(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モジュラコンベヤチェインを構成するために使用するモジュラチェインリンクであって、前記チェインリンクがチェインリンクの本体の対向側から突設した複数の離隔したリンク端部を具備していて、前記複数の離隔したリンク端部が隣接するリンクを結合するように適合されることによって、前記モジュラチェインリンクが隣接するリンクと結合し、前記モジュラチェインリンクが、成形したチェインリンクの３０重量％未満かつ５重量％以上の繊維質充填剤を含有することによって、前記リンクの引張強度を増加させたポリマーから射出成形されたものであり、
前記繊維質充填剤を添加していないポリマーの層が、前記リンクの外部表面に隣接して設けられていることを特徴とするモジュラチェインリンク。
【請求項２】
ポリマーが、ポリアミド、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン、ポリプロピレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリウレタン、ポリケトン、アセタール及びポリエチレンから成る群から選択された請求項１のモジュラチェインリンク。
【請求項３】
前記繊維質充填剤が、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド及びステンレススティールから成る群から選択された請求項１のモジュラチェインリンク。
【請求項４】
前記繊維質充填剤が、モジュラチェインリンクの５と２５質量％の間にある請求項１のモジュラチェインリンク。
【請求項５】
前記繊維質充填剤が、モジュラチェインリンクの１０と２０質量％の間にある請求項１のモジュラチェインリンク。
【請求項６】
前記繊維質充填剤が、長繊維の形状をしている請求項１のモジュラチェインリンク。
【請求項７】
前記繊維質充填剤の長さが、０．３２センチ（０．１２５インチ）と１．２７センチ（０．５インチ）の間である請求項１のモジュラチェインリンク。
【請求項８】
前記繊維質充填剤を添加していないポリマーの層が、前記リンクを成形する金型の一部の温度を上げることによって、前記外部表面に隣接して設けられ、
前記金型の一部は、前記成形されたリンクの外部表面に隣接していることを特徴とする請求項１のモジュラチェインリンク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
本発明はモジュラコンベヤチェインに関し、特に、モジュラコンベヤチェインの構成に使用する改良されたチェインリンクに関する。
【０００２】
製造及び生産装置はモジュラコンベヤチェインを使用して製品や製造物品をある場所から別の場所へ移送する。従来のモジュラコンベヤチェインは、主として、複数の熱可塑性チェインリンク或いはモジュールから構成されている。モジュラコンベヤチェインを組み立てるリンクは、主に、複数の離隔したリンク端部を具備していて、これらのリンク端部が、隣接する列で１個或いは２個以上のリンクから離隔して突設された相補リンクと契合している。それぞれのチェインリンクは、通常、幅がほぼ同じで、煉瓦を並べた形状に配列されている。契合リンクの端部同士が連結ピンで連結或いは枢結されて隣接するチェインリンクを互いに揺動させている。
【０００３】
主として、チェインリンク同士が連結されて、駆動スプロケットで駆動されるエンドレスコンベヤチェインを形成している。モジュラコンベヤチェインには引張力が掛かる。そのためチェインに負荷が掛かると、その引張力がそれぞれのチェインリンクを離そうとする傾向がある。
【０００４】
従来のチェインリンクは、主として、熱可塑性プラスチック（たとえば、アセタール、ポリエステル、ナイロン、及びポリプロピレン）で製造されている。チェインリンクに使用するポリマーの選択は、通常、チェインリンクに必要な物性（即ち、高引張強さ、高疲れ強さ、低摩擦、耐薬品性及び／又は極端な循環温度下での使用適性）に依存している。チェインリンクの引張強さと疲れ強さが優れていると、モジュラコンベヤチェインの全体の引張強さが向上し且つ負荷によるチェインの伸びが小さくなるので、チェインリンクの引張強さと疲れ強さは特に重要である。
【０００５】
モジュラコンベヤチェインは、それぞれの環境温度が著しく異なる場所から別の場所へ品物を運搬するのにしばしば使用されることがある。チェインの温度が上がるに連れて、それぞれのチェインリンクが伸び、チェインの温度が下がるに連れて、それぞれのチェインリンクが収縮する。一般的に大部分の熱可塑性プラスチックは熱膨張率が大きいので、それぞれのチェインリンクが伸びたり収縮すると、コンベヤチェインの全体の長さが、大幅に変化する。
【０００６】
モジュラコンベヤベルトを極端な循環温度下で使用する代表的な用途は、醸造所における低温殺菌のために缶や瓶を搬送するのに使用するコンベヤチェインである。低温殺菌装置内の高温と、チェインに引張負荷が掛ける時に缶や瓶が低温温殺菌装置内を移動する時のゆっくりとした動きが複合原因となって、チェインが伸び、エンドレスコンベヤチェインの底部折返し部分が沈下する。このチェインの伸びも、駆動スプロケットとチェインリンクとの間の相互作用の働きに影響を与える。さらに、二重デッキコンベヤシステムの場合、この沈下が大きくなって、エンドレスコンベヤチェインの上部コンベヤの底部折返し部分が、下部コンベヤチェインに乗っている瓶の妨げになる。
【０００７】
モジュラコンベヤチェイン全体の引張強さと疲れ強さを大きくする方法として、熱可塑性プラスチックチェインリンクと金属リンクとを組み合わせて使用する方法が知られている。熱可塑性プラスチックチェインリンクと金属リンクとを組み合わせると、モジュラコンベヤにかかる負荷が、主として金属リンクによって運ばれる。２つの異なる材料で製造されたリンク同士を組み合わせてモンジュラコンベヤを形成する場合の問題の一つは、熱可塑性プラスチックチェインリンクと金属チェインリンクとの間の弾性率、摩擦係数及び熱膨張率の相違が原因で、熱可塑性プラスチックチェインリンク内で発生する曲げ応力が大きくなることである。
【０００８】
プラスチック製造業者が、原料ポリマーを製造する時にポリマーに充填剤を添加して熱可塑性プラスチックの引張強さを改良してきた。この充填剤は、主として、長繊維の形状である。Ticona及びDuPont等長繊維強化プラスチックの製造業者は、彼等の顧客に技術文献を配布し、その中で、原料ポリマーの中の充填剤の量を増やすと、成形したポリマーの引張強さが大きくなると指示している。さらに、この技術文献は、ポリマー内の充填剤のパーセンテージを変化させて多様な熱可塑性プラスチックに対して行った引張り試験の結果を提供している。これらの結果はASTM規格に従って実施されていて、原料ポリマーの中の充填剤の質量％が増加すると、熱可塑性プラスチックの引張強さが大きくなることを明らかにしている。この技術文献は、充填剤を６０質量％まで含むポリマーに対する試験結果を示している。
【０００９】
（発明の概要）
本発明は、モジュラコンベヤチェインを構成するのに使用する改良されたチェインリンクである。本発明のチェインリンクは、チェインリンクの本体から延設された複数の離隔されたリンク端部を備えている。これらのリンク端部は、隣接する列において１個或いは２個以上のリンクから離隔して突設された相補リンク端部と契合するようになっている。これらのリンク端部は開口を有している。これらの開口は軸方向に配列されていて、連結ピンを納め入れるようになっている。この連結ピンは開口を貫入して、リンクと、隣接する１個或いは２個以上のチェインリンクとを枢結している。チェインリンクは熱可塑性プラスチック材料で成形されている。熱可塑性プラスチック材料は、チェインリンクの機械的性質を向上させる充填剤、好ましくは、ガラス繊維を含んでいる。成形された熱可塑性プラスチック材料の中の充填剤の量は、温度が大幅に変動する環境において、成形されたチェインリンクの疲れ強さと引張強さを最大にするものでなくてはならない。このチェインリンクは、成形されたチェインリンクの質量に基づき約３０質量％未満、好ましくは約５〜２５質量％の範囲、一層好ましくは約１０〜２０質量％の範囲の充填剤を含有している。充填剤の形状は、好ましくは、長ストランドで、長さが、０．３２センチ（０．１２５インチ）と１．２７センチ（０．５インチ）の間のである。
【００１０】
このモジュラチェインリンクは、好ましくは、高強度のベースポリマーで射出成形され、チェインリンクに対して十分な強度と耐食性を付与する。さらに、このリンクは、好ましくは、比較的高温のダイの中で成形される。その理由は、成形の間、充填剤が未充填のポリマーの層がリンクの表面近傍で形成され、ダイの温度が上がることによってその層が厚くなるからである。繊維をリンクの表面からできるだけ離して位置決めすることが極めて重要である。この理由は、繊維は非常に摩耗性であり、モジュラコンベヤチェインの稼働中、通常、連結ピンとリンク端部の内部縁部との間が点接触するからである。この点接触の結果、連結ピンとリンク端部との間の相対運動量が大幅に大きくなる。特に摩耗繊維がリンクの外表面の近くにある場合、この種の運動は極端な摩滅の原因になる。摩滅が大きくなると、モジュラコンベヤチェインの稼働寿命が短くなる。
【００１１】
従来の射出成形では、熱液体エラストマー材料が金型内の障害物（たとえば、コアーピン）の周りを流れるので、部分硬化したスキン面を有する２つの流頭が出会うことになる。スキン面が出会う箇所では、ポリマーの均質でないブレンドが形成される。従来、この表面が出会う領域を、融着すじ或いは流れすじと言っていた。これらの融着すじにおいて、成形されたチェインリンクの機械的性質は大幅に低下し、特に、引張強さ、剛性、疲れ強さ、及び耐衝撃性が低下する。
【００１２】
成形されるチェインリンク内の繊維の配向は、特定の構造をした成形ダイの中に液体ポリマーを供給するゲートの位置決によって操作することができる。成形ダイに設けるゲートは、繊維が、チェインリンクの内部で、モジュラコンベヤチェインの移動方向と概ね同じ方向に配向するように、配置することが好ましい。モジュラチェインリンクの内部で繊維をチェインの移動方向に配向すると、それぞれのチェインリンクから組立てたモジュラコンベヤチェインの引張強さと疲れ強さが大幅に大きくなる。
【００１３】
本発明の目的の一つは、稼働温度が高くなった時小さな表面摩擦、高引張強さ、高疲れ強さ、最小の熱膨張率、及び安定した弾性率を有するモジュラコンベヤチェインを構成するのに使用するチェインリンクを提供することである。コンベヤの用途の多くが高強度のコンベヤチェインを必要としているので、熱可塑性プラスチックモジュラコンベヤチェインの強度を高くすることが極めて重要である。
【００１４】
本発明の別の目的は、稼働温度範囲に亘って、高疲れ強さと引張強さを有しているモジュラコンベヤチェインを構成するのに使用するチェインリンクを提供することである。モジュラコンベヤチェインが効果的に機能することができる稼働温度の有効範囲を拡げると、チェインを多数の用途で使用することができる。
【００１５】
本発明の更に別の目的は、主としてモジュラコンベヤチェインを使用する用途で一層効果的なモジュラコンベヤチェインを構成するのに使用するチェインリンクを提供することである。モジュラコンベヤチェインは、主として、低温殺菌装置、瓶及び缶加温器、産業用電子オーブン、収縮包装トンエル及びフリーザーに使用されている。
【００１６】
さらに、本発明の目的は、高温及び腐食性環境を始めとする多様な環境条件における機械的負荷に起因する伸びに抵抗するモジュラコンベヤチェインを提供することである。
【００１７】
本発明の他の特徴と利点は、以下の記載、請求の範囲、及び図面を参照することによって、当業者に明らかになるであろう。
【００１８】
（発明の詳細な説明）
従来のモジュラコンベヤチェインは、数列の熱可塑性プラスチックのモジュラチェインリンクを備えている。代表的なモジュラコンベヤチェインの一部が、図１に示してある。本発明の態様であるモジュラチェインリンク１３が、概ね同じで隣接するチェインリンク１５と契合している状態が示してある。連結ピン１７が、チェインリンク１３と、それに隣接するチェインリンク１５とを枢結している。
【００１９】
チェインリンク１３は、主として、リンク本体１６を備えている。リンク本体１６は、一連のリンク端部２５を具備している。一連のリンク端部２５は、リンク本体１６の対向側から延設されている。リンク端部２５は、互いに横方向が離れていて、その間に一連のスペース２７が形成されている。一連のリンク端部２５には開口３３が形成されている。開口３３は、互いに軸方向に一直線に並んでいる。リンク端部２５の開口３３は、モジュラコンベヤベルトが移動する方向に円筒形若しくは細長く伸びている。
【００２０】
隣接するチェインリンク１５は、好ましくは、チェインリンク１３と同じ形状である。隣接するチェインリンク１５も、一連のリンク端部６５を具備している。一連のリンク端部６５は、互いに横方向が離れていて、その間に一連のスペース６７を形成している。一連のスペース６７は、チエインリンク１３の一方の側にある一連のリンク端部２５を受け容れるようになっている。リンク端部６５は延設されて、チエイリンク１３のリンク端部２５の間のスペース２７の中に入っている。隣接するリンク１５のリンク端部６５にも開口６９が形成されている。隣接するリンク１５がチェインリンク１３に組付けられた時、チェインリンク１３の開口３３と同様に、開口６９は互いに軸方向に一直線に並んでいる。開口６９は、モジュラコンベヤチェインが移動する方向に円筒形若しくは細長く伸びている。
【００２１】
モジュラチェインリンクは、従来の如何なる形状でもよい。従来のリンクは図１と２に示してある。他の代表的なチェインリンクの構造は、米国特許第５，３３５，７６８号及び５，２１５，１８５号に記載されている。これら両方の米国特許は本発明の譲受人に譲渡される。
【００２２】
本発明のチェインリンクは射出成形されたポリマーから構成されている。このポリマーには、ポリマーの強度と他の性質を向上するため充填剤が添加されている。本発明の好ましい形態では、リンク１３は、成形されたチェインリンクの質量当たり、約３０質量％未満、好ましくは約５〜２５質量％の範囲、より好ましくは約１０〜２０質量％の範囲の充填剤を含有している。
【００２３】
前述したように、使用する充填剤は、好ましくはガラス繊維の形をしているが、ステンレススティール、アラミド及び炭素繊維も使用することができる。これらの繊維は、好ましくは、０．３２センチ（０．１２５インチ）〜１．２７センチ（０．５インチ）であって、成形されたチェインリンクの内部で、主としてモジュラコンベヤチェインの移動方向と同じ方向に配向している。チェインの移動方向はＸ（図２参照）で示してある。
【００２４】
本発明の好ましい形態において、チェインリンクのベースポリマーはアセタールで成形される。他の形態では、チェインリンクは、チェインリンクを成形するのに使用する他の成形性ポリマー材料で成形することもできる。
【００２５】
プラスチック製造業者が刊行した技術文献は、請求したパーセンテージを否定している。この技術文献は、ASTM規格に従って実施した試験結果を記載している。この試験結果は、プラスチックの中の充填剤の質量％が増加すると充填剤を充填したポリマー製品の引張強さが大きくなると記載している。然しながら、充填剤を充填したポリマーを使用して、モジュラコンベヤチエインを構成するのに使用するモジュラコンベヤリンクを成形する場合は、このことは正しくない。前述したように、チエインリンクが、成形されたチェインリンクの質量当たり約３０質量％未満、好ましくは約５〜２５の質量％の範囲、一層好ましくは約１０〜２０質量％の範囲の充填剤を含有する場合に、チエインリンクの機械的性質は向上する。チェインリンクの希望する機械的性質が最大になると、モジュラコンベヤチェイン全体の強度が大きくなる。
【００２６】
３０質量％未満の充填剤を含有する熱可塑性プラスチックチェインリンクを使用する効果の評定は、引張試験用チェインリンクを使用して、リンクの内部の充填剤のパーセントを１つの試験用チェインから別の試験用チェインに変動させて行った。
【００２７】
試験用チェインは、それぞれ、幅が１５．２４センチ（６インチ）の７個のチェインリンクを具備していた。カットして長さを１７，７８センチ（７インチ）にした連結ピンを使用してこれらのチェインリンクを組み立てた。これらのリンクは、MN,WinonaのTiconaで製造した長ガラス繊維を充填したCelstran（登録商標名）ポリマーで成形した。使用したピンは、直径０．６３５センチ（１／４インチ）の引抜きＰＢＴロッドであった。３個の別々の試験用チェインに対して、それぞれ（２１．１℃（７０°Ｆ）、６０℃（１４０°Ｆ）及び°８２．２℃（１８０°Ｆ）で試験を行って平均値を出した。
【００２８】
この試験は、１個の試験用チェインを引張り試験掴み具に挿入し、残りの２個の試験用チェインを試験室の床の上に置いて実施した。第１回目の試験用チェインを試験する前に、３個の試験用チェインを全て２１．１℃（７０°Ｆ）で少なくとも１時間維持した。第１回目の試験用チェインを試験した後、次の予熱した試験用チェインを固定して、２１．１℃（７０°Ｆ）で約１５分間維持してから試験を行った。第２回目の試験が完了してから、最終試験用チェインを固定して、２１．１℃（７０°Ｆ）で約１５分間維持してから試験を行った。この試験手順を６０℃（１４０°Ｆ）及び°８２．２℃（１８０°Ｆ）で反復した。これらの試験の結果を下記に示す。
【００２９】
0004628546.tif 000002
【００３０】
さらに、材料の引張強さと材料の疲れ強さとの間には顕著な相関関係もある。材料の引張強さが大きい場合、この材料の疲れ強さも大きい。従って、プラスチック製造業者がASTM規格に従って行った引張試験に基づくならば、高質量％（刊行された技術文献によれば少なくとも６０質量％まで）の充填剤を含有する熱可塑性プラスチックからリンクを成形する場合は、モジュラコンベヤリンクの疲れ強さは、もっと大きくなければならない。然しながら、３０質量％未満の充填剤を充填したポリマーから成形したモジュラコンベヤリンクを使用して行った疲れ試験の結果は、３０質量％未満の充填剤を含有するポリマーからチェインリンクを成形する場合にモジュラチェインリンクの疲れ強さ（引張強さに加えて）が大きいことを証明している。
【００３１】
１５個のチェインリンクを具備した試験用チェインに対して疲れ試験を行った。これらのチェインリンクを、長さ１７，７８センチ（７インチ）にカットした連結ピンを使用して組み立てた。これらのリンクは、TiconaのCelstran（登録商標名）長ガラス繊維強化ポリプロピレンから成形した。使用したピンは、直径０．６３５センチ（１／４インチ）の引抜きＰＢＴロッドであった。ピンの端部にプッシュナットを使用して、隣接するチェインリンク同士を連結するのに使用したピンを支持した。試験は、熱可塑性プラスチック試験用チェインに異なる負荷レベルを与え、成形したチェインリンクの内部の充填剤の質量％をそれぞれの負荷レベル毎に変動させて行った。１個の試験用チェインは、試験した充填剤の異なる質量％毎にそれぞれの負荷レベルで分析した。疲れ強さ値を、下記に表示する。
【００３２】
0004628546.tif 000003
【００３３】
本発明は上記の態様に限定されない。別の態様が当業者には明らかであろうし、且つ別の態様の本発明の請求の範囲に包含される。特に、種々の構造のチェインリンクを使用することは当業者には明白であろう。それ故、本発明は請求の範囲にのみ制約される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  モジュラコンベヤチェインの一部分の部分分解斜視図である。
【図２】  図１のモジュラコンベヤチェインの一部分の底部平面図である。
【符号の説明】
１３  モジュラチェインリンク
１５  チェインリンク
１６  リンク本体
１７  連結ピン
２５  リンク端部
２７  スペース
３３  開口
６５  リンク端部
６７  スペース
６９  開口
【図１】
0004628546.tif 000004
【図２】
0004628546.tif 000005