(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定側部材と、該固定側部材の上方に配置された回転側部材とを備え、前記固定側部材と前記回転側部材とが互いに摺接しながら相対回転することにより、前記固定側部材に形成された第１連通孔と前記回転側部材に形成された第２連通孔とが断続的に連通して前記固定側部材の第１連通孔に接続された真空源からの負圧を前記回転側部材の第２連通孔に供給するように構成されたロータリ弁の製造方法において、
前記固定側部材と前記回転側部材との間にスラストベアリングを配置した組み立て直後においては前記スラストベアリングの上面には隙間を設け、前記固定側部材と前記回転側部材とが互いに摺接する摺接面のみで前記回転側部材を前記固定側部材に支持させた状態で前記回転側部材を回転させ、この回転により前記摺接面を摩耗させた後に、前記固定側部材の内側に配置された前記スラストベアリングによって前記回転側部材を支持させるようにしたことを特徴とするロータリ弁の製造方法。
【請求項２】
前記固定側部材又は前記回転側部材の少なくとも一方をカーボンセラミックスにより形成したことを特徴とする請求項１に記載のロータリ弁の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータリ弁の製造方法に係り、特に、真空吸着部により吸着した容器を高速で搬送する容器搬送装置等に好適に用いることができるロータリ弁の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ロータリ弁は、互いに摺接しながら相対回転する固定側部材と回転側部材とを備えており、例えば、固定側部材側に接続された真空源からの負圧を、回転側部材側に供給する場合などに用いられている。このロータリ弁の一構成例について説明すると、固定側部材には第１連通孔が形成され、第１連通孔の一端は、固定側部材の摺接面に形成された円弧状溝に接続される。回転側部材には第２連通孔が形成され、第２連通孔の一端は、上述した円弧状溝に対向して、回転側部材の摺接面で開口している。
【０００３】
このような構成のもとで、回転側部材と固定側部材とが摺接しながら相対回転すると、第２連通孔の開口部が円弧状溝に対向する間だけ第２連通孔と第１連通孔とが連通してロータリ弁が開となり、固定側部材に接続された真空源や圧縮空気源と、回転側部材に接続された吸着部等の作動部との間で流体の授受が可能になる。一方、第２連通孔が円弧状溝からずれると、第２連通孔と第１連通孔との連通が遮断されてロータリ弁が閉となり、回転側部材と固定側部材との間での流体の授受が遮断される。
【０００４】
このように構成されるロータリ弁は、容器を高速で搬送して容器の検査などを行う容器搬送装置等に広く採用されている。一般的な容器搬送装置は、吸着部を有するスターホイールを備え、真空ポンプからの負圧により容器を吸着部に吸着しつつ、スターホイールを高速で回転させて容器を搬送するように構成される。通常、真空ポンプは固定して設置されるため、真空ポンプの配置される固定側から、回転するスターホイール側へ真空ポンプからの負圧を供給するために、上述したロータリ弁が用いられている。
【０００５】
このようなロータリ弁においては、固定側部材と回転側部材とは負圧によって相互に引きつけられながら摺接するために摺接面の摩耗が進みやすい。このため、従来より、固定側部材及び回転側部材を形成する材料として、
▲１▼アルミナセラミックス同士の組み合わせ、
▲２▼超鋼板にフッ素樹脂をコーティングしたものと鋼板との組み合わせ、
等が用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したアルミナセラミックス同士の組み合わせの場合には、耐摩耗性には優れているものの、機械加工性が悪く、加工時に部材の欠けが発生しやすいという問題がある。そして、このような部材の欠けが生じないためには高度な加工技術が要求され、必然的に非常に高価なものとなっている。また、摺接面の摩耗が進むにつれて円弧状溝や連通孔などのエッジが欠けてしまい、この欠けた破片が配管等を詰まらせて真空度を低下させ、さらに、破片が真空ポンプに入り込んで真空ポンプを破損させてしまうという問題が生じている。
【０００７】
また、上述した超鋼板にフッ素樹脂をコーティングしたものと鋼板との組み合わせの場合には、製造工程において超鋼板と鋼板との貼り付け面精度が出しにくく、安定した品質を確保しにくいという問題がある。そして、その加工の困難さから、アルミナセラミックス同士の組み合わせの場合と同様の理由で、非常に高価なものとなっている。また、フッ素樹脂コーティングは超鋼板側の面精度誤差に弱く、偏摩耗等が発生しやすいという問題も生じている。
【０００８】
さらに、上述のような材料を用いてバルブを形成した場合でも、４０００時間（約２年間）の使用期間で２００〜３００μｍ程度が摩耗してしまう。このため、摩耗したバルブを定期的に交換することが必要となり、交換作業の間は運転を停止しなければならないために生産性が低下してしまうという問題も生じている。
【０００９】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたもので、容易に加工でき、かつ、バルブを構成する部材の一定以上の摩耗を防止して半永久的に使用することができるロータリ弁の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明の一態様は、固定側部材と、該固定側部材の上方に配置された回転側部材とを備え、前記固定側部材と前記回転側部材とが互いに摺接しながら相対回転することにより、前記固定側部材に形成された第１連通孔と前記回転側部材に形成された第２連通孔とが断続的に連通して前記固定側部材の第１連通孔に接続された真空源からの負圧を前記回転側部材の第２連通孔に供給するように構成されたロータリ弁の製造方法において、前記固定側部材と前記回転側部材との間にスラストベアリングを配置した組み立て直後においては前記スラストベアリングの上面には隙間を設け、前記固定側部材と前記回転側部材とが互いに摺接する摺接面のみで前記回転側部材を前記固定側部材に支持させた状態で前記回転側部材を回転させ、この回転により前記摺接面を摩耗させた後に、前記固定側部材の内側に配置された前記スラストベアリングによって前記回転側部材を支持させるようにしたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記固定側部材又は前記回転側部材の少なくとも一方をカーボンセラミックスにより形成したことを特徴とする。
【００１１】
このように構成された本発明によれば、回転側部材はベアリングによって支持されるため、固定側部材と回転側部材との摺接面はほとんど荷重を受けることがない。従って、摺接面の摩耗が一定以上に進行することを防止することができ、その結果として、ロータリ弁の半永久的な使用が可能となる。
【００１２】
また、固定側部材と回転側部材の両方またはいずれか一方の材料に、良好な潤滑性と高強度を有するカーボンセラミックスを用いたことにより、更に摩耗を防ぐことが可能となる。さらに、カーボンセラミックスは機械加工性に優れているので、高度な加工技術が不要になり、その結果、製作コストを軽減させることが可能となる。その他にも、カーボンセラミックスの特性として、耐熱衝撃性、低吸水性などの利点があり、突発的な外的要因に対しても、ロータリ弁の機能を良好に維持することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るロータリ弁の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本実施形態に係るロータリ弁を備えた容器検査装置の平面図である。
図１に示すように、本実施形態に係るロータリ弁を備える容器検査装置は、検査対象となる容器１を容器検査装置に搬入する搬入コンベア２と、搬入コンベア２から容器１を受け取って容器検査部４に搬入する搬入スターホイール３と、搬入スターホイール３から受け取った容器１の検査を行う容器検査部４と、検査を終了した容器１を搬出する搬出スターホイール５と、容器１を装置外に搬出する第１搬出コンベア６ａ及び第２搬出コンベア６ｂとを備えている。
【００１４】
搬入コンベア２は搬入スターホイール３に隣接して配置され、第１搬出コンベア６ａ及び第２搬出コンベア６ｂは搬出スターホイール５に隣接して配置されている。また、搬入スターホイール３に隣接するとともに搬入コンベア２に平行して、インフィールドスクリュー７が設けられている。検査対象となる容器１は、搬入コンベア２により矢印Ａ方向から容器検査装置に搬入され、インフィールドスクリュー７により一定の間隔が形成されて搬入スターホイール３に順次受け渡される。その後、容器１は、ガイドレール８に案内されつつ搬入スターホイール３により容器検査部４に搬送され、容器検査部４にてＣＣＤカメラを備えた撮像装置９により順次容器１の検査が行われる。そして、検査を終了した容器１は搬出スターホイール５に受け渡され、容器検査部４により不良と判断された容器１は第１搬出コンベア６ａにより搬送され、良好と判断された容器１は第２搬出コンベア６ｂにより次工程に搬送される。
【００１５】
次に、本実施形態に係るロータリ弁を備えた容器検査部について説明する。
図２は本実施形態に係るロータリ弁を備えた容器検査部の断面図である。図３（ａ）は図２のＢ部拡大断面図であり、図３（ｂ）は本実施形態に係るロータリ弁の組み立て直後を示す拡大断面図である。図４（ａ）は本実施形態に係るロータリ弁の固定側部材の摺接面側を示す平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。図５（ａ）は本実施形態に係るロータリ弁の回転側部材の摺接面側を示す平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【００１６】
図２に示すように、容器検査部４は、検査対象となる容器１を保持しつつ回転するメインロータ２１を備えている。メインロータ２１は主軸２３に固着されており、この主軸２３は軸受２２によって回転自在に支持されている。主軸２３の一端には図示しないモータが接続されており、このモータに回転駆動されて主軸２３を介してメインロータ２１が高速で回転するようになっている。
【００１７】
メインロータ２１の外周には、容器１を載置するための複数の支持台２４が配設されており、各支持台２４には容器１を吸着して保持するための吸着パット２５が設けられている。各支持台２４の下部にはプーリ２６が設けられており、プーリ２６のＶ字型溝に当接しながら走行するスピンベルト（図示せず）が、メインロータ２１の外周近傍に設置されている。支持台２４とプーリ２６とは軸２７により接続されていて一体的に回転するように構成されており、プーリ２６のＶ字型溝にスピンベルトが当接することによって支持台２４及び支持台２４に保持された容器１が回転するようになっている。軸２７はメインロータ２１に固定されるとともに、軸受を内蔵した軸受装置２８により回転可能に支持されている。
【００１８】
容器１を吸着するための真空源として、本実施形態では真空ポンプ（図示せず）が使用されている。この真空ポンプは固定して設置されているため、固定側（真空ポンプ側）から回転側（メインロータ側）に負圧を供給するために本実施形態に係るロータリ弁３１が用いられている。ロータリ弁３１は、図３乃至図５に示すように、固定基台３２に固定された円板状の固定側部材３３と、円筒体３５に固定された円板状の回転側部材３６とを備えている。円筒体３５と主軸２３とは、主軸２３に設けられたキー３８を介して連結され、円筒体３５及び回転側部材３６と主軸２３とが一体的に回転するように構成されている。
【００１９】
固定側部材３３と回転側部材３６とは、互いに摺接しながら回転する摺接面３９を有している。図４及び図５に示すように、固定側部材３３の摺接面３９には円弧状溝４０が形成され、回転側部材３６の摺接面３９には、円弧状溝４０に対向する位置で開口する複数の第２連通孔４２が同一円周上に形成されている。固定側部材３３には円弧状溝４０に連通する第１連通孔４１が形成されており、第１連通孔４１は配管４３ａ（図２参照）を介して図示しない真空ポンプに接続されている。一方、各第２連通孔４２は配管４３ｂを介して各吸着パット２５に接続されている（図２参照）。
【００２０】
本実施形態では、固定側部材３３及び回転側部材３６はカーボンセラミックスにより形成されている。このカーボンセラミックスは、原料のベースとなる半成コークスに、極めて微細化したＳｉＣ、Ｂ４Ｃなどのセラミックスを複合化して生成されたのもであり、次のようなさまざまな優れた性質を備えている。
【００２１】
例えば、カーボンセラミックスでは、黒鉛マトリックス中に微細なＳｉＣやＢ４Ｃ等のセラミックスが粒成長して均一に分散しており、これらのセラミックスが大気中の酸素と反応してカーボンセラミックスの表面上に約７０μｍ程度のガラス層（ＳｉＯ２・Ｂ２Ｏ３）を形成している。そして、このガラス層により、カーボンセラミックスの表面上では良好な潤滑性を得ることができる。なお、ガラス層が形成される反応式は次の式で表される。
ＳｉＣ＋Ｂ４Ｃ＋Ｏ２  →  ＳｉＯ２・Ｂ２Ｏ３＋ＣＯ２
また、カーボンセラミックスは、機械加工性に優れているため、低コストで所望の形状に容易に加工することができる。その他にも、高強度、耐熱衝撃性、低吸水性などの優れた性質を有している。
【００２２】
図３（ａ）に示すように、本実施形態に係るロータリ弁３１は、回転側部材３６を支持するためのスラストベアリング５１を備えている。スラストベアリング５１は、固定側部材３３が固定される固定基台３２に設置され、回転側部材３６が固着される円筒体３５を支持している。即ち、回転側部材３６は、上述した摺接面３９で支持されるとともに、円筒体３５を介してスラストベアリング５１によっても支持されている。
【００２３】
上述のように構成されたロータリ弁３１によれば、回転側部材３６が固定側部材３３に摺接しながら回転すると、回転側部材３６に形成された第２連通孔４２が、固定側部材３３に形成された円弧状溝４０に対向した位置にある間は、第１連通孔４１と第２連通孔４２とが連通することになる。したがって、第１連通孔４１に接続された真空ポンプからの負圧が、第２連通孔４２に接続された吸着パット２５に供給され、容器１が吸着パット２５により吸着保持される。また、第２連通孔４２が円弧状溝４０からずれると、第１連通孔４１と第２連通孔４２との連通が遮断され、真空ポンプからの負圧が遮断されて吸着パット２５による容器１の吸着保持が解除される。
【００２４】
ここで、ロータリ弁においては、固定側部材３３と回転側部材３６とを常に摺接させて気密性を確保する必要がある。このため、回転側部材３６がスラストベアリング５１により支持された場合でも、固定側部材３３と回転側部材３６との間に隙間が生じないようにしなければならない。そこで、本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、組み立て直後の構成として、スラストベアリング５１と円筒体３５との間に３０μｍ程度の隙間ｄを設けて、摺接面３９のみで回転側部材３６を支持させる。この状態で回転側部材３６が回転すると、固定側部材３３と回転側部材３６とが摺動して摺接面３９が徐々に摩耗していく。この摩耗により、まず、カーボンセラミックスにより形成された回転側部材３６及び固定側部材３３の摺接面３９の面精度を出すことができる。
【００２５】
摺接面３９の摩耗がさらに進むと、やがて円筒体３５がスラストベアリング５１に接触し、徐々にスラストベアリング５１にかかる荷重が増大する。そして、最終的には、回転側部材３６及び円筒体３５はほとんどスラストベアリング５１によって支持され、摺接面３９では、単になじんで当接している程度になるので、それ以上は摺接面３９の摩耗は進行することがない。
【００２６】
このように、本実施形態では、回転側部材３６及び固定側部材３３の一定以上の摩耗を防止することができるため、回転側部材３６及び固定側部材３３の交換が不要になり、半永久的にロータリ弁３１を使用することが可能となる。なお、使用するスラストベアリングとしては、特にニードルローラベアリングが好適である。
【００２７】
次に、上述のように構成された容器検査部の動作について説明する。
メインロータ２１が回転して搬入スターホイール３から容器１が受け渡される位置に近づくと、メインロータ２１と一体的に回転する回転側部材３６の第２連通孔４２が固定側部材３３の円弧状溝４０に近づく。そして、容器１の受け渡し位置の直前に、第２連通孔４２と円弧状溝４０とが対向し、これにより、第２連通孔４２と第１連通孔４１とが連通する。即ち、真空ポンプからの負圧が吸着パット２５に供給され、吸着パット２５が吸着可能な状態になる。この状態で、容器１が搬入スターホイール３からメインロータ２１に受け渡され、同時に、容器１の底面が吸着パット２５により吸着保持される。
【００２８】
吸着パット２５によって保持された容器１はメインロータ２１により搬送され、搬送中に撮像装置９により容器１の検査が行われる。検査を終了した容器１が搬出スターホイールへ５の受け渡し位置にさしかかると、第２連通孔４２は円弧状溝４０からずれ、吸着パット２５の吸着状態が解除される。そして、メインロータ２１を離れた容器１は搬出スターホイール５へ受け渡される。
【００２９】
このように、円弧状溝４０は、搬入スターホイール３からの容器受け取り位置から、搬出スターホイール５への容器受け渡し位置にかけて形成されている。そして、この間だけ、吸着パット２５が吸着可能な状態となり、容器１がメインロータ２１に保持されることになる。
【００３０】
なお、上述した本実施形態では、ロータリ弁の設置姿勢を水平とし、真空ポンプを用いて負圧を供給する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、ロータリ弁の設置姿勢を垂直にした場合や、正圧を供給する場合にも本発明を適用することができる。また、本実施形態では本発明に係るロータリ弁を容器検査装置に使用した場合について説明したが、本発明はこれに限られず、他の目的を有する容器搬送装置等にも使用することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回転側部材はベアリングにより支持されているので、回転側部材と固定側部材との摺接面の一定以上の摩耗を防止することが可能となり、その結果、半永久的にロータリ弁を使用することが可能となる。また、固定側部材又は回転側部材の少なくとも一方をカーボンセラミックスにより形成したことにより容易に加工することが可能となるほか、良好な潤滑性などのさまざまな優れた効果を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るロータリ弁を備えた容器検査装置の平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るロータリ弁を備えた容器検査部の断面図である。
【図３】図３（ａ）は図２のＢ部拡大図であり、図３（ｂ）は本発明の一実施形態に係るロータリ弁の組み立て直後を示す拡大断面図である。
【図４】図４（ａ）は本実施形態に係るロータリ弁の固定側部材の摺接面側を示す平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】図５（ａ）は本実施形態に係るロータリ弁の回転側部材の摺接面側を示す平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【符号の説明】
１      容器
２      搬入コンベア
３      搬入スターホイール
４      容器検査部
５      搬出スターホイール
６      搬出コンベア
７      インフィールドスクリュー
８      ガイドレール
９      撮像装置
２１      メインロータ
２２      軸受
２３      主軸
２４      支持台
２５      吸着パット
２６      プーリ
２７      軸
２８      軸受装置
３１      ロータリ弁
３２      固定基台
３３      固定側部材
３５      円筒体
３６      回転側部材
３８      キー
３９      摺接面
４０      円弧状溝
４１      第１連通孔
４２      第２連通孔
４３      配管
５１      スラストベアリング
【図１】
0005017635.tif 000002
【図２】
0005017635.tif 000003
【図３】
0005017635.tif 000004
【図４】
0005017635.tif 000005
【図５】
0005017635.tif 000006