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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-03
(45)【発行日】2024-04-11
(54)【発明の名称】歯付プーリ及び伝動システム
(51)【国際特許分類】
F16H 55/38 20060101AFI20240404BHJP
F16H 7/02 20060101ALI20240404BHJP
【ＦＩ】
F16H55/38 A
F16H7/02 A
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2024509519
(86)(22)【出願日】2024-02-05
(86)【国際出願番号】 JP2024003714
【審査請求日】2024-02-26
(31)【優先権主張番号】P 2023038561
(32)【優先日】2023-03-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000005061
【氏名又は名称】バンドー化学株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000280
【氏名又は名称】弁理士法人サンクレスト国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】吉見 武将
【審査官】増岡 亘
(56)【参考文献】
【文献】特開２００５－４２８６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－３０８６６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１－３１６５４３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｈ ５５／３８
Ｆ１６Ｈ ７／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
歯付ベルトのベルト歯と噛み合うプーリ溝が外周に沿って一定のピッチで設けられた歯付プーリであって、前記歯付ベルトは、ＪＩＳ Ｂ １８５７－２（２０１５）に規定される種類がＳ５Ｍのプーリと噛み合う歯付ベルトであり、
前記歯付プーリは、プーリ溝の幅寸法として、前記プーリ溝の軸方向に垂直な断面において上寸法と下寸法とを有し、
前記上寸法は、プーリ溝の中心線と歯付プーリの歯先円との交点から０．５０ｍｍ径方向内側の点を通る前記中心線の垂線と、前記プーリ溝の輪郭線と、が交わる２つの交点間の距離であり、
前記下寸法は、プーリ溝の中心線と歯付プーリの歯先円との交点から１．５０ｍｍ径方向内側の点を通る前記中心線の垂線と、前記プーリ溝の輪郭線と、が交わる２つの交点間の距離であり、
前記下寸法は、２．２０ｍｍ以下であり、
前記下寸法に対する前記上寸法の比は、１．４０以上である、歯付プーリ。
【請求項2】
前記プーリ溝は、溝底半径ｒｂが、０．４０ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下である、請求項１に記載の歯付プーリ。【請求項3】
歯付ベルトと、歯付プーリと、を備える伝動システムであって、前記歯付ベルトは、ＪＩＳ Ｂ １８５７－２（２０１５）に規定される種類がＳ５Ｍのプーリと噛み合う歯付ベルトであり、
前記歯付プーリは、請求項１又は２に記載の歯付プーリである、伝動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、歯付プーリ及び伝動システムに関する。
本出願は、２０２３年３月１３日出願の日本出願第２０２３－０３８５６１号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
本出願は、２０２３年３月１３日出願の日本出願第２０２３－０３８５６１号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
【背景技術】
【0002】
歯付ベルト及び歯付プーリを含む伝動システムは、例えば、カメラ、コンピュータ、複写機などの精密機械、ロボットなどの一般産業用機械等において、同期伝動が必要なベルト伝動系に使用されている。
これらの伝動システムは、良好な位置決め性を有することが求められる。
これらの伝動システムは、良好な位置決め性を有することが求められる。
【0003】
伝動システムの位置決め精度を向上させるためには、バックラッシを低減させることが検討できる。
特許文献１には、歯付ベルトとプーリとからなり、ベルトとプーリの静的なかみ合いでベルト歯部をプーリ溝壁に接触させた状態において、ベルト歯元部とプーリ溝壁間及びベルト歯先部とプーリ溝壁間には隙間がない歯付ベルトの駆動装置であって、プーリ溝を設計するに際し、歯付ベルトの成形収縮率を見込んでプーリ溝の寸法設計を行うことを特徴とする歯付プーリの設計方法、が記載されている。
特許文献１には、歯付ベルトとプーリとからなり、ベルトとプーリの静的なかみ合いでベルト歯部をプーリ溝壁に接触させた状態において、ベルト歯元部とプーリ溝壁間及びベルト歯先部とプーリ溝壁間には隙間がない歯付ベルトの駆動装置であって、プーリ溝を設計するに際し、歯付ベルトの成形収縮率を見込んでプーリ溝の寸法設計を行うことを特徴とする歯付プーリの設計方法、が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００４－３０８６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に記載された発明は、バックラッシが極めて小さくなるように設計されているため、位置決め精度の向上が期待できる。
しかしながら、特許文献１に記載された発明は、ベルトとプーリとの噛み合い部分全体に亘ってバックラッシを小さくしている。そのため、特許文献１に記載の方法で設計された駆動装置は、ベルト歯の早期摩耗が発生したり、ベルト歯の歯元部に応力が集中してベルト歯の破損が発生したりすることがある。従って、特許文献１に記載された発明は、ベルトの耐久性が大きく低下するという課題があった。
しかしながら、特許文献１に記載された発明は、ベルトとプーリとの噛み合い部分全体に亘ってバックラッシを小さくしている。そのため、特許文献１に記載の方法で設計された駆動装置は、ベルト歯の早期摩耗が発生したり、ベルト歯の歯元部に応力が集中してベルト歯の破損が発生したりすることがある。従って、特許文献１に記載された発明は、ベルトの耐久性が大きく低下するという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、優れた位置決め精度を有する伝動システムを構成し、ベルトの耐久性を低下させにくい歯付プーリ、及びこのような歯付プーリを有する伝動システムを提供することを目的とする。
【0007】
（１）本発明の歯付プーリは、
歯付ベルトのベルト歯と噛み合うプーリ溝が外周に沿って一定のピッチで設けられた歯付プーリであって、
上記歯付ベルトは、ＪＩＳ Ｂ １８５７－２（２０１５）に規定される種類がＳ５Ｍのプーリと噛み合う歯付ベルトであり、
上記歯付プーリは、プーリ溝の幅寸法として、上記プーリ溝の軸方向に垂直な断面において上寸法と下寸法とを有し、
上記上寸法は、プーリ溝の中心線と歯付プーリの歯先円との交点から０．５０ｍｍ径方向内側の点を通る上記中心線の垂線と、上記プーリ溝の輪郭線と、が交わる２つの交点間の距離であり、
上記下寸法は、プーリ溝の中心線と歯付プーリの歯先円との交点から１．５０ｍｍ径方向内側の点を通る上記中心線の垂線と、上記プーリ溝の輪郭線と、が交わる２つの交点間の距離であり、
上記下寸法は、２．２０ｍｍ以下であり、
上記下寸法に対する上記上寸法の比は、１．４０以上である。
歯付ベルトのベルト歯と噛み合うプーリ溝が外周に沿って一定のピッチで設けられた歯付プーリであって、
上記歯付ベルトは、ＪＩＳ Ｂ １８５７－２（２０１５）に規定される種類がＳ５Ｍのプーリと噛み合う歯付ベルトであり、
上記歯付プーリは、プーリ溝の幅寸法として、上記プーリ溝の軸方向に垂直な断面において上寸法と下寸法とを有し、
上記上寸法は、プーリ溝の中心線と歯付プーリの歯先円との交点から０．５０ｍｍ径方向内側の点を通る上記中心線の垂線と、上記プーリ溝の輪郭線と、が交わる２つの交点間の距離であり、
上記下寸法は、プーリ溝の中心線と歯付プーリの歯先円との交点から１．５０ｍｍ径方向内側の点を通る上記中心線の垂線と、上記プーリ溝の輪郭線と、が交わる２つの交点間の距離であり、
上記下寸法は、２．２０ｍｍ以下であり、
上記下寸法に対する上記上寸法の比は、１．４０以上である。
【0008】
上記歯付プ－リは、歯付プーリのプーリ溝底側の幅寸法を小さくすることで、噛み合い状態でのプーリ溝の溝底側のバックラッシを小さくして位置決め精度を向上させている。更に、上記歯付プ－リは、歯付プーリの下寸法に対する上寸法の比を大きくすることで、ベルト歯とプーリ溝とがスムーズに噛み合いを開始することができる。
そのため、上記歯付プ－リを備える伝動システムは、優れた位置決め精度を有しつつ、噛み合い時に歯付ベルトが摩耗されにくい。
そのため、上記歯付プ－リを備える伝動システムは、優れた位置決め精度を有しつつ、噛み合い時に歯付ベルトが摩耗されにくい。
【0009】
（２）好ましくは、上記（１）に記載の歯付プーリにおいて、
上記プーリ溝の溝底半径ｒｂが、０．４０ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下である。
この歯付プーリは、プーリ溝の溝底が狭くなりやすく、歯付ベルトと噛み合った際の位置決め精度を向上させるのにより適している。
上記プーリ溝の溝底半径ｒｂが、０．４０ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下である。
この歯付プーリは、プーリ溝の溝底が狭くなりやすく、歯付ベルトと噛み合った際の位置決め精度を向上させるのにより適している。
【0010】
（３）本発明の伝動システムは、歯付ベルトと歯付プーリとを備える伝動システムであって、
上記歯付ベルトは、ＪＩＳ Ｂ １８５７－２（２０１５）に規定される種類がＳ５Ｍのプーリと噛み合う歯付ベルトであり、
上記歯付プーリは、上記（１）又は（２）に記載の歯付プーリである。
この伝動システムは、位置決め精度に優れ、歯付ベルトが摩耗しにくい。
上記歯付ベルトは、ＪＩＳ Ｂ １８５７－２（２０１５）に規定される種類がＳ５Ｍのプーリと噛み合う歯付ベルトであり、
上記歯付プーリは、上記（１）又は（２）に記載の歯付プーリである。
この伝動システムは、位置決め精度に優れ、歯付ベルトが摩耗しにくい。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、優れた位置決め精度を有しつつ、歯付ベルトの耐久性を損ないにくい伝動システムを提供できる。また、この伝動システムを構成する歯付プーリを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。
【0014】
（伝動システム）
図１は、本発明の実施形態に係る伝動システム１を模式的に示す側面図である。
伝動システム１は、ロボット等の位置決め精度が求められる用途に好適に用いられる。また、ロボット以外にも、カメラ、コンピュータ、複写機などの精密機械、紙幣搬送装置などの精密搬送装置、工作機械、印刷機械等にも好適に用いられる。
図１は、本発明の実施形態に係る伝動システム１を模式的に示す側面図である。
伝動システム１は、ロボット等の位置決め精度が求められる用途に好適に用いられる。また、ロボット以外にも、カメラ、コンピュータ、複写機などの精密機械、紙幣搬送装置などの精密搬送装置、工作機械、印刷機械等にも好適に用いられる。
【0015】
伝動システム１は、図１に示されるように、駆動プーリ２２と、従動プーリ２４と、歯付ベルト１０とを備える。駆動プーリ２２及び従動プーリ２４は、それぞれ複数のプーリ溝２１が形成されている。歯付ベルト１０は、プーリ溝２１と噛み合う複数のベルト歯１２（図２参照）を有し、駆動プーリ２２及び従動プーリ２４に掛け渡されている。
【0016】
駆動プーリ２２及び従動プーリ２４は、いずれも歯付ベルト１０のベルト歯１２と噛み合うプーリ溝２１が所定のピッチで外周に沿って均等な間隔で設けられている。駆動プーリ２２のプーリ溝２１と、従動プーリ２４のプーリ溝２１とは同一形状である。以下、駆動プーリ２２と従動プーリ２４の両者を合わせて、単に歯付プーリ２０ともいう。
【0017】
伝動システム１は、駆動源からの動力を従動側に伝達する。伝動システム１において、ベルト走行速度は、例えば１０～２０００ｍ／ｍｉｎである、伝動システム１において、伝達容量は、例えば０．０１～５０ＫＷである。
【0018】
（歯付ベルト）
図２は、本発明の実施形態に係る歯付ベルト１０の一部を示す斜視図である。この歯付ベルト１０は伝動システム１を構成する。
本実施形態で採用される歯付ベルト１０は、ＪＩＳ Ｂ １８５７－２（２０１５）に規定される種類がＳ５Ｍのプーリと噛み合う歯付ベルトである。
このような歯付ベルト１０としては、ＪＩＳ Ｂ １８５７－１（２０１５）に規定される種類がＳ５Ｍの歯付ベルトがある。
本発明の実施形態で採用される歯付ベルト１０は、ＪＩＳ Ｂ １８５７－２（２０１５）に規定される種類がＳ５Ｍのプーリと噛み合う歯付ベルトであればよい。この歯付ベルト１０は、必ずしも全ての寸法数値が、ＪＩＳ Ｂ １８５７－１（２０１５）に規定される種類がＳ５Ｍの歯付ベルトと一致していなくてもよい。
図２は、本発明の実施形態に係る歯付ベルト１０の一部を示す斜視図である。この歯付ベルト１０は伝動システム１を構成する。
本実施形態で採用される歯付ベルト１０は、ＪＩＳ Ｂ １８５７－２（２０１５）に規定される種類がＳ５Ｍのプーリと噛み合う歯付ベルトである。
このような歯付ベルト１０としては、ＪＩＳ Ｂ １８５７－１（２０１５）に規定される種類がＳ５Ｍの歯付ベルトがある。
本発明の実施形態で採用される歯付ベルト１０は、ＪＩＳ Ｂ １８５７－２（２０１５）に規定される種類がＳ５Ｍのプーリと噛み合う歯付ベルトであればよい。この歯付ベルト１０は、必ずしも全ての寸法数値が、ＪＩＳ Ｂ １８５７－１（２０１５）に規定される種類がＳ５Ｍの歯付ベルトと一致していなくてもよい。
【0019】
図２には、歯付ベルト１０の一部のみが示される。歯付ベルト１０は、エンドレスの噛み合い伝動ベルトである。
歯付ベルト１０のベルト長さは、例えば、１５０ｍｍ以上５０００ｍｍ以下である。
歯付ベルト１０のベルト幅は、例えば、５ｍｍ以上２００ｍｍ以下である。
歯付ベルト１０のベルト長さは、例えば、１５０ｍｍ以上５０００ｍｍ以下である。
歯付ベルト１０のベルト幅は、例えば、５ｍｍ以上２００ｍｍ以下である。
【0020】
歯付ベルト１０は、内周面に複数のベルト歯１２を有する。歯付ベルト１０は、図２に示されるように、ベルト本体１１、心線１３、及び補強布１４を備える。図２に示される歯付ベルト１０のベルト歯１２は直歯である。
本発明の実施形態において、ベルト歯１２は、歯筋がベルト幅方向に対して傾斜するハス歯でもよい。
本発明の実施形態において、ベルト歯１２は、歯筋がベルト幅方向に対して傾斜するハス歯でもよい。
【0021】
歯付ベルト１０が備えるベルト本体１１は、帯状を有し、ベルト長手方向に垂直な断面の形状が矩形の基部１１ａと、この基部１１ａの内周側に設けられた複数の歯部１１ｂとを備える。これら複数の歯部１１ｂは、基部１１ａに一体化されている。複数の歯部１１ｂは、ベルト長さ方向に沿って、所定の間隔をあけて等間隔に設けられている。
歯付ベルト１０において、補強布１４は、歯部１１ｂの内周面を覆うように設けられている。歯付ベルト１０において、ベルト歯１２は、歯部１１ｂと補強布１４とで構成されている。
ベルト本体１１、心線１３、及び補強布１４のそれぞれの構成材料としては、公知の材料を採用することができる。心線１３及び補強布１４は、いずれも任意の構成部材である。
歯付ベルト１０の製造は、従来公知の方法を用いて行うことができる。
歯付ベルト１０において、補強布１４は、歯部１１ｂの内周面を覆うように設けられている。歯付ベルト１０において、ベルト歯１２は、歯部１１ｂと補強布１４とで構成されている。
ベルト本体１１、心線１３、及び補強布１４のそれぞれの構成材料としては、公知の材料を採用することができる。心線１３及び補強布１４は、いずれも任意の構成部材である。
歯付ベルト１０の製造は、従来公知の方法を用いて行うことができる。
【0022】
（歯付プーリ）
本発明の実施形態で採用される歯付プーリ２０は、上述した歯付ベルト１０と噛み合う歯付プーリである。歯付プーリ２０は、プーリ溝２１の側面視形状が特定の形状を有している。
そのため、歯付プーリ２０を備える伝動システム１は、位置決め精度に優れ、かつ歯付ベルト１０の摩耗が発生しにくい。
本発明の実施形態で採用される歯付プーリ２０は、上述した歯付ベルト１０と噛み合う歯付プーリである。歯付プーリ２０は、プーリ溝２１の側面視形状が特定の形状を有している。
そのため、歯付プーリ２０を備える伝動システム１は、位置決め精度に優れ、かつ歯付ベルト１０の摩耗が発生しにくい。
【0023】
歯付プーリ２０は、例えば、ステンレス製である。
歯付プーリ２０は、外周に沿って歯付ベルト１０のベルト歯１２と噛み合うプーリ溝２１が所定のピッチで設けられている。
歯付プーリ２０の外径は、例えば１５ｍｍ以上３００ｍｍ以下である。
歯付プーリ２０は、フランジを備えていてもよい。
歯付プーリ２０は、外周に沿って歯付ベルト１０のベルト歯１２と噛み合うプーリ溝２１が所定のピッチで設けられている。
歯付プーリ２０の外径は、例えば１５ｍｍ以上３００ｍｍ以下である。
歯付プーリ２０は、フランジを備えていてもよい。
【0024】
図３は、歯付プーリ２０が有するプーリ溝２１の１つを示す図である。図３には、プーリ溝２１の側面視形状を示す。
図３において、一点鎖線ＣＬはプーリ溝２１の中心線であり、点Ｐはプーリ溝２１の中心線ＣＬと歯付プーリ２０の歯先円ＴＣとの交点である。
図３において、点ＰＵは点Ｐから０．５０ｍｍ径方向内側の点であり、点ＰＭは点Ｐから１．００ｍｍ径方向内側の点であり、点ＰＬは点Ｐから１．５０ｍｍ径方向内側の点である。
図３において、一点鎖線ＣＬはプーリ溝２１の中心線であり、点Ｐはプーリ溝２１の中心線ＣＬと歯付プーリ２０の歯先円ＴＣとの交点である。
図３において、点ＰＵは点Ｐから０．５０ｍｍ径方向内側の点であり、点ＰＭは点Ｐから１．００ｍｍ径方向内側の点であり、点ＰＬは点Ｐから１．５０ｍｍ径方向内側の点である。
【0025】
図３において、ＷＵ、ＷＭ及びＷＬは、プーリ溝２１の幅寸法である。
幅寸法ＷＵはプーリ溝２１の上寸法である。この上寸法ＷＵは、点ＰＵを通る中心線ＣＬの垂線とプーリ溝２１の輪郭線２５との交点をＩＵ１、ＩＵ２とした際の、交点ＩＵ１と交点ＩＵ２との距離である。
幅寸法ＷＬはプーリ溝２１の下寸法である。この下寸法ＷＬは、点ＰＬを通る中心線ＣＬの垂線とプーリ溝２１の輪郭線２５との交点をＩＬ１、ＩＬ２とした際の、交点ＩＬ１と交点ＩＬ２との距離である。
幅寸法ＷＭはプーリ溝２１の中寸法である。この中寸法ＷＭは、点ＰＭを通る中心線ＣＬの垂線とプーリ溝２１の輪郭線２５との交点をＩＭ１、ＩＭ２とした際の、交点ＩＭ１と交点ＩＭ２との距離である。
幅寸法ＷＵはプーリ溝２１の上寸法である。この上寸法ＷＵは、点ＰＵを通る中心線ＣＬの垂線とプーリ溝２１の輪郭線２５との交点をＩＵ１、ＩＵ２とした際の、交点ＩＵ１と交点ＩＵ２との距離である。
幅寸法ＷＬはプーリ溝２１の下寸法である。この下寸法ＷＬは、点ＰＬを通る中心線ＣＬの垂線とプーリ溝２１の輪郭線２５との交点をＩＬ１、ＩＬ２とした際の、交点ＩＬ１と交点ＩＬ２との距離である。
幅寸法ＷＭはプーリ溝２１の中寸法である。この中寸法ＷＭは、点ＰＭを通る中心線ＣＬの垂線とプーリ溝２１の輪郭線２５との交点をＩＭ１、ＩＭ２とした際の、交点ＩＭ１と交点ＩＭ２との距離である。
【0026】
歯付プーリ２０において、プーリ溝２１の下寸法ＷＬは、２．２０ｍｍ以下である。
この場合、歯付プーリ２０のプーリ溝２１の溝底側の幅が狭いため、歯付ベルト１０との噛み合い時に、プーリ溝２１の溝底側において、バックラッシが少ない。そのため、歯付プーリ２０を備える伝動システム１は、優れた位置決め精度を確保することができる。
一方、下寸法ＷＬが２．２０ｍｍを超えると、歯付ベルトとの噛み合い時に、歯付プーリ２０のプーリ溝２１の溝底側において、バックラッシが大きく、歯付プーリ２０を備える伝動システム１の位置決め精度が低下する。
下寸法ＷＬは、２．００ｍｍ以上が好ましい。
この場合、歯付プーリ２０のプーリ溝２１の溝底側の幅が狭いため、歯付ベルト１０との噛み合い時に、プーリ溝２１の溝底側において、バックラッシが少ない。そのため、歯付プーリ２０を備える伝動システム１は、優れた位置決め精度を確保することができる。
一方、下寸法ＷＬが２．２０ｍｍを超えると、歯付ベルトとの噛み合い時に、歯付プーリ２０のプーリ溝２１の溝底側において、バックラッシが大きく、歯付プーリ２０を備える伝動システム１の位置決め精度が低下する。
下寸法ＷＬは、２．００ｍｍ以上が好ましい。
【0027】
歯付プーリ２０のプーリ溝２１において、下寸法ＷＬに対する上寸法ＷＵの比（ＷＵ／ＷＬ）は、１．４０以上である。
この場合、歯付プーリ２０のプーリ溝２１の歯先側の幅寸法（上寸法）が狭くなっていない。そのため、プーリ溝２１が歯付ベルト１０のベルト歯１２と噛み合う際に、噛み合い始め、噛合い終わりにおいてベルト歯１２の歯元に応力集中が発生しにくく、ベルト歯１２の早期摩耗を回避することができる。
下寸法ＷＬを２．２０ｍｍ以下にしつつ、ＷＵ／ＷＬを１．４０未満とした場合は、位置決め精度は確保できるものの、ベルト歯１２が早期に摩耗し、歯付ベルト１０ベルト寿命が短くなってしまう。
ＷＵ／ＷＬは、１．６０以下が好ましく、１．４５以下がより好ましい。
この場合、歯付プーリ２０のプーリ溝２１の歯先側の幅寸法（上寸法）が狭くなっていない。そのため、プーリ溝２１が歯付ベルト１０のベルト歯１２と噛み合う際に、噛み合い始め、噛合い終わりにおいてベルト歯１２の歯元に応力集中が発生しにくく、ベルト歯１２の早期摩耗を回避することができる。
下寸法ＷＬを２．２０ｍｍ以下にしつつ、ＷＵ／ＷＬを１．４０未満とした場合は、位置決め精度は確保できるものの、ベルト歯１２が早期に摩耗し、歯付ベルト１０ベルト寿命が短くなってしまう。
ＷＵ／ＷＬは、１．６０以下が好ましく、１．４５以下がより好ましい。
【0028】
プーリ溝２１は、溝底半径ｒｂが、０．４０ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下であることが好ましい。
歯付プーリ２０の溝底半径ｒｂは、ＪＩＳ Ｂ １８５７－２（２０１５）に規定される、Ｓ歯型の歯溝の寸法の１つである（図４参照）。
溝底半径ｒｂが、上記範囲にあることは、プーリ２１を備えた伝動システム１の位置決め精度の向上に適している。
一方、溝底半径ｒｂが０．４０ｍｍ未満では、上記位置決め精度が不十分になることがある。また、溝底半径ｒｂが０．５０ｍｍを超えると、伝動システム１が備える歯付ベルト１０は早期に摩耗しやすく、当該歯付ベルト１０は、耐久性に劣ることになる。
歯付プーリ２０の溝底半径ｒｂは、ＪＩＳ Ｂ １８５７－２（２０１５）に規定される、Ｓ歯型の歯溝の寸法の１つである（図４参照）。
溝底半径ｒｂが、上記範囲にあることは、プーリ２１を備えた伝動システム１の位置決め精度の向上に適している。
一方、溝底半径ｒｂが０．４０ｍｍ未満では、上記位置決め精度が不十分になることがある。また、溝底半径ｒｂが０．５０ｍｍを超えると、伝動システム１が備える歯付ベルト１０は早期に摩耗しやすく、当該歯付ベルト１０は、耐久性に劣ることになる。
【0029】
プーリ溝２１は、深さＨｇが、１．７４ｍｍ以上１．８０ｍｍ以下であることが好ましい。
歯付プーリ２０の深さＨｇは、ＪＩＳ Ｂ １８５７－２（２０１５）に規定される、Ｓ歯型の歯溝の寸法の１つである（図４参照）。
深さＨｇが、上記範囲にあることは、伝動システム１の位置決め精度の向上、及び、噛み合わせる歯付ベルト１０の耐久性の確保に適している。
一方、深さＨｇが１．７４ｍｍ未満では、伝動システム１の位置決め精度が不十分となる。また、深さＨｇが１．７４ｍｍ未満の場合、伝動システム１が備える歯付ベルト１０は早期に摩耗しやすく、当該歯付ベルト１０は、耐久性に劣ることになる。深さＨｇが１．８０ｍｍを超える場合、伝動システム１が備える歯付ベルト１０のベルト歯が、ベルト歯元部の応力集中によって破損しやすくなり、当該歯付ベルト１０は、耐久性に劣ることになる。
歯付プーリ２０の深さＨｇは、ＪＩＳ Ｂ １８５７－２（２０１５）に規定される、Ｓ歯型の歯溝の寸法の１つである（図４参照）。
深さＨｇが、上記範囲にあることは、伝動システム１の位置決め精度の向上、及び、噛み合わせる歯付ベルト１０の耐久性の確保に適している。
一方、深さＨｇが１．７４ｍｍ未満では、伝動システム１の位置決め精度が不十分となる。また、深さＨｇが１．７４ｍｍ未満の場合、伝動システム１が備える歯付ベルト１０は早期に摩耗しやすく、当該歯付ベルト１０は、耐久性に劣ることになる。深さＨｇが１．８０ｍｍを超える場合、伝動システム１が備える歯付ベルト１０のベルト歯が、ベルト歯元部の応力集中によって破損しやすくなり、当該歯付ベルト１０は、耐久性に劣ることになる。
【0030】
歯付プーリ２０の製造方法を説明する。
歯付プーリ２０の製造は、従来公知の方法を用いて行うことができる。例えば、歯付プーリの歯溝形状に応じた専用のホブカッターを作製し、その後、金属素材にこのホブカッターを用いた歯切り加工を施し、更に、必要に応じて穴あけ加工や外形加工、フランジの取り付け等を行うことにより製造することができる。
歯付プーリ２０の製造は、従来公知の方法を用いて行うことができる。例えば、歯付プーリの歯溝形状に応じた専用のホブカッターを作製し、その後、金属素材にこのホブカッターを用いた歯切り加工を施し、更に、必要に応じて穴あけ加工や外形加工、フランジの取り付け等を行うことにより製造することができる。
【実施例】
【0031】
以下、実施例によって本発明の実施形態をさらに具体的に説明するが、本発明の実施形態は以下の実施例に限定されるものではない。
実施例１及び比較例１～３のそれぞれで、プーリ溝形状の異なる、ステンレス製の歯付プーリを作製した。具体的なプーリ溝の形状は、表１に示した通りである。
実施例１及び比較例１～３のそれぞれで、プーリ溝形状の異なる、ステンレス製の歯付プーリを作製した。具体的なプーリ溝の形状は、表１に示した通りである。
【0032】
実施例１及び比較例１～３のそれぞれでは、駆動プーリと従動プーリのそれぞれを作製した。このとき、駆動プーリのプーリ溝の形状と、従動プーリのプーリ溝の形状とは同一である。
作製した駆動プーリは、歯先円半径が１２．８ｍｍで、歯数が１６で、幅が２０ｍｍである。
作製した従動プーリは、歯先円半径が３８．２ｍｍで、歯数が４８で、幅が２０ｍｍである。
作製した駆動プーリは、歯先円半径が１２．８ｍｍで、歯数が１６で、幅が２０ｍｍである。
作製した従動プーリは、歯先円半径が３８．２ｍｍで、歯数が４８で、幅が２０ｍｍである。
【0033】
実施例１及び比較例１～３の歯付プーリは、公知の方法で作製した。
ここでは、各歯付プーリのプーリ溝形状に応じた専用のホブカッターを作製し、このホブカッターを用いた歯切り加工を含む製造工程を経て作製した。
ここでは、各歯付プーリのプーリ溝形状に応じた専用のホブカッターを作製し、このホブカッターを用いた歯切り加工を含む製造工程を経て作製した。
【0034】
【表1】
【0035】
表１中、「ＷＵ」「ＷＭ」「ＷＬ」は、上述した寸法である（図３参照）。
表１中、「Ｂｇ」「Ｈｇ」「Ｒ２」「ｒｂ」「ｒｔ」「ａ」「Ｒ１」及び「Ｙ１」は、ＪＩＳ Ｂ １８５７－２（２０１５）に規定される、Ｓ歯型の歯溝の寸法である（図４参照）。
表１中、「Ｂｇ」「Ｈｇ」「Ｒ２」「ｒｂ」「ｒｔ」「ａ」「Ｒ１」及び「Ｙ１」は、ＪＩＳ Ｂ １８５７－２（２０１５）に規定される、Ｓ歯型の歯溝の寸法である（図４参照）。
【0036】
実施例及び比較例で作製した歯付プーリ（駆動プーリ及び従動プーリ）と、歯付ベルトを組み合わせて伝動システムとし、伝動システムとしての性能を評価した。
歯付ベルトとしては、ＪＩＳ Ｂ １８５７－１（２０１５）に規定される種類がＳ５Ｍの歯付ベルトを使用した。
歯付ベルトとしては、ＪＩＳ Ｂ １８５７－１（２０１５）に規定される種類がＳ５Ｍの歯付ベルトを使用した。
【0037】
歯付ベルトは、ベルト幅が１５ｍｍで、ベルト長さが４１５ｍｍである。
歯付ベルトは、ベルト本体の材質がクロロプレンゴム、心線１３の材質がガラス繊維で、補強布１４がナイロン繊維製の織物である。
歯付ベルトは、ベルト本体の材質がクロロプレンゴム、心線１３の材質がガラス繊維で、補強布１４がナイロン繊維製の織物である。
【0038】
（評価）
伝動システムの位置決め精度を評価するために、ロストモーション量の測定を行った。また、歯付ベルトの寿命を評価するために、耐久性試験を行った。
伝動システムの位置決め精度を評価するために、ロストモーション量の測定を行った。また、歯付ベルトの寿命を評価するために、耐久性試験を行った。
【0039】
＜ロストモーション量の測定＞
図５は、ロストモーション量の測定方法を説明する図である。
上記ロストモーションは、実施例及び比較例の伝動システムを取り付けた試験装置３を用いて測定した。
試験装置３は、歯付ベルト３０、駆動プーリ３２、従動プーリ３４、荷重負荷用ハンドル３７、レーザ変位計３８を備える。
駆動プーリ３２は、回転しない固定軸３５に固定される、従動プーリ３４は、回転可能な回転軸３６に固定される。この回転軸３６には、荷重負荷用ハンドル３７も固定される。荷重負荷用ハンドル３７は、径方向外側に延びるハンドル本体３７ａを有している。荷重負荷用ハンドル３７は、ハンドル本体３７ａに荷重を掛けることによって回転軸３６に対して回転させることができ、荷重負荷用ハンドル３７を回転させると、同じ回転角度で従動プーリ３４も回転軸３６に対して回転する。
また、試験装置３は、ベルト取付周波数（ベルト張力）を調整可能に構成されている。
図５は、ロストモーション量の測定方法を説明する図である。
上記ロストモーションは、実施例及び比較例の伝動システムを取り付けた試験装置３を用いて測定した。
試験装置３は、歯付ベルト３０、駆動プーリ３２、従動プーリ３４、荷重負荷用ハンドル３７、レーザ変位計３８を備える。
駆動プーリ３２は、回転しない固定軸３５に固定される、従動プーリ３４は、回転可能な回転軸３６に固定される。この回転軸３６には、荷重負荷用ハンドル３７も固定される。荷重負荷用ハンドル３７は、径方向外側に延びるハンドル本体３７ａを有している。荷重負荷用ハンドル３７は、ハンドル本体３７ａに荷重を掛けることによって回転軸３６に対して回転させることができ、荷重負荷用ハンドル３７を回転させると、同じ回転角度で従動プーリ３４も回転軸３６に対して回転する。
また、試験装置３は、ベルト取付周波数（ベルト張力）を調整可能に構成されている。
【0040】
以下、試験手順について説明する。
（１）固定軸３５の位置を調整することで、ベルト取付周波数を調整する。
（２）ハンドル本体３７ａの回転軸３６から１００ｍｍの点ＭＰの位置をレーザ変位計３８で測定し、点ＭＰの位置を基準点ＢＰ（変位量０）とした。以下の操作中、レーザ変位計３８で点ＭＰの位置を測定し続けた。
（３）ハンドル本体３７ａの回転軸３６から１４０ｍｍの点ＥＰに１００Ｎの力を掛けて、ハンドル本体３７ａを正方向に回転させる動作を１０回繰り返した。１０回目の荷重を解放し、２０秒間経過した後の点ＭＰの位置を算出した。この位置を第１変位点ＣＰ１とした。
（４）更に、３０秒間経過後、ハンドル本体３７ａの点ＥＰに１００Ｎの力を掛けて、ハンドル本体３７ａを逆方向に回転させる動作を１０回繰り返した。１０回目の荷重を解放し、２０秒間経過した後の点ＭＰの位置を算出した。この位置を第２変位点ＣＰ２とした。
（５）第１変位点ＣＰ１及び第２変位点ＣＰ２を算出した後、両者の距離（図６中、Ｌ１参照）をロストモーション量とした算出する。
（１）固定軸３５の位置を調整することで、ベルト取付周波数を調整する。
（２）ハンドル本体３７ａの回転軸３６から１００ｍｍの点ＭＰの位置をレーザ変位計３８で測定し、点ＭＰの位置を基準点ＢＰ（変位量０）とした。以下の操作中、レーザ変位計３８で点ＭＰの位置を測定し続けた。
（３）ハンドル本体３７ａの回転軸３６から１４０ｍｍの点ＥＰに１００Ｎの力を掛けて、ハンドル本体３７ａを正方向に回転させる動作を１０回繰り返した。１０回目の荷重を解放し、２０秒間経過した後の点ＭＰの位置を算出した。この位置を第１変位点ＣＰ１とした。
（４）更に、３０秒間経過後、ハンドル本体３７ａの点ＥＰに１００Ｎの力を掛けて、ハンドル本体３７ａを逆方向に回転させる動作を１０回繰り返した。１０回目の荷重を解放し、２０秒間経過した後の点ＭＰの位置を算出した。この位置を第２変位点ＣＰ２とした。
（５）第１変位点ＣＰ１及び第２変位点ＣＰ２を算出した後、両者の距離（図６中、Ｌ１参照）をロストモーション量とした算出する。
【0041】
【0042】
図７に評価結果を示した。
図７は、ロストモーションの評価結果を示す図であり、ベルト取付周波数を横軸とし、ロストモーション量（ｍｍ）を縦軸とするグラフである。
図７に示す通り、本発明の実施形態に係る歯付プーリを用いた伝動システム（実施例１）は、ロストモーション量が少なく、位置決め精度に優れることが明らかとなった。
図７は、ロストモーションの評価結果を示す図であり、ベルト取付周波数を横軸とし、ロストモーション量（ｍｍ）を縦軸とするグラフである。
図７に示す通り、本発明の実施形態に係る歯付プーリを用いた伝動システム（実施例１）は、ロストモーション量が少なく、位置決め精度に優れることが明らかとなった。
【0043】
＜耐久試験＞
図８は、耐久試験用のベルト走行試験機のプーリレイアウトを示す。
実施例及び比較例で準備した伝動システムを、図８に示されたプーリレイアウトで配置し、ベルト走行試験機５とした。このベルト走行試験機５では、駆動プーリ５２及び従動プーリ５４が横方向に間隔をおいて配設されており、２つのプーリ間に歯付ベルト５０が巻き掛けられている。
従動プーリ５４には、側方に軸荷重（ＳＷ）を負荷できるように構成されている。
図８は、耐久試験用のベルト走行試験機のプーリレイアウトを示す。
実施例及び比較例で準備した伝動システムを、図８に示されたプーリレイアウトで配置し、ベルト走行試験機５とした。このベルト走行試験機５では、駆動プーリ５２及び従動プーリ５４が横方向に間隔をおいて配設されており、２つのプーリ間に歯付ベルト５０が巻き掛けられている。
従動プーリ５４には、側方に軸荷重（ＳＷ）を負荷できるように構成されている。
【0044】
この耐久試験では、駆動プーリ５２の回転数を５０００ｒｐｍ、軸荷重（ＳＷ）５００Ｎの条件でベルト走行試験を行い、ベルトの歯欠けが発生するまでの走行時間を測定した。
【0045】
【0046】
【符号の説明】
【0047】
１ 伝動システム
３ 試験装置
５ ベルト走行試験機
１０、３０、５０ 歯付ベルト
１１ ベルト本体
１１ａ 基部
１１ｂ 歯部
１２ ベルト歯
１３ 心線
１４ 補強布
２０ 歯付プーリ
２１ プーリ溝
２２、３２、５２ 駆動プーリ
２４、３４、５４ 従動プーリ
２５ 輪郭線
３５ 固定軸
３６ 回転軸
３７ 荷重負荷用ハンドル
３７ａ ハンドル本体
３８ レーザ変位計
ＷＵ 上寸法
ＷＬ 下寸法
ＷＭ 中寸法
３ 試験装置
５ ベルト走行試験機
１０、３０、５０ 歯付ベルト
１１ ベルト本体
１１ａ 基部
１１ｂ 歯部
１２ ベルト歯
１３ 心線
１４ 補強布
２０ 歯付プーリ
２１ プーリ溝
２２、３２、５２ 駆動プーリ
２４、３４、５４ 従動プーリ
２５ 輪郭線
３５ 固定軸
３６ 回転軸
３７ 荷重負荷用ハンドル
３７ａ ハンドル本体
３８ レーザ変位計
ＷＵ 上寸法
ＷＬ 下寸法
ＷＭ 中寸法
【要約】
歯付ベルトのベルト歯と噛み合うプーリ溝が外周に沿って一定のピッチで設けられた歯付プーリであって、前記歯付ベルトは、ＪＩＳ Ｂ １８５７－２（２０１５）に規定される種類がＳ５Ｍのプーリと噛み合う歯付ベルトであり、前記歯付プーリは、プーリ溝の幅寸法として、前記プーリ溝の軸方向に垂直な断面において上寸法と下寸法とを有し、前記下寸法は、２．２０ｍｍ以下であり、前記下寸法に対する前記上寸法の比は、１．４０以上である、歯付プーリ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】