(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯付タイミングベルトの背面にばね特性を有するばねプレートを固定し、該ばねプレートに弾性変形可能な駆動ブラケットを固定し、該駆動ブラケットにキャリアを連結して、直線部分と湾曲部分を持つキャリア走行レールを走行可能としたことを特徴とする搬送装置の駆動部材。
【請求項２】
前記ばねプレートと駆動ブラケット及びタイミングベルトを貫通する固定ボルトを、該タイミングベルト歯底面歯底幅内に配置されたジョイントナットに螺入し、タイミングベルト突合わせ面において突合わせ状態で締結したことを特徴とする請求項１記載の駆動部材。
【請求項３】
前記駆動ブラケットは、湾曲部のキャリア走行レールを走行する際、垂直方向に座屈可能な形状とすることにより、外部より加えられる変形応力を吸収し、キャリアの走行に障害を生じさせないことを特徴とする請求項１又は２記載の搬送装置の駆動部材。
【請求項４】
前記駆動ブラケットは、ばね特性を有するばね材料で形成されることを特徴とする請求項１，２又は３記載の搬送装置の駆動部材。
【請求項５】
前記駆動ブラケットは、前記タイミングベルトに剛性と可撓性を与えることを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の搬送装置の駆動部材。
【請求項６】
前記駆動ブラケットとキャリアはボールジョイントを介して連結されて該ボールジョイントは垂直方向へ移動可能、かつ、水平方向へ回動可能なことを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載の搬送装置の駆動部材。
【請求項７】
前記駆動ブラケットは、ゴムブロックで形成されることを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載の搬送装置の駆動部材。
【請求項８】
前記ゴムブロックで形成される駆動ブラケットは、キャリアと駆動シャフトを介して連結されて該駆動シャフトは垂直方向に移動可能、かつ、キャリアと駆動シャフトの姿勢が常に保持されることにより大きな張力をキャリアに与えることを特徴とする請求項７記載の搬送装置の駆動部材。
【請求項９】
タイミングベルトがオープンエンドを有することを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７又は８記載の搬送装置の駆動部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する利用分野】
この発明は、ベルト駆動による搬送装置の駆動部材に係わり、オープンエンドを有するタイミングベルトの両端部を可撓性を有するばねプレートとジョイントナットで締結し、かつ、その締結部に配置された座屈可能かつ、キャリアと自在連結する駆動ブラケットとキャリアを連動させることにより、キャリア上の搬送物が湾曲部を持つレール部を支障なく移動できるようにした搬送装置の駆動部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に示すように、タイミングベルト１の両オープンエンド部の両端部を、歯付固定板３の上で突合わせて配置し、タイミングベルト１の上方よりタイミングベルト背厚７とほぼ同等の厚さを持つ固定板２を重ね、固定板２とタイミングベルト１及び歯付固定板３を貫通する固定ボルト４を固定ナット５で連結固定することにより、環状のタイミングベルトを形成し、かつ、その固定板２にキャリアを配置し、タイミングベルト１の駆動で直線往復搬送する装置は既に知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、タイミングベルトオープンエンド部を該ベルトの背厚７とほぼ同等の厚さを有する固定板２と歯付固定板３とで挟持し固定ボルト４を挿入し固定ナット５で連結固定すると剛性は得ることができるが、可撓性、柔軟性を求めることができず、１次元の直線方向のみの搬送体の移動に限られ、２次元方向の搬送体の移動を行うことができない。
【０００４】
そこで、この発明は上記不都合を解決できるタイミングベルトを用いた搬送装置の駆動部材を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる搬送装置の駆動部材は、図３で示すように、ばね特性を有するばね材を素材とする駆動ブラケット１３と、タイミングベルト１の背厚７より厚さの薄いばね特性を有するばねプレート１４、タイミングベルト１の歯底幅１０より若干小さい幅のジョイントナット１５、及び、固定ボルト４からなる。これら締結部材とタイミングベルトのオープンエンド部を締結することにより、該タイミングベルト締結部２５は、剛体性質と可撓性の両性質が備えられる。なお、第２実施例として後述するように、駆動ブラケット１３は天然ゴム又はウレタンゴム等のゴムブロックにて形成した駆動ブロック３２とすることができる。
【０００６】
したがって、図６に示すように、キャリア１１が外湾曲部走行レール１９ａを走行するときはばねプレート１４が撓み、かつ、駆動ブラケット１３，１３が外側に膨れるように変形し、また、図７に示すように、内湾曲部走行レール１９ｂを走行する時きは、ばねプレート１４が撓み、かつ、駆動ブラケット１３  ，１３が内側に押込まれるように変形することによって適応できるため、１次元の直線方向のみならず、図１０に示す搬送路において、２次元方向の搬送体の移動を行うことが出来る。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の第１の実施例の形態を図に基づき説明する。図１において、直線走行レール１８，内湾曲部レール１９ｂ内にタイミングベルト１を巻掛け、該タイミングベルト１のオープンエンド部締結状態を図３で説明する。該タイミングベルトオープンエンド部背面の所定位置にばねプレート１４を配置し、タイミングベルト突合わせ部６に形成される歯部を中心にして両側に、一つ置きに複数配置されるジョイントナット１５に該ばねプレート１４、該タイミングベルト１両者を挿入貫通した固定ボルト４を螺入締結し、かつ、該ばねプレート１４上の所定位置に駆動ブラケット１３を配置し、該駆動ブラケット１３，前記ばねプレート１４及び該タイミングベルト１を挿入貫通させた前記固定ボルト４を螺入し、連結締結し、該オープンエンドベルトの締結と駆動部材を形成する。
【０００８】
そして、駆動部材を構成する前記ジョイントナット１５は、耐食性に優れたステンレス鋼又は耐食アルミニューム等の耐食性素材からなり、図６において、タイミングベルト締結部が該レール内に配置されているタイミングベルト１の走行補助を行うアイドラー２１に滑らかに巻掛けられ、かつ、タイミングベルト１の歯部がアイドラー２１に滑らかにかみ合うため、タイミングベルト突合わせ面６を中心に該タイミングベルト１の一つ置きの歯底に配置され、締結部が可撓性を有する構造に形成され、更に、その幅は、図３に示すようにタイミングベルト歯底幅１０より小なる幅に設定され、その長さは、アイドラー２１と締結部が、かみ合うためアイドラー２１の幅を確保するため、タイミングベルト幅の２／３程度に設定される。
【０００９】
また、ジョイントナット１５は、ばねプレート１４と併用することでタイミングベルト１を締結する役割を担い、さらに、タイミングベルト１に作用する張力を受止める役割も兼ね、その張力が増加すれば、ジョイントナット１５を、締結部必要長さ内の全ての歯底面に配置する等で配置数を増加すれば充分に受止めることができ、かつ、増加してもタイミングベルト締結部が図６に示すように外湾曲部走行レール１９ａ内に配列されたアイドラー２１を通過する際は、タイミングベルト歯部は図５に示すように多角形を形成し、可撓性は維持される。タイミングベルト１を挟持する位置にあるばねプレート１４は、湾曲部走行レールの曲率半径２４とほぼ同等の曲率半径を形成する。よって、外湾曲部走行レール１９ａ、内湾曲部走行レール１９ｂを通過する際に何ら障害を生じない。
【００１０】
図３に示すように、タイミングベルトオープンエンド部の突合わせ締結に、ジョイントナット１５と併用使用されるばねプレート１４は、ジョイントナット１５とともにタイミングベルト１に作用する張力を受止める役割を担うとともに、締結部の可撓性の役割を担う。その可撓性を担うため、ばねプレート１４の厚さは、タイミングベルト１の背厚７より薄い。一般に薄板をプーリに巻掛けると、薄板には式（１）に示す曲げ応力が発生する。
【００１１】
【数１】
0003637263.tif 000002
【００１２】
但し、 σb：薄板に作用する曲げ応力（Ｎ／ｍｍ2）  Ｅ：薄板の弾性係数（Ｎ／ｍｍ2）
ｔ：薄板の板厚（ｍｍ）                  Ｄ：プーリ径（ｍｍ）
式（１）のＤ：プーリ径（ｍｍ）を湾曲部の走行レール直径と置換えると、タイミングベルト締結部２５が該湾曲走行レール１９ａ、１９ｂを通過するときに発生し、タイミングベルト締結部２５を構成するばねプレートに作用する曲げ応力と考えることができる。タイミングベルト締結部２５が走行レールの湾曲部を走行するときには、締結部を構成するばねプレート１４には、引張り応力と曲げ応力とからなる総合応力が作用する。その総合応力が、ばねプレート１４の素材が持つ疲労限界を越えると、ばねプレート１４は極めて短時間で破断に至り、締結部を維持できず、搬送装置の駆動部材の役割を担えなくなる。
【００１３】
そこで、ばねプレート１４に作用する総合応力は、該ばねプレート１４が有する疲労限度を下回るようにする必要がある。その手段としては、ａ）式（１）右辺の分母の値を大きくする、ｂ）式（１）右辺の分子の値を小さくする等の２方法が考えられる。搬送装置設置の面積に余裕があるのならば、湾曲部走行レールの曲率半径２４を可能な限り大きく設定することが望ましい。また、作用する引張り力に充分に耐えられることが可能で、同じ板厚の材料ならば、弾性係数が小さな値を持つ素材を選定すればよい。また、総合応力を構成する引張り応力は、ばねプレート１４の断面積に作用する引張り力の大きさである。断面積は、板厚×板幅であるので、板厚が変化すれば、所定断面積を得るため板幅も変化する。しかし、曲げ応力に対して、板幅は何ら影響を与えない。従って、ばねプレート１４に作用する曲げ応力を緩和するためには、その板厚と湾曲部レール曲率半径２４を主点に考慮すればよい。
【００１４】
ばねプレート１４は、タイミングベルト１をジョイントナット１５と挟持し、固定ボルト４を使用して連結締結するため、該固定ボルト４を貫通させるため穴が設けられる。穴が設けられた薄板を曲げると、その穴の周囲は、穴が設けられていない箇所と比較して発生する曲げ応力が大きくなる。このことは、応力集中と呼ばれているが、図９に示すように該ばねプレートの板厚、板幅と設けられる穴の直径からその応力集中の大きさ、即ち、応力集中係数αは、穴が設けられていない箇所と比較して最大で２倍弱である。従って、ばねプレート１４に設けられる固定ボルト穴径は、必要断面積が確保できればなるべく大きな径が好ましく、応力集中により増大するばねプレート１４に作用する曲げ応力を、ばねプレート１４を形成する素材の疲労限度以下に設定すれば信頼性を得ることになる。
【００１５】
図３に示すように、駆動ブラケット１３の脚部１３ａは、図６（Ａ）及び図７（Ａ）に示すように、キャリア１１が直線走行レール１８から内外湾曲レール１９ａ、１９ｂに移動する際、キャリア１１に対して垂直方向に座屈し該キャリア１１を走行レール１９ａ、１９ｂの走行面に密着させるとともに、外部から加えられる応力を吸収する機能を担う。その座屈方向は、図６（Ｂ）に示すように、外湾曲走行レール１９ａ通過時は、駆動ブラケット１３の脚部１３ａは外側に膨らむように撓み、図７（Ｂ）に示すように、内側湾曲走行レール１９ｂ通過時は、駆動ブラケット１３の脚部１３ａは内側に押込まれるように撓む。駆動ブラケット１３に固定されているボールジョイント１２は、駆動ブラケット脚部１３ａが外部応力が加わることにより撓み、駆動ブラケット１３の高さ１３ｂが変位すると、連動して、つば付ブッシュ１６内を、図８に示すように垂直方向に上死点２８、下死点２９とするスライド変位量２７内を移動する。キャリア１１に加えられる外力を吸収するので、キャリア１１は、常に走行レール１８，１９ａ及び１９ｂに接触する状態を保つ。さらに、ボールジョイント１２は、キャリア１１が直線走行レール１８から内外湾曲走行レール１９ａ、１９ｂに通過する際に、つば付ブッシュ１６と接触する点を支点として、左右前後自在に自在回転角３０の範囲内で回転することで、駆動ブラケット脚部１３ａが外部応力が加わわり撓み、その姿勢が変化しても該キャリア１１の姿勢を常に走行レールに密着させる役割も担う。
【００１６】
第１の実施例の搬送装置において、起動直後、又は、キャリア１１が直線走行レール１８から内外湾曲部１９ａ，１９ｂに移動する際は、駆動ブラケット１３に固定されているボールジョイント１２は、つば付ブッシュ１６内を垂直方向に移動 、更に回転することにより、駆動ブラケット１３を形状変形させる外部応力が吸収される。換言すると、キャリア１１を駆動する張力の損失が大きく、大きな速度で搬送装置を起動できない。この現象は、低速走行時の自転車の姿勢を維持するためハンドルを絶えず左右に回す動作と同じで、走行方向への速度、即ち、推力が不足しているからである。ボールジョイント１２とつば付ブッシュ１６との接触が点接触であるため大きな面圧、即ち張力を搬送装置に作用させても、駆動ブラケット１３の姿勢が変形する張力の損失作用により大きな張力でキャリア１１を駆動させる事が困難である。
【００１７】
図１１及び図１２は、本発明の搬送装置の駆動部材に係わる第２の実施例で、本実施例では、ばね特性を有するウレタンゴム等の素材からなる駆動ブロック３２と、タイミングベルト１の背厚７より厚さの薄いばね特性を有するばねプレート１４、タイミングベルト１の歯底幅１０より若干小さい幅のジョイントナット１５、及び、固定ボルト４からなる構造となっている。これら締結部材とタイミングベルトのオープンエンド部を締結することにより、該タイミングベルト締結部２５は、前述した第１の実施例と同様に剛体性質と可撓性の両性質が備えられ、駆動ブロック３２は、駆動シャフト３１を介してキャリア１１と連結される。
【００１８】
第２の実施例の形態を図に基づき説明する。 図１３，図１４に示すようにキャリア１１が直線走行レール１８から内外湾曲部１９ａ，１９ｂに移動する際は、駆動ブロック３２は、第１の実施例と同様にキャリア１１に対して垂直に座屈し該キャリア１１を走行レール１９ａ、１９ｂの走行面に密着させるとともに、外部から加えられる応力を吸収する機能を担う。
【００１９】
その座屈方向は、図１３（Ｂ）に示すように、外湾曲走行レール１９ａ通過時は、駆動ブロック３２は外側に膨らむように撓み、図１４（Ｂ）に示すように、内側湾曲走行レール１９ｂ通過時は、駆動ブロック３２は内側に押込まれるように撓む。駆動ブロック３２に固定されている駆動シャフト３１は、駆動ブロック３２が外部応力が加わることにより撓み、その影響で駆動ブロック３２の高さ３２ａが変位するとつば付ブッシュ１６内を、図１５（Ａ）に示すように垂直方向に上死点３４、下死点３５とするスライド変位量３３内を移動する。
【００２０】
第２の実施例の搬送装置においては、搬送装置を大きな加速度で起動し、かつ大きなキャリア重量を駆動できるようにしたものである。
【００２１】
起動直後、又は、キャリア１１が直線走行レール１８から内外湾曲部レール１９ａ，１９ｂに移動する際は、駆動シャフト３１は、つば付ブッシュ１６内を垂直方向に移動するが、駆動シャフト３１を固定した駆動ブロック３２がウレタンゴム等のブロックであるため、該駆動ブロック３２を前後左右に変形させようとする外部応力を吸収する能力が第１の実施例の該駆動ブラケット１３より数倍大きい。従って、図１５（Ｂ）、（Ｃ）に示すように駆動ブロック３２の駆動シャフト３１取付け部周辺が僅かに変形するだけで、第１の実施例と比較すると微小な張力の損失の状態で駆動できる。従って、駆動シャフト３１とつば付ブッシュ１６とが接触する姿勢を変化させることなく、面接触を保った状態で、かつ、大きな張力を駆動シャフト３１を介してキャリア１１に作用させることができる。このことにより大きな加速度で搬送装置を起動し、かつ、大きなキャリア重量を駆動することが可能となる。
【００２２】
なお、上記説明においては、オープンエンドのタイミングベルトを例としたが、それに限定されるものではなく、エンドレスベルトであってもよい。さらに、第１の実施例におけるばねプレート１４，駆動ブラケット１３及びジョイントナット１５、及び第２の実施例におけるばねプレート１４，駆動ブロック３２及びジョイントナット１５は、タイミングベルトの突合わせ面間に配置したが、それに限定されるものではない。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したこの発明によれば、タイミングベルト締結部２５は、ばねプレート１４とジョイントナット１５でタイミングベルト１を挟持して締結し、かつ、第１の実施例では駆動ブラケット１３を、第２の実施例では駆動ブロック３２を組付け構成することで、従来のオープンエンドタイミングベルトの両端部を固定金具で締結した搬送装置が直線往復しかできなかった物品の搬送が、キャリア１１が直線走行レール１８、内外湾曲走行レール１９ａ、１９ｂと密着する姿勢を保ち、２次元の曲面を持つ図１０に示す搬送路における物品搬送に締結部の耐久性、信頼性を得て実現できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態図である。
【図２】図２の部分図で、（Ａ）は要部正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は側面図である。
【図３】この発明の第１の実施例の要部を示す図である。
【図４】従来例図である。
【図５】タイミングベルト締結部のプーリ（アイドラー）巻掛け図である。
【図６】（Ａ）は駆動ブラケットの外湾曲走行レール通過時の座屈状態の説明図、（Ｂ）は外湾曲走行レール通過時の駆動ブラケットの座屈方向とボールジョイントのスライド方向の説明図である。
【図７】（Ａ）は駆動ブラケットの内湾曲走行レール通過時の座屈状態の説明図、（Ｂ）は内湾曲走行レール通過時の駆動ブラケットの座屈方向とボールジョイントのスライド方向の説明図である。
【図８】キャリアが内外湾曲走行レール通過時、ボールジョイントのスライド上下死点と変位角度の説明図である。
【図９】円孔を持つ帯板の曲げにおける応力集中係数と円孔径／板幅比の関係の説明図で、機械工学便覧Ａ４材料力学基礎編第８章ｐ．Ａ４−９８；日本機械学会編刊より引用したものである。
【図１０】搬送装置の搬送路の説明図である。
【図１１】この発明の第２の実施例の要部を示す図である。
【図１２】図１２の部分図で、（Ａ）は要部正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は側面図である。
【図１３】（Ａ）は駆動ブラケットの外湾曲走行レール通過時の座屈状態の説明図、（Ｂ）は外湾曲走行レール通過時の駆動ブロックの座屈方向と駆動シャフトのスライド方向の説明図である。
【図１４】（Ａ）は駆動ブラケットの内湾曲走行レール通過時の座屈状態の説明図、（Ｂ）は内湾曲走行レール通過時の駆動ブロックの座屈方向と駆動シャフトのスライド方向の説明図である。
【図１５】（Ａ）はキャリアが内外湾曲走行レール通過時、駆動シャフトのスライド上下死点と変位角度の説明図、（Ｂ）は外部応力吸収前の駆動ブロック３２と駆動シャフト３１取付けボルト穴周辺部の状態、（Ｃ）は外部応力を吸収した駆動ブロック３２と駆動シャフト３１取付けボルト穴周辺部の変形状態の説明図である。
【符号の説明】
１…タイミングベルト
１ａ…タイミングベルト背面
２…固定板
３…歯付固定板
４…固定ボルト
５…固定ナット
６…タイミングベルト突合わせ面
７…タイミングベルト背厚
８…タイミングベルト歯高さ
９…タイミングベルト厚さ
１０…タイミングベルト歯底幅
１０ａ…タイミングベルト歯底面
１１…キャリア
１２…ボールジョイント
１３…駆動ブラケット
１３ａ…駆動ブラケット脚部
１３ｂ…駆動ブラケット脚部高さ
１４…ばねプレート
１５…ジョイントナット
１６…つば付ブッシュ
１７…キャリアカムフォロア
１８…直線走行レール
１９ａ…外湾曲部走行レール
１９ｂ…内湾曲部走行レール
２０…走行レール内蔵カムフォロア
２１…アイドラー
２２…駆動プーリ
２２ａ…テンションプーリ
２３…走行レール内蔵カムフォロア走行面
２４…湾曲部走行レール曲率半径
２５…タイミングベルト締結部
２６…駆動プーリ外径
２７…ボールジョイントスライド変位量
２８…ボールジョイント上死点
２９…ボールジョイント下死点
３０…ボールジョイント自在回転角
３１…駆動シャフト
３２…駆動ブロック
３２ａ…駆動ブロック高さ
３３…駆動シャフトスライド変位量
３４…駆動シャフト上死点
３５…駆動シャフト下死点
３６…駆動ブロック変位角度
【図１】
0003637263.tif 000003
【図２】
0003637263.tif 000004
【図３】
0003637263.tif 000005
【図４】
0003637263.tif 000006
【図５】
0003637263.tif 000007
【図６】
0003637263.tif 000008
【図７】
0003637263.tif 000009
【図８】
0003637263.tif 000010
【図９】
0003637263.tif 000011
【図１０】
0003637263.tif 000012
【図１１】
0003637263.tif 000013
【図１２】
0003637263.tif 000014
【図１３】
0003637263.tif 000015
【図１４】
0003637263.tif 000016
【図１５】
0003637263.tif 000017