JP2018185044A

JP2018185044A - 歯付きベルト

Info

Publication number: JP2018185044A
Application number: JP2018079008A
Authority: JP
Inventors: 田村　栄樹; Eiki Tamura; 栄樹田村
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 2017-04-24
Filing date: 2018-04-17
Publication date: 2018-11-22
Anticipated expiration: 2038-04-17
Also published as: TW201839291A; CN110431331A; JP6811201B2; KR102232548B1; TWI695130B; KR20190127896A; CN110431331B

Abstract

【課題】ベルト幅を抑えつつ耐荷重を増大させることができ、重量の大きな搬送物への適用に好ましい、歯付きベルトを提供する。【解決手段】歯付きベルト１０は、複数の心線１と、複数の心線１を埋設した背面部２と、複数の歯部３とを含むベルト本体１０ａを備えている。背面部２と複数の歯部３とは、熱可塑性エラストマーで一体成形されている。歯付きベルト１０は、ベルト幅１ｍｍあたりのベルト強力が１．８５ｋＮ以上であり、歯部３のピッチが２０ｍｍ以上であり、各歯部３の高さｈ３が５ｍｍ以上であり、背面部２の厚みｈ２が４ｍｍ以上である。【選択図】図１

Description

本発明は、背面部と複数の歯部とが熱可塑性エラストマーで一体成形された歯付きベルトに関する。

歯付きベルトは、一般産業機械、農業機械等における動力伝達用ベルトとして広く使用されており、近年、重量の大きな搬送物への適用が進められている。重量の大きな搬送物への適用のためには、歯付きベルト全体のサイズ（特に歯部の高さ）の大型化により、耐荷重を増大させることが有効である。しかしながら、装置スペースの都合上、小型化も要求され、特にベルト幅を抑えつつ耐荷重を増大させることが望まれている。

ベルト幅を抑えつつ耐荷重を増大させる技術としては、心線をベルト厚み方向に複数配列する技術（特許文献１及び２参照）、心線をベルト幅方向に隙間なく密に配列する技術、心線の直径を大きくする技術等が知られている。

特開２０１４−１４２０４６特開２０１６−２１１７３４

しかしながら、特許文献１及び２には、重量の大きな搬送物への適用に好ましい、具体的なベルト強力の大きさや歯部の構成（ピッチ、高さ）等について、開示がない。

本発明の目的は、ベルト幅を抑えつつ耐荷重を増大させることができ、重量の大きな搬送物への適用に好ましい、歯付きベルトを提供することである。

本発明によると、ベルト長手方向にそれぞれ延在しかつベルト幅方向に配列された複数の心線と、前記複数の心線を埋設した背面部と、前記背面部とベルト厚み方向に対向し、前記ベルト長手方向に互いに離隔して配置された複数の歯部とを含むベルト本体を備え、前記背面部と前記複数の歯部とが熱可塑性エラストマーで一体成形された歯付きベルトであって、ベルト幅１ｍｍあたりのベルト強力が１．８５ｋＮ以上であり、前記複数の歯部のピッチが２０ｍｍ以上であり、前記複数の歯部それぞれの高さが５ｍｍ以上であり、前記背面部の厚みが４ｍｍ以上であることを特徴とする歯付きベルトが提供される。

本発明によれば、後に実施例で示すように、ベルト幅を抑えつつ耐荷重を増大させることができ、重量の大きな搬送物への適用に好ましい、歯付きベルトを提供することができる。

本発明において、前記複数の心線のそれぞれは、スチールコード、アラミド繊維またはカーボン繊維を撚り合せたコードからなってもよい。
また、前記複数の心線のそれぞれは、スチールコードからなってよく、強力が７〜８ｋＮであってよく、直径が２．３〜２．６ｍｍであってよい。この場合、低伸度かつ高強力という特長を有するスチールコードを心線として用いることで、単位幅当たりのベルト強力の向上をより好ましく実現することができる。

前記複数の心線のピッチが３．０〜３．７ｍｍであってよく、前記複数の心線同士の間隔が０．４〜１．４ｍｍであってよい。この場合、後に実施例で示すように、心線のピッチ及び間隔の好適な組み合わせにより、単位幅当たりのベルト強力の向上をより好ましく実現することができる。

前記熱可塑性エラストマーは、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、及び、塩化ビニル系熱可塑性エラストマーからなる群より選択される少なくとも１種であってよい。
前記熱可塑性エラストマーは、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーであってよく、硬度が８５〜９５°であってよい。この場合、力学特性や耐久性に優れた歯付きベルトが得られる。また、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーは、伝動ベルトや搬送ベルトに汎用に使用されているため、歯付きベルトの製造が容易である。また、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーを構成するポリウレタンの種類としては、ポリエーテル型ポリウレタン、ポリエステル型ポリウレタン、又は、ポリカーボネート型ポリウレタンであってよい。

本発明によれば、ベルト幅を抑えつつ耐荷重を増大させることができる、重量の大きな搬送物への適用に好ましい、歯付きベルトを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る歯付きベルトを示す、ベルト幅方向に沿った（図２のＩ−Ｉ線に沿った）断面図である。本発明の一実施形態に係る歯付きベルトを示す、ベルト長手方向に沿った（図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った）断面図である。本発明の一実施形態に係る歯付きベルトを昇降搬送装置に用いた例を示す概略図である。本発明の一実施形態に係る歯付きベルトの製造方法を説明するための概略図である。走行試験で用いた走行試験機を示す概略図である。

本発明の一実施形態に係る歯付きベルト１０は、図１及び図２に示すように、複数の心線１と、複数の心線１を埋設した背面部２と、複数の歯部３とを含むベルト本体１０ａを備えている。

本実施形態の心線１は、スチールコード（スチール繊維を撚り合せたコード）からなる。複数の心線１は、ベルト長手方向にそれぞれ延在し、ベルト幅方向に配列されている。

複数の歯部３は、背面部２とベルト厚み方向に対向し、ベルト長手方向に互いに離隔して配置されている。背面部２と複数の歯部３とは、熱可塑性エラストマーで一体成形されている。背面部２及び複数の歯部３を構成する熱可塑性エラストマーは、本実施形態では、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーであり、硬度が８５〜９５°（ＪＩＳＫ６２５３：２０１２に準拠，Ａ型硬度計で測定）である。ポリウレタン系熱可塑性エラストマーを構成するポリウレタンの種類としては、ポリエーテル型ポリウレタン、ポリエステル型ポリウレタン、又は、ポリカーボネート型ポリウレタンである。

歯付きベルト１０は、以下の要件を満足していることが好ましい。
・ベルト幅Ｗ＝５０〜１５０ｍｍ
・ベルト全厚Ｈ＝９〜１３ｍｍ
・背面部２の厚みｈ２＝４〜６ｍｍ
・各歯部３の高さｈ３＝５〜８ｍｍ
・歯部３のピッチＰ＝２０〜３０ｍｍ
・各心線１の直径Ｄ＝２．３〜２．６ｍｍ
・各心線１の強力＝７〜８ｋＮ
・心線１のピッチＰｔ＝３．０〜３．７ｍｍ
・心線１の間隔ｄ＝０．４〜１．４ｍｍ（各間隔ｄの合計値はベルト幅Ｗの１３〜３６％）
・ベルト幅１ｍｍあたりのベルト強力＝１．８５ｋＮ以上、２．６０ｋＮ以下である。

歯付きベルト１０は、例えば図３に示すような昇降搬送装置５０に用いられる。

昇降搬送装置５０は、上方に並設された歯付きプーリ５１，５３と、下方に並設された歯付きプーリ５２，５４とを有する。オープンエンドの歯付きベルト１０を所定の幅及び長さに裁断し、ベルト長手方向の両端を治具等で固定してエンドレスにしたものが、上下に対向して配置された一対の歯付きプーリ５１，５２と一対の歯付きプーリ５３，５４とにそれぞれ巻回されている。各歯付きベルト１０には、荷台５７を固定するための固定具５８が取り付けられている。４つの歯付きプーリ５１〜５４のうち、１つの歯付きプーリ５２が駆動され、残りの歯付きプーリ５１，５３，５４は歯付きベルト１０を介して同期駆動される。荷台５７に搬送物５９を載置した状態で、歯付プーリ５２を正方向又は逆方向に回転させると、一対の歯付きベルト１０が走行し、搬送物５９が上下に昇降する。

歯付きベルト１０は、重量の大きな搬送物への適用に好ましいものであり、例えば、搬送物５９の重量が５〜１１ｔであって、０．２０〜０．２５ｋＮ／ｍｍの最大張力がかかる使用環境で用いることができる。
なお、本発明に係る歯付きベルトは、オープンエンド、エンドレスのいずれであってもよい。また、本発明に係る歯付きベルトは、昇降搬送装置に用いられることに限定されず、任意の装置に用いられてよい。さらに本発明の歯付きベルトは、ベルト本体の外周面及び／又は内周面に補強布を設けてもよい。

次いで、歯付きベルト１０の製造方法の一例について説明する。

歯付きベルト１０は、例えば図４に示すような製造装置６０により製造される。製造装置６０は、成形ドラム６１と、成形ドラム６１の上下に近接して配置されたプーリ６２，６３と、成形ドラム６１と水平方向に対向して配置されたプーリ６４と、プーリ６２〜６４に巻回された無端状の金属バンドである押圧バンド６５と、熱可塑性エラストマーを押し出す押出ヘッド６６と、心線供給装置（図示略）とを有する。

成形ドラム６１の外周面には、歯部３を形成するための溝が、周方向に所定の間隔で形成されている。プーリ６４は、成形ドラム６１に対して水平方向に移動可能であり、押圧バンド６５に所定の張力を付与する。押圧バンド６５は、成形ドラム６１の外周面に半周程度巻き付くように配置されており、プーリ６４からの張力の付与によって成形ドラム６１の外周面に押圧されている。

押出ヘッド６６は、加熱により溶融した状態の熱可塑性エラストマーを、成形ドラム６１の外周面に供給する。心線供給装置（図示略）は、成形ドラム６１の軸方向に並ぶ複数の心線１を、成形ドラム６１の外周面に供給する。

成形ドラム６１の外周面に供給された溶融状態の熱可塑性エラストマー及び複数の心線１は、成形ドラム６１の回転に伴い、成形ドラム６１と押圧バンド６５との間に巻き込まれる。このとき、押圧バンド６５の押圧力によって、熱可塑性エラストマーが成形ドラム６１の外周面に形成された溝内に充填され、当該溝内に歯部３が形成される。またこのとき、成形ドラム６１の外周面と押圧バンド６５との間に、複数の心線１を埋設した背面部２が形成される。そして、押圧バンド６５の押圧力によって熱可塑性エラストマーを成形ドラム６１の外周面に強く押し付けつつ、熱可塑性エラストマーを冷却して固化させる。押圧バンド６５が成形ドラム６１から離れた部分で、ベルト本体１０ａが連続して取り出される。

以上に述べたように、本実施形態によれば、後に実施例で示すように、ベルト幅Ｗを抑えつつ耐荷重を増大させることができ、重量の大きな搬送物への適用に好ましい、歯付きベルト１０を提供することができる。

本実施形態において、各心線１は、スチールコードからなり、強力が７〜８ｋＮであり、直径Ｄが２．３〜２．６ｍｍである。この場合、低伸度かつ高強力という特長を有するスチールコードを心線１として用いることで、単位幅当たりのベルト強力の向上をより確実に実現することができる。

本実施形態において、心線１のピッチＰｔが３．０〜３．７ｍｍであり、心線１同士の間隔ｄが０．４〜１．４ｍｍである。この場合、後に実施例で示すように、心線１のピッチ及び間隔の好適な組み合わせにより、単位幅当たりのベルト強力の向上をより確実に実現することができる。

本発明者は、上述の製造方法で、ＡＴ２０の歯型（ＩＳＯ１７３９６：２０１４に準拠した歯部のピッチが２０ｍｍの歯型）、ポリウレタン（ポリエステル型ポリウレタン）系熱可塑性エラストマーを用いて、実施例１〜９及び比較例１〜３に係る歯付きベルトを製造し、これら歯付きベルトについて引張試験及び走行試験を行った。

実施例１〜９及び比較例１〜３に係る各歯付きベルトの構成を下記表１〜表４に示す。
なお、実施例１〜９及び比較例１〜３の歯付きベルトのベルト幅Ｗは、全て１３５ｍｍとした。

ここで、表１では、歯部３のピッチＰやベルト幅１ｍｍあたりのベルト強力を変量した場合の比較をするために、実施例１〜３および比較例１〜３の歯付きベルトの構成を記載している。また、表２では、実施例１の歯付きベルトに対して心線１のピッチＰｔを変量した場合の比較をするために、実施例１、４、５の歯付きベルトの構成を記載している。また、表３では、実施例１の歯付きベルトに対して硬度を変量した場合の比較をするために、実施例１、６〜８の歯付きベルトの構成を記載している。また、表４では、実施例１の歯付きベルトに対してポリウレタンの種類を変更した場合の比較をするために、実施例１、９の歯付きベルトの構成を記載している。

（歯ピッチＰやベルト強力を変量した比較）

（心線のピッチＰｔを変量した比較）

（硬度を変量した比較）

（ポリウレタンの種類を変更した比較）

走行試験では、実施例１〜９及び比較例１〜３に係る各歯付きベルトから、幅２０ｍｍ・長さ３７００ｍｍの試験片１０ｘを採取し、図５に示すように、各試験片１０ｘの両端を継手２０で接合してエンドレスにしたものを、昇降試験機７０の駆動プーリ７１及び従動プーリ７２（各プーリ７１，７２の歯数＝３２）に巻回した。そして、各試験片１０ｘに０．２５ｋＮ／ｍｍの張力をかけて、１００万サイクル（図５に矢印で示す正方向および逆方向の１往復で１サイクル）繰り返し走行を行った。

そして、各試験片１０ｘについての、走行試験の前後（走行前、走行後）における試験片１０ｘの強力を引張試験により測定し、更に、走行試験の前後による試験片１０ｘの強力の低下率を算出した。その結果を表１〜表４のベルトの走行前の強力及び走行後の強力の項目、強力の低下率の項目に記載した。

なお、引張試験では、実施例１〜９及び比較例１〜３に係る各歯付きベルトから採取した、走行前の試験片１０ｘ及び走行後の試験片１０ｘから、幅２０ｍｍ・長さ５００ｍｍの引張試験片をそれぞれ採取し、各引張試験片について、アムスラー引張試験機を用いて引張試験（引張速度５０ｍｍ／ｍｉｎ）を行い、破断するまでの強力を測定した。

また、走行試験後の各試験片１０ｘを観察し、「歯欠け」や「歯の摩耗」などの不具合があった場合はその状態を、表１〜表４の「走行後の状態」の項目に記載し、特に変化がない場合は「不具合なし」と記載した。

また、走行試験前後における、各試験片１０ｘの、駆動プーリ７１及び従動プーリ７２に対する位置決め不良の有無について判定した。具体的には、図５に示すように、走行試験後において、継手２０と連結した治具により位置ズレを読み取った。この治具は、ベルト（各試験片１０ｘの両端を継手２０で接合してエンドレスにしたもの）の走行（継手２０の昇降）と連動して目盛付きバーに沿って昇降し、治具の目盛り読み取り位置が、走行試験の開始前と終了後とでズレた距離を計測した。そして、ズレた距離が３ｍｍ未満であれば位置ズレなし、３ｍｍ以上であれば位置ズレありとして、位置ズレがある場合を位置決め不良「あり」と判定した（表１〜表４の「位置決め不良」の項目）。

上記走行試験の結果から、実施例１〜９及び比較例１〜３に係る各歯付きベルトに対して、以下の表５に示した基準によりＡ〜Ｄのランク付けをして、表１〜表４の「判定」の項目に記載した。

歯部のピッチＰが２０ｍｍ以上で（歯部のピッチＰが比較的大きく、歯部のピッチＰに伴う歯部のスケール（歯部のベルト長手方向の長さ、及び、歯部の歯高さｈ３）が大型）、且つ、高強力（１．８５ｋＮ／ｍｍ以上）の実施例１〜３の歯付きベルトは、すべてＡランクであった。

比較例１は、高強力であるが、歯部のピッチＰが１４ｍｍ（歯部のスケールが若干小型）の歯付きベルトである。歯部のピッチＰに伴う歯部のスケールが小さいと、スケールが大型の歯部に比べ、一歯にかかる有効張力（負荷）への耐性に欠けるので、歯部が大きく変形しやすいことから、早期の歯欠けによる寿命となり実用不可能（Ｄランク）となった。

比較例２は、歯部のピッチＰが２０ｍｍである（歯部のスケールが大型）が、実施例１よりも細径で強力の小さい心線を用いたため、ベルト強力が１．８５ｋＮ／ｍｍに満たない歯付きベルトである。この場合、歯付きベルトに大きな荷重が掛かると、心線が細径のため、心線1本当たりに極度に高い張力が掛かり、その結果、歯付きベルトが伸びて位置決め不良となり、実用不可能（Ｄランク）となった。

比較例３は、歯部のピッチＰが１４ｍｍ（歯部のスケールが若干小型）であり、ベルト強力も１．８５ｋＮ／ｍｍに満たない歯付きベルトである。この場合、早期に歯欠けが生じ、さらに位置決め不良にもなり実用不可能（Ｄランク）となった。

実施例４、５は、心線のピッチＰｔを変量（拡大）して歯付きベルトに埋設される心線の本数を減らしたこと以外は実施例１と同じ構成の、歯部のピッチＰが２０ｍｍ（歯部のスケールが大型）の歯付きベルトである。心線の本数が減ったことにより、実施例１よりもベルト強力が低下しているが、走行後も１．８５ｋＮ／ｍｍ以上のベルト強力を維持でき、「歯欠け」や「歯の摩耗」などの不具合や、位置決め不良が無く、実用可能（Ｂランク）であることを確認した。

実施例６〜８は、歯付きベルトを構成する材料（ポリウレタン系熱可塑性エラストマー）の硬度を変更した以外は、実施例１と同じ構成の、歯部のピッチＰが２０ｍｍ（歯部のスケールが大型）の歯付きベルトである。硬度の大きい実施例８（９５°）はＡランクとなったが、硬度が小さい歯付きベルトでは歯部の変形によって歯部の摩耗が進行しやすいため、実施例７（８５°）ではＢランク、実施例６（８０°）ではＣランクとなった。

実施例９は、歯付きベルトを構成する材料（ポリウレタン系熱可塑性エラストマー）であるポリウレタンの種類を変更した以外は、実施例１と同じ構成の、歯部のピッチＰが２０ｍｍ（歯部のスケールが大型）の歯付きベルトである。この場合、実施例１と同等にＡランクとなった。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。

・本発明に係る歯付きベルトは、オープンエンド、エンドレスのいずれであってもよい。また、本発明に係る歯付きベルトは、昇降搬送装置に用いられることに限定されず、任意の装置に用いられてよい。
・熱可塑性エラストマーは、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーに限定されず、例えば、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー等であってもよく、またこれらの２種以上を組み合わせたものであってもよい。
・熱可塑性エラストマーの硬度は、８５〜９５°に限定されず、これらの範囲外にあってもよい。
・心線は、スチールコードからなることに限定されず、例えばアラミド繊維やカーボン繊維を撚り合せたコードからなってもよい。
・ベルト本体の外周面及び／又は内周面に補強布を設けてもよい。

１心線
２背面部
３歯部
１０歯付きベルト
１０ａベルト本体
ｄ心線の間隔
Ｄ心線の直径
ｈ２背面部の厚み
ｈ３歯部の高さ
Ｐ歯部のピッチ
Ｐｔ心線のピッチ

Claims

ベルト長手方向にそれぞれ延在しかつベルト幅方向に配列された複数の心線と、前記複数の心線を埋設した背面部と、前記背面部とベルト厚み方向に対向し、前記ベルト長手方向に互いに離隔して配置された複数の歯部とを含むベルト本体を備え、前記背面部と前記複数の歯部とが熱可塑性エラストマーで一体成形された歯付きベルトであって、
ベルト幅１ｍｍあたりのベルト強力が１．８５ｋＮ以上であり、
前記複数の歯部のピッチが２０ｍｍ以上であり、
前記複数の歯部それぞれの高さが５ｍｍ以上であり、
前記背面部の厚みが４ｍｍ以上であることを特徴とする歯付きベルト。
前記複数の心線のそれぞれは、スチールコード、アラミド繊維またはカーボン繊維の少なくともいずれかを撚り合せたコードからなることを特徴とする、請求項１に記載のベルト。
前記複数の心線のそれぞれは、
スチールコードからなり、
強力が７〜８ｋＮであり、
直径が２．３〜２．６ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の歯付きベルト。
前記複数の心線のピッチが３．０〜３．７ｍｍであり、
前記複数の心線同士の間隔が０．４〜１．４ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の歯付きベルト。
前記熱可塑性エラストマーは、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、及び、塩化ビニル系熱可塑性エラストマーからなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のベルト。
前記熱可塑性エラストマーは、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーであり、硬度が８５〜９５°であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の歯付きベルト。