JP2500290B2 - 歯付ベルト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、歯付ベルト、特にＯ
Ａ機器用等に使用される小型の歯付ベルトに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＯＡ機器用等の精密伝動用に
使用される歯付ベルトとしては、例えばゴムベルト（従
来例１）と注型ウレタンベルト（従来例２）との２種類
が広く知られている。これらのベルトは、いずれも背部
と歯部とこれらの間に埋設された心体とからなり、ただ
背部と歯部とをゴム材で形成するか、或いは注型ウレタ
ンで形成するかの点で相違している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記いずれ
のベルトにも種々の不都合がある（後述の表１参照）。
すなわち、ゴムベルトの場合では、プーリとの噛合伝動
時に歯部の摩耗によりゴム分が擦り取られ、この擦り取
られたゴム分によって機器のベルト周りを黒く汚損する
等、美観上好ましくない。また、精密伝動に対応できる
か否かについて考慮した場合、補強帆布によって歯ゴム
部の表面を被覆する構造であるので、歯部の形状を高い
精度で出すことができず、ＯＡ機器用等の精密伝動用の
歯付ベルトとして好ましいものは得られない。さらに、
ゴムの物性上、リサイクル設計ができないばかりか、ベ
ルト成形後に形状付与等の後処理ができないという不具
合もある。

【０００４】一方、注型ウレタンベルトの場合では、大
型ベルトの場合は別として、特に小型ベルトの作製に際
して、成形機に補強帆布をセットした場合、ウレタンの
注型時に上記補強帆布の乱れを生じ、補強帆布が整然と
埋設された良好なベルトを製造することができない。し
たがって、注型ウレタンベルトで小型のものといえば、
補強帆布がなく、しかもベルト歯底部に心体が露出した
ものしか得られない。さらに、このベルトを金型から取
り出すときに心線が接触して金型や心体を傷付ける虞れ
があるので、ベルトを取り出し易くするため、金型のキ
ャビティ内にはノッチ凸部を形成しておかねばならず、
金型の構造が複雑となる。また、得られるベルトの歯底
部にもノッチが存在し、その使用時には、各ノッチ部位
で多角形状に屈曲しがちであり、しなやかで自然な屈曲
性に欠ける等して、プーリとスムーズに噛合できない。
また、この場合、特に心体としてガラスコードを使用す
ると、型抜き時に、金型のノッチ凸部で上記ガラスコー
ドが摩擦損傷して強度が低下するため、ガラスコードを
心体に使用できない。したがって、使用する心体を選択
しなければならないという不都合がある。さらに、ベル
ト周長精度についてもアラミド繊維（登録商標；ケブラ
ー）でできたコードを用いると、吸湿により寸法収縮が
起こって噛合性が悪くなる等、ベルトの周長精度の点で
劣るという不具合がある。また、歯部表面の摩擦係数μ
が高いので、使用時の騒音が大きくなる等、低騒音性の
点でも劣るばかりか、ベルト背面での搬送機能性の点で
も劣り、生産性についてもアフターキュアが必要となっ
て生産性が低くなるという不具合がある。さらに、ゴム
ベルトと同様、その物性上、リサイクル設計ができない
ばかりか、ベルト成形後に形状付与等の処理ができない
という不具合もある。

【０００５】この発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、歯付ベルトを構成する背
部と歯部とを、熱可塑性エラストマーで形成した上、歯
部における補強帆布面が上記エラストマーで被覆されて
歯先部分を該エラストマーで形成するようにすること
で、主に歯部の形状精度を格段に向上させ、歯部が小ピ
ッチで形成された小型ベルトを容易に得られるようにす
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明では、歯付ベルトの歯部の少なくとも歯先
部分が補強帆布を覆う熱可塑性エラストマーの被覆層で
形成されるような構成とした。

【０００７】具体的には、請求項１の発明は、背部と、
該背部に一体的に設けられた複数の歯部と、これら背部
と複数の歯部との間に埋設された心体とを備えた歯付ベ
ルトであって、上記歯部に補強帆布が設けられていると
ともに、上記背部及び歯部は熱可塑性エラストマーより
なり、上記歯部において上記補強帆布は該補強帆布生地
面を通過した上記熱可塑性エラストマーよりなる被覆層
によって被覆されていて、上記歯部の歯先部分は少なく
とも１００μ以上の厚みを有する上記熱可塑性エラスト
マー製の被覆層によって形成されているものとする。

【０００８】ここで、請求項２の発明では、請求項１の
発明における熱可塑性エラストマーはショアーＤ硬度が
３３°以上のポリアミド系熱可塑性エラストマーである
構成としている。

【０００９】また、請求項３の発明では、請求項１又は
２に記載の発明における補強帆布は伸縮性織布より構成
され、上記織布を構成する経糸又は緯糸のうち、少なく
とも一方がポリアミド系よりなる構成としている。請求
項４の発明では、請求項１又は２に記載の発明における
補強帆布は連続気泡性を備えた不織布である構成として
いる。

【００１０】また、請求項５の発明では、請求項１ない
し４のいずれかに記載の発明における心体はガラス繊維
の撚糸により形成された構成としている。

【００１１】さらに、請求項６の発明では、請求項１な
いし５のいずれかに記載の発明における熱可塑性エラス
トマーの中には、有機繊維の短繊維が分散された構成と
している。

【００１２】

【作用】請求項１の発明によれば、歯付ベルトの背部及
び歯部が熱可塑性エラストマーで形成され、かつ上記歯
部の歯先部分は補強帆布生地面を通過してその上を被覆
する上記熱可塑性エラストマーよりなる被覆層で形成さ
れているので、上記歯先部分の輪郭形状、つまり歯形状
精度が非常に向上することになる。したがって、例えば
ＯＡ機器用等の小型ベルトのように、歯部が小ピッチ
（０．５ｍｍ、１ｍｍ）で形成された小型の歯付ベルト
の製造が可能となる。しかも、上記歯先部分は熱可塑性
エラストマーのみならず、補強帆布で補強されているの
で、熱可塑性エラストマー単独で歯部が形成されている
場合のように、ベルト温度の上昇と共に弾性率が低下し
て歯部の剪断変形が大きくなる虞れがない。したがっ
て、歯部の変形が熱可塑性エラストマーと補強帆布とに
よる相乗作用によって効果的に抑制され、高負荷伝動が
可能となる。特に、上記歯先部分を被覆する熱可塑性エ
ラストマー製の被覆層は少なくとも１００μ以上の厚み
としたので、歯形状の精度を高い精度で出すことが可能
となる。つまり、１００μ以上の厚みとした理由は、１
００μ以下であると、歯形状の精度を高い精度で出すこ
とができないからである。

【００１３】請求項２の発明では、熱可塑性エラストマ
ーとしてショアーＤ硬度３３°以上のポリアミド系熱可
塑性エラストマーを用いるので、ベルト走行中に剪断に
よる歯の変形が生じない。つまり、ショアーＤ硬度３３
°以上とした理由は、ショアーＤ硬度が３２°以下であ
ると、ベルト走行中に剪断による歯の変形が生じる虞れ
が高いからである。

【００１４】請求項３の発明では、補強帆布として伸縮
性織布を用い、しかも伸縮性織布を構成する経糸又は緯
糸のうち、少なくとも一方がポリアミド系繊維よりなる
ので、ポリアミド系繊維の特性である強度、弾性率及び
耐熱性がベルトの歯先部分に付与される。特に熱可塑性
エラストマーとしてショアーＤ硬度３３°以上のポリア
ミド系熱可塑性エラストマーを用いる場合には、上記伸
縮性織布のポリアミド系繊維との接着性が飛躍的に向上
する。

【００１５】請求項４の発明では、補強帆布が連続気泡
性を有する不織布で構成されているので、補強帆布生地
面から熱可塑性エラストマーが通過し易く、したがっ
て、上記熱可塑性エラストマーの被覆により形成される
歯先部分の形状精度が非常に向上する。

【００１６】請求項５の発明では、請求項１の発明から
明らかなように、補強帆布をベルト構成上の必須部材と
しているので、心体が歯底面で露呈することがない。し
たがって、心体としてガラス繊維からなる撚糸を用いる
ことができ、寸法安定性、高弾性率の点で優れている。

【００１７】請求項６の発明では、熱可塑性エラストマ
ー中に有機繊維の短繊維を分散させているので、歯部の
摩擦係数を低下させることができる。したがって、低騒
音を図ったベルトとすることができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１はこの発明の第１実施例に係る歯付ベルトＡ
を示し、この歯付ベルトＡは背部１と、該背部１に一体
的に設けられた複数の歯部２と、これらの間に埋設され
た心体３と、上記歯部２側を覆う補強帆布４とで構成さ
れ、各歯部２の歯先部分は、補強帆布４の生地面を通過
した歯部２の構成材（保形エラストマー）よりなり上記
補強帆布４を覆う被覆層２ａによって形成されている。

【００１９】具体的には、上記背部１、歯部２及び被覆
層２ａは保形エラストマーとしての熱可塑性エラストマ
ーにより構成され、例えばウレタン系、ポリエステル
系、ポリアミド系、ポリオレフィン系等の殆ど全ての熱
可塑性エラストマーを使用することができ、望ましくは
噛合相手であるプーリ表面（金属又はエンジニアリング
プラスチックで形成されている）との摩擦係数μを単独
の材料で低下させ、低騒音性を実現できる材料であるポ
リアミド系のものが良い。

【００２０】また、心体としては、ポリエステル、ポリ
エチレンナフタレート、ガラス、アラミド、スチール等
の撚糸や組紐が使用できるが、吸湿による寸法安定性や
高弾性率の点を考慮すると、特にガラス繊維によるもの
が望ましい。

【００２１】さらに、補強帆布４としては、ベルト成形
時の圧力により熱可塑性エラストマーの溶融物が補強帆
布の組織内部を貫通（通過）する空隙（生地の織目の寸
法）と破れない強度とを備え、かつ成形加圧時に伸長は
するが、伸び過ぎて歯部表面覆ってしまわない程度の伸
びを有する布（例えば捲縮加工をした糸をベルト方向に
配して織った伸縮性織布）を用いる。この他、若干の伸
びを有し、強度に優れる不織布も使用でき、また、平織
りした不伸縮性帆布を予め、歯部形成用キャビティが長
手方向に形成された円筒状金型の所定の歯部位置（キャ
ビティ内）まで予備的に押し入れた後、ベルトを成形す
るようにしてもよいが、得られるベルトの品質、製造性
を考慮すると、伸縮性織布の使用が最も望ましい。

【００２２】また、歯先部分を形成する被覆層２ａはそ
の厚みが１００μ以下になると、歯形状を高い精度を出
すことができないので、望ましくは１００μ以上の厚み
となるようにする。また、熱可塑性エラストマーの硬度
もショアーＤ硬度で３２°以下であると、成形後のベル
ト走行中に剪断による歯の変形が生じるため、望ましく
はショアーＤ硬度３３°以上のものを用いる。

【００２３】また、熱可塑性エラストマーとしてポリア
ミド系のものを用いる場合には、補強帆布についても伸
縮性を備え、かつ経糸もしくは緯糸のうち、少なくとも
いずれか一方をポリアミド製のものとすることで、熱可
塑性エラストマーと補強帆布との接着性を向上させるよ
うにするのが望ましい。

【００２４】また、補強帆布として、例えば連続気泡性
を備えた不織布を用いることができるが、独立気泡性の
場合にはエラストマーの歯先部分への流入が生じ難く、
ベルトとしての機能を発揮しないので望ましくない。

【００２５】さらに望ましくは、上記熱可塑性エラスト
マーの中に有機短繊維を適量分散配合しておくことで、
歯部の摩擦係数を低下させて低騒音のベルトとすること
ができる他、熱可塑性エラストマー材料のリサイクルが
可能となるため、コスト的なメリットも大きい。

【００２６】尚、図２及び図３は、いずれもこの実施例
の変形例を示し、図２に示すベルトでは、補強帆布４の
生地面を覆う被覆層２ａが図１のものに比べて比較的分
厚く形成されている。また、図３のものでは、被覆層２
ａがさらに分厚く形成されており、このような被覆層２
ａの厚さはベルト成形時の加圧条件の設定により適宜選
択できる。

【００２７】次に、上記歯付ベルトＡの製造方法につい
て説明すると、まず、第１工程で、円周方向に所定間隔
をおいて設けられ、かつ長手方向に延びるように形成さ
れた複数の歯部形成用キャビティを有する円筒状金型周
面上にエンドレス状の伸縮性織布等の補強帆布を被せ
る。この段階では、補強帆布が単に金型の周面上に添装
されているにすぎない。

【００２８】続いて、第２工程で、上記補強帆布の上に
ガラス繊維の撚糸等の心体を金型の周面に所定ピッチで
スパイラル状に巻回する。この段階では、補強帆布の上
にキャビティ形成方向にほぼ交差する状態で心体が巻回
されているにすぎない。

【００２９】その後、第３工程で、所定厚の熱可塑性エ
ラストマーシートを上記金型の周りに巻回する。この段
階では、金型の周面周りに補強帆布と熱可塑性エラスト
マーシートとの間に心体が挟み込まれた状態となってい
る。

【００３０】そして、第４工程で、上記金型内部を所定
温度に加熱しつつ、この金型の外側を加圧体で周面で均
圧となるように所定圧力で加圧する。この段階では、熱
可塑性エラストマーが成形可能になるまで溶融された
後、キャビティ内に流動状態で押し込まれる。このと
き、まず始めに、流動状態にある熱可塑性エラストマー
の流動圧によって補強帆布が各キャビティ内に押し込ま
れてキャビティの内部形状に添うと略同時に、熱可塑性
エラストマーが補強帆布の織目を通過してキャビティ内
に充填され、被覆層を形成する。この際の加圧体の圧力
が大きいほど補強帆布の織目を通過してキャビティ内に
充填される熱可塑性エラストマーの流入量が多くなる。
つまり、加圧体の圧力が大きくなるほど、図１〜図３に
示すように、被覆層２ａの厚みを順次、分厚くすること
ができるので、歯付ベルトとしての用途に応じて適宜加
圧体の圧力を変えておけば、上記被覆層２ａの厚みを任
意に設定することができる。但し、加圧体の加圧力があ
まりにも小さければ（補強帆布の織目を通過できない程
度の圧力）、所期するところのベルトが得られないの
で、ベルト成形時の加圧条件の設定に留意が必要であ
る。

【００３１】しかる後、第５工程で、熱可塑性エラスト
マーが固化するまで冷却する。

【００３２】そして、最後の第６工程で、金型から成形
物を取り外し、爾後、必要に応じてエンドレスベルトを
所定幅に裁断し、或いは背面バフする。

【００３３】上記製造方法で得られた歯付ベルトは、心
体と補強帆布とを備え、かつ歯部（特に歯先部分）は金
型のキャビティ内部形状によく合致した熱可塑性エラス
トマーによる被覆層で形成されているので、歯部の形状
精度を極めて良くすることができる。したがって、歯部
が小ピッチで形成された小型の歯付ベルトを確実かつ安
定して得ることができる。尚、この熱可塑性エラストマ
ーを用いたベルトの成形方法としては、押出成形、射出
成形等の熱可塑性樹脂と同じ方法もあるが、これらは共
に金型が複雑となる上に、事前に金型に巻き付けた帆布
や心線が乱れ易いことから、上記のような架橋系ゴムの
一般的な成形方法を使用するのが望ましい。

【００３４】最後に、上記実施例により得られた歯付ベ
ルト（本発明例）についての伝動能力性、精密伝動性、
低騒音性他、表１に記載に各試験項目についての実験結
果について示す。

【００３５】表１の結果より明らかなように、ゴムベル
ト（従来例１）と注型ウレタンベルト（従来例２）に比
べ、歯部の形状精度を出せることから精密伝動に対応で
き、ＯＡ機器用等の小型の歯付ベルトとして好適である
他、全ての点で優れていることが判明した。尚、表１に
おける本発明例のものはゴム歯付ベルトと同様の製造方
式で作製したものである（但し、熱可塑性エラストマー
をベルト構成材としているので、加硫操作は不要であ
る）。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、以下に列挙するような効果がある。すなわち、請求
項１の発明によれば、歯付ベルトの背部及び歯部を熱可
塑性エラストマーで形成し、かつ上記歯部の歯先部分が
上記熱可塑性エラストマーよりなる１００μ以上の厚み
の被覆層で形成されるように構成した。要するに、歯付
ベルトの歯先部分の輪郭が補強帆布ではなく、溶融によ
りキャビティ内を隅々までゆきわたらせることができる
熱可塑性エラストマーによって形成されているので、歯
形状精度を非常に向上させることができる。したがっ
て、例えばＯＡ機器用等の小型ベルトのように、歯部が
小ピッチ（０．５ｍｍ、１ｍｍ）で形成された歯付ベル
トの製造が可能となる。また、熱可塑性エラストマー単
独で歯部が形成されていると、ベルト温度の上昇と共に
弾性率が低下し、歯部の剪断変形が大きくなる虞れがあ
るが、請求項１の発明による場合には、歯部の変形が補
強効果のある補強帆布と熱可塑性エラストマーとによる
相乗作用によって効果的に抑制されるので、高負荷伝動
が可能な歯付ベルトとなる。また、歯付ベルトの背部及
び歯部を形成する熱可塑性エラストマーは加硫が不要で
あるばかりではなく、カーボン補強も不要であり、プー
リとの噛合時に黒いゴム落ちがなく、ベルト周りを汚損
する虞れもない上、熱可塑性エラストマーの特性上、カ
ーボンの添加がなくとも容易に静電防止効果が得られる
という効果がある。さらに、歯底部にノッチが存在しな
いので、ベルト使用時に多角形状に屈曲することがな
く、しなやかで自然な屈曲状態で使用できるので、プー
リとの噛合時に干渉音のないベルトとする効果がある。

【００３８】請求項２の発明では、歯付ベルトの背部及
び歯部を形成する熱可塑性エラストマーとしてショアー
Ｄ硬度３３°以上のポリアミド系熱可塑性エラストマー
を用いる構成とした。このことにより、背部及び歯部の
ベルト構成部分の硬度が向上し、ベルト走行中に剪断に
よる歯の変形を生じさせないという効果がある。

【００３９】請求項３の発明では、補強帆布として伸縮
性織布を用い、しかも伸縮性織布を構成する経糸又は緯
糸のうち、少なくとも一方がポリアミド系繊維とする構
成とした。このことにより、ポリアミド系繊維の特性で
ある強度、弾性率及び耐熱性がベルトの歯部に付与され
る上、熱可塑性エラストマーとしてショアーＤ硬度３３
°以上のポリアミド系熱可塑性エラストマーを用いる場
合には上記伸縮性織布のポリアミド系繊維との接着性が
向上するので、ベルト寿命を大幅に向上させることがで
きる効果がある。

【００４０】請求項４の発明では、補強帆布を連続気泡
性を有する不織布で構成したことにより、補強帆布生地
面から熱可塑性エラストマーが通過し易くなり、上記熱
可塑性エラストマーの被覆層により形成される歯先部分
の形状精度をより一層高めることができるという効果が
ある。

【００４１】請求項５の発明では、背部及び歯部を熱可
塑性エラストマーで形成するにとどまらず、心体として
ガラス繊維からなる撚糸を用いた構成とした。すなわ
ち、請求項１〜４の発明では、補強帆布をベルト構成上
の必須部材としており、この補強帆布の存在によって心
体が歯底面で露呈することがないことから、ガラス繊維
からなる撚糸を心体として用いても摩擦損傷等の不都合
が全くないばかりか、その特性である寸法安定性、高弾
性率をベルトに付与できることから、ベルト周長精度を
向上させることができる。

【００４２】また、請求項６の発明では、熱可塑性エラ
ストマー中に有機繊維の短繊維を分散させた構成とし
た。このことにより、上記熱可塑性エラストマーで形成
される歯部での摩擦係数を低下させることができ、プー
リとの噛合時に低騒音化が図れるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例に係る歯付ベルトの断面
図である。

【図２】この発明の第２実施例に係る歯付ベルトの断面
図である。

【図３】この発明の第３実施例に係る歯付ベルトの断面
図である。

【符号の説明】

Ａ 歯付ベルト １ 背部 ２ 歯部 ２ａ 被覆層 ３ 心体 ４ 補強帆布

フロントページの続き (72)発明者 中野 嘉久 兵庫県神戸市兵庫区明和通３丁目２番15 号 バンドー化学株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−65937（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−112739（ＪＰ，Ｕ)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 背部と、該背部に一体的に設けられた複
   数の歯部と、これら背部と複数の歯部との間に埋設され
   た心体とを備えた歯付ベルトであって、 上記歯部に補強帆布が設けられているとともに、上記背
   部及び歯部は熱可塑性エラストマーよりなり、 上記歯部において上記補強帆布は該補強帆布生地面を通
   過した上記熱可塑性エラストマーよりなる被覆層によっ
   て被覆されていて、上記歯部の歯先部分は少なくとも１
   ００μ以上の厚みを有する上記熱可塑性エラストマー製
   の被覆層によって形成されている、 ことを特徴とする歯付ベルト。
2. 【請求項２】 熱可塑性エラストマーはショアーＤ硬度
   ３３°以上のポリアミド系熱可塑性エラストマーである
   ことを特徴とする請求項１記載の歯付ベルト。
3. 【請求項３】 補強帆布は伸縮性織布で構成され、この
   伸縮性織布を構成する経糸又は緯糸の少なくとも一方が
   ポリアミド系繊維で構成されていることを特徴とする請
   求項１又は２記載の歯付ベルト。
4. 【請求項４】 補強帆布は連続気泡を有する不織布で構
   成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の歯
   付ベルト。
5. 【請求項５】 心体はガラス繊維からなる撚糸で構成さ
   れていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか
   に記載の歯付ベルト。
6. 【請求項６】 熱可塑性エラストマー中に有機繊維の短
   繊維が分散されていることを特徴とする請求項１ないし
   ５のいずれかに記載の歯付ベルト。