KR101873703B1 - 능동-구동 나선형 컨베이어 및 벨트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나선형 경로를 따라 컨베이어 벨트(20)를 능동적으로 구동시키는 나선형 컨베이어에 관한 것이다. 나선형 컨베이어는 그의 주변에 탑의 바닥으로부터 상부까지 연장되는 평행한 구동 부재(14)를 구비한 회전 원통형 탑(10)을 포함한다. 각각의 구동 부재는 탑의 바닥으로부터 상부까지 높이가 변화되는 외측방향으로 돌출된 리지(28)를 포함한다. 높이의 변화는 벨트가 탑으로 진입하고 탑으로부터 빠져 나오는 것을 용이하게 하고, 탑을 따라서 그 경로의 대부분을 따라 벨트의 내측 가장자리와의 튼튼한 능동적인 구동 결합을 용이하게 한다. 또 하나의 변형예에서, 컨베이어 벨트는 벨트의 내측 가장자리에 안내면(78,79)을 구비한 치형부들(62)을 갖는다. 치형부들은 벨트 열들 사이의 구동 부재들을 벨트의 내측 가장자리에 있는 구동면과 구동 결합되도록 안내한다.

Description

능동-구동 나선형 컨베이어 및 벨트{POSITIVE-DRIVE SPIRAL CONVEYOR AND BELT}

본 발명은 일반적으로 전동 컨베이어에 관한 것으로, 특히 컨베이어 벨트가 회전 구동탑 주변의 나선형 경로 내에서 능동적으로 구동되는 나선형 컨베이어에 관한 것이다.

컨베이어 벨트는 때때로 식품 및 기타 재료 등의 물품을 냉동환경 또는 가열환경에서 운반하는데 사용된다.

컨베이어 벨트가 중심 탑, 드럼 또는 케이지(cage) 둘레를 감는 나선형 경로를 따라 이동하는 나선형 컨베이어는 긴 이송 경로에 작은 점유공간을 제공하도록 냉동고 및 오븐에서 사용된다.

일부 나선형 컨베이어들은 중앙의 회전하지 않는 탑에 지지된 나선형 트랙과 같이 구성된다. 컨베이어 벨트는 나선형 경로 외부의 한 지점에 위치된 구동 스프로킷들에 의해 나선형 트랙 주변으로 구동된다. 구동 스프로킷들과의 맞물림 직전에 발생하는 벨트의 최대 장력은 이러한 긴 벨트에 대해서 대단히 높을 수 있다. 최대 벨트 장력을 감소시키기 위해, 오버드라이브(overdrive) 나선형 컨베이어 시스템들이 사용된다. 이들 오버드라이브 시스템에서, 컨베이어 벨트는 벨트의 내측 가장자리와 벨트가 나선형으로 감기는 회전 드럼의 고속 회전하는 외 표면 사이의 마찰 접촉에 의해 구동된다. 벨트는 전체 나선형 경로를 따라 구동되기 때문에 최대 벨트 장력이 감소된다. 그러나, 일부 장력은 드럼과 벨트 가장자리 사이의 유효 마찰 맞물림을 위해 여전히 필요하다. 또한, 마찰 맞물림은 벨트 가장자리와 외측 드럼 표면에 마모를 일으킨다. 드럼을 구동시키기 위해 요구되는 회전 에너지의 대부분은 마찰로 손실되기 때문에, 모터와 동력 요구조건은 대단히 높을 수 있다. 그리고, 오버드라이브 시스템은 드럼의 외측과 벨트의 내측 가장자리 사이의 마찰에 민감하기 때문에, 장력 및 오바라이드의 적절한 설정조건(settings)은 설비 마다 달라진다.

회전 케이지의 외측의 구동 구조체와 컨베이어 벨트의 내측의 구조체가 맞물리는 능동 구동형 나선형 시스템은 오버드라이브 시스템의 단점들 중의 일부를 해결하기 위해 사용되어 왔다. 케이지에서의 규칙적으로 이격된 구동 구조체와 벨트의 내측 가장자리에서의 규칙적으로 이격된 가장자리 구조체 사이에 확실한(능동형) 맞물림이 있기 때문에, 오버드라이브 시스템에서와 같은 미끄러짐이 전혀 없다. 어떠한 추가의 장력이 필요 없으며, 마찰 손실도 더 적다. 그러나, 능동 구동형 나선형 시스템들이 갖는 하나의 문제점은 깔끔하지 못하게 케이지 상의 구동 구조체와 벨트를 맞물리고 구동 구조체로부터 벨트를 분리시킨다는 데에 있다.

본 발명은 능동-구동 나선형 컨베이어 및 벨트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 특징들을 구현하는 컨베이어 벨트의 일 태양은, 열들의 제1 측 가장자리로부터 열들의 반대측 제2 측 가장자리로 이송방향에 수직으로 연장하는 힌지축들을 규정하는 힌지조인트들을 따라서, 연속된 열들 사이에 서로 연결된 벨트모듈의 일련의 열을 포함한다. 힌지조인트들은, 제1 측 가장자리가 이송 경로 내 굴곡부(turn)의 내측에 있을 때, 열들이 함께 제1 측 가장자리에서 접혀 질(collapse) 수 있는 이송방향으로 유격(play)을 가진다. 제1 측 가장자리는 구동면을 가진다. 치형부들은 열들의 제1 측 가장자리로부터 말단부까지 외측방향으로 돌출한다. 컨베이어 벨트를 이송방향으로 구동시키기 위해 구동 부재가 열 또는 연속된 열의 구동면과 구동 접촉상태에 있도록 각 치형부 상의 안내면은 치형부들 사이에 외부 구동 부재의 단부를 안내하도록 배향되어 있다.

본 발명의 또 하나의 태양에 있어서, 나선형 컨베이어의 일 변형예는 바닥으로부터 정상까지 연장되는 바깥 주변부를 갖는 회전 원통형 구동탑을 포함한다.벨트 진입 레벨은 위로 올라가는 스파이럴의 바닥에 근접하거나 또는 아래로 내려가는 스파이럴의 정상에 근접한다. 평행한 구동 부재들은 구동탑의 주변 상에서 길이방향으로(in length) 연장된다. 각각은 바닥 단부(bottom end)에서 정상 단부(top end)까지 외측으로 방사상으로 돌출된 리지를 갖는다. 리지들의 바닥단부들은 위로 올라가는 스파이럴의 벨트 진입 레벨로부터 위쪽으로 제1 거리만큼 들어가 위치되어 있거나, 또는 리지들의 정상 단부들은 아래로 내려가는 스파이럴의 벨트 진입 레벨로부터 아래쪽으로 제1 거리만큼 들어가 위치되어 있다. 컨베이어 벨트는 회전 원통형 구동탑의 바깥 주변 둘레의 나선형 이송 경로를 따라 이송방향으로 상승 또는 하강한다. 컨베이어 벨트는 상면과 하면을 가지며, 연속된 열들 사이에 상기 열들의 제1 측 가장자리로부터 상기 열들의 반대측의 제2 측 가장자리까지 이송 방향에 수직으로 연장하는 힌지축들을 규정하는 힌지조인트들을 따라서, 연속된 열들 사이에 서로 힌지 상태로 연결되는 복수 열의 벨트모듈들을 포함한다. 힌지조인트들은, 제1 측 가장자리가 나선형 이송 경로의 내측에 있을 때, 열들이 제1 측 가장자리에서 함께 접힐 수 있도록 이송 방향으로 유격(play)을 가진다. 각 열의 제1 측 가장자리는 구동면 및, 치형부들 사이에, 위로 올라가는 스파이럴의 리지들의 바닥 단부들 또는 아래로 내려가는 스파이럴의 리지들의 정상 단부들을 안내하여, 리지들이 구동면들과 구동접촉 상태로 위치되어 컨베이어 벨트를 나선형 경로를 따라 이송방향으로 구동시키도록 배향된 안내 표면들을 갖는 일련의 외측으로 연장된 치형부들을 포함한다.

또 다른 변형예의 나선형 컨베이어는 바닥으로부터 정상까지 연장되고 수직축을 중심으로 회전하는 구동탑을 포함한다. 평행한 구동 부재들은 구동탑의 바닥으로부터 정상까지 길이방향으로 연장된다. 각 구동 부재들은 외측으로 돌출된 리지를 가지며 리지의 수직축으로부터의 거리는 구동탑의 바닥에서 정상으로 가면서 변한다. 컨베이어 벨트는 벨트의 내측 가장자리와 맞물린 구동 부재들의 리지들에 의해 구동탑 둘레의 나선형 경로 상에서 확실하게(능동적으로) 구동된다.

도 1은 본 발명의 특징들을 구현하는 나선형 컨베이어 시스템의 개략적인 측면도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 구동탑의 구동 부재들의 하부 세그먼트의 측면도 및 정면도(head-on view)이다; 및 도 2c는 도 1의 구동탑의 구동 부재들의 하부 세그먼트가 진입하는 나선형 컨베이어 벨트의 평면도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 구동탑의 구동 부재들의 중간 세그먼트의 측면도 및 정면도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 1의 구동탑의 구동 부재들의 상부 세그먼트의 측면도 및 정면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 특징들을 구현하는 측부굴곡(sideflexing) 컨베이어 벨트모듈의 내측 가장자리의 상면 사시도 및 저면 사시도이다.
도 6은 본 발명의 특징들을 구현하는 측부굴곡 컨베이어 벨트모듈의 다른 변형예의 내측 가장자리의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 특징들을 구현하는 측부굴곡 컨베이어 벨트모듈의 또 다른 변형예의 내측 가장자리의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 특징들을 구현하는 측부굴곡 컨베이어 벨트모듈의 또 다른 변형예의 내측 가장자리의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 특징들을 구현하는 측부굴곡 컨베이어 벨트모듈의 또 다른 변형예의 내측 가장자리 및 구동탑의 주변의 평면도이다.
도 10은 도 5a 및 도 5b의 모듈들로 이루어진 컨베이어 벨트의 내측 가장자리의 일부분의 사시도이다.
도 11은 도 5 내지 도 8에 보여진 모듈형 컨베이어 벨트를 사용하는 또 하나의 나선형 컨베이어의 측면도이다.
도 12는 도 11에서와 같은 나선형 컨베이어 벨트의 구동 부재의 일 부분의 사시도이다.
도 13은 선 13-13에 따라 취해진 도 12의 구동 부재의 단면도이다.
도 14는 벨트 진입 레벨에서의 구동탑을 보여주는 도 11의 나선형 컨베이어의 일 부분을 보여주는 측면도이다.
도 15는 컨베이어 벨트의 구동 부재들과의 초기 맞물림을 보여주는 도 11의 나선형 컨베이어의 벨트 진입 레벨에서의 확대도이다.
도 16은 도 5 내지 도 8에 보여진 모듈들로 만들어진 컨베이어 벨트들과 함께 사용될 수 있는 탑의 주변에 나선형 구동 막대들을 갖는 나선형 구동탑의 다른 변형예의 측면도로서 힘 다이어그램이 중첩되어 있다.
도 17 및 도 18는 도 5 내지 도 8에 보여진 모듈들로 만들어진 컨베이어 벨트들과 함께 사용될 수 있는 외측으로 연장하는 바닥 스커트 부분들을 갖는 구동탑들의 두 개의 다른 변형예들의 사시도들이다.

본 발명의 이들 장점들 및 이점들이 아래의 설명, 특허청구범위 및 첨부 도면을 참고함으로써 더 잘 이해될 것이다.

나선형 컨베이어가 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 나선형 컨베이어는 수직축(12)을 중심으로 회전하도록 구동되는 원통형 드럼 또는 케이지의 형태의 구동탑(10)을 포함한다. 회전탑은 복수의 평행하고, 대체로 수직인 구동 부재들(14)을 가지며, 구동 부재들은 회전탑의 주위(16)에 걸쳐서 규칙적으로 이격되어 있다. 각 구동 부재는 탑의 바닥부(18)와 정상부(19)사이에서 길이방향으로 연장되어 있다. 컨베이어 벨트(20)는 탑 둘레에 복수개의 층으로 된(multi-tiered) 나선형 경로를 따른다. 경로는 나선형 캐리웨이(carryway)에 의해 또는 바닥에 위치한 캐리웨이 및 벨트 상에 장착된 스태커 판들(stacker plates)에 의해 규정된다. 벨트의 내측 가장자리는 구동 부재들과 확실하게(능동적으로) 맞물리며, 구동 부재들은 벨트가 회전함에 따라서 벨트를 탑 위쪽으로 구동시킨다. 벨트가 탑의 위에 있는 출구로부터 바닥에 있는 입구로 다시 전진함에 따라, 벨트는 다양한 권취, 아이들 및 공급 스프로킷들(22)의 둘레를 거쳐서 이동한다. 탑(10)은 그의 바닥이 베이스(24)에 설치되며 모터 및 기어들(도시되지 아니함)에 의해 회전된다.

구동 부재들(14)의 각각은, 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 바닥부(18)에서 구동탑(10)의 하부 링(27)에 부착된 대체로 수직인 레일(26), 및 레일의 외측으로 돌출한 리지(ridge)(28)를 포함한다. 레일의 거의 전체 길이를 따라서 레일의 외부면(34)을 덮는 오버레이(32) 위에 형성된 리지가 보여진다. 도 2c에 보여진 바와 같이, 탭들(36)은 오버레이를 레일에 유지시킨다. 리지는 오버레이 위에 형성되는 것 대신에, 레일에 바로 용접되거나 레일과 일체식으로 형성되어도 무방하다.

각 구동 부재의 하부 세그먼트(38)에서, 리지(28)는 일정한 높이 구역(40) 및 경사진 구역(42)을 포함한다. 일정한 높이 구역은 레일의 바닥에서 시작하여 위쪽으로 경사진 구역까지 연장된다. 리지(28)의 높이는 일정한 높이 구역의 높이 h2에서 경사진 구역의 상단의 최대 높이 h₁까지 증가한다. 다시 말하면, 리지(28)의 구동탑의 수직축(12)(도 1)으로부터의 거리는 일정한 거리로부터 경사진 구역의 상단에서 더 긴 거리로 증가한다. 하부 세그먼트(38)의 일정한 높이 구역은 각도 α 만큼 수직으로부터 굽어있다.

도 2b 및 2c에 보여진 바와 같이, 구동탑의 하부 세그먼트의 바닥부분에서의 리지의 수직 이탈 방위(off-vertical orientation) 및 낮은 높이 h₂로 인해 컨베이어 벨트(20)의 회전탑으로의 진입이 용이하게 된다. 컨베이어 벨트(20)는 종래 방식에 따라 힌지봉들(도시되지 아니함)에 의해 열간(row-to-row) 상호 연결된 벨트모듈(44)의 일련의 열로 구성된 모듈형 플라스틱 컨베이어 벨트로서 보여진다. 벨트가 접선방향으로 회전탑(10)으로 전진함에 따라, 벨트의 내측 가장자리들(46) 중의 하나는 리지들(28)의 하나와 접촉할 수 있다. 벨트가 구동탑 쪽으로 더 가깝게 향해짐에 따라, 리지는 궁극적으로 내측 가장자리를 벗어나서 인접한 벨트 열들 사이의 갭(48)안으로 미끄러져 빠져든다. 하부 세그먼트에서의 리지의 굽은(각진) 방위는 벨트가 그의 경사진 나선형 경로(50)를 따라 이동함에 따라서 벨트를 적절한 맞물림 상태로 안내하는 것을 돕는다. 벨트가 구동 부재들의 하부 세그먼트(38)의 경사진 구역(42)에 도달할 때까지 리지는 벨트열의 내측 가장자리의 정확히 상류의 위치를 취해왔다. 이 위치에서, 구동 부재는 벨트의 내측 가장자리와 맞물려져서 미끄럼이 없이 나선형 경로(50)를 따라서 벨트를 확실하게 이동시킨다. 경사진 구역(42)에서, 리지는 높이가 그의 최대높이 h1까지 서서히 증가한다. 또한 최대-높이 구동 부재(14’)에 의해 표시된 바와 같이, 점진적인 증가는 벨트가 회전탑과 완전히 확실한 맞물림 상태(full positive engagement)로 전이되는 것을 돕는다.

리지(28)는 각 구동 부재(14)의 중간 세그먼트(52)에서 최대높이 h1로 연장된다. 중간 세그먼트에서 리지의 수직축(12)(도 1)으로부터의 거리는 일정하다. 도 3a 및 3b에 보여진 바와 같이, 중간 세그먼트는 하부 세그먼트(38) 바로 위에 있는 구동탑의 둘레에 배열된다. 중간 세그먼트는 탑의 높이의 대부분을 구성하며 따라서 컨베이어 벨트의 구동 맞물림의 대부분을 제공한다. 중간 세그먼트는 보여진 바와 같이 수직이거나 또는 수직으로부터 기울어질 수 있다. 도 4a 및 4b에 보여진 바와 같이, 탑(10)의 정상부(19)로부터의 벨트 출구 바로 앞에서, 리지의 높이는 최대 높이 h₁에서 정상부에서의 제로로 점점 낮아진다. 점점 낮아지는 것은 각 구동 부재(14)의 상부 세그먼트(54)에서 일어난다. 각 레일의 상부는 상부 림(56)에 부착된다. 상부 세그먼트에서 리지(28)의 높이 감소 또는 구동탑의 수직축으로부터의 리지의 거리는 벨트가 회전탑의 구동 부재들로부터 서서히 및 가지런히 이탈될 수 있게 한다.

그래서, 도 1 내지 도 4의 나선형 컨베이어는, 나선형 회전 구동탑의 아래에서 위로 높이가 변하는 리지와, 벨트의 내측 가장자리를 맞물리게 하는 구동 부재들을 가지고, 나선형 경로를 따라서 오버드라이브(overdrive)없이 컨베이어 벨트를 확실하게 구동한다.

도 5a 및 5b에 보여진 가장자리 벨트모듈(60)이 도 2c의 벨트(20)의 가장자리 구조와 다른 가장자리 구조를 갖는 측부굴곡 컨베이어 벨트를 구성하는 데 사용될 수 있다. 가장자리 모듈(60)은 벨트의 측 가장자리(66)의 캐비티(64)에 부착된 텐트-형상 치형부(62)를 갖는다. 치형부는 모듈의 상면(68)으로부터 캐비티(64)안으로 압착된다. 치형부의 베이스(74)로부터 연장되는 돌출부(72)의 코너안으로 나사 결합된 나사(70)의 머리부는 캐비티의 내측 코너에서 모듈의 바닥면(69)을 차지하여, 치형부를 모듈에 부착시킨다. 나사를 제거함으로써 모듈로부터 치형부는 분리될 수 있다. 돌출부(72)는 힌지봉을 벨트내에 유지하는 것을 돕기 위하여 모듈의 피봇봉 구멍(76)을 부분적으로 가린다. 가장자리 모듈의 이 변형예에서는 치형부는 대신에 바닥면(69)으로부터 삽입되어 동일한 방식으로 유지될 수 있다. 그래서 이들 치형부들은 상면(68)으로부터 위쪽으로 연장되거나 또는 바닥면(69)으로부터 아래쪽으로 연장될 수 있다. 텐트-형상 치형부는 치형부의 말단부(80)로부터 거리를 두고 갈라지는 한 쌍의 안내 표면들(78, 79)을 갖는다.

벨트모듈의 내측 가장자리로부터 연장되는 치형부의 또 다른 변형예가 도 6에 도시되어 있다. 이 모듈에서, 다이아몬드-프리즘-형상 치형부(82)가 모듈(86)의 내측 가장자리(84)의 외측으로 방사상으로 연장된다. 다이아몬드-형상 치형부는 모듈과 같이 일체로 성형되며 네 개의 안내 표면들(88A 내지 88D) 및 두 개의 수직 구동 면들(89A, 89B)을 갖는다. 도 5a 및 5b의 텐트-형상 치형부(62)는 가장자리 모듈과 일체로 형성될 수 있으며 도 6의 다이아몬드 형상 치형부는 모듈에 부착될 수 있는 독립부품으로서 만들어질 수 있다는 것은 명백할 것이다. 일체로 성형된 치형부를 갖는 또 다른 벨트모듈이 도 7에 도시되어 있다. 벨트모듈(130)은 모듈의 내측 가장자리(134)로부터 외측으로 방사상으로 돌출되는 절단된 삼각프리즘 형상 치형부(132)를 갖는다. 안내 표면들(136,137)은 모듈의 정상 및 바닥 표면들로부터 수렴한다. 삼각프리즘의 베이스는 구동면(138)으로서 역할을 한다. 도 8의 벨트모듈(140)은 원통형 오벌(oval) 형태의 치형부(142)를 갖는다. 치형부는 둥근 안내 표면들(145,146) 및 그 사이에 놓이는 양 구동면들(146,147)을 갖는다.

*도 5a 및 5b에 보여진 바와 같은 내측 가장자리를 갖는 모듈들로 이루어진 컨베이어 벨트(90)의 일부분이 도 10에 도시되어 있다. 벨트 부분은 이송방향(96)에 수직으로 연장되는 힌지조인트들(94)에서 힌지봉들(93)에 의해 열들(92)로 서로 연결된 모듈들을 보여준다. 벨트의 피치는 연속적인 힌지들 사이의 거리이다. 힌지봉 구멍들(98)은 이송방향으로 길게 형성되어, 벨트의 측면 가장자리(100)가 굴곡부(turn)의 내부에서 접히기 충분할 정도의 이송방향 유격을 제공하며 반면에 반대편의 외측 가장자리는 팽창하여 외측 반경상에서 더 긴 경로를 따른다. 벨트(90)는 나선형 구동탑으로 진입할 때 낮은 장력상태에 있을 수 있기 때문에 열들은 도 10에 보여진 바와 같이 함께 접힐 수 있다. 치형부(62)의 후행 안내 표면들(79)은 그의 말단부들(80)로부터 연속적인 후행 모듈들과 마주하는 구동면들(102)쪽으로 아래로 기울어진다(하강한다). 치형부(62)의 선행 안내 표면들(78)은 그의 말단부들(80)으로부터 반대방향으로 연속적인 선행 모듈들상의 후방으로 면하는 구동면들(102)쪽으로 기울어진다. 벨트의 가장자리들상의 반대편 면들(103)은 벨트가 반대방향으로 작동된다면 구동면으로서 사용될 수 있다.

탑 주위의 나선형 경로(106)를 따르는 컨베이어 벨트(90)를 갖는 나선형 구동탑(104)이 도 11에 도시되어 있다. 수직 구동 부재들(112)은 탑의 정상(114)에서 바닥(115)으로의 길이 방향으로 연장된다. 구동 부재들은 바람직하게는 최적 동작특성을 위한 벨트 피치의 정수 배와 동일한 간격들로 배열된다. 그러나, y는 또한 벨트 피치의 비 정수 배로 또는 벨트 피치의 여러 가지 정수 배들로 불균일하게 이격될 수 있다. 리지들(116)은 리지들의 정상 단부들(118)에서 바닥 단부들(119)로 이격된 구동 부재들(112)의 외측으로 방사상으로 돌출된다. 본 실시예에서, 컨베이어는 나선형으로 상승하는 이송방향(110)을 갖는 방향(108)으로 회전하는 위로 올라가는 스파이럴이다. 벨트는 초기에는 리지들의 바닥 단부들(119) 아래에 있는 벨트 진입 레벨(120)에서 탑과 맞물린다. 벨트는 리지들(116)의 바닥 단부들(119)의 레벨로 상승하기 전에 약간 경사진 경로상에서 약 90°정도로 또는 벨트의 내측 가장자리가 접히는 데 요구되는 임의의 원주의 아크 길이로 탑 둘레에 올라탄다.

도 12 및 13에 보여진 바와 같이, 리지(116)의 바닥 단부(119)는 점점 좁아진다. 구동 부재(112)는 그의 길이의 대부분을 따라서 외측으로 돌출되어 있는 리지를 갖는 평탄한 스트립이다. 스트립의 양 가장자리들에 있는 홈들(121)은 탑의 주위를 형성하는 주위구조(122)의 가장자리들을 수용한다.

컨베이어 벨트의 위로 올라가는 스파이럴과의 맞물림은 도 14 및 15에 도시되어 있다. 도 14는 리지들(116)의 바닥 단부들(119) 아래에서 탑과 맞물리는 컨베이어 벨트의 바닥 층(bottom tier)을 보여준다. 리지들의 바닥 단부들은 벨트 진입 레벨(120)보다 수직거리(124)만큼 들어가 위치되어 있다. 탑의 이 들어간 부분에서, 벨트의 내측 가장자리는 탑의 주위와 마찰접촉 상태로 탑을 따라서 올라타서, 벨트의 내측 가장자리에 접힐 기회를 부여한다. 결국 벨트(90)는 리지들(116)의 바닥 단부들(119)로 상승한다. 리지(116)의 말단부(119)는 세 개의 장소들, 즉 (a) 선행 안내 표면(78);(b) 후행 안내 표면(79); 또는 (c) 말단부(80) 중의 하나에서 벨트 열들 중 하나의 상면(68)에서 위쪽으로 연장하는 치형부(62)와 우선 접촉한다. 초기 접촉이 선행 안내 표면(78)상에서 일어난다면, 리지가 열들 사이에 선행 열을 확실하게 구동할 위치에 끼워 맞추어지도록 리지의 바닥 단부(119)가 선행 안내 표면을 타고 내리눌러서 그 열을 선행 열에서 멀리 후방으로 밀어내는 경향이 있다. 리지(116)의 바닥 단부(119)가 먼저 후행 안내 표면(79)과 접촉한다면, 바닥 단부가 안내 표면 아래로 미끄러져 열과 연속하는 후행 열 사이의 갭 안으로, 리지의 선행 면(126)이 구동력을 열의 구동면(102)(도 10)에 전달할 위치로, 들어간다. 리지의 바닥 단부가 치형부(62)의 상부 말단부(80)와 먼저 접촉한다면, 리지는 마찰 및 임의의 벨트 장력에 따라서, 어느 한쪽의 안내 표면 아래로 미끄러질 수 있다.

아래로 내려가는 스파이럴에서는, 작동이 유사하다. 벨트 진입 레벨이 탑의 위에 있는 리지들의 상부 단부들 보다 위에 있다. 리지들은 진입레벨아래에서, 벨트의 내측 가장자리가 탑의 주위에 접촉하여 접히기에 충분한 정도의 수직 거리만큼 들어가 위치되어 있다. 아래로 내려가는 스파이럴의 벨트용 치형부는 벨트의 바닥면으로부터 아래로 연장되어 리지들의 상부 단부들과 맞물린다. 도 6에 보여진 바와 같이 상하로 배향된 안내 표면들(88A 내지 88D) 및 구동면들(89A, 89B)을 가지거나, 또는 도 8에 보여진 바와 같이 둥근 바닥 안내 표면들(144, 145) 및 구동면들(146, 147)을 갖는 모듈들로 이루어진 컨베이어 벨트는 아래로 내려가는 스파이럴 및 또한 위로 올라가는 스파이럴 모두에 사용될 수 있으며 양 방향으로 구동될 수 있다. 도 6 및 8의 치형부들은 그것들의 수직 및 수평 중앙선들에 대하여 대칭이다. 도 7의 모듈에 있는 삼각형 치형부(132)의 두 안내 표면들(136, 137)은 이러한 모듈들로 이루어진 컨베이어 벨트가 그의 구동면(147)에 접촉하여 위로 올라가는 스파이럴 또는 아래로 내려가는 스파이럴에서 구동될 수 있게 한다.

*도 9는 각 열의 외측으로 방사상으로 연장되는 복수의 치형부들을 갖는 가장자리 모듈들(150)을 갖는 측부굴곡 컨베이어를 보여준다. 치형부들(152, 153)의 각각은 톱날형상을 형성하는 선행 각진 안내 표면(154) 및 후행 구동면(156)을 갖는다. 구동탑의 주위상의 각 구동 부재(158)는 선행 구동면들(162)을 갖는 복수의 톱날-형상 리지들(160)을 갖는다. 안내 표면들(154)은 리지들의 선행 구동면들(162)을, 선행 구동면(156)과 구동접촉상태로 안내한다. 탑상의 리지들은 벨트상의 치형부들보다 약간 더 얇아서 그것들이 더 용이하게 서로 끼워 맞추어진다. 그리고 더 높은 치형부 밀도는 구동탑에 더 많은 이용가능한 맞물림 점들을 제공한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 구동탑의 주위들에 있는 구동 부재들과 도 11 내지 도15에 도시된 구동탑에 있는 구동 부재들은 대체로 수직이지만, 구동 부재들은 도 16에 보여진 바와 같이 수직으로부터 벗어나 비스듬히 기울어질 수 있다. 구동탑(166)은 그의 구동 부재들상에, 탑의 주위(170)상에 수직으로부터 벗어나서 비스듬히 기울어져 있는 리지들(168)을 가져, 나선형 배열을 형성한다. 나선형 경로(174)을 따라서 아래로 내려가는 스파이럴로서 동작하는 컨베이어 벨트(172)가 도시되어 있다. 벨트는 도 7에 보여진 치형부들, 즉 이송방향에 비스듬한 면을 갖는 치형부들을, 바람직하게는 수직으로부터 벗어난 구동 리지들의 사면과 동일한 각도에 갖는 가장자리 모듈들을 가지고 구성된다. 바닥 안내 표면(136)은 구동 부재들의 상부 단부(176)를 벨트 가장자리와의 초기 접촉상태로 안내한다. 리지들의 선행 가장자리들(178)은 가장자리 모듈의 상부 안내 표면들(137)과 맞물리며, 그것들은 대신에 구동 표면들로서 역할을 한다. 도 16의 탑 위에 중첩된 힘 다이어그램은, 비스듬한 리지(168)의 선행 면(178)에 의해 유사하게 비스듬한 치형부 면(137)(확대하여 보여짐)에 대하여 가해지고 그 면에 수직방향으로 작용하는 전체 힘 F_T는 아래방향 수직성분 F_V를 가지며, 그 수직성분은 컨베이어 벨트의 내측 가장자리를 아래로 유지시키는 것을 돕는다는 것을 보여준다. 이것은 앞서의 변형예들에서와 같은 수직 구동 부재들을 갖는 나선형(spiral) 구동탑으로 진입하는 컨베이어 벨트에서 필요하였을 추가적인 홀드다운 구조(hold down structure)에 대한 필요성을 없앤다. 그리고 도 16의 전방으로 비스듬한 리지들에 있어서, 컨베이어 벨트는 구동탑의 회전보다도 더 빠르게 이동할 것이다. 리지들이 역으로 비스듬하다면, 벨트들은 더 느리게 이동할 것이다.

구동탑들의 두 개의 다른 변형예들이 도 17 및 18에 도시되어 있다. 도 17의 구동탑(180)은 원통형 상부 부분(182) 및 탑의 수직축(186)으로부터 탑의 바닥(188)쪽으로 외측으로 경사된 스커트 부분(184)을 갖는다. 도 18의 구동탑(190)은 제1 직경 d₁을 갖는 상부 부분(192)을 갖는다. 스커트 부분(194)은 상부 부분(192)의 제1 직경 d₁ 보다 더 큰 제2 직경 d₂을 갖는 바닥 부분(196)을 포함한다. 경사진 부분(197)은 바닥 부분(196)을 상부 부분(192)에 연결한다(경사도는 도면들에서 과장되게 도시되어 있다). 바닥에서부터 스커트 구동탑들(skirted drive towers) 중의 어느 하나로 진입하는 컨베이어 벨트는 벨트의 외측가장자리에서 약간의 정도의 초기 장력을 갖는다. 컨베이어 벨트의 내측가장자리는 그것이 탑의 스커트 부분을 나선형으로 올라탐에 따라서 접혀지기 시작하기 때문에, 탑의 직경은 스커트 부분에서 약간 감소하여 컨베이어 벨트의 외측 가장자리에서의 장력을 없애주는 것을 돕는다.

그래서, 도 11 내지 도 18의 나선형 컨베이어들은, 벨트의 내측 가장자리를, 초기에 벨트 상의 구동면에 접촉하여 구동위치로 안내되는 리지와 맞물리게 하는 구동 부재와 함께, 컨베이어 벨트를 나선형 경로를 따라서 오버드라이브 없이 확실하게(positively) 구동시킨다. 그리고 나선형 컨베이어 시스템은 또한 벨트들의 내측 굴곡부 반경이 구동탑의 반경과 일치하지 않은 벨트들의 사용을 가능케 한다.

Claims (13)

1. 바닥으로부터 정상까지 연장되고 수직축을 중심으로 회전하는 구동탑; 및
   상기 구동탑의 바닥으로부터 정상까지 길이방향으로 연장된 복수의 평행한 구동 부재들을 포함하고,
   각 구동 부재는, 상기 구동탑의 상기 바닥으로부터 상기 정상까지 수직축으로부터의 거리가 변하는, 외측으로 돌출된 리지를 포함하고,
   상기 구동탑은 제1 지름을 갖고 수직인 상부 부분, 및 상기 구동탑의 상기 바닥을 향하여 수직축으로부터 멀어지며 외측방향으로 경사진 스커트 부분을 갖고,
   상기 스커트 부분은 상기 제1 지름보다 큰 제2 지름을 갖고 수직인 바닥 부분 및, 상기 바닥 부분과 상기 상부 부분을 연결하는 경사진 부분을 포함하는 나선형 컨베이어.
2. 제1항에 있어서,
   상기 리지의 수직축으로부터의 거리는 상기 구동 부재의 길이를 따라 일정한 나선형 컨베이어.
3. 제1항에 있어서,
   각 구동 부재는 상기 구동탑의 정상에 있는 상부 세그먼트를 포함하고, 상기 상부 세그먼트의 리지의 높이는 구동탑의 정상을 향하여 점점 낮아지는 나선형 컨베이어.
4. 제3항에 있어서,
   상기 리지의 높이는 상기 상부 세그먼트에서 직선적으로 점점 낮아지는 나선형 컨베이어.
5. 제1항에 있어서,
   각 구동 부재는 상기 구동탑의 바닥에 있는 하부 세그먼트를 포함하고, 상기 리지는 상기 하부 세그먼트 위로 상기 구동탑을 따라 수직으로 연장하며 상기 하부 세그먼트에서 수직으로부터 굽어 있는 나선형 컨베이어.
6. 제1항에 있어서,
   각 구동 부재는 상기 구동탑의 바닥에 있는 하부 세그먼트를 포함하고, 상기 하부 세그먼트에서 리지의 높이는 리지 길이를 따라 일부에서 경사지는 나선형 컨베이어.
7. 제6항에 있어서,
   상기 하부 세그먼트에서의 상기 리지의 수직축으로부터의 거리는 경사진 부분 아래에서 일정한 나선형 컨베이어.
8. 제1항에 있어서,
   리지는 중간 세그먼트에 의해 연결된 하부 세그먼트 및 상부 세그먼트와 길이방향으로 이어지고, 상기 중간 세그먼트에서의 리지의 수직축으로부터의 거리는 일정한 거리이고, 상기 상부 세그먼트에서의 리지의 수직축으로부터의 거리는 상기 일정한 거리에서 제로(0)까지 상기 구동탑의 정상을 향하여 감소하며, 상기 하부 세그먼트에서의 리지의 수직축으로부터의 거리는 상기 일정한 거리에서 더 작은 거리로 상기 구동탑의 바닥을 향하여 감소하는 나선형 컨베이어.
9. 제1항에 있어서,
   상기 리지는, 수직축으로부터의 제1 일정한 거리를 규정하고, 상기 수직축으로부터의 보다 큰 제2 거리로 증가된 후 상기 제2 거리로 일정하게 유지되고, 마지막으로 수직으로부터 상기 구동탑의 정상까지의 거리가 감소되는, 바닥에서 정상까지의 프로파일을 가지는 나선형 컨베이어.
10. 제9항에 있어서,
    프로파일이 상기 제1 일정한 거리로 일정한 리지는 수직으로부터 벗어난 각도를 갖는 나선형 컨베이어.
11. 제1항에 있어서,
    컨베이어 벨트의 내측 가장자리와 맞물리는 상기 구동 부재들의 리지들에 의해 상기 구동탑 주변의 나선형 경로 상에서 능동적으로 구동되는 컨베이어 벨트를 더 포함하는 나선형 컨베이어.
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