特許 7406996 伝動ベルト

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-20

(45)【発行日】2023-12-28

(54)【発明の名称】伝動ベルト

(51)【国際特許分類】

   F16G 1/10 20060101AFI20231221BHJP

   F16G 1/08 20060101ALI20231221BHJP

   D01H 1/241 20060101ALI20231221BHJP

【ＦＩ】

F16G1/10

F16G1/08 A

D01H1/241 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020004762

(22)【出願日】2020-01-15

(65)【公開番号】P2021110443

(43)【公開日】2021-08-02

【審査請求日】2022-10-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000111085

【氏名又は名称】ニッタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002675

【氏名又は名称】弁理士法人ドライト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】栗谷 暁彦

(72)【発明者】

【氏名】藤本 竜二

(72)【発明者】

【氏名】永野 広大

【審査官】山本 健晴

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－３１６９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６３－００１９４８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００１－１３４１３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－１６４４３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１３３０２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１５７９２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｇ １／１０

Ｆ１６Ｇ １／０８

Ｄ０１Ｈ １／２４１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動プーリ、複数の案内プーリ、及び複数のスピンドルを備えるタンゼンシャル駆動方式のスピンドル駆動装置に適用可能な伝動ベルトであって、
第１表面層及び第２表面層と、
前記第１表面層と前記第２表面層の間に配置される心体層と
を有するベルト本体を備え、
前記心体層は前記ベルト本体の厚み方向の中心に対し前記第１表面層側にずれた位置に設けられており、
前記第１表面層の表面が前記複数のスピンドルに接触可能であり、
前記第２表面層の表面が前記駆動プーリ及び前記複数の案内プーリに接触可能である、
伝動ベルト。

【請求項2】

前記第１表面層と前記心体層の間に熱可塑性樹脂で形成された第１中間層と、
前記第２表面層と前記心体層の間に熱可塑性樹脂で形成された第２中間層と
を備える、請求項１に記載の伝動ベルト。

【請求項3】

前記第１中間層の厚みは、前記第２中間層の厚みより薄い、請求項２に記載の伝動ベルト。

【請求項4】

前記第１表面層の表面から前記心体層の中心までの厚み（Ｔ１）と、前記第２表面層の表面から前記心体層の中心までの厚み（Ｔ２）は、下記式（１）を満たす、請求項１～３のいずれか１項に記載の伝動ベルト。
１＜（Ｔ２／Ｔ１）≦１３・・・（１）

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、伝動ベルトに関する。

【背景技術】

【0002】

伝動ベルトは、紡機のスピンドル駆動装置に用いられる。例えば、特許文献１に記載のスピンドル駆動装置は、紡機機台の両側に設けられた複数のスピンドルと、伝動ベルトをスピンドルに押し付ける案内プーリと、駆動プーリとを備える。スピンドルは、紡機機台の中央に向かって凸となる円弧上に配置されている。伝動ベルトは、スピンドルの内側を通るように巻き掛けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平７－１５７９２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

紡機においては、生産性の向上が望まれていた。紡機の生産性は、スピンドル駆動装置を高速化することによって向上することが期待できる。

【0005】

本発明は、スピンドル駆動装置を高速化できる伝動ベルトを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る伝動ベルトは、第１表面層及び第２表面層と、前記第１表面層と前記第２表面層の間に配置される心体層とを有するベルト本体を備え、前記心体層は、前記ベルト本体の厚み方向の中心に対し前記第１表面層側にずれた位置に設けられている。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、伝動ベルトは、心体層が第１表面層側にずれた位置に設けられており、その分、走行速度が速い。したがって伝動ベルトは、スピンドル駆動装置を高速化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施形態に係る伝動ベルトの縦断面図である。

【図2】本実施形態に係る伝動ベルトの使用状態を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。

【0010】

図１に示す伝動ベルト１０は、心体層１２、第１中間層１４、第２中間層１６、第１表面層１８、及び第２表面層２０からなる帯状のベルト本体１１を備える。ベルト本体１１の厚みＴは、通常０．５ｍｍ～１０．０ｍｍである。ベルト本体１１の幅は、通常１０ｍｍ～５０００ｍｍである。図１におけるｘ方向を「長手方向」、ｙ方向を「幅方向」、ｚ方向を「厚み方向」という。伝動ベルト１０は、ベルト本体１１の両端同士を接合することによって、無端状とされている。心体層１２の一方の表面に設けられた層の数と他方の表面に設けられた層の数は、同じである。

【0011】

心体層１２は、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維、又はガラス繊維を縦糸、横糸の原料として用いた帆布で形成される。心体層１２の厚みの中心を通りｘ軸に平行な線をピッチラインＰＬと呼ぶ。心体層１２の厚みは、例えば０．３ｍｍ～１．０ｍｍである。ピッチラインＰＬとは、伝動ベルト１０が駆動プーリの外周に沿って曲げられてもベルト長手方向に伸縮せずに同じ長さを保つ、伝動ベルト１０のベルト長手方向の基準線である。

【0012】

第１中間層１４は心体層１２の一方の表面に、第２中間層１６は心体層１２の他方の表面に、それぞれ設けられている。第１中間層１４及び第２中間層１６は、熱可塑性樹脂で形成される。熱可塑性樹脂は、例えば、ポリウレタンエラストマー、ポリアミドエラストマー、ポリエステルエラストマー、ポリ塩化ビニル系エラストマー、又はポリオレフィン系エラストマーである。

【0013】

第１中間層１４の厚みは、例えば０．１ｍｍ～１．０ｍｍである。第２中間層１６の厚みは、例えば０．３ｍｍ～２．０ｍｍである。第１中間層１４の厚みは、第２中間層１６より薄い。すなわち、第２中間層１６は、第１中間層１４に比べ、厚い。第１中間層１４の厚みＴ３と第２中間層１６の厚みＴ４の比（Ｔ４／Ｔ３）は、例えば２～２０、又は３～２０である。

【0014】

第１表面層１８は第１中間層１４の心体層１２と反対側の表面に設けられている。第２表面層２０は第２中間層１６の心体層１２と反対側の表面に設けられている。第１表面層１８は、第１中間層１４と反対側に、外部に露出した第１表面２２を有する。第２表面層２０は、第２中間層１６と反対側に、外部に露出した第２表面２４を有する。第１表面層１８及び第２表面層２０は、ゴム、樹脂、帆布、又は合成皮革で形成されている。ゴムは、例えば、ミラブルウレタン、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ－ＮＢＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）、又はクロロスルフォン化ポリエチレンである。樹脂は、ポリウレタンエラストマー、ポリアミドエラストマー、ポリエステルエラストマー、ポリ塩化ビニル系エラストマー、又はポリオレフィン系エラストマーである。帆布は、例えば、ポリエステル繊維、又はナイロン繊維などの繊維を使用した帆布でもよい。第２表面層２０は、上記具体例の中から選択することができ、第１表面層１８と同じでもよいし、異なっていてもよい。

【0015】

第１表面層１８の厚みは、０．２ｍｍ～２．０ｍｍである。第２表面層２０の厚みは、０．２ｍｍ～２．０ｍｍである。第１表面層１８の厚み及び第２表面層２０の厚みは同じでもよいし、異なっていてもよい。第１表面層１８及び第２表面層２０の硬度（ＪＩＳ－Ａ）は、６０～８３°以下であることが好ましく、７０°以下であることがより好ましい。第１表面層１８及び第２表面層２０の硬度は、ＪＩＳ Ｋ６３０１に準拠して求めることができる。

【0016】

心体層１２は、ベルト本体１１の厚み方向の中心に対し前記第１表面層１８側にずれた位置に設けられている。第１表面層１８と第２表面層２０の厚みが同じ場合、心体層１２は、（Ｔ４－Ｔ３）／２で表される長さ分だけ、ベルト本体１１の厚み方向の中心から第１表面層１８側にずれた位置に設けられている。伝動ベルト１０は、ピッチラインＰＬに対し厚みが非対称である。

【0017】

ベルト本体１１の厚みＴは、第１表面２２から心体層１２の中心までの厚み（以下、「表面側厚み」という。）Ｔ１と、第２表面２４から心体層１２の中心までの厚み（以下、「プーリ側厚み」という。）Ｔ２によって、Ｔ＝Ｔ１＋Ｔ２で表される。表面側厚みＴ１は、プーリ側厚みＴ２より薄い。表面側厚みＴ１とプーリ側厚みＴ２は、下記式（１）で表される。
１＜（Ｔ２／Ｔ１）≦１３・・・（１）

【0018】

次に、伝動ベルトの製造方法を説明する。伝動ベルト１０は、心体層１２、第１中間層１４、第２中間層１６、第１表面層１８、及び第２表面層２０を固着できる方法であれば、任意の方法によって製造することができる。

【0019】

まず、帯状に成形した心体層１２の両面に、コーティングまたはディッピングにより接着剤を塗布する。接着剤が塗布された心体層１２の両面に、第１中間層１４及び第２中間層１６を押出ラミネーションによりラミネートする。押出ラミネーションは、中心軸同士が平行に配置された一対のラミネートロールと、ラミネートロール間に溶融樹脂を押し出すＴダイとを備える装置（図示しない）を用いる。一対のラミネートロール間に心体層１２を走行させ、心体層１２に片面ずつ第１中間層１４又は第２中間層１６を貼合する。第２中間層１６の厚みＴ４を第１中間層１４の厚みＴ３より厚く形成するには、心体層１２を走行させる速度を遅くする。すなわち第２中間層１６を形成する場合の心体層１２の走行速度は、第１中間層１４を形成する場合の心体層１２の走行速度より遅い。このようにして、第１中間層１４の厚みＴ３より第２中間層１６の厚みＴ４が厚くなるように形成する。

【0020】

なお、第１中間層１４、第２中間層１６の厚みは、成型速度を変更して変更する場合に限られない。例えば、溶融樹脂の吐出量を変えることで厚みを変更してもよい。また、所定の厚みの樹脂シートを心体層に重ね、プレスや加硫機などで溶融成型することで厚みを変更してもよい。

【0021】

次いで、第１表面層１８及び第２表面層２０をそれぞれ形成する。例えば、第１表面層１８及び第２表面層２０をゴムで形成する場合、カレンダー加工等により、シート状のゴム材料を作製し、得られたシート状のゴム材料を第１中間層１４及び第２中間層１６の心体層１２の反対側の表面に転写して配置することができる。

【0022】

第１表面層１８及び第２表面層２０の転写にあたっては、シート状のゴム材料を第１中間層１４及び第２中間層１６の各表面に配置し、加熱加圧条件下で圧搾加硫を行って、心体層１２と、心体層１２の両面にそれぞれ設けられた第１中間層１４及び第２中間層１６と、第１中間層１４の上に設けられた第１表面層１８と、第２中間層１６の上に設けられた第２表面層２０とを備えた本実施形態の伝動ベルト１０が得られる。

【0023】

このようにして得られた伝動ベルト１０は、適用される装置等に応じて所望の寸法とすることができる。例えば、幅は２０ｍｍ～６０ｍｍ程度、長さは１０ｍ～１６０ｍ程度とすることができる。本実施形態の伝動ベルト１０は、両端部をフィンガー継手により継ぎ合せて無端状とすることができる。

【0024】

次に、伝動ベルト１０の使用状態について図２を参照して説明する。伝動ベルト１０は、図２に示すスピンドル駆動装置２５に装着される。図２におけるｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向は、図１と同じである。ｘ方向はスピンドル駆動装置２５の長手方向、ｚ方向はスピンドル駆動装置２５の短手方向でもある。ｙ方向は、ｘ方向及びｚ方向に直交する方向である。

【0025】

図２に示すスピンドル駆動装置２５は、タンゼンシャル駆動方式であって、紡機機台２７と、駆動プーリ２６と、複数の案内プーリとしての第１案内プーリ２８及び複数の第２案内プーリ２９と、複数のスピンドル３０とを備える。紡機機台２７は、図２のｘｚ平面に平行であって、ｘ方向を長手方向とする設置面３２を有する。設置面３２の長手方向の一端である図中左端に駆動プーリ２６が設けられている。駆動プーリ２６は、図示しないモータの駆動軸に連結されている。駆動プーリ２６の回転軸は、設置面３２に対し垂直方向（ｙ方向）であって設置面３２に対し回転可能に支持されている。

【0026】

設置面３２に対し垂直方向（ｙ方向）であって設置面３２に対し回転可能に支持された回転軸を有する第１案内プーリ２８が、設置面３２の長手方向の他端に設けられている。複数の第２案内プーリ２９は、駆動プーリ２６の回転軸と第１案内プーリ２８の回転軸を結ぶ長手方向に平行な仮想線Ｌ１を挟んで短手方向の両側を一組とし、長手方向に沿って４組配置されている。実際の紡機は１８組の第２案内プーリ２９が設けられており、２５６錘の第１案内プーリ２８が並んでいる。第２案内プーリ２９の回転軸は、設置面３２に対し垂直方向（ｙ方向）であって設置面３２に対し回転可能に支持されている。以下、紡機機台２７の長手方向の一端（図２中左端）を上流、他端（図２中右端）を下流と呼ぶ。

【0027】

複数のスピンドル３０は、長手方向に隣合う第２案内プーリ２９同士の間に配置されている。複数のスピンドル３０は、設置面３２に対し垂直方向（ｙ方向）であって設置面３２に対し回転可能に支持されている。複数のスピンドル３０の回転軸は、長手方向に隣合う第２案内プーリ２９同士を結ぶ円弧上にほぼ等間隔で配置されている。円弧は、仮想線Ｌ１に向かって近づく方向に突出している。一組の第２案内プーリ２９の間に配置される複数のスピンドル３０は、図２の場合、７個である。

【0028】

駆動プーリ２６と、第１案内プーリ２８、及び第２案内プーリ２９に、伝動ベルト１０が巻き掛けられている。伝動ベルト１０の第２表面２４が、駆動プーリ２６と、第１案内プーリ２８、及び第２案内プーリ２９に接している。伝動ベルト１０は、第２案内プーリ２９間において、複数のスピンドル３０に対して接線方向に走行する。伝動ベルト１０は、複数のスピンドル３０の紡機機台２７の内側、すなわち仮想線Ｌ１に近い側を通る。

【0029】

伝動ベルト１０は、仮想線Ｌ１を挟んで両側にそれぞれ３個の円弧上に配置された合計４２個のスピンドル３０に巻き掛けられている。伝動ベルト１０の第１表面２２が複数のスピンドル３０に接している。

【0030】

駆動プーリ２６は、図２における時計回転方向（矢印方向）に回転する。駆動プーリ２６から送り出された伝動ベルト１０は、下流側のすぐ隣に配置された第２案内プーリ２９に対し紡機機台２７の外側を通って、当該第２案内プーリ２９と第２表面２４で接し、紡機機台２７の内側へ折り返される。

【0031】

折り返された伝動ベルト１０は、当該第２案内プーリ２９の下流側に円弧上に配置された７個のスピンドル３０に対し紡機機台２７の内側を通って、スピンドル３０と第１表面２２で接する。７個のスピンドル３０と順に接した伝動ベルト１０は、当該７個のスピンドル３０の下流側の第２案内プーリ２９に対し紡機機台２７の外側を通って当該第２案内プーリ２９と第２表面２４で接し、紡機機台２７の内側へ折り返される。

【0032】

伝動ベルト１０は、このような動作を繰り返し、最も下流に配置された第１案内プーリ２８へ到達する。第１案内プーリ２８へ到達した伝動ベルト１０は、第１案内プーリ２８に対し紡機機台２７の外側を通って第１案内プーリ２８と第２表面２４で接し、上流へ折り返される。折り返された伝動ベルト１０は、上流側のすぐ隣に配置された第２案内プーリ２９に対し紡機機台２７の外側を通って、当該第２案内プーリ２９と第２表面２４で接し、紡機機台２７の内側へ折り返される。

【0033】

折り返された伝動ベルト１０は、第２案内プーリ２９の上流側に円弧上に配置された７個のスピンドル３０に対し紡機機台２７の内側を通って、スピンドル３０と第１表面２２で接する。７個のスピンドル３０と順に接した伝動ベルト１０は、当該７個のスピンドル３０の下流側の第２案内プーリ２９に対し紡機機台２７の外側を通って第２表面２４で接し、紡機機台２７の内側へ折り返される。伝動ベルト１０は、上記のような動作を繰り返し、駆動プーリ２６へ戻る。

【0034】

伝動ベルト１０は、駆動プーリ２６、第１案内プーリ２８、及び第２案内プーリ２９に対し紡機機台２７の外側を通り、複数のスピンドル３０に対し紡機機台２７の内側を通って、上流と下流の間を循環する。伝動ベルト１０の走行速度Ｖは、Ｖ（ｍ／ｓｅｃ）＝{（π×Ｄ×ｎ）／（６０×１０００）}で表される。なお、Ｄはピッチ円直径、ｎは駆動プーリの回転数とする。ピッチ円直径Ｄは、プーリに巻付いたベルトの基準線がなす直径である。

【0035】

一般的に、伝動ベルトは、駆動プーリに接する表面が収縮し、駆動プーリに接する表面と反対側の表面が伸長し、全体の厚みのいずれかの位置に、伸縮しない基準線を有する。例えば、基準線が全体の厚みの半分の位置にあるとした場合、ピッチ円直径Ｄは、駆動プーリの半径をｒ、伝動ベルトの全体厚みをＴとすると、Ｄ＝２×（ｒ＋０．５Ｔ）で表される。すなわち伝動ベルトの走行速度Ｖは、ピッチ円直径Ｄに比例し、基準線の位置が駆動プーリの中心から離れるほど、速くなる。

【0036】

駆動プーリ２６に巻き掛けられた伝動ベルト１０は、第１表面２２が伸長し、第２表面２４が収縮するが、心体層１２は伸縮しない。すなわち伝動ベルト１０は、ピッチラインＰＬが基準線である。この場合、ピッチ円直径Ｄは、駆動プーリ２６の半径ｒと、プーリ側厚みＴ２により、Ｄ＝２×（ｒ＋Ｔ２）で表される。

【0037】

プーリ側厚みＴ２が表面側厚みＴ１より厚いので、伝動ベルト１０の基準線の位置は駆動プーリ２６の中心からより離れているといえる。すなわち伝動ベルト１０は、ピッチラインＰＬが第１表面２２側にずれた位置に設けられており、プーリ側厚みＴ２が大きいので、その分、走行速度が速い。したがって伝動ベルト１０は、スピンドル駆動装置２５を高速化することができる。

【0038】

（変形例）
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。

【0039】

例えば、第２案内プーリ２９は４組（合計８個）である場合について説明したが、本発明はこれに限らず、３組以下、又は５組以上でもよい。スピンドルは第２案内プーリ２９間にそれぞれ７個ずつ設ける場合について説明したが、本発明はこれに限らず、６個以下、又は８個以上でもよい。

【0040】

第１中間層１４及び第２中間層１６は、それぞれ１層である場合について説明したが、本発明はこれに限らない。第１中間層１４及び第２中間層１６は、２つ以上の樹脂が積層された複数の層で形成されていてもよい。

【符号の説明】

【0041】

１０ 伝動ベルト
１１ ベルト本体
１２ 心体層
１４ 第１中間層
１６ 第２中間層
１８ 第１表面層
２０ 第２表面層
２２ 第１表面
２４ 第２表面
２５ スピンドル駆動装置
２６ 駆動プーリ
２７ 紡機機台
２８ 第１案内プーリ
２９ 第２案内プーリ
３０ スピンドル
３２ 設置面

【図1】

【図2】