CN111492152B - 传动带及传动带的状态信息取得系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种传动带，其具备层叠体，该层叠体包含配置于背面侧的背面层、配置于内表面侧的内表面层及具有埋设在上述背面层与上述内表面层之间的芯线的芯线层，上述传动带具有检测该传动带的状态的传感器作为上述层叠体的至少一部分。

Description

传动带及传动带的状态信息取得系统
技术领域
本发明涉及具备检测传动带的状态的功能的传动带及取得传动带的状态信息的系统。
背景技术
传动带由于外观性优异、不易产生磨损碎屑等理由，而作为一般产业用、精密设备用等的动力传递用带被广泛使用。这样的传动带以施加张力的方式卷绕于带轮之间，通过带轮的旋转驱动而使传动带在带轮间行进，由此在带轮之间传递动力。
如上所述，当传动带在带轮之间行进时，传动带持续受到施加于传动带本身的张力、由于带轮的旋转驱动而受到的推进力、传动带在带轮的外周行进时呈弯曲状地变形的力等各种外压、内压(外力、内力)。如果在这种外压、内压下持续使用传动带，则会由于施加于传动带的压力、伴随着压力的内部温度的上升及摩擦热等的影响而老化，所以需要进行传动带的更换。
关于这一点，当存在随着传动带的使用而产生的老化或损伤时，传动带受到的外压、内压会发生变化。例如，由于传动带的老化、损伤，施加于传动带本身的张力变弱，或者由于带轮的旋转驱动而受到的推进力变弱，或者传动带在带轮的外周行进时施加的力发生变化。另外，当传动带受到的外压、内压发生变化时，传动带的内部温度也会发生变化。
因此，想到引入如下的机构：通过对施加于传动带的压力或温度等传动带的状态进行检测、观测，来掌握传动带的状态并确定更换时期。
这种机构在专利文献1中作为如下的结构而公开，即，在车辆的轮胎中，通过配置传感器来检测轮胎的压力、温度、振动，但是专利文献1为与本发明不同的技术领域。
现有技术文献
专利文献1：日本特许第5632519号公报
发明内容
但是，在专利文献1所记载的轮胎中，能够将传感器配置于供空气打入的较大的内部空间。另外，在专利文献1中还公开了将传感器埋入到轮胎的橡胶部分的方式，但传感器的耐久性仅考虑从轮胎的厚度方向受到的压力即可，其性质与施加于厚度比轮胎薄的传动带的外压、内压不同。另外，对于传感器能够耐受各种外压、内压的结构、配置场所、材质既没有提及也没有启示。
因此，在本发明中，鉴于持续受到施加于传动带本身的张力、由于带轮的旋转驱动而受到的推进力、传动带在带轮的外周行进时呈弯曲状地变形的力等各种外压、内压的传动带的特殊性，提供一种能够检测、观测传动带的状态的传动带及传动带的状态信息取得系统。
用于解决课题的技术方案
本发明涉及一种传动带，具备层叠体，上述层叠体包含：配置于背面侧的背面层、配置于内表面侧的内表面层及具有埋设在上述背面层与上述内表面层之间的芯线的芯线层，上述传动带具有检测该传动带的状态的传感器作为上述层叠体的至少一部分。
根据上述结构，检测传动带的状态的传感器包含于包括背面层、芯线层及内表面层的层叠体，从而能够检测、观测传动带的状态。由此，能够准确地掌握传动带的状态而确定更换时期。
另外，本发明在上述传动带中，优选为，上述传感器作为上述层叠体的至少一部分而与上述层叠体一体化。
根据上述结构，因为传感器与传动带一体化，所以在不损害外观的情况下具备保证作为传递动力的传动带的功能的强度、弹性、耐久性等。
另外，本发明在上述传动带中，优选为，上述传感器配置在上述内表面层的背面侧且该传动带的宽度方向中央。
根据上述结构，因为传感器配置在传动带的剖视时的中央部分，所以适合于不偏倚地检测、观测从传动带的内表面侧施加的压力、从背面侧施加的压力等施加于传动带整体的各种压力等的变化的情况。另外，所谓“配置在内表面层的背面侧”，意味着在传动带的宽度方向截面中，传感器的中心存在于比内表面层的中心靠背面侧内表面层的厚度的10％以上。另外，所谓“配置在宽度方向中央”，意味着在传动带的宽度方向上，传感器的中心存在于距内表面层的中心±10％以内。
另外，本发明在上述传动带中，优选为，上述传感器配置在上述背面层的背面侧且该传动带的宽度方向中央。
根据上述结构，因为传感器配置在传动带的背面的宽度方向中央部分，所以适合于检测、观测在传动带嵌入到设于带轮的外周的槽中的状态下，作为传动带的背面侧的挠曲而产生的压力等的变化的情况。另外，所谓“配置在背面层的背面侧”，意味着在传动带的宽度方向截面中，传感器的中心存在于比背面层的中心靠背面侧。
另外，本发明在上述传动带中，优选为，上述传感器配置在上述内表面层的与该传动带所卷绕的带轮接触的面侧。
根据上述结构，因此传感器配置在传动带与带轮之间的接触部分附近，所以适合于检测、观测卷绕在带轮之间的传动带与带轮接触时的压力等的变化的情况。另外，所谓“配置在所述内表面层的与卷绕该传动带的带轮接触的面侧”，意味着在传动带的宽度方向上，传感器的中心存在于比内表面层的中心靠与带轮接触的面侧10％以上。
另外，本发明优选为，上述传动带具有多个上述传感器，该多个上述传感器在该传动带的周长方向上以预定间隔配置。
在卷绕在带轮之间的传动带中，在行进中的传动带与带轮接触的定时，向该接触部分瞬间性地施加比在带轮之间行进时的压力强的压力。通过利用以预定间隔配置的传感器来检测该较强的压力或由其引起的变化，并将预定间隔(距离)除以由传感器进行了检测的时间差(时间)，能够计算出传动带的行进速度。此外，还能够根据计算出的传动带的行进速度与另行测定的带轮的转速之差，计算出传动带的滑移率。
另外，本发明在上述传动带中，优选为，上述层叠体在外周的至少一部分还具备外布层，上述传感器包含于上述外布层的至少一部分。
根据上述结构，检测传动带的状态的传感器包含于包含背面层、芯线层、内表面层及外布层的层叠体的外布层的一部分，从而能够高精度地检测、观测传动带的表面的状态。
另外，本发明在上述传动带中，优选为，上述传动带还具备发送部，上述发送部将上述传感器检测到的该传动带的状态信息向外部发送，上述发送部埋设于上述背面层或上述内表面层。
根据上述结构，通过将发送部埋设于传动带的背面层或内表面层，能够不损害外观地发挥发送部的功能。另外，由于传动带的背面层或内表面层处于与表面相比不易直接施加压力的场所，因此能够避免向作为电子设备的发送部施加过度的负担。
另外，本发明在上述传动带中，优选为，上述传感器是检测施加于该传动带的压力的状态的压力传感器。
根据上述结构，能够通过设于传动带的压力传感器来检测、观测施加于传动带的压力。并且，能够通过检测、观测到的压力的值，来掌握传动带的老化、损伤状况、传动带所卷绕的带轮等的异常。
另外，本发明在上述传动带中，优选为，上述压力传感器为在两个面形成有一对电极的包含有机高分子的薄膜状的压电体。
根据上述结构，因为压力传感器为薄膜状，所以在厚度比较薄的传动带中也能够采用。另外，在制造工序中，因为只要追加将薄膜状的压力传感器配置于构成为层叠体的传动带的工序即可，所以也有助于利用现有的制造工序来高效地制造传动带。另外，因为将压力传感器形成为薄膜状，所以适合于检测压力传感器的厚度方向上的压力的情况。
另外，本发明在上述传动带中，优选为，上述压力传感器为在使压电体粉末分散于橡胶组合物而成的压电体的两个面配置有一对电极的结构。
根据上述结构，通过使压电体粉末分散并加入到构成层叠体的橡胶组合物，能够使压力传感器包含于传动带。另外，在制造工序中，因为只要追加将压电体粉末混入到构成层叠体的橡胶组合物的工序即可，所以也有助于利用现有的制造工序来高效地制造传动带。另外，由于仅将压电体粉末分散于主要构成层叠体的橡胶组合物就能够具有作为压电体的功能，因此在传动带中，能够使所期望的部分作为压力传感器发挥作用。
另外，本发明涉及一种传动带的状态信息取得系统，其特征在于，具有传动带和接收器，
上述传动带具备：
层叠体，包含配置于背面侧的背面层、配置于内表面侧的内表面层及具有埋设在上述背面层与上述内表面层之间的芯线的芯线层；
传感器，设于上述层叠体的至少一部分，且检测传动带的状态；及
发送部，埋设于上述背面层或上述内表面层，并将上述传感器检测到的该传动带的状态信息向外部发送，
上述接收器接收从上述发送部发送来的上述传动带的状态信息。
根据上述结构，通过将接收器配置或接近于与具备发送部的传动带分离一定程度的场所，能够接收由传感器检测到的传动带的状态信息。由此，能够从与在带轮之间高速行进的传动带分离一定程度的场所取得传动带的状态信息。
发明效果
鉴于持续受到施加于传动带本身的张力、由于带轮的旋转驱动而受到的推进力、传动带在带轮的外周行进时呈弯曲状地变形的力等各种外压、内压的传动带的特殊性，能够提供一种能够检测、观测传动带的状态的传动带及传动带的状态信息取得系统。
附图说明
图1是本实施方式的V带和V带的压力数据的取得系统的说明图。
图2是V带的局部放大俯视图。
图3是V带1的A-A剖视图。
图4是表示V带1嵌合到设于驱动带轮2和从动带轮3的V槽中的状态的说明图。
图5是表示V带中的压力传感器的配置场所的说明图。
图6是另一实施方式的多楔带的说明图。
图7是另一实施方式的齿形带的示意图。
图8是具备压力传感器的V带的宽度方向的剖视图，上述压力传感器具有使压电体粉末在压缩层的一部分分散于构成压缩层的橡胶组合物而得到的压电体层。
图9是具备压力传感器的V带的宽度方向的剖视图，上述压力传感器具有由在压缩层的整体分散有压电体粉末的橡胶组合物形成的压电体层。
图10是实施例的齿形带的带宽度方向中央的剖视图。
图11是在实施例的齿形带的行进试验所使用的行进试验装置的布局图。
图12是将表示实施例的齿形带通过带轮时的信号的变化的实验数据图表化后的图。图12(A)是齿形带以通常的张力行进时的信号，图12(B)是在齿形带的张力比图12(A)的情况低的状态下行进时的信号。
具体实施方式
(实施方式)
以下，参照附图来对本申请发明的传动带及传动带的状态信息取得系统进行说明。
在本实施方式的传动带中，以具备压力传感器16的V带1为例进行说明。V带1在发动机辅机驱动系统等动力传递机构(系统)中，例如卷绕在驱动带轮2与从动带轮3之间而使用(参照图1)。
(V带1的结构)
如图2及图3所示，V带1包括：配置于V带1的背面侧的伸展层11(相当于背面层)；配置于V带1的内表面侧的压缩层12(相当于内表面层)；设于伸展层11与压缩层12之间，并包含沿着V带1的周长方向呈螺旋状地埋设的芯线131的芯线层13；配置于V带1的背面的上帆布14(相当于外布层)；配置于V带1的内表面的下帆布15(相当于外布层)；在压缩层12的背面侧的V带1的宽度方向中央，在周长方向上隔开预定的间隔而配置的两个压力传感器16；及配置在伸展层11的V带1的宽度方向上的一端侧的发射器17(相当于发送部)。在本实施方式的V带1中，上帆布14、伸展层11、芯线层13、压缩层12及下帆布15构成了层叠体10。
另外，如图3所示，V带1在V带1的宽度方向上的截面为V字状截面，V字状截面的左右两侧面成为与设于驱动带轮2及从动带轮3的V槽的内壁面接触的摩擦传动面(参照图4)。
(伸展层11)
作为形成伸展层11的橡胶组合物的橡胶成分，可例示出能够硫化或交联的橡胶，例如二烯系橡胶(天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、丙烯腈丁二烯橡胶(丁腈橡胶)、氢化丁腈橡胶等)、乙烯-α-烯烃弹性体、氯磺化聚乙烯橡胶、烷基化氯磺化聚乙烯橡胶、表氯醇橡胶、丙烯酸系橡胶、硅橡胶、聚氨酯橡胶、氟橡胶等。这些橡胶成分可以单独使用，或者组合两种以上而使用。优选的橡胶成分是乙烯-α-烯烃弹性体(乙烯-丙烯共聚物(EPM)、乙烯-丙烯-二烯烃三元共聚物(EPDM)等乙烯-α-烯烃系橡胶)、氯丁橡胶。特别优选的橡胶成分是相对于氯丁橡胶耐久性优异，并且不含卤素的乙烯-α-烯烃弹性体。作为EPDM的二烯烃单体的例子，可举出双环戊二烯、亚甲基降冰片烯、亚乙基降冰片烯、1，4-己二烯、环辛二烯等。
另外，在形成伸展层11的橡胶组合物中，还根据需要可以配合通常在橡胶中配合的炭黑、二氧化硅、短纤维等增强材料、碳酸钙、滑石粉等填充材料、硫、有机过氧化物等交联剂、N，N’间亚苯基双马来酰亚胺、醌二肟类等共交联剂、硫化促进剂、增塑剂、稳定剂、加工助剂、着色剂等。作为短纤维，可以使用棉、聚酯(PET、PEN等)、尼龙(6尼龙、66尼龙、46尼龙等)、芳纶(对位芳纶、间位芳纶)、维尼纶、聚对苯撑苯并双恶唑(PBO)纤维等。这些短纤维可以单独使用，或者组合两种以上而使用。
(压缩层12)
压缩层12也可以由与形成伸展层11的橡胶组合物相同的橡胶组合物形成。
(芯线层13)
芯线层13的芯线131沿着V带1的周长方向呈螺旋状地埋设于橡胶组合物。另外，从与芯线131之间的粘接性、缓和施加于芯线131的应力的观点出发，构成芯线层13的橡胶组合物优选为比伸展层11或压缩层12的橡胶组合物更重视粘接性、耐应力性的配合组成。由此，在沿着V带1的宽度方向剖视时，呈螺旋状地埋设的芯线131以在宽度方向上隔开预定的间隔的状态排列。
作为构成芯线131的纤维，从高模量的观点出发，使用以对苯二甲酸乙二醇酯、乙烯-2，6-萘二甲酸乙二醇酯等C2-4亚烷基芳基化物为主要的构成单位的聚酯纤维(聚亚烷基芳酯系纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯系纤维、聚萘二甲酸乙二醇酯系纤维等)、芳纶纤维等合成纤维、碳纤维等无机纤维，优选为聚酯纤维、芳纶纤维。这些纤维可以是复丝。复丝的纤度为2000～10000旦尼尔即可，优选为4000～8000旦尼尔。
作为芯线131，多数使用利用了复丝的双绞软线(层捻、单捻、股捻等)，芯线131的平均线径(双绞软线的纤维直径)为0.5～3mm即可，优选为0.6～2mm，更优选为0.7～1.5mm。
在本实施方式中，将一个相连的芯线131在V带1的周长方向上呈螺旋状地卷绕并埋设，但也可以将捆扎多个的芯线131在V带1的周长方向上呈螺旋状地卷绕并埋设。
(上帆布14和下帆布15)
上帆布14和下帆布15由例如棉、聚酯纤维、尼龙等构成，是织造为平纹、斜纹、缎纹等的布，并且是将经纱与纬纱的交叉角大角度化为90°～120°左右的织布。
(压力传感器16)
压力传感器16利用例如在受到压力时产生电荷的压电元件，如图3所示，在包含有机高分子的薄膜状的压电体层163的两个面具备电极层161、162。在本实施方式中，压电体层163的厚度为1～10μm左右，电极层161、162的厚度也为0.1～0.3μm左右，作为压力传感器16，形成为较薄的结构。并且，压力传感器16从电极层161、162与发射器17电连接。另外，在本实施方式中，如图2所示，压力传感器16在周长方向上隔开预定的间隔而配置有两个。
作为压电体层163的材料，可列举聚偏氟乙烯、偏氟乙烯和三氟乙烯的共聚物、聚乳酸、亚乙烯基二氰系聚合物、尼龙9或尼龙11等奇数尼龙、芳纶、聚脲等。
另外，作为电极层161、162，可例示出蒸镀膜、金属的网或线、导电性的橡胶。此外，作为蒸镀膜，除了Ni-Al合金以外，还可以例示出铝(Al)、铁(Fe)、铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)及它们的合金。另外，作为金属的网或线，可以例示出铁(Fe)、铜(Cu)、铜合金、铝合金等。另外，作为导电性的橡胶，可例示出将压缩层或伸展层所使用的橡胶组合物制成厚度为10μm～5mm的片状的橡胶。
另外，电极层161、162优选进行用于通过化学或物理的结合而与周围的橡胶层(层叠体10中包含橡胶组合物的部分)接合(一体化)的表面处理。作为该表面处理，可列举出树脂薄膜的涂布(层叠)、硅烷偶联处理等。
如上所述，由于压力传感器16为薄膜状，所以即使在厚度比较薄的V带1中也能够使压力传感器16与层叠体10一体化。另外，在制造工序中，也因为只要追加将薄膜状的压力传感器16配置于构成为层叠体10的V带1的工序即可，所以也有助于利用现有的制造工序来高效地制造V带1。另外，因为将压力传感器16形成为薄膜状，所以适合于检测压力传感器16的厚度方向上的压力的情况。
压力传感器16如上所述，厚度较薄，层叠在压缩层12的背面侧的宽度方向中央，作为V带1的一部分而一体化。
在此，所谓“传感器与带一体化”，为了与将市售的传感器外设于带或简单地埋设于带的方法区别开来，广义上，是指(A)在外观上一体化，及(B)具备传感器的带具有保证作为传动带的功能的强度、弹性、耐久性等。此外，狭义上，是指除了上述(A)及(B)以外，(C)从传感器的构成部分(例如，压电体层+电极(两侧))与层叠体(例如，层叠体中包含橡胶组合物的部分)之间的界面(边界)的接合状态的观点出发，该界面通过化学结合或物理结合而接合在一起。例如，在传感器为压力传感器，电极层为金属的情况下，由于在该状态下不会与周围的橡胶层(层叠体中包含橡胶组合物的部分)接合，因此优选进行上述表面处理(优选满足上述(C)条件)。
因此，如图5所示，压力传感器16不仅配置在压缩层12的背面侧的宽度方向中央(位置A)，压力传感器16还可以配置在伸展层11的背面侧的宽度方向中央(位置B)。另外，压力传感器16还可以配置在压缩层12的两个侧面侧、即V带1与设置于驱动带轮2及从动带轮3的V槽的内壁面接触的摩擦传动面侧(位置C)。另外，在将压力传感器16配置在压缩层12的侧面侧的情况下(位置C)，也可以仅在一个侧面侧配置压力传感器16。另外，压力传感器16可以以编织到上帆布14中的状态进行配置(位置D)，还可以以编织到下帆布15中的状态(位置E)进行配置。另外，压力传感器16也可以配置在压缩层12的内表面侧的宽度方向中央(位置J)。
如上所述，在压力传感器16配置于位置A的情况下，适合于不偏倚地检测、观测从V带1的内表面侧施加的压力、从背面侧施加的压力等施加于V带1整体的各种压力。另外，在压力传感器16配置于位置B的情况下，适合于检测、观测如图4所示那样，在V带1嵌入到设于驱动带轮2及从动带轮3的V槽中的状态下，作为V带1的背面侧的挠曲而产生的压力。另外，在压力传感器16配置于位置J的情况下，适合于检测、观测如图4所示那样，在V带1嵌入到设于驱动带轮2及从动带轮3的V槽中的状态下，作为V带1的内表面侧的挠曲而产生的压力。另外，在压力传感器16配置于位置C的情况下，适于检测、观测行进的V带1与驱动带轮2或从动带轮3接触时的压力。另外，在将压力传感器16配置于压缩层12的两方的侧面侧的情况下，有助于V带1的直行行进。另外，在压力传感器16配置于位置D的情况下，与位置B相同地，适于检测、观测作为V带1的背面侧的挠曲而产生的压力。另外，在压力传感器16配置于位置E的情况下，适于检测、观测如图4所示那样作为V带1的内表面侧的挠曲产生的压力。
另外，在本实施方式中，作为压力传感器16，使用了包含有机高分子的薄膜状的压电体层163，但也可以采用通过使压电体粉末分散于构成伸展层11或压缩层12的橡胶组合物而形成压电体层163，并在其两个面配置电极层161、162的结构。
例如，如图8所示，也可以在压缩层12的一部分层配置使压电体粉末分散于构成压缩层12的橡胶组合物而成的压电体层163，并将电极层161、162夹在压电体层163的一部分的上表面和下表面，由此构成压力传感器16。
另外，也可以如图9所示，将压缩层12整体作为由分散有压电体粉末的橡胶组合物形成的压电体层163，并在该压电体层163的所期望的位置埋设作为上下电极的两片电极层161、162。在该情况下，两片电极层161、162和被该两片电极层161、162夹持的压电体层163的一部分构成压力传感器16，起到压力传感器的作用。
在设为上述方式的情况下，在制造阶段，能够通过使压电体粉分散并加入到构成压缩层12的橡胶组合物中，来使压力传感器16与V带1一体化。另外，在制造工序中，因为只要追加将压电体粉末混入到构成层叠体10的橡胶组合物中的工序即可，所以也有助于利用现有的制造工序来高效地制造V带1。另外，因为仅将压电体粉末分散于构成层叠体10的橡胶组合物就能够使其具有作为压电体的功能，所以在V带1中，能够使所期望的部分作为压力传感器16发挥作用。
另外，在上述实施方式中，若使用金属网作为电极层161、162，则在硫化工序中的压力传感器16与周围的橡胶之间的交联反应(化学结合)的同时，金属网与橡胶层通过锚定效应(物理结合)而接合，从而压缩层12整体一体化，所以能够容易地进行压力传感器16与V带1的一体化。
另外，也可以采用通过使压电体粉保持于上帆布14或下帆布15而形成压电体层163，并在其两面配置电极层161、162的结构。在该情况下，可举出预先在构成上帆布14或下帆布15的经纱或纬纱中加入压电体粉末的方法或在粘接处理中加入压电体粉末的方法等。
另外，作为压电体粉末，可举出钛酸钡、水晶、锆钛酸铅、铌酸锂、钽酸锂、酒石酸钾钠、氧化锌等。作为压电体粉末的形状，可以为薄片状、针状的形态。
(发射器17)
在本实施方式中，如图2及图3所示，发射器17是与压力传感器16电连接的薄型电路，配置在伸展层11的V带1的宽度方向上的一端侧。发射器17通过电池(未图示)而自发地将以预定的周期由压力传感器16检测、观测到的压力数据(相当于V带1的状态信息)发送到外部的接收器4(后述)。
另外，优选为，发射器17配置在伸展层11的V带1的宽度方向中央。在该情况下，有助于V带1的直行行进。另外，发射器17也可以配置在压缩层12的V带1的宽度方向中央。另外，发射器17也可以配置在上帆布14的上部(V带1的背面)。在该情况下，为了不损害外观，优选通过保护用帆布覆盖发射器17。
另外，在本实施方式中，作为压力传感器16及发射器17的驱动电源，以电池为例进行了说明，但也可以采用从外部进行无线电力传输的无线供电系统或环境发电(通过V带1的行进而发电的动能式等)。
如上所述，因为通过将发射器17埋设于V带1的伸展层11，而发射器17也与V带1一体化，所以能够不损害外观地发挥其功能。另外，由于V带1的伸展层11是与压缩层12相比不易直接施加压力的场所，因此能够避免向作为电子设备的发射器17施加过度的负担。
根据上述V带1，检测施加于V带1的压力的压力传感器16作为层叠体10的一部分而一体化，从而能够检测、观测施加于V带1的压力。并且，根据检测、观测到的压力的值，能够掌握V带1的老化、损伤状况、V带1所卷绕的驱动带轮2或从动带轮3等的异常。由此，能够准确地掌握V带1的状态而确定更换时期。另外，因为压力传感器16与V带1一体化，所以具备在不损害外观的前提下保证作为传递动力的传动带的功能的强度、弹性、耐久性等。
(V带1的压力数据的取得系统)
在本实施方式中，如图1所示，能够实现V带1的压力数据(状态信息)的取得系统100(相当于传动带的状态信息取得系统)，其能够使用卷绕在驱动带轮2和从动带轮3之间的V带1及接收器4来检测、观测施加于V带1的压力。
作为接收器4，例如可举出便携式的平板电脑等，为在接收到从V带1所具备的发射器17发送来的压力数据后，能够通过程序控制来进行存储、解析、解析结果的显示的结构。
另外，接收器4也可以采用仅具有接收功能部分的结构，是设置于驱动带轮2、从动带轮3或者配置在V带1的周边的物体(周边装置、罩等)的结构。在该情况下，将接收器4与个人计算机等连接，在接收到从发射器17发送来的压力数据后，通过个人计算机的程序控制来进行存储、解析、解析结果的显示。
例如，在通过程序控制进行的解析中，不仅输出V带1的压力值，而且还对从发射器17发送来的由压力传感器16检测、观测到的压力数据(值)和预先分析实际测量数据而得到的作为基准的压力数据(值)进行比较，从而能够分析V带1的老化程度，并在接收器4或个人计算机的显示画面上显示有无V带1的更换、更换时期、其他异常。
另外，在通过程序控制进行的解析中，在卷绕在驱动带轮2和从动带轮3之间的V带1中，通过隔开预定间隔而配置的两个压力传感器16来检测在行进中的V带1与驱动带轮2接触的定时施加的压力，并将预定间隔(距离)除以由两个压力传感器16进行了检测的时间差(时间)，由此能够计算出V带1的行进速度。此外，还能够根据计算出的V带1的行进速度与另行测定的驱动带轮2的转速之差，计算出V带1的滑移率。
另外，在通过程序控制进行的解析中，还能够通过对根据由压力传感器16检测、观测到的压力数据(值)预先分析实际测量数据而得到的、与压力数据(值)对应的V带1的内部温度的基准数据进行参照，来推测当前的V带1的内部温度。
若使用上述V带1的压力数据的取得系统100，则通过使接收器4配置或接近于与具备发射器17的V带1分离一定程度的场所，能够接收由压力传感器16检测到的V带1的压力数据。由此，能够从与在驱动带轮2和从动带轮3之间高速行进的V带1分离一定程度的场所取得V带1的压力数据。
(其他实施方式)
在上述实施方式中，对V带1进行了说明，但传感器216也可以在图6所示的多楔带201中采用。多楔带201由橡胶组合物构成，并具备：伸展层211(背面层)、具有沿着多楔带201的周长方向相互平行地延伸的三个楔214的压缩层212(内表面层)及沿着多楔带201的周长方向埋设在伸展层211与压缩层212之间的芯线213(芯线层)。并且，传感器216如例如图6所示，被配置在压缩层212的背面侧的宽度方向中央(位置F)。另外，传感器216也可以配置在楔214的一侧的侧面侧、即多楔带201与设于驱动带轮2及从动带轮3的槽的内壁面接触的摩擦传动面侧(位置G)。
另外，传感器316也可以在图7所示的齿形带301中采用。齿形带301包含：在齿形带301的周向上以预定的间隔设置的多个齿部302(内表面层)、埋设有芯线303(芯线层)的背部304(背面层)及覆盖多个齿部302的表面的齿布306。并且，传感器316如例如图7所示，配置在齿部302的前部(位置H)、即齿形带301与设于驱动带轮2及从动带轮3的齿部接触的面侧。
另外，在上述实施方式中，将压力传感器16配置在伸展层11或压缩层12之中，但也可以将压力传感器16配置在上帆布14与伸展层11之间，或者将压力传感器16配置在伸展层11与芯线层13之间，或者将压力传感器16配置在芯线层13与压缩层12之间，或者将压力传感器16配置在压缩层12与下帆布15之间。
另外，如果是厚度较薄(9mm)的类型的V带1(也包含多楔带201或齿形带301等传动带)，则也可以通过将电极层161配置在伸展层11的背面侧，将电极层162配置在压缩层12的内表面侧，并使压电体粉末分散于构成层叠在电极层161与电极层162之间的伸展层11、芯线层13和压缩层12的橡胶组合物，而形成压电体层163，由此使V带1整体作为压力传感器发挥作用。
另外，在上述实施方式中说明的传感器是压力传感器，但作为与V带1一体化的传感器，也可以是温度传感器。如果在施加于V带1的各种外压、内压下持续使用V带1，则由于伴随着压力的内部温度的上升此外摩擦热等的影响，V带1的内部温度上升。因此，通过使温度传感器与V带1一体化，来检测、观测V带1的内部温度(V带1的状态)，由此能够掌握V带1的老化或损伤。
实施例
接着，制作实施例的具备压力传感器的齿形带(传动带)，并进行行进试验及感测试验。
以下对实施例的齿形带的结构、材料等进行说明。图10是实施例的齿形带的带宽度方向中央的剖视图。
(齿形带的结构)
齿形带：齿数124、齿型MY、齿距8mm
带宽：19mm
带周长：992mm
压力传感器设置在带宽度方向中央部的比芯线靠齿侧(内周侧)1mm处(参照图10)
压力传感器的尺寸：1mm(带宽度方向长度)×1mm(带周向长度)×0.05mm(厚度)
(压力传感器的结构)
基材：对表面进行等离子体处理而得到的PET薄膜
压电体层：“偏氟乙烯和三氟乙烯的共聚物”的薄膜(厚度1μm)
电极层：铝蒸镀膜(厚度0.1μm)
(压力传感器的制造方法)
在基材(对表面进行等离子体处理而得到的PET膜)的未进行等离子体处理的面，通过蒸镀而形成成为电极层的铝膜，此外通过旋涂而层叠作为压电体层的“偏氟乙烯和三氟乙烯的共聚物”的薄膜。此外，将依次层叠通过蒸镀而成为电极层的铝膜和与基材相同的PET膜而得到的层叠体作为压力传感器使用。
(齿形带的构成材料)
表1示出了在齿形带的背面层(背部)和内表面层(齿部)中使用的橡胶组合物的构成。
[构成背面层(背部)及内表面层(齿部)的橡胶组合物]
【表1】
橡胶组合物 (质量份)
H-NBR 100
氧化锌 5
硬脂酸 1
炭黑 50
硫 1.5
硫化促进剂 1.5
H-NBR：日本瑞翁(株)制“Zetpole2021”
氧化锌：正同化学工业(株)制“氧化锌3种”
炭黑：东海碳素(株)制“SeastV”，平均粒径为55nm
硫化促进剂：大内新兴化学工业(株)制“N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺”
[齿布]
作为齿布(相当于下帆布)，使用以下结构的帆布(旭化成(株)制)。
·组成 纬纱：66尼龙+聚氨酯线、经纱：66尼龙
·线构成 纬纱：465dtex、经纱：155dtex
·密度 纬纱：80根/3cm、经纱：150根/3cm
·编织结构 斜纹
·厚度 0.85mm
将表1所示的配方的橡胶组合物溶解于甲乙酮而制备橡胶糊，并使帆布含浸于该橡胶糊。此外，将层叠含浸有橡胶糊的上述帆布和表1所示的配方的橡胶组合物的橡胶片(片材厚度：2.0mm)而成的层叠体(带橡胶的帆布)作为齿布使用。
[芯线]
芯线使用将由玻璃纤维构成的双绞软线(原丝：ECG150、股线的构成：3/11、芯线直径：1.20mm)按照RFL液、上述橡胶糊的顺序实施粘接处理而成的软线。
(齿形带的制造方法)
在刻有齿形的模具中依次层叠成为齿布的带橡胶的帆布及成为齿部的未硫化橡胶片(将表1所示的橡胶组合物混炼、轧制而得到的厚度为2.35mm的片材)，并在120℃、160秒、压制压力：4.51MPa(面压)的条件下进行压制，制作出半硫化状态的预成形体(齿部的成形体)。
接着，于在外周刻有齿形的圆筒状模具的外周安装上述预成形体，并将压力传感器嵌入到预成形体的预定场所。接着，在其外周将作为芯线的双绞软线以预定的间隔旋压成螺旋状，并在其外周卷绕成为背部的未硫化橡胶片(对表1所示的橡胶组合物进行混炼、轧制所得的厚度为2.0mm的片材)，由此制作出未硫化状态的层叠体。
接着，将未硫化状态的层叠体配置在硫化罐内，并在温度179℃、时间40分钟、蒸汽压0.83MPa的条件下进行硫化，由此使层叠体一体化，得到齿形带的硫化套筒。
然后将所得到的套筒切割成19mm的宽度，从而得到压力传感器作为带的一部分而一体化的齿形带。
另外，使压力传感器发挥作用的电源、信号处理电路、无线发送电路固定在齿形带的背面(未图示)。
(齿形带的行进试验)
使用所得到的实施例的齿形带，通过行进试验来确认耐久性。作为比较例，未配置压力传感器的齿形带(除了未配置压力传感器以外，与实施例的齿形带为相同的结构)也进行了试验。
作为行进试验装置，如图11所示，使用在21齿的驱动带轮(Dr)和42齿的从动带轮(Dn)上架设齿形带，并具备能够与背部(背面)抵接的直径为
Figure BDA0002541270720000201
的张紧带轮(Ten)的试验装置。在环境温度120℃、负载3.68kW、初始张力147N、驱动侧转速7200rpm的条件下，进行1500小时的行进试验。
无论在配置有压力传感器的实施例的齿形带中，还是在未配置压力传感器的比较例的齿形带中，均没有产生成为实用上的故障现象这样的不良情况地完成了1500小时的行进。
(齿形带的感测试验)
在上述行进试验装置中，在没有张紧带轮(Ten)的布局中，确认实施例的齿形带的感测性能(压力传感器功能)。
在上述位置配置压力传感器，并通过配置于齿形带的背面的信号处理电路及无线发送电路发送来自压力传感器的信号，并将由接收器接收到的信号示于图12(A)、(B)。
图12(A)、(B)表示齿形带通过带轮时的信号的变化(图12(A)、(B)的标度相同)。
每隔30ms对来自压力传感器的信号进行采样，打包三次量的数据，并通过2.4GHz的Zigbee通信进行发送。图12(A)、(B)是用与PC的USB端口连接的接收加密锁接收信号，并将来自端口的串行数据图表化后的图。
图12(A)是齿形带以通常的张力行进时的信号，图12(B)是在齿形带的张力比图12的(A)的情况低的状态下行进时的信号。根据图12(A)、(B)可知，根据信号的强度(信号的纵轴方向的大小)，带张力降低。这表示通过监视信号强度，能够检测到齿形带由于磨损等而发生了老化的情况。
虽然参照特定的实施方式对本发明进行了详细说明，但是对本领域技术人员而言，能够在不脱离本发明的精神和范围的前提下加以各种变更、修正是显而易见的。
本申请基于2017年12月19日申请的日本特许出愿2017-242968、2017年12月20日申请的日本特许出愿2017-243510和2018年12月12日申请的日本特许出愿2018-232408，其内容以参照的形式引用于此。
附图标记说明
1 V带(传动带)
2 驱动带轮
3 从动带轮
4 接收器
10 层叠体
11 伸展层
12 压缩层
13 芯线层
131 芯线
14 上帆布
15 下帆布
16 压力传感器
161、162 电极层
163 压电体层
17 发射器
100 V带的压力数据的取得系统。

Claims (9)

1.一种环形的传动带，具备层叠体，所述层叠体包含：配置于背面侧的背面层、配置于内表面侧的内表面层及具有埋设在所述背面层与所述内表面层之间的芯线的芯线层，
所述环形的传动带将检测该环形的传动带的状态的多个传感器及将所述传感器检测到的该环形的传动带的状态信息向外部发送的发送部作为所述层叠体的至少一部分而在该环形的传动带的周长方向上以预定间隔配置在所述背面层的背面侧且该环形的传动带的宽度方向中央。
2.根据权利要求1所述的环形的传动带，其中，
所述多个传感器作为所述层叠体的至少一部分而与所述层叠体一体化。
3.一种环形的传动带，具备层叠体，所述层叠体包含：配置于背面侧的背面层、配置于内表面侧的内表面层及具有埋设在所述背面层与所述内表面层之间的芯线的芯线层，
所述环形的传动带将检测该环形的传动带的状态的多个传感器及将所述传感器检测到的该环形的传动带的状态信息向外部发送的发送部作为所述层叠体的至少一部分而在该环形的传动带的周长方向上以预定间隔配置在所述内表面层的背面侧且该环形的传动带的宽度方向中央。
4.一种环形的传动带，具备层叠体，所述层叠体包含：配置于背面侧的背面层、配置于内表面侧的内表面层及具有埋设在所述背面层与所述内表面层之间的芯线的芯线层，
所述环形的传动带将检测该环形的传动带的状态的多个传感器及将所述传感器检测到的该环形的传动带的状态信息向外部发送的发送部作为所述层叠体的至少一部分而在该环形的传动带的周长方向上以预定间隔配置在所述内表面层的与该环形的传动带所卷绕的带轮接触的面侧。
5.一种环形的传动带，具备层叠体，所述层叠体包含：配置于背面侧的背面层、配置于内表面侧的内表面层及具有埋设在所述背面层与所述内表面层之间的芯线的芯线层，
所述层叠体在外周的至少一部分具备外布层，
所述环形的传动带将检测该环形的传动带的状态的多个传感器及将所述传感器检测到的该环形的传动带的状态信息向外部发送的发送部作为所述外布层的至少一部分而在该环形的传动带的周长方向上以预定间隔配置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的环形的传动带，其中，
所述传感器是检测施加于该环形的传动带的压力的状态的压力传感器。
7.根据权利要求6所述的环形的传动带，其中，
所述压力传感器为在两个面形成有一对电极的包含有机高分子的薄膜状的压电体。
8.根据权利要求6所述的环形的传动带，其中，
所述压力传感器为在使压电体粉末分散于橡胶组合物而成的压电体的两个面配置有一对电极的结构。
9.一种环形的传动带的状态信息取得系统，具有环形的传动带和接收器，
所述环形的传动带具备：
层叠体，包含配置于背面侧的背面层、配置于内表面侧的内表面层及具有埋设在所述背面层与所述内表面层之间的芯线的芯线层；
多个传感器，作为所述层叠体的至少一部分而在环形的传动带的周长方向上以预定间隔配置在所述背面层的背面侧且所述环形的传动带的宽度方向中央，且检测所述环形的传动带的状态；及
发送部，埋设于所述背面层或所述内表面层，并将所述传感器检测到的该环形的传动带的状态信息向外部发送，
所述接收器接收从所述发送部发送来的所述环形的传动带的状态信息。
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