JP5011153B2 - 突起付ウレタンベルトの製造方法と、突起付ウレタンベルト - Google Patents

Description

本発明は、ウレタンベルトのベルト背面に設けた突起に、真円度のレベルが高い貫通孔を形成する技術に関する。

この種の技術として特許文献１は、ベルトの背面に設けた凸状支持部に対して穿孔処理を施す旨が開示されている。

特開２００７−２０４２３７号公報（段落番号００３０）

ところで、特殊なウレタンベルトとして、背面に、所望の部品を取り付けるための貫通孔を有する突起を形成したものがある。この種の突起付ウレタンベルトは、一般に、背面に突起を有するウレタンベルトを作製しておき、この突起に対して例えばドリルや錐などの工具で貫通孔を後加工して作製する。しかし、この製造方法によると、工具の入側の孔径が出側の孔径よりも必然的に大きくなってしまう。

本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、貫通孔を有する突起をベルト背面に備えたウレタンベルトとしての突起付ウレタンベルトを製造するに際し、この貫通孔の真円度を高いレベルで実現する技術を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、本願発明者らは、鋭意研究の末、上記貫通孔の真円度を高いレベルで実現するには、ベルト材質や穿孔用工具を改良するのではなく、発想を大きく転換して、貫通孔の真円度が既に高いレベルで達成されている円筒状（チューブ状）のエラストマーを活用する点に着目し、以下の発明を完成させた。

即ち、貫通孔を有する突起をベルト背面に備えたウレタンベルトとしての突起付ウレタンベルトの製造方法であって、前記ウレタンベルトのベルト背面に円筒状のエラストマーを固着する、ことを特徴とする。以上の方法によれば、前記貫通孔の真円度が既に高いレベルで達成されている前記円筒状のエラストマーを活用することで、例えばドリルや錐などの工具で前記貫通孔を形成する場合と比較して、前記貫通孔の真円度を高いレベルで実現できる。

また、前記円筒状のエラストマーの外周面に沿う円弧状の溝を有する突部を前記ウレタンベルトのベルト背面に形成する工程と、この突部に対して前記円筒状のエラストマーを固着する工程と、を含む、ことが好ましい。以上の方法によれば、前記ウレタンベルトのベルト背面と、前記円筒状のエラストマーと、の接触面積を問題なく確保できるので、両者の固着が高いレベルで達成される。

また、前記円筒状のエラストマーは、前記突部に対して接着剤を用いて固着する、ことが好ましい。以上の方法によれば、前記突部に対する前記円筒状のエラストマーの固着が簡単な方法で実現される。

また、前記接着剤は、シアノアクリレート系接着剤、エポキシ系接着剤、クロロプレンゴム系接着剤のうち何れか一又は組み合わせとする、ことが好ましい。上記の接着剤は速乾性に優れるので、前記突起付ウレタンベルトの生産性を向上できる。

前記円筒状のエラストマーは、例えば、ポリウレタン系エラストマー、ポリエチレン系エラストマー、ポリプロピレン系エラストマーのうち何れか一とする、とよい。

また、前記円筒状のエラストマーとしてポリウレタン系エラストマーを用いることとし、外型の内周面に刻設された溝に前記円筒状のエラストマーを挿入し、前記外型と、内型と、の間に前記ウレタンベルトを挿入し、このウレタンベルトと、前記外型と、の間のキャビティにポリウレタン系エラストマー液を注型して硬化させる、ことが好ましい。以上の方法によれば、前記円筒状のエラストマーと、硬化した前記ポリウレタン系エラストマー液と、前記ウレタンベルトと、の間の同材料親和性（即ち、凝集力）の作用により、前記円筒状のエラストマーと前記ウレタンベルトとの固着が高いレベルで達成される。

突起付ウレタンベルトは、上記の突起付ウレタンベルトの製造方法によって製造するとよい。

＜第一実施形態＞
先ず、図１を参照しつつ、本発明の第一実施形態を説明する。図１は、本発明の第一実施形態に係る製造方法によって製造された突起付ウレタンベルトの斜視図である。

本図においては、説明の都合上、種々の工夫を施した。即ち、（１）環状に延びる突起付ウレタンベルト１の一部のみを図示した。（２）この突起付ウレタンベルト１のベルト長手方向を「ベルト長手方向」と、突起付ウレタンベルト１の幅方向を「ベルト幅方向」と、突起付ウレタンベルト１のベルト厚み方向を「ベルト厚み方向」として図示した。（３）突起付ウレタンベルト１は環状の撓みがないものとして直線的に図示した。

さて、本図に示されるように突起付ウレタンベルト１は、貫通孔２を有する突起３をベルト背面４に備えたウレタンベルトである。この突起付ウレタンベルト１は、本実施形態においてはタイミングベルトに構成される。即ち、突起付ウレタンベルト１は、ベルト長手方向に所定ピッチで複数の歯５が設けられる内周側の歯部６と、心線７が螺旋状に埋設される外周側の背部８と、上記の突起３と、を主たる構成要素として含む。上記の歯部６及び背部８、突起３は何れもポリウレタン系エラストマーから成り、心線７はポリエステル繊維やナイロン繊維、アラミド繊維などの線条物から成る。

次に、図２を参照されたい。図２は、本発明の第一実施形態に係る製造方法によって製造された突起付ウレタンベルトの正面図である。本図に示されるように突起３は、貫通孔２を有し、ベルト背面４に突設される。具体的には、突起３は、ベルト背面４に対して概ね８０〜８５°程度の角度を有し、上記の貫通孔２を含む面であってベルト長手方向に対して直交する面Ｃに関して対称となる、突起側面９と、この一対の突起側面９を連結すると共にベルト背面４から離れる方向へ向かって凸となる突起円弧面１０と、を有する。この突起円弧面１０と上記の貫通孔２とは同心とされる。

突起側面９とベルト背面４とが交差する部位には応力集中を緩和するためのテーパ１１が形成される。また、突起付ウレタンベルト１の良好な可撓性を目的として隣り合う歯５の間には撓み溝１２が形成される。突起円弧面１０の円弧に沿った仮想的な面に沿って接着面１３がうっすらと視認される。

以上に、突起付ウレタンベルト１の構成を説明した。次に、この突起付ウレタンベルト１の製造方法について説明する。図３を参照されたい。図３は、本発明の第一実施形態に係る突起付ウレタンベルトの製造工程を示す図である。本図において二点鎖線は、後述する突部１４と背部８との境界のみを示す。

（第一工程）
本工程では、前記円筒状のエラストマーであるチューブ１５の外周面１６に沿う円弧状の溝１７を有する突部１４をベルト背面４に形成する。

突部１４は、ベルト長手方向で所定ピッチでベルト背面４に設ける。突部１４の有する溝１７は、ベルト背面４から離れる方向へ向かって開口する。突部１４は、ベルト幅方向に沿ってみたとき、ベルト長手方向前後において線対称に形成される。突部１４の有する溝１７は、ベルト背面４に対して干渉しない。即ち、本図における二点鎖線と溝１７の輪郭との間にはギャップが存在する。チューブ１５は、本実施形態においてポリウレタン系エラストマーから成り、長尺のチューブを突起付ウレタンベルト１のベルト幅に合わせて切断したものである。溝１７は、歯５と同様にベルト幅方向に延びる。溝１７の円弧径は、チューブ１５の外周面１６に対して変形を殆ど伴うことなく面接触できるよう、このチューブ１５の外周面１６の円弧径と略同一とされる。突部１４のベルト長手方向の長さは、概ね並設される歯５のピッチと同じとされる。突部１４は、ベルト長手方向において、（歯５の数）：（突部１４の数）が概ね５〜１０：１となるように、歯５の並設されるピッチの５〜１０倍程度のピッチでベルト背面４に並設される。

突部１４をベルト背面４に対して設ける点については、種々の公知技術を適用できる。即ち、例えば、背部８を射出成形する際に用いる金型の内周面に突部１４と対応する溝を刻設したり、突部１４を別体として用意し、背部８のベルト背面４に対して例えば接着などにより固着したり、などである。

（第二工程）
本工程では、この突部１４に対してチューブ１５を接着剤を用いて固着する。接着剤としては、例えば、シアノアクリレート系接着剤やエポキシ系接着剤、クロロプレンゴム系接着剤などが挙げられる。なお、接着剤は、突部１４の溝１７の内側の面に対してのみ塗布してもよいし、チューブ１５の外周面１６に対してのみ塗布してもよく、更には、突部１４の溝１７の内側の面とチューブ１５の外周面１６との双方に対して接着剤を塗布することも考えられる。好ましくは、上記接着剤による接着性を向上すべく接着前に接着面（外周面１６や溝１７の内側の面）を脱脂するとよい。そして、この接着剤の硬化により、図２に示されるような接着面１３を有する突起付ウレタンベルト１が完成する。

（検証結果）
（比較例）突起にφ１ｍｍの貫通孔を工具で穿孔した場合は、貫通孔の真円度の平均値（ただし、サンプル数は３０回）は０．１５ｍｍであり、貫通孔２の真円度の標準偏差は０．０３ｍｍであった。
（実施例）上記実施形態の通りに、φ１ｍｍの貫通孔２を有する突起３をチューブ１５を活用して作製した場合は、貫通孔２の真円度の平均値（ただし、サンプル数は２０回）は０．０５ｍｍであり、貫通孔２の真円度の標準偏差は０．００９ｍｍであった。

＜請求項１＞
以上説明したように、本実施形態において、貫通孔２を有する突起３をベルト背面４に備えたウレタンベルトとしての突起付ウレタンベルト１は、以下のような方法で製造される。即ち、前記ベルト背面４にチューブ１５（円筒状のエラストマー）を固着する。以上の方法によれば、前記貫通孔２の真円度が既に高いレベルで達成されている前記チューブ１５を活用することで、例えばドリルや錐などの工具で前記貫通孔２を形成する場合と比較して、前記貫通孔２の真円度を高いレベルで実現できる。

なお、ベルト背面４に対するチューブ１５の固着は、種々の方法が考えられる。上記実施形態では接着剤を用いた固着を採用しているが、例えば超音波振動を用いた熱溶着による固着も考えられる。

本願発明は、突起付ウレタンベルト１のような歯付ベルトに限らず、例えば平ベルトやリブドベルトなどの種々のベルトにも問題なく適用できる。

＜請求項２＞
上記の製造は、チューブ１５の外周面１６に沿う円弧状の溝１７を有する突部１４をベルト背面４に形成する工程と、この突部１４に対してチューブ１５を固着する工程と、を含む、ことが好ましい。以上の方法によれば、ベルト背面４と、チューブ１５と、の接触面積を問題なく確保できるので、両者の固着が高いレベルで達成される。

「外周面１６に沿う円弧状の」とは、外周面１６の円弧径と溝１７の内側の面の円弧径とが完全一致する場合と完全一致しない場合が考えられる。例えば、外周面１６の円弧径を溝１７の内側の円弧径よりも大きくすることも考えられる。この場合、突部１４に対して外周面１６を固着する際、突部１４か外周面１６の少なくとも何れか一方は若干弾性変形することになるだろう。

＜請求項３＞
チューブ１５は、前記突部１４に対して接着剤を用いて固着する、ことが好ましい。以上の方法によれば、前記突部１４に対するチューブ１５の固着が簡単な方法で実現される。

＜請求項４＞
前記接着剤は、シアノアクリレート系接着剤、エポキシ系接着剤、クロロプレンゴム系接着剤のうち何れか一又は組み合わせとする、ことが好ましい。上記の接着剤は速乾性に優れるので、前記突起付ウレタンベルト１の生産性を向上できる。

＜請求項５＞
上記実施形態においてチューブ１５はポリウレタン系エラストマーとしたが、これに代えて、ポリエチレン系エラストマーやポリプロピレン系エラストマーとすることも考えられる。

＜請求項７＞
上記の製造方法によって得られる突起付ウレタンベルト１は、貫通孔２の真円度の面で技術的な優位性が確保される。

＜第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態を説明する。

以下に説明する製造方法によって製造された突起付ウレタンベルト１には、必ずしも図２のようには接着面１３が明瞭には残らない。チューブ１５はポリウレタン系エラストマーから成るものとする。突起付ウレタンベルト１の構成に関しては、この点以外は上記の第一実施形態と同様であるので、その説明を割愛する。

以下、突起付ウレタンベルト１の本実施形態に係る製造方法について説明する。図４及び図５を参照されたい。図４及び図５は、本発明の第二実施形態に係る突起付ウレタンベルトの製造工程を示す図である。

本実施形態に係る製造方法においては、２セットの金型を要する。一方はベルト背面４が平坦なウレタンベルトを射出成形するための金型であり、他方はベルト背面４にチューブ１５を固着するために供される金型（以下、チューブ固着用金型とも称する。）である。以下、ベルト背面４が平坦なウレタンベルトを前者の金型により既に射出成形してあるものとする。

（金型）
先ず、本実施形態に係る製造方法において用いられる特殊な形状の金型について説明する。図４に示されるようにチューブ固着用金型１８は、突起付ウレタンベルト１の内周面の形状（歯５の形状を含む。）と嵌合可能な内型１９と、この内型１９の外周側に配される外型２０と、を主たる構成要素として含む。外型２０は、その内周面２１内に、チューブ１５を収容可能なチューブ収容溝２２を有する。このチューブ収容溝２２の内側の面は、図２において符号９、１０、１１によって示される突起３の周面と略合致するように形成される。

（第一工程）
本工程では、外型２０の内周面２１に刻設されたチューブ収容溝２２にチューブ１５を挿入する。

（第二工程）
本工程では、外型２０と内型１９の間に、予め作製しておいたベルト背面４が平坦なウレタンベルト２３を挿入する。すると、ウレタンベルト２３のベルト背面４と、チューブ収容溝２２の内側の面と、チューブ１５の外周面１６と、によって区画されるキャビティ２４が形成される。

（第三工程）
本工程では、ウレタンベルト２３と、外型２０と、の間のキャビティ２４にポリウレタン系エラストマー液を注型して硬化させる。厳密に言えば、ウレタンベルト２３と、外型２０と、チューブ１５と、によって形成されるキャビティ２４にポリウレタン系エラストマー液を注型して硬化させる。その後、作製した突起付ウレタンベルト１をチューブ固着用金型１８から離型する。

（検証結果）
（実施例）上記実施形態の通りに、φ１ｍｍの貫通孔２を有する突起３をチューブ１５を用いて作製した場合は、貫通孔２の真円度の平均値（ただし、サンプル数は１５）は０．０６ｍｍであり、貫通孔２の真円度の標準偏差は０．０１０ｍｍであった。

＜請求項６＞
以上説明したように、チューブ１５としてポリウレタン系エラストマーを用いることとし、外型２０の内周面２１に刻設されたチューブ収容溝２２にチューブ１５を挿入し、前記外型２０と、内型１９と、の間に前記ウレタンベルト２３を挿入し、このウレタンベルト２３と、前記外型２０と、の間のキャビティ２４にポリウレタン系エラストマー液を注型して硬化させる。以上の方法によれば、チューブ１５と、硬化した前記ポリウレタン系エラストマー液と、前記ウレタンベルト２３と、の間の同材料親和性（即ち、ウレタン結合）の作用により、チューブ１５と前記ウレタンベルト２３との固着が高いレベルで達成される。

＜アウトサート成形との対比＞
次に、本願発明の技術的有意性をアウトサート成形と対比させて捕捉説明する。図６を参照されたい。図６は、本願発明の技術的優位性を説明するための図である。即ち、真円度を高いレベルで実現する手段として、本図右側に比較例として示されるようなアウトサート成形が挙げられよう。即ち、真円度のレベルが高い貫通孔２が形成された樹脂部品２５をウレタンベルト２３のベルト背面４に突設した補助突起２６を介してアウトサート成形するものである。通常、この補助突起２６には、ベルト長手方向かベルト幅方向に延びる補助突起貫通孔２７を穿孔する。しかし、この補助突起貫通孔２７を補助突起２６に穿孔するに際し、補助突起貫通孔２７をベルト背面４に近づけることは、穴開治具を非常に小さくする必要があり、技術上困難である。換言すれば、本図においてΔｄを小さくすることは技術上、難しい。従って、このアウトサート成形を採用する場合は、どうしても、突起付ウレタンベルト１全体でみたときのベルト厚みが大きくなりがちであり、例えばベルト背面４上側のクリアランスが極端に狭いレイアウトを採用するケースでは部材間の干渉問題が発生してしまうだろう。一方、本図左側に示される突起付ウレタンベルト１においては、上記の技術上の制約が課されないので、突起付ウレタンベルト１全体でみたときのベルト厚みをコンパクトとすることができる。

更に言えば、アウトサート成形を採用する場合は、アウトサート成形用の金型やこの金型を作製するための工具などが新たに必要となり、必然的に突起付ウレタンベルト１の製造コストが上がってしまう。

本発明の第一実施形態に係る製造方法によって製造された突起付ウレタンベルトの斜視図 本発明の第一実施形態に係る製造方法によって製造された突起付ウレタンベルトの正面図 本発明の第一実施形態に係る突起付ウレタンベルトの製造工程を示す図 本発明の第二実施形態に係る突起付ウレタンベルトの製造工程を示す図 本発明の第二実施形態に係る突起付ウレタンベルトの製造工程を示す図 本願発明の技術的優位性を説明するための図

符号の説明

１ 突起付ウレタンベルト
２ 貫通孔
３ 突起
４ ベルト背面
１５ チューブ

Claims (7)

1. 貫通孔を有する突起をベルト背面に備えたウレタンベルトとしての突起付ウレタンベルトの製造方法であって、
   前記ウレタンベルトのベルト背面に円筒状のエラストマーを固着する、
   ことを特徴とする突起付ウレタンベルトの製造方法
2. 請求項１に記載の突起付ウレタンベルトの製造方法において、
   前記円筒状のエラストマーの外周面に沿う円弧状の溝を有する突部を前記ウレタンベルトのベルト背面に形成する工程と、
   この突部に対して前記円筒状のエラストマーを固着する工程と、
   を含む、
   ことを特徴とする突起付ウレタンベルトの製造方法
3. 請求項２に記載の突起付ウレタンベルトの製造方法において、
   前記円筒状のエラストマーは、前記突部に対して接着剤を用いて固着する、
   ことを特徴とする突起付ウレタンベルトの製造方法
4. 請求項３に記載の突起付ウレタンベルトの製造方法において、
   前記接着剤は、シアノアクリレート系接着剤、エポキシ系接着剤、クロロプレンゴム系接着剤のうち何れか一又は組み合わせとする、
   ことを特徴とする突起付ウレタンベルトの製造方法
5. 請求項１〜４の何れか一に記載の突起付ウレタンベルトの製造方法において、
   前記円筒状のエラストマーは、ポリウレタン系エラストマー、ポリエチレン系エラストマー、ポリプロピレン系エラストマーのうち何れか一とする、
   ことを特徴とする突起付ウレタンベルトの製造方法
6. 請求項１に記載の突起付ウレタンベルトの製造方法において、
   前記円筒状のエラストマーとしてポリウレタン系エラストマーを用いることとし、
   外型の内周面に刻設された溝に前記円筒状のエラストマーを挿入し、
   前記外型と、内型と、の間に前記ウレタンベルトを挿入し、
   このウレタンベルトと、前記外型と、の間のキャビティにポリウレタン系エラストマー液を注型して硬化させる、
   ことを特徴とする突起付ウレタンベルトの製造方法
7. 請求項１〜６の何れか一に記載の突起付ウレタンベルトの製造方法によって製造された突起付ウレタンベルト

Images