JP5103548B2 - 食品工場用の変速機 - Google Patents

Description

本発明は、食品の加工・製造、攪拌、搬送、充填、梱包、検査等の作業を行う食品工場で使用される変速機に関する。

なお、本発明において、「食品」とは、人が口にすることを目的としたもので、いわゆる食料品のほか、水、清涼飲料、アルコール飲料、たばこ等のし好品、医薬品等を含むものとし、「食品工場」とは、これらの食品を製造又は取り扱う工場等を指すものとする。従って、一般的には食品工場とは言わない浄水場や、薬品工場等をも含む。

又、本発明において「変速機」とは、減速機と増速機の双方を包含する概念として用いられており、減速比或いは増速比が「可変」であることは必ずしも要求されない。本発明は増速機の場合においても、適用可能という趣旨で使用されている。

近年の食品の安全性に対するユーザの意識の高まりの中において、食品工場等において食品の加工・製造、攪拌、搬送、充填、梱包、検査等の作業を行う食品機械に関し、該食品機械の駆動系の減速機の潤滑剤に対し、注意を払う必要が出てきている。

もちろん、食品機械を製造する機械メーカーやこれを使用する食品メーカー等の配慮或いは工夫によって、通常の稼働状態においてはこれら食品機械に用いられる潤滑剤が食品に接触したり混入したりすることはあり得ないようにはなっている。

例えば、食品機械の動力系統の中で特に潤滑剤が漏れる恐れのある駆動部位については、これを食品接触部から十分離した上で該食品接触部の下か横の位置で、且つ床から離した位置に位置決め・設定するようにしている。

具体例として、食品等を袋詰めしたような商品の重量を検出する検査機械において、例えば図５に示されるような工夫が為されている（例えば特許文献１参照）。

この検査機械は、商品Ｃを助走・搬送可能な助走コンベア１０と、助走された商品Ｃを検査エリヤＡ内で搬送可能な検査コンベア１１と、検査された商品Ｃを検査結果に基づいて選別・搬送する選別コンベア１２とを備える。助走コンベア１０上を助走・搬送されてきた商品Ｃは検査コンベア１１上に橋渡しされ、ベルトＢの移動に沿って検査コンベア１１のベルトＢ上（検査エリヤＡ上）を通過する。

図５から明らかなように、助走コンベア１０、検査コンベア１１、及び選別コンベア１２の各ギヤドモータ（モータ付減速機）ＧＭ１〜ＧＭ３は、食品接触部から十分離した上で該食品接触部の下の位置で、且つ床から離した位置に位置決め・設定するようにしている。

図６は、これらのコンベア１０、１１、１２を駆動するために一般に用いられているギヤドモータＧＭ１〜ＧＭ３の代表的な一例（ＧＭ１）を展開断面で示したものである。

このギヤドモータＧＭ１は、モータＭ１及び歯車減速機Ｇ１が一体化されたものである。図示の例では、歯車減速機Ｇ１のタイプとしてピニオン８からの動力をヘリカルギヤを用いた３段の平行軸歯車減速機構によって減速する構造が採用されている。このギヤドモータＧＭ１は、その内部に保有している潤滑剤（グリース）が漏れてこないように、歯車減速機Ｇ１の出力軸５と減速機ケーシング６の間だけでなく、モータＭ１のモータ軸７とモータカバー９の間にもオイルシールＳｅ１、Ｓｅ２が配置され、万全なシール構造とするように配慮されている。

特開平９−２１０７５３号公報

しかしながら、このように、食品工場においては、万一様々な悪条件が重なって変速機の潤滑剤が漏れたような場合であっても、該変速機の潤滑剤が食品と接触したりしないように、該変速機の配置位置を工夫したりする必要があり、設置の自由度が小さく、ときに工場全体の多くの機械設備の配置を変更する必要が生じることもあるという問題があった。

本発明は、このような実情に鑑み、食品工場において使用する変速機において、高い安全性を維持しながら、より設置の自由度を高めることができる変速機を得ることをその課題としている。

本発明は、ケーシング内に変速機構を有し、食品工場内において使用される食品工場用の変速機において、前記ケーシングから露出している軸と該ケーシングとの間にオイルシール手段を配置することによって、前記変速機構を該ケーシング内に密封状態で収容し、前記オイルシール手段を前記変速機構が存在する空間から隔離するための遮蔽手段を備えると共に、前記オイルシール手段と前記遮蔽手段との間に、鉛、アンモニア、カドミウム、及びニッケルのいずれの成分をも含まない潤滑剤を封入したことにより、上記課題を解決したものである。

発明者らは、現場の食品工場における現実の管理状況を考慮した。即ち、食品工場に使用されているギヤドモータ等は、通常の工場で使用されているものよりもともとその管理が厳しく、点検は頻繁に行われている。一方、「オイルシール手段」を用いて変速機構を（その軸受等を含めて）ケーシングに密封状態で収容するように設計すれば、変速機の潤滑剤漏れ（グリース漏れ）は、該オイルシール手段からその一部がにじみ出ているかどうかを点検することによって、その初期状態にて発見できるようになる。即ち、変速機に使用される潤滑剤（グリース）は適度な「ちょう度」があるため、変速機構をオイルシール手段を介して密封した場合、該オイルシール手段を越えてしたたり落ちるほどになる迄には、時間的にかなりの余裕がある。従って、この間にオイルシール手段を交換するなどの手当てをすることができる。

本発明は、この点に着目し、オイルシール手段を用いて変速機構をケーシング内に密封し、その上で、このオイルシール手段を潤滑するシール部潤滑剤として人体に害のない潤滑剤を使用するようにした。この結果、万一潤滑剤が漏れ出てくる場合であっても、最初ににじみ出てくる潤滑剤は、人体に害がないため、特に問題は生じない。

なお、本発明において、更に、オイルシール手段を変速機構が存在する空間から隔離するための遮蔽手段を備えるようにした場合には、オイルシール手段に掛かる潤滑剤の圧力負荷を軽減できるため、該オイルシール手段の劣化をそれだけ軽減できる。

また、オイルシール手段を潤滑するシール部潤滑剤を、前記遮蔽手段とオイルシール手段の間にも充填するようにした場合には、人体に害のないシール部潤滑剤をオイルシール手段の近傍により多量に保有できるようになるため、安全性を一層高めることができる。

なお、「人体に害がない」といっても、当然にその程度は「有り」「無し」の２段階に単純に分類され得るものではない。本発明では、（万一漏れたとしても）ケーシング外に最初ににじみ出てくるシール部潤滑剤として、人体に害のない潤滑剤を用いることをその趣旨としているが、該シール部潤滑剤の具体的な安全の程度の設定については、当該変速機を用いる場所或いは環境に応じて適宜、選択・変更可能である。

発明者らの調査によれば、わが国では、変速機の潤滑剤に関して現時点ではこのような安全管理に関する公的な規定は未だ示されていない。しかしながら、例えば、ＦＤＡ（米国食品医薬品局）では、連邦規則２１ＣＦＲ１７８．３５７０において、偶発的に食品に接触する可能性のある潤滑剤を「間接食品添加物」とし、安全上含有されても良い物質及びその濃度を規定している。又、ＵＳＤＡ（米国農務省）においては、ＦＤＡの規定する条件に合致した安全なベースオイル（基油）、添加剤及び増ちょう剤からなる食品機械用潤滑剤に対し、「潤滑剤と食品が偶発的に或いは技術的にやむを得ず接触する可能性のある箇所に使用できる潤滑剤」として、Ｈ１規格と称される認定書を発行している。なお、ＵＳＤＡでは、Ｈ１規格のほかに、「食品に接触する可能性はないが、食品工場で使用することが望ましい潤滑剤」としてＨ２規格も認定している。更に、ＮＳＦ（ＮＳＦ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）においても、上記と同様な設定を実施している。

例えば、このＨ２規格によれば、潤滑剤の中に、一般には添加剤として用いられることがある鉛（Ｌｅａｄ）、アンモニア（Ａｍｍｏｎｉａ）、カドミウム（Ｃａｄｍｉｕｍ）、及びニッケル（Ｎｉｃｋｅｌ）のいずれの成分も含んではならないとされている。

又、更に、基油として鉱油（Ｍｉｎｅｒａｌ ｏｉｌ）、或いはペリフルオロアルキルエステル（Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｙｌ ｅｓｔｅｒ）のいずれも使用しておらず、又、一般に添加剤として知られる塩素（Ｃｈｌｏｒｉｎｅ）、モリブデン（Ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ）、グラファイト（Ｇｒａｐｈｉｔｅ）が除かれ、更に、一般に増ちょう剤として知られているリチウム（Ｌｉｔｈｉｕｍ）、ナトリウム（Ｓｏｄｉｕｍ）、ポリウレア（Ｐｏｌｙｕｒｅａ）、バリウム（Ｂａｒｉｕｍ）、のいずれの成分をも含まない成分のみで構成された場合には、当該潤滑剤に前記Ｈ１規格の認証を与えている。

そこで、ケーシング外に最初ににじみ出てくるシール部潤滑剤として、最低限Ｈ２規格、より安全性を重視するならばＨ１規格に適合した「安全な」潤滑剤を用いれば、たとえ漏れたとしても大事には至らない変速機を得ることができる。

なお、本発明においては、変速機構を潤滑する変速部潤滑剤については、その種類は特に限定されない。例えば、（Ａ）前述したＵＳＤＡのＨ２規格のシール部潤滑剤と標準的な変速部潤滑剤（通常変速機に使用されるＵＳＤＡ、Ｈ１、Ｈ２規格以外の潤滑剤）との組合せ、（Ｂ）より厳しいＨ１規格のシール部潤滑剤と標準的な変速部潤滑剤との組合せ等が考えられ、更には（Ｃ）Ｈ１規格のシール部潤滑剤と同じＨ１規格の変速部潤滑剤との組合せ、（Ｄ）Ｈ１規格のシール部潤滑剤とＨ２規格の変速部潤滑剤との組合せ、（Ｅ）Ｈ２規格のシール部潤滑剤と同じＨ２規格の変速部潤滑剤との組合せ、等も考えられる。

前記（Ｃ）の組合は、極めて高度な安全性が要求される場所に使用する減速機に対する組合せとして好適である。又、安全性を確保しながら減速機の性能を損わない組合わせとしては（Ａ）（Ｂ）が好適である。

また、潤滑剤にはさまざまな「ちょう度」を有するものが存在するが、本発明においてシール部潤滑剤と変速部潤滑剤とで別の種類の潤滑剤を使用する場合、更に好ましくは、該変速部潤滑剤として、シール部潤滑剤よりもちょう度の低い潤滑剤を使用するようにするとよい。これにより、にじみ出てくる最初の段階でシール部潤滑剤に変速部潤滑剤が混入するのを一層確実に防止できる。

本発明によれば、食品工場において使用する減速機において、高い安全性を維持しながら、設置の自由度をより高く確保できるようになるという優れた効果が得られる。

本発明が適用された食品工場用の直交歯車減速機をモータと組み合わせたギヤドモータの一例を示す正断面図 図１に示したギヤドモータの出力軸付近の拡大図 本発明の他の実施形態の例を示す図２相当の拡大図 本発明の更に他の実施形態の例を示す図２相当の拡大図 商品Ｃの重量を測定する食品工場における検査機械の構成例を示す概略断面図 上記検査機械の検査コンベアを駆動するための歯車減速機付きモータの構成を示す展開断面図

以下図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明を直交型のギヤドモータの減速機部分に適用した例を示している。また、図２は、図１のギヤドモータの減速機の出力軸付近を拡大して示したものである。

このギヤドモータＧＭ４は、モータＭ４及び直交歯車減速機Ｇ４が一体化されたものである。

モータＭ４は、モータ軸３２を備える。モータ軸３２は負荷側及び反負荷側の一対の軸受３４Ａ、３４Ｂによって回転自在に支持されている。モータ軸３２の負荷側は軸受３４Ａより更に負荷側にまで延在され、この延在された部分はそのまま直交歯車減速機Ｇ４の入力軸を兼用しており、先端にハイポイドピニオン３８が直切りされている。

直交歯車減速機Ｇ４は、直交減速機構（変速機構）ＯＲを有し、ハイポイドピニオン３８の回転（モータ軸３２の回転）を直交する方向に変換した上で減速する。即ち、（入力軸兼用の）モータ軸３２の先端に歯切りされたハイポイドピニオン３８はハイポイドギヤ４０と噛合している。ハイポイドギヤ４０は中間軸４２に組付けられており、この中間軸４２にはピニオン４４が組付けられている。ピニオン４４は出力ギヤ４６と噛合しており、該出力ギヤ４６が出力軸４８に組み付けられている。

出力軸４８は、いわゆるホローシャフトとされ、ケーシング５０に軸受５２、５２によって回転自在に支持されている。この直交歯車減速機Ｇ４においては、ケーシング５０から出力軸４８の両端部４８Ａ、４８Ｂが露出する構成とされており、コンベヤ等の被駆動機械のシャフト（図示略）の右側からでも又左側からでも直交歯車減速機Ｇ４の取付けができるようになっている。

また、出力軸４８の端部４８Ａ、４８Ｂとケーシング５０との間には、オイルシール（オイルシール手段）５４、５４がそれぞれ配置され、ケーシング５０内の直交歯車減速機Ｇ４を軸受５２等を含めて密封状態で収容している。

図２に拡大図示するように、オイルシール５４は、第１リップ５４Ａ及び第２リップ５４Ｂに挟まれた空間５４Ｓをそれぞれ有し、この空間５４Ｓに該オイルシール５４を潤滑するためのシールグリース（シール部潤滑剤）ＳＧが封入されている。

このシールグリースＳＧは、いわゆる食品グリース（Ｆｏｏｄ Ｇｒａｄｅ Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ）と称される人体に害のない潤滑剤で、一般には添加剤として用いられることがある鉛（Ｌｅａｄ）、アンモニア（Ａｍｍｏｎｉａ）、カドミウム（Ｃａｄｍｉｕｍ）、及びニッケル（Ｎｉｃｋｅｌ）のいずれの成分をも含まない成分のみで構成され、前記ＵＳＤＡのＨ２規格を満足するものである。

ところで、変速機の潤滑剤全体にこれらの安全な潤滑剤を用いるようにすると、変速機のための本来の潤滑性能が著しく低減してしまう。

即ち、このような食品グリースは、もとより安全性能にその主眼が置かれており、潤滑性能を優先したものではないため、当然に潤滑剤としての本来の潤滑性能が劣っているが、これに対しては、より余裕を持たせた大きめの減速機を使用することで対応できる。

また、この実施形態のように、直交減速機構ＯＲを潤滑するためのギヤグリース（変速部潤滑剤）ＧＧとして、ケーシング５０内の空間５０Ｓには、潤滑性能が高く、且つ低コストである一般的な直交減速機に用いられる通常成分のグリース（鉛、アンモニア、カドミウム、及びニッケルのいずれかの成分を含む潤滑剤）を封入すれば、通常の大きさの減速機を使用できるので好ましい。

また更に、この実施形態ではギヤグリースＧＧとして、シールグリースＳＧよりも、ちょう度の低い、即ちより柔らかさの低い（見かけ粘度が高い：漏出しにくい）グリースが使用されている。

次に、本実施形態に係る減速機Ｇ４の作用を説明する。

減速機Ｇ４の入力軸を兼ねるモータ軸３２が回転すると、ハイポイドピニオン３８及びハイポイドギヤ４０を介してその回転方向が直角方向に変換されると共に、所定の１段目の減速が行われる。ハイポイドギヤ４０の回転は中間軸４２、ピニオン４４、及び出力ギヤ４６を介して出力軸４８に伝達され、この間に所定の２段目の減速が行われる。

これらの減速機Ｇ４としての「本来の作用」は、潤滑性能の高い通常のギヤグリースＧＧを介して実現されるため、発熱が小さく、低騒音であり、耐久性が高く、且つ低コストである。

ここで、出力軸４８の端部４８Ａ、４８Ｂとケーシング５０との間にはオイルシール５４がそれぞれ配置されており、該オイルシール５４がケーシング５０内の直交減速機構ＯＲの収容空間５０Ｓをケーシング５０外に対して密封・閉塞している。従って、通常の運転状態においては、ギヤグリースＧＧは勿論、シールグリースＳＧがオイルシール５４から漏出することはない。

今、経時その他何らかの原因でオイルシール５４が劣化したとすると、その初期現象として、該オイルシール５４の第１リップ５４Ａ及び第２リップ５４Ｂに挟まれた空間５４Ｓに封入されているシールグリースＳＧがにじみ出るという現象が発生する。

しかしながら、一般に、オイルシール５４は突然激しく劣化することはなく、「にじみ」が発生した後、該にじみが成長して滴り落ちる程になる迄には、ある程度の時間が掛かる。また、このにじみ出てくるシールグリースＳＧはＵＳＤＡのＨ２規格を満足する成分で構成されているため、特に人体に影響が及ぶようなことはない。

従って、このシールグリースＳＧの「にじみ」が発生した段階で、オイルシール５４を取り換えることにより、ギヤグリースＧＧがケーシング５０から漏出するのを未然に防止することができる。

更に、この実施形態では、ギヤグリースＧＧとして、シールグリースＳＧよりもちょう度の低い（柔い度合の小さい）グリースを使用するようにしているため、ちょう度の高いシールグリースＳＧがより漏出しやすい状態にあると共に、ちょう度の低いギヤグリースＧＧはより漏出しにくい状態にある。そのため、該オイルシール５４の劣化を確実に検知できると共に、にじみ出てくるシールグリースＳＧの中にギヤグリースＧＧが混入する確率をより低めることができ、より高い安全性が確保される。

なお、上記実施形態においては、シールグリース（シール部潤滑剤）ＳＧとして、ＵＳＤＡのＨ２規格を満足する成分で構成されているグリースを使用するようにしていたが、本発明においては、シールグリースＳＧとして、例えばＵＳＤＡのＨ１規格をも満足する人体に対して更に安全度の高いグリースを採用するようにしてもよいのは言うまでもない。

更に、この場合に、ギヤグリース（変速部潤滑剤）ＧＧとして、通常のグリース（潤滑剤）ではなく、これより安全なＵＳＤＡのＨ２規格を満足する成分で構成されているグリースを採用するようにすると（即ちＨ１規格のシール部潤滑剤とＨ２規格の変速部潤滑剤の組み合わせとすると）、一層安全度の高い減速機とすることができる。

また、Ｈ１規格同士、或いはＨ２規格同士の組み合わせであっても構わない。

尤も、シール部潤滑剤と変速部潤滑剤との差別化は、必ずしもＵＳＤＡのＨ１規格とＨ２規格との差別化に準じる必要はなく、要は、変速機構部をオイルシール手段を用いて密封した上で、万一、該オイルシール手段から潤滑剤が漏れてくることがあったとしても、ケーシング外に最初ににじみ出てくる潤滑剤に人体に安全な潤滑剤が使用されていれば、本発明の所期の目的を達成することができる。従って、実際にその減速機が設置される場所や環境を考慮して、安全性能と潤滑性能（あるいはコスト性能）とを適宜に両立させるようにすればよい。

図３に本発明の他の実施形態を示す。

本発明の場合、オイルシール手段の具体的なシール機構、あるいはシール構造については特に限定されない。先の実施形態では、オイルシール手段として、一般的な構造を有するいわゆるオイルシール５４を各端部にそれぞれ一個のみ配置するようにしていたが、図３の例では、オイルシール５６を各端部ごとにそれぞれ追加・配置し、シール性能をより高めている。なお、この例ではオイルシール５６はオイルシール５４と同一種類のものである。

このような構成のオイルシール手段を採用した場合、ただ単にシール機能がより向上するという一般的な効果が得られるだけでなく、シールグリースＳＧを封入できる空間（図の斜線の領域）を大きく拡大できる。また、オイルシール５４を直交減速機構ＯＲが存在する空間に対してより完全に隔離するための「遮蔽手段」としての機能を（オイルシール手段の一部である）オイルシール５６が兼用できるようになるため、ギヤグリースＧＧとシールグリースＳＧとの「分離」をより確実に実現できるようになる。これにより、「最初に漏出してくるシールグリースＳＧの中に、ギヤグリースＧＧを混入させない」という効果を（図１及び図２に示した実施形態に比べ）より確実に得ることができる。

図４に本発明の更に他の実施形態を示す。

図４の例では、オイルシール手段として、いわゆるトリプルリップオイルシール６０を配置するようにしている。トリプルリップオイルシール６０は、前述の通常のオイルシール５４に備えられている第１、第２リップ５４Ａ、５４Ｂに相当する第１、第２リップ６０Ａ、６０Ｂに加え、第３リップ６０Ｃを備えるため、シール性能をそれだけ高めることができる。また、この第３リップ６０Ｃはオイルシール手段の一部でありながら、同時に「遮蔽手段」としての機能を兼用するようになるため、先の図３の実施形態と同様に図１及び図２に示した実施形態に比べ、ギヤグリースＧＧとシールグリースＳＧとの「分離」をより確実に実現できるという効果も得られる。

なお、オイルシール手段、あるいは遮蔽手段の構成は、これらの例示構成に限定されるものではなく、例えば、文字通りの遮蔽手段として、リング状のプレートを別途配置するようにしても良いし、また、軸受５２にいわゆるシール軸受と称されるシール機能を備えた軸受（図示略）を採用するようにしてもよい。この場合はシール軸受が遮蔽手段を兼用することになる。

また、上記実施形態においては、変速機の構成例として、ハイポイドピニオン及びハイポイドギヤを有する直交歯車減速機Ｇ４が示されていたが、本発明は、変速機の具体的な構成は特に限定されない。

ＧＭ４…ギヤドモータ（モータ付減速機）
Ｇ４…減速機
Ｍ４…モータ
ＯＲ…直交減速機構（変速機構）
３２…モータ軸
３８…ハイポイドピニオン
４０…ハイポイドギヤ
４８…出力軸
４８Ａ、４８Ｂ…端部
５０…ケーシング
５２…軸受
５４…オイルシール（オイルシール手段）
５４Ａ…第１リップ
５４Ｂ…第２リップ
５４Ｓ…空間
５６…オイルシール（オイルシール手段、遮蔽手段兼用）
６０…トリプルリップオイルシール（オイルシール手段）
６０Ａ…第１リップ
６０Ｂ…第２リップ
６０Ｃ…第３リップ（遮蔽手段兼用）
ＳＧ…シールグリース（シール部潤滑剤）
ＧＧ…ギヤグリース（変速部潤滑剤）

Claims (5)

1. ケーシング内に変速機構を有し、食品工場内において使用される食品工場用の変速機において、
   前記ケーシングから露出している軸と該ケーシングとの間にオイルシール手段を配置することによって、前記変速機構を該ケーシング内に密封状態で収容し、前記オイルシール手段を前記変速機構が存在する空間から隔離するための遮蔽手段を備えると共に、前記オイルシール手段と前記遮蔽手段との間に、鉛、アンモニア、カドミウム、及びニッケルのいずれの成分をも含まない潤滑剤を封入した
   ことを特徴とする食品工場用の変速機。
2. 請求項１において、
   前記変速機の変速機構を潤滑する変速部潤滑剤に、前記オイルシール手段と遮蔽手段との間に封入される潤滑剤と異なる潤滑剤が使用される
   ことを特徴とする食品工場用の変速機。
3. 請求項２において、
   前記変速部潤滑剤に、鉛、アンモニア、カドミウム、及びニッケルのいずれかの成分を含む潤滑剤が使用される
   ことを特徴とする食品工場用の変速機。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記遮蔽手段がシール軸受である
   ことを特徴とする食品工場用の変速機。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、
   前記変速機構として直交変速機構を含み、且つ前記ケーシングから露出している軸がホローシャフトである
   ことを特徴とする食品工場用の変速機。

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