JP3633695B2 - ベルト加工装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明のベルト加工装置は、例えば、伝動ベルト、搬送ベルト等の製造工程において、ベルトを加硫後に、商標、寸法等の表示（マーク）を印刷する工程に主として利用される他、ベルトのバリ取り、寸法・外観検査などベルトの仕上げ工程にも利用される加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のベルトの仕上げ加工の一つであるマーク印刷工程に使用されるマーク印刷機は、ベルトの回転機構（上側プーリ、テンションプーリ、上側プーリ回転手段等）と印刷機構（例えばプリンターヘッド、インキ供給手段等）が一体に組み込まれている。上側プーリは、マーク印刷機の上部に駆動手段により所定の速度で回転可能に取り付けられ、その下方に所定の重さ（ベルトに張力を付与するため）を有し回転自在なテンションプーリが昇降自在に取り付けられている。これらのプーリにベルトを懸架し取り外す作業は、手作業による。ベルト加工機構として、上側プーリの上部（懸架されたベルト上面）に近接した印刷ノズルを有するインクジェットプリンタを備え、ベルトの回転に同調させて商標、寸法を表示するマークを印刷する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなベルト加工装置（マーク印刷機）に於いては、一定の作業空間（ステージ）で、ベルト懸架作業、印刷作業、ベルト取外し作業を行うの、で印刷作業中は作業者が待機しなければならず、作業時間に無駄を生じる問題がある。また、ベルト取り付け、取り外し作業を自動化するための自動化装置を取り付けるにあたって、同一ステージで複数の自動化装置を組み込む必要があり、しかも取り付け空間が狭く取り付け難い問題がある。また、手作業と同様に自動化装置にも待機しなければならない時間を生じるとともに、印刷機、バリ取りその他の加工機ごとにベルト装着・取り外し機構、自動化装置を１セットで準備する必要があり、設備投資が大きくなる問題がある。
【０００４】
この発明は、上述の点に鑑みなされたもので、自動化装置を組み込み易いベルト加工装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために本発明のベルト加工装置は、ａ）旋回可能かつ鉛直に立設され、上側プーリおよびその下方に設けたテンションプーリを有する複数のベルト支持手段を、外周面の各側面に配備した多角柱状のベルト装着機構と、ｂ）そのベルト装着機構を旋回させるベルト支持手段旋回機構と、ｃ）前記ベルト装着機構の前記上側プーリに向かい合う位置に設けられ、前記ベルト支持手段を所定の位置に保持するとともに、前記上側プーリを回転させるベルト回転機構と、ｃ）そのベルト回転機構の近傍に設けられ、前記ベルト支持手段に張設されたベルトを加工するベルト加工機構とを備えている。
【０００６】
ベルト装着機構は、加工するベルトに所定の張力を掛けて回転自在に懸架すること、およびベルト取り付け、取り外し、印刷その他の加工をを自動化するスペースを確保することを目的としている。外周面の各側面に多角柱状に配置された複数のベルト支持手段には、それぞれ上側プーリとテンションプーリとを備え、また、後述のベルト支持板、昇降シャフト等を備えている。複数のベルト支持手段を備えることにより、それぞれのベルト支持手段において別々の作業、例えばベルト取り付け、印刷（加工）、ベルト取り外し作業を同時に実施することができる。また、複数のベルト支持手段の各面に対応させて、それぞれの作業を自動化する装置を取り付けることができる。なお、ベルト装着機構を旋回可能に立設することにより、旋回する部分は電源を必要としない簡単な機構のみとし、複雑で駆動装置等を必要とする自動化装置を周辺部に固定する。加工対象物を順次に旋回移動して加工され、自動化装置が移動することがないので、簡単かつ安価な装置となる。また、ベルト支持手段の各側面で同時に作業ができるので、連続して行われる前記各作業を同期させて進捗させることもできる。
【０００７】
ベルト支持手段旋回機構は、鉛直に立設したベルト装着機構を、ベルト支持手段に懸架されたベルトの加工等作業の進捗に合わせて旋回させる。このベルト支持手段旋回機構は、他の加工等作業の自動化装置を取り付け易くするため、ベルト装着機構の下方に取り付けることが望ましい。
【０００８】
ベルト回転機構は、ベルト装着機構を所定の位置に保持する機能およびベルト支持手段に懸架されたベルトを回転させる機能を有する。ベルト装着機構は旋回可能に鉛直に立設されているので、これを所定の位置に保持する事により、その周辺の各加工ステージに設けられた加工装置（加工自動化装置）との位置関係を固定して、加工装置による加工（印刷）その他作業（ベルト取り付け、ベルト取り外し等）を容易とする。ベルト回転機構は、上側プーリに向かい合う位置に設けられているので、この上側プーリを介してベルト装着機構を保持し、それに懸架されたベルトを回転することができる。また、このベルト回転機構によるベルトの回転速度は、ベルトに印刷等の加工を施すためのものであって、その加工に必要な速度とされる。ベルト回転機構は順次に旋回する各ベルト支持手段に対応できるので、各ベルト支持手段に駆動機構を設ける必要がない。
【０００９】
ベルト加工機構は、ベルト回転機構の近傍に設けられることにより、ベルトの回転に同調して精度の高い印刷等の加工することができる。なお、マーク印刷においては、プリントヘッドがベルト上面に一定間隔で近接し、かつ、ベルトの回転に同調して作動する必要があるので、ベルト加工機構とベルト回転機構とは接近して取り付ける必要がある。
【００１０】
請求項２記載のベルト加工装置には、前記テンションプーリの支持具に取り付けられ前記ベルト支持手段の側端部に突出する昇降杆、および、前記ベルト装着機構の角部に近接する位置に取り付けられ、前記昇降杆の下部に当接可能な昇降杆支持板を昇降させる支持板昇降手段を有する。 テンションプーリの支持具にベルト支持手段の側端部に突出する昇降杆を取り付けることにより、この昇降杆の突出部を昇降させることによりテンションプーリを昇降させることができる。支持板昇降手段は、その昇降杆の下部に当接可能な昇降杆支持板を有し、その昇降支持板を上昇させることにより、テンションプーリを上昇させてベルト支持手段のベルトを脱着可能とする。この昇降杆支持板を下降させたときには、テンションプーリは自由になり、これに懸架されたベルトに必要な張力を掛けることができる。また、支持板昇降手段は、ベルト装着機構の角部に設けることにより一回の昇降により二つのベルト支持手段のテンションプーリを同時に昇降できる。なお、角部とは、多角柱状のベルト装着機構をベルト回転機構により保持した状態における稜線（ベルト装着機構の側端部が近接する部分）に相当する部分をいう。
【００１１】
請求項３記載のベルト加工装置は、前記上側プーリがベルト支持手段の上部に回転自在に取り付けられ、その上側プーリの下方に設けられた回転自在なテンションプーリが、ベルト支持板の内側に立設された昇降シャフトに、ガイド用スリットを通して昇降自在に取り付けられている。回転自在な上側プーリは、ベルト支持手段の上部の一定の位置に取り付けられているので、後述のベルト回転機構により確実に連結可能となる。ベルト支持板は、それをガイドとして上側プーリとテンションプーリとに懸架されるベルトの位置決めを容易とし、かつ、後述の昇降シャフトに触れて汚れたり損傷することを防止する。ベルト支持板の外側にあるテンションプーリはガイド用スリットを通して、その内側にある昇降シャフトに昇降自在に取り付けられる。これによりテンションプーリを、容易かつ安定して昇降させることができるとともに、これに懸架されたベルトに所定の張力（テンションプーリの自重等）を加えることができる。また、昇降可能なため長さ寸法の違う多種のベルトを懸架し、加工することができる。
【００１２】
請求項４記載のベルト加工装置は、ａ）前記上側プーリに近接または離間する方向に移動可能な移動台上に回転自在に支持され、その上側プーリに向かい合う先端に芯出しピンと電磁クラッチとを有し、後部に回転駆動源を有するシャフトを備えるとともに、ｂ）前記上側プーリに磁性を付与し、その上側プーリの中央に前記芯出しピンに対応する形状の凹部を形成している。上側プーリに向かい合うベルト回転機構のシャフトの先端には芯だしピンおよび電磁クラッチを有しているので、シャフトを上側プーリに近接したとき、シャフトの芯出しピンと上側プーリの凹部により位置決めされ、電磁クラッチにより強固に連結する。シャフトは、上側プーリに近接離間する方向に移動できる移動台上に回転自在に支持されているので、多角柱状の前記ベルト装着機構を旋回するときその旋回円の外に離間し、連結するときは電磁クラッチが上側プーリに当接するまで近接する事ができる。シャフトの後部には回転駆動源を備えるので電磁クラッチを介して上側プーリを回転させる。
【００１３】
請求項５記載のベルト加工装置は、前記上側プーリの外側（ベルト回転機構に向かい合う側）に磁性を有し、中央に凹部を有する連結板を取り付けた装置である。ベルト回転機構のシャフトの移動距離を少なくすることができる。
【００１４】
請求項６記載のベルト加工装置は、ベルト加工機構がベルトにマークを印刷するマークプリント手段であって、そのマークプリント手段の印字部が、前記上側プーリの上部に近接して取り付けられ、かつ前記シャフトの回転と連動して作動する。マークプリント加工においては、ベルトの回転とプリント（インクジェット印刷）が正確に同調することが必要であり、印字部が上側プーリに近接して取り付けられ、シャフトの回転（即ち上側プーリの回転）に同調して作動するので、マーク等を繰り返して印刷（多重印刷）してもズレを生ぜず、鮮明な印刷が得られる。
【００１５】
【実施の形態】
以下、本発明のベルト加工装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１の（ｂ）はこの本実施例にかかる装置全体を示す正面図であり、一部省略して示す。図２は図１のベルト加工装置の平面図であり、一部を省略している。図３は本発明のベルト加工装置のベルト回転機構を説明する正面図であり、図４はその左側面図である（ただし、図１・図２の左右を逆にして示す）。
【００１７】
図１および図２に示すように、本実施例のベルト加工装置はベルト装着機構４、ベルト支持手段旋回機構５１、ベルト回転機構５２、ベルト加工機構５４およびテンションプーリ昇降機構として支持板昇降手段５０（図１（ａ）参照）を備えている。
【００１８】
ベルト装着機構４は、ベース１８と上フレーム１１（図２では想像線で示す）ととに鉛直にかつ旋回可能に支持されたベルト装着機構回転軸１０の外周面にベルト支持板１を４枚、四角柱状に取り付けている。上部に天板１９を備え、その天板１９の上面（ベルト支持板１の中央上方）にベアリング９を介して、連結板２０と上側プーリ２を備えたシャフト６１を回転自在に取り付けている。なお、連結板２０は磁性を有する材料、例えば鉄を主体とする材料により構成された円盤であって、中央に凹部６２を有している。後述のベルト回転機構５２と連結するためである。プラスチックスプーリにあっては、磁性体を貼着することもできる。
【００１９】
また、後述のシャフト３３の移動距離を大きく設計し（偏心カムの偏心度を大きくする）、上側プーリ２として磁性を有する材料であって中央に凹部を設けたものを使用することすることにより、前記連結板２０を省略することができる（請求項４の構成）。更にベルト装着機構４の旋回精度が高い場合、またはベルトの加工精度がラフな場合は中央の凹部に代えて上側プーリの周辺にガイドを設けることができ、又、後述のベルト回転機構５２との関係に於いて複数の突起と複数の凹部の組み合わせとすることもできる。
【００２０】
上側プーリ２の下方にはテンションプーリ３が回転自在に、かつ、ベルト支持板１のガイド用スリット５を通して昇降シャフト８に昇降自在に取り付けられている。昇降シャフト８は天板１９と底板６３との間に立設され、テンションプーリ３の支持具５８に取り付けられたリニア軸受７を昇降自在に支持している。なお、この支持具５８にベルト支持板１の側端部を超えて伸びる昇降杆６を取り付けて、後述する昇降杆支持板４４によりテンションプーリ３を昇降させる。
【００２１】
ベルト支持板旋回機構５１は、ベルト装着機構４のベルト装着機構回転軸１０を、支持ベアリング１２を介して旋回可能にベース１８に取り付け、同じベース１８の上面に取り付けられたベルト装着機構駆動モータ１３によりベルト１４、ギア１５を介して旋回させる。
【００２２】
ベルト回転機構５２は、図１（ｂ）に示すように、その芯出しピン３２が連結板２０と向かい合う位置に架台２８により支持されている。このベルト回転機構５２の詳細を図３（正面図）および図４（左側面図）により説明する（なお、図１と左右逆に示す）。ベルト回転機構５２は、ベルト装着機構４の連結板２０に向かい合う位置にあって（図１（ｂ）参照）、その連結板２０に向かい合う先端に芯出しピン３２と電磁クラッチ２１とを有し、後部に回転駆動源５７を連結したシャフト３３を備えている。回転駆動源５７は、サーボモータ２２と、それによりベルト６８を介して回転される減速機３５（図２参照）を有する。シャフト３３はベアリング３１を介して回転自在に移動台３０に支持され、その移動台３０は、連結板２０に近接または離間する方向に移動可能に支持されている。
【００２３】
移動台３０は、その下部に取り付けられたリニア軸受２７を介して、架台２８の上部に取り付けられたレール支持台４９に設けたガイドレール４８に、摺動自在に支持されている（図４参照）。移動台３０の下方に突出した当て板６４とレール支持台４９の上面に取り付けられたストッパー６５との間に圧縮バネ２３を設け、移動台３０に常時図３の右方向（芯出しピン３２の方向）に付勢されている。常態として、芯出しピン３２と、連結板２０を圧接する状態とするためである。レール支持台４９には、移動台３０の下面に近接する偏心カム２４を上部に有するギアモータ２６を備える。偏心カム２４は、移動台３０の下面に取り付けたカムフォロア２５に嵌合し、その旋回により移動台３０を内外（図面左右）方向に移動させる。これによってベルト装着機構４を旋回させるときには、移動台３０を外側（図面左）方向に移動してベルト装着機構４の角部との接触を回避し、そのベルト装着機構４を保持固定するときは内側（図面右）方向に移動させて電磁クラッチ２１とベルト装着装置４の連結板２０とを連結する（図１参照）。これによりシャフト３３の回転を上側プーリ２に確実に伝達する。
移動台３０には更にベルト６６を介してシャフト３３と連結されたエンコーダ３６を備えている（図２も参照）。シャフト３３の回転（同時に上側プーリ２を介してこれに懸架されたベルトが回転する）に基づいてこのエンコーダ３６が発信し、その信号に基づいて、後述のベルト加工機構５４を作動させる。
【００２４】
ベルト加工機構５４は、加工の内容により大きく変化するが本実施例においては、図１（ｂ）に示すようにベルトにマークを印刷する加工に関する。レール支持台４９に支持されるマークプリント手段５３（図４には、その位置のみを示す）を上側プーリ２の上面（ここにベルトの背面（印刷面）がある）に近接して取り付けられる。プリント方式がインクジェット方式の場合は、上記エンコーダ３６の信号に基づきマークプリント手段５３が作動して、その下方に近接するベルト背面にインキを吐出する。なお、この構成によりインキを吐出する位置が正確に調整できるので、マークの濃度の調整のため同一位置に連続して複数回印刷する場合に好適である。
【００２５】
支持板昇降手段５０は、図１（ａ）に示すように、支柱１７に鉛直に取り付けられたガイドレール５６に沿って昇降可能なリニア軸受５５に昇降杆支持板４４を支持面を上として一体に取り付ける。リニア軸受５５は、支柱１７のガイドレール５６の上方に取り付けられた支持板昇降モータ４１により駆動される昇降ベルト４７に連結されている。昇降ベルト４７は、上プーリ４２と下プーリ４６との間に巻回され、その垂直部にリニア軸受５５を取り付けている。上プーリ４２は、図２に示すように、ベルト４５を介して支持杆昇降モータ４１により回転され、昇降ベルト４７を回転させてリニア軸受５５を昇降させる。
昇降杆支持板４４は、テンションプーリ３と一体となっている昇降杆６の下部に当接してその上昇によりテンションプーリ３を上昇させ、上側プーリ２とテンションプーリ３との間にベルトを装着し又は取り外す作業を容易とする。昇降杆支持板４４を下降させたとき昇降杆６は自由となり、テンションプーリ３は自重で下降してベルトに掛ける重錘の機能も果たす。なお、昇降杆支持板４４がベルト装着機構４の角部に設置することにより、隣合う二つの支持杆６を同時に昇降することができる（図２参照）ので、支持杆昇降手段５０の台数を少なくすることができる。
【００２６】
本実施例のベルト加工装置を使用するマーク印刷方法は、図５に示すように、次のステップによる。
【００２７】
（ａ） ベルト装着ステージ： 回転自在に鉛直に立設され多角柱状のベルト装着機構４のテンションプーリ３を上昇させて上側プーリ２との間を短縮してベルト６７を懸架する。このとき支持板昇降手段５０により後述する隣合うベルト取外しステージ（ｄ）におけるテンションプーリも同時に上昇できる。
【００２８】
（ｂ） 加工ステージ： ベルト装着機構４を矢印Ｘの方向に１ピッチ旋回させてベルト６７を懸架したベルト支持板１をベルト回転機構５２と向かい合わせとする。ベルト回転機構５２の移動台３０をベルト支持板１に近接させて連結板２０と電磁クラッチ２１とを連結し、回転駆動源５７を回転させて上側プーリ２とテンションプーリ３との間に装着されたベルト６７を回転させる。これと同時にプリンタヘッド５３を作動させてベルト６７の背面にマークを印刷する。
【００２９】
（ｃ） 検査ステージ： ベルト装着機構４を１ピッチ旋回してマークを印刷したベルトを懸架した状態で検査する。
【００３０】
（ｄ） ベルト取外しステージ： ベルト装着機構４を更に１ピッチ旋回し、支持杆昇降手段５０により支持杆６を介してテンションプーリ３を上昇させて、ベルト６７を取り外してベルトのマーク印刷工程を終了する。
【００３１】
各ステージを作業順序で説明したが、各ステージに自動化機器を装置することにより、各作業を同時に進行することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明のベルト加工装置には、次のような優れた効果がある。
【００３３】
（１） ベルト支持手段を多角柱状に配したベルト装着機構を使用することにより、各面で同時に複数の加工（作業）をすることができ、また、各面それぞれに自動化機器を装備することができるので、複雑なベルトの加工工程を細分化、単純化して機械化、自動化を図ることができる。
【００３４】
（２） 装置中央を旋回するベルト装着機構には単純な機械的機構のみが組み込まれ、ギアモータなど動力源を要する駆動装置等は外周部に固定して装備しているので装置が単純で安価となる（電気配線が簡単となる）。
【００３５】
（３） 請求項２記載の装置では、テンションプーリを昇降させる支持板昇降手段を、ベルト装着機構の角部に取り付けているので、二つのテンションプーリを同時に昇降でき、装置が単純安価となる。
【００３６】
（４） 請求項３記載の装置では、昇降シャフトをベルト支持板の内側に設けることができるので、ベルトの懸架、取り外し作業の際にベルトが昇降シャフトに接することがなく、ベルトを汚したり、傷つけたりすることがない。
【００３７】
（５） 請求項４記載の装置では、上側プーリと電磁クラッチを連結することにより、ベルト装着機構を保持する機能と、そのプーリに張設されたベルトを回転させる機能とを一つのベルト回転機構により遂行することができる。
【００３８】
（６） 請求項５記載の装置は、上側プーリに連結板を連結することによりベルト回転機構を移動させる距離を短縮する事ができるので、ベルト回転機構が簡単かつ安価となる。
【００３９】
（７） 請求項６記載の装置は、マークを印刷する工程に本発明の装置を活用することにより、ベルトの回転と、プリンターの作動を正確に一致させることができるので、マークを鮮明に印刷できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明の支持板昇降手段５０を示す，図２のａ方向矢視図、図１（ｂ）は本発明の実施例にかかるベルト加工装置の全体を示す、図２のｂ方向矢視図正面図で、一部省略している。
【図２】図１（ａ）および図１（ｂ）の平面図を示し、一部省略している。
【図３】図１に示す実施例のベルト回転機構５２の拡大図であり、一部を断面で現している。
【図４】図３に示すベルト回転機構５２の右側面図で、マークプリント手段５３は位置関係のみ示す。
【図５】本発明のベルト加工装置の使用方法を説明する概念図である。
【符号の説明】
１：ベルト支持板
２：上側プーリ
３：テンションプーリ
４：ベルト装着機構
５：ガイド用スリット
６：昇降杆
８：昇降シャフト
１０：ベルト装着機構回転軸
１１：上フレーム
１８：ベース
１９：天板
２０：連結板
２１：電磁クラッチ
２３：圧縮バネ
２４：偏心カム
２５：カムフォロア
３０：移動台
３２：芯出しピン
３３：シャフト
３６：ロータリエンコーダ
４４：昇降杆支持板
４８、５６：ガイドレール
４９：レール支持台
５０：支持板昇降手段
５２：ベルト回転機構
５３：マークプリント手段
５４：ベルト加工機構
６２：凹部
６３：底板

Claims (6)

1. 旋回可能かつ鉛直に立設され、上側プーリおよびその下方に設けたテンションプーリとを有する複数のベルト支持手段を、外周面の各側面に配備した多角柱状のベルト装着機構と、
   そのベルト装着機構を旋回させるベルト支持手段旋回機構と、
   前記ベルト装着機構の前記上側プーリに向かい合う位置に設けられ、前記ベルト支持手段を所定の位置を保持するとともに、その上側プーリを回転させるベルト回転機構と、
   そのベルト回転機構の近傍に設けられ、前記ベルト支持手段に張設されたベルトを加工するベルト加工機構と
   を備えたことを特徴とするベルト加工装置。
2. 前記テンションプーリの支持具に取り付けられ前記ベルト支持手段の側端部に突出する昇降杆、および前記ベルト装着機構の角部に近接する位置に取り付けられ、前記昇降杆の下部に当接可能な昇降杆支持板を昇降させる支持板昇降手段を備えた請求項１記載のベルト加工装置。
3. 前記上側プーリが前記ベルト支持手段の上部に回転自在に取り付けられ、その上側プーリの下方に設けられた回転自在なテンションプーリが、ベルト支持板の内側に立設された昇降シャフトに、ガイド用スリットを通して昇降自在に取り付けられている請求項１又は２記載のベルト加工装置。
4. 前記ベルト回転機構として、
   前記上側プーリに接近または離間する方向に移動可能な移動台の上に回転自在に支持され、その上側プーリに向かい合う先端に芯出しピンと電磁クラッチとを有し、後部に回転駆動源を有するシャフトを備えるとともに、
   前記上側プーリに磁性を付与し、その上側プーリの中央に前記芯出しピンに対応する形状の凹部を形成している請求項１〜３のいずれかに記載のベルト加工装置。
5. 前記上側プーリの外側に磁性を有し、かつ中央に前記芯出しピンに対応する凹部を有する連結板を備えた請求項４記載のベルト加工装置。
6. 前記ベルト加工機構が、ベルトにマークを印刷するマークプリント手段であって、そのマークプリント手段の印字部が、前記上側プーリの上部に近接して取り付けられ、かつ前記シャフトの回転と連動して印字する請求項１〜５記載のいずれかに記載のベルト加工装置。

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