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1. (WO2010079839) TAPER PULLEY
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注: テキスト化された文書

明 細 書

発明の名称 テーパプーリ

技術分野

0001  

背景技術

0002  

発明の開示

発明が解決しようとする課題

0003  

課題を解決するための手段

0004  

発明の効果

0005  

図面の簡単な説明

0006  

符号の説明

0007  

発明を実施するための形態

0008  

実施例

0009  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7  

補正された請求の範囲(条約第19条)

1   2   3   4   5   6   7   8  *   9  *   10  *   11  *   12  *   13  *   14  *  

図面

1   2   3  

明 細 書

発明の名称 : テーパプーリ

技術分野

[0001]
 本発明は、カーブコンベヤに使用されるテーパプーリであって、特に低温環境下で使用されるテーパプーリに関する。

背景技術

[0002]
 従来、食品等の小物搬送物の搬送方向を転換する目的等で、カーブコンベヤが使用される場合がある(例えば、特許文献1参照)。カーブコンベヤにおいて、ベルトが張設されるプーリは、カーブの内側が小径でカーブの外側が大径となるテーパプーリである。テーパプーリのうち、駆動テーパプーリは通常、その外周面がゴムで構成されており、そのゴム表面とベルトとの摩擦伝動によりベルトを走行させる。
 テーパプーリの外周面を形成するゴムとしては、通常、硬度80°前後のウレタンゴムが使用される。このようなウレタンゴムが使用されたプーリは、通常の使用状態(例えば、温度0~40℃の環境下)では、小径部及び大径部において多少のスリップが生じるものの、プーリ外周面の大部分においてスリップが生じないので、駆動力がベルトに適正に伝達される。
 近年、常温のみならず、冷凍庫内等の低温環境下においても、カーブコンベヤの使用が検討されつつある。しかし、上記ウレタンゴムが使用された駆動テーパプーリでは、低温環境下においてプーリ外周面の硬度が著しく上昇し、外周面全域においてスリップが起こり、駆動力がベルトに殆ど伝達されないという問題がある。
 なお、テーパプーリは、摩擦係数をその外周面全域にわたって同一にすることが一般的である。但し特許文献2に示すように、スティックスリップ現象を防止するために、外周面を軸方向において3領域に分割し、各領域に凹凸が設けられ、摩擦係数を小径側の分割領域で最も高くし、大径側の分割領域で最も低くする場合がある。
特許文献1 : 特開2003−89410号公報
特許文献2 : 特開2007−308213号公報

発明の開示

発明が解決しようとする課題

[0003]
 低温環境下でベルトを適切に運転するために、テーパプーリの外周面のゴムとして、ウレタンゴムの代わりに、耐寒性の高いSBR、BR等の天然ゴム系が使用されることが考えられる。しかし、これらゴムが使用されると、常温下のみならず低温環境下においても駆動力が適切に伝達されるものの、ウレタンゴムと同様に小径部及び大径部においてスリップが発生する。SBR、BRは、ウレタンゴムに比べると耐摩耗性が低く、そのため、スリップしている小径部及び大径部でゴム表面が顕著に磨耗し、やがてはプーリ全域にわたってゴム磨耗が発生する。
 本発明は、以上問題点に鑑みてなされたものであり、低温環境下で使用された場合であっても、ベルトに駆動力を適切に伝達でき、かつ表面磨耗が抑制されるテーパプーリを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0004]
 本発明に係るテーパプーリは、大径部及び小径部の外周面における−30℃の硬度が、それら大径部及び小径部の間に位置する中径部の外周面における−30℃の硬度よりも高いことを特徴とする。
 中径部の外周面は、ゴムで形成されることが好ましく、また中径部の外周面は、下式で表される硬度上昇率が、9%以下であることが好ましい。中径部の外周面を形成するゴムは、特に限定されるわけではないが、硬度上昇率が低いもののうち耐摩耗性が比較的良好な材料が良く、例えばSBR及びBRのいずれかを含んでいる。
 (H −30℃−H 23℃)/H 23℃×100
 (なお式中、H −30℃は−30℃の硬度、H 23℃は23℃の硬度を示す。)
 上記大径部及び小径部の一方又は両方の外周面は、ゴムで形成されることが好ましいが、金属又は樹脂被膜で構成されていても良い。大径部及び小径部の外周面を形成するゴムは、ベルト(帆布面)との摺動で磨耗しない材料であって、例えばNBRを含んでいる。
 例えばテーパプーリの外周面は軸方向に沿って、小径領域、中径領域、及び大径領域に3分割されている。この場合、小径領域及び大径領域の−30℃の硬度は、中径領域の−30℃の硬度よりも高い。

発明の効果

[0005]
 本発明によれば、低温環境下でも、摩擦の発生を抑制しつつ、カーブコンベヤにおけるベルトを適切に運転させることができるテーパプーリを提供することができる。

図面の簡単な説明

[0006]
 図1は、本発明の一実施形態におけるテーパプーリを用いたベルトコンベヤの模式的な平面図である。
 図2は、本発明の一実施形態におけるテーパプーリを示す平面図である。
 図3は、NBR、SBRの温度と硬度の関係を示すグラフである。

符号の説明

[0007]
 10 カープコンベヤ
 11 駆動テーパプーリ
 12 従動テーパプーリ
 13 カーブベルト
 21 シャフト
 22 ゴム部
 A1 小径領域(小径部)
 A2 中径領域(中径部)
 A3 大径領域(大径部)

発明を実施するための形態

[0008]
 以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
 図1は、本発明の一実施形態であるカーブベルトを用いたベルトコンベヤを示した平面図である。本実施形態のカーブコンベヤ10は、カップアイス等の小物搬送等の搬送用に使用されるコンベヤである。カーブコンベヤ10では、駆動テーパプーリ11と、従動テーパプーリ12が、所定の中心角度をなすように配置される。駆動テーパプーリ11と、従動テーパプーリ12には、カーブベルト13が掛け回され、カーブベルト13は扇形に張設される。
 駆動テーパプーリ11及び従動テーパプーリ12は、カーブコンベヤ10における扇形の中心に向かうに従って径が小さくなるローラである。駆動テーパプーリ11のシャフト21は、例えば原動機(不図示)に連結され、原動機によって回転力が与えられる。従動テーパプーリ12は、自由に回転できるようにコンベア本体に取り付けられており、ベルトに対して実質的に駆動力を与えない。本発明におけるカーブコンベヤ10、すなわちテーパプーリ11、12は、冷凍庫内等の例えば−20℃から−30℃程度の低温環境下で使用されるものである。
 従動テーパプーリ12は、金属で形成され、その外周面がその金属によって構成されても良いが、その金属の外周面にエポキシ塗装等が施されていても良い。すなわち、従動テーパプーリ12の外周面は、金属又は樹脂被膜で構成され、駆動テーパプーリ11の後述する領域A2(図2参照)より硬質のもので構成され、低温環境下(例えば−30℃)における硬度が領域A2より高い。これにより、低温環境下(例えば−30℃)における、従動テーパプーリ12のベルトに対する摩擦係数は、駆動テーパプーリ11の領域A2のベルトに対する摩擦係数より低い。したがって、本実施形態では、従動テーパプーリ12はカーブベルト13を実質的にグリップせず、駆動テーパプーリ11(特に、領域A2)のグリップ力のみでカーブベルト13の走行に必要なトルクが得られる。
 図2に示すように、駆動テーパプーリ11は、金属から形成される円柱状のシャフト21と、そのシャフト21の外周に被覆されるゴム部22とを備える。ゴム部22は、略円錐台形状を呈し、シャフト21の一端に近づくに従ってその外径が小さくされ、これにより、ゴム部22の外周面がテーパとなる。ゴム部22の外周面は、カーブベルト13が掛けられたときに、ベルト13に接触する駆動テーパプーリ11の外周面である。
 プーリ11の外周面、すなわちゴム部22は、軸方向に複数の領域(本実施形態では3領域)A1、A2、A3に分割されており、領域A1、A3それぞれは、ベルト13の両側端に接触する部分となる。領域A2の母線に沿った長さは、ゴム部22の母線の長さの2/3以上を占めており、領域A1、A3のベルトに対する接触面積の合計は、領域A2のベルトに対する接触面積より小さくなる。ここで、領域A3におけるプーリ11の径は大きすぎるため、領域A3は、ベルトの回転速度とプーリの回転速度に大きな違いが生じ、スリップが生じやすい領域となる。また、領域A1におけるプーリ11の径は小さすぎるため、領域A1はプーリの駆動トルクをベルトに伝達させることができずに、スリップが生じやすい領域となる。本実施形態では、領域A2におけるプーリ11の径を小さくしすぎると、領域A2でもスリップが生じやすくなる。したがって、領域A2におけるプーリ11の径は、最も小さい部分でも24mm以上とすることが好ましい。
 本実施形態では、相体的に径が小さい領域(小径領域)A1、及び相体的に径が大きい領域(大径領域)A3が、スリップしても磨耗しにくい耐磨耗性の高いゴムで形成される。また、領域A1、A3の間の領域(中径領域)A2は、常温から低温環境に温度を低下させても硬度が上昇しにくい耐寒性の高いゴムで形成される。なお、ゴム部22(すなわち、領域A1、A2、A3)の外周面は、平滑な面である。
 領域A1、A3は具体的には、ベルト(すなわち、ベルトの表面を構成する帆布)との摺動で磨耗しない材料、例えばNBR(ブタジエン・アクリルニトリルゴム)等で形成される。そして、領域A1、A3の外周面の常温(23℃)における硬度H 23℃は65~73°となる。
 領域A2は、SBR(ブタジエン・スチレンゴム)、BR(ブタジエンゴム)等で形成されるが、BRはSBRより脆いため、好ましくはSBRで形成される。領域A2の外周面の常温(23℃)における硬度H 23℃は65~73°である。これらSBR、BR等の耐寒性の高いゴムは、温度を常温から低温に下げたときの硬度上昇が低い。そのため、領域A2の外周面の下記式(1)で表される硬度上昇率は、上記領域A1、A3の硬度上昇率よりも低く、9%以下、好ましくは7~9%となる。これにより、領域A1、A3の外周面の−30℃における硬度H −30℃は、中径領域A2の外周面の−30℃における硬度H −30℃より高くなる。そして、領域A2の低温環境下(例えば、−30℃)におけるベルトに対する摩擦係数は、領域A1、A3よりも高くなる。
 (H −30℃−H 23℃)/H 23℃×100   ・・・・(1)
 本実施形態の駆動テーパプーリ11において、領域A2は、低温環境下において、その硬度が相体的に低く、摩擦係数が適切な高い値に設定される。そのため、領域A2はベルトを強いグリップ力でグリップし、プーリ回転時、領域A2ではスリップがほとんど生じない。
 一方、領域A1、A3は、低温環境下においてその硬度が相体的に高くされ、摩擦係数が相体的に低くなる。したがって、低温環境下では、領域A1、A3はベルト13を適切にグリップできず、プーリ回転時、領域A1、A3ではスリップが発生させられる。すなわち、本実施形態では、駆動テーパプーリ11の比較的スリップが生じやすい領域A1、A3において、スリップをさらに積極的に発生させている。しかし、領域A1、A3のベルトに対する接触面積は、相体的に小さく、したがって、これら領域A1、A3でスリップが生じても、駆動テーパプーリ11は領域A2によってプーリの回転を適切にベルト13に伝達させることができる。
 また、領域A1、A3は、硬度H −30℃が高く、さらにNBR等で形成されるため耐摩耗性が高い。したがって、領域A1、A3では積極的にスリップが生じても、スリップによる磨耗が発生しにくい。一方、領域A2は、硬度H −30℃が相体的に低く、さらにSBR、BR等から形成されるため耐摩耗性が十分ではない。しかし、上記したように領域A2は、スリップが生じにくいため、領域A2が低温環境下における使用で顕著に磨耗されることはない。
 以上のように、本実施形態では、低温環境下でも、摩擦の発生を抑制しつつ、回転力をベルトに適切に伝達できる駆動テーパプーリを提供することができる。したがって、本実施形態では、冷凍庫内等の低温環境下においても、カーブコンベヤベルトを実用化することができ、物品搬送を効率化することができる。
 なお、本実施形態では小径領域A1は、ゴムの代わりに、例えば機械加工により形成されてシャフトと一体とされ、鉄等の金属から構成されても良い。また、領域A1、A3の両方が、鉄等の金属から構成されても良い。領域A1又は領域A1、A3の金属表面にはエポキシ塗装等の樹脂塗装が施されていても良い。すなわち、領域A1、A3の表面はいずれか一方又は両方が、従動テーパプーリ12と同様に、金属又は樹脂被膜から形成されることによって、領域A2の表面より硬質に形成されていても良い。
実施例
[0009]
 以下、上記実施形態をさらに詳細に示した実施例を用いて本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
 [実施例1]
 ゴム部全体の母線の長さが410mmであって、小径領域の母線の長さが100mm、大径領域の母線の長さが30mmのゴム部を有するテーパプーリを作製した。なお、ゴム部の径は、径が最も大きい部分で50mm、最も小さい部分で17mmであった。ゴム部の大径領域及び小径領域をNBRで形成するとともに、中径領域をSBRで形成した。
 [比較例1]
 比較例1のゴム部は、3つの領域(小径領域、中径領域、大径領域)を設けずに、全てNBRで形成した。その他の構成は、実施例1と同様に実施した。
 [比較例2]
 比較例2のゴム部は、3つの領域(小径領域、中径領域、大径領域)を設けずに、全てSBRで形成した。その他の構成は、実施例1と同様に実施した。
 [硬度測定]
 上記テーパプーリを室温−30℃の低温試験室で2時間養生した後、−30℃におけるNBRとSBRの硬度H −30℃を測定した。その後、−30℃から段階的に−19.6℃、−10℃、0℃、10℃、23℃と室温を上げていき、各温度にて2時間養生した後、同様に−19.6℃、−10℃、0℃、10℃、23℃における硬度H −19.6℃、H −10℃、H 0℃、H 10℃、H 23℃を測定した。なお、硬度は、ゴム硬度計を用いてJIS K6253に従って測定されるタイプAデュロメータ硬さであり、ゴム厚10mm以上の任意の5箇所を測定し、その平均値を算出したものである。
 図3は、テーパプーリのゴム部を形成したNBR、SBRに関し、上記測定法方法に従って硬度を測定した結果を示す。図3から明らかなように、NBRの上記式(1)に従って算出される硬度上昇率は、33.6%であるとともに、SBRの硬度上昇率は8.6%であった。
 [走行試験]
 各実施例、比較例のテーパプーリに無数のケガキ線を描き、そのテーパプーリを室温が−20℃である低温試験室で2時間養生した。その後、その低温環境下でテーパプーリを運転させ、運転開始時のスリップの有無を確認し、以下の基準で評価するとともに、50m/分で144時間運転させた後のケガキ線の消失程度を目視検査して、テーパプーリの磨耗量を以下の評価基準で評価した。評価結果を表1に示す。
 [スリップ有無の評価基準]
○:運転開始時にベルト全体のスリップが無かった。
×:運転開始時にベルト全体がスリップした。
 [目視検査の評価基準]
○○:ケガキ線の消失が無く、ゴム部はほとんど磨耗されなかった。
○ :ケガキ線の消失が僅かに有るが、ゴム部の磨耗量は実用的に問題ない程度であった。
×:ケガキ線の消失があり、ゴム部の磨耗量が実用的に問題がある程度であった。
[表1]


 表1から明らかなように、ゴム部全体をNBRで形成した比較例1は、ゴム部の耐磨耗性が良好であるが、運転開始時にスリップが見られ、運転性能が良好でなかった。また、ゴム部全体をSBRで形成した比較例2は、運転性能が良好であったが、ゴム部の大径領域及び小径領域、特に小径領域において磨耗が多く見られ、耐摩耗性が良好でなかった。それに対して、実施例1では、ゴム部の磨耗量が少なく耐摩耗性が良好で、また運転開始時のスリップが無く、運転性能も良好であった。

請求の範囲

[請求項1]
大径部及び小径部の外周面における−30℃の硬度が、それら大径部及び小径部の間に位置する中径部の外周面における−30℃の硬度よりも高いことを特徴とするテーパプーリ。
[請求項2]
前記中径部の外周面は、下式で表される硬度上昇率が、9%以下であることを特徴とする請求項1に記載のテーパプーリ。
 (H −30℃−H 23℃)/H 23℃×100
 (なお式中、H −30℃は−30℃の硬度、H 23℃は23℃の硬度を示す。)
[請求項3]
前記中径部の外周面は、ゴムで形成されることを特徴とする請求項1に記載のテーパプーリ。
[請求項4]
前記中径部の外周面を形成するゴムは、少なくともSBR及びBRのいずれか1つを含むことを特徴とする請求項3に記載のテーパプーリ。
[請求項5]
前記大径部及び小径部の少なくとも一方の外周面は、金属、樹脂被膜、又はゴムで形成されることを特徴とする請求項1に記載のテーパプーリ。
[請求項6]
前記大径部及び小径部の少なくとも一方の外周面を形成するゴムは、NBRを含むことを特徴とする請求項5に記載のテーパプーリ。
[請求項7]
外周面は軸方向に沿って、小径領域、中径領域、及び大径領域に3分割され、小径領域及び大径領域の−30℃の硬度が、中径領域の−30℃の硬度よりも高いことを特徴とする請求項1に記載のテーパプーリ。

補正された請求の範囲(条約第19条)
[ 2010年4月23日 ( 23.04.2010 )  国際事務局受理 ]

[1]
大径部及び小径部の外周面における−30℃の硬度が、それら大径部及び小径部の間に位置する中径部の外周面における−30℃の硬度よりも高いことを特徴とするテーパプーリ。
[2]
前記中径部の外周面は、下式で表される硬度上昇率が、9%以下であることを特徴とする請求項1に記載のテーパプーリ。
 (H −30℃−H 23℃)/H 23℃×100
 (なお式中、H −30℃は−30℃の硬度、H 23℃は23℃の硬度を示す。)
[3]
前記中径部の外周面は、ゴムで形成されることを特徴とする請求項1に記載のテーパプーリ。
[4]
前記中径部の外周面を形成するゴムは、少なくともSBR及びBRのいずれか1つを含むことを特徴とする請求項3に記載のテーパプーリ。
[5]
前記大径部及び小径部の少なくとも一方の外周面は、金属、樹脂被膜、又はゴムで形成されることを特徴とする請求項1に記載のテーパプーリ。
[6]
前記大径部及び小径部の少なくとも一方の外周面を形成するゴムは、NBRを含むことを特徴とする請求項5に記載のテーパプーリ。
[7]
外周面は軸方向に沿って、小径領域、中径領域、及び大径領域に3分割され、小径領域及び大径領域の−30℃の硬度が、中径領域の−30℃の硬度よりも高いことを特徴とする請求項1に記載のテーパプーリ。
[8]
[追加] 前記テーパプーリにはベルトが掛け回され、
 前記大径部及び小径部は、プーリ回転時に前記ベルトとの間にスリップが生じるように、前記硬度が設定されるとともに、
 前記中径部は、プーリ回転時に前記ベルトをグリップ可能なように、前記硬度が設定されていることを特徴とする請求項1に記載のテーパプーリ。
[9]
[追加] 前記テーパプーリにはベルトが掛け回され、
 前記大径部及び小径部の前記ベルトに対する接触面積の合計は、前記中径部の前記ベルトに対する接触面積より小さくなることを特徴とする請求項1に記載のテーパプーリ。
[10]
[追加] 前記中径部はSBR及びBRから成る群から選択されるゴムで形成され、前記小径部及び大径部はNBRで形成されることを特徴とする請求項1に記載のテーパプーリ。
[11]
[追加] 前記中径部の外周面は、下式で表される硬度上昇率が、前記大径部及び小径部の外周面よりも低いことを特徴とする請求項1に記載のテーパプーリ。
  (H -30℃-H 23℃/H 23℃×100
 (なお式中、H -30℃は-30℃の硬度、H 23℃は23℃の硬度を示す。)
[12]
[追加] 前記中径領域の母線の長さは、前記小径領域、中径領域、及び大径領域の母線の合計長さの2/3以上であることを特徴とする請求項7に記載のテーパプーリ。
[13]
[追加] 駆動テーパプーリと、従動テーパプーリと、前記駆動テーパプーリ及び従動テーパプーリに掛け回されたカーブベルトとを備え、
 前記駆動テーパプーリは、大径部及び小径部の外周面における-30℃の硬度が、それら大径部及び小径部の間に位置する中径部の外周面における-30℃の硬度よりも高いことを特徴とするカーブコンベヤ。
[14]
[追加] 前記従動テーパプーリの外周面の-30℃の硬度は、前記中径部の硬度よりも高いことを特徴とする請求項13に記載のカーブコンベヤ。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]