JP2004108579A

JP2004108579A - 歯付ベルトの接合方法

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Publication number: JP2004108579A
Application number: JP2003298574A
Authority: JP
Inventors: Eiki Tamura; 田村　栄樹; Akihiko Motozaki; 本▲崎▼　昭彦
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2003-08-22
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】　ベルトを接合するために熱プレスをかけた際にベルトを構成する熱可塑性材料が融けて流動する方向を歯付ベルトの歯部側とすることで、心線のズレ方向を歯部側とすることができ、プーリとの噛み合いのよい歯付ベルトを提供する。
【解決手段】　熱可塑性材料中に心線を埋設した歯付ベルトの端部同士を金型１０、１２内で突き合わせて熱プレスすることによって熱可塑性材料を融着して無端状とする際に、金型１０、１２内で熱プレスする際の熱可塑性材料が流れる空隙Ｓを歯付ベルト１の歯部４側に設ける。
【選択図】図２

Description

　本発明は熱可塑性材料からなり内部に心線を埋設した歯付ベルトであって、端部同士を突き合わせて融着接合する歯付ベルトの接合方法に係り、接合する際に発生する心線のズレを調整してＰＬＤの上昇をふせぐことにより歯付ベルトのプーリとの間の噛み合いを改善することができる歯付ベルトの接合方法に関する。

　有端の歯付ベルトを必要長さに切断して端部同士を接合することによって無端の歯付ベルトとする、ベルトの周長を用途に応じて自由に変えることのできる歯付ベルトが従来から使用されている。

　このようなベルトはベルトを形成する素材としては、熱可塑性ウレタンなどの熱可塑性樹脂材料を用いており、端部同士の接合は熱融着によって行う。この熱融着による接合は、図１のようにベルトの端部に互い違いの凹凸を形成して嵌め合い、図５に示すような金型を用いて行っていた。具体的な工程としてはベルトの端部同士を嵌め合った状態で歯形を有する下型３０の溝３１にベルト１を歯側から挿入し、上型３２にてプレスすることによりベルトを構成する熱可塑性材料２を融かして熱融着するといった方法が採られている。また、特許文献１にはゴム製のベルトの両端を熱融着したものが開示されている。

特開平７−４４６９号公報

　前記のようなベルトの接合を行う際、上型３２によってプレスされることで融解した熱可塑性樹脂材料２は上型３２と下型３０とで形成された空隙内で流動することになる。融解した樹脂は上型３２と下型３０との微小隙間から漏れ出すことから、樹脂の流動の方向はその微小隙間の方向となり、特にベルトの側部においてはベルトの歯側から背側に向かって流動することになる。

　このベルトの内部には心線３を埋設しているが、ベルトの接合の際に樹脂の流れに乗って位置ずれが発生する。前述のようにベルトの端部においては歯側から背側に向かって比較的大きな流れが起こっているために図６に示すように心線３も端部において大きくベルトの背側にズレが発生することになる。心線３がベルトの背側にずれると歯付ベルトの場合はＰＬＤが大きくなってベルトとプーリとの噛み合いが悪くなるといった問題にもなり、ベルト走行中にジャンピングが発生するといった問題にもつながる。

　そこで、本発明ではこういった熱可塑性樹脂材料からなる歯付ベルトの接合する際に、心線がずれることによってＰＬＤが大きくなって噛み合いが悪くなるのを抑えて、ジャンピングなどの問題が発生するのを防止することができる歯付ベルトの接合方法の提供を目的とする。

　以上のような目的を達成するために本発明の請求項１では、熱可塑性材料中にベルト長手方向に伸びる心線を埋設するとともに所定ピッチで歯形を有する歯付ベルトの端部同士を金型内で突き合わせて熱プレスすることによって熱可塑性材料を融着して無端状とする歯付ベルトの接合方法において、金型内で熱プレスする際の余分な熱可塑性材料が流れる空隙を歯付ベルトの歯部側に設けたことを特徴とする。

　また、請求項２では金型は歯付ベルトの歯部と噛み合う凹凸を有しており歯側に当接する第１金型と、背側に当接する第２金型からなり、第２金型には歯付ベルトを嵌めこむ溝を有している歯付ベルトの接合方法としている。

　請求項３では第２金型の溝は歯付ベルトの厚みより深い溝であり、第１金型は前記第２金型の溝に嵌合する凸条部を有している請求項２記載の歯付ベルトの接合方法としている。

　請求項４では熱可塑性材料中にベルト長手方向に伸びる心線を埋設するとともに所定ピッチで歯形を有する歯付ベルトの端部同士を金型内で突き合わせて熱プレスすることによって熱可塑性材料を融着して無端状とする歯付ベルトの接合方法において、金型は歯付ベルトの背側に当接する第１金型と、歯部と噛み合う凹凸を有しており歯側に当接する第２金型からなり、第２金型には歯付ベルトを嵌めこむ溝を有していると共に該溝は歯付ベルトの厚みよりも深い溝であり、更に第１金型には前記第２金型の溝に嵌合する凸条部を有することを特徴とする。

　以上の請求項１や請求項２に記載した構成にすることでベルトを接合するために熱プレスをかけた際にベルトを構成する熱可塑性材料が融けて流動するが、流動する方向は歯付ベルトの歯側となり、心線も歯側へのズレが発生するので歯付ベルトのＰＬＤが増加するのを抑えることができる。

　また請求項３のような金型を用いることによって、歯付ベルトは金型によって完全に囲み込んでしまうことができることから接合の際の熱プレスをかけても融けた樹脂材料の流動はわずかなものになり、心線のズレも少なくＰＬＤも小さく抑えることができ、ベルトとプーリとの噛み合いも良好なものとすることができる。また、ベルトを金型で包み込むことになるので放熱が少なく融着効率の向上にもつながる。

　請求項４では、請求項３において歯側と背側を逆転させているが、このように歯付ベルトの全厚みが嵌りこんでしまう溝を有する金型を用いて熱プレスすることによって、熱可塑性材料が溶融してもほとんど流動する余地がない状態とすることができるので、背側を金型の隙間ができる側に配置しても心線のズレは少なくすることができるのでベルトとプーリとの噛み合いを損なうことがない。

　以下、本発明に関わる歯付ベルトの接合方法を添付図面に従って詳述する。図１は本発明の製造方法に関わる歯付ベルトの接合前における状態を示す斜視図であり、図２は端部同士を突き合わせてプレスしているところの断面図である。

　本発明の接合方法が適用される歯付ベルト１は、図１に示すような歯付ベルトであり、熱可塑性樹脂材料からなるベルト本体２内に心線３が埋設されており、ベルトの片面には所定ピッチで歯部４と歯溝部５が交互に配置されている。このようなベルトは、図示はしないがベルトと同じピッチで歯部と歯溝部が設けられたプーリと噛み合って走行する。

　ベルト本体２を構成する熱可塑性樹脂材料としては、熱可塑性ポリウレタン、
ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリエステルなどを挙げることができるが、その中でも熱可塑性ポリウレタンを用いることが応力に対するひずみ（％）が小さく耐屈曲性に優れることから好ましい。

　内部に埋設する心線としては、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維などからなるロープ心線を用いることができる。

　以上のような構成からなる長尺のベルトを所望の長さにカットするが、端部において片方は凹形状の刃物を用いて凸部６を形成するようにカットし、他方は凸形状の刃物を用いて凹部７を形成するようにカットする。

　続いて図２および図３に示すようにカットした両端部を突き合わせた状態で歯付ベルトの背側を金型のほうに向けて下型１０（第２金型）の溝１１内に嵌めこみ固定する。次いで、歯付ベルト１のベルトの歯部と噛み合う歯部と歯溝部を有する形状Ｋの上型１２（第１金型）をセットして下降させ、加熱・加圧する。そのときの加熱温度はベルト本体２を構成する熱可塑性樹脂材料の種類にもよるが通常１７０〜２００℃の範囲で加熱する。また、加圧力は０．２〜０．５ＭＰａの範囲で加圧する。また前記のような加熱・加圧条件で８００〜９００秒間経過後上型１２を上昇させ、冷却することによって歯付ベルトの接合が完了する。金型の素材としては鉄かステンレスが用いられるが、熱伝導率の小さなステンレスにすることによって早期放熱を防ぐことができてプレス時間を短縮できるというメリットがある。

　下型１０の溝はベルトの全厚みよりも浅く、歯付ベルト１の歯側位置において上型１２との間に空隙Ｓを有している。下型１０と上型１２との間に空隙Ｓを有していることで、加熱加圧されて融解したベルト本体を構成する熱可塑性樹脂材料は加圧されることによって逃げ場を求めてその空隙Ｓに向かって流動する。その流動につれて内部に埋設されている心線の位置ズレが生じたとしても背側から歯側のほうに向かってずれることになるので歯付ベルトのＰＬＤは小さくなく方向であり、プーリとの間の噛み合いが損なわれることはない。

　また、図４に示すのは別の金型を用いた例である。この例の場合下型２０（第２金型）の溝２１は歯付ベルトの全厚みよりもやや深い程度の深さを有しており、上型２２（第１金型）には前記溝２１にちょうど嵌り込む幅の凸条部２３を有している。また凸条部２３はベルトの歯部及び歯溝部と噛み合う形状Ｋとなっている。

　この金型を用いる場合も同様に接合しようとするベルトの端部において片方は凹形状の刃物を用いて凸部６を形成するようにカットし、他方は凸形状の刃物を用いて凹部７を形成するようにカットする。

　カットした両端部を突き合わせた状態で歯付ベルトの背側を金型のほうに向けて下型２０の溝２１内に嵌めこみ固定する。次いで上から歯部と歯溝部を有し、ベルトの歯部と噛み合う上型２２をセットして下降させ、加熱・加圧する。

　図４に示すような金型を用いることによって、歯付ベルトを金型で完全に包囲することができるとともに、上型２２と下型２０との間の隙間もより小さなものとなるので接合の際にベルトを構成する熱可塑性樹脂材料を加熱して融かした状態で加圧しても上型２２と下型２０との空隙Ｓからの漏れが少なくなり、溶融樹脂の流動も少なくなるので心線のズレの発生もより小さなものとすることができる。また、ベルトを金型で包み込むことになるので放熱が減って融着効率の向上にもつながる。

　よって、接合部におけるＰＬＤの変化が少なくより好ましい形態であるということができるものである。

　図７は本発明の更に別の形態を示す図４に相当する断面図である。この例の場合下型２０（第２金型）の溝２１は歯付ベルトの全厚みよりもやや深い程度の深さを有しており、上型２２（第１金型）には前記溝３１にちょうど嵌り込む幅の凸条部２３を有している。また溝２１の底にはベルトの歯部及び歯溝部と噛み合う形状Ｋを有している。

　カットした両端部を突き合わせた状態で歯付ベルトの歯側を金型のほうに向けて下型２０の溝２１内に嵌めこみ固定する。次いで上から上型２２をセットして下降させ、ベルトの背側に当接させて加熱・加圧する。

　この方法ではベルトの背側を金型間の隙間ができる側に配置しているが、図７に示すような金型を用いることによって、歯付ベルトを金型で完全に包囲することができるとともに、上型２２と下型２０との間の隙間もより小さなものとなるので接合の際にベルトを構成する熱可塑性樹脂材料を加熱して融かした状態で加圧しても上型２２と下型２０との空隙Ｓからの漏れが少なくなり、溶融樹脂の流動も少なくなるので、ベルトの背側を金型間の隙間の側に配置したとしても心線のズレの発生もより小さなものとすることができる。図４に示した例と同様にベルトを金型で包み込むことになるので放熱が減って融着効率の向上にもつながる。

　次に本発明の歯付ベルトの接合方法で接合して得られた歯付ベルトである実施例と、従来の接合方法を用いて接合した歯付ベルトを比較例として、それぞれのベルトを比較検証してみた。

　実施例としては、ベルト本体を構成する材料が熱可塑性ウレタンからなりベルトの幅が２５．０ｍｍであり、８．０ｍｍピッチで歯部を有するアラミド製の心線を埋設した歯付ベルトを、接合後の周長が１０００ｍｍとなるように切断して、端部は図１に示すように片方の端部を凹形状にカットして他方の端部を前記凹形状と嵌り合う凸形状にカットした。端部同士を突き合わせて図３に示すような下型の溝内に配置して上型を降下させて１７８℃で加熱すると共に０．３ＭＰａにて３００秒間加圧した後に冷却して上型を上昇させた。

　得られた歯付ベルトの接合した部分を含めて３０歯の検査プーリ（歯付プーリ）に噛み合せて噛み合い歯数を数えた。その結果を表１に示す。

　実施例としては、ベルト本体を構成する材料が熱可塑性ウレタンからなりベルトの幅が２５．０ｍｍであり、５．０ｍｍピッチで歯部を有するアラミド製の心線を埋設した歯付ベルトを、接合後の周長が１０００ｍｍとなるように切断して、端部は図１に示すように片方の端部を凹形状にカットして他方の端部を前記凹形状と嵌り合う凸形状にカットした。端部同士を突き合わせて図７に示すような下型の溝内に配置して上型を降下させて１８５℃で加熱すると共に０．３ＭＰａにて３００秒間加圧した後に冷却して上型を上昇させた。

比較例１

　比較例としては、ベルトのサイズや材料は実施例と同じ歯付ベルトを用い、同様に接合後の周長が１０００ｍｍとなるように切断して、端部はやはり実施例と同様に図１に示すように片方の端部を凹形状にカットして他方の端部を前記凹形状と嵌り合う凸形状にカットした。端部同士を突き合わせて図５に示すような下型の溝内に配置して上型を降下させて１９０℃で加熱すると共に０．３ＭＰａにて９００秒間加圧した後に冷却して上型を上昇させた。

　得られた歯付ベルトの接合した部分を含めて３０歯の検査プーリ（歯付プーリ）に噛み合せて噛み合い端数を数えた。その結果を表１に示す。

　表１の結果からわかるように実施例では比較例と比べて噛み合い歯数が２〜４倍近く増えており、本発明の接合方法を採用することによってＰＬＤが大きくなることがなくベルトのプーリとの噛み合いに関して良好な結果が得られることがわかる。

　本発明の接合方法は一般産業用機器などに用いられる熱可塑性素材からなる歯付ベルトであって、不定長のベルトの接合に用いることができる。

本発明に用いる歯付ベルトをカットしたところの斜視図である。歯付ベルトを金型内で接合しているところの断面図である。歯付ベルトを金型内で接合しているところの側面図である。別の金型を用いて接合しているところの図２に相当する断面図である。従来の接合方法を示す図２に相当する断面図である。従来方法で接合した後の心線の様子を示す断面図である。本発明の更に別の例を示す図４に相当する断面図である。

符号の説明

　１　　歯付ベルト
　２　　熱可塑性樹脂材料
　３　　心線
　４　　歯部
　５　　歯溝部
　６　　凸部
　７　　凹部
　１０　下型
　１１　溝
　１２　上型
　２０　下型
　２１　溝
　２２　上型
　Ｓ　　空隙

Claims

　熱可塑性材料中にベルト長手方向に伸びる心線を埋設するとともに所定ピッチで歯形を有する歯付ベルトの端部同士を金型内で突き合わせて熱プレスすることによって熱可塑性材料を融着して無端状とする歯付ベルトの接合方法において、金型内で熱プレスする際の熱可塑性材料が流れる空隙を歯付ベルトの歯部側に設けたことを特徴とする歯付ベルトの接合方法。
　金型は歯付ベルトの歯部と噛み合う凹凸を有しており歯側に当接する第１金型と、背側に当接する第２金型からなり、第２金型には歯付ベルトを嵌めこむ溝を有している請求項１記載の歯付ベルトの接合方法。
　第２金型の溝は歯付ベルトの厚みより深い溝であり、第１金型は前記第２金型の溝に嵌合する凸条部を有している請求項２記載の歯付ベルトの接合方法。
　熱可塑性材料中にベルト長手方向に伸びる心線を埋設するとともに所定ピッチで歯形を有する歯付ベルトの端部同士を金型内で突き合わせて熱プレスすることによって熱可塑性材料を融着して無端状とする歯付ベルトの接合方法において、金型は歯付ベルトの背側に当接する第１金型と、歯部と噛み合う凹凸を有しており歯側に当接する第２金型からなり、第２金型には歯付ベルトを嵌めこむ溝を有していると共に該溝は歯付ベルトの厚みよりも深い溝であり、更に第１金型には前記第２金型の溝に嵌合する凸条部を有することを特徴とする歯付ベルトの接合方法。