JPWO2016147333A1 - コンベア用のローラ - Google Patents

Abstract

製造コストを抑えながらも、密閉性が高く、長寿命な、コンベア用のローラを提供する。円筒状のローラ本体（２）と、中心軸を形成するシャフト（３）と、シャフト（３）の両端部に設けられ、シャフト（３）を軸支するベアリング（４ａ，４ｂ）と、ローラ本体（２）の両側開口に圧入され、ベアリング（４ａ，４ｂ）を介して、シャフト（３）を回転自在に支持するハウジング（５ａ，５ｂ）と、ハウジング（５ａ，５ｂ）に対して摺動してベアリング（４ａ，４ｂ）及びローラ本体（２）内を密封するための第一シール材（６ａ，６ｂ）と、ローラ本体（２）内の密封効果を高めるための第二シール材（７ａ，７ｂ）とを備える。

Description

本発明は、運搬物を搬送するためのコンベア等に用いられる、潮風を受ける現場等の発錆し易い環境での使用に好適なコンベア用のローラに関する。

この種のコンベア用のローラは、一般に、筒状のローラ本体と、該ローラ本体に挿通される回転軸と、該回転軸を両側で軸支するベアリングと、これらのベアリングを前記ローラ本体外で固設するための軸方向内側に窪む収容部を有し、前記ローラ本体の両側開口部に溶接されるハウジングとから構成されている。

この一般的なコンベア用のローラは、潮風に晒される現場で使用すると、回転軸周辺の間隙からベアリング及びローラ本体内に外気が流入し、ベアリング及びローラ本体内が発錆することでベアリングが損傷し、短期間で使用できなくなるという問題があった。特に、ローラの回転・停止の繰り返し、及び、外気温の変動により、ローラの内圧が上昇・下降しようとすることで生ずる外気との通気が問題であった。

この問題を解決するために、図１０に示す技術が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。このベルトコンベアの軸受部シール装置１００は、金属製のパイプ１０１と、このパイプ１０１の両端内にパイプ１０１と共に回転するように設けられた金属製のベアリングケース１０２と、パイプ１０１の軸芯に貫通させてベアリングケース１０２内のベアリング１０４に両端部を軸承したシャフト１０３と、ベアリング１０４の外側に設けられた一対のラビリンスＡとからなる。このラビリンスＡは、シャフト１０３に金属製の外側シール板１０５を、ベアリングケース２に金属製の内側シール板１０６をそれぞれ支持させることで形成されており、この外側シール板１０５と内側シール板１０６との間隙にグリース１０７が充填されている。

このベルトコンベアの軸受部シール装置１００によれば、ラビリンスＡが、外径側に配置され、且つ、間隙には、グリース１０７が充填されているので、水や粉塵の侵入を防止することができる。

実用新案登録第３１０２６６４号公報

しかしながら、この従来のベルトコンベアの軸受部シール装置１００は、ラビリンスＡを形成する必要があるため、部品点数や組立工程の増加によって製造コストの増大を招来していた。また、ラビリンス構造の微小間隙に多量のグリースを充填することにより、密閉性は高まるものの、グリースが粘着してローラの回転が減速してしまうという問題があった。

また、ラビリンスＡは、ベアリング１０４の内輪と内側シール板１０６とが離れた構造であり、グリースが両者間に充填されることによって、シール効果を奏するところ、外側シール板１０５と内側シール板１０６とが圧接されていないため、外側シール板１０５と内側シール板１０６との密閉性が低く、ベアリング及びローラ本体内への外気等の流入を完全に防ぐことはできなかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、製造コストを抑えながらも、密閉性が高く、長寿命な、コンベア用のローラを提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の第１の側面に係るコンベア用のローラによれば、円筒状のローラ本体と、円底が外側に張り出すようプレス成形によって設けられた円柱状の収容部と、該収容部の円底の中心に設けられた円形状の挿通口とを有し、前記ローラ本体の開口の各々に、前記挿通口が前記開口の中心に位置するよう溶着された２つのハウジングと、前記ハウジングの収容部内の各々において、外輪が前記ハウジングとの気密を保つよう固設され、且つ、内輪が前記シャフトとの気密を保つよう固設された２つのベアリングと、前記ローラ本体が回動自在に軸支されるよう、前記挿通口の各々及び前記ベアリングの各々に挿通され、前記コンベアのフレームに固定される断面視円形状のシャフトと、前記シャフトが挿通され、該シャフトの軸径と略同サイズの内径を有し、前記挿通口の口径よりも大きいサイズの外径を有するＯリング状の第一シール材を介在させて前記ベアリング及び前記ローラ本体内を密封するための第一シール手段とを備えることができる。

従来のコンベア用のローラでは、ベアリング及びローラ本体内の気密性を高めるためにラビリンス構造が用いられていたが、ラビリンス構造では完全にベアリング及びローラ本体内を密閉することができなかったところ、前記構成により、Ｏリング状の第一シール材が、シャフト周囲の隙間を密閉するので、ローラ本体の回転及び停止、又は、外気温の変動が引き起こすローラ本体内の圧力変動による、ベアリング及びローラ本体内への外気の流入を防ぐことができる。したがって、例えば、港で船からの荷下ろし時など、潮風に晒される現場で使用する場合のベアリング及びロール本体内における発錆を抑制でき、ローラを長持ちさせることができる。

また、従来のように、内側に窪めたハウジング構造において、密閉性の高いＯリング状の第一シール材を適応させようとすると、部品数が多くなり、製造工程も複雑化し、コスト高となるところ、前記構成により、第一収容部は、円底が外側に張り出す円柱状であることから、従来のハウジング構造より格段に簡単な構造となるため、製造工程が簡素化され、製造コストを抑えることができる。さらに、部品数が少ないことからハウジングの軽量化が図れ、ラビリンス構造を用いた場合に、ラビリンスに充填されるグリースによる抵抗も起こらないので、ローラがスムーズに回転し、コンベアによる搬送の高速化が実現できる。

また、前記構成により、第一シール材を第一収容部に内蔵させるので、紫外線によって第一シール材が短期間で劣化損傷することを防ぐことができる。

また、本発明の第２の側面に係るコンベア用のローラによれば、前記第一シール手段において、前記シャフトのラジアル方向に前記第一シール材を圧接することができる。

さらにまた、本発明の第３の側面に係るコンベア用のローラによれば、前記収容部は、スラスト方向視同心円状に小径部と大径部とが連なる二段形状となるようプレス成形されており、前記第一シール手段において、前記第一シール材は、前記小径部の内壁によって、前記シャフトのラジアル方向に圧接されるよう構成できる。前記構成により、従来の内側に窪んだハウジング構造に、密閉性の高いＯリング状の第一シール材を適応させようとすると、気密性を保つために、例えば、第一シール材をフランジ部に溶接する必要があったところ、前記構成により、小径部の内壁によって、シャフトのラジアル方向に圧接できる。

さらにまた、本発明の第４の側面に係るコンベア用のローラによれば、前記第一シール手段において、前記第一シール材は、前記内輪によってスラスト方向に圧接され、前記小径部の内壁と前記第一シール材との間の圧力よりも、前記内輪と前記第一シール材との間の圧力の方が大きい構成とすることができる。前記構成により、小径部の内壁と第一シール材との圧力は、内輪と第一シール材との間の圧力よりも小さいため、第一シール材は、ベアリングの内輪とシャフトとで固定された状態となり、ハウジングは、ローラ本体の回転時、第一シール材に圧接した状態で摺動することとなり、第一シール材によるベアリング及びローラ本体内の気密性が保たれる。

さらにまた、本発明の第５の側面に係るコンベア用のローラによれば、前記外輪が前記ハウジングとの気密性を保つよう、前記外輪と前記ハウジングとのラジアル方向の接触面に第二シール材を塗布し、且つ、前記内輪が前記シャフトとの気密性を保つよう、前記内輪と前記シャフトとのラジアル方向の接触面に前記第二シール材を塗布して前記ロール本体内を密封するための第二シール手段を備える構成とすることができる。前記構成により、第二シール材がベアリング周囲の隙間を密閉するので、仮に、小径部内に外気が流入した場合でも、ロール本体内への外気の流入を防ぐことができる。したがって、例えば、港で船からの荷下ろし時など、潮風を受ける現場で使用する場合のベアリング及びロール本体内における発錆を抑制でき、ローラを長持ちさせることができる。

本発明に係るコンベア用のローラを適用したベルトコンベアの模式図である。 本発明の一実施形態であるベルトコンベア用のローラの斜視図である。 本発明の一実施形態であるベルトコンベア用のローラの断面図である。 図３におけるＡ−Ａ'部分の拡大図である。 図４におけるＢ−Ｂ'部分の拡大図である。 本発明の一実施形態であるベルトコンベア用のローラの組立手順を示すフローチャートである。 第一シール材に掛かる圧力を説明するための図５におけるＣ−Ｃ'部分の拡大図である。 ローラの耐久性能を計測するための耐久試験装置の模式図である。 ローラの耐久性能を計測するための、図９Ａは、比較例に係るローラのサンプルの断面図、図９Ｂは、実施例１に係るローラのサンプルの断面図、図９Ｃは、実施例２に係るローラのサンプルの断面図、図９Ｄは、実施例３に係るローラのサンプルの断面図である。 ベルトコンベア用のローラの従来例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
（１．ベルトコンベアの構成）

本発明の一実施形態に係るローラ１は、ベルトコンベアＣに用いられる。図１は、コンベア用のローラ１を適用したベルトコンベアＣの模式図である。図１に示すように、ベルトコンベアＣは、ローラ１と、物品の搬送路面を形成するベルトＢと、ローラ１を接続するための加工がされた一対のフレームＦと、動力源となるモータＭ（図示せず。）とで構成されている。これらは、例えば、港で船からの荷下ろしや荷積みを行う際の潮風に晒される現場で使用される。なお、この実施形態においては、ベルトコンベアＣにローラ１を適用しているが、ベルトＢが設けられていない例えばローラコンベアに適用してもよい。
（２．ベルトコンベア用のローラの構成）

本発明の一実施形態に係るベルトコンベアＣ用のローラ１の構成を示す斜視図を図２に、縦断面図を図３に示す。図２及び図３に示すように、ベルトコンベアＣ用のローラ１は、円筒状のローラ本体２と、中心軸を形成するシャフト３と、シャフト３の両端部に設けられ、シャフト３を軸支するベアリング４ａ，４ｂと、ベアリング４ａ，４ｂを介して、ローラ本体２の両端開口に圧入され、シャフト３を回転自在に支持するハウジング５ａ，５ｂと、ハウジング５ａ，５ｂに対して摺動してベアリング４ａ，４ｂ及びローラ本体２内を密封するための第一シール材６ａ，６ｂと、ローラ本体２内の密封効果を高めるための第二シール材７ａ，７ｂとを主要部として備えている。

以下、ローラ１のスラスト方向における左側の説明は、ローラ１がスラスト方向に左右対称であるため、特に言及していない場合、ローラ１のスラスト方向における右側の説明をもって省略している。ここでは、図３に示す右側のベアリング４ａ、ハウジング５ａ、第一シール材６ａ、第二シール材７ａの構成を詳述する。

ローラ本体２は、例えば、所定の厚さを有する鉄又は鋼鉄等の金属からなり、両端が開口の円筒形状をしている。

シャフト３は、例えば、断面視円形状の鋼材からなり、両端近傍において外径が細くなった段差部３１が形成されるよう段付加工され、ローラ本体２の中心軸に配設されている。また、シャフト３は、ベアリング４ａによって軸支され、後述する挿通口５４ａの各々及びベアリング４ａの各々に挿通されている。シャフト３は、ベルトコンベアＣのフレームＦに両端が固定されることによって、ローラ本体２を回動自在に支持する。

ベアリング４ａは、例えば、シール機能付きのボールベアリングであって、公知のものを使用してもよい。ベアリング４ａは、図３及び図４に示すように、ハウジング５ａに固設される外輪４１ａと、シャフト３に固設される内輪４２ａと、外輪４１ａと内輪４２ａとの間に回転可能に配設される複数のボール４３ａとを備え、外輪４１ａと内輪４２ａとの対向面の隙間ＣＬを密封するためのシール４４ａが装着されている。このシール４４ａによって、外気が、隙間ＣＬを介して、ローラ本体２内に流入することを防止できる。なお、ベアリング４ａは、第一シール材６ａによりベアリング４ａ及びローラ本体２内が密閉されるため、シール機能が付いていないベアリングを用いてもよい。また、ベアリング４ａは、ボールベアリングに限定されず、ローラベアリング等を用いてもよい。

ハウジング５ａは、ローラ本体２の両端開口へ圧入可能に、ローラ本体２の内径よりも大きいサイズの外径を有する例えば円形鋼鉄板が、図３乃至図５に示すような形状に、プレス成形されている。ハウジング５ａは、図３乃至図５に示すように、ローラ本体２に内接する屈曲面５１１ａを有する外周縁部５１ａと、円底５３ａが外側に張り出す円柱状の収容部５２ａとを備え、円底５３ａの中心には円形状の挿通口５４ａが設けられている。

外周縁部５１ａは、図３乃至図５に示すように、屈曲面５１１ａが、外周端部５１２ａをスラスト方向外側に向けてローラ本体２に内接するようプレス成形されており、ローラ本体２内に、屈曲面５１１ａが内接した状態で圧入され、両端開口において溶接されている。

収容部５２ａは、図３乃至図５に示すように、円形状の挿通口５４ａを中心に有する円底５３ａが外側に張り出すように、外側に向かって大径部５２１ａ、小径部５２２ａの順でスラスト方向視同心円状に連なる二段形状にプレス成形されてなる。

大径部５２１ａは、二段形状の収容部５２ａの下段に位置し、例えば、ベアリング４ａに沿う形状であって、ベアリング４ａを収容する。

小径部５２２ａは、二段形状の収容部５２ａの上段に位置し、例えば、図３乃至図５に示すように、外側に向かって僅かに先細るテーパー形状をなして第一シール材６ａを収容する。

第一シール材６ａは、例えばゴムからなるＯリング状のシール材であり、シャフト３の軸径と略同サイズの内径を有し、挿通口５４ａの口径よりも大きいサイズの外径を有する。

第二シール材７ａは、例えば液状のオイルシール材であり、図５に示すように、外輪４１ａとハウジング５ａとのラジアル方向の接触面、及び、内輪４２ａとシャフト３とのラジアル方向の接触面にそれぞれ塗布されている。
（３．ベルトコンベア用のローラの組立手順）

続いて、ベルトコンベアＣ用のローラ１の組立手順について、図６のフローチャートを参照しながら説明する。

このベルトコンベアＣ用のローラ１は、図６に示すように、シャフト３の両端からベアリング４ａ，４ｂを挿通するステップＳＴ１、第一シール材６ａ，６ｂをシャフト３の両端側から挿通するステップＳＴ２、シャフト体をローラ本体２に貫通するステップＳＴ３、ハウジング５ａを一端側からローラ本体２に圧入するステップＳＴ４、ハウジング５ｂをローラ本体２の他端側から圧入するステップＳＴ５の手順で組み立てる。

ステップＳＴ１では、外輪４１ａ，４１ｂとハウジング５ａ，５ｂとのラジアル方向のそれぞれの接触面及び内輪４２ａ，４２ｂとシャフト３とのラジアル方向のそれぞれの接触面に第二シール材７ａ，７ｂを塗布し、シャフト３の両端縁部の段差部３１ａ，３１ｂまでベアリング４ａ，４ｂをシャフト３の両端からそれぞれ挿通する。ベアリング４ａ，４ｂ及びローラ本体２内は、第一シール材６ａ，６ｂにより密閉されるが、第二シール材７ａ，７ｂを塗布することで二重に密閉されることになる。

ステップＳＴ２では、第一シール材６ａ，６ｂをシャフト３の両端側からベアリング４ａ，４ｂまで挿通してシャフト体を形成する。

ステップＳＴ３では、シャフト体をローラ本体２に貫通する。

ステップＳＴ４では、油圧圧入機等で、一方のハウジング５ａをローラ本体２の一端側からベアリング４ａと接する位置まで屈曲面５１１ａが内接した状態で圧入し、ハウジング５の外周端部５１２ａとローラ本体２の端部とを溶接する。

ステップＳＴ５では、油圧圧入機等で、他方のハウジング５ｂをローラ本体２の他端側からベアリング４ｂと接する位置まで屈曲面５１１ｂが内接した状態で圧入する。ローラ本体２内が所望の規定圧に達したら油圧圧入機等による圧入を止めて、ハウジング５ｂの外周端部５１２ｂとローラ本体２の端部とを溶接する。
（４．ベルトコンベア用のローラの密閉構造）

ベルトコンベアＣのローラ１は、以下の密閉構造によって三重に密閉されている。

第一の密閉構造は、シャフト３とハウジング５ａとの係合箇所からのベアリング４ａ及びローラ本体２内への外気の流入を防止するために、（１）ハウジング５ａに摺動する第一シール材６ａを設け、ローラ本体２と一体化したハウジング５ａが第一シール材６ａに圧接した状態で摺動するように、ハウジング５ａの構造によって第一シール材６ａへの圧力の掛かり方を工夫した点を特徴としている。以下、このベアリング４ａ及びローラ本体２内を密閉する手段を第一シール手段という。

第二の密閉構造は、（２）外輪４１ａとハウジング５ａとのラジアル方向の接触面、及び、内輪４２ａとシャフト３とのラジアル方向の接触面に第二シール材７ａを塗布するようにした点を特徴としている。以下、このローラ本体２内を密封する手段を第二シール手段という。

第三の密閉構造として、（３）シール機能付きのベアリングを用いている。ベルトコンベアＣのローラ１は、ベアリング４ａが、シール機能付きのボールベアリングであり、これによって、ローラ本体２内への外気の流入を防止している。なお、シール機能付きのボールベアリングについては、公知技術であるため、ここでは説明を省略する。
（第一シール手段）

ベルトコンベアＣ用のローラ１の組立手順の項目で説明したように、ハウジング５ａはシャフト体をローラ本体２に挿通した状態で内側に圧入される。このハウジング５ａが圧入される際に、ハウジング５ａと圧接状態にある部材は、ローラ本体２の内側へ圧力を受けることになる。

ベアリング４ａに密接するようシャフト３に挿通されたＯリング状の第一シール材６ａは、内径がシャフト３の外径よりも若干小さいため、ベアリング４ａと第一シール材６ａとは圧接状態にある。また、ローラ本体２にハウジング５ａが圧入される際には、ハウジング５ａの小径部５２２ａは、内径が第一シール材６ａの外径よりも若干小さいため、第一シール材６ａと小径部５２２ａの内壁とは圧接状態にある。

したがって、ローラ本体２にハウジング５ａが圧入されると、図７に示すように、第一シール材６ａは、ベアリング４ａの内輪４２ａと第一シール材６ａとが圧接状態となり、第一シール材６ａはベアリング４ａの内輪４２ａからスラスト方向に圧力を受ける。また、第一シール材６ａは、小径部５２２ａの内壁から、シャフト３に向けてラジアル方向に圧力が働くが、それと釣り合う同じ大きさの圧力を小径部５２２ａの内壁に向けてラジアル方向にシャフト３から受ける。

また、ハウジング５ａの小径部５２２ａは、図７に示すように、外側に向かって僅かに先細るテーパー形状であるため、ローラ本体２にハウジング５ａが圧入されると、第一シール材６ａの内輪４２ａに向かうスラスト方向への圧接に供すると共に、小径部５２２ａの円底５３ａの内側には第一シール材６ａとの間に適度な隙間ＣＬができる。ローラ本体２が回転している時には、ハウジング５ａの小径部５２２ａが外側に向かって僅かに先細るテーパー形状であるため、外側に向かってラジアル方向の圧力が大きくなり、その結果、ベアリング４ａ側に第一シール材６ａが寄ろうとする。

そうすると、第一シール材６ａは、小径部５２２ａの内壁、ベアリング４ａの内輪４２ａ、及び、シャフト３と圧接状態にあることになるが、第一シール材６ａのラジアル方向の圧力関係は、第一シール材６ａの内径がシャフト３の外径よりも若干小さいことによって生ずる圧力の分だけ、シャフト３から受ける圧力の方が大きくなる。また、第一シール材６ａのスラスト方向の圧力関係は、圧接状態にある第一シール材６ａ及びベアリング４ａの内輪４２ａの間の圧力の方が、隙間ＣＬが生ずる小径部５２２ａの円底５３ａ及び第一シール材６ａの間の圧力よりも大きくなる。

第一シール材６ａは、シャフト３及びベアリング４ａの内輪４２ａとの圧力が、スラスト方向及びラジアル方向への何れの方向においても大きく、シャフト３とベアリング４ａの内輪４２ａとが一体化していることから、シャフト３及びベアリング４ａの内輪４２ａに固設された状態となる。

したがって、ローラ本体２の回転に伴ってローラ本体２と一体化したハウジング５ａが回転した際には、第一シール材６ａは、接触面を有する小径部５２２ａの内壁と共に回転することなく、小径部５２２ａの内壁に対して摺動することとなり、ベアリング４ａ及びローラ本体２内の気密性を保つよう作用する。
（第二シール手段）

ベルトコンベアＣ用のローラ１の組立手順の項目で説明したように、内輪４２ａとシャフト及び外輪４１ａとハウジング５ａの各々の接触面には、第二シール材７ａが塗布されている。第二シール材７ａがベアリング４ａ周囲の隙間を密閉するので、仮に、小径部５２２ａ内に外気が流入した場合でも、ローラ本体２内への外気の流入を防ぐことができる。
（５．ベルトコンベア用のローラの耐久試験）

前述した密閉効果が実際に得られるかどうかを確認するため、ベルトコンベアＣ用のローラ１の耐久試験を行った。
（耐久試験方法）

耐久試験は、耐久試験装置Ｄを使用した。図８は、この耐久試験装置Ｄの模式図である。図８に示すように、耐久試験装置Ｄは、ローラの耐久性能を短時間で測定するために、過酷な使用条件がローラに課されるよう、ローラに対して、ラジアル方向に負荷を掛けるための第一シリンダ部Ｄ１と、スラスト方向に負荷を掛けるための第二シリンダ部Ｄ２と、車輪Ｄ３に連動させてローラを回転させるための回転駆動部Ｄ４と、チューブがローラのハウジングの軸方向中心部に挿通され、ローラの内圧を計測するための圧力計Ｄ５（図示せず。）と、ローラのハウジングに放水するためのノズルＤ６とを備えている。

ローラは、第一シリンダ部Ｄ１及び第二シリンダ部Ｄ２によって負荷が掛けられているので、シャフトとベアリングとの間で摩擦熱が発生する。したがって、ローラを長時間回転させると、ローラは発熱することになる。この時、シール材が機能しており、ローラ内の密閉性が保持されている場合、ローラの内圧は高くなる。この状態のローラのハウジングにノズルＤ６から放水すると、ローラ内が冷却されてローラの内圧は低くなる。これに対して、シール材のシール性能が劣化すると、ローラ内外の通気が可能になるため、ローラの内圧の変動幅が小さくなる。

そこで、回転駆動部Ｄ４でローラを１０時間回転させる間に、１０分間の冷却時間を設けて、圧力計Ｄ５によって、ローラの内圧の変動幅を計測した。具体的には、ローラが回転してから５時間経過したところで、ノズルＤ６からローラのハウジングに向けて放水した。また、実際の現場では、ベルトコンベア用のローラは、運転と停止とが繰り返されるため、同様の条件がローラに課されるように、１０時間の運転後、１４時間の停止時間を設けた。この一連の動作を繰り返し実行し、ローラの内圧の変動幅が５ｋＰａ以下となるまでの時間をシール寿命（シール材が機能できる時間）として判定した。

運転条件は、長さ２３０ｍｍ、直径１４０ｍｍのローラ対して、ラジアル方向に２００ｋｇｆ、スラスト方向に５０ｋｇｆの荷重を掛けながら、４１０ｒｐｍの回転数で回転させた。シール材への圧力の掛かり方がシール寿命に及ぼす影響を調べるため、シール材への圧力の掛かり方がローラ構造により異なる以下の比較例及び実施例１〜３に係るローラに対して耐久試験を行った。
（比較例）

耐久試験は、シール材を用いた実施例１〜３に係るローラＳ１と比較するためにシール材を用いない比較例に係るローラに対しても行った。比較例に係るローラＳ１は、図９Ａに示すように、ハウジングＳ５の収容部Ｓ５２の形状が、円底Ｓ５３が外側に張り出した円柱状となっている。このハウジングＳ５は、ローラ本体Ｓ２に圧入されている。ハウジングＳ５の収容部Ｓ５２内には、第一シール材Ｓ６は設けられていない。
（実施例１）

実施例１に係るローラＳ１は、図９Ｂに示すように、ハウジングＳ５の収容部Ｓ５２の形状が、円底Ｓ５３が外側に張り出した円柱状となっている。このハウジングＳ５は、第一シール材Ｓ６を介在させて、ローラ本体Ｓ２に圧入されている。これにより、第一シール材Ｓ６は、収容部Ｓ５２の内壁と、ベアリングＳ４の内輪Ｓ４２とで圧縮され、第一シール材Ｓ６にスラスト方向の圧力が掛かっている。収容部Ｓ５２のラジアル方向の内側と第一シール材Ｓ６との間には僅かな隙間ＳＣＬができている。
（実施例２）

実施例２に係るローラＳ１は、図９Ｃに示すように、ハウジングＳ５の収容部Ｓ５２の形状が、円形状の挿通口Ｓ５４を中心に有する円底Ｓ５３が外側に張り出した円柱状となっており、且つ、挿通口Ｓ５４の近傍が、挿通口Ｓ５４に向かって先細る傾斜をなしている。このハウジングＳ５は、第一シール材Ｓ６を介在させて、ローラ本体Ｓ２に圧入されている。これにより、第一シール材Ｓ６は、収容部Ｓ５２の傾斜した内壁と、シャフトＳ３と、ベアリングＳ４の内輪Ｓ４２とで圧縮され、第一シール材Ｓ６にスラスト方向及びラジアル方向の合成方向の圧力が掛かっている。
（実施例３）

実施例３に係るローラＳ１は、図９Ｄに示すように、ハウジングＳ５の収容部Ｓ５２の形状が、円形状の挿通口Ｓ５４を中心に有する円底Ｓ５３が外側に張り出し、外側に向かって大径部Ｓ５２１、小径部Ｓ５２２の順でスラスト方向視同心円状に連なる二段形状をなし、且つ、小径部Ｓ５２２は、外側に向かって僅かに先細るテーパー形状となっている。このハウジングＳ５は、第一シール材Ｓ６を介在させて、ローラ本体Ｓ２に圧入されている。これにより、第一シール材Ｓ６は、シャフトＳ３と、小径部Ｓ５２２の内壁と、ベアリングＳ４の内輪Ｓ４２とで圧縮され、第一シール材Ｓ６にラジアル方向の圧力が掛かっている。小径部Ｓ５２２の円底Ｓ５３の内側と第一シール材Ｓ６との間には僅かな隙間ＳＣＬができている。
（耐久試験の結果）

表１は、前述の耐久試験の結果を示している。

表１に示すように、実施例３に係るローラＳ１のシール性能が最も優れていた。このことから、ベルトコンベアＣ用のローラ１は、第一シール材６をラジアル方向に強く圧縮するように構成すると、ベルトコンベア用のローラの密閉構造の項目で説明したように、第一シール材６とハウジング５とが好適に摺動して、優れた密閉性及び耐久性を示すことが実証された。

ここで、実施例１〜３に係るローラＳ１の耐久試験の結果は以下のように理解される。先ず、第一シール材Ｓ６は、ハウジングＳ５との摺動方向に圧力が安定して掛かっていないと、シール性能が十分に発揮されないと考えられる。

実施例１に係るローラＳ１は、第一シール材Ｓ６に、スラスト方向の圧力が掛かっているが、運転時の回転に伴ってスラスト方向に振動し、第一シール材Ｓ６とハウジングＳ５との圧力が摺動方向に安定しない。

また、実施例１に係るローラＳ１は、運転・停止を繰り返すことで、熱容量が異なるローラ本体Ｓ２及びシャフトＳ３に対して、摩擦熱が発生すること、及び、主にローラ本体Ｓ２が太陽や外気に晒されることによって、ローラ本体Ｓ２の温度がシャフトＳ３の温度よりも高くなる。その結果、ローラ本体Ｓ２の熱膨張がシャフトＳ３の熱膨張よりも大きくなるため、第一シール材Ｓ６に掛かるスラスト方向の圧力が緩和される。

したがって、第一シール材Ｓ６とハウジングＳ５との圧力が摺動方向に安定しないため、実施例１に係るローラＳ１はシール性能が十分に発揮されなかったものと考えられる。

一方、実施例３に係るローラＳ１は、第一シール材Ｓ６に、主として、ラジアル方向の圧力が掛かっているところ、運転時の回転に伴ってスラスト方向に振動しても、第一シール材Ｓ６に掛かるラジアル方向への圧力は影響されにくい。

また、ローラ本体Ｓ２及びシャフトＳ３の熱膨張が違っても、第一シール材Ｓ６に掛かるラジアル方向への圧力は影響されにくい。

したがって、第一シール材Ｓ６とハウジングＳ５との圧力が摺動方向に安定するため、実施例３に係るローラＳ１はシール性能が十分に発揮されたものと考えられる。

最後に、実施例２に係るローラＳ１は、第一シール材Ｓ６に、スラスト方向及びラジアル方向の合成方向の圧力が掛けられているため、スラスト方向へは実施例１に係るローラＳ１と同様の作用が、ラジアル方向へは実施例３に係るローラＳ１と同様の作用が、それぞれ起きていると考えられる。

すなわち、第一シール材Ｓ６とハウジングＳ５とのスラスト方向の圧力が安定せず、且つ、第一シール材Ｓ６に掛かるスラスト方向の圧力が緩和されるものの、ラジアル方向の圧力が安定する分、実施例１に係るローラＳ１よりも、第一シール材Ｓ６とハウジングＳ５との圧力が摺動方向に安定するため、実施例２に係るローラＳ１は、シール性能が、実施例１に係るローラＳ１より向上したものと考えられる。一方、実施例２に係るローラＳ１は、実施例３に係るローラＳ１よりも、第一シール材Ｓ６とハウジングＳ５との摺動方向への圧力が小さくなるため、シール性能が、実施例３に係るローラＳ１より劣ったものと考えられる。
（耐久試験用サンプルの製品へ適用）

これらの実施例１〜３に係るローラＳ１を製品として実際の現場で使用する際には、前述のシール性能の違いは以下に述べるように顕著になると考えられる。

実施例１〜３に係るローラＳ１を製品として運転し、ローラ本体２の温度が６０℃に上昇し、シャフト３の温度が３０℃となった場合を想定し説明する。なお、この想定は、従来製品を実際の現場で使用した際の測定値に基づいている。

先ず、実際に現場で使用される製品は、ローラ１のローラ本体２の長さが、実施例１〜３のローラ本体Ｓ２の長さ２３０ｍｍよりも長く、３７０〜１９５０ｍｍである。

実施例１のローラ本体Ｓ２の長さは、２３０ｍｍであるので、鉄の熱膨張率を１０．０×１０^−６／℃とすると、ローラ本体Ｓ２とシャフトＳ３との温度差に起因して発生するスラスト方向のクリアランスΔＣは、ΔＣ＝（６０℃−３０℃）×２３０ｍｍ×１０．０×１０^−６／℃≒０．０７ｍｍと算定される。

他方、実施例１のローラＳ１を製品として使用したローラ本体２の長さは１９５０ｍｍであるので、同様に算定すると、ローラ１におけるスラスト方向のクリアランスΔＣは、ΔＣ＝（６０℃−３０℃）×１９５０ｍｍ×１０．０×１０^−６／℃≒０．６ｍｍである。

すなわち、実施例１に係るローラＳ１を適用した製品は、スラスト方向に長い程、クリアランスの変動幅が大きくなる結果、スラスト方向の圧縮寸法が大きく変動するので、シール性能が、サンプルよりも大きな影響を受けることとなる。なお、実際の製品には、このクリアランスの変動幅を考慮して、第一シール材６に、スラスト方向への圧縮寸法が０．６ｍｍ程度となるよう圧力が掛けられる。

次に、実施例２に係るローラＳ１を適用した製品は、前述のとおり、第一シール材６が、スラスト方向とラジアル方向との合成方向にハウジング５と摺動することになるが、スラスト方向には実施例１に係る製品と同様に作用するため、シール性能が、サンプルよりも大きな影響を受けることとなる。

これに対して、実施例３に係るローラＳ１を適用した製品のシール性能は、スラスト方向へのクリアランスの変動があっても、ラジアル方向へはその影響を受けないので、スラスト方向に長くてもその影響を受けにくい。その結果、実施例３に係るローラＳ１を適用した製品のシール性能が最も高くなるという耐久試験の結果が示す傾向はより顕著になると考えられる。

また、実際の現場では、製品を水平方向に対して傾斜させて使用する場合がある。その場合、シャフト３がフレームＦに固定されており、ローラ本体２が自重によって下がろうとするため、シャフト３と一体化している内輪４２との間で、上方に位置する側の第一シール材６に掛かるスラスト方向の圧力は、下方に位置する第一シール材６に掛かるスラスト方向への圧力よりも大きくなる。製品においては、上方に位置する第一シール材６は、製造時に掛けられた圧力以上の圧力を受けることによってスラスト方向のシール性能が上がるものの、下方に位置する第一シール材６は、スラスト方向の圧力が緩和される分、シール性能が低下すると考えられる。

すなわち、スラスト方向に摺動させる実施例１に係る製品、及び、スラスト方向及びラジアル方向の合成方向に摺動させる実施例２に係る製品は、傾斜させた場合に、シール性能が低下する傾向にあるが、ラジアル方向に摺動させる実施例３に係る製品は、傾斜させても、シール性能が低下しにくい。

したがって、実施例１〜３に係るローラＳ１を製品化して実際の現場で使用した場合には、耐久試験の結果が示す傾向がより顕著となり、実施例３に係るローラＳ１を適用した製品が、実施例１及び実施例２に係るローラＳ１を適用した製品よりも特に優れたシール性能を示すものと考えられる。

以上の通り、本発明によれば、製造コストを抑えながらも、密閉性が高く、長寿命な、コンベア用のローラ１を提供できる。このコンベア用のローラ１は、特に、潮風を受ける現場での使用に好適である。

なお、本発明は前述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。

本発明に係るコンベア用のローラは、製造コストを抑えながらも、密閉性や耐久性において優れた性能を示すことから、発錆し易い環境、例えば、潮風を受ける現場で使用するコンベア用のローラとして極めて有用である。

１…ローラ、２…ローラ本体、３…シャフト、３１ａ，３１ｂ…段差部、４ａ，４ｂ…ベアリング、４１ａ，４１ｂ…外輪、４２ａ，４２ｂ…内輪、４３ａ，４３ｂ…ボール、４４ａ，４４ｂ…シール、５ａ，５ｂ…ハウジング、５１ａ，５１ｂ…外周縁部、５１１ａ，５１１ｂ…屈曲面、５１２ａ，５１２ｂ…外周端部、５２ａ，５２ｂ…収容部、５２１ａ，５２１ｂ…大径部、５２２ａ，５２２ｂ…小径部、５３ａ，５３ｂ…円底、５４ａ，５４ｂ…挿通口、６ａ，６ｂ…第一シール材、７ａ，７ｂ…第二シール材、Ｂ…ベルト、Ｃ…ベルトコンベア、ＣＬ…隙間、Ｄ…耐久試験装置、Ｄ１…第一シリンダ部、Ｄ２…第二シリンダ部、Ｄ３…車輪、Ｄ４…回転駆動部、Ｄ５…圧力計、Ｄ６…ノズル、Ｆ…フレーム、Ｍ…モータ、Ｓ１…ローラ、Ｓ２…ローラ本体、Ｓ３…シャフト、Ｓ４２…内輪、Ｓ５…ハウジング、Ｓ５２…収容部、Ｓ５２１…大径部、Ｓ５２２…小径部、Ｓ５３…円底、Ｓ５４…挿通口、Ｓ６…第一シール材、ＳＣＬ…隙間、１００…ベルトコンベヤの軸受部シール装置、１０１…パイプ、１０２…ベアリングケース、１０３…シャフト、１０４…ベアリング、１０５…外側シール板、１０６…内側シール板、１０７…グリース、Ａ…ラビリンス

Claims (5)

1. 円筒状のローラ本体と、
   円底が外側に張り出すようプレス成形によって設けられた円柱状の収容部と、該収容部の円底の中心に設けられた円形状の挿通口とを有し、前記ローラ本体の開口の各々に、前記挿通口が前記開口の中心に位置するよう溶着された２つのハウジングと、
   前記ハウジングの収容部内の各々において、外輪が前記ハウジングとの気密を保つよう固設され、且つ、内輪が前記シャフトとの気密を保つよう固設された２つのベアリングと、
   前記ローラ本体が回動自在に軸支されるよう、前記挿通口の各々及び前記ベアリングの各々に挿通され、前記コンベアのフレームに固定される断面視円形状のシャフトと、
   前記シャフトが挿通され、該シャフトの軸径と略同サイズの内径を有し、前記挿通口の口径よりも大きいサイズの外径を有するＯリング状の第一シール材を介在させて前記ベアリング及び前記ローラ本体内を密封するための第一シール手段とを備えるコンベア用のローラ。
2. 請求項１に記載のコンベア用のローラであって、
   前記第一シール手段において、前記シャフトのラジアル方向に前記第一シール材を圧接するコンベア用のローラ。
3. 請求項１又は請求項２に記載のコンベア用のローラであって、
   前記収容部は、スラスト方向視同心円状に小径部と大径部とが連なる二段形状となるようプレス成形されており、
   前記第一シール手段において、前記第一シール材は、前記小径部の内壁によって、前記シャフトのラジアル方向に圧接されてなるコンベア用のローラ。
4. 請求項３に記載のコンベア用のローラであって、
   前記第一シール手段において、前記第一シール材は、前記内輪によってスラスト方向に圧接され、
   前記収容部の小径部の内壁と前記第一シール材との間の圧力よりも、前記内輪と前記第一シール材との間の圧力の方が大きいコンベア用のローラ。
5. 請求項１〜４に記載のコンベア用のローラであって、
   前記外輪が前記ハウジングとの気密性を保つよう、前記外輪と前記ハウジングとのラジアル方向の接触面に第二シール材を塗布し、且つ、前記内輪が前記シャフトとの気密性を保つよう、前記内輪と前記シャフトとのラジアル方向の接触面に前記第二シール材を塗布して前記ロール本体内を密封するための第二シール手段を備えるコンベア用のローラ。

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