JP4447519B2 - 搬送ローラおよび搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、搬送ローラおよび該搬送ローラを使用するローラコンベア等の搬送装置に関し、特にローラの撓み等を抑制し搬送面であるローラ上面をフラットに維持することができる搬送装置に関する。

従来、食品、機械その他の各種分野において、物の搬送にはローラコンベア等の搬送装置が利用されている。従来のローラコンベアの一例を図７を参照して説明する。ローラコンベア１１は、左右のフレーム１２に軸受部品等を介して搬送ローラ１３が、搬送物１４の搬送方向と直行する方向に複数個架設されている。また、ローラコンベアを構成する搬送ローラ１３は、パイプ状等のローラ本体１３ａと、軸方向両端部に圧入または加締めで固定される軸受１３ｂとを備え、コンベアのフレーム１２に固定されたローラ軸１５に、該軸受１３ｂを介して回転自在に支持されている。搬送物１４は、搬送ローラ１３上に直接置かれ、ローラをモータ等により強制駆動する、または、コンベアラインを傾斜させることにより搬送される。

一方、上記ローラ軸のフレームへの固定構造としては、フレーム側面に樹脂受部などを設けて弾性変形などを利用して支持軸の両端を固定する（特許文献１、特許文献２および特許文献３など参照）、フレームの軸端固定部を内側に折り曲げて直接固定する方式（特許文献４参照）等がある。また、機械的強度を向上させ変形を抑制する目的で、フランジ部を設けた軸受部をフレームに形成したもの（特許文献５参照）等もある。これらのローラコンベアでは、いずれも組み立て性等に優れている。

しかしながら、上記従来の搬送ローラのように、ローラ本体の軸方向両端部にのみ軸受が設けられている場合、図８（ｂ）に示すように、中央部分に荷重が掛かるとローラ本体１３ａが撓み、ローラ軸１５と軸受１３ｂの軌道が垂直とならず、軸受の回転トルクが増加する。この場合、回転抵抗の増加等により回転にムラができ、搬送物のスムーズな搬送を阻害するという問題がある。また、ローラ本体の撓みにより、ローラ上面の水平レベルが一定でなく凹凸ができることによっても、搬送阻害の問題が生じる。すなわち、図９（ｂ）に示すように荷重を受けているローラと、搬送物１４が進む方向の荷重を受けていないローラとの上面高さの差がある場合には、搬送物がこの段差に引っ掛かる等して流れにくいという問題がある。
また、フレーム側面に樹脂製等の軸受部を設けて、該軸受部のみでローラ軸を固定している場合、高荷重が掛かる箇所では弾性変形し、ローラ上面の水平レベルを保持できなくなり、上記ローラが撓む場合と同様の問題を生じる可能性がある。また、長期間の使用により該樹脂部がクリープ変形を起こすことに起因しローラの回転抵抗が経時的に増加する等、ローラコンベアの寿命低下の原因となる場合がある。この他、弾性変形を利用して固定するものでは、一度嵌合固定すると軸受部およびローラ軸の取り外しが困難になるという問題もある。
一方、特許文献５のように、フレーム自体にフランジ部等を有する軸受部を形成したものでは、耐荷重性、耐久性の点で樹脂軸受部と比較して優れているものの、金属フレームを軸受部形状に加工する必要があること、部品の汎用性がなくなること等から生産コストが高くなるという問題がある。
特開平５−８１８４６号公報、 特開平７−１２６７４８号公報 特開２００３−３２７３２１号公報 実開平５−８２９１８号公報 特開２００４−３５９３８４号公報

本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、高荷重下においても撓みを防止ができる搬送ローラ、および、該搬送ローラ等を使用し、かつ該搬送ローラの支持高さを一定に保持することで搬送能力に優れるとともに、組み立て性、汎用性等にも優れる搬送装置を提供することを目的とする。

本発明の搬送ローラは、円筒状のローラ本体と、該ローラ本体内部に設けられる軸受構造と、該軸受構造により上記ローラ本体に対して回転自在に支持されるローラ軸とを備えてなる搬送ローラであって、上記軸受構造は、上記ローラ本体の軸方向両端部に設けられ、かつ、上記ローラ本体の軸方向中間部に少なくとも１つ設けられることを特徴とする。
ここで、ローラ本体に係る円筒状とは、ローラ軸を通すことのできる中空部分を有する形状をいう。

上記軸受構造は、複数の転動体と、上記ローラ本体内部に形成され転動体のローラ軸方向の移動を制限する転走溝とを備えてなり、該転動体が上記転走溝と上記ローラ軸表面との間に保持される構造であることを特徴とする。

上記ローラ軸は、ローラ本体の軸方向両端部からそれぞれ突出し、該ローラ軸突出部に、該ローラ軸がローラ本体より軸方向に抜けることを防止する抜止金具を有することを特徴とする。
また、上記ローラ本体は、その軸方向両端部に上記抜止金具と接触する凸部を有することを特徴とする。

本発明の搬送装置は、軸方向両端部から突出するローラ軸を有する搬送ローラと、該搬送ローラを回転自在に支持する対向する一対のフレームとを備えてなる搬送装置であって、上記フレームは、ローラ軸の突出部が載置される水平凸部を有するフレーム本体と、該フレーム本体の溝部に嵌め込まれ、ローラ軸突出部の端部を支持する凹部を複数有する樹脂プレートと、該樹脂プレートを覆いつつフレーム本体と組み合わされるフレームカバーとを備えてなり、上記搬送ローラは、そのローラ軸突出部がフレーム本体の水平凸部と、フレームカバーとで挟み込まれることで鉛直方向の移動が制限され、そのローラ軸突出部の端部が上記樹脂プレートの凹部に嵌み込まれることで水平方向の移動が制限されて所定位置に支持されることを特徴とする。
また、該搬送装置における搬送ローラが、上述の本発明の搬送ローラであることを特徴とする。

上記樹脂プレートの凹部は、上記フレーム本体のフレームカバー取付側に開口した凹形状であり、該搬送装置は、上記フレーム本体の溝部に嵌め込まれた該樹脂プレートに、上記搬送ローラを上記開口側から凹部に落とし込んだ後、上記フレームカバーを取り付けて搬送ローラを支持することを特徴とする。

上記樹脂プレートおよび上記フレームカバーは、それぞれ上記フレーム本体と係合できる突起部を有することを特徴とする。

本発明では、搬送装置において高重量物を搬送する場合においても、搬送面（ローラ上面）の水平レベル（鉛直方向位置）を一定に保持できるようにすることを主な課題とするものである。本発明は、この課題を上記の構成、すなわち、ローラ自体の撓みを防止すること、さらには、フレームにおいてローラ軸を剛性の高い部分で水平支持すること等により解決するものである。また、従来のフレーム構造によりローラ軸を支持する場合における作業性の問題点も併せて解決するものである。

本発明の搬送ローラは、軸受構造をローラ本体の軸方向両端部のみでなく、軸方向中間部にも少なくとも１つ設けるので、高荷重下においてもローラの撓みを防止することができる。また、もし撓みが生じた場合であっても、軸受構造間は剛体とみなすことができ、ローラ軸も該撓みに追従するので、軸受構造における回転トルクの増加等を抑制することができる。

軸受構造において、転動体を転走溝とローラ軸表面との間に保持し、内輪溝がないので、搬送方向と垂直な横方向の荷重を受けた場合でも、軸受構造に負荷が掛からず回転できる。
また、該軸受構造において、ローラ軸突出部に抜止金具を有するので、ローラ軸がローラ本体より軸方向に抜けることを防止できる。
さらに、ローラ本体の軸方向両端部に上記抜止金具と接触する凸部を有するので、該凸部が抜止金具と接触し、該抜止金具がローラ軸端面に直接接触する場合よりも接触面積を減らすことができる。この結果、摩擦を低減でき、低トルク回転を維持できる。

本発明の搬送装置は、上述の搬送ローラと、該搬送ローラを回転自在に支持する対向する一対のフレームとを備えてなる搬送装置であって、上記フレームは、ローラ軸突出部が載置される水平凸部を有するフレーム本体と、該フレーム本体の溝部に嵌め込まれ、ローラ軸突出部の端部を支持する凹部を複数有する樹脂プレートと、該樹脂プレートを覆いつつフレーム本体と組み合わされるフレームカバーとを備えてなるので、ローラ軸を正確に所定位置で支持できる。特に、ローラ軸は、フレームの水平凸部に載置されるので、高荷重条件下や、長期間経過後においてもローラ軸を一定の水平レベルで保持できる。

上記樹脂プレートの凹部は、上記フレーム本体のフレームカバー取付側に開口した凹形状であり、上記搬送ローラを上記開口側から凹部に落とし込んだ後、上記フレームカバーを取り付けて該搬送ローラを支持するので、フレームカバーをはずすのみでローラの組み付け、交換等が可能であり作業性に優れる。

上記樹脂プレートおよび上記フレームカバーは、それぞれ上記フレーム本体と係合できる突起部を有するので、スライド式に樹脂プレートおよびフレームカバーを組み付けることができ作業性に優れる。

本発明の一実施例に係る搬送ローラを図１を参照して説明する。図１は、搬送ローラの斜視図を示す。
図１に示すように、搬送ローラ１は、円筒状のローラ本体２と、該ローラ本体２の内部に設けられる軸受構造３と、該軸受構造３によりローラ本体２に対して回転自在に支持されるローラ軸４とを備えている。なお、ローラ軸４がローラ本体２に対して回転自在に支持されることは、同時に、ローラ本体２がローラ軸４に対して回転自在に支持されることも意味する。
軸受構造３は、ローラ本体２の軸方向両端部２ａと、ローラ本体２の軸方向中間部２ｂにそれぞれ設けられる。ここで、軸方向中間部２ｂは、ローラ本体において両端部２ａの間であれば任意の位置でよい。また、両端部以外の軸受構造３については、少なくとも図中に示すように１箇所（２ｂ）設け、ローラ本体の軸方向長さ等に応じて任意の個数設けることができる。なお、荷重を均等に支えることができ耐荷重性に優れることから、軸受構造は等間隔で設けることが好ましい。
また、軸受構造３としては、公知の軸受または後述の軸受構造のいずれでもよい。横方向の荷重に対しても負荷が小さい等の利点を有することから後述の軸受構造を用いることが好ましい。

ローラ本体２の材質としては、金属、樹脂などを用いることができる。ローラ本体２は直接搬送物と接触するので、傷みなどを防止するためそれぞれの搬送物により材質を選択する必要がある。例えば、食品を搬送する場合では、ポリアセタール樹脂などを用いることが好ましい。また、ローラ軸４の材質としては、機械的強度に優れ、かつ防錆性等にも優れることからステンレス（ＳＵＳ）などを用いることが好ましい。

上記のようにローラ本体２の材質として樹脂等を用いる場合で、該ローラを軸方向両端部の軸受のみで支持する場合には、ローラの中央部分が撓みやすい。これに対して本発明では、軸方向中間部２ｂにおいても軸受構造を設け、該箇所でもローラ本体２を支持することにより、高荷重下においてもローラ中央部分の撓みを防止することができる。
また、端部の軸受構造３と中間部の軸受構造３との間は、該ローラを剛体とみなすことができる。よって高荷重下において、もしローラに撓みを生じるような場合であっても、ローラ本体２の撓みに追従してローラ軸４も撓むので、軸受構造３にローラ軸４が略垂直に支持される（図８（ａ）参照）。この結果、撓みのない場合からの回転トルクの増加等を抑制することができる。

本発明の搬送ローラにおける軸受構造を図２および図３を参照して説明する。図２は図１におけるＡ部拡大図を、図３（ａ）は搬送ローラの軸方向端部断面図を、図３（ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ線断面図をそれぞれ示す。
図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、軸受構造３は、複数の球状転動体３ｂと、ローラ本体２の内部に形成された転走溝３ａとを有し、転動体３ｂを転走溝３ａとローラ軸４の表面４ａとの間で保持している。
転走溝３ａは、転動体３ｂのローラ軸方向の移動を制限できる形状であればよく、例えば図３（ａ）に示すように、球状の転動体３ｂに合わせたＲ溝形状とできる。ローラ軸方向の移動を制限するとは、上記の形状の場合のように、転動体がローラ軸方向には移動しない、または、若干の移動のみ可能とすることをいう。また、鉛直方向についてもローラ軸４をぶれずに支持するため、転走溝３ａとローラ軸４との間で隙間なく転動体３ｂを支持することが好ましい。
軸受溝３ａは、ローラ本体自体を後加工する、または同時に成形したものであっても、別部材として成形したものであってもよい。ローラ本体２と別部材である場合には、ローラ本体２に嵌合する等して使用する。
図３（ａ）および図３（ｂ）に示す軸受構造３では、一般的な転がり軸受における内輪溝に相当する部分が存在しないので、図３（ａ）中の矢印で示す横方向（水平方向であり、搬送方向と垂直）の荷重を受けた場合でも、該方向に抵抗なく移動し、軸受構造３に負荷を掛けずにローラ軸４を回転できる。また、ローラ軸４が転動体３ｂに直接接触して支持されることから、ローラ本体２およびローラ軸４の撓み時における回転トルクの増加等も抑制することができる。

上記軸受構造において、ローラ軸４がローラ本体２より軸方向に抜けることを防止するため、ローラ軸突出部４ｂに抜止金具５を設ける。抜止金具５は、ローラ軸４に固定でき、かつ、軸抜けを防止できるものであればよく、形状等は特に限定されない。
抜止金具５の例としては、図２および図３（ａ）に示すように、ローラ軸４に設けた溝に嵌め込むＥ型止め輪などを用いることができる。材質としては、機械的強度に優れ、かつ防錆性等にも優れることからローラ軸４と併せてステンレス（ＳＵＳ）などを用いることが好ましい。
抜止金具５は、ローラ軸突出部４ｂの任意の位置に設けることができる。ローラ本体２の端部２ａとの距離が開くほど、ローラ本体２の軸方向移動量が大きくなる。よって上記距離は、該搬送ローラを用いる搬送装置の使用状態において、搬送物の直進安定性等に影響のない範囲内で適宜決定することが好ましい。

図２、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、ローラ本体２の軸方向両端部２ａには、抜止金具５と接触する凸部２ｃを形成することが好ましい。図４に示すように、ローラ本体２に横方向の荷重が加わり軸方向に移動すると、ローラ本体２の凸部２ｃのみに抜止金具５が接触する。この場合、抜止金具５がローラ軸端面２ｄに直接接触する場合よりも接触面積が小さく、摩擦を低減できるので、ローラ本体２の低トルク回転を維持できる。

次に、本発明の一実施例に係る搬送装置を図５を参照して説明する。図５は、搬送装置の組み立て斜視図を示す。図５において、上図は組み立て前図を、下図は完成図をそれぞれ示す。なお、組み立て前図では、搬送ローラを１つ、樹脂プレートを１組だけ（１組は組込済）図示している。
完成図に示すように搬送装置６は、搬送ローラ１を対向する一対のフレーム７、７で支持する構造である。ここで、各フレーム７は、ローラ軸突出部４ｂが載置される水平凸部８ａを有するフレーム本体８と、該フレーム本体８の溝部８ｂに嵌め込まれ、ローラ軸突出部４ｂの端部４ｃを支持する凹部１０ａを複数有する樹脂プレート１０と、該樹脂プレート１０を覆いつつフレーム本体８と組み合わされるフレームカバー９とを備えてなる。
ここで、樹脂プレート１０は所定の長さ（図５に示す例では、ローラ５本分）のプレートであり、フレーム本体８の長さに応じた必要個数のプレートを用いる。同様に搬送ローラ１も、必要個数を適宜使用する。また、樹脂プレート１０にはカットのガイド溝が設けられ、フレーム本体８に対して半端寸法となった場合にフリーハンドで容易にカットできる。
フレーム本体８およびフレームカバー９の材質としては、機械的強度に優れ、かつ防錆性等にも優れることからステンレス（ＳＵＳ）などを、搬送装置の軽量化を図れることからアルミニウム合金などを用いることが好ましい。

本発明の搬送装置６の組み立て手順を図５を参照して説明する。まず、フレーム本体８に樹脂プレート１０を水平方向からスライドさせて嵌め込む（図中（１））。次に該樹脂プレート１０の凹部１０ａに、搬送ローラ１のローラ軸突出部４ｂの端部４ｃを嵌め込む。該嵌め込みは、上記凹部１０ａの上部開口側から、ローラ軸突出部４ｂの端部４ｃを落とし込んで行なう（図中（２））。最後に、フレーム本体８にフレームカバー９を水平方向からスライドさせて嵌め込む（図中（３））。

搬送装置における各構成部分の相互関係を図６を参照して説明する。図６は、フレーム７の一部断面図である。
図６に示すように、樹脂プレート１０は、フレーム本体８の凹部８ｃに対応した突起部１０ｂがあり、該部分でフレーム本体８に係合される。該形状により、フレームカバー９がない状態において、樹脂プレート１０がフレーム本体８から上側に抜けることを防止できる。よって、上述の搬送ローラの落とし込み時において樹脂プレート１０のずれ等がなく、安定して組み付けができる。
また、フレームカバー９は、フレーム本体８の凹部８ｄに対応した突起部９ａがあり、該部分でフレーム本体８に係合される。該形状によりフレームカバー９の上側への抜けを防止できる。
以上のように、本発明の搬送装置は、その組み付けにボルト・ナットなどを必要とせず容易であり、作業性に優れる。

図５の完成図に示すように、搬送ローラ１は、そのローラ軸突出部４ｂがフレーム本体の水平凸部８ａと、フレームカバー９とで挟み込まれることで鉛直方向の移動が制限され、そのローラ軸突出部４ｂの端部４ｃが樹脂プレートの凹部１０ａに嵌み込まれることで水平方向（搬送方向）の移動が制限されて所定位置に支持される。
搬送ローラ１のローラ軸４は、フレーム本体８の水平凸部８ａに載置されるので、該部分で搬送物の荷重を受ける。該水平凸部８ａは、フレームの一部であり機械的強度等に優れるので、高荷重が掛かる場合でも変形しにくくローラ軸４の水平レベルを保持できる。また、樹脂製軸受部で荷重を受ける場合と比較して、クリープ変形が小さく長時間経過後においてもローラ軸４の水平レベルを保持できる。
また、水平方向（搬送方向）については、搬送ローラの回転により直接的には大きな負荷が掛からない、また該方向では、ずれが生じた場合でも搬送能力に大きな変化がない等の理由から、樹脂プレート１０による支持で必要十分である。

従来の搬送装置と比較した、本願発明の搬送装置による搬送時の状態参考図を図９に示す。図９（ａ）は本願発明の搬送装置を、図９（ｂ）は従来の搬送装置をそれぞれ示す。
従来の搬送装置では搬送物１４が高重量である場合、搬送ローラの撓み、または、搬送ローラの支持高さの変化等によって、図９（ｂ）に示すように、荷重を受けているローラと、搬送１４物が進む方向の荷重を受けていないローラとの上面高さに差を生じ、この段差に搬送物が引っ掛かる等して流れが悪くなるという問題があった。これに対し、本願発明の搬送装置では、上述の構成を有することにより、搬送ローラが撓まずローラ軸の水平レベルも保持できることから、図９（ａ）に示すように、搬送物１４を抵抗なくスムーズに搬送することができる。

図１等に示す本願発明の搬送ローラであって、軸受構造を両端部に２個、中央部に１個、合計で３個設けた場合の搬送ローラ（本願ローラ 100mm幅）を用いた搬送装置と、図８（ｂ）に示す両端部のみに軸受を有する搬送ローラ（従来ローラ 100mm幅）を用いた搬送装置とにそれぞれ500gの試験片を載せて搬送可能な勾配（傾斜角度）を調べた。
従来ローラでは、傾斜角 3 度で搬送できたのに対し、本願ローラでは、傾斜角 1.5 度で搬送できた。よって、本願ローラは従来ローラと比較して半分の勾配で搬送可能である。
また、上記ローラとしてそれぞれ150mm幅のものを使用し、該ローラの軸方向中央に500gの荷重を掛けた場合の撓み量（水平状態からの変化量）を測定した。従来ローラでは撓みが0.5mmであったのに対し、本願ローラでは撓みが0.2mmであった。

高荷重下においても撓みを防止ができ搬送能力に優れ、かつ組み立て性、汎用性等にも優れるので、食品、機械その他の各種分野における搬送装置に好適に利用できる。

本発明の一実施例に係る搬送ローラの斜視図である。 図１におけるＡ部拡大図である。 搬送ローラの軸方向端部断面図などである。 搬送ローラがローラ軸方向に移動した場合の図である。 本発明の一実施例に係る搬送装置の組み立て斜視図である。 搬送装置における各構成部分の相互関係を示す図（一部断面図）である。 従来の搬送装置の斜視図である。 搬送ローラに高荷重が掛かる場合の搬送ローラの変形状態を示す図である。 ローラ上面の段差による搬送時の影響を示す図である。

符号の説明

１ 搬送ローラ
２ ローラ本体
３ 軸受構造
４ ローラ軸
５ 抜止金具
６ 搬送装置
７ フレーム
８ フレーム本体
９ フレームカバー
１０ 樹脂プレート
１１ 搬送装置（従来）
１２ フレーム（従来）
１３ 搬送ローラ（従来）
１４ 搬送物
１５ ローラ軸（従来）

Claims (4)

1. 円筒状のローラ本体と、該ローラ本体内部に設けられる軸受構造と、該軸受構造により前記ローラ本体に対して回転自在に支持されるローラ軸とを備えてなる搬送ローラであって、
   前記軸受構造は、前記ローラ本体の軸方向両端部に設けられ、かつ、前記ローラ本体の軸方向中間部に少なくとも１つ設けられ、複数の転動体と、前記ローラ本体内部に形成される転走溝とを備えてなり、前記転動体が前記転走溝と前記ローラ軸表面との間に保持される構造であり、
   前記ローラ軸は、前記ローラ本体の軸方向両端部からそれぞれ突出し、該ローラ軸突出部に、該ローラ軸がローラ本体より軸方向に抜けることを防止する抜止金具を有すると共に、該抜止金具と接触する凸部を有することを特徴とする搬送ローラ。
2. 請求項１記載の搬送ローラと、該搬送ローラを回転自在に支持する対向する一対のフレームとを備えてなる搬送装置であって、
   前記フレームは、前記搬送ローラのローラ軸突出部が載置される水平凸部を有するフレーム本体と、該フレーム本体の溝部に嵌め込まれ、前記ローラ軸突出部の端部を支持する凹部を複数有する樹脂プレートと、該樹脂プレートを覆いつつ前記フレーム本体と組み合わされるフレームカバーとを備えてなり、
   前記搬送ローラは、そのローラ軸突出部が前記フレーム本体の水平凸部と、前記フレームカバーとで挟み込まれ、そのローラ軸突出部の端部が前記樹脂プレートの凹部に嵌め込まれて所定位置に支持されることを特徴とする搬送装置。
3. 前記樹脂プレートの凹部は、前記フレーム本体のフレームカバー取付側に開口した凹形状であり、前記搬送装置は、前記フレーム本体の溝部に嵌め込まれた該樹脂プレートに、前記搬送ローラを前記開口側から凹部に落とし込んだ後、前記フレームカバーを取り付けて該搬送ローラを支持することを特徴とする請求項２記載の搬送装置。
4. 前記樹脂プレートおよび前記フレームカバーは、それぞれ前記フレーム本体と係合できる突起部を有することを特徴とする請求項２または請求項３記載の搬送装置。

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