JP5800013B2 - スクリュー羽根製作装置 - Google Patents

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本発明は、スクリュー羽根(例えば、無軸スクリューコンベヤ用のスクリュー羽根)を製作するためのスクリュー羽根製作装置に関する。
従来公知の製造装置は、軸線方向に回転する円筒状のサポート(3)と、バー本体(7)と係合するガイド(8)を備え、サポート(3)の軸方向に移動する移動装置(16)を備え、サポート(3)の一端にバー端部(7a)をネジで固定し、サポート(3)を回転させつつ、移動装置(16)を移動させることで、バー本体(7)がサポート(3)の周りに螺旋状に巻きつけてスクリューを製造する(特許文献1参照)。この装置では、ガイド(8)の角度α、(サポート(3)軸に対する角度)を変更してスクリューのピッチを変更できることが記載されている。
特許文献1の製造装置は、移動台(12)を備え、移動台(12)が2本の平行で水平なガイド(13)に沿って車輪上を走行する。移動台(12)は、電気モータ(15)で駆動される無限軌道形スクリュー(14)に単一のナットを介して連結されている。
特表2001‐526116
上記特許文献1の装置では、鋼板(例えば、厚み4〜8mm、幅30〜50mmの熱間圧延鋼材SS400)を加工し、スクリュー羽根を製作する程度のものであった。しかしながら、SS400の強度、上記厚みおよび幅寸法のスクリュー羽根では、搬送物(例えば、鉄鉱石、砂利などの硬質物)によっては摩耗が激しく、羽根が曲がったり、折れたりしていた。
また、市販の鋼材は、縦6m、横2mが一般的である。スクリュー羽根の幅(例えば30mm)に応じて、縦方向に平行に鋼材を切断し縦6m、横30mmの原材に加工し、次いでスクリュー羽根の加工を行う。スクリュー羽根の外径が大きくなるほど、スクリュー羽根の軸方向長さが短くなる(直線で6mのため、スクリュー加工によりそれよりも短くなる)。所望の軸方向長さ(例えば、8m以上)のスクリュー羽根を得るためには、スクリュー羽根を継ぎ加工(先端部同士を溶接加工)する必要がある。しかしながら、上記鋼材SS400の強度、上記厚みおよび幅寸法のスクリュー羽根の継ぎ加工しても、スクリュー羽根のピッチが安定したものではなかったため、継ぎ加工できる個数に限度があり、せいぜい3〜4個程度であった。
また、特許文献1の装置は、円筒状のサポート(3)の外径によってスクリューの径が決定されるため、径の異なるサポート(3)を複数用意し、所望の外径によってサポート(3)を取り替える必要があった。
そこで、本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来の製作装置よりも簡単な装置構造で、かつ従来よりも高強度でかつ厚み幅のある鋼材を使用して、高精度ピッチのスクリュー羽根を製作するスクリュー羽根製作装置を提供することにある。
本発明に係るスクリュー羽根製作装置は、一般構造用圧延鋼材(SS400)よりも高強度の鋼材から無軸スクリュー羽根を製造するためのスクリュー羽根製作装置であって、
フレームと、
前記フレームに固定される一対のレールと、
前記一対のレールの上方かつ当該一対のレールに平行に配置される巻付用軸と、
前記巻付用軸を回転させる第1駆動部と、
前記巻付用軸の回転に従って回転するフランジ部と、
前記フランジ部に設置され、かつ鋼材の一方端を固定する固定部と、
前記一対のレールの間であって、当該一対のレールに平行に配置される2条ネジ構造の駆動スクリューと、
前記駆動スクリューを回転させる第2駆動部と、
前記一対のレールに移動可能に載置され、かつ前記駆動スクリューに螺合する螺合手段を下部に備えた移動ベッドと、
前記移動ベッド上に設けられ、かつ前記鋼材を前記巻付用軸に対し角度αで載置する曲げ金具と、
前記移動ベッド上に設けられ、かつ前記巻付用軸が挿設されるベッド用巻付軸受と、
前記第1駆動部を制御することで前記フランジ部の回転速度を制御し、かつ前記第2駆動部を制御することで前記移動ベッドの移動速度を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、2条ネジ構造の駆動スクリューによって移動ベッドを安定的にかつ高精度に移動させることができ、従来よりも高強度でかつ厚みと幅のある鋼材を使用して、高精度ピッチのスクリュー羽根を製作することができる。
本発明のスクリュー羽根の原材料となる「鋼材」としては、例えば、一般構造用圧延鋼材(SS330、SS400、SS490、SS540など)、冷間圧延鋼板(SPCC、SPCD、SPCE、SPCF、SPCGなど)、炭素鋼鋼材(S25C、S30C、S35C、S45C、S50C、S55Cなど)、熱間または冷間圧延ステンレス鋼板(SUS304,SUS316,SUS430,SUS410など)、耐摩耗鋼板(スエーデンスチール社のハードックス(HARDOX(登録商標))、JFEスチール社のエバーハード(EVERHARD(登録商標))など)、高張力鋼板(SM570、SMA570Wなど)、TMCP型高張力鋼板(SM570TMC、SMA570WTMCなど)が挙げられる。
上記鋼材の厚みは、例えば10mm〜50mmであり、好ましくは15mm〜50mmであって、鋼材の幅が、例えば30mm〜80mmであり、好ましくは40mm〜80mmである。従来のスクリュー羽根の原材料(SS400)の厚み4〜8mmかつ幅30〜50mmよりも大きくとも、本発明の装置であれば、スクリュー羽根の製作が可能である。
上記鋼材の形状は、例えば、断面が矩形(長方形、正方形)、円形、多角形、異形などであるが、スクリュー羽根としては長方形が好ましい。
本発明の一実施形態として、前記螺合手段が前記移動ベッドの下部2か所に設けられている。
この構成によれば、2条ネジ構造の駆動スクリューに螺合するボルトを2か所に設けたことで、移動ベッドをさらに安定的にかつ高精度に移動させることができ、従来よりも高強度でかつ厚みと幅のある鋼材を使用して、高精度ピッチのスクリュー羽根を製作することができる。
本発明の一実施形態として、前記一対のレールと接触する前記移動ベッドの箇所に展延性金属材料で構成した滑部を備える。
この構成によれば、レールと移動ベッドと間に滑部を介在させたことで、それら部材間に生じる摩擦力を低減させることができ、レール上の移動ベッドをスムーズに移動させることができる。
本発明の一実施形態として、前記巻付用軸と接触する前記ベッド用巻付軸受の内面に、展延性を有する金属材料で構成した滑部を備える。
この構成によれば、ベッド用巻付軸受の内面に滑部を設けたことで、巻付用軸とベッド用巻付軸受との間に生じる摩擦力を低減させることができ、巻付用軸をスムーズに回転させかつ移動ベッドの移動にかかる負荷も低減できる。
「展延性を有する金属材料」は、例えば、金、銀、鉛、銅、アルミニウム、スズ、白金、亜鉛、鉄またはニッケル、それらの2種以上の合成金属(例えば黄銅)が挙げられる。滑部としては、所定の強度かつ展延性を有する金属材料が好ましく、例えば黄銅が好ましい。
本発明の一実施形態として、前記第1駆動部とは異なる他方端に、前記巻付用軸を支える巻付用軸受をさらに備える。
本発明の一実施形態として、前記巻付用軸と接触する前記巻付用軸受の内面に、展延性を有する金属材料で構成した滑部を備える。
この構成によれば、巻付用軸受の内面に滑部を設けたことで、巻付用軸と巻付用軸受との間に生じる摩擦力を低減させることができ、巻付用軸をスムーズに回転させることができる。
本発明の一実施形態として、前記曲げ金具は、高さ調整可能に構成されている。
この構成によれば、他の部材を変えることなく、曲げ金具の高さ位置を任意に変えることで、異なる外径のスクリュー羽根を簡単に製作することができる。曲げ金具のベース材を複数段に構成することで、高さ位置を任意に調整できる。
本発明の一実施形態として、前記曲げ金具は、前記角度αを調整可能に構成されている。
この構成によれば、角度αを変えることで、異なるピッチのスクリュー羽根を簡単に製作できる。また、外径に対応して角度αを変更させることが好ましい。
本発明の一実施形態として、前記曲げ金具は、前記巻付用軸の下方に配置されることが好ましい。
この構成によれば、巻付用軸の回転軸の下方にあるため、安定的に鋼材を送り込むことができ、外径およびピッチの寸法安定性が高くなる。
スクリュー羽根製作装置の側面概略図である。 スクリュー羽根製作装置を巻付用軸の一方向から見た図である。 2条ネジ構造の駆動スクリューおよび2条ネジ用ナットを説明するための図である。 滑部を説明するための図である。 曲げ金具および固定部に鋼材をセットした状態を示す図である。
図面を参照しながら本実施形態のスクリュー羽根製作装置を説明する。スクリュー羽根製作装置1は、フレーム1と、フレーム1に固定される一対のレール12、13と、一対のレール12、13の上方かつ一対のレール12、13に平行に配置される巻付用軸14と、巻付用軸14を回転させる第1駆動部15と、巻付用軸15の回転に従って回転するフランジ部16と、フランジ部16に設置され、かつ鋼材Sの一方端を固定する固定部161とを備える。
第1駆動部15は、第1モータ151と、第1モータ151の回転運動をフランジ部16の回転運動へ連動させるためのカップリング部、平歯車、フランジユニットを有するギヤボックス152を備える。固定部161は、後述する曲げ金具の角度αと同じまたは略同じ角度で鋼材Sの一方端を固定するように構成させることが好ましい。固定部161と鋼材Sとを、溶接で固定してもよく(図4参照)、鋼材Sの一方端を挟み込んで固定するボックス蓋または結合手段(ボルト、ナット)を用いてもよい。
また、スクリュー羽根製作装置1は、一対のレール12,13の間であって、一対のレール12、13に平行に配置される2条ネジ構造の駆動スクリュー21と、駆動スクリュー21を回転させる第2駆動部22と、一対のレール12、13に移動可能に載置され、かつ駆動スクリュー21に螺合する螺合手段23、24を下部に2か所備えた移動ベッド30を備える。
図3に示したように、一対のレール12,13と接触する移動ベッド30の箇所(接触箇所)に所定の強度かつ展延性金属材料で構成した滑部34を備える。本実施形態において滑部34は、黄銅で構成している。
第2駆動部22は、第2モータ221と、第2モータ221の回転運動を駆動スクリュー21の回転運動へ連動させるためのカップリング部222を備える。
図2に示したように、移動ベッド30の下部に螺合手段23,24を設けている。2条ネジ構造の駆動スクリュー21に螺合する螺合手段23、24を2か所に設けたことで、移動ベッド30を安定的にかつ高精度に移動させることができる。
また、スクリュー羽根製作装置1は、移動ベッド30上に設けられ、かつ鋼材を巻付用軸14に対し角度αで載置する曲げ金具31と、移動ベッド30上に設けられ、かつ巻付用軸14が挿設されるベッド用巻付軸受32を備える。また、巻付用軸14と接触するベッド用巻付軸受32の内面に、所定の強度かつ展延性を有する金属材料で構成した滑部(不図示)を備える。本実施形態において上記滑部(不図示)は、黄銅で構成している。
また、曲げ金具31が巻付用軸14の下方に配置させることが好ましい。曲げ金具31の高さ位置は、スクリュー羽根のピッチ、外径に応じて設定する。図4に示すように、曲げ金具31の角度αは、鋼材Sの種類(厚み、材質)、ピッチ、外径に応じて設定するが、例えば、10度〜30度である。
また、スクリュー羽根製作装置1は、第1駆動部15(第1モータ151の回転速度)を制御することでフランジ部16(および巻付用軸14)の回転速度を制御し、かつ第2駆動部22(第2モータ221の回転速度)を制御することで移動ベッド30の移動速度を制御する制御部(不図示)を備える。上記制御部は、コンピュータ(動作プログラムが記憶されたメモリと接続されている)や専用回路、ファームウエアを組み込んだ装置などで構成できる。
また、スクリュー羽根製作装置1は、第1駆動部15とは異なる他方端に、巻付用軸14を支える巻付用軸受18を備える。巻付用軸受18は、図1の矢印方向に傾斜し巻付用軸14から外れる構成である(破線図は外れた状態を示す)。また、巻付用軸14と接触する巻付用軸受18の内面に、所定の強度かつ展延性を有する金属材料で構成した滑部を備える。本実施形態において上記滑部(不図示)は、黄銅で構成している。
<実施例>
鋼材としてJFEスチール社製のEBERHARD360を用い、上記スクリュー羽根製作装置1でスクリュー羽根を製作した。表1に製作したスクリュー羽根を示す。
Figure 0005800013
従来の鋼材よりも高強度の特殊鋼でかつ厚み(15〜30mm)と羽根幅(40〜75mm))があっても、高精度な外径およびピッチのスクリュー羽根を製作することができた。
1 スクリュー羽根製作装置
11 フレーム
12、13 一対のレール
14 巻付用軸
15 第1駆動部
16 フランジ部
161 固定部
18 巻付用軸受
21 駆動スクリュー
22 第2駆動部
30 移動ベッド
31 曲げ金具
32 ベッド用巻付軸受
34 滑部
S 鋼材

Claims (9)

  1. 一般構造用圧延鋼材(SS400)よりも高強度の鋼材から無軸スクリュー羽を製造するためのスクリュー羽根製作装置であって、
    フレームと、
    前記フレームに固定される一対のレールと、
    前記一対のレールの上方かつ当該一対のレールに平行に配置される巻付用軸と、
    前記巻付用軸を回転させる第1駆動部と、
    前記巻付用軸の回転に従って回転するフランジ部と、
    前記フランジ部に設置され、かつ鋼材の一方端を固定する固定部と、
    前記一対のレールの間であって、当該一対のレールに平行に配置される2条ネジ構造の駆動スクリューと、
    前記駆動スクリューを回転させる第2駆動部と、
    前記一対のレールに移動可能に載置され、かつ前記駆動スクリューに螺合する螺合手段を下部に備えた移動ベッドと、
    前記移動ベッド上に設けられ、かつ前記鋼材を前記巻付用軸に対し角度αで載置する曲げ金具と、
    前記移動ベッド上に設けられ、かつ前記巻付用軸が挿設されるベッド用巻付軸受と、
    前記第1駆動部を制御することで前記フランジ部の回転速度を制御し、かつ前記第2駆動部を制御することで前記移動ベッドの移動速度を制御する制御部と、を備えるスクリュー羽根製作装置。
  2. 前記螺合手段が前記移動ベッドの下部2か所に設けられている、請求項1に記載のスクリュー羽根製作装置。
  3. 前記一対のレールと接触する前記移動ベッドの箇所に展延性金属材料で構成した滑部を備え、
    前記展延性金属材料が、金、銀、鉛、銅、アルミニウム、スズ、白金、亜鉛、鉄、ニッケルから選択される1種または2種以上の合成金属である、請求項1または2に記載のスクリュー羽根製作装置。
  4. 前記巻付用軸と接触する前記ベッド用巻付軸受の内面に、展延性を有する金属材料で構成した滑部を備え、
    前記展延性を有する金属材料が、金、銀、鉛、銅、アルミニウム、スズ、白金、亜鉛、鉄、ニッケルから選択される1種または2種以上の合成金属である、請求項1から3のいずれか1項に記載のスクリュー羽根製作装置。
  5. 前記第1駆動部とは異なる他方端に、前記巻付用軸を支える巻付用軸受をさらに備える、請求項1〜4のいずれか1項に記載のスクリュー羽根製作装置。
  6. 前記巻付用軸と接触する前記巻付用軸受の内面に、展延性を有する金属材料で構成した滑部を備え、
    前記展延性を有する金属材料が、金、銀、鉛、銅、アルミニウム、スズ、白金、亜鉛、鉄、ニッケルから選択される1種または2種以上の合成金属である、請求項5に記載のスクリュー羽根製作装置。
  7. 前記曲げ金具は、高さ調整可能に構成されている、請求項1〜6のいずれか1項に記載のスクリュー羽根製作装置。
  8. 前記曲げ金具は、前記角度αを調整可能に構成されている、請求項1〜7のいずれか1項に記載のスクリュー羽根製作装置。
  9. 前記曲げ金具は、前記巻付用軸の下方に配置される、請求項1〜8のいずれか1項に記載のスクリュー羽根製作装置。
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