JPH05254631A - 繊維束入りポリマー線材を有するコンベヤ用フレキシブルスクリュー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 鋼索上に樹脂層を設けた可撓性ロッド上に、
座屈率が0.３％以下の繊維束からなる芯体を有するポリ
マーコーティング線材を螺旋状に巻付けたことを特徴と
するコンベヤ用フレキシブルシャフト。 【効果】 本発明のフレキシブルシャフトは、可撓性ロ
ッド上に螺旋状巻きした線材中の芯体の座屈率が０．３
％以下であるから、これを容器搬送装置に用いた場合、
使用環境温度の大幅な変化があっても、或いは大重量の
容器の搬送による圧力が加わっても線材の巻付けピッチ
は容易に変化せず、ピッチ乱れを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主にガラス製やプラス
チック製瓶などの容器を搬送する装置に使用するコンベ
ヤ用フレキシブルスクリューに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液体などの充填物を入れたガラス製、プ
ラスチック製瓶などの容器（以下、これらを単に容器と
称する）の搬送に、鋼索上に樹脂コーティングを施し、
樹脂層上に鋼などの金属製ワイヤを螺旋状に巻付けたス
クリューが使用されている。この種の構造を有するスク
リューを用いる容器搬送装置は、スクリューを一定間隔
を置いて並列配置し、スクリュー間に容器を懸架し（通
常は容器の首にある鍔をシャフトに引っ掛ける）、スク
リューを回転させることにより容器を搬送するように構
成される。

【０００３】当該装置は、容器輸送に用いられる通常の
ベルトコンベヤやローラコンベヤなどとは全く異なる搬
送原理、即ちスクリューと容器の首との接触摩擦によっ
て容器を移動させるものであり、通常のコンベヤよりも
容器の位置決めが精確で、製造工程ラインを自動化でき
ると共に、装置自体の構造も単純小型で、設備費用も安
い。

【０００４】ところで、上記スクリューは螺旋状巻きし
たのが鋼製ワイヤであるため、ワイヤに接触する容器の
首（鍔も含む）がスクリューの高速回転により磨滅や損
傷を受け易い。特に、炭酸飲料を充填する容器では容器
の傷に一層注意しなければならない。

【０００５】このため、鋼製ワイヤに代えて、ナイロン
などからなる加撚繊維束を芯体とし、この芯体上にポリ
マーをコーティングした線材を用いることを、本発明者
は考えた。芯体入り線材は、表層が樹脂製であるため、
鋼製ワイヤに比べて容器の損耗の度合いが低くなるとい
う利点を有する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記芯体入りの線材は
一般に、芯体を一定張力下で一方向に送り出し、芯体の
進行方向軸上に配置したダイスから芯体上に溶融ポリマ
ーを押出・被覆し、これを冷却することにより製造され
る。しかし、冷却により溶融ポリマーが固化するにつ
れ、ポリマーの収縮率と芯体のそれが異なることに起因
して芯体に座屈が生ずる。座屈の生じた線材は、芯体が
収縮した分だけ線材に張力が加わった時に伸長するとい
う性質を有する。

【０００７】上記搬送装置では、容器はスクリューの高
速回転に伴い発生する摺動摩擦により自転しながら移動
するわけであるから、容器の通過時に線材には、その巻
付ピッチを大きくする方向の力（換言すれば線材の螺旋
状間隔を拡げようとする力）が繰り返し作用する。この
ような条件下において、やがて線材は前記性質上伸長
し、ロッド上で間延びして緩くなり、それに伴い線材の
巻付ピッチが変化する。ピッチ乱れは容器の搬送速度を
不定にし、極端な場合には搬送不能になることもある。

【０００８】上記の事情に鑑み、本発明者は先に、芯体
の座屈率が３．０％以下となるようにした繊維束入りポ
リマー線材を用いることを提案した。ところが、昨今で
は容器の容量が増大化しているために容器搬送時に線材
にかかる力が更に大きくなっていること、或いは使用環
境温度の大幅な変化にも適応するものが求められている
ことなどから、線材に対して要求される条件が一段と厳
しいものとなってきた。

【０００９】このような過酷な条件下においても、容器
搬送や使用環境温度の変化によってピッチ乱れのないコ
ンベヤ用フレキシブルスクリューを提供せんがため、本
発明者は種々検討を重ねた結果、芯体の座屈率が０．３
％以下となるようにした繊維束入りポリマー線材を用い
るとその目的が達成できることを見出した。

【００１０】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、鋼索上
に樹脂層を設けた可撓性ロッド上に、座屈率が０．３％
以下の繊維束からなる芯体を有するポリマーコーティン
グ線材を螺旋状に巻付けてなるコンベヤ用フレキシブル
スクリューに係るものである。

【００１１】本発明において、座屈率とは、ポリマー線
材のポリマーを取り除き、芯体の抗張力の１／1000の力
で芯体を緊張させた時の長さＬと線材のポリマー除去前
の長さＬ₀ との差の初期長さＬ₀ に対する比率で表す。
即ち、座屈率εは、

【００１２】

【数１】

【００１３】の式より求めたものである。

【００１４】本発明のスクリューは、線材中の芯体の座
屈率が０．３％以下、好ましくは０．１％以下、更に好
ましくは０．０５％以下であり、この数値の座屈率を有
する線材は伸長が実用上皆無に近い。これにより、大容
量の容器搬送に用いても或いは環境温度が大幅に変動す
ることがあっても線材の巻付ピッチは変化しなくなる。

【００１５】本発明における線材の芯体となる繊維束の
材料は、線材のテンションメンバとして作用する限り特
に限定があるわけではない。繊維束としては、例えば天
然繊維〔（木綿、亜麻、大麻、ココナツ繊維などの植物
繊維）、（羊毛、絹などの動物繊維）〕、半合成繊維
（例えばアセテートなど）、合成繊維〔例えばポリアミ
ド繊維（例えば６−ナイロンなど）、アラミド繊維（例
えばケブラーなど）、ポリエステル繊維（例えばテトロ
ンなど）、ポリアクリロニトリル系繊維（例えばアクリ
ル繊維、モダクリル繊維など）、ポリビニルアルコール
系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリ塩化ビニリデン系
繊維、ポリオレフィン繊維（例えばポリエチレン、ポリ
プロピレンなど）、ポリウレタン系繊維、無機質の繊維
（例えばガラス繊維、グラファイト繊維、ボロンファイ
バ、各種金属繊維など）などが例示される。この内、ケ
ブラーは高強度、耐疲労性、耐熱性、低クリープ性など
の点で好適である。芯体は通常は多数本の繊維を加撚し
たものを使用し、この繊維束の太さは芯体の材質や線材
の外径にも依るが、1,000 〜15,000デニール、好ましく
は 1,500〜9,000 デニールで、繊維束に加撚する本数は
666〜10,000本、好ましくは 1,000〜6,000 本である。

【００１６】芯体上に被覆するコーティング材のポリマ
ーとしては、ダイスによる溶融押出が可能なものであれ
ばいずれも使用することができる。しかし、スクリュー
の用途である容器搬送装置ではスクリューの回転により
容器を搬送することから、線材が直接接触する容器の首
（鍔も含む）が摩滅や損傷を受けないことが製品上又安
全上重要である。従って、ポリマーは耐摩耗性、可撓
性、ころがり性、滑り性などが良好で、且つ動摩擦係数
が小さいことが好ましい。かかるポリマーとしては、例
えば、ポリアルキレン〔例えば各種ポリエチレン、就中
超高分子ポリエチレンまたはそれをベースとする射出成
形性の改善されたもの、例えば市販品としてはリュブマ
ー（三井石油化学工業株式会社製）、ポリプロピレンな
ど〕、ポリエーテル（例えばポリアセタール、ポリフェ
ニレンエーテルなど）、ポリアミド（例えば６−ナイロ
ン、６，６ナイロン、１１−ナイロンなど）、フッ素樹
脂（例えばポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオ
ロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重
合体など）、ポリエステル（例えばポリエチレンテレフ
タレート、ポリブチレンテレフタレートなど）などが例
示される。

【００１７】前記の芯体用繊維束材料およびコーティン
グ材を用いて芯体の座屈率が０．３％以下のポリマーコ
ーティング線材を得るには、特に限定はないが、次に述
べる製法を用いるのが最良である。即ち、繊維束からな
る芯体を一定張力下で一方向に送り、芯体の進行方向軸
上に配置したダイスから芯体上に溶融ポリマーを押出・
被覆し、押出物が芯体の張力による内圧によって少なく
とも膨張しなくなる程度までダイスで押出物を一定形状
に拘束しながら冷却する製法である。この製法は従来こ
の種の線材を製造する方法と類似するが、従来法と大き
く異なる点は、芯体に張力を加えた状態を保ちつつ、或
る長さのダイスで押出物を一定形状（通常は円柱形）に
拘束しながら冷却することである。

【００１８】この製法について更に詳しく説明する。図
３は製法原理を説明するための縦断面図であるが、同図
において、繊維束からなる芯体１は、矢印方向の一定張
力Ｔが加えられた状態で、張力Ｔと反対の方向に定速で
送り出される。溶融ポリマー２′はダイス３を経て芯体
１上に押出・被覆され、芯体１の進行と共にダイス３の
出口方向へ移動する。ダイス３は通常の溶融物押出用ダ
イスとは異なり、一定径の円筒状長尺部分３ａを有し、
押出物は長尺部分３ａに拘束されながら冷却される。溶
融ポリマー２′は長尺部分３ａとの接触部から固化し始
め、芯体１のある中心部に向かって固化が円錐状に進行
する。ダイスによる溶融ポリマーの拘束は、押出物が芯
体の張力Ｔによる内圧によって膨張しなくなる程度まで
行われる。従って、円筒状長尺部分３ａは押出物を開放
しても芯体に座屈が生じない程度の長さを有することが
肝要である。この長さは、溶融させるポリマーの種類、
芯体の送出速度などによって適宜決定される。

【００１９】なお、図３において、溶融ポリマー２′が
中心部まで固化する位置をＡ、固化ポリマー２が内部ま
で常温になる位置をＢとすると、一般にこの種の流体物
が呈する挙動では押出された溶融物は外側から芯体のあ
る中心部に向かって固化し始め、固化が中心部まで及ん
だところから押出物が常温になるまでの区間で座屈の殆
どが発生することが分かっているから、上記の如く溶融
押出物をダイスで拘束する間に芯体に加える張力Ｔは、
Ａ−Ｂ間の距離内の座屈を延伸させるに足る力以上であ
ればよく、芯体の材質による引張強度及び送出速度に適
合する張力を芯体に加えるのが好ましい。これにより、
得られる線材は理論上応力且つ座屈がほぼ０に近いもの
となる。

【００２０】上記製法に用いるダイスには限定はなく、
線材の溶融押出技術に用いられる既知のダイスで十分で
ある。本製法ではこれらダイスの下流側に更に円筒状長
尺部分を接合したもの（米国特許第3,928,525 号参照）
を用いるのが好ましい。

【００２１】本発明のフレキシブルスクリューは、回転
によって撓まず且つスクリューの一端から加えられる回
転トルクを他端まで十分に伝達するに足る剛性と、湾曲
搬送路線に沿って容易に布設できるような可撓性をも兼
有することが重要である。この両特性は可撓性ロッドを
鋼索で構成することで得られる。このような鋼索として
は、鋼鉄、ニッケル、コバルト及びそれらの合金などの
金属からなる数本（又は数十本）の素線（径は０．２〜
２．０mm程度）を撚り合わせたストランド上に更に数本
のストランドを撚り合わせた構造のものが好適である。

【００２２】上記鋼索上に設ける樹脂層は、鋼索の粗表
面を平坦且つ均一に被覆するものであるが、容器の首及
び鍔に直接接触して高速で摺動するため線材のコーティ
ング材と同様に耐摩耗性に優れ、接触抵抗が小さいこと
が要求される。従って、樹脂材は前記コーティング材と
同じでよく、ここでは省略する。樹脂層を設ける方法
は、通常の押出被覆技術を用いて行えばよい。例えば鋼
索を一定の張力下で一方向に送り出しながら、鋼索の進
行方向軸上に配置したダイスから溶融樹脂材を鋼索上に
押出・被覆する如き方法が示される。又、樹脂層の肉厚
はスクリューの用途やサイズにも依るが、通常は０．１
〜２．０mm、好適には０．２〜０．６mm程度である。

【００２３】なお、線材の可撓性ロッドへの螺旋状巻付
けは、例えば線材のもつ応力緩和を利用しながら常温で
緩慢に巻いていけばよい。又、巻付けピッチは、容器の
搬送速度を考慮した上で容器の大きさ、容器の搬送数
量、スクリュー回転数などに基づいて適宜決定される。
但し、ピッチはスクリューの全長にわたって一定である
必要はなく、例えばスクリューの任意部分において変化
させてもよい。

【００２４】本発明のスクリューは、主に容器搬送装置
に使用するものであるが、ロッドに線材を螺旋状巻きし
たようなスクリューは粉粒体の運搬にも使用できる。従
来この運搬法の一つに、多くは鋼からなるコイル状ワイ
ヤを金属製又は樹脂製チューブ内に挿入・配置し、鋼製
ワイヤを回転させてチューブ一端に設けた投入口から入
れた粉粒体を他端に設けた排出口まで運搬する方法があ
り、この鋼製ワイヤに代えて本発明のスクリューを用い
ればよいわけである。但し、ここでいう粉粒体とは、例
えば砂利、砕石、石炭、コークス、鉄鉱石、土、石灰
石、穀物、セメント、木材や樹脂などのチップやペレッ
トなどのいわゆるばら物である。

【００２５】

【実施例】以下、本発明のフレキシブルスクリューを実
施例に基づいて詳細に説明する。図１はスクリューの一
例を、図２はその横断面を示す。このスクリューは、可
撓性ロッド１０とロッド１０上に螺旋状に巻付けたポリ
マーコーティング線材２０とからなる。ロッド１０は鋼
索１１上に樹脂層１２が設けられ、線材２０はポリマー
コーティング層２２の中心に繊維束からなる芯体２１を
有する。 実施例１ 線材の芯体としてケブラー繊維束を、ポリマーコーティ
ング材としてリュブマーを用い、前述した方法に従って
芯体の座屈率が０．０５％の線材を作製した。鋼索上に
セフラルソフト（セントラル硝子株式会社製、軟質フッ
素樹脂）からなる樹脂層を設けた可撓性ロッド上に、前
記線材を巻付けピッチ３５ｍｍで螺旋状に巻き付けて図
１に示されるようなフレキシブルスクリューを作製し
た。このスクリューのサイズは、ロッドの径７．０ｍ
ｍ、鋼索の径６．０ｍｍ、ロッドの樹脂層の肉厚１．０
ｍｍ、スクリューのフライト径１３ｍｍであった。 実施例２ 芯体の座屈率が０．０１％の線材を使用した以外は実施
例１と同様にしてフレキシブルスクリューを作製した。 比較例１および２ 芯体の座屈率が３％（比較例１）および１％（比較例
２）の線材を使用した以外は実施例１と同様にしてフレ
キシブルスクリューを作製した。

【００２６】このようにして得られた実施例および比較
例のフレキシブルスクリューを用い、次のような試験を
行った。曲率半径６５０ｍｍで９０度に曲がる屈曲部を
４か所含み、スクリュー全長１６ｍからなるループ状の
容器搬送路において、スクリュー回転数８００rpm 、容
器搬送速度２８ｍ／分、容器搬送ピッチ１０５ｍｍ、容
器重量２００ｇ、室温の条件下で容器搬送を行なった。
連続運転を行なって線材の巻付けピッチ乱れ発生の有無
を調べたところ、比較例１のスクリューでは２日目に、
比較例２のスクリューでは１５日目にピッチ乱れが認め
られたのに対し、実施例１および２のスクリューではそ
れ以降も巻付けピッチに変化は認められなかった。

【００２７】

【発明の効果】本発明のフレキシブルスクリューは、以
上説明したように可撓性ロッド上に螺旋状巻きした線材
中の芯体の座屈率が０．３％以下であるから、使用環境
温度の大幅な変化があっても、或いは大容量の容器の搬
送による圧力が加わっても線材の巻付けピッチは容易に
変化せず、ピッチ乱れを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフレキシブルスクリューの一例を示す
一部切取斜視図である。

【図２】図１に示したフレキシブルスクリューの横断面
図である。

【図３】線材の製法原理を説明するための縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ ：可撓性ロッド １１ ：鋼索 １２ ：ロッドの樹脂層 ２０ ：ポリマーコーティング線材 ２１ ：芯体 ２２ ：ポリマーコーティング層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼索上に樹脂層を設けた可撓性ロッド上
   に、座屈率が0.３％以下の繊維束からなる芯体を有する
   ポリマーコーティング線材を螺旋状に巻付けたことを特
   徴とするコンベヤ用フレキシブルスクリュー。