(57)【要約】【課題】歯付ベルトとプーリとの円滑なかみ合いを達成すると共に、繰り返し位置決め精度誤差を極限迄減少させた歯付ベルトとプーリからなる駆動装置であって、歯付ベルトに応じたプーリの設計方法を提供することを目的とする。【解決手段】ベルト本体のピッチライン上に抗張体を埋設し、ベルト本体に一定ピッチで歯部を設け、該ベルト歯部の側壁にベルト歯元部、動力伝達領域及びベルト歯先部を形成してなる歯付ベルト１と、周面の溝部の溝壁を凹弧状面に形成されたプーリ１０とからなり、前記ベルトとプーリの静的なかみ合いでベルト歯部２をプーリ溝壁１５に接触させた状態において、前記ベルト歯元部１３とプーリ溝壁１５間及びベルト歯先部８とプーリ溝壁１５間には隙間がない歯付ベルトの駆動装置であって、前記プーリ溝１６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１６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である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルト本体のピッチライン上に抗張体を埋設し、ベルト本体に一定ピッチで歯部を設け、該ベルト歯部の側壁にベルト歯元部、動力伝達領域及びベルト歯先部を形成してなる歯付ベルトと、周面の溝部の溝壁を凹弧状面に形成されたプーリとからなり、前記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、前記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、前記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。
【請求項２】
前記歯付ベルトとプーリとをかみ合わせたときに、歯付ベルト歯部の側壁形状とプーリ溝部の溝壁形状が合致し、隙間が無いように設計した請求項１に記載の歯付プーリの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は歯付ベルト及びこれを用いた駆動装置、より詳しくは歯付ベルトとプーリとの円滑なかみ合いを達成すると共に繰り返し位置決め精度誤差を極限迄減少させた歯付ベルトとプーリからなる駆動装置であって、その歯付ベルトに応じたプーリの設計方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体検査装置の搬送機構、産業用ロボット、アクチュエーター等には、従来ボールネジが用いられてきたが、これらの市場においては近年、低コスト化及び高速化に対する要求が非常に厳しくなってきており、ボールネジに替わる製品として、今まで以上の位置決め精度が発揮できる、且つ省スペースで使用可能なベルト駆動装置の開発が求められてきた。
【０００３】
従来位置決め精度を向上させた動力伝動装置としては、特許文献１に記載されているように、歯溝円弧の曲率半径が歯付プーリの歯溝数に拘らず一定の値に設定され、上記各円弧の曲率半径が溝中心線上の上記溝底面からの距離が歯溝数に拘らず一定の値に設定された位置において該溝中心線と直交する直線上に配置されている歯付プーリ群が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２９９５０２１号公報
【０００５】
しかし、特許文献１に記載されている歯付ベルト駆動装置においても、ベルト歯とプーリ溝間のバックラッシュは小さくはなるが、全く無くなるということはなかった。
【０００６】
又、従来の歯付プーリは、ベルトの収縮率を考慮せずにベルトを成形する為の金型寸法をそのままプーリ歯溝寸法としていたことから、図６に示すようにバックラッシュ２Ｂが生じていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、歯付ベルトとプーリとの円滑なかみ合いを達成すると共に、繰り返し位置決め精度誤差を極限迄減少させた歯付ベルトとプーリかせなる駆動装置であって、歯付ベルトに応じたプーリの設計方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ベルト本体のピッチライン上に抗張体を埋設し、ベルト本体に一定ピッチで歯部を設け、該ベルト歯部の側壁にベルト歯元部、動力伝達領域及びベルト歯先部を形成してなる歯付ベルトと、周面の溝部の溝壁を凹弧状面に形成されたプーリとからなり、前記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、前記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、前記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にある。
【０００９】
請求項１に記載の発明によると、前記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、前記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としたことから、歯付ベルトを構成する材料の収縮率によって、プーリ歯溝の寸法を変えることにより、成形後歯付ベルトの歯寸法に合ったプーリの歯溝となり、バックラッシュを極限迄小さくすることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記歯付ベルトとプーリとをかみ合わせたときに、歯付ベルト歯部の側壁形状とプーリ溝部の溝壁形状が合致し、隙間が無いように設計した請求項１に記載の歯付プーリの設計方法にある。
【００１１】
請求項２に記載の発明によると、前記歯付ベルトとプーリとをかみ合わせたときに、歯付ベルト歯部の側壁形状とプーリ溝部の溝壁形状が合致し、隙間が無いように設計した請求項１に記載の歯付プーリの設計方法であることから、ベルト歯とプーリ歯溝のバックラッシュ量を極限迄小さくすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る装置の一つのベルト歯部のプーリへのかみ合い状態を示す縦断面図、図２は本発明に係る装置に使用するプーリの一本の溝部の縦断面図、図３は同じく歯付ベルトの一個の歯部の縦断面図である。
【００１３】
本発明におけるベルト駆動装置に使用される歯付ベルト１は、図３に示すように、そのベルト本体１ａはゴムや、合成樹脂等のゴム状弾性体からなり、裏面長手方向には一定のピッチにて歯部２とプーリ溝３が交互に形成されている。さらに、ベルト本体１ａのピッチライン上にはガラス繊維、アラミド繊維等の低伸度高強度の抗張体が埋設されている。そして、歯部２及びプーリ溝３で構成される歯付ベルト１の裏面側には、歯布で被覆されていても、されていなくてもどちらであっても良い。また、ベルト本体１ａに使用されるゴムや、合成樹脂等には特に制限はない。
【００１４】
ベルト歯部２は、ベルト本体内１ａ内に中心点５を持つ曲率半径ＲＢの円弧面の一部からなるベルトの裏面の一部を形成する一対の凸状のベルト側壁９、９と、中心点２０を持つ半径Ｒ１をもって描かれる円弧面からなる一対のベルト歯元コーナー６及び前記一対のベルト側壁９、９の先端部分をつなぐ平面若しくは凸状円弧面をもって形成されるベルト歯先部８から構成されている。
【００１５】
図２において、前記歯付ベルト１とかみ合うプーリ１０は、ポリアセタール、ナイロン、ポリプロピレン等の合成樹脂や金属等からなり、ベルト歯部２とかみ合うプーリ溝１６と、ベルト溝部３とかみ合うプーリ歯頂面７とが一定のピッチにて交互に形成されている。
【００１６】
プーリ溝部１６は、半径ＲＰをもって描かれる円弧からなるプーリ溝部側面と、プーリ歯先部７と該円弧Ｒｄで形成されるプーリ溝壁１５を連結するコーナー部１９とさらに該プーリ溝壁１５とコーナー部２１を通じて、半径Ｒｄを有する歯溝底部２３を有している。
【００１７】
以上のように構成されている歯付ベルト１と、プーリ１０とをかみ合わせた状態を図１に示す。図に示すように、プーリ１０は、製品となった歯付ベルト１と、プーリ歯頂面７を基準とした場合、プーリ溝壁１５をベルトの側面９と一致させる。このとき、歯付プーリ１０の歯溝は、ベルトに向かって円弧状となっており、歯付ベルト１はプーリ１０に圧縮係合する。このときのプーリ１０の設計方法としては、製品となった歯付ベルト１の各寸法を元にそれと同一の寸法にて、プーリ１０を設計し、プーリ１０の歯溝９の円弧を歯付ベルト１がプーリ１０にかみ合ったときに圧縮率が４〜６％になるように設定するのが好ましい。
【００１８】
【実施例】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
（実施例）
実施例１として、図２において、製品として成形されたベルト歯部側壁の曲率半径ＲＢが３．２５ｍｍ、歯高さ１．９１ｍｍである１００Ｓ５Ｍ６００のベルトを元に、プーリの歯溝側壁の曲率半径Ｒｐが３．２５ｍｍ、歯溝深さを１．７７ｍｍとした。又、歯溝の歯底の円弧半径をＲｄを２．５３ｍｍとした。そして、Ｒｂを０．２０ｍｍ、Ｒｔを０．５５ｍｍとした。
そして、実施例１で設計したプーリと、ベルトとをかみ合わせて、ベルト駆動装置として、適正な張力を与えた場合、ベルト歯部側壁とプーリ歯溝側壁とが合致した。又、ベルト歯底部と、プーリ歯先部とも合致した。
【００１９】
そして、実施例１のプーリと標準ベルトで繰り返し位置決め誤差試験を行った。試験条件としては、駆動プーリと従動プーリ共に３５歯のプーリを用い、運転パターンとしては、回転速度を９０°／ｓ２、加減速度を４５０゜／ｓ２とした。又、プーリ回転角度を３６０度としてその正逆回転を２０回繰り返した。そして、駆動プーリと従動プーリとの回転差をロータリーエンコーダにて検出した。その結果を図４に示す。
【００２０】
実施例２として、図２において、プーリの歯溝側壁の曲率半径Ｒｐを３．２６５ｍｍ、歯溝深さを１．７７ｍｍとした。又、歯溝の歯底の円弧半径Ｒｄを２．５３ｍｍとした。そして、Ｒｂを０．２０ｍｍ、Ｒｔを０．５５ｍｍとした。
そして、実施例２で設計したプーリと、標準ベルトとをかみ合わせて、ベルト駆動装置として、適正な張力を与えた場合、ベルト歯部側壁とプーリ歯溝側壁とが合致した。又、ベルト歯底部と、プーリ歯先部とも合致した。実施例１と実施例２のプーリ寸法は結果的には同じ寸法となった。
（従来例）
比較例として、図５において、プーリの歯溝側壁の曲率半径Ｒを３．２７５ｍｍ、歯溝深さを１．７７ｍｍとした。又、歯溝の歯底の円弧半径を２．５３ｍｍとした。そして、Ｒｂを０．２５ｍｍ、Ｒｔを０．５５ｍｍとした。
そして、従来例のプーリと、標準ベルトとをかみ合わせてベルト駆動装置として、適正な張力を与えた場合、図６の様にベルト歯部側壁とプーリ歯溝側壁との間にはバックラッシュ２Ｂが発生していた。
【００２１】
そして、実施例１と同様の試験条件にて繰り返し位置決め誤差試験を行った。その結果を図４に示す。図４の結果から実施例１，２のプーリは従来例のプーリに比べて繰り返し位置決め精度は１／１０程度であった。
【００２２】
【発明の効果】
上記のように、本発明は、請求項１に記載の発明によると、前記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、前記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としたことから、歯付ベルトを構成する材料の収縮率によって、プーリ歯溝の寸法を変えることにより、成形後歯付ベルトの歯寸法に合ったプーリの歯溝となり、バックラッシュを極限迄小さくすることができるという効果がある。
【００２３】
請求項２に記載の発明によると、前記歯付ベルトとプーリとをかみ合わせたときに、歯付ベルト歯部の側壁形状とプーリ溝部の溝壁形状が合致し、隙間が無いように設計した請求項１に記載の歯付プーリの設計方法であることから、ベルト歯とプーリ歯溝のバックラッシュ量を極限迄小さくすることができるという効果が有る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態であって、一つのベルト歯部のプーリへのかみ合い状態を示す縦断面図である。
【図２】本発明で設計したプーリの一本の溝部の縦断面図である。
【図３】標準歯付ベルトの一個の歯部の縦断面図である。
【図４】本発明で設計したプーリを用いたベルト駆動装置で繰り返し位置決め誤差を測定した結果を示したグラフである。
【図５】従来の設計方法で作製したプーリの一本の溝部の縦断面図である。
【図６】従来の設計で作製したプーリと標準の歯付ベルトとをかみ合わせた図である。
【符号の説明】
１  歯付ベルト
２  歯部
３  ベルト溝部
７  プーリ歯頂面
８  ベルト歯先部
９  ベルト側壁
１０  プーリ
１１  プーリ歯先部
１３  ベルト歯元部
１５  プーリ溝壁
１６  プーリ溝部
２１  コーナー部
２３  歯溝底部
【図１】
2004308669.tif 000003
【図２】
2004308669.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004308669.tif 000006
【図５】
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【図６】
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