CN1530490A - 带螺旋齿的缆绳 - Google Patents

Abstract

一种带螺旋齿的缆绳，在缆绳主体(2)的外周具有将线状体(3)卷绕后形成的螺旋条(S)，缆绳主体(2)是在具有沿长度方向连续的螺旋状凹槽(8)的钢丝绳芯材(4)上设置树脂覆盖层(5A)后形成，线状体(3)是在线状芯材上设置树脂覆盖层(5B)后形成，其特征为：缆绳主体(2)的树脂覆盖层(5A)由含金属纤维的树脂或含金属氧化物纤维的树脂所构成，线状体(3)的树脂覆盖层(5B)由可塑化树脂或弹性化树脂构成，缆绳主体(2)的树脂覆盖层(5A)内包含芯材的同种材料，且在缆绳主体(2)与线状体(3)的任一树脂覆盖层(5A)、(5B)中也包含同种树脂材料。能提升钢丝绳(4)与树脂覆盖层(5A)、芯材与树脂覆盖层(5B)、以及树脂覆盖层(5A)、(5B)的相对摩擦系数和结合力，能大幅度提高动作精确度。

Description

带螺旋齿的缆绳

技术领域

本发明涉及在例如打印机的滑架或扫描机的图象读取装置中使可动构件高精度且静音移动的“带螺旋齿的缆绳”。

背景技术

日本专利第3263387号公报(权利要求书、图1、图2)公开了一种带螺旋齿的缆绳，“在作为芯材的钢丝绳上覆盖树脂层后形成缆绳，在该缆绳主体的外周，设有将线状体卷绕后形成的螺旋条，该线状体是在芯材上设置树脂覆盖层后形成”，其特征为，“设置沿该绳索的长度方向连续的螺旋状凹槽，将该凹槽作为覆盖树脂时的固定部”，或“在绳索的外周设置硬质微粒子物的吸附层，在该吸附层的外周设置树脂覆盖层”，或者“在上述凹槽中充填硬质微粒子物”。

用于上述图象读取装置的带螺旋齿的缆绳，是将其螺旋齿与主动侧的斜齿齿轮啮合而作为从动侧进行作动、停止的，因此其螺旋齿会受到斜齿齿轮导致的急速起动、急速停止等较大外力，成为传达到缆绳主体的作动力传达流程。

可是，采用日本专利第3263387号公报的构造时，由于上述较大的传达力，导致理应使相互接合面上产生滑动应力和剪断应力的“缆绳主体与螺旋齿树脂覆盖层间不同材质的微妙关系”、以及“将螺旋齿的外力经由自身的树脂覆盖而传达到作为芯材的钢丝绳的、缆绳主体的钢丝绳与树脂覆盖层间不同材质的微妙关系”未能发挥作用，所以会产生“外力造成的相对滑动、相对移动”，使从动侧的可动构件作动，且由于这种缆绳主体的作动量精度不良而造成停止位置误差，该停止位置误差会导致图象读取装置的从动作动构件的停止误差，从而损害图象读取精确度。

发明内容

本发明就是要提供能解决以上问题的带螺旋齿的缆绳。

本发明的带螺旋齿的缆绳“在缆绳主体的外周具有将线状体卷绕后形成的螺旋条，上述缆绳主体是在具有沿长度方向连续的螺旋状凹槽的钢丝绳芯材上设置树脂覆盖层后形成，上述线状体是在线状芯材上设置树脂覆盖层后形成，其特征为：上述缆绳主体的树脂覆盖层由含金属纤维的树脂或含金属氧化物纤维的树脂所构成，上述线状体的树脂覆盖层由可塑化树脂或弹性树脂所构成，上述缆绳主体在缆绳主体的树脂覆盖层内包含芯材的同种材料，且在上述缆绳主体与上述线状体的任一树脂覆盖层中也包含同种树脂材料”。上述凹槽包含：通过后述的侧股线缺失所产生的凹槽、以及在侧股线相邻之间所产生的凹槽。

也就是说，上述构造的本发明的带螺旋齿的缆绳，通过将“缆绳主体的芯材与树脂覆盖层成分的材质”、及“相互接合的缆绳主体与线状体的树脂覆盖层的构成成分的材质”限定为同种材料，来提高它们之间的相对磨擦性。

为了进一步通过限定前述相对材质来提高同种材料结构的特有作用，本发明的上述基本构造的带螺旋齿的缆绳可根据需要而采取下述实施形态。

即，缆绳主体可以“在不锈钢绳索上设置用耦合剂进行表面处理的、采用了钛酸钾晶须的含金属氧化物纤维的树脂覆盖层”，或“缆绳主体的树脂覆盖层的含金属纤维的树脂或含金属氧化物纤维的树脂是聚酰胺，而线状体的树脂覆盖层由可塑化或弹性化的聚酰胺组成”。

可以是“缆绳主体的凹槽通过钢丝绳侧股线的单数缺失来构成”、“钢丝绳的扭捻方向与螺旋条的卷绕方向互为相反”、“将缆绳主体与线状体的树脂覆盖层的相互色调、或与螺旋条啮合连动的斜齿齿轮与缆绳主体的相互色调设定为公知的互补色对比、亮度对比，以提高对它们的动作辨别”。

本发明的上述基本构造的带螺旋齿的缆绳，由于用同种材料构成作为外力传达媒介体的缆绳主体和螺旋条的树脂覆盖层，所以大幅度提高了粘接为一体的树脂覆盖层相互间的粘接性与磨擦系数。而且缆绳主体也由于钢丝绳芯材与自身的树脂覆盖层由同种材料构成，所以相互接合的绳索与树脂覆盖层之间的磨擦系数大幅度上升。

一般来说，相接的面之间的磨擦阻力被看作剪断真实接触部的凝结所必需的力，例如在硬软材质的接触部，是在剪断力较弱的软材质内产生剪断。在以上的磨擦结构中，如采用本发明的带螺旋齿的缆绳的上述同种材料构造，则由于材质差异造成的剪断力差异很小，且由于材质的均质性而在接触界面上产生很强的凝结力，由此可大幅度提高磨擦系数，可有效防止它们之间的相对滑动。

于是，可以更稳定地提高主动侧的斜齿齿轮的外力使可动构件急速起动、急速停止的带螺旋齿的缆绳的可动精度。

附图说明

图1是本发明一实施形态的带螺旋齿的缆绳，(A)是其使用状态的局部主视图，(B)是其横剖面图。

图2表示本发明带螺旋齿的缆绳的旋转角度与负载的关系。

具体实施方式

首先，参照图1来说明本发明一实施形态的带螺旋齿的缆绳1(以下称作带齿缆绳1)。

带齿缆绳1是在将树脂覆盖层5A设置在芯材钢丝绳4上形成的缆绳主体2的外周，具有将线状体3卷绕成螺旋状后构成的螺旋条S，该线状体3是在作为芯材的线材6上设置树脂覆盖层5B后形成的，缆绳主体2是将奥氏体类不锈钢线材捻合后使其缺失一根侧股线7(捻合的7根侧股线7中的一根)，将外周具有螺旋状凹槽8的钢丝绳4作为芯材，且具有填埋该凹槽8以包住钢丝绳4的外周的“由含金属纤维的树脂或含金属氧化物纤维的树脂的聚酰胺(12N)所构成的树脂覆盖层5A”。

构成螺旋条S的线状体3同样是在奥氏体类不锈钢材的线材6上设置“由弹性化的聚酰胺(12N)构成的树脂覆盖层5B”，该带齿缆绳1将“缆绳主体2的树脂覆盖层5A与线状体3的树脂覆盖层5B”及“缆绳主体2的钢丝绳4与树脂覆盖层5A”的相对材质是分别限定为同种材料。

该缆绳主体2和螺旋条S结合成如下状态：“侧股线7相对于带齿缆绳1的缆绳中心线9的捻合方向”与“螺旋条S相对于缆绳主体2的卷绕方向”为互为相反的方向，缆绳主体2与螺旋条S通过异氰酸酯粘合剂相互粘合。

该实施形态的各尺寸为：“绳索4的捻合构造为6×7(7根捻合线有6束)，直径约0.36mm，树脂覆盖层5A的直径约0.45mm，螺旋条S的间距约2.02mm，线状体3的直径约0.4mm，螺旋条S的螺旋角约45°”。

使用于上述树脂覆盖层的聚酰胺弹性层是柔软聚酰胺树脂，包含用可塑剂可塑化的聚酰胺及由硬碎片和软碎片构成的聚酰胺弹性体两者。具体来说，可塑化聚酰胺使用Daicel公司制的商品名为“DAIAMIDO L2121”的产品，聚酰胺弹性体是使用“DAIAMIDO E55-S3.X4442”。

图1的带齿缆绳1可以解决上述的技术课题。也就是说，经由螺旋条S受到斜齿齿轮H的作动力而动作的缆绳主体2，会产生缆绳长度方向的拉伸应力，所以特别需要绳索4与树脂覆盖层5A的结合强度以及树脂覆盖层5A的拉伸强度。

本实施形态中缆绳主体2是形成“金属材质的钢丝绳4与树脂覆盖层5A的成分中的金属纤维间的磨擦”，故磨擦系数增大而提升了两者的结合力，并且树脂覆盖层5A的金属纤维会由于纤维特有的相互干涉作用(粒子物质中不存在)而能够增大拉伸负载(是不含金属纤维的同一条件粒状物的约1.6倍)。

由于缆绳主体2的树脂覆盖层5A与构成螺旋条的线状体3的树脂覆盖层5B的树脂成分设定为同种材料，相互粘接的粘接剂能均等地扩散于相互接合的树脂覆盖层5A、5B，很少产生树脂覆盖层相互间材质差异导致的粘接后内部应力，呈现非常坚固的粘接状态，并且同种材料还有增大磨擦系数的作用。

从而，能够充分承受由于斜齿齿轮H的主动荷重所造成的“使螺旋条S与树脂覆盖层5A剥离的应力”，能稳定螺旋条S与树脂覆盖层5A的相对形状、及螺旋条S的间距等，能稳定且顺畅地进行精确的外力传达。

并且，该实施方式的带齿缆绳1由于缆绳主体2的钢丝绳4的捻合方向与螺旋条S的卷绕方向互为相反，因此具有以下的特有作用。

将与上述实施方式同一条件的缆绳主体2与线状体3组合成带齿缆绳1，其中带齿缆绳1A是使缆绳主体2的捻合方向与线状体3的卷绕方向相反，即，与图1的实施形态相同，而带齿缆绳1B则是使线状体3的卷绕方向与缆绳主体2的捻合方向相同的，1A和1B长度相同，将两者的上端固定而在下端施加负载使之下垂，对比带齿缆绳1A、1B各自对于绳索中心的旋转角θ，结果带齿缆绳1A只是带齿缆绳1B的约60％(参照图2)。

以上的对比实验表明：当将带齿缆绳A用在图象读取装置时，当主动侧的斜齿齿轮H的驱动力使缆绳长轴方向受到张力时，带齿缆绳1A的缆绳主体2的捻合旋转角较小。

从而，当上述旋转角θ较大时存在的“钢丝绳4长度方向的荷重导致螺旋条S与斜齿齿轮H的整合性变动，从而导致与斜齿齿轮H啮合时的压力角变化，结果妨碍缆绳主体2的作动精度，并且增加了斜齿齿轮H的功能缺点、即钢丝绳4的轴向力，使带齿缆绳的停止位置产生误差，导致图象不均匀”的不良现象，在上述旋转角θ较小的带齿缆绳1A上极少发生，可以提升上述停止精确度。

接下来说明本发明的其它实施方式。作为本发明的带齿缆绳1A的缆绳主体2的树脂覆盖层5A的含金属纤维的树脂或含金属氧化物纤维的树脂1，可使用“钨、石墨、碳化硅或氮化硅的各晶须”。

作为该晶须，最好使用钛酸钾晶须，例如使用：平均纤维直径＝0.4微米，平均纤维长度＝15微米，长度直径比为37.5的单结晶纤维(例如日本大冢化学公司的商品TISUMO D)。

使用以上晶须的树脂覆盖层5A具有下述的特有作用。也就是说，由于上述钛酸钾晶须是纤维状的，所以可通过单结晶纤维相互干涉作用来防止以下不良现象：“当反复发生由粒子导致的磨耗时，粒子会从树脂脱落而在接触接界面成为滚动磨耗，该粒子部分会产生应力集中，导致树脂覆盖层的龟裂、剥离”。

由于采用上述的细微纤维，可以确实进行对钢丝绳4的极小凹槽8进行充填。通过将上述例示的晶须混合到聚酰胺(12N)中，可提升与驱动侧的斜齿齿轮H间的耐磨耗性，并且可以提升由斜齿齿轮H所产生的缆绳主体2的拉伸张力与螺旋条S的压缩张力等机械性质，并且能明显减少线膨胀系数(降低到1/5)，可以提高加热挤出成形的细径带齿缆绳1的尺寸稳定性。

上述钛酸钾晶须比作为芯材的钢丝绳4的不锈钢材料更软，所以不会伤到芯材，可以防止挤出成形时的螺旋损伤。

以下说明其它实施形态的第一～第三方式。第一方式是在使用晶须的上述实施形态中，对该晶须使用硅烷类、钛酸酯类(用聚酰胺12N时是氨基硅烷类)的耦合剂进行表面处理。

以上表面处理可提升与热可塑性树脂间的“相濡性”，并提高树脂材料的分离性、相溶性。

第二方式是应用白色针状结晶的上述晶须的调色容易性来提升外观性，是将“图1所示的缆绳主体2的树脂覆盖层5A与线状体3的树脂覆盖层5B的相对色调”、或“斜齿齿轮H与缆绳主体2的树脂覆盖层5A的相对色调”、或“斜齿齿轮H与线状体3的树脂覆盖层5B的相对色调”设定为彩色的公知“补色对比”或黑白色的公知“亮度对比”。

采用该补色对比、亮度对比，可通过该外观性功能更容易目视确认带齿缆绳1A、斜齿齿轮H的啮合连动状态。

第三方式是，形成螺旋条S的线状体3在不锈钢线(直径＝0.11mm)的芯材上设置聚酰胺弹性体的树脂覆盖层5B，利用聚酰胺弹性体的弹性，可提升与斜齿齿轮H啮合连动时的静音性，且提升面接触性。

上述聚酰胺弹性体是在硬碎片上使用结晶性聚酰胺(12N)、在软碎片上使用非结晶聚醚聚酯的异分子聚合物。

当将该第三方式用于复印机驱动装置时，利用树脂覆盖层5B的弹缩性与滑动性，可以防止由于碳粉的落下、咬入造成的齿轮损伤，以维持驱动装置的机能。由于线状体3仅受到斜齿齿轮H的压缩应力，所以不需要特别的拉伸强度，用上述聚酰胺弹性体就可达成耐用的功能。

本发明的带螺旋齿的缆绳并不限定于上述实施方式，缆绳主体2、线状体3的芯线也可用其它材质，树脂覆盖层5A、5B的树脂材质除了以上示例外，只要概念上包含上述基本构成要件就可以。缆绳主体2也可做成圆形剖面以外的“周长大于同一截面积的圆形的方形剖面形状”，以达成坚固结合。

如上所述，本发明的带螺旋齿的缆绳在用作通过主动侧的斜齿齿轮而使可动构件起动、停止的从动用缆绳时，可以提升其可动构件的停止位置精度，因此可大幅度地提升和稳定譬如图象读取装置的图象读取性能。

Claims (8)

1、一种带螺旋齿的缆绳，在缆绳主体的外周具有将线状体卷绕后形成的螺旋条，所述缆绳主体是在具有沿长度方向连续的螺旋状凹槽的钢丝绳芯材上设置树脂覆盖层后形成，所述线状体是在线状芯材上设置树脂覆盖层后形成，其特征为：所述缆绳主体的树脂覆盖层由含金属纤维的树脂或含金属氧化物纤维的树脂所构成，所述线状体的树脂覆盖层由可塑化树脂或弹性化树脂构成，所述缆绳主体在缆绳主体的树脂覆盖层内包含芯材的同种材料，且在所述缆绳主体与所述线状体的任一树脂覆盖层中也包含同种树脂材料。

2、如权利要求1所述的带螺旋齿的缆绳，其特征为：缆绳主体在不锈钢绳的钢丝绳芯材上设置采用了钛酸钾晶须的金属氧化物纤维的树脂覆盖层。

3、如权利要求2所述的带螺旋齿的缆绳，其特征为：钛酸钾晶须使用耦合剂进行表面处理后形成。”

4、如权利要求1～3中任一项所述的带螺旋齿的缆绳，其特征为：缆绳主体的树脂覆盖层的含金属纤维的树脂或含金属氧化物纤维的树脂是聚酰胺，线状体的树脂覆盖层由可塑化或弹性化的聚酰胺组成”。

5、如权利要求1～3中任一项所述的带螺旋齿的缆绳，其特征为：缆绳主体的凹槽通过钢丝绳侧股线的单数缺失来构成。

6、如权利要求1～3中任一项所述的带螺旋齿的缆绳，其特征为：缆绳主体的钢丝绳的扭捻方向与螺旋条在该钢丝绳上的卷绕方向互为相反。

7、如权利要求1～3中任一项所述的带螺旋齿的缆绳，其特征为：缆绳主体与螺旋条的树脂覆盖层的色调相互呈补色对比或亮度对比。

8、如权利要求1～3中任一项所述的带螺旋齿的缆绳，其特征为：主动驱动用斜齿齿轮与缆绳主体的树脂覆盖层或线状体的树脂覆盖层的色调相互呈补色对比或亮度对比。

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