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特別なソリューションで寿命を延ばす

新しく開発された、飲料ボトル充填機のスターホイールに使用の、二層式ポリマー製ベアリング

ボトルやパック飲料に対する要件は年々高まってきています。異なるサイズの瓶及びPETボトルを、スピーディーに且つ問題なく扱うために、いわゆるスターホイールが充填機に使用されています。 この機械には非常に大きな負荷がかかり、そのレンジも広くなっています。 2つの部品を組み合わせた樹脂製ローラーを使用し始めてから、寿命も2倍に延びました。

「当社はビール醸造工場を保有しているだけではありません。醸造、ろ過、瓶詰め、輸送を含め、飲料販売も世界中で展開しています。」ドイツの Neutraublingを本拠地とするKrones 社の、ラベリング技術、容器及び特殊スターホイール部門のグループマネジャーであるJürgen Stemmer氏は言います。Krones社は、世界有数の、飲料ボトル充填機及び包装用機械メーカーです。 「コンプリート ソリューションに対する要求は高まっています。飲料の製造から販売まで、当社はお客様の一括経営をサポートしています。」 「Krones 社は、飲料の加工技術、瓶詰め、包装、工場内物流を含め、機械装置の計画、開発、製造を一括して行っています。 Krones社が扱う、ビール、ソフトドリンク、醸造ワイン、スパークリングワイン、及び、蒸留酒の製造ラインでは、毎日、数百万本もの瓶、缶、特殊な形状の容器が「加工」されています。また、飲料用のみならず、食品、贅沢品、化学薬品、医薬品、及び化粧品に使用される容器の加工も手掛けています。

Krones社のスターホイール

Neutraubling(ドイツ)にあるKrones社の提供するスターホイールは、最大20mmまでの異なるサイズの瓶、PETボトルを摑むことができます。 回転式コンベヤで、瓶は下位装置にフルスピードで運ばれます。

 

1951年の創業以来、当初製造していたボトル充填機としてのオリジナルローラーをはるかに超えた機械装置の開発を行ってきました。 同社は、顧客にとって正に「オールラウンドパートナー(全ての部門において相談できるパートナー)」となりました。 機械技術、製造ラインについてのノウハウ、微生物学に関する知識、加工技術、及び情報技術を融合させたソリューションを提供します。 今日ではKrones社は「システムエンジニア」の同義として認識されています。

これは検査機器用クランプユニット

無潤滑及びメンテナンスフリーのローラー8つが、それぞれのマテリアルハンドリングセクションの機械に採用されています。これはその中のひとつで検査用機器です。 それぞれのベアリングの間には、カムフォロアによって動作するPEEK回転軸が設置されており、グリップが開閉します。

 
ボトル検査用スターホイール

Krones社はスターホイールの世界的なメーカーです 「当社の機械装置及び関連商品は、コスト面で付加価値のある製品となっています。」とJürgen Steimmer氏は話します。「我々の目的は、それぞれの顧客のニーズにあった最適なソリューションを提供することにあります。」 「事例:瓶及びPETボトルの検査、充填、ラベリング装置。 ここでは、「スターホイール」と呼ばれる装置が優れた性能を備えていることがおわかりいただけます。 これらは、主に検査用装置として使用されます。 回転コンベヤでは、ボトルがカメラの前を通って、スピーディーに運ばれていきます。これらのカメラは個々のボトルの状況と内容物の製種類をチェックするだけではなく、ストローやたばこの破片などの混入物を検知します。 その後ボトルは、例えばラベル貼りセクションなどの他のセクションにスターホイールを経由して運ばれていきます。このようなスターホイール式機械は、星型部分を4種類のサイズ展開で取り揃えています。

例えば、大規模ビール工場やミネラルウォーターの充填工場など、様々なボトルサイズを扱う設備での使用に適しています。 スターホイールが20mmの公差を補正するため、各スターホイールに対応のサイズを1つに固定する必要はありません。複数のサイズを扱うようプログラミングできます。 このことは、ボトルのサイズに合わせて、装置の交換をする必要が無いことを意味しているため、製造ラインのセッティングにかける時間の短縮につながります。 「スターホイールは、半永久的に使用することができますが、 以前のホイールには寿命がありました」 とJürgen Steimmer氏は言います。 「そのため、早急に改善策を練らなければなりませんでした。 」

2層式ベアリング

Krones社向けに新しく開発したベアリングは、樹脂製ベアリングとローラーの2つのパーツで構成されています。 このベアリングは、PEEL回転軸上で、スムーズな動作をし、摩耗が生じません。

 
内側の層は特殊な樹脂でできており、外輪はTPU製です。

スターホイールの寿命を延ばすソリューションとして、このベアリングは2つのパーツから構成されています。 2層式ローラーはばねクリップの中で約2年間継続的に使われています。ポリマー材質の「イグリデュールJ」が内側のベアリングとして選ばれました。この材質はこの業界のあらゆる種類の包装用機器および充填機に使われ、長年その真価を発揮してきました。 この2パーツ式ベアリングは、Krones社にとって理想的なソリューションであることが証明されています。 摩耗を最小限にし、以前に比べて非常に長い機械寿命が実現します。 直径サイズによって、スターホイールの構成パーツは、4、8、12、18、24パーツと異なります。 それぞれのベアリングの間には、カムフォロアによって動作するPEEK回転軸が設置されており、確実にグリップの開閉動作を行うようにしています。 「以前は、とりわけローラーの摩耗が激しかったため、お使いのお客さまが頻繁にオーバーホールをしなければなりませんでした。」と Jürgen Steimmer 氏は説明します。 そのため、ボトルラインをオーバーホールの度に止めなければならず、それが原因で多くのクレームを受けました。ユーザーは緊急の際の置き換えようにもう1つスターホイールを持たなければならないケースもありました。 置換えを常備することはコストがかかり、勿論、この余計な出費に対してお金を払いたいと思う人はいません。 「早急に何らかの策を講じなければなりませんでした。」 そして今ではこのような心配はなくなりました。 “

高負荷を伴うビール醸造

毎日使用されるスターホイールには、高負荷環境が強いられます。 ビール醸造の大型設備では、1時間に最大66,000本ものボトルが機械を通過します。このことは同時に1時間に66,000 回の開閉動作がグリップで行われていることを意味します。ローラーの寿命を延ばすために、様々な材質を対象に繰り返し試験が行われました。 「我々は当初多くの樹脂メーカーとコンタクトを取りました。」と Jürgen Steimmer 氏は当時を振返ります。 「しかしながら、結果は満足のいくものではありませんでした。 ローラーか回転軸のどちらかがより早く摩耗してしまうのです。イグスとの協働開発を決めたとき初めて、少しずつソリューションに向かっていることを実感しました。」 イグスの技術セールスコンサルタントのBernhard Hofstetter氏は次のように続けます。「当時、Krones社はイグスを樹脂製ベアリングのスペシャリストとみなしていましたが、ローラーについては経験が浅いと感じていました。 これは、イグスがベアリング以外の分野の強みをアピールできる絶好のチャンスとなりました。 “

新開発の2層式樹脂製ベアリングとローラー

数々の試験を実施した結果Krones社に、ポリマー製ベアリングとローラーからなる部品が提示されました。イグリデュールJ材質を使用したローラーに関する最初の試験結果によると、内側と外側の摩擦係数の違いは、高価なPEEK回転軸上で摩耗のない動作を保証する妨げになるほど大きくはありませんでした。 これは、内側の層の摩擦係数が低く外側は高い2層式の組み合わせで、唯一成果の見られるものでした。 イグリデュール(iglidur®)J材質を内側に、TPU材を外側に使用したベアリングがスムーズに回転し、軸上での摩耗も無く、全体としてスムーズに動作することがわかりました。 「もう、クレームを受けることはありません。」と Jürgen Steimmer氏ははっきりと言います。 「寿命は飛躍的に延びました。」

摩擦・摩耗学的に最適化されたポリマー材質「イグリデュールJ」

内側のベアリングは摩擦・摩耗学的に最適化された樹脂である「イグリデュールJ」が使用されており、外輪はTPU材で構成されています。以前はオレンジ色をしていましたが、RoHSの認証を受けた青色で製造しています。

 
摩擦・摩耗耐性の最適化

この2層式ベアリングは約1年間試験を繰り返し、その後始めてKrones社の製造ラインに取り付けられました。 TPU製の外輪であったため、当初オレンジ色が採用されましたが、現在では、同社のカラーである青色で納品されています。 「このソリューションは我々にとって一石二鳥であったと言えます。」とJürgen Steimmer 氏は言います。 「まず、青色は我々が使用している機械の色にマッチします。また、青色はRoHSの認証を受けていますので、2009年の夏以来これらの青色を採用しています。」摩擦・摩耗学的に最適化された樹脂製ローラーは、6種類のサイズで納品されています。 サイズ設定は、扱うボトルサイズ及びグリップ部のサイズによって異なります。 ローラーサイズは、ボトルサイズが50mm~110mmのレンジに対応するよう、ご用意しております。 「例えば、アメリカ市場で標準とされている3リットルコーラの瓶の大きさは、開栓時、瓶を十分傾けて開栓できるように設定しなければなりません。」とSteimmer氏は説明します。 「そのため、3Lのコーラ瓶はかなりの大きさと重量になります。この瓶詰めラインでは、多目的スターホイールで1時間当たり20,000本「のみ」しか扱うことができません」

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