KR102027390B1

KR102027390B1 - 석션 피더용 타이밍 벨트

Info

Publication number: KR102027390B1
Application number: KR1020157009022A
Authority: KR
Inventors: 히로아키 다지마
Original assignee: 게이츠 유닛타 아시아 가부시키가이샤
Priority date: 2012-10-30
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2019-10-01
Also published as: IN2015KN00662A; JP5873417B2; PH12015500946A1; CN104813064A; TWI608978B; EP2916035A4; PH12015500946B1; JP2014088243A; EP2916035A1; US20150291359A1; EP2916035B1; US9321592B2; KR20150081258A; TW201416301A; WO2014069000A1

Abstract

반송면(37)은 평면 형상을 가진다. 반송면(37)과는 반대측에 있는 구동면(30)에 있어서, 타이밍 벨트의 폭 방향의 중앙부에는, 타이밍 벨트의 길이 방향을 따라 연장되는 평탄면(31)을 가진다. 중앙부의 양 외측에, 길이 방향을 따라 일정 간격마다 벨트 톱니(32)를 형성한다. 구동면(30)의 모두를 범포(36)에 의해 피복한다. 범포(36)는 타이밍 벨트의 길이 방향 및 폭 방향의 양쪽에 대하여 신축성을 가진다.

Description

석션 피더용 타이밍 벨트{TIMING BELT FOR SUCTION FEEDER}

본 발명은, 백형(bag type) 포장 필름 중에 내용물을 공급하기 위한 포장기에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 통형(筒形)으로 성형된 필름을 반송(搬送)하기 위해 사용되는 석션(suction) 피더(feeder)용 타이밍 벨트에 관한 것이다.

종래, 이와 같은 포장기는, 통형의 필름을 팽창된 상태로 유지하면서 반송하는 동안에, 과자 등의 내용물을 충전하도록 구성되어 있다. 이와 같은 반송을 위해, 통형 필름의 반송 방향을 따라 한 쌍의 타이밍 벨트가 설치되어 있고, 이들 타이밍 벨트에는, 통형 필름을 흡인하여 팽창시키기 위해 부압(負壓)을 작용하게 하기 위해 흡인공이 형성되어 있다. 흡인공이 형성된 타이밍 벨트로서는, 특허 문헌 1에 개시된 것이 종래 공지되어 있으며, 흡인공은, 예를 들면, 타이밍 벨트의 중앙 부분에 형성된, 벨트 톱니가 없는 평탄한 영역에 천설(穿設)되어 있다.

일본 실용신안등록출원 공개 평7―38021호 공보

흡인공을 형성하기 위해 타이밍 벨트의 중앙 부분에 평탄한 영역을 형성하기 위해서는, 통상, 중앙 부분의 벨트 톱니를 깍아내는 방법이 채용된다. 그러나, 이와 같은 기계 가공에 의하면, 평탄 영역에 고무, 우레탄 등의 층이나 심선(心線)이 노출된다. 타이밍 벨트에 있어서, 벨트 톱니가 형성되는 면에는, 구동 풀리(pully)가 걸어맞추어질뿐 아니라, 통형 필름을 흡인하기 위한 석션 챔버가 슬라이딩 접촉한다. 따라서 고무 등이 노출된 평탄 영역에서는, 타이밍 벨트의 주행에 있어서 석션 챔버와의 마찰에 의해 마모분(麻耗粉)이 발생하여 포장기를 오염시킨다는 문제가 생길 뿐 아니라, 슬라이딩 이동 저항이 커져서 발열하는 동시에 구동원인 모터의 부하가 증가하여 소비 전력이 증대한다는 문제도 발생한다.

본 발명은, 마모분이 발생하는 경우가 없어, 슬라이딩 이동 저항을 최대한 작게 억제하여 발열을 방지하는 동시에, 구동원의 부하를 작게 할 수 있는 석션 피더용 타이밍 벨트를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명에 관한 석션 피더용 타이밍 벨트는, 평면 형상을 가지는 반송면(搬送面)과, 반송면과는 반대측에 있고, 타이밍 벨트의 폭 방향의 중앙부에는 타이밍 벨트의 길이 방향을 따라 연장되는 평탄면이 형성되고, 중앙부의 양 외측에는 길이 방향을 따라 일정 간격마다 벨트 톱니가 형성된 구동면과, 구동면 모두를 피복하는 범포(帆布;fabric)를 포함하고, 범포가 타이밍 벨트의 길이 방향 및 폭 방향의 양쪽에 대하여 신축성을 가지는 것을 특징으로 하고 있다.

바람직하게는, 구동면을 구성하는 톱니 고무 중에 심선이 설치되고, 범포와 심선 사이에 중간 고무층이 형성된다. 이 중간 고무층에 의해, 심선이 설치되어 있음에도 불구하고, 평탄면의 평탄성이 확보된다.

범포는, 예를 들면, 직포(織布; woven fabric)이다. 범포의 타이밍 벨트의 길이 방향에서의 신장률은, 예를 들면, 35% 이상이며, 범포의 타이밍 벨트의 폭 방향에서의 신장률은, 예를 들면, 10% 이상이다. 더욱 바람직하게는, 범포의 길이 방향에서의 신장률은 80% 이상이며, 범포의 폭 방향에서의 신장률은 50% 이상이다.

바람직하게는, 범포는 평탄면과, 인접하는 2개의 벨트 톱니의 사이에 형성되는 톱니 바닥부와, 벨트 톱니의 정상부(頂部)와, 벨트 톱니의 정상부와 톱니 바닥부 사이에 있는 톱니 측부와, 벨트 톱니의 평탄면 측에 있는 톱니 단부를 피복한다.

평탄면에는, 반송면까지 관통하는 흡인공이 길이 방향을 따라 소정 간격마다 천설되어 있고, 이것은 타이밍 벨트에 의해 반송되는 통형 필름의 외표면에 부압을 작용하게 하기 때문이다.

본 발명의 석션 피더용 타이밍 벨트에 의하면, 백형 포장 필름을 반송하는 포장기에 이용되었을 때, 마모분이 발생하는 경우가 없어, 슬라이딩 이동 저항을 최대한 작게 억제하여 발열을 방지할 수 있다. 또한, 구동원의 부하를 작게 할 수 있을 뿐 아니라, 항상 안정된 부압을 발생하는 것이 가능하다. 또한, 범포가 타이밍 벨트의 길이 방향과 폭 방향의 양쪽에 대하여 신축성을 가지므로, 범포의 톱니 고무에 대한 밀착성이 향상되어, 범포가 조기에 벗겨지거나 성형 불량을 일으키는 경우가 없다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태인 석션 피더용 타이밍 벨트가 사용되는 포장기의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 타이밍 벨트의 구동면을 나타낸 사시도이다.
도 3은 타이밍 벨트를 반송면 측으로부터 본 평면도이다.
도 4는 타이밍 벨트의 측면도이다.
도 5는 타이밍 벨트를 구동면 측으로부터 본 저면도이다.
도 6은 도 4의 VI―VI 선을 따른 단면도(斷面圖)이다.
도 7은 금형을 나타낸 사시도이다.
도 8은 금형 본체의 분해 구조를 나타낸 평면도이다.
도 9는 타이밍 벨트의 실시예와 비교예를 나타낸 단면도이다.
도 10은 발진·발열 시험을 실시한 시험기를 나타낸 개략도이다.
도 11은 슬라이딩 이동 저항 비교 시험을 실시한 시험기를 나타낸 개략도이다.
도 12는 실시예와 비교예에서의 타이밍 벨트의 사양을 나타낸 표이다.
도 13은 실시예와 비교예를 사용한 실험 결과를 나타낸 표이다.

이하, 본 발명의 일 실시 형태인 석션 피더용 타이밍 벨트를, 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은, 이 타이밍 벨트가 사용되는 포장기의 개략적인 구성을 나타내고 있다. 이 포장기는, 시트형(sheet type)의 필름(F)을 통형으로 성형하면서, 그 중에 과자 등의 내용물(A)을 공급하도록 구성되어 있다. 통형으로 성형된 필름(F)의 하단부(B)는 실링되어 있고, 이 상태에서, 통형 필름(F) 중에 내용물(A)이 공급된다. 내용물(A)이 공급된 통형 필름의 상단부(C)는 포장기의 하부에 있어서 실링되는 동시에 커팅되어, 백형 포장 필름(D)으로서 다음의 공정으로 반송된다.

포장기의 중앙에는 상하 방향으로 연장되는 원통형의 가이드 부재(11)가 설치되고, 가이드 부재(11)의 상단에는, 위쪽으로 넓어지는, 헤드부가 커팅된 원뿔형의 호퍼(12)가 설치되어 있다. 가이드 부재(11)의 양측에는 무단(無端) 형상의 타이밍 벨트(13, 14)가 설치되어 있다. 타이밍 벨트(13, 14)는, 필름(F)이 통과하는 데 충분한 간격을 두고 가이드 부재(11)에 대향하고 있다. 타이밍 벨트(13)는 풀리(15, 16)에 걸어돌려지고, 또한 타이밍 벨트(14)는 풀리(17, 18)에 걸어돌려지고 있다. 풀리(16, 18)는 각각 화살표 P, Q 방향으로 회전한다. 즉 타이밍 벨트(13, 14)는 가이드 부재(11) 측이 도면의 아래쪽을 향하도록 회동(回動)한다.

풀리(15, 16)의 사이에는 석션 챔버(21)가 설치되고, 타이밍 벨트(13)의 내주면(구동면)의 평탄면에 접하고 있다. 마찬가지로, 풀리(17, 18)의 사이에는 석션 챔버(22)가 설치되고, 타이밍 벨트(14)의 내주면에 접하고 있다. 석션 챔버(21, 22)는 부압원(負壓源)(도시하지 않음)에 연결되어 있다. 타이밍 벨트(13, 14)에는 흡인공(도시하지 않음)이 형성되어 있고, 석션 챔버(21, 22)에 생긴 부압은 흡인공을 통하여 필름(F)에 작용한다.

필름(F)은 호퍼(12)보다 위쪽에서는 시트형이지만, 도시하지 않은 성형기에 의해 가이드 부재(11)의 외주면(外周面)을 덮는 원통형으로 변형되고, 가이드 부재(11)의 축 방향을 따른 에지부끼리가 접착되는 동시에, 하단부(B)가 실링된다. 이 공정에서, 필름(F)의 원통형은 석션 챔버(21, 22)에 의한 부압에 의해 유지된다. 통형의 필름(F)은 타이밍 벨트(13, 14)에 의해 아래쪽으로 이송되는 동시에, 호퍼(12)를 통하여 공급되는 내용물(A)이 통형의 필름(F)의 아래쪽에 체류하고, 가이드 부재(11)보다 아래쪽으로 이동하면, 파선(破線)(E)의 위치에 있어서 상단부(C)가 실링되는 동시에 커팅된다.

도 2는 타이밍 벨트(13, 14)의 내주면 즉 구동면(30)을 나타내고 있다. 타이밍 벨트(13, 14)의 폭 방향의 중앙부에는 길이 방향을 따라 연장되는 평탄면(31)이 형성되고, 중앙부의 양 외측에는, 타이밍 벨트의 길이 방향을 따라 일정 간격마다 벨트 톱니(32)가 형성되어 있다. 평탄면(31)에는 흡인공(33)이 형성되어 있다. 흡인공(33)은, 구동면(30)과는 반대측에 있는 반송면(37)까지 관통하고, 길이 방향을 따라 소정 간격마다 천설되어 있다. 벨트 톱니(32)의 정상부(32a)는 대략 평면이며, 인접하는 벨트 톱니(32)의 사이에 형성되는 톱니 바닥부(34)는 정상부(32a)보다 약간 큰 평면이다. 정상부(32a)와 톱니 바닥부(34)의 사이에 있는 톱니 측부(32b, 32c)는 경사져 있다. 한편, 벨트 톱니(32)의 평탄면(31) 측에 있는 톱니 단부(端部)(32d)는 평탄면(31)에 대하여 수직이다(도 6 참조).

구동면(30)은 모두 범포(36)에 의해 피복되어 있다. 즉 범포(36)는, 구동면(30)에 있어서, 평탄면(31)과, 톱니 바닥부(34)와, 벨트 톱니(32)의 정상부(32a)와, 톱니 측부(32b, 32c)와, 톱니 단부(32d)를 피복한다. 바꾸어 말하면, 타이밍 벨트(13, 14)의 외측면(35)과 흡인공(33)의 원통형 내벽면(33a)은 범포(36)에 의해 덮혀 있지 않고, 고무가 노출되어 있다.

도 3은 타이밍 벨트(13, 14)를 반송면(37) 측으로부터 본 평면도, 도 4는 타이밍 벨트(13, 14)의 측면도, 도 5는 타이밍 벨트(13, 14)를 구동면 측으로부터 본 저면도이다. 이들 도면에 나타낸 바와 같이, 반송면(37)은 평면 형상이지만, 흡인공(33)의 주위에는 타원형의 오목부(38)가 형성되고, 반송면(37)보다 약간 오목하게 되어 있다. 흡인공(33)은 원형을 가지고, 오목부(38)의 중앙에 위치하고 있다.

도 2 및 도 6을 참조하여 타이밍 벨트(13, 14)의 층 구조를 설명한다. 타이밍 벨트(13, 14)의 구동면(30)을 구성하는 톱니 고무(41)는 NBR 고무이며, 경도는, 예를 들면, 74 JIS―A이다. 반송면(37)을 구성하는 배킹 고무(42)는 부드러운 NBR 고무이며, 경도는, 예를 들면, 61 JIS―A이다. 그러나, 어플리케이션에 따라서는 타이밍 벨트를 톱니 고무만으로부터 성형하여, 톱니 고무의 한쪽 면이 구동면, 다른 쪽 면이 반송면으로 되도록 구성해도 된다. 범포(36)는 타이밍 벨트(13, 14)의 길이 방향 및 폭 방향의 양쪽에 대하여 신축성을 가지는 직포 또는 편포(編布; knitted fabric)이다. 톱니 고무(41) 중에는 E 유리로 이루어지는 유리 심선(44)이 설치되고, 범포(36)와 유리 심선(44) 사이에는 중간 고무층(45)이 형성된다.

범포(36)가 직포인 경우, 평직(平織; plain weave), 능직(綾織; tweel weave), 주자직(朱子織; satin weave) 등의 각종 직포가 사용 가능하다. 직포를 구성하는 날실(warp threads)과 씨실(weft threads)에 관한 것으로, 날실과 씨실은 모두 신축성을 가지는 경우에는, 날실과 씨실 중 어느 한쪽이 타이밍 벨트(13, 14)의 폭 방향으로 정렬되고, 다른 쪽이 타이밍 벨트(13, 14)의 길이 방향으로 정렬되도록, 범포(36)가 타이밍 벨트(13, 14)의 구동면(30)에 배치된다. 날실과 씨실 중 어느 한쪽 또는 양쪽이 신축성을 가지고 있지 않은 경우에는, 날실과 씨실 중 어느 한쪽이 타이밍 벨트(13, 14)의 폭 방향에 대하여 바이어스 방향으로 정렬되고, 다른 쪽이 타이밍 벨트(13, 14)의 길이 방향에 대하여 바이어스 방향으로 정렬되도록, 범포(36)가 타이밍 벨트(13, 14)의 구동면(30)에 배치된다.

범포(36)는 타이밍 벨트(13, 14)의 폭 방향과 길이 방향으로 신장률이 상이하다. 석션 피더용 타이밍 벨트로서는, XL, L, H 등의 사다리꼴 톱니형 타이밍 벨트가 많이 사용된다. 범포(36)에 대하여, 타이밍 벨트(13, 14)의 폭 방향으로 1 인치폭당 4.0 kgf의 인장력(引張力)을 작용시켰을 때의 신장률은 10% 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 50% 이상이다. 한편, 범포(36)에 대하여, 타이밍 벨트(13, 14)의 길이 방향으로 1 인치폭당 4.0 kgf의 인장력을 작용시켰을 때의 신장률은 35% 이상인 것이 바람직하고, 가장 바람직하게는 80% 이상이다.

범포(36)에 대하여, 타이밍 벨트(13, 14)의 폭 방향으로 1 인치폭당 4.0 kgf의 인장력을 작용시켰을 때의 신장률이 10% 이상이며, 또한 범포(36)에 대하여, 타이밍 벨트(13, 14)의 길이 방향으로 1 인치폭당 4.0 kgf의 인장력을 작용시켰을 때의 신장률이 35% 이상이면, 벨트 제조 시에 벨트 톱니(32)의 성형에 필요 최저한의 신축성이 얻어지는 동시에 평탄면(31)의 평탄성이 확보된다.

범포에 대하여, 타이밍 벨트(13, 14)의 폭 방향으로 1 인치폭당 4.0 kgf의 인장력을 작용시켰을 때의 신장률이 50% 이상이며, 또한 범포(36)에 대하여 타이밍 벨트(13, 14)의 길이 방향으로 1 인치폭당 4.0 kgf의 인장력을 작용시켰을 때의 신장률이 80% 이상이면, 벨트 제조 시에 벨트 톱니(32)의 성형에 필요한 충분한 신축성이 얻어지는 동시에 평탄면(31)의 평탄성이 더욱 향상되어, 석션 피더용 벨트의 주행 수명이 연장된다. 또한, 이와 같은 신장률을 가지는 타이밍 벨트는, XH, XXH 등의 보다 큰 사다리꼴 톱니형 타이밍 벨트로서 사용하는 것도 가능하다.

이에 대하여, 범포(36)의 타이밍 벨트(13, 14)의 폭 방향의 신장률이 10% 미만인 경우, 벨트 제조 시에, 벨트 톱니(32)의 톱니 단부(32d)와, 톱니 단부(32d)의 근방의 정상부(32a)를 덮는 범포(36)의 일부를 금형 형상에 충분히 따르게 할 수가 없다. 또한, 범포(36)의 타이밍 벨트(13, 14)의 길이 방향의 신장률이 35% 미만인 경우, 벨트 제조 시에, 벨트 톱니(32)의 톱니 측부(32b, 32c)와, 톱니 측부(32b, 32c)의 근방의 정상부(32a)를 덮는 범포(36)의 일부를 금형 형상에 충분히 따르게 할 수가 없다. 모두 벨트 톱니(32)의 성형 불량, 또는 톱니 고무(41)가 범포(36)를 통과하여 벨트 톱니(32)의 표면에 침출(浸出) 불량을 일으킨다. 또한, 평탄면(31)이나 톱니 바닥부(34)를 덮는 범포(36)가 벨트 제조 시에 벨트 폭 방향이나 벨트 길이 방향으로 인장(引張)되는 것에 의해, 범포(36)의 톱니 고무(41)에 대한 밀착성이 저하되어, 벨트 사용 시에 범포(36)가 조기에 벗겨지거나 평탄면(31)의 평탄성이 악화될 우려가 있다.

직포의 구성의 하나의 예로서, 날실 또는 씨실의 한쪽이 나일론의 울리(wooly) 가공실이며, 다른 쪽이 우레탄의 심사(芯絲)의 주위에 나일론 권취하여 구성되는 우레탄 탄성사이다. 다른 예로서, 날실, 씨실 모두, 나일론의 울리 가공실을 사용해도 된다. 또한, 날실, 씨실 모두 권축(券縮) 가공, 타슬란(taslan) 가공, 인터레이스(interlace) 가공, 커버링 가공이나, 이들의 조합이 이용된 텍스처 실을 사용해도 된다. 또한, 날실 또는 씨실의 한쪽에 필라멘트계를 사용한 직포의 경우에는, 직포를 바이어스 커팅(bias cutting)함으로써, 타이밍 벨트의 길이 방향과 폭 방향으로 신축성을 갖게 할 수도 할 수 있다. 그리고, 직포는 RFL 처리액, 고무풀 등을 함침(含浸)시켜 보강된다.

범포(36)가 편포인 경우에는, 위편포(緯編布; weft―knitted fabric)이나 경편포(經編布; warp―knitted fabric)가 사용된다. 위편포로서는, 횡편지(flat knitted fabrics), 리브편지(rib stitched fabrics), 양면 스티치(stitch) 및 펄편지(purl stitched fabrics) 등의 각종 변형 조직(組織)의 위편포를 사용할 수 있다. 한편, 경편포로서는, 트리코트(tricot), 라셀(raschel) 및 밀라니스(milanese) 등의 경편포를 사용할 수 있다. 이들 편포의 신축성에 관하여는, 전술한 직포의 경우와 마찬가지이다.

중간 고무층(45)은 범포(36)에 대하여 고무 시트를 압착하여 접착함으로써 성형해도 되거나, 또는 범포(36)에 고무층을 코팅하여 성형해도 된다. 다른 예로서, 범포(36)에 고무 시트를 감아 구성하는 것도 가능하다. 어느 것으로 해도, 중간 고무층(45)의 두께는 0.2㎜ 이상인 것이 바람직하고, 이와 같은 구성에 의하면, 벨트 제조 시에, 금형에 장착한 범포 쟈켓에 심선을 권취할 때의 범포면에 대한 부하(와인딩 장력)를 중간 고무층에 흡수시킬 수 있고, 이로써, 심선으로부터의 직접적인 범포에 대한 부하를 저감시킬 수 있어, 평탄면의 평탄성이 더욱 향상된다.

톱니 고무(41)와 배킹 고무(42)와 중간 고무층(45)은 용도에 따라 각종 고무를 사용할 수 있고, 서로 동종의 고무라도 되거나, 또는 이종(異種)의 고무라도 된다. 이용할 수 있는 고무의 종류로서는, NBR 고무, HNBR 고무, CR 고무, 우레탄 고무, 불소 고무, 천연 고무, CSM 고무, EPDM 고무, EPM 고무, SBR 고무, BR 고무 등이 있다.

유리 심선(44)은 RFL/고무풀 용액으로 오버코트 처리되고, 톱니 고무(41)에 대한 접착성이 높여져 있다. 유리 심선(44)은 톱니 바닥부(34) 및 평탄면(31)의 가장 가까이에 위치하고, 이들 부분에서 범포(36)에 의해 덮혀져 있다. 흡인공(33)이 천설되어 있으므로, 심선(44)은 흡인공(33)의 부분에는 존재하지 않지만, 인접하는 흡인공(33)의 사이의 평탄면(31)의 부분은, 범포(36)에 의해 보강되어 있으므로, 강도는 충분히 확보되어 있다. 그리고, 심선(44)은 E 유리에 한정되지 않고, U 유리 등의 각종 유리 섬유를 사용할 수 있다. 또한, 심선(44)은 아라미드(aramid) 섬유로 구성해도 되고, 카본으로 구성해도 된다.

본 실시형태의 타이밍 벨트의 작용을 설명한다. 필름(F)의 송출에 있어서 필름(F)은 타이밍 벨트(13, 14)에 의해 원통형을 유지하면서 이송된다. 이 때 타이밍 벨트(13, 14)는 풀리(15∼18)가 벨트 톱니(32)에 걸어맞추어짐으로써 이송되고, 평탄면(31)은 석션 챔버(21, 22)에 슬라이딩 접촉한다. 그러나, 구동면(30)은 전체적으로 범포(36)에 의해 덮혀져 있으므로, 평탄면(31)이 석션 챔버(21, 22)와의 슬라이딩 접촉에 의해 마모분을 발생하지 않는다. 또한, 범포(36)에 의해, 평탄면(31)에서의 슬라이딩 이동 저항이 작게 억제되므로, 타이밍 벨트(13, 14)의 구동원의 부하가 작아져, 소비 전력이 억제된다.

또한, 본 실시형태에서는, 중간 고무층(45)이 형성되어 있으므로, 평탄면(31)에 있어서 심선(44)의 형상에 의한 요철(凹凸)이 발생하지 않아, 평탄면(31)의 평탄성이 확보된다. 따라서, 석션 챔버(21, 22)에 대한 평탄면(31)의 밀착성이 향상되어, 석션 챔버(21, 22)에 접속된 부압원에 의한 부압(흡인압)이 감소하지 않아, 항상 안정된 부압이 발생하여 필름(F)(도 1)에 전달된다.

범포(36)가 피복되는 구동면(30)의 형상은 복잡하며, 타이밍 벨트(13, 14)의 길이 방향을 따라, 중앙부에는 평탄면(31)이 있고, 양측에는 벨트 톱니(32)가 일정 간격마다 형성되어 있다. 전술한 바와 같이 범포(36)는, 타이밍 벨트(13, 14)의 길이 방향 및 폭 방향의 양쪽에 대하여 신축성을 가진다. 따라서, 범포(36)는 벨트 톱니(32)의 모든 면에 밀착되고, 정상부(32a)와 톱니 측부(32b, 32c) 사이의 코너부, 정상부(32a)와 톱니 단부(32d) 사이의 코너부, 정상부(32a)와 톱니 바닥부(34) 사이의 코너부, 및 톱니 단부(32d)와 평탄면(31) 사이의 코너부에 있어서 알(丸)이 생기지 않는다. 즉 범포의 톱니 고무에 대한 밀착성이 향상되어, 범포가 조기에 벗겨지거나 성형 불량을 일으키는 경우가 없다.

배킹 고무(42)는 필름(F)을 반송하기 위해, 큰 마찰 계수를 가지는 것이 바람직하고, 또한 내마모성이 우수한 재질이 바람직하다. 또한, 배킹 고무(42)의 표면은 필름(F)과의 접촉 면적을 확보하면서 큰 마찰력을 얻기 위해, 면거칠기는 낮은 쪽이 바람직하다. 그러므로, 반송면(37)은 제조 공정에서, 가능한 한 경면(鏡面)에 가까와 지도록 연마된다.

다음에, 도 2, 도 7, 도 8을 참조하여 타이밍 벨트를 제조하기 위한 금형의 구성을 설명한다.

금형 본체(50)는 통형을 이루고, 외주면에는, 축 방향으로 연장되는 다수의 오목부(51)와, 원주 방향으로 연장되는 3개의 환형(環形) 주위면(52)이 형성되어 있다. 인접하는 2개의 오목부(51)의 사이에는, 직사각형 평면부(53)가 형성되어 있다. 오목부(51)는 벨트 톱니(32)에 대응하고, 직사각형 평면부(53)는 톱니 바닥부(34)에 대응한다. 환형 주위면(52)은 평탄면(31)에 대응한다. 환형 주위면(52)과 직사각형 평면부(53)는 금형 본체(50)의 원통형 외주면에 일치하지만, 오목부(51)는 외주면보다 벨트 톱니(32)의 높이만큼 오목하게 되어 있다.

본 실시형태에 있어서 금형 본체(50)는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 4개의 부분으로 분해 가능하다. 즉 금형 본체(50)는, 한 쌍의 대만곡 부재(61, 62)와, 한 쌍의 소만곡 부재(63, 64)로 분해된다. 한쪽의 대만곡 부재(61)의 양 단면(61a, 61b)은 소만곡 부재(63, 64)의 한쪽의 단면(端面)(63a, 64a)에 밀착되고, 다른 쪽의 대만곡 부재(62)의 양 단면(62a, 62b)은 소만곡 부재(63, 64)의 다른 쪽의 단면(63b, 64b)에 밀착된다. 대만곡 부재(61)의 양 단면(61a, 61b)은 금형 본체(50)의 원통의 축심(軸心)에 평행한 평면에 일치한다. 마찬가지로, 대만곡 부재(62)의 양 단면(62a, 62b)도 금형 본체(50)의 원통의 축심에 평행한 평면에 일치한다. 이들 평면은 서로 평행하다. 즉 금형 본체(50)는, 축 방향으로 연장되는 2개의 평행한 평면에 의해 4개의 부분으로 분해 가능하다.

대만곡 부재(61, 62)와 소만곡 부재(63, 64)가 조합된 상태에서, 금형 본체(50)의 상단부는 고정 부재(65)에 의해, 또한 하단부는 고정 부재(66)에 의해 일체로 고정된다. 고정 부재(65)는 금형 본체(50)와 같은 직경을 가지는 환형의 부재이며, 비스(vis)(67)에 의해 금형 본체(50)의 상단부에 장착된다. 마찬가지로, 고정 부재(66)는 비스(68)에 의해 금형 본체(50)의 하단부에 장착된다.

타이밍 벨트의 제조 공정에서는, 금형 본체(50)가 고정 부재(65, 66)에 의해 조립된 상태에 있어서, 금형 본체(50)의 외주면에 백형으로 성형된 범포가 피복된다. 그 위에 고무 시트(중간 고무층)가 권취된다. 이 고무 시트 상에 심선이 나선형으로 권취되고, 또한 톱니 고무의 재료가 감겨진다. 그 위에 중간 범포가 감겨지고, 또한 배킹 고무의 재료가 권취된 후, 원통형의 가방 고무가 피복된다. 이 상태에서 금형 본체(50)는 가류(加硫) 포트(pot) 중에 넣어져, 가열 가압된다. 이로써, 고무가 가류된 후, 금형 본체(50)는 가류 포트로부터 인출된다.

냉각 후, 고정 부재(65, 66)가 금형 본체(50)로부터 분리되어진다. 그리고, 소만곡 부재(63, 64)가 내주측으로 변위되어 분리되고, 대만곡 부재(61, 62)가 내측으로 이동되어, 톱니형 등이 성형된 통형의 벨트 슬래브(slab)가 금형 본체(50)로부터 이형(離型)되어 인출된다. 벨트 슬래브는 소정 간격으로 절단되고, 무단 형상의 타이밍 벨트를 얻을 수 있다.

그리고, 도 7, 도 8의 예에서는, 금형 본체(50)는 4개로 분해되지만, 금형 본체(50)의 분해 구조는 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 벨트 슬래브를 금형 본체(50)로부터 인출시키는 구조이면, 분해의 개수는 자유롭고, 예를 들면, 대만곡 부재를 2개로 하고, 소만곡 부재를 1개로 해도 된다.

[실시예]

실시예 및 비교예로서 이하에 나타내는 석션 피더용 타이밍 벨트를 제작하였다. 실시예 1은 도 9의 (a)에 나타낸 바와 같이, 배킹 고무(42) 상에 톱니 고무(41)가 적층되고, 톱니 고무(41)에는 심선(44)이 매설되어 있다. 톱니 고무(41)에 있어서, 횡단면의 중앙에는 평탄면(31)이 형성되고, 양측에는 벨트 톱니(32)가 형성되어 있다. 톱니 고무(41)의 표면은, 전체적으로 범포(36)에 의해 피복되어 있다. 범포(36)는 전술한 실시형태와 마찬가지로, 타이밍 벨트의 길이 방향 및 폭 방향으로 신축성을 가지는 특수 범포이다. 실시예 1의 타이밍 벨트의 각 부의 자세한 것은 도 12에 나타내는 표 1과 같다.

실시예 2는 도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이, 톱니 고무(41)와 범포(36) 사이에, 두께 0.2㎜의 중간 고무층(45)이 형성되어 있다. 중간 고무층(45)을 제외한 구성은 실시예 1과 같다. 즉 실시예 2에서는, 중간 고무층(45)이 형성되어 있으므로, 평탄면(31)의 평탄성은 높지만, 실시예 1의 평탄면(31)에는, 도 9의 (a)에 나타낸 바와 같이, 심선(44)의 존재에 의한 요철(凹凸)이 보여진다. 그리고, 실시예 2의 타이밍 벨트의 각 부의 자세한 것은 표 1에 나타낸 바와 같다.

비교예 1은 도 9의 (c)에 나타낸 바와 같이, 배킹 고무(71) 상에 톱니 고무(72)가 적층되고, 톱니 고무(72)에는 심선(73)이 매설되어 있다. 배킹 고무(71)와 톱니 고무(72)는 캐스터블(castable) 우레탄에 의해 성형된다. 톱니 고무(72)에 있어서, 횡단면의 중앙에는 평탄면(74)이 형성되고, 양측에는 벨트 톱니(75)가 형성되어 있다. 구동면의 표면에는 범포는 설치되어 있지 않고, 톱니 고무(72)에 의해 형성되어 있다. 비교예 1의 타이밍 벨트의 각 부의 자세한 것은 표 1에 나타낸 바와 같다.

비교예 2는 도 9의 (d)에 나타낸 바와 같이, 벨트 톱니(75)의 표면은 범포(76)에 의해 피복되어 있고, 평탄면(74)에는 톱니면(齒面; tooth surface) 연마 가공에 의해 톱니 고무(72)와 심선(73)의 일부분이 노출되어 있다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 배킹 고무(71)와 톱니 고무(72)는 실시예 1, 2와 마찬가지로 NBR 고무이다. 범포(76)는 타이밍 벨트의 길이 방향으로는 충분한 신축성을 가지지만, 폭 방향으로는 신축성을 거의 가지고 있지 않은 통상 범포이다.

비교예 3은 개략적으로 실시예 1의 구성과 같지만, 범포(76)의 구성이 상이하다. 즉 비교예 3에 있어서, 범포(76)는 비교예 2와 마찬가지로, 타이밍 벨트의 길이 방향으로는 충분한 신축성을 가지지만, 폭 방향으로는 신축성을 거의 가지고 있지 않은 통상의 범포이다. 도 9의 (e)에 나타낸 바와 같이, 벨트 톱니(75)는 정상부(75a)와 톱니 단부(75d) 사이의 코너부 및 톱니 단부(75d)와 평탄부(74)의 사이의 코너부에 있어서 알이 생겨 성형 불량으로 되고, 또한 평탄면(74)은, 범포의 톱니 고무에 대한 밀착성이 저하되어, 심선(73)에 의한 요철이 보여진다.

이들 타이밍 벨트에 대하여, 발진·발열 시험 및 슬라이딩 이동 저항 비교 시험을 실시하였다. 또한, 이들 타이밍 벨트를 시험기에 장착하여 흡인 시험을 실시하여, 석션 챔버에 생기는 부압을 측정하였다.

도 10은 발진·발열 시험에 사용한 시험기를 나타낸다. 이 시험기는 2개의 풀리(81, 82) 사이에, 석션 챔버(83)를 배치한 것이다. 실시예 또는 비교예의 타이밍 벨트를 풀리(81, 82)에 걸고 돌려, 석션 챔버(83)에 의해 타이밍 벨트의 평탄면에 대하여 부압을 작용시키면서 타이밍 벨트를 회동시켰다.

타이밍 벨트의 주위 길이는 762㎜, 폭은 38.1㎜이지만, 실시형태와는 달리, 흡인공(33)은 가공하지 않았다. 벨트 톱니의 톱니형은 타입 L, 피치는 9.525㎜, 톱니 높이는 1.91㎜, 톱니수는 80이었다. 풀리(81, 82)는 각각, 톱니수가 24이며, 회전수는 500 rpm였다. 석션 챔버(83)의 부압원에서의 흡인압의 설정값(게이지압)은 ―60 kPa이며, 석션 챔버(83)의 길이(타이밍 벨트의 길이 방향의 치수)는 180㎜였다. 석션 챔버(83)의 타이밍 벨트 측의 표면의 중앙에는, 타이밍 벨트의 평탄면의 폭 15㎜에 대응시켜, 폭이 13.5㎜의 흡인구(84)가 성형되었다.

석션 챔버(83)의 흡인구(84)를 타이밍 벨트의 평탄면에 접촉시켜 상기 설정 흡인압으로 타이밍 벨트를 흡인시키면서 타이밍 벨트를 1시간 연속 주행시킨 후, 석션 챔버(83)의 온도를 측정하고, 48시간 연속 주행시킨 후, 타이밍 벨트 및 풀리의 주변의 발진 상태를 관측하였다. 이 시험 결과에 대해서는 후술한다.

도 11은 슬라이딩 이동 저항 비교 시험에 사용한 시험기를 나타낸다. 풀리(81, 82)와 석션 챔버(83)의 구성은 발진·발열 시험과 같지만, 슬라이딩 이동 저항 비교 시험에서는, 타이밍 벨트의 평탄면의 중앙부에 흡인공을 형성하였다. 흡인공은, 타이밍 벨트의 길이 방향을 따라 19.05㎜의 피치로 설치하고, 흡인공의 직경은 4㎜였다. 타이밍 벨트의 배면[실시형태에 있어서의 반송면(37)] 측에 필름(85)을 설치하고, 필름(85)과 타이밍 벨트가 일체로 되어 작동할 때의 힘을 측정하였다. 그 외의 시험 조건은 발진·발열 시험과 같다.

도 13에 나타내는 표 2는, 발진·발열 시험과 슬라이딩 이동 저항 비교 시험의 결과, 흡인 시험의 결과, 및 타이밍 벨트의 성형성을 나타내고 있다.

발진 시험에 관하여는, 실시예 1, 2 모두, 마모(발진)는 볼 수 없었고, 양호한 결과가 얻어졌다. 또한, 발열 시험에서는, 시험 전의 온도는 26.7℃였지만, 실시예 1, 2 모두, 1시간 연속 주행 후의 온도는 41℃이며, 양호한 결과가 얻어졌다. 한편, 슬라이딩 이동 저항 비교 시험에 관한 것이며, 실시예 1, 2 모두 슬라이딩 이동 저항값은 1000g(9.8 N)이며, 비교적 작은 값을 나타낸다.

실시예 1, 2의 타이밍 벨트은 모두, 벨트 톱니의 성형성은 양호했다. 실시예 1의 타이밍 벨트는, 제조 공정에서, 심선의 권취 시에 심선으로부터 범포에 작용하는 부하(와인딩 장력) 때문에, 평탄면에 심선의 피치와 같은 피치의 요철이 존재한다. 이에 대하여 실시예 2의 타이밍 벨트는, 중간 고무층이 형성되므로, 평탄면에는 요철은 존재하지 않는다. 이 요철의 유무의 상위에 따라, 석션 흡인성에 근소한 차이가 보여지고, 실시예 1에서는 석션 챔버에 생긴 부압은 ―58 kPa이며, 측정값에 작은 불균일이 보여졌지만, 실시예 2에서는 석션 챔버에 생긴 부압은 ―60 kPa이며, 측정값에 불균일은 볼 수 없었고, 안정된 극히 양호한 결과가 얻어졌다. 즉 실시예 2의 타이밍 벨트에서는, 석션 챔버의 부압원의 흡인압이 감소하지 않고, 그대로 타이밍 벨트에 전달되고 있었다.

이에 대하여 비교예 1의 타이밍 벨트는, 벨트 톱니의 성형성은 양호하며, 평탄면의 평탄성도 양호하고, 석션 흡인성은 실시예 2와 같은 결과를 나타낸다. 그러나, 평탄면의 마찰 계수가 높은 우레탄이 직접 석션 챔버의 흡인구에 슬라이딩 접촉하므로, 마찰열로 발열하는 동시에 슬라이딩 이동 저항이 크게 되었다. 즉, 1시간 연속 주행 후의 온도는 65℃이며, 매우 높고, 또한 슬라이딩 이동 저항값은 2550g(25.0 N)였다. 또한, 마모(발진)도 볼 수 있어, 실용적이지 않은 것을 알 수 있었다.

비교예 2의 타이밍 벨트는, 벨트 톱니의 성형성은 양호했지만, 평탄면에 있어서, 톱니면의 연마 가공에 의해 심선이 일부 노출되는 동시에 버(burr)가 발생하였다. 그러므로, 석션 챔버에 생긴 부압은 ―58 kPa이며, 대략 양호하지만, 불균일이 크고 안정성이 부족하였다. 즉, 1시간 연속 주행 후의 온도는 50℃였지만, 슬라이딩 이동 저항값은 1500g(14.7 N)이며, 약간 크고, 또한 마모(발진)도 볼 수 있어, 실용적이지 않은 것을 알 수 있었다.

비교예 3의 타이밍 벨트는, 벨트 톱니는 둥그스름하게 되어 있어 성형성은 불량하며, 또한 평탄면에서는 심선의 피치와 같은 크기의 피치가 존재하여, 요철이 컸다. 그러므로, 석션 챔버에 생긴 부압은 ―50 kPa이며, 또한 불균일이 크게 안정성이 부족해 실용성은 부족했다. 그리고, 1시간 연속 주행 후의 온도는 41℃, 또한 슬라이딩 이동 저항값은 1000g(9.8 N)으로, 모두 양호하며, 마모(발진)도 보여지지 않았다.

30; 구동면
31; 평탄면
32; 벨트 톱니
36; 범포
37; 반송면
41; 톱니 고무
42; 배킹(backing) 고무
45; 중간 고무층

Claims

무단 형상(無端狀)의 석션(suction) 피더(feeder)용 타이밍 벨트로서,
평면 형상을 가지는 반송면(搬送面);
상기 반송면과는 반대측에 있고, 상기 타이밍 벨트의 폭 방향의 중앙부에는 상기 타이밍 벨트의 길이 방향을 따라 연장되는 평탄면이 형성되고, 상기 중앙부의 양 외측에는 상기 길이 방향을 따라 일정 간격마다 벨트 톱니가 형성된 구동면;
상기 구동면 모두를 피복하는 범포(帆布; fabric);
를 포함하고,
상기 범포가 상기 타이밍 벨트의 길이 방향 및 폭 방향의 양쪽에 대하여 신축성을 가지고, 상기 평탄면과, 인접하는 2개의 벨트 톱니 사이에 형성되는 톱니 바닥부와, 상기 벨트 톱니의 정상부(頂部)와, 상기 정상부와 상기 톱니 바닥부 사이에 있는 톱니 측부와, 상기 벨트 톱니의 상기 평탄면 측에 있는 톱니 단부를 피복하는,
석션 피더용 타이밍 벨트.
제1항에 있어서,
상기 구동면을 구성하는 톱니 고무 중에 심선(心線)이 설치되고, 상기 범포와 상기 심선 사이에 중간 고무층이 형성되는, 석션 피더용 타이밍 벨트.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 범포가 직포(織布; woven fabric)인, 석션 피더용 타이밍 벨트.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 범포의 상기 길이 방향에서의 신장률이 35% 이상이며, 상기 범포의 상기 폭 방향에서의 신장률이 10% 이상인, 석션 피더용 타이밍 벨트.
제4항에 있어서,
상기 범포의 상기 길이 방향에서의 신장률이 80% 이상이며, 상기 범포의 상기 폭 방향에서의 신장률이 50% 이상인, 석션 피더용 타이밍 벨트.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 평탄면에는, 상기 반송면까지 관통하는 흡인공이 길이 방향을 따라 소정 간격마다 천설(穿設)되는, 석션 피더용 타이밍 벨트.
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