、外周には搬送対象物（ＢＴ）と噛み合う螺旋状の溝部（３ｃ）が設けられ、端部（３ｂ）には中心線（ＣＬ）の方向からみて円弧を歪ませた形状を有する連結部（１３）が設けられたスクリュー（３）と、前記スクリューと前記連結部を介して連結される伝達軸（５）と、を備え、前記スクリューの前記端部に前記連結部としての凹部（１３）が設けられ、前記凹部にはカップリング（２０）がその一部（２２）を前記スクリューの端部から突出させて嵌め合わされ、前記伝達軸は前記カップリングの前記スクリューから突出する部分に対して一体回転可能に連結され、前記スクリューの溝部が当該スクリューの前記端部まで延び、前記連結部としての凹部は、前記スクリューの中心線（ＣＬ）の方向からみて、その中心線と同軸の円弧部（１３ｂ）と、当該円弧部を前記スクリューの山部（３ｅ）に向かって膨らませた拡大部（１３ｃ）と、を有し、かつ前記スクリューの中心線（ＣＬ）から当該スクリューの山部（３ｅ）に偏って延びており、前記カップリングが前記伝達軸よりも軟質の弾性体からなる。

この第２の搬送装置によれば、伝達軸とスクリューとの間にカップリングを配置しているので、伝達軸のスクリューに対する連結部分の形状をスクリューの連結部の形状に制限されることなく適宜に定めることができる。これにより、伝達軸の設計自由度が高まる。また、カップリングが伝達軸よりも軟質の弾性体からなるものであるため、スクリューの凹部とカップリングとの間、カップリングと伝達軸との間の隙間を弾性体の変形で埋めて伝達軸とスクリューとの間の遊びの発生、及びその拡大を防ぐことができる。

本発明の第２の搬送装置において、前記カップリングと前記伝達軸とは、前記スクリューの半径方向に延びる突条部（２２）とこの突条部に噛み合う溝部（２５）とを介して連結されてもよい。スクリューの中心線方向に延びる平行キーの場合には、スクリューや伝達軸の直径による制限からキーの突出量やキー溝の深さを大きく取ることができないが、半径方向に延びる突条部と溝部とに関しては、スクリューの中心線方向に関してそれらの高さや深さを増加させて両者の接触面積を増加させることができる。従って、カップリングと伝達軸との間における応力集中を避けつつ伝達軸とスクリューとの間でより大きな回転トルクを伝達することが可能となる。

本発明の第１又は第２の搬送装置において、前記拡大部は、前記スクリューの中心線の方向からみて、前記円弧部から前記スクリューの山部に向かうに従って幅が漸次小さくなるように前記スクリューの山部に向かって膨らんでいてもよい。

本発明において、前記スクリューは、スターホイール式搬送装置（４）に向けて搬送される搬送対象物を整列させるように設けられてもよい。この場合、前記連結部は前記スクリューの両端部のうち、スターホイール式搬送装置に近い側の端部に設けることができる。この場合にはスクリューとスターホイールとの間に搬送対象物が噛み込まれてスクリューと伝達軸との間に衝撃荷重が作用しても、その衝撃荷重に耐えられるようにスクリューと伝達軸との連結部分に働く応力を分散させることができる。

以上に説明したように、本発明によれば、円弧が歪んだ形状の連結部を設けることにより、連結部の周囲の広い範囲で分散して回転トルクを伝達することができ、その結果、特定箇所への応力集中を防いで連結部の耐久性を向上させることができる。また、連結部分に弾性体を設けることにより、連結部や伝達軸を高精度に加工しなくてもスクリューと伝達軸との間を遊びなく連結することができる。

[第１の形態]
図１〜図８を参照して本発明の第１の形態を説明する。図１は本発明が適用されたスクリュー式搬送装置の一形態を示している。この搬送装置１は飲料を収容するための壜ＢＴを搬送対象物として搬送するものであり、壜ＢＴを所定の搬送方向（矢印Ｆ方向）に搬送するベルトコンベア２と、ベルトコンベア２の側方に壜ＢＴの搬送方向に平行に配置されたスクリュー３とを備えている。スクリュー３の後端部３ｂには、スクリュー式搬送装置１から壜ＢＴを受け取るスターホイール式搬送装置４が設けられている。スターホイール式搬送装置４は、壜ＢＴをスターホイール４ａの外周に一定ピッチで設けられたポケット（不図示）に保持しつつ回転させる公知の搬送手段である。スターホイール４ａの回転経路上には例えば壜ＢＴの欠陥の有無を検査する検査装置が配置される。

スクリュー３はベルトコンベア２によって運ばれる壜ＢＴの間隔をスターホイール４ａのポケット間のピッチに揃えるために設けられており、その外周にはスクリュー３の全長に亘って螺旋状の溝部３ｃが形成されている（図３を参照）。また、スクリュー３はその先端部３ａ、及び後端部３ｂにおいてその中心線ＣＬの周りに回転自在に支持されている。さらに、スクリュー３の後端部３ｂは伝達軸５を介して駆動装置６と連結される。伝達軸５は金属製である。

図２はスクリュー３の後端部３ｂと駆動装置６との連結部分を示している。但し、図２では図１と逆に駆動装置６がスクリュー３よりも上に描かれている。この図から明らかなように駆動装置６はモータ等の駆動源によって回転駆動される出力軸７を有している。出力軸７の回転は一対のギア８ａ、８ｂを介して伝達軸５に伝達される。伝達軸５はその後端部５ｂが搬送装置のフレーム９に一対の軸受け１０、１１を介してスクリュー３の中心線ＣＬの周りに回転自在に支持されている。伝達軸５の先端部５ａには連結軸部１２が設けられ、その連結軸部１２はスクリュー３の後端部３ｂに設けられた連結部としての凹部１３に嵌め合わされている。

図３に示すように、スクリュー３の中心線ＣＬ上には貫通孔３ｄが設けられ、その貫通孔３ｄにはスクリュー３を支持するための支持軸１５が半径方向に関して緩みなく同軸的に嵌め合わされている。スクリュー３は壜ＢＴを傷付けぬように合成樹脂にて構成されており、支持軸１５は支持剛性を維持するために金属製である。スクリュー３と支持軸１５とは、半径方向に通されたピン１６により一体回転可能に連結されている。支持軸１５の両端部１５ａ、１５ｂはスクリュー３の両端部３ａ、３ｂからそれぞれ突出する。スクリュー３の後端部３ｂから突出する支持軸１５の端部１５ｂは伝達軸５の軸受穴１７に挿入される。但し、連結軸部１２と凹部１３との嵌め合いを阻害しないように端部１５ｂの挿入部分には半径方向に幾らか隙間が設けられる。

図４及び図５に示すように、スクリュー３の溝部３ｃは後端部３ｂまで延びており、それにより、後端部３ｂは溝部３ｃによって部分的に切り欠かれている。図５から明らかなように、凹部１３の内周面１３ａは、スクリュー３の中心線ＣＬの方向からみて、中心線ＣＬと同軸の円弧部１３ｂと、その円弧部１３ｂをスクリュー３の山部３ｅに向かって膨らませた拡大部１３ｃとを有している。これにより、凹部１３は全体として中心線ＣＬと同軸の円弧を山部３ｅに偏って延びるように歪ませた形状に形成されている。

一方、図６及び図７に示すように、伝達軸５の連結軸部１２の外周面１２ａも、凹部１３と同様に中心線ＣＬの方向からみて、円弧部１２ｂとその円弧部１２ｂを部分的に膨らませた拡大部１２ｃとを有する形状に形成されている。但し、外周面１２ａの大きさは凹部１３の内周面１３ａと比較して僅かに小さい。連結軸部１２の外周面１２ａにはこれを一周するようにＯリング溝１８が設けられている。そのＯリング溝１８には弾性体としてのＯリング１９が装着される。Ｏリング１９は合成ゴムからなり、金属製の伝達軸５よりも軟質で弾性率が低い。伝達軸５の半径方向に関するＯリング溝１８の深さは、Ｏリング１９の同一方向に関する肉厚よりも小さく、そのためにＯリング１９は連結軸部１２の外周面１２ａよりもはみ出した状態でＯリング溝１８に装着される。

図８は伝達軸５の連結軸部１２をスクリュー３の凹部１３に嵌め合わせた状態を示している。連結軸部１２と凹部１３とはＯリング１９を介して噛み合っている。Ｏリング１９は連結軸部１２の外周面１２ａと凹部１３の内周面１３ａとの間に生じる微少な隙間を塞ぐように弾性変形する。

以上の形態によれば、連結軸部１２と凹部１３とが円弧を歪ませた形状を有しているので、連結軸部１２と凹部１３と、あるいは伝達軸５と支持軸１５とをキー及びキー溝にて連結しなくても、伝達軸５とスクリュー３とを相対回転不能な状態、言い換えれば一体回転可能な状態で連結して、伝達軸５からスクリュー３に回転トルクを伝達することができる。Ｏリング１９が連結軸部１２の外周面１２ａとほぼ面一となるまで弾性的に縮められても連結軸部１２と凹部１３とが広い範囲で接触して回転トルクが伝達されるので、特定箇所への応力集中を防止することができる。従って、スクリュー３の後端部３ｂとスターホイール４ａとの間に壜ＢＴが誤って挟み込まれる等してスクリュー３の後端部３ｂに衝撃荷重が作用する場合でも、連結軸部１２や凹部１３の特定箇所への衝撃荷重の集中が避けられ、これらの連結部分の耐久性が向上する。

しかも、連結軸部１２と凹部１３との間に弾性体製のＯリング１９が挟まれているので、連結軸部１２や凹部１３を高い精度で同一寸法に加工しなくても、連結軸部１２と凹部１３とを周方向に関して遊び（ガタ）なく連結することができる。

[第２の形態]
次に、図９〜図１５を参照して本発明の第２の形態を説明する。なお、本形態は第１の形態に対してスクリューと伝達軸との連結部分を変更したものである。図９〜図１５において第１の形態と同一部分には同一の参照符号を付し、それらの説明は省略する。

図９に示すように、第２の形態ではスクリュー３と伝達軸５とがカップリング２０を介して一体回転可能に連結されている。スクリュー３は第１の形態のものと同一である。カップリング２０は金属製の伝達軸５よりも軟質で弾性率が低い弾性体、例えばエラストマーにて構成されている。

図１０〜図１２に示すように、カップリング２０は凹部１３に嵌め合わされる嵌合部２１と、その嵌合部２１から突出してスクリュー３の半径方向（中心線ＣＬと直交する方向）に延びる突条部２２と、支持軸１５を通過させる貫通孔２３とを有している。嵌合部２１の外周面２１ａは第１の形態における伝達軸５の連結軸部１２の外周面１２ａと同じく、円弧部２１ｂと、その円弧部２１ｂを部分的に膨らませた拡大部２１ｃとを有している。外周面２１ａの大きさは凹部１３の内周面１３ａよりも僅かに大きく、嵌合部２１を弾性変形させることにより嵌合部２１は凹部１３に対して緩みなく嵌め合わされる。突条部２２の長手方向は外周面２１ａにおいて拡大部２１ｃが延びる方向と一致している。

一方、図１３〜図１５に示すように、伝達軸５の先端部５ａには、第１の形態の連結軸部１２に代えて中心線ＣＬから一方向に延びる継手部２４が形成され、その継手部２４の端面に突条部２２と噛み合う溝部２５が設けられている。溝部２５の幅は突条部２２の幅よりも幾らか狭く、カップリング２０の突条部２２が弾性的に縮められることにより突条部２２が溝部２５に嵌り合う。伝達軸５のその他の部分は第１の形態の伝達軸５と同様である。

図９に戻って、カップリング２０の嵌合部２１を凹部１３に嵌め合わせた状態で突条部２２はスクリュー３の後端部３ｂから突出し、その突条部２２が伝達軸５の溝部２５と嵌め合わされることにより、伝達軸５とスクリュー３とがカップリング２０を介して一体回転可能に連結される。

以上の形態によれば、凹部１３が円形を歪ませた形状に形成され、しかもその凹部１３に嵌め合わされるカップリング２０が弾性体にて構成されているので、カップリング２０とスクリュー３との間を遊びなく一体回転可能に連結することができる。また、カップリング２０と伝達軸５との間に関してもカップリング２０の弾性変形を利用して両者を遊びなく嵌め合わせることができる。これにより、伝達軸５とスクリュー３との間が周方向に関して遊びなく連結され、伝達軸５とスクリュー３との間の連結部分における応力集中を避けてその連結部分の耐久性を高めることができる。また、カップリング２０の弾性変形を利用して伝達軸５、カップリング２０及びスクリュー３を遊びなく連結できるので、伝達軸５やスクリュー３を高精度に加工する必要もない。

本発明は、スターホイール式搬送装置と組み合わされるスクリュー式搬送装置に限らず、スクリューを利用して搬送対象物を搬送する各種のスクリュー式搬送装置に適用できる。連結部を設ける位置も、スターホイール搬送装置に隣接する側のスクリュー端部に限らず、反対側の端部に設けることもできる。伝達軸はスクリューに回転を伝達するものに限らず、スクリューから回転を伝達されるものであってもよい。複数のスクリューを同軸的に並べる場合には、一つのスクリューの端部に連結される他のスクリューの軸部を伝達軸として本発明を適用してもよい。

本発明の一形態に係る搬送装置の平面図。 図１の搬送装置におけるスクリューと伝達軸との連結部分の拡大図。 スクリューの正面図。 スクリューの右端部の中心線に沿った断面図。 スクリューの右側面図。 伝達軸の部分破断正面図。 伝達軸の左側面図。 スクリューの凹部と伝達軸の連結軸部とを噛み合わせた様子を示す図。 本発明の他の形態におけるスクリューと伝達軸との連結部分を示す図。 カップリングの正面図。 カップリングの右側面図。 カップリングの平面図。 伝達軸の部分破断正面図。 伝達軸の左側面図。 伝達軸の平面図。

符号の説明

１ スクリュー式搬送装置
３ スクリュー
３ａ 先端部
３ｂ 後端部
３ｃ 螺旋状の溝部
３ｅ 山部
４ スターホイール式搬送装置
４ａ スターホイール
５ 伝達軸
１２ 連結軸部
１２ａ 外周面
１３ 凹部（連結部）
１３ａ 内周面
１９ Ｏリング（弾性体）
２０ カップリング（弾性体）
２２ 突条部
２５ 溝部
ＢＴ 壜（搬送対象物）
ＣＬ 中心線

Claims (5)

1. 外周には搬送対象物と噛み合う螺旋状の溝部が設けられ、端部には中心線の方向からみて円弧を歪ませた形状を有する連結部が設けられたスクリューと、前記スクリューと前記連結部を介して連結される伝達軸と、を備え、
   前記スクリューの前記端部に前記連結部としての凹部が設けられ、前記伝達軸には前記凹部に嵌め合い可能な連結軸部が設けられ、
   前記スクリューの溝部が当該スクリューの前記端部まで延び、前記連結部としての凹部は、前記スクリューの中心線の方向からみて、その中心線と同軸の円弧部と、当該円弧部を前記スクリューの山部に向かって膨らませた拡大部と、を有し、かつ前記スクリューの中心線から当該スクリューの山部に偏って延びており、
   前記連結軸部の外周に当該連結軸部よりも軟質の弾性体が当該連結軸部を一周するように設けられていることを特徴とするスクリュー式搬送装置。
2. 外周には搬送対象物と噛み合う螺旋状の溝部が設けられ、端部には中心線の方向からみて円弧を歪ませた形状を有する連結部が設けられたスクリューと、前記スクリューと前記連結部を介して連結される伝達軸と、を備え、
   前記スクリューの前記端部に前記連結部としての凹部が設けられ、前記凹部にはカップリングがその一部を前記スクリューの端部から突出させて嵌め合わされ、前記伝達軸は前記カップリングの前記スクリューから突出する部分に対して一体回転可能に連結され、
   前記スクリューの溝部が当該スクリューの前記端部まで延び、前記連結部としての凹部は、前記スクリューの中心線の方向からみて、その中心線と同軸の円弧部と、当該円弧部を前記スクリューの山部に向かって膨らませた拡大部と、を有し、かつ前記スクリューの中心線から当該スクリューの山部に偏って延びており、
   前記カップリングが前記伝達軸よりも軟質の弾性体からなることを特徴とするスクリュー式搬送装置。
3. 前記カップリングと前記伝達軸とは、前記スクリューの半径方向に延びる突条部とこの突条部に噛み合う溝部とを介して連結されていることを特徴とする請求項２に記載のスクリュー式搬送装置。
4. 前記拡大部は、前記スクリューの中心線の方向からみて、前記円弧部から前記スクリューの山部に向かうに従って幅が漸次小さくなるように前記スクリューの山部に向かって膨らんでいることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のスクリュー式搬送装置。
5. 前記スクリューは、スターホイール式搬送装置に向けて搬送される搬送対象物を整列させるように設けられ、前記連結部は前記スクリューの両端部のうち、スターホイール式搬送装置に近い側の端部に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のスクリュー式搬送装置。

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