JP2014073880A - 突起付きベルト - Google Patents
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Abstract
【解決手段】プーリに噛合する複数の歯部を備えた歯付面を有する熱硬化性ポリウレタン製のベルト本体に、該搬送ベルトの側面に突出する突起部を設けた搬送ベルトにおいて、突起部を設ける箇所に対応するベルト本体の上下面は、歯部が存在しないフラット状部であり、突起部は、熱可塑性樹脂製であって、前記フラット状部を含むベルト本体の外周を覆って一体に形成されていることを特徴とする搬送ベルト。
【選択図】図1
Description
歯付ベルトの一般的な構造および標準的なサイズについて、図11に示す。アラミドコード、スチールコード、ガラスコードなどを芯線とし熱硬化性ポリウレタンにて歯部および背部のゴムを構成している。歯形の形状によってサイズが決まっており、歯部のピッチ(P)、歯部高(h1)、ベルト厚(h2)などによって、規定される。例示されるように、S5Mでは、(P)5.0mm、(h1)1.77mm、(h2)3.2mmである。
1.プーリに噛合する複数の歯部を備えた歯付面を有する熱硬化性ポリウレタン製のベルト本体の側面に突出する突起部を設けた搬送ベルトにおいて、突起部を設ける箇所に対応するベルト本体の上下面は、歯部が存在しないフラット状部であり、突起部は、熱可塑性樹脂製であって、前記フラット状部を含むベルト本体の外周を覆って一体に形成されていることを特徴とする搬送ベルト。
2.フラット状部は、歯部の1つを削除した幅であることを特徴とする1.記載の搬送ベルト。
3.フラット状部には、歯部よりも小さな凸部が一方の面に形成されており、又は/及び、他方の面には凹部が形成されていることを特徴とする1.又は2.記載の搬送ベルト。
4.フラット状部には、ベルト本体の上下に貫通孔が設けられていることを特徴とする1.〜3.のいずれかに記載の搬送ベルト。
5.突起部において、ベルト本体の上下の表面に存在する部分の断面は、歯部の断面と同様の形状であることを特徴とする1.〜4.のいずれかに記載の搬送ベルト。
6.歯部がベルト本体の両面に形成されていることを特徴とする1.〜5.のいずれかに記載の搬送ベルト。
7.突起部の突出部は、搬送ベルトの両側面に設けられていることを特徴とする1.〜6.のいずれかに記載の搬送ベルト。
8.ベルト本体は、歯部ピッチが5.0mm以下、歯部高が2.0mm以下、歯部底部長3.5mm以下であることを特徴とする1.〜7.のいずれかに記載の搬送ベルト。
9.熱可塑性樹脂又は熱硬化性ポリウレタンには、カーボンブラックが強化剤として添加されていることを特徴とする1.〜8.のいずれかに記載の搬送ベルト。
10.熱可塑性樹脂は、アセタール樹脂(POM)、弾性ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂(PA)、ポリカーボネート樹脂(PC)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂(ABS)のいずれかであることを特徴とする1.〜9.のいずれかに記載の搬送ベルト。
本発明は、熱硬化性ウレタン製ベルトであるので、成形金型を利用して筒状に成形した後、ベルト幅にカットしてエンドレスのベルト本体を製造することができる。フラット状部はこの金型で作り込むことができるので、後加工する必要はなく、均一で良好に形成することができる。
このフラット状部を囲む様にしてアウトサート成形によって、熱可塑性樹脂製の突起を形成する。アウトサート成形された突起の基部は、少なくとも歯部と同様の断面形状であれば、プーリに何ら加工することなくそのまま使用することができる。また、小型プーリを加工して、突起が噛合する部分を大きな凹部に形成する場合でも、通常の歯部が噛合する凹部よりもやや大きくする程度でよい。これは、小型プーリでは空回りを防止するためには突起に隣接する歯部もプーリとしっかり噛合することが重要になる。歯付ベルトのタイミング性を維持するには、空回り防止はとても重要な要素であるので、突起部の基部を小さくして、スムーズに移動できることは、タイミング搬送ベルトとしては、大事な要件である。
フラット状部に歯部よりも小さな凸部あるいは凹部を形成することにより、アウトサートによって形成される突起の位置決めと基部のアンカー(引っ掛かり)性を向上させる。この凸部あるいは凹部も成形金型によって作り込むことができる。
小さな突起基部であるので、両面歯付きベルトにも使用することができる。フラット部を形成したベルト本体に側方に突出した突起を設けた搬送ベルトは、S5Mより小さなサイズ(歯部ピッチ5.0mm以下、歯部高2.0mm以下)の歯付ベルトに側方突起を設けた搬送ベルトを実現できるので、この搬送ベルトを用いた機器の小型化に適している。
さらに、フラット状部に貫通する孔を形成することにより、アウトサートされる樹脂がこの孔を充填して突起の基部の結合力を向上させることができる。貫通孔を複数にすることにより、回転モーメントに対する抵抗が大きくなり、振れが防止され、姿勢の安定性が向上する。なお、貫通孔は、ベルト本体を上下に穿孔するので、歯部を側方から穿孔するよりも格段に容易である。
カーボンブラックを添加すると、係合の強度を向上させることができる。
アウトサート成形によって形成する側方突起に用いる熱可塑性樹脂は、アセタール樹脂(POM)、弾性ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂(PA)、ポリカーボネート樹脂(PC)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂(ABS)が適している。
本発明の突起付き搬送ベルトは、ベルトの側方に突出した部分を利用して、硬貨、錠剤、薬包、小球体、小箱などを搬送することに利用される。また、搬送タイミングを検出するセンサとしても利用することができる。
歯部を形成せずに平坦状にした部分に突起部の基部を形成してベルト本体との接合に利用した発明である。歯部の体積分を熱可塑性樹脂に振り向けることができるので、突起部の基部を歯部と同形状あるいはやや大きな形状でも十分な接合強度を確保できることとなる。歯部の大きさと同じ大きさに突起部の基部を形成した場合は、駆動プーリは通常の形状の歯形のプーリを使用することができる。
突起部の基部の大きさを小さくできることは、小型・省力化した機器に適している。一方、搬送対象物は、コインなど大きさが変わらないので、接合強度を確保することは重要な意味を持っている。
搬送ベルトは屈曲して張り巡らされるケースも多く、上下両面に歯部が形成された搬送ベルトも用いられる。本発明は、ベルト本体の両面に基部が形成され、それぞれの面に形成される歯部の形状に類似して形成することができるので、両面歯部付きの搬送ベルトにも対応できる。
さらに、ベルト本体の平坦状部には、小さな凹部や凸部を形成して、両者の抵抗を大きくして、突起部の基部との接合強度を向上させることができる。また、平坦状部には、上下に貫通する穴を設けて貫通孔を充填するようにアウトサートすることによって、貫通した部分が破断するまで係合を保つことができる。貫通孔を複数設けることにより、回転モーメント(捻り)抵抗も大きくなる。
凹凸と貫通孔を組み合わせることにより、より一層接合強度が向上する。
一方、ベルト本体を形成する熱硬化性ウレタン製ベルトは、筒状の成型金型を用いて、筒状体をベルトの幅に輪切りにして製造する従来の製法を活用することができる。歯部に相当する部分も成型金型によって作り込むことができるので、平坦状部分に該当する部分には歯部を形成しない金型を用いて、平坦状部分を形成したベルト本体を製造する。平坦状部に凹部又は凸部を形成することも成型金型にて製造することができる。
貫通孔は、平坦状に形成した部分に穿孔するので、加工作業も容易にできる。
本発明の搬送ベルトは、ベルトの側面に突出した部分を利用した搬送、感知センサに活用する。搬送対象は、コイン、硬貨、錠菓、錠剤、包剤、小箱、小型部材などである。
突起部の突出部の形状は、それぞれの対象物に応じて決定する。
カーボンブラックは、ベルト本体あるいは突起部に添加すると強度の向上が得られる。
なお、ゴムベルトでも試作を行ったが、ゴム製のベルトは金型による成形ができず、後加工によりフラット部を形成するなど工程が煩雑である上、品質が一定でなく、結合強度のバラツキが大きく、信頼性が低い結果であった。
筒状の金型を使用する歯付ベルトの成形方法との関係では、型抜き方向に障害となる凹凸の形成はできないので、本発明のベルト本体に形成される歯部や凹凸は、ベルトの幅方向に連続して形成される。
本発明によって提供できる側方に突出した突起部を備えた搬送ベルトは、品質が一定しており、信頼性が高い。そして、側方突起を形成した小型の搬送ベルトを実現できた。ベルト本体に設けられるフラット部および凹凸は、金型成形によって形成できるので、加工精度が高く、後加工の必要がないので、製造工程も短くできる。ベルト本体に穴を形成する場合は、薄いフラット部に穿孔するので、加工は容易に正確にできる。
本発明のベルト側方に突出部を設けた搬送ベルトは、従来と同様のサイズのベルト(例えば、S8M以上のサイズ)にも適用できることは勿論であり、さらに従来のものに比べて小型のベルト(例えば、S5M以下のサイズ)でも実現できるのである。
突起付きベルト1は、歯部4、背部6及び芯線5を備えた歯付きのベルト本体2に突起部3をアウトサートによって形成している。図1、2に示されたベルト本体2は、一方の面に歯部4を設けた例である。ベルト本体は熱硬化性ポリウレタンにて、円筒金型を用いて成形される。突起部3を設けるベルト本体の箇所には、歯部4を設けずにフラットに形成する。フラット部は、歯部の谷と同じ高さに設けられる。フラットに形成する手段は、ベルト成形用の円筒金型にフラット予定部分を作り込むことにより可能である。突起部3は、ベルト本体を囲むように形成されており、ベルトの一方の側面から長く突出している。
突起部30は、図2(b)(c)に図示されるように、ベルト本体2を上下及び側面を囲んで形成されている。突起部30は、突起後端部33から突起突出部31へとベルトの幅よりも長く形成されている。図2(c)に示されるように、突起部の断面構造は、ベルト本体2を取り囲むようにアウトサートされた熱可塑性樹脂にて一体に成形されているので、突起部30は突起部から外れることはない。本例では、突起突出部31のさらに前に突起先端部32が伸びている。
突起突出部31、あるいは突起先端部32がこのまま搬送などの機能部となるかあるいは、さらに他の形状の部材を取り付けて使用することもできる。使用形態の例は、図9に示すようにベルトを掛け回して使用される。側部に設けられた突起の突出部を搬送などに利用するのが一般的である。
突起付きベルト1、10では、突起の断面形状が歯部とほぼ同形なので、プーリの歯形はそのまま使用することができる。歯部よりも大きな断面形状にする場合は、プーリの一部の凹部を大きくする必要がある。大型の突起とプーリの受部を同期させる必要があるので、設計条件が厳しくなる。一方、プーリの歯形に影響を与えなければ、ベルトの設計は自由になり、突起部を設ける箇所とプーリの関係を考慮する必要はなくなり、設計変更も容易である。なお、突起部の断面形状が歯部とほぼ同形とは、噛み合うプーリの溝形を変更することなく、使用できる範囲を意味している。したがって、ベルト本体に形成された歯部の形状と同じである必要はない。
搬送負荷条件などにより突起部とベルト本体の接合強度、ズレ防止を図る工夫を行った例を示す。
図3(a)は、両面に歯部45を形成した歯付きベルト本体22を使用した例である。歯付ベルト本体22には、一方の面側に歯部一個分のフラット部7aを、他方の面側に歯部二個分のフラット部7bを形成したフラット部7が設けられている。したがって、フラット部7aに隣接する歯部は片側に歯部43、43が形成される。
図3(b)(c)(d)は、突起付きベルト12の側面、平面、突起部の断面を示している。この突起付きベルト12も突起部30の本体部分は、図2に示す例と同様に、歯部45と同形状である。したがって、突起部30によって2分されたフラット部7a、7aは谷部44aと同形状となる。多面側に2分されたフラット部7b、7bには、歯部が形成されない。
図4(a)は、両面に歯部45を形成した歯付きベルト本体23であって、歯部一個分をフラットに形成し、この一方のフラット部72の面に小凸部81、他方のフラット部73に小凹部82が形成してある。小凸部81、小凹部82は、歯付ベルト本体23を形成する円筒金型にて形成することができる。この小凸部81、小凹部82はベルトの幅方向に連続して設けられる。
図4(b)(c)(d)は、突起付きベルト13の側面、平面、突起部の断面を示している。この突起付きベルト13も突起部30の本体部分は、図2に示す例と同様に、歯部45と同形状である。したがって、突起部30によって2分されたフラット部72、72、73、73は谷部44a、44bと同形状となる。
図5(a)は、両面に歯部45を形成した歯付きベルト本体24であって、歯部一個分をフラット72、73に形成し、図5(b)に示すように、フラット部にベルトの厚さ方向に貫通孔9を形成してある。フラット部の形成は、ベルト本体を形成する円筒金型によって設けることができる。貫通孔9は穿孔処理によって形成する。厚み方向に設けるので、容易に形成することができる。貫通孔の数は、複数設けることができる。貫通孔は、突起部30の幅よりも小さな大きさとする。
図5(c)(d)(e)は、突起付きベルト14の側面、平面、突起部の断面を示している。この突起付きベルト14も突起部30の本体部分は、図2に示す例と同様に、歯部45と同形状である。したがって、突起部30によって2分されたフラット部72、72、73、73は谷部44a、44bと同形状となる。
この例は、実施例2の小突起と小凹部が形成されたベルトに、さらに実施例3に示された貫通孔を組み合わせたベルト本体24を使用した例である。
図6(a)は、両面に歯部45を形成した歯付きベルト本体24であって、歯部一個分をフラット72、73に形成し、この一方のフラット部72の面に小凸部81、他方のフラット部73に小凹部82が形成してある。小凸部81、小凹部82は、歯付ベルト本体24を形成する円筒金型にて形成されるので、ベルトの幅方向に連続して設けられる。
図6(b)に示すように、フラット部にベルトの厚さ方向に貫通孔9を穿孔して形成する。貫通孔の数は、複数設けることができる。貫通孔は、突起部30の幅よりも小さな大きさとする。
図6(c)(d)(e)は、突起付きベルト15の側面、平面、突起部の断面を示している。この突起付きベルト15も突起部30の本体部分は、図2に示す例と同様に、歯部45と同形状である。したがって、突起部30によって2分されたフラット部72、72、73、73は谷部44a、44bと同形状となる。
本実施例も突起部断面を示す図6(d)に示されるように、ベルト本体22の周囲を囲むように熱可塑性樹脂にて突起部がアウトサートにて形成されている。小凸部81、小凹部82による引っ掛かりによる結合力及び貫通孔充填部91によって、突起部30は一層強くベルト本体24に結合される。
試験に供した突起付きベルトは、フラット部に小凸部、小凹部を設けた幅10mmの両側歯付ベルトをベルト本体とさらに貫通孔を設けたベルト本体を準備し、このフラット部にPOM製の突起部を形成した。さらに、カーボンブラックの添加の有無による試験を行った。4種類の突起付きベルトでそれぞれ5本準備して試験に用いた。したがって、異なるベルト本体に関し構造、組成による影響を確認する試験系である。本試験では、突起部の組成は1種類である。
1.突起付きベルトの構成
(1)ベルト本体:両側歯付ベルト
サイズ:S3M、幅10mm
材質 :熱硬化性ポリウレタン、芯線:アラミドコード
フラット部の形状(微小凹凸):0.6×0.6mm角状突起、芯線露出状態の凹部
カーボンブラック添加: 有り(1重量%)、無しの2種類
貫通孔 :0.15mmφ穴1個有り、無による2種類
(2)突起部
材質 :POM、ガラス繊維(25重量%添加、径10〜13mm、長さ0.2〜 0.5mm)、カーボンブラック0.5重量%
サイズ:高さ3.5mm、長さ17mm、幅1mm、先端側突出量5mm、後端部突 出量2mm
試験方法
突起部に隣接する谷部でベルトを切断して、突起部をベルト長さ方向の端になるように加工した。
ベルト本体の両側部に飛び出している突起部の両端を支えて、50mm/minの速度で引く。結合が外れたときの強度を測定した。試験結果を、表1、図7に示す。
この試験結果、ベルト本体に貫通孔を設けることにより40〜60%結合強度が向上することが確認できた。
ベルト本体に貫通孔とカーボンブラックの添加によって、30〜43%程度の結合強度の向上が確認できる。
カーボンブラックの添加によって、貫通孔を設けない場合であっても、貫通孔を設けたカーボンブラック添加無しとほぼ同等の結合強度が得られることが確認できた。
この結果、カーボン無・穴無し<カーボン有・穴無し<カーボン無・穴有り<カーボン有・穴有りの順に結合強度が大きくなることが確認できた。
なお、貫通孔を設けたゴムベルトについても同様の試験を行ったが、結合強度は自体は本例のポリウレタン製ベルトと遜色ないが、標準偏差が14.4となって、バラツキが大きく、精度に難点が認められた。
本試験は、突起部の突出部に荷重が負荷された状態を想定し、突出部側である片側を引っ張り試験したものである。
試験に用いた突起付きベルトは、上記の突起部の結合力試験1で用いたものと同様である。片側を牽引するために、突出部のベルト本体側部付近に小さな切欠きを設けて、手がかりとした。
試験方法は、切欠き部分にワイヤを掛けて、50mm/minの速度で引き、結合が外れたときの強度を測定した。試験結果を、表2、図8に示す。
この結果、カーボン無・穴無し<カーボン無・穴有り<カーボン有・穴無し<カーボン有・穴有りの順に結合強度が大きくなることが確認できた。平均としては、「カーボン無・穴有り<カーボン有・穴無し」であるが、ほぼ同程度であるので、概ね、両端支えの引っ張り試験と同様の傾向である。
片側加重は、両端加重よりも、絶対強度が1/3程度となり、片側加重が厳しい条件であることが確認できた。標準偏差が小さくなっており、片持ち負荷では、バラツキの無い安定した突起付きベルトが実現できることが確認できた。
なお、貫通孔を設けたゴムベルトについても同様の試験を行ったが、結合強度自体は本例のポリウレタン製ベルトと遜色ないが、標準偏差が13.9となって、バラツキが大きく、精度に難点が認められた。
本試験例において、S3Mサイズのベルトでも十分な結合強度が得られることが確認できた。
試験1、2をとおして、ベルト本体のフラット状部の構成による差、及びカーボンブラック添加の有無による差量も明らかとなった。
10、12、13、14、15 突起付きベルト
2 ベルト本体
22、23、24 ベルト本体
3 突起部
30 突起部
31 突起突出部
32 突起先端部
33 突起後端部
34 異形突出部
4 歯部
41 歯部頂部
42、42a、42b 谷部
43 歯部、
44a、44b 谷部
45 歯部
5 芯線
6 背部
7 フラット部
7a、72 歯部フラット部
7b、73 背部フラット部
81 小凸部
82 小凹部
9 貫通孔
91 貫通孔充填部
B搬送ベルト
C プーリ
Mアイドラプーリ
Claims (10)
- プーリに噛合する複数の歯部を備えた歯付面を有する熱硬化性ポリウレタン製のベルト本体の側面に突出する突起部を設けた搬送ベルトにおいて、
突起部を設ける箇所に対応するベルト本体の上下面は、歯部が存在しないフラット状部であり、
突起部は、熱可塑性樹脂製であって、前記フラット状部を含むベルト本体の外周を覆って一体に形成されていることを特徴とする搬送ベルト。 - フラット状部は、歯部の1つを削除した幅であることを特徴とする請求項1記載の搬送ベルト。
- フラット状部には、歯部よりも小さな凸部が一方の面に形成されており、又は/及び、他方の面には凹部が形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の搬送ベルト。
- フラット状部には、ベルト本体の上下に貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の搬送ベルト。
- 突起部において、ベルト本体の上下の表面に存在する部分の断面は、歯部の断面と同様の形状であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の搬送ベルト。
- 歯部がベルト本体の両面に形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の搬送ベルト。
- 突起部の突出部は、搬送ベルトの両側面に設けられていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の搬送ベルト。
- ベルト本体は、歯部ピッチが5.0mm以下、歯部高が2.0mm以下、歯部底部長3.5mm以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の搬送ベルト。
- 熱可塑性樹脂又は熱硬化性ポリウレタンには、カーボンブラックが強化剤として添加されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の搬送ベルト。
- 熱可塑性樹脂は、アセタール樹脂(POM)、弾性ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂(PA)、ポリカーボネート樹脂(PC)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂(ABS)のいずれかであることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の搬送ベルト。
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