JPH0489707A - コンベヤ用フレキシブルシャフト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガラス製やプラスチック製瓶などの容器を搬
送する装置、或いは石炭、鉱石、穀物、木材チップ、プ
ラスチックチップ、セメント、樹脂ペレットなどの粉粒
体を運搬する装置に使用するコンベヤ用フレキシブルシ
ャフトに関するものである。

〔従来の技術・発明が解決しようとする課題〕液体など
の充填物を入れたガラス製、プラスチック製瓶などの容
器（以下、これらを単に容器と称する）の搬送に、鋼索
（ワイヤロープ）に鋼などの金属製ワイヤを螺旋状に巻
付けたシャフトが使用されている。この種の構造を有す
るシャフトを用いる容器搬送装置は、シャフトを一定間
隔を置いて並列配置し、シャフト間に容器を懸架しく通
常は容器の首にある鍔をシャフトに引っ掛ける）、シャ
フトを回転させることにより容器を搬送するように構成
される。

当該装置は、容器輸送に用いられる通常のベルトコンベ
ヤやローラコンベヤなどとは全く異なる搬送原理、即ち
シャフトと容器の首との接触摩擦によって容器を移動さ
せるものであり、通常のコンベヤよりも容器の位置決め
が精確で、製造工程ラインを自動化できると共に、装置
自体の構造も単純小型で、設備費用も安い。

上述の装置では、シャフトの高速回転により容器を搬送
することから、シャフトに懸架した容器、特にシャフト
に接触する容器の首（鍔も含む）が摩滅や損傷をできる
だけ受けないよう、又シャフトに加える回転トルクが効
率良く伝達されて容器がスムーズに搬送されるようシャ
フトには構造的欠陥が可及的に少ないことが要求される
。

ところで、上記シャフトは、通常鋼索上に樹脂コーティ
ングを施し、この樹脂層上に鋼製ワイヤを螺旋状に巻付
けである。上記装置の搬送時には、容器はコイルだけで
なく、シャフトの樹脂層とも摺動し、やがてコイルは摩
耗し、容器が接触する部分の樹脂層も損耗する。そのた
め、シャフトは定期的に交換しなければならないが、メ
ンテナンス費用を削減するにはシャフトを長寿命化する
ことが肝要である。又、シャフトは高速回転するので、
偏心があると回転中にうねり（即ち蛇行）が発生し易く
なり、容器搬送に支障を来す場合がある。

一方、石炭、鉱石、穀物、木材チップ、プラスチックチ
ップ、セメント、樹脂ペレットなどの粉粒体の運搬法の
一つに、多くは鋼からなるコイル状ワイヤを金属製又は
樹脂製チューブ内に挿入・配置し°、鋼製ワイヤを回転
させてチューブ一端に設けた投入口から入れた粉粒体を
他端に設けた排出口まで運搬する方法がある。

しかし、コイル状ワイヤでは、粉粒体の運搬がスムーズ
ではなく、チューブ内に滞留する粉粒体が存在し、その
ためチューブ他端からの粉粒体吐出量が不安定である。

更に、かかるコイル状ワイヤによる輸送では、搬送路線
を傾斜させてチューブの下端から上端に粉粒体を輸送す
ることもあるが、粉粒体を上方に運ぶ揚力が小さいとい
う不都合な面も有する。

従って、本発明の目的は、上記容器搬送装置だけでなく
、粉粒体運搬装置にも最適なコンベヤ用フレキシブルシ
ャフトを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的は、比摩耗量が５　Ｘ　１０−’　（ｍｍ３／
ｋｇ　−ｍ）以下且つ動摩擦係数が１．０以下である樹
脂層を鋼索上に設けた可撓性ロッドと、ロンド上に螺旋
状に巻付けた樹脂製コードとからなることを特徴とする
コンベヤ用フレキシブルシャフトにより達成される。

本発明のフレキシブルシャフトは、上記構成により、容
器搬送装置においては、容器との摺動による摩擦熱発生
量が低減される。特に、湾曲搬送路線の湾曲部における
シャフトの屈曲回転と容器との摺動により発生する摩擦
熱量が大幅に低下する。これにより、シャフトの長寿命
化を計れることになる。

本発明のフレキシブルシャフトは、回転によって撓まず
且つシャフトの一端から加えられる回転トルクを他端ま
で十分に伝達するに足る剛性と、湾曲搬送路線に沿って
容易に布設できるような可撓性をも兼有することが重要
である。しかして本発明において、可撓性と剛性の両特
性を具備する鋼索材の選定に当たっては、次の事に留意
する。

即ち、シャフトの用途である、第３〜５図に示すような
容器搬送装置では、シャフトをレール（−般には本体部
と本体部から突出する棚部とを有する）に係止させた状
態でシャフトを回転させるとシャフトがレールから外れ
る恐れがあるので、通常はシャフトをレールに吸着する
ための吸着手段をレールに設けである。従って、例えば
吸着手段に磁石や磁性材料を用いる場合、鋼索が磁力で
吸引されるように、鋼索は、鋼鉄、ニッケル、コバルト
及びそれらの合金などの磁性金属からなる数本（又は数
十本）の素線を撚り合わせたストランド上に更に数本の
ストランドを撚り合わせた構造のものが好適である。こ
の鋼索構造に関し、ワイヤロープの撚り合わせ方である
普通撚り、ラング撚り、及び撚りの方向であるＳ撚り、
Ｚ撚りには特に限定はない。

上記鋼索上に設ける樹脂層は、容器の首及び鍔に直接接
触して高速で摺動するため耐摩耗性に優れ、接触抵抗が
小さいことが要求される。

しかして本発明において、樹脂層は下記の比摩耗量及び
動摩擦係数が共に特定値以下の樹脂材からなるものであ
る。比摩耗量は、面圧が３　ｋｇ／ａｆｌ、すべり速度
（周速）が３３．３ｍ／分、相手の素材がステンレス鋼
（ＳＵＳ３０４）、摺動試験時間が１６８時間の条件下
において、５　Ｘ　１０−’ｍｍ”７ｋｇ−ｍ以下、好
ましくは５　Ｘ　ｌ　Ｏ−’ｍｍ’　／　ｋｇ　・ｍ以
下である。

動摩擦係数は、相手の素材として表面粗度（Ｒｚ）が６
μｍの鋼に対するもので、ここでは主にすべり摩擦係数
を指し、面圧が７．５ｋｇ／ｃ＋ｆｌ、ずべり速度が１
２ｍ／分の条件下で１．０以下であればよく、好ましく
は０．５以下である。

上記比摩耗量及び動摩擦係数の要件を満足する樹脂材で
あれば、本発明では特定されない。例えば、三井石油化
学工業■製すュブマー、超高分子量ポリエチレン、ポリ
オキシメチレン（ポリアセタール）、ポリアミド（ナイ
ロン）６などが示される。この内、リュブマーが耐摺動
性、耐久性などの点で好適である。

樹脂層を設ける方法は、通常の押出被覆技術を用いて行
えばよい。例えば鋼索を一定の張力下で一方向に送り出
しながら、鋼索の進行方向軸上に配置したダイスから樹
脂材を溶融押出しすると同時に鋼索上に被覆する如き方
法が示される。

又、樹脂層の肉厚はシャフトの用途やサイズにも依るが
、通常は２．０　ｍｍ以下、好適には１．０　ｍｍ以下
である。この肉厚はシャフトの同心度を高めるために可
及的に均一であることが望ましい。具体的に樹脂層の肉
厚をｔとすると、（１（最大）ｔ（最小）〕／ｌの値が
０．１以下、好ましくは０．０５以下であればよい。こ
の数値条件を満たすシャフトは一層の高速回転が可能で
ある。

樹脂製コードは上記鋼索と樹脂層とからなる可撓性ロッ
ドに螺旋状に巻付けられるが、コードの材質である樹脂
には特に限定はない。しかし、シャフトの用途である容
器搬送装置ではシャフトの回転により容器を搬送するこ
とから、コードが直接接触する容器の首（鍔も含む）が
摩滅や損傷を受けないことが製品上又安全上重要である
。特に、炭酸飲料を充填する容器では容器の傷に一層注
意しなければならない。従って、コードは耐摩耗性、可
撓性、ころがり性、滑り性などが良好で、且つ動摩擦（
滑り摩擦ところがり摩擦）係数が小さいことが好ましい
。又、別途の粉粒体運搬装置においては、粉粒体（例え
ば砂利、砕石、石炭、コークス、鉄鉱石、土、石灰石、
穀物、セメント、木材や樹脂などのチップやペレットな
どのいわゆるばら物）をシャフトの回転により運搬する
ので、コードはそれに見合うだけの十分な耐摩耗性や強
度を有していることが望まれる。

上記の特性を有するコードの樹脂材としては、ポリオレ
フィン（例えば三井石油化学工業■製すュブマーなど）
、ポリエーテル（例えばポリアセタール、ポリフェニレ
ンエーテルなど）、ポリアミド（例えば６−ナイロン、
６，６ナイロン、１１ナイロンなど）、ポリアルキレン
（例えばポリエチレン、特に超高分子量ポリエチレン、
ポリプロピレンなど）、フッ素樹脂（例えばポリテトラ
フルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフル
オロアルキルビニルエーテル共重合体など）、ポリエス
テル（例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレ
ンテレフタレートなど）などが例示される。この内、主
に摺動性や耐久性を考慮するとりュブマー又は超高分子
量ポリエチレンが最適である。

コードは全体が上記樹脂製でよいが、ケブラーガラス、
カーボンファイバなどからなる芯体を有していてもよい
。芯体のあるコードは、摩擦熱による温度上昇や引張荷
重などに起因するコード伸びの抑制が可能であり、結果
として螺旋状巻きしたコードピッチの乱れを防止できる
点で好都合である。

なおピッチは、容器搬送装置では容器の搬送速度を考慮
した上で容器の大きさ、容器の搬送数量、シャフト回転
数などに基づいて、又粉粒体運搬装置では粉粒体の種類
や大きさなどに基づいて適宜決定される。又、ピッチは
シャフトの全長にわたって一定である必要はなく、例え
ばシャフトの任意部分において変化させてもよい。

〔実施例〕

以下、本発明のコンベヤ用フレキシブルシャフトを実施
例に基づいて詳細に説明する。

第１図はシャフトの一例を、第２図はその横断面を示す
。当シャフトは、可撓性ロッド１とロッド１上に螺旋状
に巻付けた樹脂製コード２とからなる。ロッド１は鋼索
１１上に前記特定値の比摩耗量及び動摩擦係数を有する
樹脂層１２が設けられ、コード２は樹脂層２２の中心に
芯体２１を有する。

次に、本発明のフレキシブルシャフトを容器搬送装置に
使用する場合について概説する。容器搬送装置の全容の
概観平面を示す第３図において、全長的３ｍの２本のレ
ール１０１．１０２が曲率半径５００ｍｍで略直角湾曲
状に一定間隔を置いて並列配置され、レール１０１．１
０２には一定間隔（例えば２００ｍｍ）を置いて永久磁
石１０３が埋設されている。図面には詳しく示していな
いが、永久磁石１０３によってフレキシブルシャフト１
０４．１０５がレール１０１．１０２に各々吸着・係止
され、各シャフト１０４．１０５の一端は軸受１０６．
１０７によってそれぞれ回転可能に支持され、他端は別
の軸受１０８によって共に回転可能に支持されている。

軸受１０Ｂはモータ１０９に連結され、シャフト１０４
．１０５を相互に反対方向に回転させることができる。

なお、軸受１０８はシャツｌ−１０４，１０５に伝達す
る回転速度を調整できるよう変速機を有していてもよい
。

かかる装置においては、容器（第３図には図示せず）を
シャフト１０４．１０５間に懸架し、シャフト１０４．
１０５をそれぞれ矢印方向に回転させることで容器を一
方向（図では軸受１０８の方向）に移動させる。

この容器搬送装置を第４図及び第５図に基づいてもう少
し詳しく説明する。第４図は第３図の線Ａ−Ａ’につい
ての斜視図で、第５図は線Ａ−Ａ’における断面図であ
る。レール１０２（レール１０１は第４図では省略しで
ある）は、ステンレス鋼製矩形状本体部１２１と、本体
部１２１から突出する棚部１２２とを有し、レール全体
としてＬ字状を呈する。レール１０１も同様に本体部１
１１と棚部１１２を有する。両レール１０１．１０２は
棚部１１２．１２２が相互に対向す、るよう支持アーム
１１０（レール１０１側は第４図では省いである）によ
って一定間隔を置いて支持されている。

本体部１１１．１２１内には矩形状永久磁石１０３が一
定間隔を置いて埋設されると共に、棚部１１２．１２２
上にフレキシブルシャフト１０４．１０５がそれぞれ載
せられる。各シャツ）１０４．１０５は、レール１０１
．１０２から外れないように永久磁石１０３によって本
体部１１１．１２１の側面に吸着されると共に、本体部
１１１．１２１及び棚部１１２．１２２に係止されてい
る。従って、シャフト１０４．１０５のレール１０１．
１０２への着脱は容易に行うことができる。

シャフト１０４．１０５は、第１図及び第２図に示した
如き構造、即ち可撓性ロッド１４１．１５１とロッド上
に螺旋状に巻付けた樹脂製コード１４２．１５２とから
なるが、コードの巻付方向が正反対である。シャフト１
０４．１０５はレール１０１．１０２上でモータ１０９
（第３図参照）によって矢印の如き相互に反対方向に回
転することができる。

かかる装置において、第５図から明らかなように、例え
ばポリエチレンテレフタレートからなる容器２００の首
にある鍔２０１をシャフト１０４．１０５に引っ掛けて
シャフト１０４．１０５間に容器２００を懸架すると（
懸架に際してはシャット１０４．１０５間の一端間隔を
若干大きくしておくことでシャフト１０４．１０５間に
容器を容易に吊るすことができる）、シャフト１０４．
１０５の回転に伴って容器２００が矢印イ方向に搬送さ
れる。即ち、容器２００はシャフト１０４．１０５のコ
ード１４２．１５２により矢印イ方向に押されて次々に
並進することになる。

ここで、上記容器搬送装置に使用するシャフトのサイズ
の具体例を示すと、容器の首の径２６．０鵬、鍔の径４
１．２ｍｍ、その肉厚３．３５胴に対しては、ロンドの
径７．０ｍ、鋼索の径６．０ｍｍ、鋼索上の樹脂層の肉
厚０．５閣、コードの径４．０ａｎ、芯体の径１．０１
Ｉ１１、コードの樹脂層の肉厚１．５ｍｍである。

又、コードピッチ３８ｍｍ、シャフトのフライト径１５
、０　ａｎである。

上記の如き容器搬送装置に本発明のシャフトを使用する
ことで、ロンドの樹脂層が特定の比摩耗量及び動摩擦係
数を有するので、容器の首との摩擦熱発生量が低減され
、シャフトの寿命が延長される。特に第３図に示すよう
な湾曲路線の湾曲部での摩擦熱の発生が著しいが、本発
明のシャフトであればこれを相当に抑制できる。更に、
前述した樹脂層の肉厚をもとした場合に〔Ｌ（最大）ｔ
（最小）〕／ｌの値を０．１以下にすることで同心度が
高まる結果、レールに埋設した磁石の吸着力が低くても
シャフトがレールに確実に係止されるので、低廉な磁石
を採用することができ、装置のコスト削減を達成できる
。

次に、本発明のフレキシブルシャフトを粉粒体運搬装置
に用いる場合について述べる。運搬装置の全容は従来既
知のものとほぼ同様であり、コード状ワイヤに代わって
シャフトを用いるだけであるから、粉粒体の輸送状態を
中心に説明する。

第６図は粉粒体の輸送時の縦断面を示し、金属製（ステ
ンレスなど）又は樹脂製（プラスチック、ナイロン、ポ
リアセクール、超高分子量ポリエチレンなど）チューブ
１８０内に、鋼索及び樹脂層を有する可撓性ロッド１７
１と樹脂製コード１７２とからなるフレキシブルシャフ
ト１７０がチューブの中心軸に沿って挿入・配置されて
いる。シャフト１７０の一端はモータ（図示せず）に連
結され、他端は軸受などにより回転可能に支持されてい
る。シャフト１７０とチューブ１８０との空隙には粉粒
体１９０が存在し、粉粒体１９０はチューブ１８０のモ
ータ側に設けである投入口から供給され、軸受側に設け
た排出口から排出されるように構成されている。かかる
運搬装置において、モータによりシャフト１７０が矢印
方向に回転すると、粉粒体１９０はコード１７２によっ
て押され、矢印凸方向に順々に運搬される。

なお第６図の搬送路線は直線であるが、勿論湾曲路線或
いは上り路線でもチューブ１８０の排出口から排出され
る粉粒体１９０の吐出量は安定している。又、かかるシ
ャフト１７０によれば粉粒体１９０の揚力が大きい故に
、特に上り路線に適用しても運搬量が一定している。

実施例１〜４・比較例１〜３・実験例１０ンドの樹脂層
とコードの樹脂材を表１に記載のものとし、下記のサイ
ズのシャフトを作製した。

サイズは、ロッドの径７．０ｍｍ、鋼索の径６．０■、
０ンドの樹脂層の肉厚０．５＃、コードの径３．Ｏｔｒ
ｔｍ、芯体の径１．０画、コードの樹脂層の肉厚１．０
ｍｍ。

シャフトのフライト径１３胴、コードの巻付ピッチ３５
ｍｍである。これを第３〜５図に示す容器搬送装置に使
用し、下記１Ｌｉｉ）の試験方法にてシャフトの耐久性
（摩耗程度）及び容器の首の損傷（又は損耗度合）を調
べ、その結果を表１に示した。

なお、容器の大きさは、首の径２６．０　ｍｍ、鍔の径
４１．２ｍｍ、その肉厚３．３５ｍｍである。又、鋼索
構造は全て同一である。

ｉ）シャフトの耐久性試験方法 シャフト回転数１００　Ｏｒ、ｐ、ｍ、、容器搬送速度
６０ｍ／分、容器搬送ピッチ１２０ｍｍ、容器重量２ｋ
ｇの条件下で１５時間稼働した後、ロッド及びコードの
重量変化を求め、これより比摩耗量（ＩＩＩＯ′Ｉ／ｋ
ｇ−ｍ）を算出する。シャフト長１２０ｍｍ当たりのロ
ッド及びコードの重量変化がそれぞれ１×１０４ｇ以下
であれば実用上の耐久性は“良”それよりも大きい値で
あれば“′不良°”と判定する。

１１）容器の首の損傷程度を調べる試験方法稼働時間を
９０秒とし、他の条件は上記耐久性試験と同一にて稼働
した後、目視にてポリエチレンテレフタレート容器の首
部に商品価値を損ねる程度の傷が生ずるかどうかを調べ
、そのような傷が生じれば“良″、生じなければ“不良
”と判定する。

（以下余白） 〔発明の効果〕 本発明のコンベヤ用フレキシブルシャフトは、以上説明
したように特定の比摩耗量及び動摩擦係数を有する樹脂
層を鋼索上に設けたものであるから、下記の如き効果を
有する。

ｉ）容器の首との摩擦熱発生量が低減される。

特に湾曲搬送路線での摩擦熱が顕著に抑えられる。

これにより、シャフトが延命化される。

１１）ロッドの樹脂層の肉厚バラツキ値を前記０．１以
下にすることでシャフトの同心度が向上するので、−層
の高速回転が可能になる。加えて、レールに埋設する吸
着手段である磁石に低価格のものを採用できるので、装
置のコストを削減できる。

ｉｉｉ　）又、粉粒体運搬装置においては、耐摩耗性に
優れているだけでなく、粉粒体の吐出量が安定する。し
かも、粉粒体の揚力が大きいから、特に上り搬送路線で
も粉粒体の運搬量が一定である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のシャフトの一例を示す一部切取斜視図
、第２図は第１図に示したシャフトの横断面図、第３図
はシャフトを使用する容器搬送装置の概観平面図、第４
図は第３図の線１−Ａ’についての一部省略斜視図、第
５図は第３図の線ＡＡ′における一部省略断面図、第６
図はシャフトを使用した粉粒体運搬装置の一部省略縦断
面図である。 ：可撓性ロッド ：樹脂製コード ：鋼索 ：ロッドの樹脂層 ：芯体 ：コードの樹脂層 平成３年１０月に日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 比摩耗量が５×１０＾−＾４（ｍｍ＾３／ｋｇ・ｍ）以
   下且つ動摩擦係数が１．０以下である樹脂層を鋼索上に
   設けた可撓性ロッドと、ロッド上に螺旋状に巻付けた樹
   脂製コードとからなることを特徴とするコンベヤ用フレ
   キシブルシャフト。