JP2009184267A - ベルトの継手加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接合部分の平面性を容易に確保できる継手加工方法を提供する。
【解決手段】ベルト２０の一方の端部２１をフィンガー状にすると共に、他方の端部２２を一方の端部２１に相補的なフィンガー状にする。これら両端部２１、２２の端面同士を突き合わせる。その突き合わせ部分Ｂを、側壁１１Ｂと可動部材１２とによってベルト幅方向に挟圧する。その挟圧した状態で、突き合わせ部分Ｂに、ベルトの厚さ方向に超音波振動を与えて両端部２１、２２を接合する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ベルトの両端部を継ぎ合わせて無端状ベルトを得るために行われるベルトの継手加工方法に関する。

搬送用、伝動用等の平ベルトは、その両端が接合されて無端状平ベルトとして使用される場合がある。長尺平ベルトを接合する方法としては、平ベルトの一方の端部に複数の凸部を形成してフィンガー状にすると共に、他方の端部に一方の端部に対して相補的な複数の凹部を形成しフィンガー状にして、各凸部を各凹部に嵌め込んでそれらを接合するフィンガー継手が知られている。フィンガー継手が行われる場合、平ベルトが熱可塑性樹脂層を有しており、その熱可塑性樹脂が加熱溶融され、ベルトの両端部が融着接合される。

例えば、特許文献１には、プリセッターが用いられて行われるベルトの継手加工方法が開示される。ここでは、断面Ｌ字状の下型の上に突き合わされたベルト両端部が載置され、Ｌ字の側壁と、下型の上に設けられた可動側壁とによって、上記突き合わせ部分がベルトの両側から保持される。そして、その保持状態で、ベルトの突き合わせ部分が、冷熱盤プレス機によって厚さ方向に押圧加熱され、溶融された熱可塑性樹脂が各凸部と各凹部の間に隙間なく入り込まされてベルト両端部が熱融着される。
国際公開第２００６／０２２３３２号パンフレット

しかしながら、特許文献１に記載される方法によれば、ベルト両端部の接合部分は、溶融された状態で厚さ方向に高い圧力が付勢されるため、圧縮塑性変形されて、他の部分に比べて厚さが薄くなり、ベルトの平面性が確保しにくいという問題もある。また、冷熱盤プレス機によってベルトの突き合わせ部分を加熱する場合、熱可塑性樹脂の溶融に時間がかかり、作業効率が悪いという問題もある。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、接合部分における圧縮塑性変形を抑えてベルトの平面性を確保でき、かつ作業効率の良いベルトの継ぎ合わせ方法を提供することを目的とする。

本発明に係る方法は、第１のベルト端部と、第２のベルト端部とを継ぎ合わせて継合ベルトを得る方法において、第１のベルト端部の端面は、少なくとも一部がベルト幅方向に対して傾き、又は直交する面に形成されると共に、第２のベルト端部の端面は第１のベルト端部に対して相補的な形状を有しており、第１及び第２のベルト端部の両端面を突き合わせ、その突き合わせ部分をベルト幅方向に挟圧すると共に、ベルト厚さ方向に超音波振動させることにより加熱溶融して熱融着させることを特徴とする。

第１のベルト端部は、少なくとも一部が突出して凸部に形成され、第２のベルト端部に凸部に対して相補的な形状を有する凹部が形成されると共に、凸部に凹部を嵌め込むことにより両端面を突き合わせることが好ましい。そして、凸部の外周壁は、上述した幅方向に対して傾き、又は直交する面を構成している。

第１のベルト端部は、上述した凸部が複数突出してフィンガー状に形成されると共に、第２のベルト端部は第１のベルト端部に対して相補的な形状のフィンガー状に形成されることが好ましい。凸部は、先端に向うに従って細幅に形成され、又は矩形に形成されることが好ましい。

本発明の方法においては、上述した超音波振動は、例えば、超音波ウェルダーによって与えられる。具体的には、ベルトの上方に配置された超音波ホーンからベルトの厚さ方向に発振した超音波によってベルトは厚さ方向に超音波振動される。また本発明においては、例えば、ベース部と、そのベース上面に設けられた壁部と、ベース上面において壁部に対向するように配置された可動部とを備える加圧型を用意する。そして、ベース上面の壁部と可動部の間に突き合わせ部分を載置し、可動部を壁部に近づくように変位させ、可動部と壁部によって突き合わせ部分を挟圧する。

例えば、第１のベルト端部はベルトの一方の端部であると共に、第２のベルト端部はベルトの他方の端部であり、継合ベルトは無端状ベルトとなる。

本発明によれば、突き合わせ部分を幅方向に挟圧しつつ、超音波振動によって突き合わせ部分を接合するので、作業効率を良好にした上で、継合部分の平面性を確保した継合ベルトを得ることをできる。

以下本発明を図面を参照しながら説明する。図１〜５は、本発明の一実施形態に係るベルトの継手加工方法を説明するための図である。図１、２は、ベルト両端部の継ぎ合わせに使用される加圧型を示す。

加圧型１０は、下型１１と、可動部材１２とを有する。下型１１は、上面１１Ｕが矩形平面に形成されたベース１１Ａと、上面１１Ｕの幅方向Ｗにおける一方の端部の上に設けられた側壁１１Ｂとを有し、図２に示すように断面Ｌ字に形成される。側壁１１Ｂの内壁面１１Ｃは、上面１１Ｕに対して垂直な面である。

可動部材１２は、ベース１１Ａの上面１１Ｕ上において、下型１１の内壁面１１Ｃに対向して配置され、上面１１Ｕの長手方向Ｌに延在する。内壁面１１Ｃに対向する可動部材１２の対向面１２Ｃは、内壁面１１Ｃに対して平行である。ベース１１Ａには、長手方向Ｌの両端部近傍それぞれにおいて、その厚さ方向（すなわち、上下方向Ｄ）に貫通し、上面１１Ｕの幅方向Ｗに延びるガイド溝１１Ｅ、１１Ｆが設けられる。

可動部材１２の長手方向における両端部近傍それぞれには、上下方向Ｄに穴１２Ｅ、１２Ｆが穿設される。穴１２Ｅ、１２Ｆそれぞれには留めネジ１７Ｅ、１７Ｆが挿通しており、各留めネジ１７Ｅ、１７Ｆそれぞれの下側部分はガイド溝１１Ｅ、１１Ｆに挿入されている。可動部材１２は、上面１１Ｕの幅方向Ｗに変位できるように、留めネジ１７Ｅ、１７Ｆによってベース１１Ａに取り付けられており、留めネジ１７Ｅ、１７Ｆそれぞれがガイド溝１１Ｅ、１１Ｆに案内されることにより、幅方向Ｗに変位する。

上面１１Ｕの幅方向Ｗにおける他方の端部には、押えネジ台１３が固定されている。押えネジ台１３は、ネジ溝が切られたネジ穴１３Ａが、幅方向Ｗに穿設される。ネジ穴１３Ａには、幅方向Ｗに沿って延びる押えネジ１４が挿通されている。押えネジ１４の一方の端部は可動部材１２に固定され、押えネジ１４は可動部材１２と一体に形成される。押えネジ１４の他方の端部には、ネジを把持しやすいようにフランジ１５が設けられる。押えネジ１４が締め付けられ又は緩められると、可動部材１２は押えネジ１４と共に、押えネジ台１３すなわちベース１１Ａに対して相対的に幅方向Ｗに変位する。

図３は、本実施形態に係るベルト２０の両端部を示す。ベルト２０は長尺平ベルトであって、少なくとも熱可塑性樹脂層を有する。ベルト２０は、熱可塑性樹脂層単体から構成されていても良いし、熱可塑性樹脂層の他にゴム層、帆布等が積層されて構成されていても良い。熱可塑性樹脂層はベルト表面に配置されていても良いが、ベルト内部に配置されて、例えばベルト芯体を構成しても良い。

図３に示すように、ベルト２０の一方の端部２１には、ベルトの長手方向に突出し、ベルト２０の他の部分の厚さと同じ厚さを有する二等辺三角形の凸部２３が形成されている。凸部２３はベルト幅方向に連続して複数（本実施形態では２つ）並べられ、一方の端部２１はフィンガー状に形成される。ベルト２０の他方の端部２２には、凸部２３と相補的に同じ形状を有する複数の凹部２４がベルト幅方向に連続的に並べられ、他方の端部２２は一方の端部２１に相補的なフィンガー状に形成される。すなわち、両端部２１、２２の端面同士は相補的であり、各凸部２３が各凹部２４に嵌め込まれると、両端部２１、２２の端面が突き合わされることとなる。ベルトの両端部２１、２２は、公知の切断手段によって切断されることにより、それぞれフィンガー状に形成される。

各凸部２３は、ベルトの長手方向に延出しており、その長手方向における長さが、幅方向における長さより長いので、凹部２４の内周壁２４Ａに対する、凸部２３の外周壁２３Ａの接着面積を大きくすることができる。また、各凸部２３は二等辺三角形で構成されるため、各凸部２３の外周壁２３Ａは、ベルトの幅方向に対して、同じ角度で傾く、２つの傾斜面で構成される。したがって、後述する幅方向における挟圧によって、外周壁２３Ａは全ての部分が、内周壁２４Ａに均等に押し付けられ、安定的な接合が実現できる。さらに、三角形から成る各凸部２３は隣接する凸部２３に連続するため、端部２１の端面は、幅方向に対して傾けられる面（外壁面２３Ａ）のみから成り、端部２２の端面（内周壁２４Ａ）に後述する挟圧によって押しつけられやすくなる。

次いで、図４、５を用いて長尺ベルト２０から無端状ベルトが製造される工程を説明する。本実施形態では、図４に示すように、まず、各凸部２３が対応する各凹部２４に嵌め込まれ、ベルトの両端部２１、２２の両端面（すなわち、外周壁２３Ａと内周壁２４Ａ）が突き合わさる。その突き合わせ部分Ｂは、側壁１１Ｂと可動部材１２の間に配置されるように、ベース１１Ａの上面１１Ｕに載置させられる。このとき、ベルト２０は、ベルトの長手方向が上面１１Ｕの長手方向Ｌに一致するように、ベルトの一方の側面２０Ａが側壁１１Ｂの内壁面１１Ｃに当接されて、上面１１Ｕに載置される。なお、可動部材１２は、ベルト２０が、側壁１１Ｂと可動部材１２の間に挿入できるように、予め位置調整されている。さらに、突き合わせ部分Ｂの上方には、図５に示すように超音波ホーン２７が配置される。

次に、押えネジ１４が締め付けられて、可動部材１２の対向面１２Ｃが側壁１１Ｂに近づくように変位させられ、ベルト２０の突き合わせ部分Ｂが、可動部材１２の対向面１２Ｃと、側壁１１Ｂの内壁面１１Ｃとによって保持される。その保持された状態から押えネジ１４はさらに締め付けられ、これにより、ベルト２０の突き合わせ部分Ｂは、ベルトの幅方向に挟圧され、ベルト両端部２１、２２の端面（すなわち、外周壁２３Ａと内周壁２４Ａ）同士が互いに押さえ付け合う状態となる。

突き合わせ部分Ｂは、挟圧させられた状態で、超音波ホーン２７からベルトの厚さ方向に発振される超音波によって、ベルトの厚さ方向に超音波振動が与えられ、突き合わせ部分Ｂが熱溶融される。すなわち、両端部２１、２２は、その端面同士が互いに押えつけ合う状態で熱溶融され、溶融された両端部２１、２２の端面同士が一体化される。その後、超音波発振が停止させられ、一体化した両端部２１、２２は、冷却固化して融着され、これにより、ベルト２０の両端部２１、２２が継ぎ合わされ、無端状ベルトが得られる。

本実施形態では、ベルトが熱可塑性樹脂単体で形成される場合、及び熱可塑性樹脂に加えて帆布やゴム層等を含む場合、いずれの場合においても、ベルト両端部２１、２２は超音波振動によって熱可塑性樹脂のみが溶融される。両端部２１、２２の端面同士は、その溶融された熱可塑性樹脂によって、一体化して熱融着する。

以上のように、本実施形態では、熱溶融された接合部分には厚さ方向に圧力が付勢されないので、接合部分の厚さが他の部分の厚さに比べて薄くなることが防止され、ベルトの平面性が確保される。また、熱溶融されたベルト両端部が接合されるとき、幅方向に挟圧されているので、溶融したベルトの一部が接合部分からベルト幅方向に流れ出てバリが発生することも抑えられる。さらに、超音波振動によれば、短時間でベルト両端部２１、２２を熱溶融させることができるので、ベルトを継ぎ合わせるための作業時間を大幅に低減することができる。

本実施形態において超音波は、幅方向に比べて長さの短いベルトの厚さ方向に発振されるので、ベルトの内部まで十分に伝播させられる。したがって、熱可塑性樹脂層がベルト内部のみに配置されるような場合でも、その熱可塑性樹脂層を溶融させ、ベルトの両端面を高い接着強度で熱融着させることができる。また、いかなるベルト幅を有するベルトの両端部を継ぎ合わせることも可能になる。

また、本実施形態では、上方から見ると鋸歯状に形成された突き合わせ部分Ｂのみに、鋸歯状に超音波振動が与えられることによって、両端部２１、２２を継ぎ合わせることが可能である。このような構成によれば、超音波振動による溶融部分は最小限で良く、バリの発生や溶融によるベルトの物性変化は最小限に抑えられる。

本実施形態において、各凸部２３の形状は二等三角形に限定されず、先端に向うに従って細幅になる形状であれば他の三角形でも良いし、三角形以外でも良い。例えば、各凸部２３は直角三角形を呈し、凸部２３の外周壁２３Ａ（すなわち、端部２１の端面）は幅方向に対して直交する面及び幅方向に対して傾いている面のみから形成されていても良い。また、図６に示すように、先端部２３Ｔに向かうに従って細幅になり、かつ先端部２３Ｔの外周壁２３Ａが曲面に形成されていても良い。さらに、凸部２３はベルトの長手方向に長い矩形に形成されても良い。凸部が矩形の場合、矩形の凸部の先端部に形成された各角部は面取りされた形状を呈し、曲面に形成されていても良い。以上のように、ベルト端部２１、２２の端面は、ベルトの幅方向に対して直交する面や、幅方向に平行な面を含んでいても良い。

さらに、凸部２３は、図７に示すように、相対的に細幅の細幅部２３Ｘと、その細幅部２３Ｘの先端側に連設され、相対的に太幅の太幅部２３Ｙとを有していても良い。例えば、凸部２３は、その根元２３Ｚから徐々に幅が細くされて細幅部２３Ｘが形成されると共に、その細幅部２３Ｘから先端部２３Ｔに向かうに従って徐々に幅が太くされて太幅部２３Ｙが形成され、その太幅部２３Ｙが凸部２３の先端部２３Ｔと成る。そして、太幅部２３Ｙの先端部２３Ｔ側の外周壁２３Ａ（先端面）は曲面に形成される。

図７の構成によれば、無端状ベルトが長手方向に引っ張られるとき、太幅部２３Ｙの根元２３Ｚ側の外周壁２３Ａが凹部２４の内周壁２４Ａに係合するため、凸部２３が凹部２４から離脱しにくくなり、耐引張特性が向上する。

凸部のいずれの例においても、上記ベルトの一方の端部２１の端面の少なくとも一部は幅方向に対して傾き、又は直交する面に形成され、一方の端部２１の端面は上記挟圧によって他方の端部２２の端面に押し付けられやすくなる。特に、以上説明した各凸部は、ベルトの長手方向に延出され、その長手方向における長さが、幅方向における長さより長いので、一方の端部２１の端面の過半の部分を、幅方向に対して傾き、又は直交する面にすることができる。したがって、ベルト幅方向の挟圧によって、ベルトの両端部２１、２２の端面のうち、過半のエリアを互いに押し付け合うことができる。このように、端面同士が互いに押し付け合いつつ熱融着された部分は接着強度が高くなる。

さらに、上記実施形態においては、両端部２１、２２それぞれに形成される凸部２３、凹部２４はそれぞれ複数設けられたが、それぞれ１つだけであっても良い。

また、両端部２１、２２それぞれには、凸部２３及び凹部２４が形成されてなくても良く、例えば、図８に示すように、両端部２１、２２は、それぞれ幅方向に対して同一の角度で傾く傾斜面Ｌで切断された形状を呈していても良い。すなわち、図８の例では、一方の端部２１の端面２１Ｋは、幅方向に対して傾く傾斜面から成ると共に、他方の端部２２の端面２２Ｋは、第１の端面２１Ｋに対して相補的な形状の傾斜面から成る。

図８の例では、第１及び第２の端面２１Ｋ、２２Ｋが当接されることにより、両端部２１、２２が突き合わされ、そのベルトの突き合わせ部分は、上述した方法と同様の方法によって熱融着される。

また、上記実施形態では、平ベルトの例を示したが、ベルトは平ベルトに限定されず、歯付きベルト等であっても良い。但し、歯付きベルトの場合には、ベース１１Ａの上面１１Ｕは、歯付きベルトの歯形状に一致した形状に形成されている。さらに、上記実施形態では、同一のベルトの両端部２１、２２が継ぎ合わされて無端状ベルトが得られるときの態様を示した。しかし、例えば第１のベルトの端部と、第１のベルトと別体に形成される第２のベルトの端部が継ぎ合わされ、長尺の継合ベルトが得られるときに適用されても良い。

本発明の一実施形態に用いられる加圧型を上方から見た平面図である。 本発明の一実施形態に用いられる加圧型の側面図である。 ベルトの両端部の平面図である。 本発明の一実施形態において、加圧型にベルトが載置された様子を上方から見た平面図である。 突き合わせ部分が熱融着されるときの様子を示す側面図である。 凸部の一例を示す平面図である。 凸部の別の一例を示す平面図である。 ベルトの両端部の一例を示す平面図である。

符号の説明

１０ 加圧型
１１ 下型
１２ 可動部材
２０ ベルト
２１ ベルトの一方の端部（第１のベルト端部）
２２ ベルトの他方の端部（第２のベルト端部）
２３ 凹部
２４ 凹部
２７ 超音波ホーン
Ｂ 突き合わせ部分

Claims (6)

1. 第１のベルト端部と、第２のベルト端部とを継ぎ合わせて継合ベルトを得る方法において、
   前記第１のベルト端部の端面は、少なくとも一部がベルト幅方向に対して傾き、又は直交する面に形成されると共に、前記第２のベルト端部の端面は前記第１のベルト端部に対して相補的な形状を有しており、
   前記第１及び第２のベルト端部の両端面を突き合わせ、その突き合わせ部分をベルト幅方向に挟圧すると共に、ベルト厚さ方向に超音波振動させることにより加熱溶融して熱融着させることを特徴とする方法。
2. 第１のベルト端部は、少なくとも一部が突出して凸部に形成され、第２のベルト端部に前記凸部に対して相補的な形状を有する凹部が形成されると共に、前記凸部に前記凹部を嵌め込むことにより前記両端面を突き合わせ、
   前記凸部の外周壁が前記幅方向に対して傾き、又は直交する面を構成することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記凸部は、先端に向うに従って細幅に形成され、又は矩形に形成されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記第１のベルト端部は、前記凸部が複数突出しフィンガー状に形成されると共に、前記第２のベルト端部は前記第１のベルト端部に対して相補的な形状のフィンガー状に形成されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
5. ベース部と、そのベース上面に設けられた壁部と、前記ベース上面において前記壁部に対向するように配置された可動部とを備える加圧型を用意し、前記ベース上面の前記壁部と可動部の間に前記突き合わせ部分を載置し、前記可動部を前記壁部に近づくように変位させ、前記可動部と前記壁部によって前記突き合わせ部分を挟圧することを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記第１のベルト端部はベルトの一方の端部であって、前記第２のベルト端部は前記ベルトの他方の端部であって、前記継合ベルトは無端状ベルトであることを特徴とする請求項１に記載の方法。

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