JP2004144105A - ポリウレタン製歯付ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】ミスアライメント時でもベルトがフランジに乗り上げないフリースパンのポリウレタン製歯付ベルトを提供する。
【解決手段】背面アイドラープーリを使用して、少なくとも２軸間で回転駆動するポリウレタン製歯付ベルト１であって、少なくとも長手方向に沿って配置した複数の歯部２と、心線３を埋設した背部４とを有し、前記心線径が０．７ｍｍ〜０．９ｍｍであり、ベルト背面の表面粗さＲａが２．５〜１００であることを特徴とする。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリウレタン製歯付ベルトに関し、特に、背面アイドラープーリを使用して少なくとも２軸間で回転駆動するフリースパンのポリウレタン製歯付ベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、フリースパンのポリウレタン製歯付ベルトは、標準仕様においては、表面を研磨しておらず、高い摩擦係数を有していた。また、ベルト端とベルト端部側に位置する心線の中心との間の距離が２．０ｍｍ以上あった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このため、標準仕様のフリースパンのポリウレタン製歯付ベルトは摩擦係数が高いとともに、横剛性が低く、この結果、背面アイドラープーリを使用した多軸運転の場合、ミスアライメントが発生すると、ベルトがフランジに乗り上げるトラブルが発生するという問題があった。
【０００４】
本発明は、ミスアライメント時でもベルトがフランジに乗り上げないフリースパンのポリウレタン製歯付ベルトを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本発明の請求項１に記載のポリウレタン製歯付ベルトは、背面アイドラープーリを使用して、少なくとも２軸間で回転駆動するポリウレタン製歯付ベルトであって、少なくとも長手方向に沿って配置した複数の歯部と、心線を埋設した背部とを有し、前記心線径が０．７ｍｍ〜０．９ｍｍであり、ベルト背面の表面粗さＲａが２．５〜１００であることを特徴とする。
【０００６】
このような構成によると、背部にベルト心線を密に配置することができ、ベルトの横剛性を高めることができる。また、ベルト背面の表面を研磨加工あるいはエンボス加工することによって表面粗さＲａ２．５〜１００と加工しているため、ベルトと背面アイドラープーリー間の摩擦係数を小さくすることが可能となる。
【０００７】
また、請求項２に記載のポリウレタン製歯付ベルトは、請求項１において、前記心線のうち、ベルト端部側に位置する心線の中心と前記ベルト端部との距離が０．８ｍｍ〜２．０ｍｍであるものである。
【０００８】
このような構成によると、ベルトをカットする際に心線をカットすることを防ぐことができ、ベルトの不良率を低減できる。また、ベルトの横剛性も高めることが可能となり、ミスアライメントの際にも、ベルトがフランジにせり上がり、フランジに乗り上げることを抑制することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明に係るポリウレタン製歯付ベルトを示す斜視図である。また、図２は、ポリウレタン製歯付ベルトを製造するための一連の装置の概略図である。
【００１０】
このポリウレタン製歯付ベルト１は、図示しない背面アイドラ−プーリを使用して、少なくとも２軸間で回転駆動するものであり、図１に示すようにベルトの長手方向に沿って所定ピッチで列設された複数の歯部２と、心線３を埋設した背部４と、歯部表面５と歯底部６を被覆する歯面帆布７と、ベルトの背面に積層された背面帆布８とを備えている。なお、背面帆布８の代わりにフェルトを有するポリウレタン製歯付ベルトや歯面帆布７を有さないポリウレタン製歯付ベルトも使用可能である。
【００１１】
歯面帆布７として用いられる帆布は、歯部２を覆う帆布であり、ベルト長手方向の経糸９と、ベルト幅方向の緯糸１０を織成したものである。歯面帆布７の織り方は、平織、綾織、朱子織等の織り方がある。
【００１２】
歯面帆布７は、マルチフィラメント糸を用い、緯糸密度が１００〜１５０本／３ｃｍで、経糸密度が５０〜１３０本／３ｃｍとなるように構成されている。帆布の経緯密度の下限を、少なくとも緯糸密度が１００本／３ｃｍ以上、経糸密度が５０本／３ｃｍ以上とするのは、これを下回ると、溶融樹脂が歯面帆布１８の表面より滲み出すためである。一方、経緯密度の上限を、緯糸密度１５０本／３ｃｍ以下、経糸密度１３０本／３ｃｍ以下とするのは、これを上回ると、高密度化が進み、帆布の接着強さが強くなって帆布切れを起こすからである。
【００１３】
背面帆布８として用いられる帆布は、背部４に積層される帆布であり、ベルト長手方向の経糸１１と、ベルト幅方向の緯糸１２を織成したものである。背面帆布８の織り方は、図示の平織に限らず、綾織、朱子織であってもよい。
【００１４】
背面帆布８は、マルチフィラメント糸を用い、緯糸密度が８０〜２００本／３ｃｍ、経糸密度が１００〜１５０本／３ｃｍとなるように構成されている。帆布の経緯密度の下限を、緯糸密度が８０本／３ｃｍ、経糸密度が１００本／３ｃｍとするのは、これを下回ると、剛性が低くなり、帆布が摩耗し易く、長期間の使用によって擦り切れが起こるからである。一方、経緯密度の上限を、緯糸密度が２００本／３ｃｍ、経糸密度が１５０本／３ｃｍとするのは、これを上回ると、高密度化が進み、帆布の接着強さが強くなって帆布切れを起こすからである。
【００１５】
背面帆布８の経糸１１及び緯糸１２の太さは、共に３０〜１００デニールである。３０デニールを下回ると、高密度化が保てず、耐久性が向上する効果が現れにくくなり、１００デニールを上回ると、高密度化が進み過ぎ、ポリウレタン製歯付ベルト１が幅方向に反る。
【００１６】
背面帆布８のマルチフィラメント糸の材質は、ポリエステル、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、ガラス繊維等各種繊維が使用可能であるが、とりわけ６ナイロン、及びアラミド繊維は最も実用的である。このようなマルチフィラメント糸を織成した背面帆布８は、織成したままの無処理でも良いが、染色処理したものに更にディップ処理を施したものが好ましい。特に、これら処理により、堅牢度４級以上に合格した背面帆布８が最も効果的である。
【００１７】
ここでディップ処理とは、ＲＦＬ処理（レゾルシンーホルマリンーラテックス液）のみでの接着処理を施したものである。ＲＦＬ液、レゾルシンとホルマリンとの初期縮合物をラテックスに混合したものであり、ここで使用するラテックスとしてはスチレン、ブタジエン、ビニルピリジン三次元共重合体、クロロプレンゴム、水素化ニトリルゴム、クロロスルフォン化ポリエチレン、エポクロルヒドリンなどのラテックスである。
【００１８】
ベルト背面にフェルトを接合した場合のフェルトの材質としては、芳香族ポリアミド、炭素繊維、ポリエステル繊維、耐炎化繊維、天然繊維の単独又は混合が用いられ、通常、不織布に形成されている。
【００１９】
また、このベルト背面の表面１３は、研磨加工あるいはエンボス加工によって表面粗さをＲａ２．５〜１００となるように加工している。これによって、ベルト背面の表面１３とアイドラープーリとの間の摩擦係数を小さくすることが可能となる。なお、表面粗さがＲａ２．５未満であれば背面アイドラ−プーリとの摩擦が大きくなり、ミスアライメントの発生の原因となる。
【００２０】
歯部２及び背部４に使用される樹脂は、加熱によって溶融し、押出機と接続して成形できる材料である熱可塑性ポリウレタン樹脂を使用することができる。また、この熱可塑性ポリウレタン樹脂は、特に限定されるものではなく、例えば、熱可塑性ポリエステル樹脂、熱可塑性スチレン系樹脂、熱可塑性オレフィン系樹脂、又は塩化ビニール樹脂から適宜選択し歯部２及び背部４に適用することが可能である。
【００２１】
ポリウレタン製歯付ベルト１本体内には、心線３がベルトの長手方向に沿って並列して埋設されており、抗張体層を形成する。この心線３は、ポリエステル、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミドあるいはガラス繊維、カーボンファイバー、アラミド繊維、金属繊維等からなる低伸度の高強力ロープである。また、この心線３の心線径は、０．７〜０．９ｍｍである。心線径が０．７ｍｍ未満の場合は、ベルト本体の抗張力が低下し、且つ心線３切れが発生する可能性がある。また、心線径が０．９ｍｍ以上の場合は、ベルト本体の耐抗張力は向上するが、屈曲性が低下し好ましくなく、所定巾にベルトをカットする際に心線３をカットする可能性がある。また、歯面の耐摩耗性を更に向上するのに、歯面帆布７の外側に歯部２補強材としてポリエチレンシートを貼り付けることもできる。
【００２２】
次に、ポリウレタン製ベルトの製造装置について図面を参照しつつ以下に説明する。図２は歯面及び背面に帆布又はフェルトが存在する歯付ベルトを製造する為の一連の装置の概略を示す図である。
【００２３】
このポリウレタン製歯付ベルト１の製造装置２０は、成形部２１と、背面帆布繰り出し部２２又はフェルト繰り出し部２２ａと、心線繰り出し部２３と、歯面帆布繰り出し部２４と、巻取部２５とを有しており、成形金型ロール２６にポリウレタン樹脂を流しながら、心線３と、歯面帆布７と、背面帆布８又はフェルト８ａを積層させてポリウレタン製歯付ベルト１を成形するようになっている。
【００２４】
成形部２１は、大径の成形用金型ロール２６と、４個のロール２７〜３０と、スチールバンド３１とを有している。成形用金型ロール２６は、その外周に所定のピッチで歯形が形成されている。４個のロール２７〜３０は、成形用金型ロール２６の周りに配設され、各ロール２７〜３０には、スチールバンド３１が張設されており、成形金型ロール２６と協働して共に回動するようになっている。これにより、成形部２１は、成形金型ロール２６とスチールバンド３１の圧力により心線３と、歯面帆布７と、背面帆布８又はフェルト８ａを樹脂に沿わせながら回転し、ポリウレタン製歯付ベルト１を成形するようになっている。
【００２５】
成形用金型ロール２６の右側には、帆布繰り出し部２２又はフェルト繰り出し部２２ａが設置されており、左側には、心線繰り出し部２３と、歯面帆布繰り出し部２４とが設置されている。帆布繰り出し部２２又はフェルト繰り出し部２２ａは、帆布繰り出し装置３２又はフェルト繰り出し装置３２ａと、帆布挿入装置３３又はフェルト挿入装置３３ａとを有しており、帆布繰り出し装置３２又はフェルト繰り出し装置３２ａから繰り出された背面帆布８又はフェルト８ａを、帆布挿入装置３３又はフェルト挿入装置３３ａの複数のローラを介してスチールバンド３１と共に成形用金型ロール２６に送るようになっている。又、歯面帆布７は、歯面帆布繰り出し装置３４から繰り出され歯面帆布挿入装置３５の複数のローラを介して成形用金型ロール２６に送られるようになっている。
【００２６】
心線繰り出し部２３は、心線繰り出し機３６と、赤外線ランプ３７と、張力調整装置３８と、ガイドローラ３９を有しており、心線繰り出し機３６から繰り出された心線３を、赤外線ランプ３７で水分を飛散させ、張力調整装置３８に送るようになっている。張力調整装置３８は、ガイドロール４０〜４２との間で心線３に所定の張力をかけて、成形用金型ロール２６に心線３を送るようになっている。ここで、心線３及び歯面帆布７は共に成形用金型ロール２６上で円周の略半分より下の位置から成形用金型ロール２６上に載置される。こうすることによって心線３上に背面帆布８又はフェルト８ａ及びスチールバンド３１が積層する迄の間、成形用金型ロール２６上で心線３が少なくとも該ロールの円周の略１／４以上載置され保持されるようになる。押出機４３は、ベルトを構成する樹脂を溶融し、押し出すようになっており、背面帆布８又はフェルト８ａと心線３との間に溶融樹脂を流入できるように、ガイドロール２７に近接して設けられている。巻取部２５は、巻取り機４５と、引取り機４４とを有しており、形成されたポリウレタン製歯付ベルト１を巻き取るようになっている。引取り機４４には、図示されない長さ検尺機構が併設されている。
【００２７】
次いで、ポリウレタン製歯付ベルト１の製造装置２０によるポリウレタン製歯付ベルトの製造方法を以下に説明する。
【００２８】
（第１工程）
図２に示すように背面帆布８又はフェルト８ａは、帆布繰り出し機３２又はフェルト繰り出し機３２ａから繰り出され、帆布挿入装置３３又はフェルト挿入装置３３ａからスチールバンド３１へ送られると、スチールバンド３１に張り合され、所定のテンションを保ちながら成形用金型ロール２６へ送られる。
【００２９】
（第２工程）
また、歯面帆布７は、帆布繰り出し機３４から繰り出され、帆布挿入装置３５から直接、成形用金型ロール２６へ送られる。ここで、歯面帆布７が成形後のベルトにおいては、心線３よりも下に位置する必要がある為、歯面帆布７を成形用金型ロール２６上に載置させ始める位置は、心線３が載置され始める位置よりも下側になるようにする。
【００３０】
（第３工程）
ロール２７等によりテンションをかけずに、歯面帆布７を非伸張状態で成形金型ロール２６に送るのは、歯面帆布７を成形金型ロール２６の凹部に沿わせた後、張力調整装置３８により、所定の張力をかけられて、ガイドローラ４０〜４２を介して成形用金型ロール２６に送られる。このとき、心線３は心線上に背面帆布８又はフェルト８ａ及びスチールバンド３１が積層する迄の間、成形用金型ロール２６上で心線３が少なくとも成形用金型ロール２６の円周の略１／４以上載置され保持されるようにして心線３を成形金型ロール２６に送る。
【００３１】
（第４工程）
溶融樹脂は、押出機４３から押し出され、心線３にラミネートされて背面帆布８又はフェルト８ａと心線３の間に流入させる。成形用金型ロール２６上で、下から歯面帆布７、心線３、背面帆布８又はフェルト８ａ、スチールバンド３１の順に積層されると共に、溶融樹脂が心線３を内部に埋設し、ポリウレタン製歯付ベルト１の形状に成形される。また、歯面帆布７は、溶融樹脂及びスチールバンド３１の圧力により成形用金型ロール２６の凹部に押し込まれ、成形用金型ロール２６の回動によりその外周に沿ってスチールバンド３１に挟圧された状態で共に移行し、その間で背面帆布８又はフェルト８ａが背面側に位置し、歯面帆布７が歯部表面５と歯底部６を形成するように一体化される。そして、引取機４４を介して巻取機４５に巻き取られる。
【００３２】
このようなポリウレタン製歯付ベルト１の製造装置２０に、歯面帆布７として、緯糸密度が１００〜１５０本／３ｃｍ、経糸密度が５０〜１３０本／３ｃｍとなるように構成されている帆布を使用すると、溶融樹脂が歯面帆布７表面に滲み出すのを防止できる。また、歯面帆布７の進行方向（ベルトの長手方向）の糸に、伸縮性のある糸を使用すると、歯面帆布７を完全に成形金型ロール２６の凹部に沿わせることができ、完全に歯形状を出現させることができる。さらに背面帆布８として、緯糸密度が８０〜２００本／３ｃｍ、経糸密度が１００〜１５０本／３ｃｍとなるように構成されている帆布を使用すると、より耐久性に優れたポリウレタン製歯付ベルト１を形成できる。なお、帆布繰り出し部２２や心線繰り出し部２３等の配設位置は、目的を逸脱しない範囲において変更可能であり、図２に示す位置に拘束されるものではない。
【００３３】
また、巻取機４５に巻き取られたポリウレタン製歯付ベルト１を所定巾にカットする前に、ベルト背面を図示しない研磨加工機でベルト背面の表面１３を研磨加工して、表面粗さをＲａ２．５以上にした後、ベルトカットを行う。このポリウレタン製歯付ベルト１を所定巾にカットする際に図１に示すポリウレタン製歯付ベルト１のベルト端部１４とベルト端部１４側に位置する心線３の中心との距離Ａが０．８〜２．０ｍｍとなるようにベルトをカットする。この距離Ａが０．８ｍｍ以下の場合では、ベルト１をカットする際に心線３をカットする可能性が高く不良率が多くなる。また、距離Ａが２．０ｍｍ以上の場合では、プーリ間で回転駆動する平行度が少しでも狂うとベルト１がプーリフランジにせり上がり、フランジに乗り上げる可能性がある。
【００３４】
このように距離Ａを０．８〜２．０ｍｍとなるようにベルトをカットすることによって、ベルト１をカットする際に心線３をカットすることを防ぐことができ、ベルト１の不良率を低減できる。また、ベルト端部１４とベルト端部１４側に位置する心線３の中心との距離を小さくすることでベルト１の横剛性も高めることが可能となり、ミスアライメントの際にも、ベルト１がフランジにせり上がり、フランジに乗り上げることを抑制することができる。
【００３５】
【実施例】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００３６】
前述した製造装置２０を用いてフリースパンＳ８Ｍの試験用ベルトを製造する。試験用ベルトを製造する際に、以下に示す表１に基づいて統計手法の実験計画法のひとつである３水準−４因子の直行表（Ｌ９直行表）の１実験法に基づいて製造する。なお、表１は各ベルトの因子である心線、主原料、Ｂ寸法（ベルト端部とベルト端部側の心線の中心との距離）、背面研磨状態（歯部が形成されていないベルト背面状態を示す）にそれぞれ水準１〜３を設けたものである。また、以下に示す表２は、表１の心線の構成を示し、表３は、表１の主原料の名称である。
【００３７】
【表１】

【００３８】
【表２】

【００３９】
【表３】

【００４０】
また、図３に示す往復走行試験装置５０は、試験用ベルト５６の歯部が形成されている表面と接する側に２４歯の従動タイミングプーリ５１と、２４歯の駆動タイミングプーリ５２と、４０歯のアイドラータイミングプーリ５３と、が配置され、ベルト５６の背面５６ａと接する側にφ４０ｍｍのフランジ付背面アイドラー５４、５５がアイドラータイミングプーリ５３を挟むような位置に配置されてなるものである。
【００４１】
このような往復走行試験装置５０に各試験用ベルト５６を図３に示すように取付け、端部をクランプ５７で固定してベルト速度２３ｍ／分で往復走行して試験を行い、各試験用ベルト５６のプーリフランジ乗り上げ性に対する心線、主原料、Ｂ寸法、背面研磨状態のそれぞれの寄与度を調査し、最適なものを選定して実施例１とし、現行品を比較例１として表４に示す。また、背面アイドラー５４、５５に３°のミスアライメントを設け、背面アイドラーフランジ乗り上げ発生までの走行試験結果を表４に合わせて示す。なお、図４に各ベルト５６のプーリフランジ乗り上げ性に対する心線、主原料、Ｂ寸法、背面研磨状態のそれぞれの寄与度の結果を示す。
【００４２】
【表４】

【００４３】
図４の縦軸に示すｄＢ値は、数値が高いほど効果が大きいことを表しており、図４に示すように心線ではＺ−９０のｄＢ値が大きく、主原料ではＰＢＡ、ＰＣＬ１およびＰＣＬ２ともにｄＢ値が横ばいでほとんど変化がなく、Ｂ寸法では２．０ｍｍの状態のｄＢ値が大きく、背面研磨による粗さ２の状態のｄＢ値が大きい結果となった。なお、ここでいうｄＢ値とは、バラツキの大きさをＳＮ比で表した単位のことをいう。
【００４４】
また、主原料の寄与度は図４に示すようにそれぞれの結果が横ばいとなったため、回転式摩擦係数測定機６０で動的摩擦係数の測定を行った。この回転式摩擦係数測定機６０は、図５に示すようにφ６０の径を有し４２ｒｐｍで回転する滑車６１を備えてなる。そして、滑車６１に各主原料からなる各試験体６２の一端部に１ｋｇｆのウエイト６３を固定して試験体６２が動かないようにした状態で滑車６１を回転させて各試験体６２の動摩擦係数の測定を行った。
【００４５】
この動摩擦係数測定試験によって得られた各試験体６２の動摩擦係数の結果を図６に示す。図６よりＰＣＬ２を主原料とする試験体の摩擦係数の最大値と最小値の振れ幅が、他のＰＢＡやＰＣＬ１より小さく安定していることからＰＣＬ２が最適であると判断できる。
【００４６】
こうして図４から寄与度が最適なものを選定し、表４の実施例１として示している。そして、表４の実施例１と比較例１の各試験用ベルト６２に３°のミスアライメントが設けられた状態で背面アイドラーフランジ乗り上げ発生までの往復走行試験装置５０にて試験を行い、時間を計測した。表４より実施例１では、２４時間異常がなく走行することができた。しかし、比較例１では、２時間後に背面アイドラー５４、５５のフランジに乗り上げが発生した。
【００４７】
以上の各試験の結果より、表４に示す心線がＺ−９０、主原料がＰＣＬ２、Ｂ寸法が２．０ｍｍ、背面研磨状態が粗さ２である実施例１が比較例１よりも背面アイドラーフランジに乗り上げる可能性が小さいことがわかった。つまり、ベルト背面の表面の粗さをＲａ２．５以上とすることで摩擦係数が小さくなり、Ｂ寸法を２．０ｍｍにすることで横剛性を高めることができる。従って、ミスアライメントの際にもベルトがアイドラ−フランジにせり上がり、フランジに乗り上げることを抑制することができる。
【００４８】
また、ベルト背面にエンボス加工を施し、表面粗さＲａを１００として、以下、実施例１に使用したベルトと同様にして作製したベルトについても、同様に往復走行試験装置５０によって、往復走行試験を行った。走行試験結果は、実施例１と同様に、２４時間異常なく走行でき、背面アイドラーフランジへの乗り上げもなかった。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１の発明によると、背部にベルト心線を密に配置することができ、ベルトの横剛性を高めることができる。また、ベルト背面の表面を研磨加工あるいはエンボス加工によって表面粗さＲａ２．５〜１００と加工しているため、背面アイドラープーリーとの間の摩擦係数を小さくすることが可能となる。
【００５０】
請求項２の発明によると、ベルトをカットする際に心線をカットすることを防ぐことができ、ベルトの不良率を低減できる。また、ベルトの横剛性も高めることが可能となり、ミスアライメントの際にも、ベルトがフランジにせり上がり、フランジに乗り上げることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るポリウレタン製歯付ベルトを示す斜視図である。
【図２】ポリウレタン製歯付ベルトを製造するための一連の装置の概略図である。
【図３】歯付ベルトの往復走行試験装置の概略図である。
【図４】歯付ベルトのプーリフランジ乗り上げ性に対する寄与度の結果を示すグラフである。
【図５】歯付ベルトの回転式摩擦係数測定機の概略図である。
【図６】各主原料からなる歯付ベルトの動摩擦係数の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１　ベルト
２　歯部
３　心線
４　背部
５　歯部表面
６　歯底部
７　歯面帆布
８　背面帆布
９、１１　経糸
１０、１２　緯糸
１３　表面
１４　ベルト端部

Claims (2)

1. 背面アイドラープーリを使用して、少なくとも２軸間で回転駆動するポリウレタン製歯付ベルトであって、少なくとも長手方向に沿って配置した複数の歯部と、心線を埋設した背部とを有し、前記心線径が０．７ｍｍ〜０．９ｍｍであり、ベルト背面の表面粗さＲａが２．５〜１００であることを特徴とするポリウレタン製歯付ベルト。
2. 前記心線のうち、ベルト端部側に位置する心線の中心と前記ベルト端部との距離が０．８ｍｍ〜２．０ｍｍである請求項１に記載のポリウレタン製歯付ベルト。

Images