JP6403110B2 - 自動調芯プーリを備えたベルトコンベア - Google Patents

Description

本発明は、駆動プーリと従動プーリの間にスチール製やプラスチック製のベルトがエンドレス状にかけ渡されたベルトコンベアに関し、特に、蛇行防止機能をもつ自動調芯ベルトプーリを備えたベルトコンベアに関する。

ベルトコンベアは、各種の物品の搬送装置として多用されており、特にプラスチック製のベルトを用いるものは、食料品をはじめとして、様々な製造ラインで使用されている。
こうしたベルトの蛇行は、位置決め精度を悪化させるばかりでなく、特に、高温環境下で使用される場合、ベルト寿命を急速に悪化させ、頻繁なベルト交換を余儀なくされている。

特許文献１には、高温環境で使用されるベルトコンベアの例として、天板上に載せられたパンをすくい取り、別の工程に搬送するデパンナーが開示されている。
特許文献２、３には、ベルトの蛇行を防止するため、駆動側プーリ、従動側プーリのそれぞれを、球面滑り軸受けを介してシャフトに連結し、自動調芯を行う自動調芯プーリが開示されている。

特許第２７５５８９４号公報 特許第４３０２４３４号公報 特許第４３２３２２２号公報

特許文献２、３に記載されたベルトコンベアでは、確実にベルト蛇行を抑止するため、駆動側プーリ、従動側プーリの双方に自動調芯機構を配備する必要がある。このため、コストアップを招くばかりでなく、従動側プーリに自動調芯機構を内蔵させるため、その径を大きくせざるを得ない。

しかし、ベルトコンベアを特許文献１に示されるようなデパンナーとして用いる場合では、従動側プーリとして、パンを確実にすくいとるため、直径数ミリ程度のピンローラからなるヘッドプーリを使用し、これを揺動させることですくい取ったパンを別工程へ移送させる。このように、従動側に径の小さなプーリを使用せざるを得ないベルトコンベアでは、従動側プーリに自動調芯機構を内蔵させることが非常に困難である。

特許文献２、３に開示される自動調芯機構を駆動側プーリのみに内蔵させた場合、ベルト蛇行を長期間にわたり確実に抑止することができず、しかも、従動側プーリの先端では、焼き上がりのパンによりベルトが高温となるため、わずかな蛇行によっても、ベルト寿命を著しく低下して頻繁な交換が必要となり、稼働率の低下、メンテナンス費用の増大を招いている。

そこで本発明の目的は、駆動側ローラの自動調芯機構を改良することにより、デパンナー等、従動側に自動調芯機構を配備できないようなベルトコンベアであっても、ベルト蛇行を長期間にわたり確実に抑止することにある。

特許文献２、３に開示される、駆動側プーリ、従動側プーリの双方に自動調芯機構を備えたベルトコンベアを稼働させ、ベルトの挙動を計測したところ、垂直方向の揺動振幅は最大１．５ｍｍ程度発生し、水平方向、すなわち、ベルト張力方向の揺動振幅は、±０．４ｍｍ程度であった。
一方、デパンナーで採用されるヘッドプーリは、機構上、ベルト張力方向の揺動はきわめて限定されるものの、垂直方向の揺動は可能である。
そこで、駆動側プーリにおいて、ベルト張力方向の揺動分を補完できれば、従動側プーリに自動調芯機構を配備しなくても、ベルト蛇行を防止できるのではないかという着想に基づいて、本発明に到った。

すなわち、上記の課題を解決するため、本発明のベルトコンベアは、駆動側プーリと従動側プーリとの間にベルトがエンドレス状にかけ渡されたベルトコンベアにおいて、前記駆動側プーリは、シャフトと、該シャフトに外嵌されるプーリ胴と、該プーリ胴の中央部に相対回転できないよう固着されたトルク伝達プーリと、該トルク伝達プーリの両側で前記プーリ胴に遊嵌される分割型プーリと、該分割型プーリの最外側に設けたフランジとからなり、前記シャフトの中央部に形成された球状部を、前記プーリ胴の内周面に一体的に取り付けられた球面軸受けに相対回転できないように連結することで、前記プーリ胴を前記シャフトに対し揺動可能に支持するとともに、前記トルク伝達プーリの外周に弾力層を形成した。

本発明のベルトコンベアは、以上のように構成されているので、従動側に自動調芯プーリを設置しない場合でも、長期の運転時間にわたってベルトの脱輪を効果的に抑止することができる。

図１は、デパンナーに適用した実施例の全体構成を示す図である。 図２は、本発明による駆動プーリの構成図である。 図３は、本発明による遊動プーリのナイロン製円筒部材に、微粉排出溝を設けた例を示す図である。

図１は、本発明をデパンナーに適用した実施例の全体構成を示す。
ベルト１は、所定のテンションを付与されて、駆動側プーリ２、ガイドローラ３、フラップ４の先端に装着されたピンローラ５、ガイドローラ６にエンドレス状に掛け回されている。なお、ピンローラ５は、焼き上がったパンをすくい取るため、この実施例では、直径６ｍｍのものを使用している。

ベルト１は、駆動側プーリ２により、図１において反時計方向に回転し、搬送されるトレー７上に載置された焼き上がったパンが、所定位置に来たことを検知するセンサにより、フラップ４が下方に旋回し、パンをトレー７からベルト１に載せ換え、別工程に移送する。
なお、８は、パンの先端を持ち上げて、ベルト１への載せ換えを容易に行うための櫛状エアブローノズルである。

図２は、本実施例による駆動側プーリ２を示しており、両端部を除く部分を断面図で示したものである。
駆動側プーリ２は、シャフト９に対しプーリ胴１１が揺動できるよう、特許文献１あるいは特許文献２に開示される自動調芯機構を採用する。
すなわち、シャフト９は、中実のステンレススチール等からなり、その中央部に球状部９ａが設けられ、プーリ胴１１側の球面軸受け１０に揺動可能に支持される球状部９ａを備えている。

一方、ステンレススチール等からなる中空のプーリ胴１１の中央部には、球面軸受け１０が一体的に取り付けられており、その中央には、球状部９ａの表面にシャフト９の軸方向に形成されたスリットと係合するピンが球状部９ａの中心方向に突出している。
これにより、プーリ胴１１は、シャフト９に対し相対回転することなく、球面軸受け１０が許容する範囲で、球状部９ａの中心点で揺動できるようになっている。

シャフト９には、固定リング１２ａ、１２ｂが外嵌され、プーリ胴１１の左右端側において、ビスなどにより着脱自在に固定されている。なお、固定リング１２ａあるいは１２ｂから突出するシャフト９の端部に、駆動モータからのトルクが伝達され、シャフト９が駆動されるようになっている。

プーリ胴１１の中央部には、所定の弾性係数を備えた弾性部材からなるトルク伝達プーリ１３が相対回転できないように外嵌されている。本実施例では、プーリ胴１１の外周面に、耐摩耗性に優れ、所定の弾力性を備えた、例えば、ネオプレンゴム等を焼き付け、あるいは接着することでクッション層１４を形成し、さらにその外周に、ＣＲ単泡スポンジの極軟材層１３ａを接着し、その外表面を白色ネオプレンゴムでコーティングしている。これにより、トルク伝達プーリ１３の外周に弾力層が形成され、シャフト９がモータにより駆動されたとき、ベルトとの間で滑りを発生することなく、しかも、ベルト１の張力方向に作用する応力変動を吸収しながら駆動トルクが伝達される。なお、トルク伝達プーリ１３の幅は、駆動トルクの容量に応じて、ベルト１の幅に対し１／３〜１／４程度とすることが好ましい。

トルク伝達プーリ１３の左右両側には、分割型の遊動プーリ１５ａ〜１５ｃ、１６ａ〜１６ｃが遊嵌され、左右端部は、前述の固定リング１２ａ、１２ｂをボルト止めすることにより抜け止めされている。
各遊動プーリは、ＭＣナイロン等からなる円筒部材の外周面に、トルク伝達プーリ１３と同様、ＣＲ単泡スポンジ等からなる極軟材層でクッション層を形成し、その外表面を白色ネオプレンゴム等の耐摩耗性樹脂でコーティングすることで構成されている。ナイロン製円筒部材の内径は、プーリ胴１１の外径より若干（例えば０．３ｍｍ）大きく設定されており、プーリ胴１１の回転に対し滑りを許容するようにしている。

遊動プーリ１５ａのナイロン製円筒部材の左端側、そして遊動プーリ１６ｃの右端側には、ベルト１の厚さより若干高いフランジ１５ａ−１、１６ｃ−１が一体的に形成されており、ベルト１の左右端を拘束している。もちろん別体のフランジ部材をプーリ胴１１の両外側端に外嵌してもよい。また、遊動プーリ１５ａ、１６ｃの端部において、フランジ１５ａ−１、１６ｃ−１の内周端から１ｃｍ程度にわたり、最外表面にコーティングされる白色ネオプレンゴムの厚さを、ベルト１の張力や各クッション層１４の弾性等に応じて、例えば１ｍｍ程度薄くすることにより、運転時、ベルト１の両端エッジとフランジ１５ａ−１、１６ｃ−１の内周端との接触により発生する負荷を低減するようにしている。

これらフランジ部材１５ａ−１、１６ｃ−１と固定リング１２ａ、１２ｂとの間、各遊動プーリの間、遊動プーリ１５ｃ右端とトルク伝達プーリ１３との間、そして、遊動プーリ１６ａ左端とトルク伝達プーリ１３との間には、１ｍｍ程度の隙間が設けられている。
これらの間隙には、図示はしていないが、テフロン（登録商標）等の自己潤滑性の高い樹脂からなるワッシャが介在され、スムースに相対回転できるようになっている。ワッシャに代え、各対向面に自己潤滑性樹脂をコーティングしてもよい。
なお、分割型遊動プーリの内径とプーリ胴の外径、及び、遊動プーリ間、遊動プーリとトルク伝達プーリ間の間隙は、ベルトコンベアの長さ、幅、張力、運転速度、移送対象物の重量などによって最適値を定めることができる。

ベルト１は、遊動プーリ１５ａの左端と遊動プーリ１６ｃの右端に形成されたフランジ１５ａ−１、１６ｃ−１の間に掛け渡され、シャフト９に伝達された駆動モータからのトルクは、主としてトルク伝達プーリ１３から伝達される。
このとき、プーリ胴１１の球面軸受け１０とシャフト９の球状部９ａにより、プーリ胴１１が揺動したとき、極軟材層１３ａやクッション層１４等の弾力層により、ベルト１の張力方向の変動が吸収されるとともに、ベルト1がトルク伝達プーリ１３の左右いずれかに偏倚しようとしたとき、中央側に戻す方向に反作用が発生する。なお、クッション層１４の材質（弾性係数）や厚さについても、ベルトコンベアの長さ、幅、張力、運転速度、移送対象物の重量などによって最適値を定めることができる。

一方、前述のように、遊動プーリ１５ａ〜１５ｃ、１６ａ〜１６ｃを構成するナイロン製円筒部材の内径は、プーリ胴１１の外径より若干（例えば０．３ｍｍ）程度大きく設定されているため、プーリ胴１１との間で滑りが発生する。
一方、ベルト１は、駆動側プーリ２とピンローラ５の間に所定のテンションを付与されて掛け渡されているので、中央のトルク伝達プーリ１３、そして、遊動プーリ１５ａ〜１５ｃ、１６ａ〜１６ｃには、上端側と下端側のベルト接触部のそれぞれにベルト１から張力が作用することになる。

そのため、中央のトルク伝達プーリ１３と各遊動プーリは、定常時、ピンローラ５の中心点と駆動側プーリの中心点とを結ぶ直線と、各遊動プーリ内周面の外方側（反ピンローラ５側）交点でプーリ胴１１の外周面に、軸方向の線に沿って接触することになる。
このとき、各遊動プーリの内径は、プーリ胴１１の外径より若干大きく設定されているので、プーリ胴１１の外周面との接触部で滑りが発生し、各遊動プーリの回転数は、中央のトルク伝達プーリ１３の回転数と比較して低下することになる。
例えば、ナイロン製円筒部材の内径が、プーリ胴１１の外径８５ｍｍより０．３ｍｍ大きい８５．３ｍｍとすると、プーリ胴１１が１周するたびに、０．３π＝０．９４２ｍｍずつ遅れが発生し、これに伴い遊動プーリの回転数が低下することになる。

実機で確認したところ、ベルト１は、ピンローラ５上でも蛇行することなく長期にわたり安定した運転を実現できた。その際、各遊動プーリの回転速度の計測結果に関し、特に中央のトルク伝達プーリ１３から離れるほど、遊動プーリの回転数が低下していることが確認できた。
すなわち、遊動プーリ１５ａと１６ｃの回転数が最も低下している。これは、ベルト１からの張力の大半は、中央のトルク伝達プーリ１３に作用し、トルク伝達プーリ１３から離れるほど、張力が低下するため、ベルト１との間でも滑りが発生しているものと推測される。

このように、フランジを備えた外端側の遊動プーリ１５ａ、１６ｃの回転数を低下することができることに加え、ベルト１を蛇行させる外乱が作用したとき、プーリ胴１１が揺動することでその大半を吸収する。
しかも、前述のようにトルク伝達プーリ１３を構成する極軟材層１３ａやクッション層１４等の弾力層による反作用がスムースにベルト１に作用し、蛇行を効果的に抑制する。
加えて、各遊動プーリの内径がプーリ胴１１の外径より数ミリ程度大きく設定されているので、プーリ胴１１の揺動と連携し、この間隙の範囲で、各遊動プーリがプーリ胴１１の軸に対し上下に追随し、フランジ１５ａ−１、１６ｃ−１による戻し力を効果的に作用させているものと推測することができる。

なお、遊動プーリ１５ａ〜１５ｃ、１６ａ〜１６ｃのナイロン製円筒部材に、その内周面に沿って、摩耗により内部に発生した微粉を排出する溝を設けてもよい。すなわち、図３は、両端に配置されるフランジ付きナイロン製円筒部材の例が示されており、内周面に、運転時の回転方向に沿って４５度程度傾斜した螺旋溝を１〜３条形成する。これにより、前述のナイロン製円筒部材の内径とプーリ胴１１の外径の差に基づく相対移動により、内部に発生した微粉を順に外側（フランジ側）に向けて排出することにより、円滑な滑りを維持するとともに、ベルト１の下面から微粉が落下するのを効果的に防止することができる。

以上、本発明によれば、従動側に自動調芯機構を配備しなくても、ベルトの蛇行を効果的に抑止することができるので、デパンナーに適用した実施例に限定されることなく、様々な用途のベルトコンベアに広く採用されることが期待できる。

１；ベルト ２；駆動側プーリ ３、６；ガイドローラ
４；フラップ ５；ピンローラ ７；トレー
８；櫛状エアブローノズル ９；シャフト １０；球面軸受け
１１；プーリ胴 １２ａ、１２ｂ；固定リング １３；トルク伝達プーリ
１４；クッション層 １５ａ〜１５ｃ、１６ａ〜１６ｃ；遊動プーリ
１５ａ−１、１６ｃ−１；フランジ

Claims (7)

1. 駆動側プーリと従動側プーリとの間にベルトがエンドレス状にかけ渡されたベルトコンベアにおいて、
   前記駆動側プーリは、シャフトと、該シャフトに外嵌されるプーリ胴と、該プーリ胴の中央部に相対回転できないよう固着されたトルク伝達プーリと、該トルク伝達プーリの両側で前記プーリ胴に遊嵌される分割型プーリと、該分割型プーリの最外側に設けたフランジとからなり、
   前記シャフトの中央部に形成された球状部を、前記プーリ胴の内周面に一体的に取り付けられた球面軸受けに相対回転できないように連結することで前記プーリ胴を前記シャフトに対し揺動可能に支持するとともに、前記トルク伝達プーリの外周に弾力層を形成したことを特徴とするベルトコンベア。
2. 前記トルク伝達プーリは、前記プーリ胴の外周に、所定の弾性係数を有する弾性部材を焼き付けあるいは接着し、その外周に極軟材層を形成したものであることを特徴とする請求項１に記載のベルトコンベア。
3. 前記分割型プーリは、ナイロン製円筒部材の外周に極軟材層を形成したものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のベルトコンベア。
4. 前記トルク伝達プーリ及び前記分割型プーリの最外周に、耐摩耗性樹脂をコーティングしたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のベルトコンベア。
5. デパンナのフラップ先端に設けたピンローラを前記従動側プーリとしたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のベルトコンベア。
6. 前記トルク伝達プーリと前記分割型プーリの間、前記分割型プーリ間、及び分割型プーリと前記フランジの間に、自己潤滑性樹脂からなるワッシャを介在させたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のベルトコンベア。
7. 前記トルク伝達プーリ及び前記分割型プーリの内周面に、運転時の回転方向に沿って、螺旋溝を形成し、内部に発生した微粉を、前記フランジ側に排出するようにしたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のベルトコンベア。