(57)【要約】【課題】搬送するガラス体表面を傷つけし難く耐磨耗性で長寿命のガラス体搬送用回転ローラ装置を得る。【解決手段】気体を噴射する気体噴射孔３７を側面に形成して気体軸受を構成するシャフト３５と、このシャフト３５に挿着され、ガラス体Ｇ１を案内する環状溝３１を有し前記シャフト３５の回りを回転する回転ローラ２１ａを具備する回転ローラ装置２１であって、前記回転ローラ２１ａは、外表面に前記環状溝３１を形成し回転軸側を軸孔３２とした耐熱性樹脂で形成されたローラ本体３０と、外表面を前記ローラ本体３０の軸孔３２内面に密着され内表面を前記シャフト３５の側面との間に空気層を形成して軸受が構成されるように挿着される金属管体のブッシュ３３とからなる。【選択図】図２
2010001166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を噴射する通気孔を側面に形成して気体軸受を構成するシャフトと、このシャフトに挿着され、ガラス体を案内する環状溝を有し前記シャフトの回りを回転する回転ローラを具備する回転ローラ装置であって、
前記回転ローラは、外表面に前記環状溝を形成し回転軸側を軸孔とした耐熱性樹脂で形成されたローラ本体と、
外表面を前記ローラ本体の軸孔内面に密着され内表面を前記シャフトの側面との間に空気層を形成して軸受が構成されるように挿着される金属管体のブッシュとからなることを特徴とするガラス体搬送用回転ローラ装置。
【請求項２】
前記ローラ本体と前記ブッシュとが螺着されてなる請求項１に記載のガラス体搬送用回転ローラ装置。
【請求項３】
熱膨張係数が前記ローラ本体よりも小さく、前記ブッシュよりも大きい中間熱膨張係数を持つ中間金属管体を前記ローラ本体と前記ブッシュ間に介在させてなる請求項１に記載のガラス体搬送用回転ローラ装置。
【請求項４】
前記請求項１に記載の回転ローラ装置を複数個、ライン状に並列してなるローラコンベヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶融ガラスからガラス管などを引出し形成するガラス管形成装置などに用いるガラス体搬送用回転ローラ装置およびローラコンベヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス管形成装置では溶融したガラスを管状に引出して軟化状態で塑性変形する管を水平状態で搬送し固化するダンナー方式などの形成装置が用いられ、搬送コンベヤには空気軸受を用いた回転ローラ装置が使用される。ローラは材質として低摩擦係数の黒鉛が用いられ接触する加熱されたガラス管を変形したり、表面を傷付けるのを防いでいる（特許文献１、特許文献２参照）。
【特許文献１】特公昭４５−２４４６４号公報
【特許文献２】実開昭６３−８９９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
回転摩擦の少ない気体軸受を用いても、金属ローラは搬送されるガラス管などの長尺ガラス体を傷つけやすく、黒鉛ローラは磨耗に耐性がなく寿命が短いという不都合があり、このような不都合のない回転ローラ装置が望まれていた。
【０００４】
本発明は以上に鑑みてなされたもので、搬送するガラス体表面を傷つけし難く耐磨耗性で長寿命のガラス体回転ローラ装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、気体を噴射する通気孔を側面に形成して気体軸受を構成するシャフトと、このシャフトに挿着され、ガラス体を案内する環状溝を有し前記シャフトの回りを回転する回転ローラを具備する回転ローラ装置であって、前記回転ローラは、外表面に前記環状溝を形成し回転軸側を軸孔とした耐熱性樹脂で形成されたローラ本体と、外表面を前記ローラ本体の軸孔内面に密着され内表面を前記シャフトの側面との間に空気層を形成して軸受が構成されるように挿着される金属管体のブッシュとからなることを特徴とするガラス体搬送用回転ローラ装置を得るものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のガラス体搬送用回転ローラ装置は走行するガラス体（ガラス管、中実ガラス体）に接触する環状溝を有するローラ本体を耐熱性樹脂で形成し、気体軸受の回転部を金属管体で形成するものであるから、熱いガラス体の接触部で受けたローラ本体の熱は接触部近傍に滞留せず、近接した熱伝導性にすぐれた金属管体のブッシュに伝導され、ブッシュ全体を冷却フィンとしてシャフトの通気孔から噴射される気体軸受の例えば空気媒体により速やかに冷却される。このためローラ本体が部分的に過熱されることがなく、耐摩耗性が維持され長寿命になる。
【０００７】
また、金属管体の加工精度が樹脂よりも高いので、金属ローラと同様の気体軸受性能を得ることができ、かつローラ全体の比重が小さく重量が軽いので、気体軸受に消費されるガス量のランニングコストを低減したコンベヤを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は耐熱性樹脂を回転ローラ装置のローラ本体に使用する。ここで耐熱性樹脂とは、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ，ＰＦＡ，ＦＥＰ，ＰＶＤＦなど）、液晶ポリマー（2,6-ヒドロキシナフトエ酸とパラヒドロキシ安息香酸との重縮合体［タイプIII］など）、耐熱性ポリアミドイミド樹脂などの２６０℃以上の耐熱性を有する樹脂を呼称する。さらにフィラーを添加して硬度を高めることができ、フィラーとしてカーボン粉末、シリコン粉末、カーボンファイバーその他の材料を選ぶことができる。
【０００９】
長尺ガラス体例えばガラス管の形成において、溶融ガラスを管状にして流下させ自然落下させつつ水平方向に案内してガラス管に固化させるときにローラコンベヤが用いられる。ガラス管が管状の軟化状態から固化し一定長のガラス管に切断される間に５００℃から１００℃以下に冷却され、その間を間隔をおいて配置された回転ローラ装置上をガラス管が案内され搬送される。
【００１０】
耐熱性樹脂に２６０℃〜４００℃程度に耐えるものがあり、フッ素樹脂や液晶ポリマーなどは３００℃近辺まで使用でき、本発明者はローラコンベヤの大半をこの耐熱性樹脂のローラで置き換え得ることを見出した。例えばフッ素樹脂自体が低摩擦係数を有していてガラス管コンベヤとして必要な２００℃〜３００℃では摩擦係数がさらに低減するが、一方で圧縮応力も低減するためにフィラー例えばグラファイト粉末を混入して同温度下の硬度を高めることができる。
【００１１】
しかし樹脂性ローラには熱いガラス体の搬送に対して、いくつかの課題がある。一つは熱伝導性が低いのでガラス体の接触部付近に熱が滞留しやすいこと、他は加工性が低いので気体軸受のような１０μｍ単位の加工精度の差で軸受に導入する気体量を変動させるものに対して過量の気体を供給消費しなくてはならない。
【００１２】
これらの課題はローラの軸受部に金属管体を適用することにより改善される。
【００１３】
金属管体は樹脂本体の軸孔部に密着して熱を速やかに拡散することができ、気体軸受の気体層を形成する導入気体によって強制空冷される。さらに金属管体の内表面を高精度に仕上げることができるので、回転ローラ装置を支持するシャフトとの間の気体層の間隔を一定に保つことができ気体軸受用の気体送込み量を最小限に止めてランニングコストを高めることができる。
【００１４】
以下図面を参照して実施形態を説明する。
【００１５】
（実施形態１）
図１および図２は本実施形態を説明するもので、図１はダンナー方式のガラス管形成装置の概略図、図２はそのローラコンベヤに使用する回転ローラ装置の断面略図を示している。
【００１６】
ガラス管形成装置１０は、ガラス溶融炉から引き出された溶融ガラスＧを所定温度に保持し貯溜するガラス溶融容器１２をマッフル炉１１上部に配している。このガラス溶融容器１２の底部に形成されマッフル炉１１内に開口しているオリフィス１３の下方に、マッフル炉１１内に配設されて駆動機構１４により所定回転速度で一定方向に回転するスリーブ１５を備えている。スリーブ１５は先端が下方となるよう所定の傾斜角度で傾斜し、さらにスリーブ１５の軸心に沿いガス圧送路１６が貫通して設けられていて、このガス圧送路１６を通じ、圧ガス供給源１７から供給されたブローエアが先端開口から噴出するようになっている。
【００１７】
ガラス溶融容器１２のオリフィス１３から適正に粘性が調整された溶融ガラスＧ０がリボン状に流下し、スリーブ１５の上方の基部側表面に巻き付く。その後、巻き付いた溶融ガラスＧ０は、重力により基部側から下方の先端側に移動し、先端開口から噴出する所定圧力のブローエアによって管状のガラスＧ１に成形され、ローラコンベヤ２０上を搬送されるように管引き機１８によって矢印ｇ方向に管引きされる。管引き機１８を経たガラス管Ｇ２は切断機１９により必要な寸法に切断される。
【００１８】
ローラコンベヤ２０はガラス管Ｇ１，Ｇ２を搬送する方向ｇに沿って並べた複数個の回転ローラ装置２１のコンベヤラインでなる。回転ローラ装置は気体軸受構成であり、各回転ローラ装置に気体導入管２３が接続され、各気体導入管２３は高圧気体供給源２４に接続されている。
【００１９】
長尺ガラス体として上記ガラス管を搬送する回転ローラ装置２１は、回転ローラ２１ａを備えており、Ｖ字溝の環状溝３１を外表面に有する例えば鼓形状の耐熱樹脂のローラ本体３０を備えており、回転軸中心に貫通する軸孔３２を形成している。軸孔３２に円筒の金属管体のブッシュ３３が嵌着される。ブッシュ外表面はローラ本体３０の軸孔３２内面にローラ本体の弾性を利用して密着している。ローラ本体３０とブッシュの両端面は面一に形成される。
【００２０】
このブッシュ３３が金属のシャフト３５に回転自在に挿着される。シャフト３５は内部に気体流路３６を軸に沿って穿設しており、気体流路３６からシャフト側面に半径方向に複数の気体噴射孔３７が伸び表面で開口している。シャフト３５は基部をブラケット３８により片持ち支持され、キャップ抑え３９およびナット４０により固定される。回転ローラ２１ａの両端面はディスク状のキャップ４１，４２で挟まれ、シャフト上の軸方向移動を規制される。シャフト基部側のキャップ４２はシャフト３５とキャップ抑え３９により固定され、シャフト先端側のキャップ４１はボルトで固定される。キャップ４１とローラ本体３０間に軸受用に供給された気体が逃げる間隙が形成され、キャップ４１，４２と回転ローラ２１ａを非接触にさせる。
【００２１】
シャフト３５の外径は回転ローラ２１ａのブッシュ３３の内径よりやや小さく形成され間隙をつくり、これによりシャフト外表面とブッシュ内表面の間に気体層が円筒状に形成されて、軸受が構成される。例えば間隙は０．０５ｍｍ〜０．１０ｍｍである。
【００２２】
シャフト３５の基部に気体導入管２３が連結され、高圧気体供給源２４からの例えば圧搾空気がシャフトの気体流路３６を経て気体噴射孔３７から間隙に噴射されて気体軸受として機能する。
【００２３】
ブラケット３８は基台４５に固定され、複数の回転ローラ装置として並列されてローラコンベヤ２０を構成する。
【００２４】
ローラ本体３０は耐熱性樹脂としてフッ素樹脂であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で形成しており、１０〜２０体積％のグラファイト粉末をフィラーとして混入して成形されている。ブッシュ３３はステンレス鋼例えばＳＵＳ３０４で形成し、ローラ本体３０が弾性を有するので、その軸孔壁に弾性的に密着するように嵌着される。樹脂の融点が３２７℃であるので、３００℃程度の加熱に耐えることができる。この樹脂は低摩擦係数をもち、充填したグラファイト粉末とともに搬送により接触するガラス管の表面への機械的な損傷を与えることが少ない。Ｖ字の環状溝の開き角度は搬送するガラス管の管径により選択されるが例えば９０〜１３５度とされる。
【００２５】
また、熱いガラス管Ｇ１から受けた熱は溝底部に位置するブッシュ３３が冷却フィンになり、速やかに放散され軸受全体で冷却することができて、ブッシュを設けない場合にガラス管の接触部分付近に熱滞留が生じて過熱するのを防ぐことができる。シャフトも同様のステンレス鋼で作製する。
【００２６】
図１において、マッフル炉１１から引出されたガラス管Ｇ０は粘度をもち塑性変形する状態にあり、下方に垂れるにともない外気によって冷却されつつ管引され、所定径のガラス管Ｇ１に固化していく。マッフル炉付近で５００℃程度に加熱されているガラス管はコンベヤの水平位置までくると３００℃程度になる。３００℃から５００℃のガラス管に対してはグラファイトの回転ローラ装置を用い、３００℃程度以下の温度のガラス管に対して本実施形態の回転ローラ装置を使用する。
【００２７】
一例として４ｍｍφのガラス管を形成する場合、管引き速度は１．３〜２．６ｍ／ｓであり、このときに適用する回転ローラ２１ａの長さ５０ｍｍ、ローラ本体の最大径５０ｍｍφ、Ｖ字の環状溝３１の底部の外径は３２．５ｍｍφ、ブッシュ３３の内径１４．９ｍｍφ、シャフト３５の外径１５．０ｍｍφで、高圧気体供給源２４から２気圧の空気を送入した。
【００２８】
この回転ローラ２１ａのガラス管との接触磨耗による寿命は、使用時間で平均８５００時間となり、比較例として示すと、ブッシュのない耐熱性樹脂だけの回転ローラ装置の４倍であった。
【００２９】
（実施形態２）
本実施形態は、図３（ａ）に示すように、ブッシュ３３の表面に螺旋凸部５０が形成され、一方、ローラ本体の軸孔３２内壁に螺旋溝５１が形成されており、ブッシュが螺着されている。なお実施形態１と同一符号の部分は同様部品を示す。螺旋凸部５０の形成により、両者３０，３３の接触面積が大きくなり、ローラ本体の熱を捕獲しやすくなり熱放散を高めることができる。
【００３０】
さらに、樹脂製のローラ本体３０は熱膨張が金属よりも大きいので、動作中の加熱により接触が緩む傾向になるが、熱膨張差が大きい場合でも凸部５１によりこの傾向を低減することができる。
【００３１】
（実施形態３）
本実施形態はローラ本体３０とブッシュ３３の間に、熱膨張係数がローラ本体よりも小さく、ブッシュよりも大きい中間熱膨張係数を持つ中間金属管体５２を介在させる。一例としてブッシュ３３をステンレス鋼で形成した場合に、中間金属管体５２を金属のアルミニウムで構成する。耐熱性ポリアミドイミド樹脂で３１．０×１０６／ ℃、アルミニウムは２３×１０６／℃、ステンレス鋼ＳＵＳ３０４で１７．３×１０６／℃であり、ローラ本体とブッシュの膨張係数の差を緩和する。中間金属管体５２は熱良導性金属であるアルミニウムであるので、ローラ本体の熱放散をさらに有利にする。
【００３２】
以上本発明を実施形態により説明したが、ローラ本体の環状溝はＶ字断面に限らず、Ｗ字断面など複数の溝を形成したものにも適用することができる。
【００３３】
また、ガラス管形成装置もダンナー方式に限られず、ベロー方式など他の方式で形成されるものにも適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態を説明する概略図。
【図２】本発明の一実施形態の回転ローラ装置の断面図。
【図３】（ａ）（ｂ）は本発明の他の実施形態を説明する断面略図。
【符号の説明】
【００３５】
１１：マッフル炉
２０：ローラコンベヤ
２１：回転ローラ装置
２１ａ：回転ローラ
２３：気体導入管
２４：高圧気体供給源
３０：ローラ本体
３１：環状溝
３２：軸孔
３３：ブッシュ
３５：シャフト
３６：気体流路
３７：気体噴射孔
３８：ブラケット
４１，４２：キャップ
【図１】
2010001166.tif 000003
【図２】
2010001166.tif 000004
【図３】
2010001166.tif 000005