JP7229000B2 - 歯付ベルトの製造方法及び歯付ベルト - Google Patents

Description

本発明は、複数の歯を備える歯付ベルトの製造方法及び歯付ベルトに関する。

工場内では、生産工程や組み立て工程などにおいて、各種部品や製品を搬送するための歯付ベルトが広く利用されている。このような歯付ベルトにおいては、品質劣化を抑制するためにベルト表面の摩耗対策が取られている。例えば、ベルト表面に潤滑性の高い油やワックスを塗付する手法やベルト表面に摺動性の高いナイロン系の布を一体的に成形する手法が知られている。しかしながら、前者の場合には、初期効果は高いものの、経時的に効果が低下してしまい、定期的にメンテナンスが必要になってしまう。また、搬送物や用途によっては、油やワックスを使用できない場合がある。後者の場合には、繊維の粉塵が発生するため、クリーンルームなどでは使用することができず、食品などを搬送するような場合にも使用することができない。更に、歯付ベルト自体の材料を低摩擦材料とする対策もあるが、高速かつ高負荷での動作が求められる場合には、十分な効果を期待することができない。なお、上記の２つの対策でも、高速かつ高負荷での動作が求められる場合には、十分な効果を期待することができない。

そこで、ベルト表面に、耐摩耗性に優れたフッ素系の材料からなるシートを一体的に設ける対策が検討されている。しかしながら、フッ素系の材料からなるシートは、伸縮性のある布とは異なり、伸びが殆どなく、歯付ベルトにおける歯が設けられている側の面に一体的に設けるのが難しいという課題を抱えている。

特開２０１８－３１４４６号公報 特開２０１３－６０９８６号公報 特開２００８－２９６４４５号公報

本発明の目的は、複数の歯が設けられている側の表面をフッ素系の材料にすることを可能とする歯付ベルトの製造方法及び歯付ベルトを提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

すなわち、本発明の歯付ベルトの製造方法は、
複数の歯を有するポリウレタン製のベルト本体部と、
該ベルト本体部における複数の歯が形成される面側に設けられるシート部と、
を備える歯付ベルトの製造方法であって、
フッ素系の材料からなるフィルムの一方の表面に、前記ベルト本体部との接着性が該フィルムよりも高い熱可塑性樹脂からなる薄膜を一体成形することで前記シート部を成形する第１工程と、
第１工程の後に、前記シート部における前記薄膜側に前記ベルト本体部を一体成形する第２工程と、
を有すると共に、
第１工程においては、前記シート部を前記複数の歯が形成される面に合わせた形状とな
るように成形することを特徴とする。

本発明によれば、フッ素系の材料からなるフィルムと熱可塑性樹脂からなる薄膜とから構成されるシート部が、予め、複数の歯が形成される面に合わせた形状となるように成形されており、当該シート部に対してポリウレタン製のベルト本体部が一体成形される。従って、複数の歯が設けられている側の表面がフッ素系の材料により構成された歯付ベルトを製造することができる。

また、第２工程においては、前記シート部の前記薄膜側に複数の心線を沿わせながらポリウレタン材料を供給することで、該シート部に対して、内部に前記複数の心線を有する前記ベルト本体部を一体成形するとよい。

そして、第１工程により成形された前記シート部のうち、前記歯の形状部分と歯の形状部分との間の歯底となる中央部分に、前記複数の心線を直接接触させた状態で前記ベルト本体部を成形するとよい。

これにより、シート部によって、心線の位置決めが可能となるため、心線の位置決めのためにベルトの一部に凹んだ部分が形成されてしまうことがない。

前記薄膜はポリアミド樹脂やＡＢＳ樹脂とすることができる。

前記フィルムの厚みは、０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下であるとよい。

前記薄膜の厚みは、２０μｍ以上５００μｍ以下であるとよい。

前記ベルト本体部の内部には複数の心線が設けられており、前記心線の素材は、スチール、ステンレス、アラミド繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、及びＰＢＯ繊維のうちの少なくともいずれか一つであるとよい。

また、本発明の歯付ベルトは、
複数の歯を有するポリウレタン製のベルト本体部と、
該ベルト本体部における複数の歯が形成された面側に設けられるシート部と、
を備える歯付ベルトであって、
前記シート部は、
フッ素系の材料からなるフィルムと、
前記フィルムにおける前記ベルト本体部側の表面に一体的に設けられ、かつ、前記ベルト本体部との接着性が該フィルムよりも高い熱可塑性樹脂からなる薄膜とから構成されることを特徴とする。

なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。

以上説明したように、本発明によれば、複数の歯が設けられている側の表面をフッ素系の材料にすることができる。

図１は本発明の実施例１に係る歯付ベルトの平面図である。 図２は本発明の実施例１に係る歯付ベルトの裏面図である。 図３は本発明の実施例１に係る歯付ベルトの側面図である。 図４は本発明の実施例１に係る歯付ベルトの模式的断面図である。 図５は本発明の実施例１に係る歯付ベルトの模式的断面図である。 図６は本発明の実施例１に係る歯付ベルトの模式的断面図である。 図７は本発明の実施例１に係る第１工程の説明図である。 図８は本発明の実施例１に係る第１工程の説明図である。 図９は本発明の実施例１に係る第２工程の説明図である。 図１０は本発明の実施例１に係る第２工程の説明図である。 図１１は本発明の実施例２に係る歯付ベルトの側面図である。 図１２は一般的な歯付ベルトの側面図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
図１～図１０を参照して、本発明の実施例１に係る歯付ベルトの製造方法及び歯付ベルトについて説明する。本実施例に係る歯付ベルトは、例えば、工場内において、各種部品や製品を搬送するために用いることができる。

＜歯付ベルト＞
特に、図１～図６を参照して、本実施例に係る歯付ベルト１０の構成について説明する。図１は本発明の実施例１に係る歯付ベルトの平面図であり、歯付ベルトの一部を示している。図２は本発明の実施例１に係る歯付ベルトの裏面図であり、歯付ベルトの一部を示している。なお、図１及び図２においては、歯付ベルトの内部に設けられている心線を透視して示している。図３は本発明の実施例１に係る歯付ベルトの側面図であり、歯付ベルトの一部を示している。図４は本発明の実施例１に係る歯付ベルトの模式的断面図であり、図２中のＡＡ断面図である。図５は本発明の実施例１に係る歯付ベルトの模式的断面図であり、図２中のＢＢ断面図である。図６は本発明の実施例１に係る歯付ベルトの模式的断面図であり、図２中のＣＣ断面図である。

本実施例に係る歯付ベルト１０は、外形的には、平板状部１１と、平板状部１１の裏面側に一定の間隔で設けられる複数の歯１２とから構成される。そして、本実施例に係る歯付ベルト１０は、内部構造においては、複数の歯１２を有するベルト本体部１００と、ベルト本体部１００における複数の歯１２が形成される面側に設けられるシート部２００と、ベルト本体部１００の内部に設けられる複数の心線３００とから構成される。心線３００は、歯付ベルト１０の長手方向に真っ直ぐに伸びるように配置されている。また、心線３００は、歯付ベルト１０の短手方向に対して等間隔に複数配置されている。

ベルト本体部１００は、熱可塑性のポリウレタン樹脂により構成される。また、シート部２００は、フィルム２１０と薄膜２２０とから構成される。そして、フィルム２１０は、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）などのフッ素系の材料から構成される。このフィルム２１０の厚みは、０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下に設定するとよい。また、薄膜２２０は、ベルト本体部１００との接着性がフィルム２１０よりも高い熱可塑性樹脂により構成される。この熱可塑性樹脂の融点は、ベルト本体部１００を構成するポリウレタン樹脂の融点よりも高い。なお、薄膜２２０に用いられる熱可塑性樹脂の好適な例としては、ＰＡ（ポリアミド樹脂）、ＡＢＳ樹脂、ＡＥＳ（アクリロニトリル・エチレン-プロピ
レン-ジエン・スチレン）樹脂、ＡＳＡ樹脂、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）樹脂を挙げるこ
とができる。そして、薄膜２２０の厚みは、２０μｍ以上５００μｍ以下に設定するとよい。心線３００は、同種または多種類の複数の繊維からなるものを好適に用いることがで
きる。心線３００の素材としては、スチール、ステンレス、アラミド繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、及びＰＢＯ繊維のうちの少なくともいずれか一つを好適に用いることができる。

＜歯付ベルトの製造方法＞
特に、図７～図１０を参照して、本実施例に係る歯付ベルト１０の製造方法について説明する。図７は本発明の実施例１に係る第１工程の説明図であり、シート部２００の成形方法の一例を説明する図である。なお、図７においては、シート部２００を成形する際の成形装置の主要部を側面側からみた概略構成を示している。図８は本発明の実施例１に係る第１工程の説明図であり、シート部２００の成形方法の他の一例を説明する図である。なお、図８においては、シート部２００を成形する際の成形装置の主要部を側面側からみた概略構成を示している。図９及び図１０は本発明の実施例１に係る第２工程の説明図であり、シート部２００に対してベルト本体部１００を一体成形する際の様子を示している。なお、図９は成形装置の主要部を側面側から見た概略構成を示しており、図１０は成形装置の主要部を上面側から見た概略構成を示している。

本実施例に係る歯付ベルト１０は、まず、シート部２００が成形された後に（第１工程）、成形されたシート部２００に対してベルト本体部１００が一体成形される。以下、第１工程と第２工程について説明する。

＜＜第１工程＞＞
第１工程においては、上記の通り、シート部２００が成形される。ここでは、シート部２００の成形方法について、２通りの方法を説明する。

＜＜＜第１の成形方法＞＞＞
図７を参照して、シート部２００の第１の成形方法について説明する。第１の成形方法に用いられる成形装置は、歯車状の一対の金型５１０，５２０と、成形材料を供給する押し出しノズル６００とを備えている。一対の金型５１０，５２０は、図中矢印方向に同期した状態で回転可能に構成されている。そして、これら一対の金型５１０，５２０によって、素材となるフィルム２１０ａが、図中矢印Ｐ１方向に送り出されつつ、一対の金型５１０，５２０の噛み合い部に、ノズル６００から薄膜２２０の材料である熱可塑性樹脂２２０ａが供給される。フィルム２１０ａは、熱可塑性樹脂２２０ａとの接着性を高めるために、金属ナトリウム溶液に浸漬させるなどすることにより、予め表面処理を施しておくと好適である。そして、一対の金型５１０，５２０の噛み合い部においては、所定の温度に加熱されている。この噛み合い部で、熱可塑性樹脂２２０ａが硬化されることにより、フィルム２１０ａに対して薄膜２２０が一体成形される。なお、フィルム２１０ａの横側にはみ出た熱可塑性樹脂２２０ａの硬化部分は、カッターなどにより切除される。このようにして得られたシート部２００は、上述したベルト本体部１００における複数の歯１２が形成される面に合わせた形状となる。

＜＜＜第２の成形方法＞＞＞
図８を参照して、シート部２００の第２の成形方法について説明する。第２の成形方法に用いられる成形装置は、歯車状の金型５３０と、ベルト状のダミーベルト５４０と、ダミーベルト５４０に張力を付与し、かつ金型５３０に向かって押圧する押圧ローラ５５０と、成形材料を供給する押し出しノズル６００とを備えている。なお、ダミーベルト５４０は、押圧ローラ５５０を含む複数のローラに巻き付くように構成されており、一定の張力が得られた状態で、回転するように構成されている。なお、このダミーベルト５４０は、テフロン（登録商標）素材などをベルト状に加工したり、製品である歯付ベルト１０の周囲にＰＦＡ熱収縮チューブを被覆したりすることにより得られる。

金型５３０と押圧ローラ５５０は、図中矢印方向に同期した状態で回転可能に構成されている。そして、これら金型５３０及び押圧ローラ５５０によって、素材となるフィルム２１０ａとダミーベルト５４０が、図中矢印Ｐ２方向に送り出されつつ、金型５３０とダミーベルト５４０の噛み合い部に、ノズル６００から薄膜２２０の材料である熱可塑性樹脂２２０ａが供給される。フィルム２１０ａは、熱可塑性樹脂２２０ａとの接着性を高めるために、金属ナトリウム溶液に浸漬させるなどすることにより、予め表面処理を施しておくと好適である。そして、金型５３０とダミーベルト５４０の噛み合い部においては、所定の温度に加熱されている。この噛み合い部で、熱可塑性樹脂２２０ａが硬化されることにより、フィルム２１０ａに対して薄膜２２０が一体成形される。なお、フィルム２１０ａの横側にはみ出た熱可塑性樹脂２２０ａの硬化部分は、カッターなどにより切除される。このようにして得られたシート部２００は、上述したベルト本体部１００における複数の歯１２が形成される面に合わせた形状となる。

これら第１の成形方法や第２の成形方法により得られたシート部２００は、例えば、巻物状にして保管することが可能である。

＜＜第２工程＞＞
図９及び図１０を参照して、第２工程について説明する。第２工程に用いられる成形装置は、歯車状の金型７１０と、複数のローラ７２０，７３０，７４０と、これら複数のローラ７２０，７３０，７４０に巻き付けられるベルト７５０と、成形材料を供給する押し出しノズル８００とを備えている。なお、押し出しノズル８００は、成形材料供給装置８１０に設けられている。ベルト７５０は、複数のローラ７２０，７３０，７４０に巻き付くように構成されており、一定の張力が得られた状態で、回転するように構成されている。

金型７１０と、複数のローラ７２０，７３０，７４０は、図中矢印方向に同期した状態で回転可能に構成されている。これにより、金型７１０とベルト７５０によって、第１工程により得られたシート部２００と複数の心線３００が、図中矢印Ｐ３方向に送り出される。ここで、複数の心線３００は、シート部２００に対して、部分的に接触した状態で送り出されるように構成されている。これにより、複数の心線３００は、シート部２００に対して位置決めされた状態となる。このように、シート部２００と複数の心線３００が、図中、矢印Ｐ３方向に送り出されつつ、金型７１０とベルト７５０との間の隙間に、ノズル８００からベルト本体部１００の材料であるポリウレタン樹脂１００ａが供給される。

そして、金型７１０とベルト７５０との間は、所定温度に加熱されている。この金型７１０とベルト７５０との間の部分で、ポリウレタン樹脂１００ａが硬化されることにより得られたベルト本体部１００が、シート部２００に対して一体成形される。

以上のように、シート部２００の薄膜２２０側に複数の心線３００を沿わせながらポリウレタン材料（ポリウレタン樹脂１００ａ）を供給することで、シート部２００に対して、内部に複数の心線３００を有するベルト本体部１００が成形される。このとき、ベルト本体部１００の内部において、複数の心線３００がシート部２００に対して位置決めされた状態で固定される。この点について、より具体的に説明する。第２工程においては、第１工程により成形されたシート部２００のうち、歯１２の形状部分と歯１２の形状部分との間の中央部分（歯底に相当する部分）に、複数の心線３００を直接接触させた状態でベルト本体部１００が成形される。これにより、複数の心線３００がシート部２００に対して位置決めされた状態で固定される。

なお、シート部２００の横側にはみ出たポリウレタン樹脂１００ａの硬化部分は、カッターなどにより切除される。また、ベルト本体部１００を成形する際の温度は、ポリウレ
タン樹脂１００ａの融点よりも高く、熱可塑性樹脂２２０ａの融点よりも低く設定されている。従って、ベルト本体部１００の成形時に、シート部２００の形状が変形してしまうことはない。以上の工程により、歯付ベルト１０を得ることができる。

＜本実施例に係る歯付ベルトの製造方法及び歯付ベルトの優れた点＞
本実施例に係る製造方法により、上記の通り、複数の歯１２が設けられている側の表面がフッ素系の材料により構成された歯付ベルト１０を製造することができる。つまり、フッ素系の材料から構成されるシートは、伸びが殆どなく、かつ、ポリウレタン樹脂との接着性が低いという特性を有している。従って、ベルト本体部１００における複数の歯が形成される面側に、当該シートを一体成形するのは難しい。これに対して、本実施例においては、予め、ベルト本体部１００における複数の歯１２が形成される面に合わせた形状に成形されたシート部２００に、ベルト本体部１００を一体成形することにより、上記の課題を解消している。つまり、本実施例に係るシート部２００は、フッ素系の材料からなるフィルム２１０と、ベルト本体部１００との接着性に優れた熱可塑性樹脂からなる薄膜２２０とにより構成される。そして、薄膜２２０とベルト本体部１００とが接着するように構成されるため、接着性の課題を解消することができた。そして、シート部２００は、予め、ベルト本体部１００における複数の歯１２が形成される面に合わせた形状に成形されることによって、フッ素系の材料から構成されるシートは、伸びが殆どなく、歯の形状に合わせて一体成形させるのが困難であるという課題を解消することができた。

以上のように、本実施例に係る歯付ベルト１０における歯１２が設けられている側の表面は、ＰＦＡなどのフッ素系の材料からなるフィルム２１０により構成されている。従って、耐摩耗性に優れているため、高速かつ高負荷で利用される場合でも、プーリやガイドレールとの摺動時の摩耗を抑制することができる。従って、摩耗による粉塵の発生を抑制でき、かつ、異音の発生も抑制することができる。また、クリーンルーム内での使用や食品搬送用途での使用も可能となる。また、耐久性が高いことで、メンテナンスのコスト低減を図ることもできる。

また、本実施例に係る歯付ベルト１０の製造方法においては、第２工程において、第１工程により成形されたシート部２００のうち、歯１２の形状部分と歯１２の形状部分との間の中央部分（歯底に相当する部分）に、複数の心線３００を直接接触させた状態でベルト本体部１００が成形される。これにより、複数の心線３００がシート部２００に対して位置決めされた状態で固定され、かつ、歯付ベルト１０の耐久性を向上させることができる。この点について、より具体的に説明する。

図１２は一般的な歯付ベルトの側面図であり、一部について断面にて示している。この一般的な歯付ベルト９００においても、本実施例に係る歯付ベルト１０と同様に、平板状部９１０と、平板状部９１０の裏面側に一定の間隔で設けられる複数の歯９２０とから構成される。そして、この歯付ベルト９００は、熱可塑性のポリウレタン樹脂により構成されており、かつ、その内部に複数の心線９３０を備えている。ベルトの歯底面（歯１２と歯１２の間の中央部分の面）から心線９３０の中心までの距離（「ＰＬＤ」と呼ばれる）が、品質上、重要な要素の一つとなっている。そのため、内部に心線９３０を一体的に備える歯付ベルト９００をポリウレタン樹脂によって一体成形する際には、心線９３０の位置決めをしながら成形を行わなければならない。従って、一体成形により得られる歯付ベルト９００には、成形時に心線９３０を位置決めした際の名残となる溝９２０Ｘが形成されてしまう。この歯付ベルト９２０においては、溝９２０Ｘの部分で屈曲されてしまい易い。従って、溝９２０Ｘは、心線３００の素材の選択の余地が狭くなってしまったり、歯付ベルト９００の耐久性が低下したりする原因になっている。これに対し、本実施例の場合には、シート部２００の厚み自体により、上記のＰＬＤを規定することができ、上記のような溝９２０Ｘが形成されることはない。従って、本実施例に係る歯付ベルト１０によ
れば、耐久性を向上させることができる。

（実施例２）
図１１には、本発明の実施例２が示されている。上記実施例１では、歯の形状が側面から見て台形の歯付ベルトの場合を示したが、本実施例では、歯の形状が側面から見て円弧状の歯付ベルトの場合について説明する。なお、基本的な構成および作用については実施例１と同一なので、その説明は適宜省略する。図１１は本発明の実施例２に係る歯付ベルトの側面図であり、一部について断面にて示している。

本実施例に係る歯付ベルト１０Ｘにおいても、上記実施例１の場合と同様に、外形的には、平板状部１１Ｘと、平板状部１１Ｘの裏面側に一定の間隔で設けられる複数の歯１２Ｘとから構成される。そして、本実施例に係る歯付ベルト１０Ｘにおいても、上記実施例１の場合と同様に、内部構造においては、複数の歯１２Ｘを有するベルト本体部１００Ｘと、ベルト本体部１００Ｘにおける複数の歯１２Ｘが形成される面側に設けられるシート部２００Ｘと、ベルト本体部１００Ｘの内部に設けられる複数の心線３００とから構成される。

上記実施例に係る歯付ベルト１０においては、例えば、図３に示すように、歯１２の形状が側面から見て台形であるのに対して、本実施例に係る歯付ベルト１０Ｘにおいては、歯１２Ｘの形状が側面から見て円弧状である点が異なっている。その他、各部材の材料や製造方法については、上記実施例１の場合と同一である。従って、本実施例に係る歯付ベルト１０Ｘ及びその製造方法においても、上記実施例１の場合と同様の効果を得ることができる。

１０，１０Ｘ 歯付ベルト
１１，１１Ｘ 平板状部
１２，１２Ｘ 歯
１００，１００Ｘ ベルト本体部
１００ａ ポリウレタン樹脂
２００，２００Ｘ シート部
２１０，２１０ａ フィルム
２２０ 薄膜
２２０ａ 熱可塑性樹脂
３００ 心線
５１０，５２０，５３０ 金型
５４０ ダミーベルト
５５０ 押圧ローラ
６００ ノズル
７１０ 金型
７２０，７３０，７４０ ローラ
７５０ ベルト
８００ ノズル
８１０ 成形材料供給装置

Claims (9)

1. 複数の歯を有するポリウレタン製のベルト本体部と、
   該ベルト本体部における複数の歯が形成される面側に設けられるシート部と、
   を備える歯付ベルトの製造方法であって、
   フッ素系の材料からなるフィルムの一方の表面に、前記ベルト本体部との接着性が該フィルムよりも高い熱可塑性樹脂からなる薄膜を一体成形することで前記シート部を成形する第１工程と、
   第１工程の後に、前記シート部における前記薄膜側に前記ベルト本体部を一体成形する第２工程と、
   を有すると共に、
   第１工程においては、前記シート部を前記複数の歯が形成される面に合わせた形状となるように成形することを特徴とする歯付ベルトの製造方法。
2. 第２工程においては、前記シート部の前記薄膜側に複数の心線を沿わせながらポリウレタン材料を供給することで、該シート部に対して、内部に前記複数の心線を有する前記ベルト本体部を一体成形することを特徴とする請求項１に記載の歯付ベルトの製造方法。
3. 第１工程により成形された前記シート部のうち、前記歯の形状部分と歯の形状部分との間の歯底となる中央部分に、前記複数の心線を直接接触させた状態で前記ベルト本体部を成形することを特徴とする請求項２に記載の歯付ベルトの製造方法。
4. 前記薄膜はポリアミド樹脂であることを特徴とする請求項１，２または３に記載の歯付ベルトの製造方法。
5. 前記薄膜はＡＢＳ樹脂であることを特徴とする請求項１，２または３に記載の歯付ベルトの製造方法。
6. 前記フィルムの厚みは、０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の歯付ベルトの製造方法。
7. 前記薄膜の厚みは、２０μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の歯付ベルトの製造方法。
8. 前記ベルト本体部の内部には複数の心線が設けられており、前記心線の素材は、スチール、ステンレス、アラミド繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、及びＰＢＯ繊維のうちの少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項１～７のいずれか一つに記載の歯付ベルトの製造方法。
9. 複数の歯を有するポリウレタン製のベルト本体部と、
   該ベルト本体部における複数の歯が形成された面側に設けられるシート部と、
   を備える歯付ベルトであって、
   前記シート部は、
   フッ素系の材料からなるフィルムと、
   前記フィルムにおける前記ベルト本体部側の表面に一体的に設けられ、かつ、前記ベルト本体部との接着性が該フィルムよりも高い熱可塑性樹脂からなる薄膜とから構成されることを特徴とする歯付ベルト。

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