JP2005114110A - Toothed belt and belt drive mechanism - Google Patents
Toothed belt and belt drive mechanism Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005114110A JP2005114110A JP2003351605A JP2003351605A JP2005114110A JP 2005114110 A JP2005114110 A JP 2005114110A JP 2003351605 A JP2003351605 A JP 2003351605A JP 2003351605 A JP2003351605 A JP 2003351605A JP 2005114110 A JP2005114110 A JP 2005114110A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- belt
- tooth
- toothed
- pulley
- width
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Devices For Conveying Motion By Means Of Endless Flexible Members (AREA)
- Pulleys (AREA)
Abstract
Description
本発明は、例えば半導体や液晶板の製造装置や、ロボットの駆動装置に使用される歯付ベルトおよびベルト伝動機構に関するものである。 The present invention relates to a toothed belt and a belt transmission mechanism used in, for example, a semiconductor or liquid crystal plate manufacturing apparatus or a robot driving apparatus.
一般に、半導体や液晶板の製造装置やロボットの駆動装置では、その伝動機構に歯付ベルトを使用することが多い。これらの装置における物品搬送に用いられるワーク搬送装置には、特に高い停止精度および応答性(残留振動時間および揺れ幅)が要求されるため、歯付ベルトの剛性を高めて、歯付ベルトの伸縮による位置ずれや振動を抑えるようにしている。 Generally, in a semiconductor or liquid crystal plate manufacturing apparatus or a robot driving apparatus, a toothed belt is often used for its transmission mechanism. The workpiece transfer device used for transferring articles in these devices is required to have particularly high stopping accuracy and responsiveness (residual vibration time and swing width). Therefore, the rigidity of the toothed belt is increased and the toothed belt expands and contracts. The position shift and the vibration due to are suppressed.
例えば特許文献1では、プーリピッチ径に対応させて、ベルト幅当たりに必要な弾性係数を算出し、この弾性係数を得るように、フィラメントの材質および径、1本の心線のフィラメント数、心線の理論打ち込み本数を設定するようにしている。特許文献1において、プーリ歯が5mmピッチで20歯(プーリピッチ径:31.83mm)の場合、フィラメント弾性係数が8700kgf/mm2の高強度ガラス繊維からなる心線を使用して、ベルト幅当たりの弾性係数を65000kgf/inch以上に設定している。
ところが、液晶板などのような重量の大きい物品を搬送する場合、その物品の慣性力が大きいため、搬送部の停止精度や応答性がより低下しやすくなる。この停止精度や応答性の低下を補うため、上記のように歯付ベルトの弾性係数を通常よりも高める以外にも、歯付ベルトおよび歯付プーリの噛み合いにおけるバックラッシュをなくすことが考えられるが、これらの手法によっても、停止精度や応答性がその要求レベルに到達しないおそれがある。また、物品の慣性力が大きくなる分、ベルトの耐久性能も不足しやすく、その寿命が短くなりやすい。 However, when a heavy article such as a liquid crystal plate is conveyed, since the inertial force of the article is large, the stopping accuracy and responsiveness of the conveyance unit are more likely to be lowered. In order to compensate for this decrease in stopping accuracy and responsiveness, in addition to increasing the elastic coefficient of the toothed belt as described above, it is conceivable to eliminate backlash in the meshing of the toothed belt and the toothed pulley. Even with these methods, the stopping accuracy and responsiveness may not reach the required level. Further, as the inertial force of the article increases, the durability of the belt tends to be insufficient, and the life of the belt tends to be shortened.
本発明は、ワーク搬送装置などの停止精度および応答性を高めることができる歯付ベルトおよびベルト伝動機構を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a toothed belt and a belt transmission mechanism that can improve stop accuracy and responsiveness of a workpiece transfer device or the like.
上記課題に鑑み、本発明は、歯付プーリに掛巻する歯付ベルトであって、歯付プーリのプーリ歯に噛み合うベルト歯が形成されたベルト本体に、この歯付ベルトの周方向に作用する張力を受け持つ心線を埋設した構造を前提として、その単位幅当たりの弾性係数を2000(kN/inch)〜6000(kN/inch)に設定した歯付ベルトを提供するものである。 In view of the above problems, the present invention is a toothed belt wound around a toothed pulley, and acts on the belt body formed with a belt tooth meshing with the pulley tooth of the toothed pulley in the circumferential direction of the toothed belt. Provided is a toothed belt in which the elastic coefficient per unit width is set to 2000 (kN / inch) to 6000 (kN / inch) on the premise of the structure in which the core wire responsible for the tension is embedded.
この構成によれば、歯付ベルトの単位幅当たりの弾性係数を従来の歯付ベルトの単位幅当たりの弾性係数(例えば65000kgf/inch=637kN/inch)よりも大幅に大きくしているので、被搬送物の慣性力などによる有効張力が大きい場合であっても、その伸縮量を小さくして停止精度や応答性を高めることができる。 According to this configuration, the elastic coefficient per unit width of the toothed belt is significantly larger than the elastic coefficient per unit width of the conventional toothed belt (for example, 65000 kgf / inch = 637 kN / inch). Even when the effective tension due to the inertial force of the conveyed product is large, the amount of expansion and contraction can be reduced to improve the stopping accuracy and responsiveness.
ここで、単位幅当たりの弾性係数とは、歯付ベルトの張力に対する剛性を示すものであり、単位幅当たりの歯付ベルトに作用する張力を歪量(単位長さ当たりの伸縮量)で除したものである。この単位幅当たりの弾性係数は、心線の断面積に単位幅当たりの心線の所定本数を乗じ、これに心線を構成する素材の弾性率を乗じて求められる。 Here, the elastic modulus per unit width indicates the rigidity against the tension of the toothed belt, and the tension acting on the toothed belt per unit width is divided by the amount of strain (the amount of expansion / contraction per unit length). It is a thing. The elastic modulus per unit width is obtained by multiplying the cross-sectional area of the core wire by a predetermined number of core wires per unit width and multiplying this by the elastic modulus of the material constituting the core wire.
なお、心線の断面積、所定本数あるいはその素材の弾性率を増大することにより、歯付ベルトの単位幅当たりの弾性係数を大きくできるが、心線の剛性を一定限度以上に大きくしても、ベルト本体の心線を保持する部分や歯部の変形が相対的に大きくなるので、歯付ベルトの見掛けの伸縮量を小さくする効果を得にくくなる。ここでは、心線の入手可能な素材および配置スペースを考慮して、歯付ベルトの単位幅当たりの弾性係数の上限を6000(kN/inch)に設定している。 The elastic modulus per unit width of the toothed belt can be increased by increasing the cross-sectional area of the core wire, the predetermined number or the elastic modulus of the material, but even if the rigidity of the core wire is increased beyond a certain limit. Since the deformation of the portion of the belt main body that holds the core wire and the tooth portion is relatively large, it is difficult to obtain the effect of reducing the apparent amount of expansion and contraction of the toothed belt. Here, the upper limit of the elastic coefficient per unit width of the toothed belt is set to 6000 (kN / inch) in consideration of the material available for the core and the arrangement space.
心線を構成する素材の弾性率を200(GPa)〜600(GPa)に設定すれば、従来の高強度ガラス繊維からなる心線(例えばフィラメント弾性係数:8700kg/mm2=85GPa)よりも、その断面積を大きく変えることなく、歯付ベルトの単位幅当たりの弾性係数を大幅に大きくすることができ、しかも心線および歯付ベルトの耐屈曲疲労性を損なうことがない。心線を構成する心線の素材としてはスチールやカーボンを例示できる。なお、心線の入手可能な素材を考慮して、その弾性率の上限を600(GPa)に設定している。 If the elastic modulus of the material constituting the core wire is set to 200 (GPa) to 600 (GPa), than the conventional core wire made of high-strength glass fiber (for example, filament elastic modulus: 8700 kg / mm 2 = 85 GPa), The elastic modulus per unit width of the toothed belt can be greatly increased without greatly changing the cross-sectional area, and the bending fatigue resistance of the core wire and the toothed belt is not impaired. Examples of the material of the core wire constituting the core wire include steel and carbon. The upper limit of the elastic modulus is set to 600 (GPa) in consideration of the material that can be obtained from the core wire.
また、より好ましい範囲として、歯付ベルトの単位幅当たりの弾性係数を2000(kN/inch)〜3000(kN/inch)に設定し、心線を構成する素材の弾性率を200(GPa)〜300(GPa)に設定する。これにより、歯付ベルトを比較的小径の歯付プーリに掛巻する場合にも、その屈曲疲労性を良好にすることができる。 Further, as a more preferable range, the elastic modulus per unit width of the toothed belt is set to 2000 (kN / inch) to 3000 (kN / inch), and the elastic modulus of the material constituting the core is 200 (GPa) to Set to 300 (GPa). Thereby, even when a toothed belt is wound around a relatively small diameter toothed pulley, the bending fatigue property can be improved.
また、本発明は、原動側および従動側の歯付プーリに歯付ベルトを掛巻してなる構成を前提として、その歯付ベルトが、歯付プーリのプーリ歯に噛み合うベルト歯が形成されたベルト本体に、この歯付ベルトの周方向に作用する張力を受け持つ心線を埋設した構造であり、歯付ベルトの単位幅当たりの弾性係数を2000(kN/inch)〜6000(kN/inch)に設定したベルト伝動機構を提供する。 Further, in the present invention, on the assumption that the toothed belt is wound around the toothed pulleys on the driving side and the driven side, the toothed belt is formed so as to mesh with the pulley teeth of the toothed pulley. This is a structure in which a core wire having a tension acting in the circumferential direction of the toothed belt is embedded in the belt body, and the elastic coefficient per unit width of the toothed belt is 2000 (kN / inch) to 6000 (kN / inch). The belt transmission mechanism set in is provided.
このベルト伝動機構において、プーリ歯の歯溝深さの1/2の深さにおける歯溝幅をベルト歯の歯幅よりも小さく設定する。すなわち、ベルト歯の圧力面付近における歯幅がこれに接するプーリ歯の歯溝幅よりも大きくなるようにする。これにより、ベルト歯の圧力面およびその反対側の面を押圧して、プーリ歯に噛み合ったベルト歯を圧縮状態に保つことができ、ベルト歯の振動を強制的に抑制することができる。 In this belt transmission mechanism, the tooth gap width at the half of the tooth depth of the pulley teeth is set to be smaller than the tooth width of the belt teeth. That is, the tooth width in the vicinity of the pressure surface of the belt teeth is made larger than the tooth gap width of the pulley teeth in contact therewith. Thereby, the pressure surface of the belt teeth and the surface on the opposite side can be pressed to keep the belt teeth engaged with the pulley teeth in a compressed state, and the vibration of the belt teeth can be forcibly suppressed.
プーリ歯の歯溝幅を小さくする範囲としては、その歯溝深さの1/2の深さにおいて、ベルト歯の歯幅よりも0.18(mm)〜0.28(mm)の範囲で小さく設定するのが好適である。つまり、0.18(mm)以下であればその効果を得にくく、0.28(mm)以上であればベルト歯およびプーリ歯の噛合不良を生じさせやすくなる。 The range of reducing the tooth gap width of the pulley teeth is in the range of 0.18 (mm) to 0.28 (mm) than the tooth width of the belt teeth at a depth of ½ of the tooth gap depth. It is preferable to set a small value. That is, if it is 0.18 (mm) or less, it is difficult to obtain the effect, and if it is 0.28 (mm) or more, it is easy to cause a meshing failure between the belt teeth and the pulley teeth.
プーリ歯の歯溝深さを深くして、その歯底とベルト歯の歯先との間にベルト歯の圧縮による変形を許容する隙間を形成する。そうすれば、この隙間にベルト歯の圧縮分の一部を逃がすことができるので、ベルト歯およびプーリ歯の噛合不良を生じさせることなく、また耐久性を損なうことなく、プーリ歯の歯溝幅を小さくすることができる。これにより、ベルト歯の圧縮量を増大させて、より効果的にベルト歯の振動を抑制することができる。 The tooth gap depth of the pulley teeth is increased, and a gap allowing deformation due to compression of the belt teeth is formed between the bottom of the pulley teeth and the tip of the belt teeth. Then, a part of the compressed portion of the belt teeth can be released into this gap, so that the tooth gap width of the pulley teeth can be obtained without causing poor meshing of the belt teeth and the pulley teeth and without impairing the durability. Can be reduced. Thereby, the amount of belt tooth compression can be increased and the vibration of the belt teeth can be more effectively suppressed.
歯付プーリの周方向に沿う断面において、プーリ歯の歯溝の断面積をベルト歯の歯部の断面積よりも小さく設定すれば、ベルト歯およびプーリ歯の噛合状態における隙間をなくすことができ、噛合状態の隙間による歯部の振動を阻止することができる。 In the cross section along the circumferential direction of the toothed pulley, if the cross sectional area of the tooth groove of the pulley tooth is set smaller than the cross sectional area of the tooth portion of the belt tooth, the gap in the meshing state of the belt tooth and the pulley tooth can be eliminated. The vibration of the tooth portion due to the meshing gap can be prevented.
ベルト本体を構成するゴムは、その硬さを75(デュロA)〜93(デュロA)に設定するのが好適である。ここで、ゴムの硬さは、自動車用歯付ベルトの試験方法(自動車規格、JASO E110:2000)により、タイプAデュロメーターにおける値で示す。 The rubber constituting the belt body preferably has a hardness of 75 (Duro A) to 93 (Duro A). Here, the hardness of the rubber is indicated by a value in a type A durometer according to a test method for an automobile toothed belt (automobile standard, JASO E110: 2000).
ゴムの硬さが75(デュロA)以下の場合、歯付プーリとの噛み合いによるベルト歯の変形が大きくなるので、ベルト歯の振動が大きくなり、減衰時間が長くなって位置精度および応答性がともに劣りやすい。一方、ゴムの硬さが93(デュロA)以上の場合、プーリ歯とベルト歯とが噛み合いにくくなると共に、歯付ベルトの柔軟性が低下して、この歯付ベルトの屈曲疲労性が劣りやすい。 When the rubber hardness is 75 (duro A) or less, the belt teeth are greatly deformed by meshing with the toothed pulley, so the belt teeth are vibrated, the damping time is increased, and the positional accuracy and responsiveness are increased. Both are inferior. On the other hand, when the hardness of the rubber is 93 (duro A) or more, the pulley teeth and the belt teeth are difficult to mesh with each other, the flexibility of the toothed belt is lowered, and the bending fatigue property of the toothed belt tends to be inferior. .
歯付ベルトの取付張力(T0)と有効張力(Te、負荷張力)とが、Te/4<T0<Teの関係を満たすように、取付張力(T0)の大きさを設定する。そうすれば、好適な大きさの取付張力(T0)により、ベルト歯の歯部をプーリ歯の歯溝に押し込んで、ベルト歯の圧力面およびその反対側の面を押圧することができ、歯付ベルトの耐久性を高めることができる。なお、T0<Te/4の場合には、ベルト歯の歯部を十分に圧縮することができず、T0>Teの場合には、ベルト歯の圧縮量が過大になる。 The magnitude of the attachment tension (T0) is set so that the attachment tension (T0) of the toothed belt and the effective tension (Te, load tension) satisfy the relationship of Te / 4 <T0 <Te. Then, the belt teeth can be pushed into the tooth space of the pulley teeth by a suitable mounting tension (T0), and the pressure surface of the belt teeth and the opposite surface can be pressed. The durability of the attached belt can be increased. When T0 <Te / 4, the tooth portion of the belt tooth cannot be sufficiently compressed, and when T0> Te, the amount of belt tooth compression becomes excessive.
物品を載置する載置部と、この載置部に連絡された揺動自在なアームとを備えたワーク搬送装置に、本発明のベルト伝動機構を装備することにより、アームを揺動させて載置部を移動させるようにすれば、本発明の好適な態様を提供することができる。 By mounting the belt transmission mechanism of the present invention on a work transfer device having a placement portion for placing an article and a swingable arm connected to the placement portion, the arm can be swung. If the mounting portion is moved, a preferred aspect of the present invention can be provided.
本発明によると、歯付ベルトの単位幅当たりの弾性係数を従来のものよりも大幅に大きくするので、ベルト幅を大きくすることなく、有効張力による歯付ベルトの伸縮を抑え、その耐久性を向上させることができる。その結果、重量物を搬送するワーク搬送装置などの停止精度および応答性を高めると共に、歯付ベルトの長寿命化を図ることができる。 According to the present invention, since the elastic coefficient per unit width of the toothed belt is significantly larger than that of the conventional one, the expansion and contraction of the toothed belt due to the effective tension is suppressed without increasing the belt width, and the durability thereof is increased. Can be improved. As a result, it is possible to improve the stopping accuracy and responsiveness of a workpiece transfer device that transfers heavy objects, and to extend the life of the toothed belt.
以下、本発明に係るベルト伝動機構を実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。図1は本発明に係る歯付ベルトの要部斜視図である。 Hereinafter, the best mode for carrying out a belt transmission mechanism according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a main part of a toothed belt according to the present invention.
この歯付ベルトは、歯付プーリに掛巻してベルト伝動機構の一部を構成するものであり、環状のベルト本体1と、歯付プーリのプーリ歯に噛み合うベルト歯2と、ベルト本体1に埋設されて歯付ベルトの周方向に作用する張力を受け持つ高剛性の心線3と、ベルト歯2を内周側から覆うように貼着された歯布4とを備えている。
This toothed belt is wound around a toothed pulley and forms a part of a belt transmission mechanism. An annular belt body 1, a
ベルト本体1は、H−NBR(水素添加アクリルニトリルブタジエンゴム)やCR(クロロプレンゴム)、NR(天然ゴム)などのゴムから構成され、その要求特性に応じて種々のゴム素材を採用可能とされる。ベルト本体1を構成するゴムの硬さは、75(デュロA)〜93(デュロA)とされる。 The belt body 1 is made of rubber such as H-NBR (hydrogenated acrylonitrile butadiene rubber), CR (chloroprene rubber), NR (natural rubber), and various rubber materials can be adopted according to the required characteristics. The The hardness of the rubber constituting the belt body 1 is 75 (Duro A) to 93 (Duro A).
ベルト歯2は、ベルト本体1の内周面に、ベルト幅方向に沿う凸状の歯部5をベルト周長方向に均等に多数形成してなる。このベルト歯2に噛み合うプーリ歯の歯溝幅は、その歯溝深さの1/2の深さにおいて、ベルト歯2の歯幅よりも0.18(mm)〜0.28(mm)の範囲で小さくされ、プーリ歯の歯溝にベルト歯2の歯部5を押し込むことにより、歯部5の圧力面およびその反対側の面を押圧するようになっている。
The
心線3は、例えばカーボンやスチールなどの多数本(例えば12000本)のフィラメントを束ね、このフィラメントの束に必要に応じて撚りを施してなり、ベルト歯2の歯底付近において歯布4に密着するように配置される。心線3を構成するフィラメントは、その直径が例えば4〜7μm程度で弾性率を200(GPa)〜300(GPa)とされ、所定本数(例えばベルト幅1インチあたりに16〜22本程度)の心線3を埋設することにより、歯付ベルトの単位幅当たりの弾性係数が2000(kN/inch)〜3000(kN/inch)に設定される。
The
歯布4は、例えばナイロン製とされ、縫合や溶着(例えば超音波溶着)などによって円筒状にエンドレス加工形成される。この歯布4は、嵩高加工糸からなる伸縮性を有する緯糸6を周長方向に配列し、フィラメント糸からなる非伸縮性の経糸7をベルト幅方向に配列して構成される。これにより、歯布4が周長方向に伸びを有するものとなり、ゴムの加硫成形時における歯部5などの形成を可能にし、かつ、歯付ベルトの可撓性を担保する。
The
この歯付ベルトの製造手順としては、まず、表面にベルト歯2に対応した溝条を有する円筒状の金型に、円筒状の歯布4を被せ、その上に心線3をワインディング装置により均等に巻き付ける。その上に未加硫ゴムシートを巻き付けて、加圧加硫により、ベルト歯2を有するベルト成形体を製造し、この成形体に表面処理を施した後、カッター装置で所望のベルト幅にカッティングすればよい。
As a manufacturing procedure of the toothed belt, first, a cylindrical mold having a groove corresponding to the
次に、歯付ベルトの単位幅当たりの弾性係数、歯部形状および取付張力の違いによるベルト伝動機構の停止精度、応答性および耐久性の差異について説明する。これらの差異を検証するため、表1および表2に示すベルト単位幅当たりの弾性係数が異なる3種類の試験ベルトと、図2〜図3に示す3種類の形状の歯付プーリとを組み合わせて、位置精度試験、応答性試験および耐久性試験を行った。 Next, differences in the stopping accuracy, responsiveness, and durability of the belt transmission mechanism due to differences in the elastic coefficient per unit width of the toothed belt, the tooth shape, and the mounting tension will be described. In order to verify these differences, three types of test belts having different elastic coefficients per belt unit width shown in Tables 1 and 2 and three types of toothed pulleys shown in FIGS. 2 to 3 are combined. Then, a positional accuracy test, a responsiveness test, and a durability test were performed.
まず、各試験ベルトについて説明する。表1は試験ベルトに使用する3種類(従来の標準ベルト、本発明の高剛性ベルト1)、2))の心線の構成を示し、表2は試験ベルトの単位幅当たりの心線の所定本数と弾性係数とを示す。 First, each test belt will be described. Table 1 shows the configuration of three types of core wires (conventional standard belt, high rigidity belt 1) and 2)) used for the test belt, and Table 2 shows the predetermined number of core wires per unit width of the test belt. The number and elastic modulus are shown.
表1に示すように、従来の標準ベルトの心線3は、Eガラスからなる直径9μmのフィラメントをレゾルシン・ホルマリン・ラテックス(RFL)に含浸処理し、これを200本束ねてストランドを形成し、このストランドを3本束ねて下撚りして小縄を形成し、このようにして形成された小縄を11本束ねて構成したものである。また、高剛性ベルト1)、2)の心線3は、カーボンからなる直径7μmのフィラメントを12000本束ねて多少の撚りを加えて構成したものである。
As shown in Table 1, the
表1および表2に示すように、従来の標準ベルトは、断面積が約0.42mm2で弾性率が73GPaの心線3を1インチあたり18本配置しており、その単位幅当たりの弾性係数は548kN/inchである。高剛性ベルト1)(2))は、断面積が約0.46mm2で弾性率(引張弾性率)が235GPaの心線3を1インチ当たり22(20)本配置しており、その単位幅当たりの弾性係数は2390(2172)kN/inchである。
As shown in Tables 1 and 2, the conventional standard belt has 18
図2は従来の標準歯付プーリの歯溝部形状、図3は本発明の歯溝幅縮小歯付プーリ(下限)の歯溝部形状、図4は本発明の歯溝幅縮小・歯溝深さ増大歯付プーリ(上限)の歯溝部形状である。図2のプーリ歯8は、その歯溝幅をベルト歯2の歯幅とほぼ等しく設定され、プーリ歯8の歯先付近にバックラッシュ9が形成されている。
Fig. 2 shows the shape of the tooth groove of a conventional standard toothed pulley, Fig. 3 shows the shape of the tooth groove of a pulley with a tooth width reduced according to the present invention (lower limit), and Fig. 4 shows the tooth width reduced and tooth groove depth of the present invention. It is a tooth space part shape of an increase toothed pulley (upper limit). The
図3のプーリ歯8は、その歯溝深さの1/2の深さにおける歯溝幅を、ベルト歯2の歯幅よりも0.18mm(片側0.09mm)だけ小さくされている。このプーリ歯8とベルト歯2とが噛み合うことにより、歯部5の圧縮部10が歯幅方向に圧縮される。
The
図4のプーリ歯8は、その歯溝深さの1/2の深さにおける歯溝幅、およびベルト歯2の歯高さの1/2の高さにおける歯溝幅を、ベルト歯2の歯幅よりも0.28mm(片側0.14mm)だけ小さくされている。このプーリ歯8とベルト歯2とが噛み合うことにより、歯部5の圧縮部10が歯幅方向に圧縮される。
The
図4のプーリ歯8においては、その歯底とベルト歯2の歯先との間に、ベルト歯2の歯部5を圧縮することによる変形を許容する隙間11が形成され、この隙間11に歯部5の圧縮変形の一部を逃がすようになっている。この歯付プーリの周方向に沿う断面において、プーリ歯8の歯溝の断面積がベルト歯2の歯部5の断面積よりも小さく設定され、隙間11の断面積が両側の圧縮部10の断面積の合計よりも小さくされている。
In the
なお、いずれの試験ベルトも歯ピッチは8mm、周長は1000mm、ベルト幅は20mm、歯布はナイロン製である。また、ベルト本体1のゴムの種類は、従来の標準ベルトがCRでその硬さが70(デュロA)、本発明の高剛性ベルト1)、2)がH−NBRでその硬さが88(デュロA)である。 Each test belt has a tooth pitch of 8 mm, a circumference of 1000 mm, a belt width of 20 mm, and a tooth cloth made of nylon. As for the rubber type of the belt body 1, the conventional standard belt is CR and its hardness is 70 (duro A), and the high rigidity belts 1) and 2) of the present invention are H-NBR and its hardness is 88 ( Duro A).
次に、ベルト伝動機構の位置精度試験の手順および結果について説明する。この位置精度試験は、従動プーリ13に軸トルクを負荷したときの、その軸トルクの大きさ(N・m)と、従動プーリ13の角度ズレ量(°)との関係を計測するものである。
Next, the procedure and result of the positional accuracy test of the belt transmission mechanism will be described. This positional accuracy test measures the relationship between the magnitude of the shaft torque (N · m) when the shaft torque is applied to the driven
図5は位置精度試験に用いる停止精度測定機の概略図であり、(a)は平面図、(b)は側面図である。この停止精度測定機は、試験ベルトを掛巻する原動プーリ12および従動プーリ13と、原動プーリ12のプーリ軸を回転駆動するステッピングモータ14と、従動プーリ13のプーリ軸に固定されたアーム15と、アーム15の先端に固定された慣性負荷16と、各プーリ12、13に配置されたエンコーダ17、18とを備えている。
FIG. 5 is a schematic view of a stop accuracy measuring machine used for the position accuracy test, where (a) is a plan view and (b) is a side view. This stop accuracy measuring machine includes a driving
ステッピングモータ14により原動プーリ12を所定角度(例えば90°)だけ正逆回転させ、慣性負荷16を停止させたときの角度ズレを従動側エンコーダ18により計測する。
The driving
図6は2種類の形状の歯付プーリ(歯溝幅縮小・歯溝深さ増大歯付プーリ(上限)、歯溝幅縮小歯付プーリ(下限))と、単位幅当たりの弾性係数が異なる2種類の試験ベルト(標準ベルト、高剛性ベルト1))とを組み合わせて行った位置精度試験の結果を示すものである。 Fig. 6 differs from the two types of toothed pulleys (tooth width reduction, tooth depth increase toothed pulley (upper limit), tooth width reduced toothed pulley (lower limit)) and the elastic modulus per unit width is different. The result of the positional accuracy test performed by combining two types of test belts (standard belt, high-rigidity belt 1) is shown.
図6に示すように、従動プーリ13の角度ズレ量は、軸トルクが大きくなるほど、ほぼこれに比例するように大きくなっている。同じ大きさの軸トルクに対応するズレ量は、歯溝幅縮小・歯溝深さ増大歯付プーリ(上限)および歯溝幅縮小歯付プーリ(下限)の両方の場合において、高剛性ベルト1)におけるズレ量が、標準ベルトにおけるズレ量を大幅に下回っている。これにより、高剛性ベルトを用いることにより、ベルト伝動機構の停止精度を向上可能であることがわかる。なお、歯溝幅縮小・歯溝深さ増大歯付プーリ(上限)の場合のズレ量が、歯溝幅縮小歯付プーリ(下限)の場合のズレ量を下回っており、プーリ歯の歯溝幅縮小の効果を認めることができる。
As shown in FIG. 6, the amount of angular deviation of the driven
次に、ベルト伝動機構の応答性試験の手順および結果について説明する。この応答性試験は、従動プーリ13に一定の大きさの慣性力(2.65N・m)を負荷したときの、従動プーリ13における角度ズレ量(°)の振れ幅を計測するものである。
Next, the procedure and result of the response test of the belt transmission mechanism will be described. This responsiveness test is to measure the deflection width of the angular deviation (°) in the driven
図7は応答性試験に用いる停止精度測定機の概略図であり、(a)は平面図、(b)は側面図である。この停止精度測定機は、位置精度試験に用いたものと同じものであるが、慣性負荷16の揺れ幅を検出するレーザ変位計を備えている。レーザ変位計は、慣性負荷16の停止位置において慣性負荷16に対向して配置され、その停止位置付近での慣性負荷16の揺れ幅を検出するようになっている。
FIG. 7 is a schematic view of a stop accuracy measuring machine used for the responsiveness test, where (a) is a plan view and (b) is a side view. This stop accuracy measuring machine is the same as that used in the position accuracy test, but includes a laser displacement meter that detects the swing width of the
ここで、慣性負荷16の停止位置は、従動プーリ13のプーリ軸上方に設定され、重力の影響を排除している。また、原動側エンコーダ17と従動側エンコーダ18との回転変位差により、慣性負荷16の停止位置を確認することにより、試験ベルトの経時変化によるズレを確認し、振動変位の原点位置を割り出すようにしている。
Here, the stop position of the
ステッピングモータ14により原動プーリ12を所定角度(例えば90°)だけ正逆回転させ、慣性負荷16を停止させたときの揺れ幅をレーザ変位計により計測する。
The driving
図8は3種類の形状の歯付プーリ(標準歯付プーリ、歯溝幅縮小・歯溝深さ増大歯付プーリ(上限)、歯溝幅縮小歯付プーリ(下限))と、単位幅当たりの弾性係数が異なる3種類の試験ベルト(標準ベルト、高剛性ベルト1)、2))とを組み合わせて行った応答性試験の結果を示すグラフであり、各試験ベルトに慣性力を負荷したときの従動プーリ13における角度ズレ量(°)の最初の振れ幅(最大振れ幅)を示すものである。
Fig. 8 shows three types of toothed pulleys (standard toothed pulley, toothed groove width reduced / toothed tooth depth increased toothed pulley (upper limit), toothed groove width reduced toothed pulley (lower limit)), and per unit width. Is a graph showing the results of a responsiveness test performed by combining three types of test belts (standard belt, high-rigidity belt 1), 2)) with different elastic moduli, and when an inertial force is applied to each test belt This shows the first deflection width (maximum deflection width) of the angle deviation amount (°) in the driven
図8に示すように、歯付プーリごとに試験ベルトの単位幅当たりの弾性係数に着目すれば、標準ベルトにおける振れ幅よりも高剛性ベルト1)、2)における振れ幅が小さくなっている。これにより、高剛性ベルトを用いることにより、ベルト伝動機構の応答性を向上可能であることがわかる。また、単位幅当たりの弾性係数ごとに歯付プーリの歯溝形状に着目すれば、標準歯付プーリにおける振れ幅よりも歯溝幅縮小・歯溝深さ増大歯付プーリ(上限)および歯溝幅縮小歯付プーリ(下限)における振れ幅が小さくなっている。これにより、プーリ歯の歯溝幅縮小により、ベルト伝動機構の応答性を向上可能であることがわかる。 As shown in FIG. 8, if attention is paid to the elastic coefficient per unit width of the test belt for each toothed pulley, the runout width in the high-rigidity belts 1) and 2) is smaller than the runout width in the standard belt. Thereby, it turns out that the responsiveness of a belt transmission mechanism can be improved by using a highly rigid belt. If attention is paid to the tooth groove shape of the toothed pulley for each elastic coefficient per unit width, the toothed pulley (upper limit) and the toothed groove with the tooth width reduced and the tooth depth increased compared to the runout width of the standard toothed pulley. The runout width in the pulley with a width reduction tooth (lower limit) is small. Thereby, it turns out that the responsiveness of the belt transmission mechanism can be improved by reducing the tooth gap width of the pulley teeth.
図9〜図11は慣性力を負荷した後の時間の経過と角度ズレ量(°)の振れ幅との関係を示す図である。これらの図に示すように、各試験ベルトに慣性力を負荷したとき、従動プーリ13は正逆に振れながら、時間の経過とともにその振れ幅が小さくなっていく。この振れ幅のうち、最初の振れ幅を抽出したものが図8である。
9 to 11 are diagrams showing the relationship between the passage of time after the inertial force is applied and the fluctuation width of the angle deviation amount (°). As shown in these figures, when an inertial force is applied to each test belt, the driven
なお、図9は標準ベルトと標準歯付プーリとの組み合わせ、および標準ベルトと歯溝幅縮小歯付プーリ(下限)との組み合わせによる試験結果である。図10は高剛性ベルト1)と歯溝幅縮小・歯溝深さ増大歯付プーリ(上限)との組み合わせ、および高剛性ベルト2)と歯溝幅縮小歯付プーリ(下限)との組み合わせによる試験結果である。図11は高剛性ベルト1)と歯溝幅縮小歯付プーリ(下限)との組み合わせ、および高剛性ベルト1)と歯溝幅縮小・歯溝深さ増大歯付プーリ(上限)との組み合わせによる試験結果である。他の組み合わせによる試験結果を示す図は省略している。 FIG. 9 shows the test results of a combination of a standard belt and a standard toothed pulley, and a combination of a standard belt and a tooth width reduced toothed pulley (lower limit). FIG. 10 shows a combination of a high-rigidity belt 1) with a toothed pulley (upper limit) with a reduced tooth gap width and an increased tooth gap depth, and a combination of a high-rigidity belt 2) with a toothed pulley with a reduced tooth gap width (lower limit). It is a test result. FIG. 11 shows a combination of a high-rigidity belt 1) and a toothed pulley with a reduced tooth gap width (lower limit), and a combination of a high-rigidity belt 1) with a toothed pulley with a reduced tooth gap width and increased tooth gap depth (upper limit). It is a test result. The figure which shows the test result by another combination is abbreviate | omitted.
次に、耐久性試験の手順および結果について説明する。この耐久性試験は、取付張力(T0)の違いによる試験ベルトの耐久性の差異を調べるものであり、原動プーリおよび従動プーリに取付張力(T0)を変えて掛巻した試験ベルトを走行させ、この試験ベルトが損傷して走行不能になるまでの時間を計測したものである。 Next, the procedure and results of the durability test will be described. This durability test is to examine the difference in the durability of the test belt due to the difference in the mounting tension (T0). The time until the test belt is damaged and cannot run is measured.
原動プーリおよび従動プーリのプーリ歯数は22歯、回転数2300rpm、負荷トルク29.4N・m(有効張力1050N)である。なお、取付張力(T0)は負荷トルクを加えない状態での張力である。また、有効張力(Te)は負荷トルクによる負荷張力であり、張り側張力(Ts)とゆるみ側張力(Tt)との差に等しい。 The number of pulley teeth of the driving pulley and the driven pulley is 22 teeth, the number of rotations is 2300 rpm, and the load torque is 29.4 N · m (effective tension 1050 N). The attachment tension (T0) is a tension in a state where no load torque is applied. The effective tension (Te) is a load tension due to a load torque, and is equal to the difference between the tension side tension (Ts) and the loose side tension (Tt).
図12は耐久性試験結果であり、取付張力ごとのベルト走行時間(耐久性)を示す図である。図12に示されるように、取付張力が500Nのとき、その走行時間が1000(hr)に達していることがわかる。また、取付張力が265Nのとき、本発明の高剛性ベルトの耐久性は、従来の標準ベルトの耐久性をわずかに上回る程度であり、取付張力が265N以下では耐久性の向上を図れないことがわかる。 FIG. 12 is a result of the durability test, and is a diagram showing belt running time (durability) for each attachment tension. As shown in FIG. 12, when the mounting tension is 500 N, it can be seen that the traveling time has reached 1000 (hr). Further, when the mounting tension is 265 N, the durability of the high-rigidity belt of the present invention is slightly higher than the durability of the conventional standard belt, and if the mounting tension is 265 N or less, the durability cannot be improved. Understand.
これを取付張力(T0)と有効張力(Te)との関係で示せば、T0=Te/2のとき十分な耐久性を発揮し、T0<Te/4では耐久性の向上を図れないといえる。また、取付張力(T0)を無制限に大きくすると逆に耐久性を低下させると考えられるので、T0<Teとするのがよい。これらの結果をまとめて、Te/4<T0<Teの関係を満たすように、取付張力(T0)の大きさを設定するのがよい。 If this is shown by the relationship between the mounting tension (T0) and the effective tension (Te), sufficient durability is exhibited when T0 = Te / 2, and it can be said that the durability cannot be improved when T0 <Te / 4. . Moreover, since it is thought that durability will be reduced conversely if attachment tension (T0) is made unlimited, it is good to set it as T0 <Te. It is preferable to set the magnitude of the mounting tension (T0) so that these results are put together and the relationship of Te / 4 <T0 <Te is satisfied.
次に、本発明のベルト伝動機構を備えたワーク搬送装置について説明する。図13はワーク搬送装置の側面図である。このワーク搬送装置は、物品(ワーク)を載置するフォーク19(載置部)と、フォーク19を支持する3つの揺動自在なアーム20と、アーム20を揺動させてフォーク19を移動させるベルト伝動機構とを備えている。
Next, the workpiece conveyance apparatus provided with the belt transmission mechanism of this invention is demonstrated. FIG. 13 is a side view of the workpiece transfer device. This work transport device moves a fork 19 by placing a fork 19 (placement unit) on which an article (work) is placed, three
アーム20は、その両端をプーリ軸21に回転自在に連結され、このプーリ軸21を介して、各アーム20が順番に揺動自在に連絡されている。また、基端側アーム20aの基端は支持軸21aに回転自在に連結され、先端側アーム20cの先端にプーリ軸21を介してフォーク19が連結されている。
Both ends of the
ベルト伝動機構は、各アーム20の両端に設けられた歯付プーリ22と、この歯付プーリ22に掛巻された歯付ベルト23とからなる。基端側アーム20aの先端および中間アーム20bの基端を連結するプーリ軸21には、このプーリ軸21を回転駆動させるモータ24が連絡され、他のプーリ軸21には、減速機25が連絡されている。モータ24により各アーム20を揺動させることにより、フォーク19が所定の方向に移動する。
The belt transmission mechanism includes a toothed pulley 22 provided at both ends of each
上記構成によれば、高弾性率の心線を歯付ベルトに埋設して、歯付ベルトの単位幅当たりの弾性係数を大幅に高め、有効張力による歯付ベルトの伸びを抑えるようにしている。また、プーリ歯の歯溝幅を縮小して、プーリ歯の歯溝に押し込んだベルト歯の歯部を歯幅方向に圧縮状態に保つことにより、ベルト幅を増大させることなく、ワークの慣性力によるフォークの揺れを抑制し、その停止精度および応答性を向上させることができる。 According to the above configuration, the high elastic modulus core wire is embedded in the toothed belt, the elastic coefficient per unit width of the toothed belt is greatly increased, and the extension of the toothed belt due to the effective tension is suppressed. . In addition, by reducing the tooth gap width of the pulley teeth and keeping the tooth portions of the belt teeth pushed into the tooth spaces of the pulley teeth in a compressed state in the tooth width direction, the inertia force of the workpiece can be increased without increasing the belt width. Can suppress the swinging of the fork and improve its stopping accuracy and responsiveness.
また、取付張力の大きさを好適な範囲に設定することにより、歯付ベルトの耐久性を向上させることができるので、重量物を搬送するワーク搬送装置に用いられる歯付ベルトの長寿命化を図ることができる。 In addition, since the durability of the toothed belt can be improved by setting the magnitude of the mounting tension within a suitable range, the life of the toothed belt used in the work conveying device for conveying heavy objects can be extended. Can be planned.
1 ベルト本体
2 ベルト歯
3 心線
5 歯部
8 プーリ歯
10 圧縮部
11 隙間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Belt
Claims (11)
当該歯付ベルトの単位幅当たりの弾性係数が2000(kN/inch)〜6000(kN/inch)に設定されたことを特徴とする歯付ベルト。 A toothed belt wound around a toothed pulley, wherein a core wire having a tension acting in a circumferential direction of the toothed belt is formed on a belt body formed with a belt tooth meshing with a pulley tooth of the toothed pulley. Buried,
A toothed belt, wherein an elastic coefficient per unit width of the toothed belt is set to 2000 (kN / inch) to 6000 (kN / inch).
前記歯付ベルトは、前記歯付プーリのプーリ歯に噛み合うベルト歯が形成されたベルト本体に、当該歯付ベルトの周方向に作用する張力を受け持つ心線が埋設されてなり、当該歯付ベルトの単位幅当たりの弾性係数が2000(kN/inch)〜6000(kN/inch)に設定され、
前記プーリ歯は、その歯溝深さの1/2の深さにおける歯溝幅をベルト歯の歯幅よりも小さく設定されたことを特徴とするベルト伝動機構。 A belt transmission mechanism in which a toothed belt is wound around a driving-side and driven-side toothed pulley,
The toothed belt includes a belt body in which a belt tooth that meshes with a pulley tooth of the toothed pulley is formed, and a core wire that bears a tension acting in a circumferential direction of the toothed belt is embedded. The elastic modulus per unit width is set to 2000 (kN / inch) to 6000 (kN / inch),
A belt transmission mechanism in which the pulley teeth have a tooth gap width at a depth that is ½ of the tooth gap depth smaller than the tooth width of the belt teeth.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003351605A JP2005114110A (en) | 2003-10-10 | 2003-10-10 | Toothed belt and belt drive mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003351605A JP2005114110A (en) | 2003-10-10 | 2003-10-10 | Toothed belt and belt drive mechanism |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005114110A true JP2005114110A (en) | 2005-04-28 |
Family
ID=34542794
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003351605A Pending JP2005114110A (en) | 2003-10-10 | 2003-10-10 | Toothed belt and belt drive mechanism |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005114110A (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61129952U (en) * | 1985-01-31 | 1986-08-14 | ||
JPH09290467A (en) * | 1996-04-24 | 1997-11-11 | Mitsuboshi Belting Ltd | Toothed belt |
JP2000193068A (en) * | 1998-12-28 | 2000-07-14 | Unitta Co Ltd | Pulley and power transmission system using the same |
JP2000320624A (en) * | 1999-05-11 | 2000-11-24 | Nippon Mektron Ltd | Tooth form structure for power transmission |
JP2001059550A (en) * | 1999-08-20 | 2001-03-06 | Yushin Precision Equipment Co Ltd | Belt transmission device |
JP2001298064A (en) * | 2000-04-13 | 2001-10-26 | Olympus Optical Co Ltd | Work conveying robot |
JP2002098202A (en) * | 2000-09-25 | 2002-04-05 | Bando Chem Ind Ltd | Toothed belt transmission device and business equipment |
-
2003
- 2003-10-10 JP JP2003351605A patent/JP2005114110A/en active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61129952U (en) * | 1985-01-31 | 1986-08-14 | ||
JPH09290467A (en) * | 1996-04-24 | 1997-11-11 | Mitsuboshi Belting Ltd | Toothed belt |
JP2000193068A (en) * | 1998-12-28 | 2000-07-14 | Unitta Co Ltd | Pulley and power transmission system using the same |
JP2000320624A (en) * | 1999-05-11 | 2000-11-24 | Nippon Mektron Ltd | Tooth form structure for power transmission |
JP2001059550A (en) * | 1999-08-20 | 2001-03-06 | Yushin Precision Equipment Co Ltd | Belt transmission device |
JP2001298064A (en) * | 2000-04-13 | 2001-10-26 | Olympus Optical Co Ltd | Work conveying robot |
JP2002098202A (en) * | 2000-09-25 | 2002-04-05 | Bando Chem Ind Ltd | Toothed belt transmission device and business equipment |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR880001745B1 (en) | Toothed positive drive power transmission belt with fabric reinforcement suspended within the belt teeth | |
JP6321547B2 (en) | Toothed belt | |
JP5204611B2 (en) | Toothed belt | |
JP6271791B2 (en) | Low-edge V-belt for double-sided transmission and manufacturing method thereof | |
KR102431563B1 (en) | Helical toothed belts and belt transmissions | |
JP6660997B2 (en) | Double sided toothed belt | |
JP5873417B2 (en) | Timing belt for suction feeder | |
KR20090110830A (en) | Single lay steel cord for elastomer reinforcement | |
CN1776249A (en) | Timing belt | |
JP3751563B2 (en) | Lateral reinforcement CVT belt | |
JP2016211734A (en) | Belt and manufacturing method of the same | |
JP6811201B2 (en) | Toothed belt | |
JP2005114110A (en) | Toothed belt and belt drive mechanism | |
JP4011997B2 (en) | Double cogged V belt | |
WO2018199043A1 (en) | Toothed belt | |
KR20200085344A (en) | Double sided toothed belt | |
US20230141466A1 (en) | Toothed belt | |
JPH09159000A (en) | Toothed belt driving gear and toothed belt | |
JPH0676817B2 (en) | Timing belts and belt transmissions | |
JP4252389B2 (en) | Toothed belt drive | |
JP2005265106A (en) | Double cogged v-belt | |
JP2001349382A (en) | Residual vibration reducing belt | |
JP2772386B2 (en) | Toothed belt | |
JP2008100795A (en) | Carrying toothed belt | |
JP2002139109A (en) | Toothed belt drive |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050526 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070831 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080708 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080828 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081224 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090209 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090721 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091013 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20091028 |
|
A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20091204 |