JP6908622B2 - コンベヤロール組立体、その使用、及びコンベヤロール用のエンドキャップ - Google Patents

Description

本発明は、重大な温度変化に曝される環境での使用に好適なコンベヤロール組立体、そのような組立体の使用、並びに、そのような組立体において使用することが可能な改善されたエンドキャップに関する。

重大な温度変化に曝される環境での使用に好適なコンベヤロール組立体は、金属製エンドキャップを有するセラミック製スプールを含み得る。典型的には、このセラミック製スプールは、溶融シリカを含む。エンドキャップは、軸受又は駆動輪への容易な取り付けを可能にする。例えば、ガラス強化用途では、一連のセラミック製スプールが、ガラスシートを支持し、エンドキャップは、それゆえ駆動機構に対する機械的結合を可能にする。エンドキャップは、スプールに確実に固着して、それにより、所望の速度でスプールが回転することを可能にするべきである。

セラミック製スプールと金属製エンドキャップとの異なる熱膨張により、加熱された場合又は冷却された際に、エンドキャップをスプールに確実に締結することが困難となり、偏心回転又は破断が生じる恐れがある。偏心回転は、ガラスシートに対する不均一な支持表面、又は速度変化を生じさせることにより、傷をもたらすため、一般に望ましいものではない。この難点を克服するために、様々な方法が提案されてきた。米国特許第３，８６７，７４８号は、接着剤を使用して、エンドキャップをスプールに締結することを教示している。米国特許第４，２４２，７８２号は、ゴム製Ｏリングを使用して、エンドキャップを締結することを提案している。接着剤及びＯリングは、高温では柔軟化して保持力を失うことにより、スプールの偏心回転、及び、エンドキャップとスプールとの間の滑りを引き起こす恐れがある。図らずして、接着剤及びＯリングが、そのような高温に曝された場合には、それらの保持力が確実に失われるため、温度がその正常値に戻った場合であっても、依然として滑りが認められる。こうした理由により、接着剤又はＯリングを使用して、エンドキャップをスプールに締結することは、低温（２５０℃未満）での用途に限定される。

金属製コネクタもまた、エンドキャップをスプールに固定するために使用されてきた。米国特許第５，３１６，１２９号又は同第４，４０４，０１１号は、スプールとエンドキャップとの間に、螺旋巻きコイルを使用することを説明している。このコイルは、全く異なる熱膨張係数にもかかわらず、それらエンドキャップとスプールとの持続的接触を可能にする、屈曲部分及び直線部分を含む。この文献の平坦面ばねコイルは、比較的薄い、比較的長い部分の連続体からなるものである。これらの条件下では、そのコイル要素の顕著な柔軟性が認められる。その結果として、エンドキャップをスプールに固定するための十分なトルクを得るためには、そのコイルに、極めて大きい応力を予め加えることが必要である。温度が偶発的に上昇した場合には（一時的過熱）、そのトルクが失われ、また結果として、スプールに対するエンドキャップの締結も失われる。更には、そのシステムの温度が下がった場合も、トルクは回復しない。米国特許第５，９０６，５６７号及び同第５，３７０，５９６号は、エンドキャップをスプールに固定するための、湾曲状バイメタル製シムを説明している。このバイメタル製シムの曲率が、温度と共に変化することにより、スプールとエンドキャップとの間の確実な取り付けが保持される。しかしながら、コイルばね又はバイメタル製システムの組み立て及び補修は、困難な場合がある。更には、そのような金属性コネクタは、特定の温度範囲（一般に、４００℃以上）に、特に適合されている。この範囲外では、偏心回転が認められる恐れがある。

従来技術のコンベヤロールで頻繁に認められる別の問題は、ジャムの問題である。例えば、搬送されている物品が阻止された場合、又は、機械的な急停止の場合には、駆動機構は、動作を継続して、ねじりのモーメントをエンドキャップに伝達することになる。これらの状況では、セラミック製スプール又は締結手段のいずれかが、破断することになる。

欧州特許第１８５３８６６（Ｂ１）号は、これらの問題を、トレランスリングを有するエンドキャップを備える、コンベヤロール組立体を提供することによって解決するものであり、このトレランスリングは、エンドキャップとセラミック製スプールの端部との間に挿入されており、広範囲の適用温度内で、そのエンドキャップを確実に、セラミック製スプールを中心にして固定するものである。高温では、伝達されるトルク値は、時間と共に低下する可能性があるため、これらのエンドキャップは、数百Ｎ．ｍ．までの範囲の伝達トルクを提供し、一時的過熱に抵抗するものである。しかしながら、これらのエンドキャップシステムは、殆どの場合でサイズが大き過ぎる。

トレランスリングを備えるエンドキャップの他の欠点は、それらが、組立ステップを必要とする少なくとも２つの別個の部品で作製されており、それらエンドキャップのサイズ及び設計のために、比較的高価なものになる点である。

独国特許出願公開第１０，２０１１，０８４，２１８（Ａ１）号は、セラミック製ローラ本体を有するキャリアロール用のエンドキャップを開示している。このエンドキャップは、回転可能な支持のためのシャフト端部、及びロール本体のための収容部を備える。収容部は、孔によって隔てられている少なくとも２つのセグメントによって形成されており、それらのセグメントは、接続プレートと一体化されている。それらのセグメントは、円錐状の接触表面を有し、同じく円錐状の接触表面を有する調節可能な作動要素と協働する。それらのセグメントは、ローラ本体の凹部に嵌合して、そのロール本体とエンドキャップとの相対回転を阻止する、内向きに突出する延長部を有する。エンドキャップをスプールに締め付けるコーンリングを使用することによって、トルクが伝達される。このトルク伝達は、接触圧によって行われるものであり、摩擦によるものではない。このエンドキャップの欠点は、そのエンドキャップが少なくとも３つの部品（エンドキャップ、ナット、コーンリング）で作製されており、各ロールに対して、両端部で特定の締め付けを行わなければならない点である。更には、良好な締め付けを確実にするためには、エンドキャップの厚さが重要である。その場合、これらのエンドキャップは、オーブンの壁の外側に設置しなければならないため、スプールの全長は、より長いものとなる。

英国特許出願公開第２，０５１，０３４（Ａ）号は、エンドレスベルト上に敷設されることによって回転する、スプールと弾性スリーブとの組立体を説明している。スリーブの表面全体が、トルクを伝達するために使用されるが、その一方で、スプールの横方向の移動を防止するために、ピンが必要とされる。炉壁の外側にスリーブが位置しなければならないため、スプールの長さは、炉壁を横断するように、より長いものにしなければならない。このスリーブの弾性は、実際には、重大な温度変化に耐えるためには不十分である。設置もまた、煩雑である。

引用された問題を解決し、欧州特許第１８５３８６６（Ｂ１）号及び独国特許出願公開第１０，２０１１，０８４，２１８（Ａ１）号で説明されているエンドキャップよりも組み立てが単純かつ安価であるという利点を有する、新規なエンドキャップが開発された。この新規なエンドキャップは、実際に、エンドキャップをセラミック製スプール上に組み付ける間の、エンドキャップの変形に起因するその弾性によって、回転駆動手段からセラミック製スプールへの、効率的なトルク伝達を確実なものにする。本出願に関して、ロールを回転させるには、最小限の伝達トルク値で十分であり、本発明による組立体は、そのトルクを提供することが可能である点が、本発明者らによって実際に立証されている。

エンドキャップの対称性によって、より高い温度であっても、エンドキャップとセラミック製スプールとの接触は、均等に分布される。セラミック製スプールは、エンドキャップと完全に同軸のまま維持される。

この新規なエンドキャップの別の利点は、その薄い厚さである。わずか１〜５ｍｍの厚さを、使用することができる。その場合、エンドキャップをオーブンの壁内に設置することができ、セラミック製スプールに必要とされる長さは、より短いものとなる。

本発明は、重大な温度変化に曝される環境での使用に好適な、コンベヤロール（１）組立体に関するものであり、この組立体は、
ａ）長手方向軸を有するセラミック製スプール（２）と、ｂ）そのセラミック製スプールの少なくとも一方の端部の、金属性エンドキャップ（３）であって、回転手段に接続可能な第１の端部（４）、及び第２の端部を含み、この第２の端部が、
２つの端部と、セラミック製スプールの端部の上に嵌合するように適合されている内径Ｄと、＞０．３Ｄ、又は好ましくは、＞０．５Ｄの長さＬとを有する、一体型本体を含み、
この一体型本体が、その一体型本体の長手方向軸に沿って、少なくとも３つの連続部分を含み、その一体型本体の２つの端部部分が、実質的な連続表面と、それらの部分間の１つのトルク伝達部分とを含み、
このトルク伝達部分が、本体の長手方向軸の方向で、長さＬｂ＜Ｌの複数の開口部（６）を有し、それら開口部間に、内向きに延びて機械的かつ弾性的に変形することにより、スプールにトルクを伝達する、複数のストリップ（７）を画定している、金属性エンドキャップ（３）とを備える。

開口部は、スプールにトルクを伝達するための弾性変形可能な部分を得るために、必要とされるものである。長手方向の開口部が好ましい。
エンドキャップの第２の端部の長さ（Ｌ）は、少なくとも＞０．３Ｄ、好ましくは、少なくとも＞０．５Ｄであり、Ｄは、セラミック製スプールを収容する金属製エンドキャップの端部で測定される、内径である。エンドキャップは、実際に、一時的過熱の間であってもスプールを正確に案内しなければならず、そのスプールをエンドキャップと同軸に維持しなければならない。また、過度に短い長さも、エンドキャップに期待される弾性挙動を減少させる。

開口部は、種々の形状を有し得るが、それらの形状の中でも長楕円形状が好ましく、これは、その形状を製造することが容易であるためである。結果として得られるストリップは、エンドキャップのサイズ決定をより容易にする、矩形の形状を有する。異なるセラミック製スプールのそれぞれに関して、エンドキャップ内に生じる応力及び変形の算出を実際に行うことにより、開口部のサイズが決定される。開口部は、好ましくは同じ長さを有し、セラミック製スプールの長手方向軸に平行である。開口部はまた、好ましくは、エンドキャップの第２の端部の全周にわたって、均等に分布している。これらの特徴とストリップの特徴との組み合わせは、エンドキャップをセラミック製スプール上に組み付ける間の変形、及び温度変化の間の変形に起因する、応力の分布を最適化するものである。

ストリップの形状は、開口部の形状によって画定されている。

それらのストリップは、セラミック製スプールの方向に内向きに延びている。一実施形態では、少なくとも１つのストリップは、厚肉部分を有する。好ましい実施形態では、全てのストリップが、伝達されるトルク値を増大させるために、厚肉部分を有する。これにより、エンドキャップの内径が、局所領域上で減少するため、ストリップに張力が付与され、セラミック製スプールとの接触が強化される。これらの厚肉部分は、好ましくは、ストリップの中央に位置している。このキャップのサイズ決定は、上記で説明されたように、より容易になる。更には、変形に対する応力の比が最適化される。温度が上昇すると、エンドキャップは熱膨張するが、その一方で、セラミック製スプールの寸法は、大きく変化しない。これにより、エンドキャップの締結力が低下して、スプールがエンドキャップ内で滑り始める。温度が正常に戻ると、エンドキャップは、その「正常な」寸法に戻り、偏心回転を引き起こすことなく、保持力が完全に回復する。

本発明によるコンベヤロールは、物品、（例えば、ガラス又は金属の）箔又はシートを、それらの箔又はシートの、あるいは、それらの上に適用されているコーティングの、任意の種類の熱処理のために、搬送するために使用することができる。このコンベヤロールは、重大な温度変化に曝される環境で、平坦な底面の物品を移送するために、特に好適である。

セラミック製スプール（２）は、一般に、高温用途に関して好適な材料、好ましくは、溶融シリカ、ムライト、又はシリマナイトを含む。

本発明はまた、重大な温度変化に曝される環境で、コンベヤロール組立体において使用するための、一体型金属製エンドキャップにも関するものであり、この一体型金属製エンドキャップは、長手方向軸を有し、回転手段に接続可能な第１の端部、及び第２の端部を含み、この第２の端部が、
２つの端部と、セラミック製スプールの端部の上に嵌合するように適合されている内径Ｄと、＞０．３Ｄ、又は好ましくは、＞０．５Ｄの長さＬとを有する、一体型本体を含み、この一体型本体が、その一体型本体の長手方向軸に沿って、少なくとも３つの連続部分を含み、その一体型本体の２つの端部部分が、実質的な連続表面と、それらの部分間の１つのトルク伝達部分とを含み、このトルク伝達部分が、長手方向軸の方向で、長さＬｂ＜Ｌの複数の開口部を有し、それら開口部間に、内向きに延びて機械的かつ弾性的に変形可能であることによりスプールにトルクを伝達する、複数のストリップを画定している。

このエンドキャップの第１の端部は、例えばベルト又は歯車によって、駆動システムに接続されている。開口部は、従来の機械加工手段又はレーザによって作製される。それらの開口部から結果として得られるストリップは、同じく従来の機械加工手段によって作製されている、厚肉部分を有する。この厚肉部分は、内向きに延びており、好ましくは、２つの傾斜面の間の、隆起面の形状を有する。

この金属製エンドキャップは、欧州特許第１８５３８６６（Ｂ１）号のエンドキャップよりも軽量であり、ストリップ機械加工ステップが必要とされるにもかかわらず、より安価である。

本発明は、単なる例として記載され、以下の図面を参照する、以下の説明を読むことによって、より良く理解されるであろう。

本発明の一実施形態によるコンベヤロールの組立体の斜視図である。 本発明の一実施形態による組立体のエンドキャップの斜視図である。 図２のエンドキャップの断面図である。

図１は、セラミック製スプール（２）及び２つの金属製エンドキャップ（３）を備えるコンベヤロールの、本発明による組立体（１）を示す。長さＬは、図２に示されるように、エンドキャップの第２の端部（５）の長さを表す。図３は、エンドキャップの内部図を示す。厚肉部分（８）は、隆起した床面に至る２つの斜面を有する部分である。

１．コンベヤロール組立体
２．セラミック製スプール
３．金属製エンドキャップ
４．金属製エンドキャップの第１の端部
５．金属製エンドキャップの第２の端部
６．長手方向開口部
７．ストリップ
８．ストリップの厚肉部分

Claims (4)

1. 重大な温度変化に曝される環境で使用するためのコンベヤロール組立体において使用するための、一体型金属製エンドキャップ（３）であって、長手方向軸を有し、
   回転手段に接続可能な第１の端部（４）、及び第２の端部（５）を含み、前記第２の端部（５）が、
   ２つの端部と、セラミック製スプールの端部の上に嵌合するように適合されている内径Ｄと、０．３Ｄより長い長さＬとを有する、一体型本体を含み、前記一体型本体が、前記一体型本体の長手方向軸に沿って、少なくとも３つの連続部分を含み、前記一体型本体の前記２つの端部部分が、実質的な連続表面と、前記２つの端部部分間の１つのトルク伝達部分とを含み、前記トルク伝達部分が、前記長手方向軸の方向で、長さＬｂ＜Ｌの複数の開口部（６）を有し、
   前記開口部が長楕円形であり、長手方向であり、同じ長さを有し、前記セラミック製スプールの長手方向軸に平行であり、前記ロール上で均等に分布し、
   前記開口部間に、内向きに延びて、前記エンドキャップを前記セラミック製スプール上に組み付ける間、及び温度変化の間に、機械的かつ弾性的に変形可能であることにより、前記スプールにトルクを伝達する、複数のストリップ（７）を画定し、
   前記ストリップが厚肉部分（８）を含み、前記ストリップの前記厚肉部分が前記ストリップの中央に存在し、
   前記一体型本体が１〜５ｍｍの厚さを有する、一体型金属製エンドキャップ（３）。
2. 重大な温度変化に曝される環境での使用に好適なコンベヤロール（１）組立体であって、
   ａ）長手方向軸を有するセラミック製スプール（２）と、
   ｂ）前記セラミック製スプールの少なくとも一方の端部の、請求項１に記載の金属性エンドキャップ（３）と、を備える、コンベヤロール（１）組立体。
3. 前記セラミック製スプール（２）が、溶融シリカ、ムライト、又はシリマナイトを含む、請求項２に記載のコンベヤロール（１）組立体。
4. 重大な温度変化に曝される環境で、平坦な底面の物品を移送するための、請求項２に記載のコンベヤロール（１）組立体の使用。

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