JP4367735B2 - 長尺無端歯付ベルトの製造方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は長尺無端歯付ベルトの製造方法と装置に係り、詳しくは動力伝動用および搬送用に使用される継目のない熱可塑性エラストマーからなる長尺無端歯付ベルトの製造方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
歯付ベルトはスリップのない同期伝動方式であるため、精密伝動装置あるいは精密搬送装置等の一般産業用途として、ゴムエラストマー製あるいはウレタンエラストマー製の歯付ベルトが広く使用されている。
【０００３】
このウレタンエラストマー製歯付ベルトは、通常、心線を巻き付けた所定寸法の円筒状内金型を外金型の中に入れ、内金型と外金型の空隙部にウレタンエラストマーを注入し、架橋、硬化後、得られた広幅のベルトスリーブを所定幅に切断する方法が取られている。
【０００４】
しかし、この方法で長尺歯付ベルトを製造するためには金型径を大きくしなければならない。この金型の大型化は、加工上、取扱上、コスト上、問題がある。とりわけ、金型の寸法精度に問題を生じるため、その大径化には限度があり、ベルト周長２３００ｍｍの無端歯付ベルトの製造が、その限界であった。
【０００５】
他の製造方法として、押出し成形法、すなわち押出機のダイスから押出されたシート状の熱可塑性エラストマーを、幅方向に整列された心線のみからなる有端の連続するベルト構成体と連動して回転する歯付モールドの外周面と、両側部のフランジとで区画されるキャビティーに押し出し、溶融状態にあるシート状エラストマーを、スチールバンドあるいはニップロールで圧搾し、所定の歯形形状を有する有端の長尺歯付ベルトを製造し、しかるのち所定の幅に切断し、且つ所定の長さにその有端部を接合して長尺の歯付ベルトを得る方法がある。
【０００６】
しかし、この方法で製造されたベルトは接合加工が必要であり、このためにベルトはその両端部が短冊状あるいは千鳥状にカットされて、入れ子状に両端部が接合される。しかし、この接合部では心線に断点があるため、接合部の接着引抜き強度を如何に大きくしても、心線が切断している接合部位置での強度は、本体部強度に比し大きく低下する。
【０００７】
また、接合部は追加工を受けるため、本体部とはその物性が微妙に異なり、加工時の厚み段差、或は剛性に差異を生じさせる。このような差異が原因となって、振動を発生する、あるいは蛇行を生じさせる等の問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、継ぎ目のない任意の周長を有する長尺無端歯付ベルトを、従来の外金型と内金型を用いた製造方法によらない新規な方法で製造しようとするものであり、その課題は任意の周長の長尺無端歯付ベルトが製造できる方法および装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、熱可塑性エラストマーを用いた長尺無端歯付ベルトの製造方法において、
一対の歯付モールドの両側に一体に回転する平プーリを組付けた後、所定の軸間距離を設定する第１工程と、
一方の側に配した一対の平プーリ間に心線を巻き付けて心線環を形成し、この心線環の所定の位置に心線係止部を設ける第２工程と、
歯付モールドを回転させ、前記心線係止部を開始点として一対の歯付モールド間に心線を所定のピッチで螺旋状に所定幅だけ巻き付けた後、もう一方の側に配した一対の平プーリ間に心線を巻き付けて心線環を形成し、この心線環の所定の位置に心線係止部を設ける第３工程と、
一対の歯付モールド間に巻き付けられた心線のみからなるベルト構成体を、歯付モールドとスチールバンドの間に圧接状態に配し、供回り状態に回転させることによって、歯付モールドとスチールバンド間のキャビティに挿入された溶融状態の熱可塑性エラストマーを圧縮成形し、冷却固化させて所定の歯形形状を形成する第４工程と、
で構成する長尺無端歯付ベルトの製造方法である。
【００１２】
請求項２の発明は、熱可塑性エラストマーを用いた長尺無端歯付ベルトの製造装置において、
一体に回転する平プーリを両側に配した一対の歯付モールドと、
一対の平プーリの外周に巻き付けた心線環の所定の位置に設けた心線係止部と、
一対の歯付モールド間に心線を所定のピッチで螺旋状に巻き付けるスピニング機構と、
歯付モールドと圧接状態で連動周回し、歯形形状を形成するスチールバンドと、
歯付モールドとスチールバンドの間のキャビティに溶融した熱可塑性エラストマーを充填する押出機と、
から構成される長尺無端歯付ベルトの製造装置である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る長尺無端歯付ベルトの製造方法と装置を図面に基づいて詳細に説明する。図１は長尺無端歯付ベルトの平面図、図２は長尺無端歯付ベルトの正面図、図３は長尺無端歯付ベルトの側面図であり、図４は製造方法の第１工程〜第３工程を示す概略図であり、図５は製造方法の第４工程を示す概略図である。また、図６は本発明に係る長尺無端歯付ベルトの部分斜視図である。
【００１４】
図１、図２、図３において、２ａおよび２ｂは３０℃〜６０℃に温度調節可能な円筒状の回転可能な歯付モールドであって、ロータリージョイント１０を介して温調用冷却水がその内部を循環する。歯付モールド２ａ、２ｂの外周面には歯形形状のキャビティが形成され、キャビティの両側には、キャビティを区画するフランジ部が設けられている。
【００１５】
先ず始めに、本発明の第１の実施例である歯付モールド２ａ、２ｂの両端に平プーリ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを一体に組み付けて使用する長尺無端ベルトの製造方法および装置を詳細に説明する。
【００１６】
以下、第１の実施例に係る装置を詳細に説明する。平プーリ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、歯付モールド２ａ、２ｂと同一ピッチ径の平プーリであり、夫々、歯付モールド２ａ、２ｂの両側に一体に組み付けられている。
【００１７】
上記平プーリ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの表面は、心線１ｃを摩擦固定するためにその表面はローレット加工あるいは所定の粗面仕上げによって、心線１ｃが滑りにくい形状に形成されている。
【００１８】
上記一対の平プーリ３ａ、３ｂに向けて、図２で示したスピニング機構８から心線１ｃが繰り出され、案内ロール２０を介して一対の平プーリ３ａ、３ｂ間に所定の回数、巻き付けられる。巻き付けられた心線１ｃの心線環を、別途用意した結束材を用いて結束固定し、心線係止部４ａを形成する。
【００１９】
尚、スピニング機構８は公知であり、歯付モールド２ｂに向き合って配設されている。以降、一対の平プーリ３ａ、３ｂに巻き付けられて周回移動する心線環に案内されて、心線係止部４ａはスピニング開始点として、一対の歯付モールド２ａ、２ｂ間に心線１ｃが巻き付けられる。尚、この結束材には、クリップ材、あるいは電気用半田材等を任意に使用することができる。
【００２０】
即ち、歯付モールド２ａ、２ｂを回転させると共に、心線１ｃが所定のピッチとなるように、案内ロール２０を歯付モールド２ｂの軸方向に、図示しないボールネジ送り機構によって横送りする。
【００２１】
この時、心線１ｃは図示しない心線張力制御機構から一定張力下に繰り出されれ、所定の幅まで螺旋状に巻き付けられる。巻き付けが終了すると心線１ｃの端部は、もう一方の側に配された一対の平プーリ３ｃ、３ｄに心線係止部４ｂを設けて固定される。
【００２２】
また、所定の歯形形状を形成するスチールバンド６は、案内ロールＲ１、Ｒ２および伸張ロールＲ３に巻き付けられ、歯付モールド２ａのフランジ部と圧接状態で連動して移動するように配されている。
【００２３】
スチールバンド６は、案内ロールＲ１、Ｒ２および伸張ロールＲ３と一体になって、エアーシリンダー３０により所定の位置まで移動する。次に油圧シリンダー４０によって伸張ロールＲ３は後退し、スチールバンド６は所定の張力に伸張される。
【００２４】
この状態で、押出機ノズル７から、歯付モールド２ａとスチールバンド６で区画されるキャビティに溶融した熱可塑性エラストマー５が充填され、以降、スチールバンド６の張力により、熱可塑性エラストマー５は、所定の圧力に加圧されて、所定の歯形形状を形成する。
【００２５】
次に第１の実施例に係る長尺無端歯付ベルトの製造方法を図４、図５を用いて詳細に説明する。図４は本発明方法の第１工程〜第３工程を示す概略図である。
【００２６】
先ず第１工程では、製造すべき歯付ベルトの歯形形状、周長、幅を特定し、歯形形状を一にする所定の歯付モールド２ａ、２ｂを組み付ける。しかるのち、２ａ、２ｂ間の軸間距離を計算（２×軸間距離＝ベルトピッチ周長−歯付モールドのピッチ径×π）し、計算値に従って、歯付モールド２ｂを図示しないボールネジ送り機構とＡＣサーボモーター５２を用いて、所定の位置に位置決めする。
【００２７】
第２工程では、一対の平プーリ３ａ、３ｂ間にスピニング機構８から繰り出した心線１ｃを所定の回数巻き付けた後、結束材で結束固定し、心線係止部４ａを形成する。
【００２８】
第３工程では、第１工程で形成した心線係止部４ａをスピニング開始点として、以降、歯付モールド２ａ、２ｂを回転（８０〜１５０ｒｐｍ）させながら、図示しないボールネジ送り機構を用いて心線１ｃの案内ロール２０を軸方向に横送りさせ、所定の心線ピッチを形成し、所定の幅まで螺旋状に巻き付ける。所定の幅の巻き付けが終了すると反対側の一対の平プーリ３ｃ、３ｄに前述と同様に心線係止部４ｂを設ける。この時のスピニング横送り速度は下記の式によって求められる。
【００２９】
横送り速度（ｍ／ｍｉｎ）＝スピニングピッチ（ｍ）×歯付モールドピッチ周速度（π×モールドピッチ径×ｒｐｍ）／ベルトピッチ周長（ｍ）
最後に図５を用いて第４工程を説明する。第３工程で形成された心線１ｃのみからなる簾状のベルト構成体９を、図５の矢印方向に回転させながら、図示しない押出機から溶融した熱可塑性エラストマー５（１７５〜１９５℃）を、歯付モールド２ａの上方に位置するノズル７から、スチールバンド６と歯付モールド２ａの間に充填する。
【００３０】
歯付モールド２ａおよびスチールバンド６の外周面（歯溝部）で区画されるキャビティに充填された熱可塑性エラストマー５は、スチールバンド６の連動回転と共に、次第に所定の歯形形状に整えられ、スチールバンド６の出口まで来ると溶融温度は５０℃前後まで降下し、終には図６で示した歯付ベルトが完成する。図６において長尺無端歯付ベルト１は心線１ｃ、背面部１ａ、歯部１ｂが一体に形成された接合部のない歯付ベルトである。
【００３１】
尚、本発明に係る熱可塑性エラストマー５は、主として熱可塑性ウレタンが使用されているが、ポリエステル系エラストマー（ハイトレル／株式会社デュポン社製品、ペルプレン／株式会社東洋紡社製品）、あるいはポリアミド系エラストマー（ダイアミドＰＡＥ／株式会社ダイセル社製品）を使用することもできる。
【００３２】
また、心線１ｃは、主としてスチールコードが用いられているが、アラミド繊維、ポリエステル繊維、あるいはガラス繊維に代表される低伸度、高強力の心線を使用することができる。
【００３３】
次に、第２の実施例である歯付モールド２ａ、２ｂのみを使用し、両端に平プーリ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを使用しない長尺無端歯付ベルトの製造方法および装置を詳細に説明する。
【００３４】
即ち、前述の第１の実施例は、歯付モールド２ａ、２ｂの両端に平プーリ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを組み付けることによって、心線環すなわち心線係止部４ａ、４ｂを歯付モールド２ａ、２ｂの外部に設けることができるから、高価な歯付モールド２ａ、２ｂの歯溝形成部をフルに利用することができる。
【００３５】
これに対し、第２の実施例では、平プーリ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを使用しないので、必然的に心線環すなわち心線係止部４ａ、４ｂを歯付モールド２ａ、２ｂ内に設けることになり、製品となる長尺無端歯付ベルト１の取代はその分減少する。
【００３６】
しかしながら、この方法には下記のような優れた効果がある。すなわち、心線環すなわち心線係止部４ａ、４ｂと、心線１ｃが、その上に巻き付けられる接触面の形状と仕上げ面精度が全く同一の面となることから、心線環すなわち心線係止部４ａ、４ｂ及び心線１ｃは、スピニング時において接触面との摩擦、接触条件が同一となり、結果、螺旋状に巻き付けられる心線１ｃのピッチはより安定する。
【００３７】
尚、第２の実施例については、心線係止部４ａ、４ｂを巻き付ける位置が、第１の実施例と異なる以外に機能的な差異がないことから、その説明は省略する。
【００３８】
【実施例】
次に本発明に係る長尺無端歯付ベルトの製造方法および装置を、第１の実施例に基づいて説明する。
【００３９】
歯付モールド２ａ，２ｂには、歯形Ｔ１０、歯数１１０歯（ピッチ径３５０ｍｍ）、歯部幅１１０ｍｍ、全幅２００ｍｍからなる円筒状歯付モールドを使用し、平プーリ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄには、外径（３４４ｍｍφ）、幅１０ｍｍの平プーリをその両側に組み付けた。また、心線１ｃには、０．６ｍｍφのスチールコードを使用し、一対の平プーリ３ａ，３ｂおよび３ｃ，３ｄに４〜６回巻き付けて心線環を形成し、所定の位置に心線係止部４ａ、４ｂを設けた。
【００４０】
製造する長尺無端歯付ベルト１を、歯形Ｔ１０、歯数３１０歯（周長３１００ｍｍ）ベルト幅１１０ｍｍの歯付ベルトとして、歯付モールド２ａ，２ｂの軸間距離は１０００ｍｍに設定した。
【００４１】
平プーリ３ａ，３ｂ間に設けられた心線係止部４ａをスピニング開始点とし、一対の歯付モールド２ａ，２ｂの周回部を、仮想の大径歯付モールドと見立て、直径０．６ｍｍのスチールコード心線を、スピニングテンション４９Ｎ（５ｋｇｆ）、スピニングピッチ１．０ｍｍの条件で、幅１１０ｍｍとなるまで螺旋状に巻き付けて、心線１ｃのみからなる簾状のベルト構成体９を作成した。
【００４２】
また、このときの歯付モールド２ａ、２ｂの回転数は１００ｒｐｍ（１１０ｍ／ｍｉｎ）であり、スピニングの横送り速度は３５．５ｍｍ／ｍｉｎであった。
【００４３】
次に、歯付モールド２ａ、２ｂを回転させ、心線１ｃのみからなるベルト構成体９を低速１．０ｒｐｍ（周速度１．１ｍ／ｍｉｎ）で回転させるとともに、スチールバンド６を歯付モールド２ａと圧接状態で連動回転させた。
【００４４】
この状態で押出機のノズル７より、１８０℃に加熱された熱可塑性ウレタンエラストマー５を、歯付モールド２ａとスチールバンド６で区画されるキャビティに圧入（１ｋｇｆ／ｃｍ2）した。
【００４５】
この圧入と併行して溶融状態の熱可塑性ウレタンエラストマー５を冷却、固化させるため、温調用冷却水をロータリジョイと１０から歯付モールド２ａ内部に通し、出口温度を５０℃に制御した。結果、目的とする長尺無端歯付ベルト１が得られた。
【００４６】
以上の通り、本発明により接合部のない任意の周長の無端歯付ベルトを製造することが可能になり、これによって、ベルト強度が、従来の接合タイプの無端ベルトに比し、大幅に向上する、あるいは接合部に起因するベルトの振動、蛇行を抑止する、あるいは正確な位置決めを可能にすることになった。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１の発明によって、任意の周長の無端長尺歯付ベルトを製造することが可能になり、且つ歯付モールドの外部に設けた平プーリに心線環すなわち心線係止部を巻き付けることから、高価な歯付モールドを効率よく利用することができる。
【００５０】
請求項２の発明によって、一対の歯付モールドの軸間距離を製造すべき歯付ベルトのピッチ周長計算から求め、サーボモーターで所定の位置に位置決めするだけで任意の周長の長尺無端歯付ベルトを製造でき、且つ歯付モールドの外部に設けた平プーリに心線環すなわち心線係止部を巻き付けることから、高価な歯付モールドを効率よく利用することができ、その歩留まりを向上させる効果がある。
また、歯付モールドの外部に設けた平プーリに心線環すなわち心線係止部を巻き付けることから、高価な歯付モールドを効率よく利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る長尺無端歯付ベルトの製造装置の1部断面平面図である。
【図２】本発明に係る長尺無端歯付ベルトの製造装置の1部断面正面図である。
【図３】本発明に係る長尺無端歯付ベルトの製造装置の1部断面側面図である。
【図４】本発明に係る製造方法の第1工程〜第３工程を示す概略図である。
【図５】本発明に係る製造方法の第４工程を示す概略図である。
【図６】本発明に係る長尺無端歯付ベルトの部分斜視図である
【符号の説明】
１ 長尺無端歯付ベルト
１ａ 背面部
１ｂ 歯部
１ｃ 心線
２ａ、２ｂ 歯付モールド
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 平プーリ
４ａ、４ｂ 心線係止部
５ 熱可塑性エラストマー
６ スチールバンド
７ 押出機ノズル
８ スピニング機構
９ ベルト構成体
Ｒ１、Ｒ２ 案内ロール
Ｒ３ 伸張ロール
１０ 冷却水用ロータリージョイント
２０ 案内ロール
３０、３１ エアーシリンダー
４０ 油圧シリンダー
５０、５１、５２ ＡＣサーボモーター

Claims (2)

1. 熱可塑性エラストマーを用いた長尺無端歯付ベルトの製造方法において、
   一対の歯付モールドの両側に一体に回転する平プーリを組付けた後、所定の軸間距離を設定する第１工程と、
   一方の側に配した一対の平プーリ間に心線を巻き付けて心線環を形成し、この心線環の所定の位置に心線係止部を設ける第２工程と、
   歯付モールドを回転させ、前記心線係止部を開始点として一対の歯付モールド間に心線を所定のピッチで螺旋状に所定幅だけ巻き付けた後、もう一方の側に配した一対の平プーリ間に心線を巻き付けて心線環を形成し、この心線環の所定の位置に心線係止部を設ける第３工程と、
   一対の歯付モールド間に巻き付けられた心線のみからなるベルト構成体を、歯付モールドとスチールバンドの間に圧接状態に配し、供回り状態に回転させることによって、歯付モールドとスチールバンド間のキャビティに挿入された溶融状態の熱可塑性エラストマーを圧縮成形し、冷却固化させて所定の歯形形状を形成する第４工程と、
   からなることを特徴とする長尺無端歯付ベルトの製造方法。
2. 熱可塑性エラストマーを用いた長尺無端歯付ベルトの製造装置において、
   一体に回転する平プーリを両側に配した一対の歯付モールドと、
   一対の平プーリの外周に巻き付けた心線環の所定の位置に設けた心線係止部と、
   一対の歯付モールド間に心線を所定のピッチで螺旋状に巻き付けるスピニング機構と、
   歯付モールドと圧接状態で連動周回し、歯形形状を形成するスチールバンドと、
   歯付モールドとスチールバンドの間のキャビティに溶融した熱可塑性エラストマーを充填する押出機と、
   から構成されていることを特徴とする長尺無端歯付ベルトの製造装置。

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