(57)【要約】      （修正有）【課題】内ベルト、外ベルトを積層することによって、スチールベルトの疲労強度を高め、耐久性の向上を図ることができるベルト伝動装置を提供する。【解決手段】スチールベルト１０と、スチールベルト１０を巻き掛けるプーリ２１とを備えてなり、スチールベルト１０は、内ベルト１１、外ベルト１２を走行方向に相対移動可能に積層し、内ベルト１１、外ベルト１２は、プーリ２１に巻き付けるときの曲げ応力が降伏点または耐力を下まわるようにそれぞれの厚さを設定する。【選択図】図１
2012236701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スチールベルトと、該スチールベルトを巻き掛けるプーリとを備えてなり、前記スチールベルトは、内ベルト、外ベルトを走行方向に相対移動可能に積層し、前記内ベルト、外ベルトは、前記プーリに巻き付けるときの曲げ応力が降伏点または耐力を下まわるようにそれぞれの厚さを設定することを特徴とするベルト伝動装置。
【請求項２】
前記内ベルト、外ベルトは、相対移動量を制限することを特徴とする請求項１記載のベルト伝動装置。
【請求項３】
前記外ベルトには、前記プーリの外周の係合部に係合する係合部を形成することを特徴とする請求項１または請求項２記載のベルト伝動装置。
【請求項４】
前記内ベルトには、前記プーリの外周の係合部に係合する係合部を形成することを特徴とする請求項１または請求項２記載のベルト伝動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スチールベルトを用いるスチールベルトコンベヤなどのベルト伝動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンベヤベルトとしてスチールベルトを用いるスチールベルトコンベヤが古くから知られている。
【０００３】
従来のコンベヤベルト用のスチールベルトは、たとえば厚さ数mm以下程度のステンレススチールの帯板材を無端に溶接接合して形成されている。スチールベルトは、プーリに巻き掛けて駆動走行させるため、プーリに巻き付けることによって繰返し曲げ応力が負荷されることになり、大きな径のプーリと組み合わせて必要な疲労強度を確保する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２３０８０６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】http://www.eljapan.co.jp/belt-t/belt-t.html、米国ベルトテクノロジー社  エンドレススチールベルト
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かかる従来技術によるときは、スチールベルトは、十分大きな径のプーリと組み合わせる必要があり、プーリ径が小さいと、疲労強度が不足して早期に交換を要するという問題が避けられない。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、内ベルト、外ベルトを積層することによって、スチールベルトの疲労強度を高め、耐久性の向上を図ることができるベルト伝動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、スチールベルトと、スチールベルトを巻き掛けるプーリとを備えてなり、スチールベルトは、内ベルト、外ベルトを走行方向に相対移動可能に積層し、内ベルト、外ベルトは、プーリに巻き付けるときの曲げ応力が降伏点または耐力を下まわるようにそれぞれの厚さを設定することをその要旨とする。
【０００９】
なお、内ベルト、外ベルトは、相対移動量を制限することができる。
【００１０】
また、外ベルトまたは内ベルトには、プーリの外周の係合部に係合する係合部を形成してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
かかる発明の構成によるときは、スチールベルトを構成する内ベルト、外ベルトは、それぞれプーリに巻き付けるときに曲げ応力σ＝６Ｅｔ／（４ｒ（１−ν2 ））を生じ、曲げ応力σは、内ベルト、外ベルトの厚さｔに比例し、プーリの半径ｒに反比例する。ただし、Ｅ、νは、それぞれ内ベルト、外ベルトの材料の縦弾性係数、ポアソン比である。そこで、内ベルト、外ベルトに生じる曲げ応力σが材料の降伏点または耐力（０．２％耐力）を下まわるように、プーリ径ｄ＝２ｒに対応させてそれぞれの厚さｔを設定することにより、スチールベルトの疲労強度を高め、耐久寿命を大幅に向上させることができる。ただし、内ベルト、外ベルトは、その全体として、伝達に必要な荷重（張力）に対応する強度を有するものとする。また、内ベルト、外ベルトは、互いに接する前者の外面側、後者の内面側の各長さがほぼ等しいものとする。
【００１２】
なお、内ベルト、外ベルトは、プーリに巻き付ける際に、前者の外面側が伸びて、後者の内面側が圧縮される。そこで、内ベルト、外ベルトは、走行方向に相対移動可能に積層することにより、両者間の滑りを許容する。また、この発明にいうベルト伝動装置とは、無端のスチールベルトを複数のプーリに巻き掛けて構成するスチールベルトコンベヤや動力伝動装置などの他、単一のプーリの外周にオープンタイプのスチールベルトの一端を固定し、プーリを往復回転させてスチールベルトを前後に往復駆動する直線駆動装置などを含むものとする。このような直線駆動装置は、たとえば直線移動部材の移動カバーや、ロボットの関節駆動用などの用途に使用可能である。
【００１３】
内ベルト、外ベルトは、相対移動量を制限することにより、両者が過大に相対移動したり、それによって走行動作が不安定になったりすることがない。
【００１４】
外ベルトは、プーリの外周の係合部に係合する係合部を形成することにより、プーリとの同期回転を維持し、たとえば外ベルトの外面上の搬送物の搬送タイミングを高い精度に保つことができる。一方、内ベルトの係合部をプーリの外周の係合部に係合させることにより、外ベルトの外面を均一面にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】全体構成模式斜視図
【図２】図１の要部正面図
【図３】設定データ例を示す図表
【図４】動作説明線図
【図５】要部構成説明図（１）
【図６】要部構成説明図（２）
【図７】要部構成説明図（３）
【図８】要部構成説明図（４）
【図９】要部構成説明図（５）
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
ベルト伝動装置は、無端のスチールベルト１０と、スチールベルト１０を巻き掛ける一対のプーリ２１、２１とを備えてなる（図１）。ただし、図１のベルト伝動装置は、スチールベルト１０をコンベヤベルトとするスチールベルトコンベヤとして構成されている。
【００１８】
スチールベルト１０は、内ベルト１１、外ベルト１２を積層して形成されている。また、プーリ２１、２１の一方は、図示しない駆動源に連結する駆動プーリであり、他方は、従動プーリである。そこで、スチールベルト１０は、プーリ２１、２１を介して駆動走行させることができる。なお、内ベルト１１、外ベルト１２は、スチールベルト１０の走行方向（図１の矢印方向）に相対移動可能に積層されている。
【００１９】
内ベルト１１、外ベルト１２の材料として、たとえばＪＩＳ  Ｇ４３１３のばね用ステンレス鋼帯ＳＵＳ３０４−ＣＳＰ（Ｈ）を使用すると、縦弾性係数Ｅ＝１８６×１０3 Ｎ／mm2 、ポアソン比ν＝０．３である。そこで、プーリ２１の半径ｒ、プーリ径ｄ＝２ｒに対して厚さｔの内ベルト１１、外ベルト１２を巻き付けるとき（図２）、それぞれに曲げ応力σ＝６×１８６×１０3 ｔ／（４ｒ（１−０．３2 ））＝３０６．６×１０3 ｔ／ｒを生じる。たとえば、プーリ径ｄ＝６０mmのとき、厚さｔ＝０．０８mmとすることにより、曲げ応力σ＝８１７ＭＰa となり、材料の０．２％耐力８８０ＭＰa を下まわらせることができる。同様に、プーリ２１のプーリ径ｄに対し、曲げ応力σが材料の０．２％耐力を下まわるような厚さｔを設定すると、たとえば図３のとおりである。
【００２０】
一方、図４は、それぞれの厚さｔ＝０．４mmの内ベルト１１、外ベルト１２からなる二層ベルトのスチールベルト１０、厚さ２ｔ＝０．８mmの単層ベルトのスチールベルト１０をプーリ径ｄ＝２ｒ＝３００mmのプーリ２１に巻き付けるときのＳ−Ｎ線図の一例である。ただし、図４の縦軸、横軸は、それぞれ繰返し応力Ｓ（ＭＰa ）、繰返し数Ｎ（回）であり、図４の曲線（１）、（２）は、それぞれ単層ベルト、二層ベルトのスチールベルト１０に対応している。また、スチールベルト１０の材料は、上記ＳＵＳ３０４−ＣＳＰ（Ｈ）である。図４によれば、二層ベルトの場合、単層ベルトの場合に比して、曲げ応力σを１／２にして材料の疲労限度を下まわらせ、耐久寿命を５０倍以上に向上させることができる。ちなみに、図４の曲線（２）は、図３のプーリ径ｄ＝３００mm、厚さｔ＝０．４mmの内ベルト１１、外ベルト１２に対応している。
【００２１】
なお、疲労限度線図（耐久限度線図）による疲労強度の評価を加えれば、スチールベルト１０の張力に起因する平均応力を考慮することができる。
【他の実施の形態】
【００２２】
内ベルト１１の両側端縁には、それぞれ外ベルト１２を相対移動可能にガイドする上向きのフック１１ａ、１１ａ…を所定ピッチごとに形成することができる（図５）。各フック１１ａの両側には、応力集中を排除するために、滑らかな略円弧状の切欠き１１ｂ、１１ｂが形成されており、外ベルト１２は、内ベルト１１の両側のフック１１ａ、１１ａ…にガイドされて、内ベルト１１上を相対移動することができる。ただし、図５（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ図５（Ａ）のＸ1 −Ｘ1 線、Ｘ2 −Ｘ2 線矢視相当断面図である。
【００２３】
図５において、内ベルト１１側の各フック１１ａは、外ベルト１２に形成する切欠き１２ａ内に収納してもよい（図６）。ただし、図６（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ図６（Ａ）のＸ1 −Ｘ1 線、Ｘ2 −Ｘ2 線矢視相当断面図である。フック１１ａの長さａ1 は、切欠き１２ａの長さａ2 に対し、ａ1 ＜ａ2 に設定されており、したがって、内ベルト１１、外ベルト１２の相対移動量は、ａ2 −ａ1 に制限されている。
【００２４】
内ベルト１１、外ベルト１２は、内ベルト１１側のエンボス１１ｃを外ベルト１２側の長孔１２ｂに挿入して係合させることにより、両者の相対移動量をｂ2 −ｂ1 に制限することができる（図７）。ただし、ｂ1 は、円板状のエンボス１１ｃの直径であり、ｂ2 は、エンボス１１ｃが適合する長孔１２ｂの長さである。なお、図７（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ図７（Ａ）のＸ1 −Ｘ1 線、Ｘ2 −Ｘ2 線矢視相当断面図である。
【００２５】
内ベルト１１、外ベルト１２は、バーリング加工による外ベルト１２側の円筒状の突部１２ｃを内ベルト１１側の長孔１１ｄに挿入して係合させることにより、両者の相対移動量をｃ2 −ｃ1 に制限してもよい（図８）。ただし、ｃ1 は、突部１２ｃの外径であり、ｃ2 は、突部１２ｃに適合する長孔１１ｄの長さである。なお、円筒状の突部１２ｃには、プーリ２１の外周に突設する凸状の係合部２１ａを挿入して係合させることができ（図８（Ｃ））、あるいは、突部１２ｃを内ベルト１１の下面に突出させ、プーリ２１の外周に形成する凹状の係合部２１ｂに突部１２ｃを係合させることができる（図８（Ｄ））。そこで、図８（Ｃ）、（Ｄ）において、外ベルト１２側の突部１２ｃは、プーリ２１側の係合部２１ａ、２１ｂに係合する係合部となっている。ただし、図８（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ図８（Ａ）のＸ1 −Ｘ1 線、Ｘ2 −Ｘ2 線矢視相当断面図であり、図８（Ｄ）は、他の実施の形態を示す図８（Ｃ）相当図である。
【００２６】
なお、図８（Ｃ）、（Ｄ）の外ベルト１２側の突部１２ｃ、プーリ２１側の係合部２１ａ、２１ｂは、スチールベルト１０の走行中に少なくとも１組が互いに係合するように、外ベルト１２、プーリ２１に対して所定のピッチごとに形成することが好ましい。ただし、図８（Ｃ）において、プーリ２１側の係合部２１ａを設けなくてもよい。
【００２７】
図５、図６のフック１１ａ、図７のエンボス１１ｃは、それぞれプーリ２１の外周上に位置するように設けてもよく、プーリ２１の外周からプーリ２１の軸方向に耳状に張り出す位置に設けてもよい。図８（Ａ）〜（Ｃ）において、プーリ２１側の係合部２１ａを設けない場合の突部１２ｃについても、全く同様である。
【００２８】
プーリ２１の凹状の係合部２１ｂには、内ベルト１１に形成する凸状の係合部１１ｅを係合させてもよい（図９（Ａ））。また、プーリ２１の凸状の係合部２１ａは、内ベルト１１に形成する孔状の係合部１１ｆに係合させてもよい（図９（Ｂ））。なお、図９（Ａ）の係合部１１ｅ、２１ｂ、図９（Ｂ）の係合部１１ｆ、２１ａは、それぞれ横断面円形に形成してもよく、プーリ２１の軸方向（図９（Ａ）、（Ｂ）の紙面に垂直方向）に長く形成してもよい。また、係合部１１ｅ、２１ｂ、係合部１１ｆ、２１ａは、それぞれスチールベルト１０の走行中に少なくとも１組が互いに係合するように、内ベルト１１、プーリ２１に対して所定のピッチごとに形成することが好ましい。なお、図９（Ａ）、（Ｂ）において、内ベルト１１、外ベルト１２の間には、図５〜図８のような各種のガイド手段や相対移動量の制限手段を設けてもよく、これらの手段を設けなくてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
この発明は、無端のスチールベルトを用いるスチールベルトコンベヤや動力伝動装置などの他、オープンタイプのスチールベルトを用いる直線駆動装置などにも広く好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００３０】
σ…曲げ応力
１０…スチールベルト
１１…内ベルト
１１ｅ、１１ｆ…係合部
１２…外ベルト
２１…プーリ
２１ａ、２１ｂ…係合部
特許出願人      株式会社  江沼チヱン製作所
【図１】
2012236701.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012236701.tif 000009
【図８】
2012236701.tif 000010
【図９】
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