KR100649795B1 - 열가소성 연결 핀 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모듈 컨베이어 벨트(11)용 연결 핀(17)을 개시한다. 연결 핀(17)은 두 개의 상이한 재질(71,73)로 만들어지며, 저마찰 중합체 쉘(73)에 의해 덮여지는 고강도 중합체 코어(71)를 포함한다. 연결 핀(17)은 모듈 컨베이어 벨트(11)와 함께 사용되며, 상기 모듈 컨베이어 벨트는 제 2 컨베이어 링크(15)의 링크 단부와 상호 결합되는 링크 단부를 갖는 제 1 컨베이어 링크(13)를 포함한다. 제 1 컨베이어 링크(13)와 제 2 컨베이어 링크(15)의 개구부(33;69)는 서로에 대하여 축방향으로 정렬되어 그 내부에 본 발명의 연결 핀(17)을 수용한다.

Description

열가소성 연결 핀{THERMOPLASTIC CONNECTING PIN}
본 발명은 모듈 컨베이어 벨트에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 모듈 컨베이어 벨트를 구성하기 위해 사용되는 열가소성 연결 핀에 관한 것이다.
모듈 컨베이어 벨트는 지난 수십 년에 걸쳐 고도로 개발되어 왔다. 컨베이어를 구성하는 벨트 링크는 각각 보통 이격되어 있는 다수의 링크 단부를 가지며, 이 링크 단부는 인접하는 열(row) 내의 링크 또는 링크들로부터 돌출되어 있는 보조 링크 단부와 서로 맞물려 있다. 연결 핀은 주변 링크의 피봇 운동을 허용하도록 맞물린 링크를 관통하여 놓여지므로 주변 링크는 힌지 형태의 구성으로 연결된다. 통상적으로, 컨베이어 벨트의 각 측방 엣지에서 연결 핀은 단부를 포함하고, 이 단부는 연결 핀이 컨베이어에 대하여 횡방향으로 움직이지 않도록 하는 헤드를 갖는다. 연결 핀의 일단부 위에 있는 헤드는 미리 성형가능하지만, 이 헤드는 핀이 제 위치에 놓여진 후에 가열 및 가압에 의해 성형될 수도 있다. 대안적으로, 플러그가 컨베이어 벨트의 각각의 측방 엣지에서 링크 단부내 개구부로 삽입될 수 있다. 이러한 플러그들은 링크 단부 내에 핀을 구속한다.
모듈 컨베이어 벨트를 구성하는 개별 링크들은 통상적으로 유사한 폭을 가지며 벽돌형태의 구성으로 배열된다. 작동중에, 링크는 주변 링크들을 측방으로 분리시키려는 힘을 받게 될 것이다. 연결 핀은 체인 링크의 인장 하중으로 인한 국부적인 전단 응력을 받게 된다.
연결 핀은 또한 컨베이어 모듈의 링크 단부 사이에서 굽혀지기 쉬운 경향이 있다. 이러한 핀의 굽힘은 연결 핀과 링크 단부의 내부 엣지 사이의 점 접촉을 초래한다. (핀과 링크 단부의 내측 베어링 표면 간의 바람직한 면 접촉 대신) 링크 단부와 연결 핀 사이에서 점 접촉이 발생하는 경우, 연결 핀과 링크 단부가 심하게 마모되는 경향이 있다.
통상의 연결 핀은 일반적으로 열가소성 수지(예를 들면, 아세탈, 폴리에스테르, 나이론 및 폴리프로필렌)로 만들어진다. 연결 핀에 사용하기 위한 열가소성 수지의 선택은 소망하는 물리적 특성(즉, 고강도, 저마찰 및/또는 극단적인 주기적 온도하에서의 사용 적합성, 화학적 저항력)에 따라 좌우된다. 핀의 강도는 특히 중요한데 그 이유는 전단 강도, 인장 강도, 탄성 인장 계수, 탄성 굽힘 계수와 같은 물리적 특성이 증대된 강한 핀이 모듈 컨베이어 벨트의 기계적 특성을 향상시키며 하중으로 인한 신장(stretch)을 감소시키기 때문이다.
연결 핀을 위한 재질의 선택에 있어서 중요하게 고려할 다른 사항은 극단적인 주기적 온도와 높은 인장 하중하에서 모듈 컨베이어 벨트의 신장을 제어하여야 한다는 것이다. 모듈 컨베이어 벨트가 극단적인 주기적 온도와 높은 인장 하중을 받게 되는 한가지 전형적인 응용분야는 양조장에서 사용되는 살균기를 통하여 캔이나 병을 이송하는 경우이다. 살균기에서의 고온 및 살균기를 통과하는 캔이나 병의 저속 운동은 체인을 늘어나게 하는 원인이 되어 무한 컨베이어 체인의 저면부가 처지게 된다. 또한, 체인은 인장 하중으로 인하여 상당히 늘어나게 된다. 이러한 체인의 신장은 구동 스프로킷과 체인 링크 사이의 상호 작용 성능에도 영향을 미치게 된다. 또한, 더블 데크 컨베이어 시스템에서는, 처짐이 상당히 심각하여 무한 컨베이어 벨트의 저면부가 하부 컨베이어 벨트 위에 위치한 병과 부딪칠 수 있다.
전술한 바와 같이, 연결 핀과 링크 단부는 컨베이어의 작동중에 마모된다. 이러한 마모는 연결 핀과 링크 단부 간의 마찰에 기인한다. 통상의 연결 핀 중 일부는 연결핀과 링크 단부 간의 마찰을 최소화하는 특성을 가진 저마찰 열가소성 수지로 제조된다. 그러나 통상적으로, 저마찰 열가소성 수지는 연결 핀에 요구되는 다른 특성이 부족하다.
한가지 전형적인 연결 핀이 미국 특허 제4,240,605호에 개시되어 있다. 상기 특허는 벨트 고정구를 연결하기 위한 가요성 힌지 핀을 개시하고 있다. 핀은 중앙 스트랜드(stranded) 코어를 구성하는 다중 금속성 와이어 스트랜드를 갖는다. 상기 스트랜드는 금속성 리본으로 감싸여지며 그 어셈블리는 가요성 나이론 외피로 덮여진다. 개시된 핀은 고도의 가요성을 제공하기 위한 것이다.
다른 연결핀이 미국 특허 제 4,230,239호에 개시되어 있다. 상기 특허는 컨베이어 벨트의 단부들을 연결하기 위한 가요성 연결 로드를 개시하고 있다. 연결 로드는 가요성 코어와 푸쉬온 상호잠금 금속성 슬리브(pushed-on interlocking metallic sleeves)를 포함한다.
다른 공지의 연결 핀이 미국 특허 제 5,461,852호에 개시되어 있다. 상기 특허는 섬유 강화 열가소성 수지로 제조된 연결 핀과 체인을 개시하고 있다. 핀은 유리섬유 강화 폴리아미드를 사출 성형함으로써 형성된다.
다른 연결 핀이 미국 특허 제 5,125,874호에 개시되어 있다. 개시된 연결 핀은 마찰이 빈번한 환경에 적합한 모듈 컨베이어 벨트와 함께 사용하기 위하여 가요성 재료로 만들어진 직사각형 힌지 스트립을 포함한다. 통상적으로 상기 힌지 스트립은 입자 구조가 적절히 배향되도록 압출성형된 열가소성 수지로 제조된다.
미국 특허 제 4,903,824호에도 연결핀이 개시되어 있다. 상기 특허는 동일한 카본 또는 세라믹 재질로 만들어진 연결 핀으로 힌지 결합된 카본 또는 세라믹 컨베이어 벨트를 개시하고 있다. 연결 핀은 선형 와이어로 꼬여지며 탄소성 접착제로 강화된 탄소 또는 세라믹 섬유를 이용하여 제조된다.
본 발명은 모듈 컨베이어 벨트를 위한 열가소성 연결 핀이다. 연결 핀은 코어 및 코어를 중심으로 배치된 쉘을 포함한다. 고강도 중합체 재료가 연결 핀의 코어에 사용되며, 개선된 기계적 특성(즉, 개선된 인장 강도, 전단 강도, 탄성 인장 및 탄성 굽힘 계수 및 압축 강도)을 연결 핀에 제공한다. 외측 쉘은 본 기술분야에서 현재 사용되고 있는 표준형 핀보다 향상된 연결 핀의 내마모성을 제공하기 위해 저마찰 중합체 재질로 만들어진다. 외측 쉘이 필요한 이유는, 상기 고강도 코어 재질이 마모성이 높고, 모듈 링크와 연결 핀에 과도한 마모를 유발할 수 있기 때문이다.
본 발명의 연결 핀은 제 1 모듈 컨베이어 링크를 제 2 모듈 컨베이어 링크에 고정하기 위해 사용된다. 제 1 컨베이어 링크는 통상적으로 서로 이격된 일련의 제 1 아이(eyes)를 포함하는 단부를 갖는다. 상기 아이는 서로 축방향으로 정렬된 개구부를 포함한다. 제 1 컨베이어 링크와 서로 결합되도록 유사하게 설계된 제 2 컨베이어 링크는 일련의 간격이 형성되도록 서로 이격된 일련의 제 2 아이를 포함하는 단부를 갖는다. 또한, 제 2 컨베이어 링크에서의 간격은 제 1 컨베이어 링크의 아이를 수용한다. 또한, 제 2 컨베이어 링크의 아이는 제 1 컨베이어 링크의 아이 사이의 간격으로 연장된다. 제 2 컨베이어 링크는 제 1 컨베이어 링크의 아이의 개구부 및 서로에 대하여 축방향으로 정렬된 개구부를 더 포함한다. 본 발명의 연결 핀은 양 링크의 아이의 개구부를 관통하여 링크들을 함께 연결한다.
본 발명의 목적은 모듈 컨베이어 벨트의 강도를 증가시키는 모듈 컨베이어 벨트용 연결 핀을 제공하는 것이다. 모듈 컨베이어 벨트의 강도 증가는 고강도의 모듈 컨베이어 벨트가 요구되는 많은 응용분야에서 중요하다.
본 발명의 다른 목적은 소정의 온도의 범위에서 모듈 컨베이어 벨트의 강도와 안정성을 증가시키는 모듈 컨베이어 벨트용 연결 핀을 제공하는 것이다. 모듈 컨베이어 벨트가 효과적으로 기능할 수 있는 유효 작동 온도 범위의 증가는 모듈 컨베이어 벨트가 더 많은 응용분야에서 사용될 수 있도록 한다.
다른 목적은, 고온환경과 부식성 환경을 포함한 다양한 환경조건에서, 기계적 하중으로 인한 신장에 대한 저항할 수 있는 모듈 컨베이어 벨트를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 모듈 컨베이어 벨트가 사용될 수 있는 응용분야를 확장하는 모듈 컨베이어 벨트용 연결 핀을 제공하는 것이다. 이러한 응용분야 중 하나는 양조장에서 사용되는 살균기를 통하여 병이나 캔을 운송하는 모듈 컨베이어 벨트이다.
본 발명의 또 다른 목적은 링크 단부와 연결 핀간의 마모를 최소화하도록 저마찰 외측 쉘을 갖는 컨베이어 벨트용 연결 핀을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 링크 단부의 내측과 연결 핀 사이에 넓은 베어링 표면을 생성하도록 연결 핀의 굽힘을 최소화함으로써 내마모성이 향상된 모듈 컨베이어 벨트용 연결 핀을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 특징과 장점들은 이후의 상세한 설명, 특허청구범위 및 도면으로부터 본 기술분야의 당업자에게 보다 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 연결 핀을 포함하는 전형적인 모듈 컨베이어 벨트의 일부 분해 사시도이고,
도 2는 도 1의 2-2선을 따라 취한 확대 단면도로서, 링크 단부 내에 위치된 연결 핀을 도시한 도면이며,
도 3은 도 1에 도시된 연결 핀의 확대 사시도로서, 명료함을 위해 일부를 절단하여 생략한 도면이고,
도 4는 도 3과 유사한 도면으로서, 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 연결 핀(17)을 이용한 전형적인 모듈 컨베이어 벨트의 일부를 나타낸다. 모듈 컨베이어 벨트는 제 1 컨베이어 링크(13)와 인접한 제 2 컨베이어 링크(15)를 포함한다. 연결 핀(17)은 제 1 컨베이어 링크(13)를 제 2 컨베이어 링크(15)와 연결한다. 본 발명의 연결 핀(17)은 임의의 모듈 트랙 어셈블리 또는 모듈 컨베이어에도 적용가능하며, 컨베이어 링크는 임의의 통상적인 형태를 취할 수 있다.
제 1 컨베이어 링크(13)는 본질적으로 임의의 적절한 강성재(통상적으로 열가소성 수지)로 제조될 수 있고, 횡방향으로 서로 이격되어 그 사이에 일련의 간격(27)이 형성된 일련의 아이(eye)(25)를 포함하는 단부(23)를 포함한다. 일련의 아이(25)는 서로에 대하여 축방향으로 정렬된 개구부(33)를 포함한다. 상기 일련의 아이(25)의 개구부(33)는 원통형일 수 있으며 또는 모듈 컨베이어 벨트의 진행 방향으로 연장될 수 있다.
또한, 제 2 컨베이어 링크(15)도 본질적으로 임의의 적절한 강성재로 제조되며, 인접한 제 1 컨베이어 링크(13)의 아이를 수용하는 일련의 간격(67)이 사이에 형성되도록 축방향으로 서로 이격된 일련의 아이(65)를 포함한다. 상기 아이(65)는 인접한 제 1 컨베이어 링크(13)의 아이(25) 사이의 간격(27)으로 연장된다. 상기 아이(65)는, 서로에 대하여 축방향으로 정렬되고 인접한 제 1 컨베이어 링크(13)의 개구부(33)에 대하여 축방향으로 정렬된 개구부(69)를 포함한다. 상기 개구부(69)는 원통형일 수 있으며 또는 모듈 컨베이어 벨트의 진행 방향으로 연장될 수 있다.
도 3에 가장 명료하게 도시된 바와 같이, 연결 핀(17)은 소정의 재질로 만들어진 코어(71)와, 이와 다른 재질로 만들어진 쉘(73)로 제조된다.
상기 코어(71)는 고강도의 중합체로 제조된다. 중요한 기계적 특성(즉, 인장강도, 전단 강도, 탄성 인장 계수 또는 탄성 굽힘 계수 및 압축 강도)을 증대시키기 위하여 섬유가 중합체에 첨가될 수 있다. 중합체에 섬유를 첨가함으로써, 보통의 저강도 중합체의 강성도를 크게 증대시킬 수 있다. 열가소성 코어에 첨가될 수 있는 한가지 바람직한 섬유로는 유리 섬유가 있으나, 카본 섬유 또는 아라미드 섬유도 첨가될 수 있다.
외측 쉘(73)은 연결 핀(17)의 코어(71)를 중심으로 배치되며, 저마찰 중합체로 제조된다. 저마찰 중합체 쉘(73)은 마찰성 섬유로 충전된 열가소성 코어에 평탄한 외피를 제공한다. 쉘(73)은 충전되지 않은 수지일 수 있다.
코어(71)와 쉘(73)은 바람직하게는 화학적으로 함께 결합될 수 있는 재질로 제조된다(예를 들어, 코어는 40% 글래스가 충전된 폴리프로필렌이며 쉘은 충전되지 않은 폴리프로필렌이다). 쉘(73)이 코어(71)로부터 분리되지 않도록 코어(71)와 쉘(73)의 재질은 함께 결합되어야 한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 윤활제가 쉘(73)을 형성하는 저마찰 중합체에 첨가될 수 있다. 쉘(73)에 대한 윤활제의 첨가는 연결 핀(17)의 마찰을 감소할 뿐만 아니라, 모듈 컨베이어 벨트의 작동중에 연결 핀(17), 제 1 컨베이어 링크(13), 그리고 제 2 컨베이어 링크(15)의 마모를 감소시키는 결과를 가져온다.
본 발명의 연결 핀(17)은 통상적으로 공압출성형(co-extrusion)으로 만들어진다. 공압출성형 공정동안, 연결 핀(17)의 코어(71)는 고강도 열가소성 수지로부터 압출되며, 코어(71)를 중심으로 저마찰 열가소성 쉘(73)이 압출성형된다. 또한, 연결 핀(17)은 사출 성형으로 제조될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서(도 4), 연결 핀(17)은 연결 핀의 종축을 따라 연결 핀(17)을 관통하는 중앙 개구 또는 보어(75)를 포함한다. 보어(75)는 공압출성형 공정동안 연결 핀(17)의 외측 치수가 정확하게 유지될 수 있도록 한다. 또한, 상기 개구(75)는 외부에 나사산이 형성된 헤드를 구비한 공구를 사용함으로써 제 1 컨베이어 링크(13)와 제 2 컨베이어 링크(15)로부터 연결 핀(17)이 용이하게 제거될 수 있도록 한다. 상기 공구는 제 1 및 제 2 컨베이어 링크(13,15) 내측으로부터 연결 핀을 잡아당길 수 있도록 보어(75)속에 나사 결합된다.
본 발명의 전술한 설명은 도시와 예시를 위한 것이며, 또한 상기 설명은 여기에서 개시된 형태로 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 따라서, 전술한 설명에 상응하는 정도의 변형과 변경은 본 발명의 범주에 속한다. 여기에서 설명된 실시예는 본 발명을 실시하기 위한 최적의 실시예를 설명하기 위한 것이며, 당업자들이 이러한 실시예 또는 다른 실시예를 이용할 수 있도록 하기 위한 것이며, 특별한 응용 또는 본 발명의 이용에 요구되는 다양한 변형을 수반한다. 첨부된 청구범위는 종래 기술에 의해 허용되는 정도의 선택적 실시예를 포함하도록 해석되어질 수 있다.

Claims (9)

  1. 제 1 컨베이어 링크의 단부와, 상기 제 1 컨베이어 링크의 단부와 상호 결합하는 제 2 컨베이어 링크의 단부를 연결하기 위한 연결 핀으로서,
    상기 제 1 컨베이어 링크의 단부와 상기 제 2 컨베이어 링크의 단부가 서로에 대하여 축방향으로 정렬된 개구부를 포함하여 상기 연결핀이 상기 개구부를 관통하여 연장될 수 있으며,
    상기 연결 핀이,
    a) 고강도 중합체 재질로 제조된 압출성형 코어; 및
    b) 상기 코어에 대하여 외피를 제공하도록 상기 코어를 둘러싸며, 저마찰 중합체 재질로 제조된 압출성형 쉘;을 포함하는,
    연결 핀.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어가 코어의 종축을 따라 코어를 관통하여 연장된 중앙 보어를 포함하는,
    연결핀.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 쉘과 상기 코어가 화학적으로 함께 결합된,
    연결 핀.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 쉘의 저마찰 중합체에 첨가된 윤활제를 포함하는,
    연결 핀.
  5. 제 1 컨베이어 링크의 단부와, 상기 제 1 컨베이어 링크의 단부와 상호 결합하는 제 2 컨베이어 링크의 단부를 연결하기 위한 연결 핀으로서,
    상기 제 1 컨베이어 링크의 단부와 상기 제 2 컨베이어 링크의 단부가 서로에 대하여 축방향으로 정렬된 개구부를 포함하여 상기 연결핀이 상기 개구부를 관통하여 연장될 수 있으며,
    상기 연결 핀이,
    a) 고강도 중합체 재질로 제조된 코어;
    b) 상기 코어에 대하여 외피를 제공하도록 상기 코어를 둘러싸며, 저마찰 중합체 재질로 제조된 쉘; 및
    c) 상기 쉘의 저마찰 중합체에 첨가된 윤활제;를 포함하는,
    연결 핀.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 코어가 코어의 종축을 따라 코어를 관통하여 연장된 중앙 보어를 포함하는,
    연결핀.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 코어와 상기 쉘이 공압출성형된,
    연결 핀.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 쉘과 상기 코어가 화학적으로 함께 결합된,
    연결 핀.
  9. 삭제
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