KR20070052757A

KR20070052757A - 힌지 컨베이어 체인

Info

Publication number: KR20070052757A
Application number: KR1020077003715A
Authority: KR
Inventors: 제프리 에이. 슈마허
Original assignee: 렉스노드 인더스트리즈, 엘엘씨.
Priority date: 2004-07-27
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2007-05-22
Also published as: AU2004322798B2; DE602004016577D1; ATE407903T1; HK1109378A1; WO2006022659A1; JP2008508161A; CA2574631A1; MX2007001089A; BRPI0418971B1; CA2574631C; EP1781558A1; DK1781558T3; ZA200701616B; AU2004322798A1; EP1781558B1; US6978885B1; CN1997574A; BRPI0418971A; CN1997574B; ES2313080T3

Abstract

힌지 컨베이어 체인은 둘 이상의 링크를 포함하며, 각각의 링크는 둘 이상의 링크를 서로 힌지식으로 연결하는 핀과 결합되는 핀 결합면을 포함한다. 둘 이상의 링크를 힌지식으로 연결하는 핀은 둘 이상의 링크의 표면들 중 하나 이상의 핀 결합면과 활주 가능하게 결합되는 외향 표면을 포함한다. 둘 이상의 링크의 하나 이상의 핀 결합면 및 외향 표면 중 하나는 약 2.5 중량% 이상의 구리를 갖는 스틸 합금으로 형성되고, 둘 이상의 링크의 하나 이상의 핀 결합면 중 하나 이상 및 외향 표면 중 다른 하나는 스테인리스 스틸로 형성된다.

Description

힌지 컨베이어 체인{HINGE CONVEYOR CHAIN}

관련 특허출원과의 상호 인용

해당사항 없음.

미연방정부의 연구 지원

해당사항 없음.

본 발명은 힌지 컨베이어 체인용 체인 핀에서의 스틸 합금, 특히 스테인리스 스틸로 제조된 체인 링크와 함께 이러한 체인 핀에 사용하기 위한 스테인리스 스틸 합금을 사용하는 것에 관한 것이다.

일반적으로 스테인리스 스틸 힌지 컨베이어 체인은 기계적으로 컨베이어 체인에 과중한 일이 가해지는 산업 분야에 배치된다. 따라서, 스테인리스 스틸 컨베이어 체인은 플라스틱으로 된 컨베이어 체인보다 상당히 무겁게 로딩될 수 있다. 또한, 스테인리스 스틸 컨베이어 체인은 외부 영향, 특히 예를 들면, 크레이트(crates)가 이송될 때 거리의 먼지 또는 크레이트로부터 발생하는 다른 먼지 또는 예를 들면, 음료 산업에서 (재생된) 병이 이송될 때의 유리 파편(조각 또는 유리 가루)과 같이 먼지 및/또는 이송되어야 하는 (잔류) 제품의 작용에 대한 우수한 저항성을 제공한다.

컨베이어 체인에 의해 사물이 이송될 때, 때때로 체인의 표면상에서 사물이 어느 정도 미끄러질 수 있는 것이 중요하다. 실제로 이는 스테인리스 스틸 컨베이어 체인을 윤활되거나 비윤활되도록 배치함으로써 이루어질 수 있다. 용어 윤활은 이송중에 일반적으로 비누와 같은 (합성) 윤활제의 수성 용액의 형태로 윤활제 층이 도포되는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 비윤활 작동시, 윤활없이 충분히 낮은 마찰 저항이 이미 얻어질 수 있도록, 체인의 표면은 부드러울 필요가 있다.

윤활 및 비윤활 힌지 컨베이어 체인 시스템 모두 사용시 시간이 지남에 따라 마모가 발생한다. 이러한 마모는 체인의 개별적인 링크들을 서로 연결하는 핀에 특히 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 핀의 마모로 인해, 컨베이어 체인은 더 길어질 것이며, 이는 특히 구동 기어(driving gear) 상에서 체인을 스키핑(skipping)하게 하여서 이송 기능을 상실하게 한다. 또한, 핀의 마모를 초래하는 링크들 사이의 상호 유극(mutual play)은, 일반적으로 예를 들면 마모된 컨베이어 체인 상에서 제품이 쉽게 떨어지거나 다른 방식으로 손상되는 것과 같이, 컨베이어에 더 많은 파손을 초래할 것이다. 이러한 마모의 결과로서 컨베이어 체인이 끊어질 수도 있다. 이와 관련하여, 컨베이어 체인이 구동되는 속도는 매우 높을 수 있음에 주의한다. 특히, 단일한 라인의 대량 수송이 요구되는 경우, (예를 들면 보틀(bottles)용 충전 장치에서) 예를 들면 평행한 제품 흐름이 단일한 연속 유동으로 바뀐 후, 단일한 라인의 체인의 속도는 80m/분 이상까지 상당히 증가할 수 있다.

또한, 컨베이어 장비의 수명에 대한 요구 사항이 매우 높다. 일부 경우, 컨 베이어 체인은 6년 이상동안 고장없이 작동할 수 있도록 요구된다. 저속에서는 10년도 예외가 아니다.

본 발명은 둘 이상의 링크를 포함하는 힌지 컨베이어 체인을 제공한다. 각각의 링크는 둘 이상의 링크를 서로 힌지식으로 연결하는 핀과 결합되는 핀 결합면을 포함한다. 둘 이상의 링크를 힌지식으로 연결하는 핀은 둘 이상의 링크의 하나 이상의 핀 결합면과 활주 가능하게 결합되는 외향 표면을 포함한다. 둘 이상의 링크의 하나 이상의 핀 결합면 및 외향 표면 중 하나는 약 2.5 중량% 이상의 구리를 갖는 스틸 합금으로 제조되고, 둘 이상의 링크의 하나 이상의 핀 결합 표면들 중 하나 이상 및 외향 표면 중 다른 하나는 스테인리스 스틸로 제조된다.

본 발명의 일반적인 목적은 마모가 적어서 종래의 힌지 컨베이어 체인보다 사용 기간동안 덜 신장되는 금속 힌지 컨베이어 체인을 제공하는 것이다. 이러한 목적은 스틸 합금으로 형성된 링크들 중 하나 이상의 핀 결합면 및 핀의 외향 표면 중 하나를 약 2.5 중량% 이상의 구리로 형성하고, 링크의 핀 결합면 및 핀의 외향 표면 중 다른 하나를 스테인리스 스틸로 형성함으로써 이루어진다.

본 발명의 여타 목적 및 이점들은 하기의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 상세한 설명에서, 참조 부호는 상세한 설명의 일부를 형성하는 첨부 도면에 대한 것이며, 본 발명이 바람직한 실시예의 예시로서 도시된다.

이하 도면에 나타낸 예시적인 실시예를 참조로 본 발명을 더 설명한다.

도 1은 힌지 컨베이어 체인의 다수의 연속 링크의 저면 사시도,

도 2는 도 1의 체인의 개략적 평면도,

도 3은 도 1 및 도 2의 체인으로부터의 체인 핀의 사시도,

도 4는 상이한 조합의 재료로 형성된 4개의 다른 체인들을 비교한 사이클의 함수로서 도 1에 나타낸 체인의 신장률을 그래프 형태의 테스트 결과로 나타낸 도면, 및

도 5는 상이한 조합의 재료로 형성된 3개의 다른 체인들을 비교한 사이클의 함수로서 도 1에 나타낸 체인의 신장률을 그래프 형태의 테스트 결과로 나타낸 도면이다.

도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 개략적으로 나타낸 것이며, 비제한적인 예시로서 제공된다. 도면에서, 동일하거나 대응하는 부분은 동일한 참조 부호로 지시된다.

도 1 및 도 2는 약 18 중량% 이하의 크롬을 갖는 스틸 합금으로 형성된 일련의 연속 링크(2)를 포함하는 힌지 컨베이어 체인(1)을 나타낸다. 링크(2)는 종전대로 핀(6)에 의해 서로 힌지식으로 연결되어 순환 체인을 형성한다. 여기 설명되는 실시예에서, 체인 핀(6)은 2.5 중량% 이상의 구리를 포함하는 스틸 합금으로 제조되며, 체인 핀(6)의 재료는 링크(2)의 스틸 합금에 대해 실질적으로 논시징(non-seizing)된다.

각각의 링크(2)는 이송면을 형성하며 실질적으로 플레이트형인 상부 플레이 트(3)를 갖는다. 상부 플레이트(3)의 정면(4)에 인접하여, 두 개의 이격되어 있으며 말려진 링크 단부(5a,5b)는 체인 핀(6)들 중 하나를 수용하기 위한 동축 개구를 형성하는 힌지 루프를 형성한다. 상부 플레이트(3)의 배면(5)에 인접하여, 하나의 말려진 링크 단부(5c)가 상이한 체인 핀(6)을 수용하기 위한 개구를 형성하는 힌지 루프를 형성한다. 하나의 말려진 링크 단부(5c)는 인접한 링크(2)의 정면(4) 상의 링크 단부(5a,5b)들 사이의 자유 간극(free interspace)내에 수용된다.

바람직하게, 링크는 하기의 화학 조성(중량%)을 포함하는 201 타입 스테인리스 스틸로 제조된다.:

C	≤0.15
Cr	16-18
Mn	5.5-7.5
Mo	0.2-0.5
P	≤0.06
Si	≤1.0
S	≤0.03
Ni	3.5-5.5

201 타입 스테인리스 스틸의 나머지(balance)는 철 및 불순물이다.

연속 링크의 링크 단부(5a,5b,5c)는 힌지 루프를 통과하는 스틸 체인 핀(6)에 의해 힌지식으로 결합된다. 즉, 인접한 링크들(2)의 상호 맞물린 링크 단부의 정렬된 개구내에 수용된다. 각각의 힌지 루프는 힌지 루프를 통과하는 핀(6)과 결합되는 내향 핀 결합면(11)을 포함한다. 바람직하게, 체인 핀(6)은 하나의 링크(2)의 링크 단부(5a,5b) 내에서 클램핑되며, 인접한 링크(2)들이 서로에 대해 피벗으로 움직일 수 있게 하는 인접한 링크(2)의 링크 단부(5c)와 활주 가능하게 결합된다.

도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 각각의 체인 핀은 단부면(8)을 갖는 실질 적으로 원통형인 스틸 본체(7)를 포함한다. 단부면(8)은 체인 핀(6)의 방사상 외향면(10)에 실질적으로 매끄럽게 연결되며 모따기된 원주 에지(9)를 갖는다. 바람직하게, 체인 핀(6)은 하기의 화학 조성(중량%)을 포함하는 유진 204 구리 스테인리스 스틸(Ugine 204 Cu Stainless Steel)로 형성된다.:

C	<0.08
Cr	16-17
Mn	6.5-8.5
Mo	0.2-0.5
P	<0.04
Si	0.5-1.5
S	<0.01
Ni	1.5-2
Cu	2.5-3.5

유진 204 구리 스테인리스 스틸의 나머지는 철 및 불순물이다.

일 실시예에서, 체인 핀(6)은 1cm 미만, 바람직하게는 약 5mm 내지 8mm, 특히 6.35mm의 직경 및 약 20mm 내지 150mm의 길이를 갖는다. 물론, 체인 핀의 바람직한 치수는 체인의 폭 및 연결되어야 하는 링크 단부의 개수에 좌우된다. 따라서, 본 발명을 구체화하는 체인 핀은 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 임의의 물리적인 치수를 가질 수 있다.

연속 링크(2)들은 이송면에 또는 이송면을 따라 위치되며 화살표(P)에 의해 지시된 이송 방향과 실질적으로 교차하여 연장하는 축선을 중심으로 서로 피벗된다. 따라서, 체인(1)은 체인 스프로켓(chain sprocket) 둘레에 안내될 수 있다. 또한, 이러한 예시적인 실시예에서, 체인 핀(6)은 링크 단부(5a,5b) 내에서 클램핑 되는 동안, 유극을 갖는 중앙 링크 단부(5c) 내에 포함된다. 이로 인해 연속 링크(2)는 이송면과 실질적으로 교차하여 연장되는 축선을 중심으로 서로에 대해 피 벗될 수 있으며, 체인(1)은 편평한 표면내의 굴곡부(bend)를 따라 안내될 수 있다.

본 발명에 따른 핀은, 예를 들면 시작 재료(starting material)로서 인발된 와이어(drawn wire)를 사용하거나 선택하여 절단하는 것과 같이, 공지된 방법으로 제조될 수 있다. 바람직하게, 본 발명에 따른 컨베이어 체인에 사용하기 위한 핀은 인발된 와이어, 보다 바람직하게는 냉간 인발 와이어(cold-drawn wire)로 제조된다.

핀은 경화될 수 있다. 경화된 핀의 마모는 비경화된 핀의 마모보다 30% 이상 더 낮은 것으로 알려져 있다. 경화는 당업자에게 냉간 가공으로 알려진 방법으로 일어난다.

본 발명에 따른 완전한 핀을 전술한 스틸로 제조하는 것이 필수적인 것은 아니다. 본 발명에 따르면, 이러한 스틸은 또한 상이한 재료로 된 핀의 외부 재킷층(outer jacket layer)으로서 존재할 수도 있다. 일반적으로 이러한 층은 예를 들면, 0.5mm 내지 1.5mm, 통상적으로 약 1mm와 같이, 몇십 분의 1 밀리리터 내지 몇 분의 1 밀리미터의 두께를 갖는다. 이러한 재킷층을 갖는 핀은, 예를 들면 핀에 표면 처리를 하는 것과 같이 당업자에게 공지되어 있는 방법으로 얻어질 수 있다.

핀은 본 발병에 따른 컨베이어 체인을 형성하기 위해, 통상적인 방법으로 링크에 삽입된다.

전술한 체인은 다른 재료를 사용하여 형성된 체인과 비교하여 핀 조인트 체인(pin-joint chain)의 마모를 평가하도록 테스트 되었다. 도 4의 그래프에서 체 인C로 지시되어 있는 본 발명의 체인은 하기의 4개의 체인과 비교되었다.: 체인A는 431 타입 스테인리스 스틸로 형성된 핀에 의해 서로 연결된 431 타입 스테인리스 스틸로 형성된 링크들을 포함하고; 체인B는 체인A와 동일한 재료로 형성되며; 체인C는 유진 204 스테인리스 스틸로 형성된 핀에 의해 서로 연결된 201 타입 스테인리스 스틸로 형성된 링크들을 포함하고; 체인D는 304 타입 스테인리스 스틸로 형성된 핀에 의해 서로 연결되는 430 타입 스테인리스 스틸로 형성된 링크들을 포함하며; 체인E는 1045 스틸 합금으로 형성된 링크 및 핀을 포함한다.

평가된 각각의 체인은 표준 컨베이어 베드에서 100lbs 이하 500피트/분으로 비윤활로 가동되었다. 체인은 톱니가 25개인 스프로켓(25 tooth sprockets)에 의해 컨베이어 베드 둘레에서 추진된다. 컨베이어 베드 둘레에서 각각의 완전한 체인의 이동은 한 사이클이다. 체인의 신장은 사이클의 함수로서 체인의 신장률을 측정하는 테스트 중에 주기적으로 측정되었다.

제 1 테스트 결과는 도 4의 그래프에 도시되어 있다. 이 그래프에서, 본 발명을 반영하는 체인C의 신장률은 이 테스트의 다른 체인들에 비해 더 작은 사이클의 함수로 도시되어 있다.

또한, 4개의 체인에 대한 제 2 테스트가 제 1 테스트와 동일한 작업 조건 하에서 실행되었다. 제 2 테스트에서, 도 5의 그래프에서 체인G로 지시되어 있는 본 발명의 체인은 하기의 3개의 체인들과 비교되었다.: 체인F는 나이트로닉 32 스테인리스 스틸(Nitronic 32 Stainless Steel)로 형성된 핀에 의해 서로 연결되는 201 타입 스테인리스 스틸로 형성된 링크들을 포함하고; 체인G는 유진 204 구리 스테인 리스 스틸로 형성된 핀에 의해 서로 연결되는 201 타입 스테인리스 스틸로 형성된 링크들을 포함하며; 체인H는 F202N 스테인리스 스틸(F202N Stainless Steel)로 제조된 핀에 의해 서로 연결된 201 타입 스테인리스 스틸로 형성된 링크들을 포함하고; 그리고 체인I는 1045 스틸 합금으로 형성된 링크 및 핀을 포함한다.

이러한 제 2 테스트의 결과는 도 5의 그래프에 도시되어 있다. 그래프에서, 본 발명을 반영하는 체인G의 신장률은 이 테스트의 다른 체인들과 비교하여 더 작은 사이클의 함수로 도시되어 있다.

양 테스트로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명을 반영하는 체인은 놀라울 정도로 낮은 신장을 나타내며, 이에 따라, 동일한 기간 또는 사이클에 걸쳐 다른 체인보다 더 마모가 더 적다. 체인 핀을 형성하는 스틸 합금에 구리를 첨가하면, 체인이 스프로켓 둘레에서 이동함에 따라, 체인 핀과 링크의 상대운동 중에 링크의 스테인리스 스틸 재료과 결합될 때 자체 윤활 효과를 제공한다.

본 발명은 여기 도시된 실시예에만 제한되지 않는다. 예를 들면, 연속 링크(2)는 도면에 도시된 것과 다른 형상을 갖는 상부 플레이트 및 링크 단부를 포함할 수 있다. 또한, 체인 핀은, 예를 들면 전체 길이에 걸쳐서 계단형상 또는 테이퍼 형상일 때와 같이 변화하는 직경을 가질 수 있다. 또한, 체인 핀 및 링크가 서로 상대운동하므로, 체인 핀은 2.5 중량% 미만의 구리를 함유하는 스틸 합금으로 제조될 수 있으며, 체인 핀에 의해 연결된 하나 이상의 링크는 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 2.5 중량% 이상의 구리를 함유할 수 있다. 또한, 체인 핀은, 2.5 중량% 이상의 구리를 갖는 스틸 합금과 같이, 체인 핀의 방사상 외향 표면을 형성 하며 논시징 특성(non-seizing properties)을 갖는 상이한 스틸 합금으로 형성되는 층을 가지며 개시된 임의의 스틸 합금과 같은 스틸 합금으로 형성된 본체를 가질 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 고려하여 도시되고 설명되었으나, 첨부된 특허청구범위에 의해 한정된 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 이러한 범주 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함이 당업자에게 자명할 것이다. 이러한 변형은 당업자에게 명백할 것이며, 첨부된 특허청구범위에 설명되어 있는 바와 같이 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 이해될 것이다.

Claims

둘 이상의 링크로서, 각각의 상기 링크가 상기 둘 이상의 링크들을 서로 힌지식으로 연결하는 핀과 결합되는 핀 결합면을 포함하는, 둘 이상의 링크, 및

상기 둘 이상의 링크를 힌지식으로 연결하는 핀을 포함하며,

체인 핀(chain pin)이 상기 둘 이상의 링크의 상기 하나 이상의 핀 결합면과 활주 가능하게 결합되는 외향 표면을 포함하고,

상기 둘 이상의 링크의 핀 결합면들 중 하나 이상 및 상기 외향 표면 중 하나가 약 2.5 중량% 이상의 구리를 갖는 스틸 합금으로 형성되고,

상기 둘 이상의 링크의 하나 이상의 상기 핀 결합면들 중 하나 이상 및 상기 외향 표면 중 다른 하나가 스테인리스 스틸로 형성되는

힌지 컨베이어 체인.
제 1 항에 있어서,

상기 스테인리스 스틸이 약 18 중량% 이하의 크롬을 함유하는

힌지 컨베이어 체인.
제 1 항에 있어서,

각각의 상기 둘 이상의 링크가 이송면을 형성하는 상부 플레이트를 포함하고, 상기 상부 플레이트가 정면 및 배면에 인접하여 링크 단부를 구비하며,

인접한 링크들의 상기 링크 단부는 상기 링크 단부를 통과하는 상기 체인핀에 의해 힌지식으로 연결되는

힌지 컨베이어 체인.
제 1 항에 있어서,

상기 두 링크들 중 하나 이상의 핀 결합면 중 하나 이상 및 상기 외향 표면 중 하나가 약 3.5 중량% 이하의 구리를 갖는 스틸 합금으로 형성되는

힌지 컨베이어 체인.
제 1 항에 있어서,

상기 둘 이상의 링크의 하나 이상의 핀 결합면 중 하나 이상 및 상기 외향 표면 중 하나가 약 2.0 중량% 이하의 니켈을 갖는 스틸 합금으로 형성되는

힌지 컨베이어 체인.
제 1 항에 있어서,

상기 체인 핀이 적어도 실질적으로 스틸 합금으로 구성되는

힌지 컨베이어 체인.
제 1 항에 있어서,

상기 둘 이상의 링크의 하나 이상의 상기 핀 결합면 중 하나 이상 및 상기 외향 표면 중 하나가 하기의 조성(중량%):

C <0.08 Cr 16-17 Mn 6.5-8.5 Mo 0.2-0.5 P <0.04 Si 0.5-1.5 S <0.01 Ni 1.5-2

을 갖는 스틸 합금을 포함하는

힌지 컨베이어 체인.
제 7 항에 있어서,

상기 둘 이상의 링크의 하나 이상의 상기 핀 결합면 중 하나 이상 및 상기 외향 표면 중 다른 하나가 하기의 조성(중량%):

C ≤0.15 Cr 16-18 Mn 5.5-7.5 Mo 0.2-0.5 P ≤0.06 Si ≤1.0 S ≤0.03 Ni 3.5-5.5

을 갖는 스틸 합금을 포함하는

힌지 컨베이어 체인.
제 1 항에 있어서,

상기 둘 이상의 링크의 하나 이상의 상기 핀 결합면 중 하나 이상 및 상기 외향 표면 중 하나가 유진 204 구리(Ugine 204 Cu)로 형성되는

힌지 컨베이어 체인.
제 9 항에 있어서, 상기 둘 이상의 링크의 하나 이상의 상기 핀 결합면 중 하나 이상 및 상기 외향 표면 중 다른 하나가 201 타입 스테인리스 스틸(Type 201 Stainless Steel)로 형성되는

힌지 컨베이어 체인.
제 1 항에 있어서,

상기 링크들 중 하나 이상이 상기 하나 이상의 핀 결합면과 동일한 재료로 형성되는

힌지 컨베이어 체인.