(57)【要約】【課題】チェーンのローラとスプロケットの歯の噛み合いにより動力又は動きを伝達するので、構成が複雑になると共に重量増加の原因となっており、またローラ、歯等の摩耗が進行して、寿命限界となった。【解決手段】スプロケット２は、リンクプレートの間に入ってチェーン蛇行を防止する案内部材２０と、その両側面に一体に設けられた多角形のリンク受け部材２１からなる。チェーンの各リンク６が、リンク受け部材２１の各辺９に受けられ、張り側張力及び緩み側張力並びにリンクの内径側面Ｅと辺９の摩擦力により、噛み合うことなく動力又は動きが伝達される。【選択図】図３
2014020465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のリンクを回り対隅により無端状に連結したチェーンと、
多角形からなるリンク受け部材を有するスプロケットと、を備え、
前記リンクの内径側面を前記リンク受け部材の辺に接触し、前記リンクに作用する張り側張力と緩み側張力及び前記リンク内径側面と前記リンク受け部材の辺との摩擦力に基づき動力又は動きを伝達してなる、
ことを特徴とするチェーン装置。
【請求項２】
前記多角形からなるリンク受け部材の各辺の中心角をβ、前記辺と前記リンク内径側面との摩擦係数をμ、前記スプロケットと前記チェーンとの伝達に際しての前記チェーンが前記リンク受け部材に接触する辺の数をｋとすると、
低減比Ｋ＝（１−μ＊tanβ）／（１＋μ＊tanβ）
として、
Ｋ＾（ｋ−１）＜１／２
の範囲からなる、
請求項１記載のチェーン装置。
【請求項３】
前記リンクを構成する２枚のリンクプレートの幅内に位置して前記チェーンを案内する案内部材と、
該案内部材の両側面に一体に設けられ、前記リンクプレートの内径側面に接触し得る多角形からなるリンク受け部材と、を有する、
請求項１又は２に記載のチェーン装置に用いられるスプロケット。
【請求項４】
前記リンク受け部材の辺に、高摩擦材を貼付してなる、
請求項３記載のスプロケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送用、移送・扛重用又は動力伝達用等のチェーン装置並びにそれに用いられるスプロケットに係り、詳しくはスプロケットの歯とチェーンとが噛み合うことなく動き又は動力を伝達するチェーン装置及びスプロケットの形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、動力伝達用及び搬送（コンベヤ）用チェーン装置にあっては、ローラチェーンが用いられ、該ローラチェーンのローラがスプロケットの歯に噛み合うことにより動力又は動きが伝達される。該ローラは、上記スプロケット歯との噛み合いを円滑にして摩耗の発生を減少すると共に噛み合い時の衝撃を緩和するが、低速軽荷重用として、上記ローラを省いたブシュチェーンも存在する（特許文献１参照）。
【０００３】
また、長い距離を低速で搬送する搬送用チェーン装置にあっては、チェーンのピッチを長くして、スプロケット歯の２ピッチ毎にローラを噛合するダブルピッチチェーン、またスプロケット歯をピッチの長い特殊形状としてローラを上記特殊形状のスプロケット歯に係合するチェーンも案出されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２８６１１５号公報
【特許文献２】実開昭５２−８２６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記チェーン装置は、ローラがあるものでもないものでも、チェーンの屈曲点（回り対隅）にある係合部材（ローラ又はブシュ）にスプロケットの歯が噛み合って、動力伝達又は移動が行われる。これは、チェーンピッチの長いコンベヤチェーン装置であっても同様であり、チェーンの各係合部材が、スプロケットの歯の複数ピッチ毎に、又は特殊形状の長いピッチのスプロケット歯に噛み合う。
【０００６】
従って、従来のチェーン装置は、チェーンにローラ又は焼結材からなるブシュ等の係合部材を必要とし、またスプロケットもその外周に歯を形成する必要がある。このため、コストアップ及び重量増加の原因となると共に、噛み合いによる動力伝達又は移動の伝達では、チェーンの係合部材及びスプロケット歯との間で相対移動を生じ、これによる摩耗の進行及び凝着等が発生して寿命限界となり、また騒音の発生の原因にもなっている。
【０００７】
そこで、本発明は、チェーンのリンクと多角形からなるスプロケットの各辺で動力又は動きを伝達し、もって上述した課題を解決したチェーン装置及びスプロケットを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、多数のリンク（６）を回り対隅（７）により無端状に連結したチェーン（５）と、
多角形からなるリンク受け部材（２１）を有するスプロケット（２）と、を備え、
前記リンク（６）の内径側面（Ｅ）を前記リンク受け部材の辺（９）に接触し、前記リンクに作用する張り側張力（Ｔ（ｋ−１））と緩み側張力（Ｔｋ）及び前記リンク内径側面と前記リンク受け部材の辺との摩擦力に基づき動力又は動きを伝達してなる、
ことを特徴とするチェーン装置にある。
【０００９】
例えば図４を参照して、前記多角形からなるリンク受け部材（２１）の各辺（９）の中心角をβ、前記辺と前記リンク内径側面との摩擦係数をμ、前記スプロケットと前記チェーンとの伝達に際しての前記チェーンが前記リンク受け部材に接触する辺の数をｋとすると、
低減比Ｋ＝（１−μ＊tanβ）／（１＋μ＊tanβ）
として、
Ｋ＾（ｋ−１）＜１／２
の範囲からなる。
【００１０】
本発明は、例えば図３を参照して、前記リンク（６）を構成する２枚のリンクプレート（１０，１０）（１３，１３）の幅内に位置して前記チェーンを案内する案内部材（２０）と、
該案内部材の両側面に一体に設けられ、前記リンクプレートの内径側面に接触し得る多角形からなるリンク受け部材（２１）と、を有する、
スプロケットにある。
【００１１】
好ましくは、前記リンク受け部材（２１）の辺（９）に、ゴム、ブレーキシュー等の高摩擦材を貼付してなる。
【００１２】
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより請求項の構成に何等影響を及ぼすものではない。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る本発明によると、チェーンの各リンクを、多角形からなるリンク受け部材に接触して、スプロケットとチェーンとの間で動力又は動きを伝達するので、スプロケット歯とチェーンのローラ等の係合部材との噛み合いを必要とせず、チェーン装置の構成を単純、簡単にして、コストダウン及び軽量化を図ることができる。
【００１４】
更に、上記スプロケット歯とチェーンの係合部材との噛み合いを必要としないので、該歯と係合部材との相対移動がなく、スプロケット歯及びチェーンローラ等の摩耗の進行又はローラ等の凝着等をなくして、チェーン装置の長寿命化を図ることができる。
【００１５】
請求項２に係る本発明によると、Ｋ＾（ｋ−１）＜１／２の範囲内になるように、リンク受け部材とリンク内径側面の摩擦係数及びリンク受け部材の多角形に接触するリンクの数を設定することにより、確実にスプロケットとチェーンとの間で動力又は動きを伝達することができる。
【００１６】
請求項３に係る本発明によると、案内部材の両側面にリンク受け部材を一体に設けた比較的簡単な構成でもって、リンクを構成する２枚のリンクプレートの間に案内部材を案内して、チェーンがスプロケットから外れたり、蛇行することを防止しつつ、各リンクをリンク受け部材の各辺に受けて、チェーンとスプロケットとの間で動力又は動きを確実に伝達することができる。
【００１７】
請求項４に係る本発明によると、リンク受け部材の辺に高摩擦材を貼付した簡単な構成でもって、各リンクとリンク受け部材の摩擦力を高めて、確実に動力又は動きを伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態によるチェーン装置を示す概略正面図。
【図２】そのチェーンを示す図で、（Ａ）は一部断面した平面図、（Ｂ）は正面図。
【図３】そのスプロケットを示す概略図で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図。
【図４】本発明による原理を説明するための図。
【図５】チェーンの他の実施形態を示す一部断面した平面図。
【図６】更に異なる他の実施形態によるチェーンを示す一部断面した平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。チェーン装置１は、図１に示すように、第１及び第２のスプロケット２，３と、これらスプロケット２，３に巻き掛けられているチェーン５とからなり、第１のスプロケット２からチェーン５を介して第２のスプロケット３に動力伝達する動力伝達用でも、チェーン５に各種アタッチメントを取付けて、第１のスプロケット２（又は第２のスプロケット３）の回転によりチェーン５を搬送する搬送用でも適用可能である。チェーン５は、多数のリンク６…が回り対隅７により連続して無端状に連結されており、上記リンク６の両対隅７，７の間隔がピッチＰとなる。前記第１及び第２のスプロケット２，３は、上記各リンク６のピッチＰより僅かに短い長さの辺９からなる正多角形からなるリンク受け部材２１を有し、各リンク６の内径側面が上記スプロケットの辺９に接触する。即ち、チェーン５の各リンク６が上記スプロケットの各辺に乗った状態で、各対隅７がスプロケットの中心線Ｏと多角形の稜Ｒとを結ぶ線の延長線Ｍ上に位置するようにチェーン５及びスプロケット２，３が構成されており、上記チェーン５の回り対隅７部分（ピン１５，ブシュ１１）は、スプロケット２，３に接触しない（従って、当然に係合、噛み合いもしない）。
【００２０】
チェーン５は、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、各リンク６を構成するインナリンク６ａとアウタリンク６ｂからなる。インナリンク６ａは、２枚の同形状のインナリンクプレート１０，１０の両端部をブシュ１１，１１にて連結してなり、アウタリンク６ｂは、上記インナリンクプレートと同形状の２枚のアウタリンクプレート１３，１３の両端部をピン１５，１５にて連結してなり、上記ブシュ１１に上記ピン１５が嵌挿して、インナリンク６ａとアウタリンク６ｂとを交互に連結して無端状に構成される。具体的には、ピン１５は、一端に頭部１５ａが、他端に横孔が形成され、該ピン１５を一方のアウタリンクプレート１３から差し込んで、ブシュ１１を貫通して他方のアウタリンクプレート１３から突出し、上記横穴に割ピン又はＴピン１６を差し込んで抜止めされている。従って、インナリンクプレート１０の間隔Ｂ１よりアウタリンクプレート１３の間隔Ｂ２が所定量広くなっており、ピン１５とブシュ１１とは回転（屈曲）自在となって上記回り対隅７を構成する。
【００２１】
前記第１及び第２のスプロケット２，３は、寸法が異なるとしても同一形状からなるので、第１のスプロケットを代表して、スプロケット２として図３（Ａ）（Ｂ）に沿って説明する。スプロケット２は、正面視円形の案内部材２０と、該案内部材２０の両側面に一体に固定されかつ該案内部材の円に内接する多角形、具体的には６角形からなるリンク受け部材２１，２１と、からなる。該リンク受け部材２１は、チェーン５の各インナリンクプレート１０及びアウタリンクプレート１３の内径側面Ｅに当接して受ける構成からなり、該受け部材２１にのっかったチェーンの各リンク６は、各リンクプレート１０，１３の上下幅寸法の１／２だけ外径側に位置して、仮想ピッチ円Ｕを形成する。即ち、チェーンの回り対隅７である点Ｑの中心線Ｏを中心とする円が仮想ピッチ円Ｕとなり、上記多角形リンク受け２１及び案内部材２０は、該仮想ピッチ円Ｕを基準に計算される。
【００２２】
前記案内部材２０は、その厚さ（軸方向寸法）ｂが前記インナリンク６ａの両リンクプレート内幅Ｂ１より僅かに小さい寸法からなり、前記各リンク６のリンクプレート１０，１３、特にインナリンクプレート１０，１０の間に挟まるように位置して、チェーン５がスプロケット２から外れたり、チェーンが蛇行することを防止する。
【００２３】
本チェーン装置１は、スプロケット２の案内部材２０が各リンク６のリンクプレート１０，１０又は１３，１３の間部分を案内するようにして、リンク受け部材２１の多角形の各辺９に各リンク６のリンクプレート１０，１３の内径側面Ｅを接触するように受けて、スプロケット２の駆動力又は動きをチェーン５に伝達する。
【００２４】
本発明は、図４に示すように、スプロケット２の多角形の辺９に接触するチェーン５のリンク６における張り側と緩み側張力の差に基づく、各リンク６と多角形の辺９の摩擦力により、動力又は動きが伝達される。従って、スプロケットの多角形の辺に接触するリンクの数が多いもの、チェーンピッチの長いもの、リンクプレートとスプロケットの辺との摩擦が大きいことが好ましい。
【００２５】
図４において、スプロケット２が矢印Ｃ方向に回転し、チェーン５を移動、駆動する。図中６ｋは、チェーン５のスプロケット２の噛み合い（本発明では当接）開始のリンクを６１とした場合の該６１からｋ番目のリンクを示し、該リンク６ｋに対する張り側の張力をＴ（ｋ−１）、緩み側の張力をＴｋとする。該リンク６ｋのリンクプレートと多角形スプロケット２の辺との摩擦係数をμ、多角形により定まる圧力角をβ、チェーンピッチＰで定まる多角形の中心角β＝２α、張り側開始のリンク６１の張り側張力Ｔ０とすると、以下の式となる。なお、上記圧力角βは、スプロケット歯に対する用語であるが、リンク６ｋに対する接線方向の角度であり、かつ多角形の中心角βと等しい。
【００２６】
【数１】
2014020465.tif 000003
【００２７】
上記Ｋは、低減比であって、スプロケットの歯数（ここでは多角形数）が大きくなる程１に近づき、チェーン張力は、歯数が大きくなる程多数の歯に分担される。
【００２８】
なお、大越諄著「ローラチェン」（株）コロナ社  昭３５．８．１０初版発行  第４章  Ｐ１８〜２１には、チェーンの伝動理論として、一般式
【００２９】
【数２】
2014020465.tif 000004
が記載されている。
【００３０】
ここで、スプロケット歯数（多角形数）を１２、圧力角β＝３０，α＝１５とすると、低減率Ｋ＝０．５７７であり、
【００３１】
【数３】
2014020465.tif 000005
となり、歯付きスプロケットの緩み側張力はほとんどゼロとなる。
【００３２】
バッケットエレベータ等の垂直型のチェーンコンベヤの釣り合いは、
張り側張力Ｆ１＝緩み側張力Ｆ２（チェーン＋バケット）＋不釣り合い荷重（搬送物）
となるが、一般に、該垂直型コンベヤは、
Ｆ１＜２＊Ｆ２      …（３）
として設計され、上記（１）式と（３）式から、
Ｋ＾（ｋ−１）＜１／２      …（４）
の範囲であれば、バケットエレベータの駆動力が可能である。
【００３３】
例えば、スプロケットの歯数（多角形の数）が１２，中心角βが３０°として、リンク（プレート）とスプロケット多角形（の辺）との摩擦係数μを変化すると、表１の通りとなる。
【００３４】
【表１】
2014020465.tif 000006
【００３５】
即ち、表１において、スプロケット多角形の辺とリンクのリンクプレートとの摩擦係数μが０．０５であれば、６個のリンクｋ＾６が多角形に接触していても、駆動可能とならないが（０．７０７）、μ＝０．１０であれば、６個のリンクｋ＾６でもかろうじて駆動可能（０．５００）となる。同様に、μ＝０．１５であれば５個のリンクｋ＾５又は４個のリンクｋ＾４が多角形に接触していれば、駆動可能（０．４２０，０．４９９）となり、μ＝０．２０であれば、３個のリンクｋ＾３が多角形に接触していれば、駆動可能（０．４９９）となり、μ＝０．３０であれば、２個のリンクｋ＾２が接触していれば駆動可能（０．４９７）となる。従って、上記リンクと多角形の摩擦係数μが大きければ、スプロケットの噛み合い数（多角形との接触数）が少なくとも駆動可能となる。即ち、摩擦係数が大きい程、多角形スプロケットによる駆動が確実となる。
【００３６】
一方、摩擦係数μを０．１５として、スプロケットの歯数（多角形数）を変化すると、表２の通りとなる。
【００３７】
【表２】
2014020465.tif 000007
【００３８】
即ち、表２において、スプロケットの多角形数（表２では便宜的に歯数と表記）８，１０，１２個の場合、４個のリンクｋ＾４が接触していれば駆動可能（０．２９８，０．４１７，０．４９９）であり、多角形が１２，１６個の場合、６個のリンクｋ＾６が接触していれば駆動可能（０．３５３，０．４７４）であり、多角形数１６，２０個の場合、８個のリンクｋ＾８が接触していれば駆動可能（０．３７０，０．４５８）であり、多角形数が２０個の場合、１０個のリンクｋ＾１０が接触すれば駆動可能（０．３７７）となる。なお、多角数の１／２以下のリンク数は、チェーンの巻き掛け角の関係で存在しない。従って、スプロケットの多角形数の少ない程、接触するリンクの数が少なくても駆動可能になる。
【００３９】
上述したＴ（ｋ）／Ｔ（０）＝Ｋ＾（ｋ−１）＝１／２になるスプロケットの多角形数と必要摩擦係数との関係をまとめると、以下の通りとなる。
１．チェーンがスプロケットに１８０°で巻掛っているときは、スプロケット多角形数（歯数）１０〜２０では、μ＝０．１２〜０．１７、
チェーンがスプロケットに１２０°で巻掛っているときは、スプロケット多角形数（歯数）１０〜２０では、μ＝０．２０〜０．１９、
チェーンがスプロケットに９０°で巻掛っているときは、スプロケット多角形数（歯数）１０〜２０では、μ＝０．３１〜０．２７、
となる。
２．従って、スプロケットの多角形数が増加すると、摩擦係数が小さくとも伝達可能となるが、多角形数による摩擦係数の変化の影響は大きくない。
３．チェーンリンクがスプロケットに掛る数が少なくなると、必要摩擦係数は大きな変化率で増加する。
【００４０】
なお、上記チェーン，スプロケットの代りに、ベルト及びプーリを用いた垂直型コンベヤにあっては、
【００４１】
【数４】
2014020465.tif 000008
である。
【００４２】
Ｆ１；張り側ベルト張力、Ｆ２；緩み側ベルト張力、Ｐ；従動側プーリを回転しようとする有効張力（Ｐ＝Ｆ１−Ｆ２）、Φ；ベルト巻掛け角（ｒａｄ）、μ；ベルトとプーリとの間の摩擦係数である。垂直型コンベヤにあっては、通常前記（３）式に示すようにＦ１＜２＊Ｆ２であるから、ｅ＝２．７１８，φ＝πとして、μ＜０．２２となる。
【００４３】
即ち、上記ベルトの張力式を適用した場合、摩擦係数μが０．２２以上であれば、上記歯の噛み合いのない上述したチェーンリンクと多角形スプロケットでも駆動可能となるが、上述したように、上記チェーンリンク及び多角形スプロケットによる伝動によって、μ＝０．２２以下の摩擦係数によっても駆動可能となる。
【００４４】
上記説明は、バケットエレベータ等の垂直型のチェーンコンベヤについて述べてあるが、前記（１）式を適用して、水平に搬送物を搬送する水平搬送コンベヤ、搬送物を傾斜面に沿って搬送する傾斜搬送コンベヤ、傾斜面と水平面とに渡って搬送するコンベヤ等、他の搬送用コンベヤチェーン装置に同様に適用可能であり、またコンベヤチェーン装置に限らず、動力伝達用チェーン装置にも同様に適用可能である。
【００４５】
また、本チェーン伝動装置は、リンクチェーンの各リンクプレートの内径側面と多角形スプロケットの辺とが接触し、その摩擦係数が大きいことが好ましい。このため、多角形スプロケットとリンクプレートの接触面を粗面とする、凹凸面とする、又は突起を形成する、高摩擦材を介在する等、摩擦を大きくすることが採用される。具体的には、多角形スプロケットの辺及びリンクチェーンの内径面の少なくとも一方に、切削目が粗く残る機械加工面とする。機械加工をしないで鋳物のままの鋳肌面とする、溶接肉盛面をする、自然発錆，腐食表面又は熱処理酸化膜，薬品による腐食加工面とする、その他特殊塗装を施す、等があり、更にゴム板，ブレーキシュー等の摩擦材を貼る、又は多角形スプロケットを硬質ゴムで形成する、等が考えられる。更に、案内部材にチェーンのブシュ又はローラと係合するスリップ防止用歯形を形成して、補助的に多角形スプロケットとチェーンリンクとの間の伝達を助けるようにしてもよい。
【００４６】
チェーンを一部変更した実施の形態について説明する。図５は、各リンク６が、２枚の同じ形状のリンクプレート２５，２５からなり、これらリンクの長手方向一方側は、互いの間隔が狭くなるように屈曲（オフセット）している。上記２枚のリンクプレート２５を、長手方向の広い側をピン２６で連結し、狭い側をブシュ２７で連結し、１個のリンク６の上記ブシュ２７に、隣接するリンク６のピン２６を挿入して、無端状に構成する。なお、２９，３０は補強用のピン及びブシュである。本チェーン５２は、インナリンク及びアウタリンクの区別がなく、同じリンク６が連続しており、両リンクプレート２５，２５の間にて案内部材２０に案内され、多角形リンク受け部材２１の各辺９に各リンクのリンクプレート２５，２５が受けられる。
【００４７】
図６は、インナリンク６ａが１個のブロック３１からなる。該ブロック３１の両端部にブシュ１１が嵌合され、該ブシュ１１に、アウタリンク６ｂのピン１５が嵌挿して無端状に構成される。本チェーン５３は、アウタリンク６ｂのリンクプレート１３，１３の間にてスプロケット２の案内部材２０に案内され、各リンク６ａ，６ｂのリンクプレート１３及びブロック３１が多角形リンク受け部材２１の各辺９に受けられる。
【００４８】
従って、案内部材２０は、チェーン５３のブロック３１部分と干渉しないように、リンク受け部材２１と面一となるように削除される。なお、本ブロック３１を有するチェーン５３に対応するものに限らず、他の実施の形態にあっても、スプロケットの案内部材２０の形状は円形に限らず、例えばリンク受け部材２１の多角形と位相を半ピッチずらした同様な多角形、また他の凹凸形状、突起等、両リンクプレートの間に入って、チェーンを案内する形状であれば、どのような形状でもよい。
【００４９】
また、本チェーンは、ブシュにローラを装着しないものを用いているが、本チェーン装置は、スプロケットの歯とチェーンが噛み合うことはないので、本発明の原理自体ではローラを必要としないが、ローラがあってもよく、従来のローラを有するチェーンをそのまま用いることも可能である。これにより、ローラをレールに案内するコンベヤ等、従来のコンベヤ装置にそのままに適用することが可能となる。また、例えば従動側等の一方のスプロケットは、歯付きスプロケットとして、チェーンのローラ又はブシュ等の係合部材と噛み合うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１        チェーン装置
２，３    スプロケット
５，５２，５３    チェーン
６，６ａ，６ｂ    リンク
７        回り対隅
９        辺
１０，１３，２５  リンクプレート
２０      案内部材
２１      リンク受け部材
【図１】
2014020465.tif 000009
【図２】
2014020465.tif 000010
【図３】
2014020465.tif 000011
【図４】
2014020465.tif 000012
【図５】
2014020465.tif 000013
【図６】
2014020465.tif 000014