(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コード供給源からの所定の長さのコード部分を、回転可能なマンドレルに取り付ける装置であって、
回転可能なマンドレルと、
前記コードを、前記回転可能なマンドレルに積極的に送る送りキャプスタンであって、該コードは該送りキャプスタンに入る入側張力と、該キャプスタンから出る出側張力を有する送りキャプスタンと、
前記送りキャプスタンと前記回転可能なマンドレルとの間に配置され、前記コードを所定のパターンで前記回転可能なマンドレル上に配置するコード布設車と、
前記送りキャプスタンと前記回転可能なマンドレルとの間の前記コードと接触し、前記出側張力を測定する第１の張力測定手段と、
前記送りキャプスタンを出るコードの長さを測定する測定手段と、
前記マンドレルの外周部を動的に調整して、前記送りキャプスタンと前記コード布設車との間の前記コードの所定の張力を維持する調整手段と、
を有する装置。
【請求項２】
供給源からのコードを、回転可能なマンドレルに正確に取り付ける装置であって、
回転軸のまわりを回転可能であり、マンドレルの外周部を動的に調整する外周部調整手段を有するマンドレルと、
前記コードを前記マンドレル上に布設するコード布設アセンブリと、
前記供給源と前記回転可能なマンドレルとの間の位置における前記コードの張力を測定する第１の張力測定手段と、
前記第１の張力測定手段からのフィードバックを、該フィードバックに応答して前記マンドレルの前記外周部を調整するように動作することのできる前記外周部調整手段に供給するフィードバック手段と、
を有する装置。
【請求項３】
供給源からの所定の長さと張力を有するコード部分を、支持装置に正確に取り付ける装置であって、
中心間が所定距離離れていて、平行な回転軸のまわりを回転可能な第１および第２の平行なシャフトと、
前記第１および第２のシャフトにそれぞれ取り付けられている第１および第２のプーリと、
前記第１および第２のプーリと外周部において係合し、それらとともに回転可能なリードベルトと、
前記コードの前記所定の長さを前記第１および第２のプーリ上に積極的に送る積極送り手段であって、前記コードは前記積極送り手段を出る出側張力を有する積極送り手段と、
前記積極送り手段と前記第１および第２のプーリとの間に配置され、前記出側張力を測定するように動作することのできる第１の張力測定装置と、
前記所定の張力を維持するように前記出側張力を制御する制御手段と、
前記マンドレルの外周部を動的に調整して、前記送りキャプスタンとコード布設車との間の前記コードの所定の張力を維持する調整手段と、
を有する装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野及び背景技術
本発明は一般にコードを回転構造体に施す装置と方法の技術に関し、より具体的には正確なコード長さとコード張力をもつ弾性ベルトを製造する装置と方法に関する。
コードを回転マンドレルに施す伝統的な方法は最小コンプライアンスの円筒状マンドレルを必要とし、このことはマンドレルの寸法、特に直径と円周が本質的に一定であることを意味した。マンドレルは堅ろうな円筒であって、この場合コードの長さは正しい円周をもつ円筒状マンドレルを選ぶことによって調節される。他のマンドレルは円筒ではなく、本明細書に開示された発明はこのようなマンドレルにも同様に適用される。
ある先行技術のマンドレルでは、マンドレルの円周は材料の層をその表面に施したり、またはその表面から取り除いたりして調整される。他のマンドレルは円に近い一連の弧を形成する半径方向に伸縮する素子をもつ。これらのすべてにおいて、コードは需要送りの方式で出来るだけ正確にコード張力を調節する案内車（くるま）を用いて施される。マンドレルの一回転当たりのコードの長さは円筒の円周によって、従って円筒の製造許容差(tolerances)によってきまる。
マンドレルはしばしば自動車用のタイミングまたはドライブベルトのような弾性ベルト製品の製造に用いられる。多くのベルト設計ではまたコードの前に他のベルト材料の層をシリンダー上に巻くことが必要である。これら材料の厚さ、硬度および温度の許容差はまたコードの長さに影響することがある。
本発明ではシリンダーまたは下にある層の許容差に関係なくコードの長さを調節する。更に本発明は百万分の３０までの精度が可能な、非常に正確な方法でコードの長さを調節することができる。このことは歯付きタイミングベルト(toothed timing belts)をつくるときに特に重要で、この場合コードの長さの誤差が歯の不適当なかみ合わせや未熟な(premature)歯やベルトの損傷を招くことがある。
本発明の他の利点は本発明によってつくられたらせんコード構造体は長さ精度の喪失やらせん寸法(helix dimensions)のひずみなしにシリンダーから容易に取り除くことができることである。このためコードを含有するベルトがタイヤ金型のような外部金型中で、あるいは、プレス（成形機）、ロートキュアー（回転加硫プレス）、または組立硬化装置(sectional cure device)中で内圧によってつくりうるようになる。ベルトはマンドレルの崩壊性(collapsibility)のために容易に除くことができる。マンドレルを崩壊させることでコード内の張力は解除されベルトをマンドレルから容易に取り除くのに十分な隙間が得られる。
タイミングベルトは伝統的にシリンダー軸に平行な外側の面上に歯形をもつ円筒状金型上でつくられる。織物（布）、ゴム、プラスチックや他の可撓性材料の層がシリンダー上におかれる、コードがこの集成体の外側に巻きとられる。追加の材料をコードの上においてもよい。ベルトは硬化工程の間隔膜から内側に半径方向の圧をかけることによってつくられる。製品は軸方向にスライドさせて金型の歯をベルトの歯からはずすことによって取除かれる。この工程は軸方向の歯をもつベルトまたは一組のらせん状の歯をもつベルトには有効に働くが、例えばヘリンボーン歯（やまば歯）、二重らせん歯またはジグザグ歯のような断続歯(interrupted tooth)には働くことができない。何故ならばこのような歯形をもつベルトはマンドレルから離れて軸方向にスライドすることはできないからである。
本発明は、これら製品を、コード長さの精度を保持しつつ、内部金型よりもむしろ外部金型を用いてつくることを可能にする。本発明はまたこれら製品を、コード長さの精度を保持しつつ、平らな組立金型(sectional molds)を用いてつくることを可能にする。これらの方法は共に金型表面にほぼ垂直な運動によってベルト歯が金型からはずれることを可能にする。このことは断続歯形が金型から取り除かれることを可能にする。
本発明は正確なコードの長さと張力をもつベルトを製造する新しくかつ改良された方法を意図し、この方法は設計が簡単で、使用が効果的であり前途の困難さや他の困難さを克服し、一方ではよりよいまたより多くの有利な総合的結果をもたらすものである。
発明の開示
本発明によれば、正確なコードの長さと張力をもつベルトを製造する新しくかつ改良された方法が提供される。
本発明は歯車伝動送りキヤプスタン(geared feed capstan)を用いて正確な長さのコードを回転するマンドレルに施す方法と装置である。歯車伝動送りキヤプスタンはマンドレル１回転当たりのコードの選択長さを測定し計量する。コードやワイヤなどの巻き取るのに適した実在物質はすべて弾性があるかあるいは伸縮可能であり、従って施すべきコードの長さの正確な記述では、長さを測定するときのコードの張力も特定しなければならない。この送りキヤプスタンの測定と計量の精度は送りキヤプスタンに出入りするコードの張力に影響される。このためコードの張力を測定し調節することが必要となる。出て行くコードの張力はマンドレルの膨張によって調節される。入ってくるコードの張力は張力制御キヤプスタンによって一定に保たれるが、入ってくるコードの張力を正確に維持する他のいかなる手段もまた適している。この開示では、出て行くコードの張力制御は膨張するマンドレルとこの膨張をある程度調節する張力検知ロードセルによって達成される。主としてコードの長さを調節し補助的にコードの張力を調節するという概念が発明の基本要素である。
特開昭６３−０２３０２３４号公報に於いて、樹脂含浸フィラメントは回転する金型ジグ上で巻き取られる。サーボモーターの回転は張力測定機器と速度検知機からの信号によって制御され、フィラメントは指定された張力で巻き取られる。
例えば、他のコード巻取機はコードの張力を制御パラメーターとして用いている。マンドレルは回転するのでコードの長さはマンドレルの円周によって、即ちこの開示の目的のために“需要送り”(demand feed)と呼ばれる手法によって決定される。コードの長さはマンドレルの円周とこの円周の許容差に依存する。このようにして施されたコードの長さを正確に測定する方法はない。
本明細書に開示された装置の機能は逆にすることができ（従ってコードの長さは補助的に調節されコードの張力が主として調節される）、しかもこの場合も装置は尚先行技術を超える改良と利益をもたらす。可撓性隔膜の膨張を調節するロードセルはその代りに直接コード張力を調節するのに用いられ、また送りキヤプスタンは測定と定量の機器としてよりもむしろ正確な長さを測る機器として用いることができる。送りキヤプスタンで測った長さは次にマンドレルのインフレーション（膨張）を調節するのに用いられ所望の定量された長さのコードを得ることができる。
本発明によればコードを回転構造体に施す装置が開示され、この装置はコードの長さを調整するキヤプスタン、コードをキヤプスタンに供給する供給手段、回転構造体を保持し回転させる保持手段、およびキヤプスタンからのコードを保持手段上の回転構造体に施す適用手段を含んでいる。
本発明のもう一つの態様によれは、コードを回転構造体に施す装置にはさらに供給手段と適用手段の間に第１キヤプスタン、およびその第１キヤプスタンと適用手段の間に第２キヤプスタンがある。
本発明のもう一つの態様によれば、適用手段は布設車（くるま）(laying wheel)と第２張力検知器を含み、その第２張力検知器は布設車と第２キヤプスタンの間に配置される。
本発明のもう一つの態様、すなわちコードを回転構造体に施す方法によれば、この方法はコードを供給手段によってキヤプスタンに供給する工程、コードをキヤプスタンのまわりに配置し、それによってコードに張力を加える工程、コードを適用手段に送る工程、および回転構造体のまわりにコードを施す工程を含んでいて、回転構造体はマンドレル手段に接続している。回転構造体は伸縮可能である。
本発明のもう一つの態様によると、この方法はさらに決められたアルゴリズム(algorithm)に従ってコードが確実にマンドレルに送られることを含むが、このアルゴリズムは該マンドレルの形、円周および回転速度に基いている。
本発明の一つの態様によればコードを回転可能なマンドレルに正確に施す装置は制御入力に応じてマンドレルの円周を動的に(dynamically)調整する手段を含む。この調整手段はマンドレルの外表面上にとりつけられた膨張性の隔膜である。
本発明のもう一つの態様によれば、装置は更に測定したコード張力のフィードバック制御入力に応じて隔膜を選択的にふくらませたりへこませたりしてマンドレルの円周を動的に調整することができる制御弁を含む制御手段を含む。
本発明のもう一つの態様によれば、装置は制御弁と張力制御手段を含む制御手段を含むが、この張力制御手段は電子的に歯車がかみ合う方式(electronically geared)の張力制御キヤプスタンである。
本発明のもう一つの態様によれば、該マンドレル上にコードを布設するコード布設手段は該マンドレルから半径方向指向の力を分離するコード布設車を含む。
本発明のもう一つの態様によれば、ベルトは第１および第２プーリー上でコードがけすることができる。第１および第２プーリーはある中心距離だけはなして置かれ、その中心距離は選択的に調整可能で、コードのコード張力を調節する。第１および第２プーリーの中心距離は動的に調節可能で、コードをマンドレル上に例の積極送り(positive-feeding)をしている間に、コードのコード張力を調節する。
本発明のもう一つの態様によれば位置決定手段、すなわちエンコーダーはマンドレルを回転させるモーターやシヤフトと操作的に結びついている。
本発明のもう一つの態様、すなわち、コードを回転可能なマンドレルに正確に施す方法によれば、該方法はマンドレルを回転させる工程を含んでおり、マンドレルは制御入力に応じてマンドレルの円周を動的に調整する手段をもち、この手段は該マンドレルの外表面にとりつけられた膨張性の隔膜であり、所望のコード張力を維持するために制御入力をこの手段に送ることによって該マンドレルの円周を調整する。
本発明のもう一つの態様、すなわちコードを回転可能なマンドレルに正確に施す方法によれば、該方法はマンドレルを回転させる工程、コードを該マンドレルに送る工程、コードを該マンドレル上に布設する工程、および半径方向指向の力を円周方向指向の力から分離する工程を含んでいる。
本発明の一つの利点は決められたアルゴリズムに従って既知の長さと張力においてコードを回転構造体に施すことができることであり、このような適用は回転構造体の形、寸法及び回転速度に関係なく行われる。
本発明のもう一つの利点は、送りキヤプスタンに出入りする張力を正確に調節する手段と関連して正確な送りキヤプスタンを用いることである。
本発明のもう一つの利点は張力キヤプスタンを用いて送りキヤプスタンに入るコードの張力を調節することである。
本発明のもう一つの利点は巻取られているコードに対し回転構造体を半径方向に従わせる(make compliant)ことによって送りキヤプスタンから回転構造体への張力を調節することである。
本発明のもう一つの利点は、マンドレルの半径を調整して所望のコード張力をうるために測定した張力のフィードバックを用いてマンドレルが回転するときにその半径を動的に調整することができることである。
本発明のもう一つの利点は頑丈なコード布設車を使用してマンドレル上のコードの位置を正確に調節しコードの布設によって発生する半径方向の力をコードの張力から生ずる所望の力から分離することである。
本発明のもう一つの利点は、タイミングベルトまたはチェーンを使用してコードを二つ以上のプーリー上で回転するベルト板(slab)上に積極的に(positively)送ることである。
本発明のもう一つの利点はコードの積極送りの間にプーリー間の中心から中心までの距離を調整してコード張力を調節することができることである。
発明のさらに他の有利性と利点は下記の詳細な明細書の説明を読み理解すれば当業者には明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
本発明ではある部分および部分の配列は物理的な形(physical form)をとってよい。これら部分の好ましい実施態様は明細書の中で詳細に説明されこの開示の一部をなす添付図の中で列証されるであろう。図については
図１は正確なコード長さをもつベルトを製造するのに用いられる本発明の装置の透視図である。
図２は単一のマンドレルよりもむしろ二つのプーリーを特徴とする本発明の更なる実施態様の透視図である。
発明の詳細な説明
単に本発明の好ましい実施態様を説明するためのものであって、本発明を制限するためのものではない図面に言及すると、図１はコード１２を回転マンドレル１４に施す装置１０の透視図を示す。例示のマンドレル１４は円筒形であるが、本明細書に開示の方法と装置は円筒形でないマンドレルにも等しく適用でき、このような適用は等しく特許請求の主題の範囲内にある。
本発明はコード１２が張力を受けている発明装置に組込まれた三つの区域またはスパンについて都合よく開示されている。第１スパン１２Ｃではコード１２は張力Ｔ１をうけている。第１スパン１２Ｃはコード１２の送りキヤプスタン１８からマンドレル１４への径路である。第２スパン１２Ｂではコード１２は張力Ｔ２をうけている。第２スパン１２Ｂは電子的に歯車がかみ合う方式の張力キヤプスタン１６から送りキヤプスタン１８の入口までのコード１２の径路である。第３スパン１２Ａではコード１２は張力Ｔ３をうけている。第３スパン１２Ａは張力キヤプスタン１６からコード１２の供給源までのコード１２の径路である。
張力キヤプスタン１６は需要送り方式の張力制御装置であってコード１２の張力をコード径路１２Ａの第１区分における張力Ｔ３から径路１２Ｂの第２区分における張力Ｔ２に変化させる。コード張力のこの変化は装置１０がコード径路の第２区分１２Ｂにおいて可変のコード速度で運転されている間に起こる。この可変のコード速度はコード１２が送りキヤプスタン１８に入るのに必要な速度によって決定される。第２径路区分１２Ｂにおけるコード張力は従来設計の張力検知器２０によって測定される。問題となっている特定の用途に対して適切な工学的判断で選ばれる張力検知器２０ならば如何なるものでも十分である。張力検知器２０は送りキヤプスタン１８の速度に対応して張力キヤプスタン１６の速度を調節して第２径路区分１２Ｂの長さの如何なる変化も補整して第２径路区分１２Ｂにおける張力Ｔ２を所望のレベルに保つ。
張力キヤプスタン１６は従来の設計のものが好ましく、このことは張力キヤプスタン１６が張力キヤプスタン１６とコード１２の間の摩擦係数と接触弧によって決まることを意味する。張力キヤプスタン１６はさらに両者とも零より大きいＴ３とＴ２の値により決定され、Ｔ３の値と、Ｔ３の値の変化と相対的に無関係なＴ２の値との間に差を生ずる。そして、そこではＴ２の値はＴ３の値より大きくもまた小さくもなりうる。許容できる張力Ｔ３の値はコード１２の特性と問題となっているベルトに関するコードの実装設計(package design)によって定まる。許容できる張力Ｔ３の値は記述したいくつかの部品の寸法を率に応じて決めることによって数グラムから数百ポンドまたはキログラムまで変化しうる。
張力キヤプスタン１６を回転させるモーター２２の制御系は張力検知器２０からのフィードバックと送りキヤプスタンエンコーダー２４からの位置と回転のデーターを用いて張力Ｔ２を正確に調節することができる。
送りキヤプスタン１８は上記の特徴をもつ一つ以上の同様なコード径路１２Ｂから送りキヤプスタン１８に入る一つまたは二つ以上のコード１２を受け入れる(accommodate)ことができることが好ましい。送りキヤプスタン１８は従来の設計のものであることが好ましく、コード１２と送りキヤプスタン１８の間の摩擦係数と接触弧によって定まりまたさらにＴ２とＴ１によって定まる点と、、さらに両者とも零より大きいＴ２とＴ１の値に依存する点が張力キヤプスタン１６と似ていて、コード１２を径路１２Ｂの第２部分から径路１２Ｃの第３部分に進ませる。Ｔ１／Ｔ２の比は典型的には０．０５から２０の範囲にあり、０．５または２．０であることが好ましく、また装置の運転中常に１．０より小さいかまたは大きいことが更に好ましい。
送りキヤプスタン１８は、その円周上に送りキヤプスタン１８と接触する時にコード１２がのっている、正確に知られた周長の円筒形の外面をもつことが好ましい。送りキヤプスタン１８は時計まわりまたは逆時計回りにトルクを送りキヤプスタン１８に加えることができるサーボモーター２６と接続している。このようにして加えられたトルクは張力Ｔ２とＴ１の値に相対的に無関係に送りキヤプスタン１８とコード１２を径路１２Ｂと１２Ｃに沿って所望の送り距離だけ動かすのに十分な大きさのものである。
送りキヤプスタン１８はコード１２の張力よりむしろその長さを調節することができるように電子的に歯車がかみ合う方式になっている。換言すれば、送りキヤプスタン１８はコード１２をコード１２の張力に関して“需要送りにする”よりもむしろコード１２をその長さに関して“積極的送りにする”(positively feeds)。
膨張するマンドレル５４がコード１２の張力を調節する。
もしコード１２が明確な高度に一様な弾性率をもつならば、コード１２を回転面に正確に巻き取る別の方法が用いられよう。このような場合、マンドレル回転に対し送りキヤプスタン１８を電子的に歯車がかみ合うようにするのに用いられるアルゴリズムには、ある指定された張力における所望の長さと、第３コードスパン（張力Ｔ１）においてロードセルによって検知された実際の張力の両者を考慮することが含まれうる。このアルゴリズムは実際の張力Ｔ１において施された実際の長さをコードの弾性率にしたがって所望のコード張力における所望の長さに対応するように調整することができる。この方法はマンドレルがコードの弾性率に似た弾性コンプライアンスをもつことに基いており、非常に小さな範囲の調整に適用できる。この方法は膨張性マンドレルに対する必要性をなくすことができる。しかしこのアルゴリズムは実行することが非常に難しく、コードの実際の弾性率は時間がたつと変わりうるので、この方法を本明細書に記載の好ましい方法よりも望ましくないものにしている。
送りキヤプスタン１８は、送りキヤプスタン１８の位置と回転を正確に検出するエンコーダー２４と接続し、それによって第２径路区分１２Ｂから第３径路区分１２Ｃへのコード１２の移動を正確に測定する。
第３コード径路区分１２Ｃは送りキヤプスタン１８からコード１２が巻き取られることになるマンドレル１４まで延びている。コード径路区分１２Ｃ内に含まれるものは区分１２Ｃを通る各コード１２用の張力測定器２８と、少なくとも一つのコード布設車（くるま）３０である。コード布設車３０は円周の溝７２を持っている。円周の溝７２は各々一つ以上のコード１２はマンドレル１４の円周上に導くことができる。
コード布設車３０、張力測定器２８および送りキヤプスタン１８は互いに動かないように取りつけられて集成体３２をつくり、第３コード径路区分１２Ｃで一定の長さを保つ。集成体３２は半径方向位置ぎめ装置３４上に取つけられて半径方向集成体３６を形成し、この集成体３６はコード布設車３０の外周をマンドレル１４の回転の中心から所望の半径距離に正確に位置させることができる。半径方向位置ぎめ装置３４には軸方向位置ぎめ装置３８上に取りつけられた線形ベアリングまたはスライドが含まれる。この線形ベアリングはただ一つの自由度を有し、それはマンドレル１４の回転軸に垂直な方向の線形運動である。
半径方向集成体３６は、半径方向集成体３６をマンドレル１４の回転軸と平行に動かすことができる軸方向位置ぎめ装置３８上に取りつけられている。軸方向位置ぎめ装置３８には、半径方向位置ぎめ装置３４を支える線形ベアリングまたはスライドがある。軸方向位置ぎめ装置３８の線形ベアリングはただ一つの自由度をもち、それはマンドレル１４の回転軸に平行な方向の線形運動である。軸方向位置ぎめ装置３８は如何なる望ましくない方向の線形運動や半径方向位置ぎめ装置３４の如何なる軸のまわりの回転も防止するのに十分な程強固で頑丈で堅ろうである。
半径方向および軸方向支持装置３４と３８の組合された運動はマンドレル１４の回転軸とコード布設車３０の中心線を含む面を定める。この配置はコードがマンドレル１４上に布設される範囲の容易な調節を可能にしている。これらの装置は需要送りの方式で、調節された張力下にコードを巻き取る既知技術に現在存在する精度にまですることができる。軸方向および半径方向支持装置３４と３８の正確度と頑丈さはコード布設機器が半径方向と円周方向の力を分離できるようにするために重要である。
マンドレル１４は駆動モーター４４に接続した第１端７８を有するマンドレル支持シヤフト４２に硬く結合しこのシヤフト４２と共に回転するので駆動モーター４４はシヤフト４２とマンドレル１４を回転させる。シヤフト４２の第２端８０はマンドレル１４についている。シヤフト４２はまた該マンドレルの位置を正確に決める位置決定手段に接続している。好ましい実施態様では位置決定手段はシヤフト４２とマンドレル１４の位置と回転を正確に測定するエンコーダー４６である。
特にそのシヤフト４２が典型的な回転“Ｃ”軸を表すコンピューター数値制御（ＣＮＣ）工作機械に似て、シヤフト４２、半径方向位置づけ装置３４、および軸方向位置づけ装置３８は協調して作動するために従来の方法で接続される。このような装置は、コード布設車３０をマンドレル１４の外側の円筒状表面に沿ってらせん状またはその他の指定した径路で動かすやり方で、シヤフト４２と軸方向支持体３８を同時に動かすことを可能にする。
もしまた半径方向位置ぎめ装置３４がシヤフト４２および軸方向位置ぎめ装置３８と同時に動くように調節されるならば、コード布設車３０はシヤフト４２のまわりをまわる三次元の回転面上の任意の限定できる径路に沿って動くことができる。この三次元の形は、例えば円環体、タイヤ、回巻状の空気ばね、らせん巻きまたは可変角度巻きの円筒状空気ばね、ビード硬化ブラダー(bead setting bladder)、タイヤ硬化ブラダー、圧力容器、またはミサイルケーシングのような、よく知られたフイラメント巻き対象物でありうる。
マンドレル１４の回転はマンドレル支持シヤフト４２に取りつけられたエンコーダー４６によって測定される。送りキヤプスタン１８の回転はエンコーダー２４で測定される。制御系（図示せず）はマンドレル１４か送りキヤプスタン１８かどちらかの回転速度と角加速度を調節しなければならず、またマンドレル１４と送りキヤプスタン１８の所望の相対運動を規定するアルゴリズムを含んでいなければならない。例えば、コード１２が一定のらせん形ピッチで円筒形マンドレル１４上に巻き取られる場合、相対運動は送りキヤプスタン１８上のコード１２の速度をマンドレル１４上で適切な張力Ｔ１の下に径路１２Ｄをつくるのに必要な理論的表面速度にマッチする一定のギア比である。
機械的手段を用いて送りキヤプスタン１８とマンドレル１４の相対運動を調節することができるが、電子制御を用いるとはるかに順応性があり費用有効な方式が得られる。エンコーダー２４と４６は送りキヤプスタン１８とマンドレル１４の相対運動または速度の誤差を検出できる。モーター２６と４４の正しい相対速度を維持するために従来のモーター速度制御方式を用いることができるが、相対速度を調節すると小さい速度誤差の蓄積を招くことがありその結果ますます大きな位置の誤差を生ずる。好ましい制御方式は電子式で、エンコーダー２４と４６を用いてマンドレル１４と送りキヤプスタン１８の相対位置を測定し、それによって各々の相対位置における誤差を検出する。この好ましい制御方式はモーター２６かモーター４４かどちらかの速度を調節し、意図的な小さな速度誤差をつくり出すが、この小さな速度誤差は位置の誤差をほぼ零にもどし、また容認できない大きな位置の誤差になりうる小さな位置の誤差の蓄積を防ぐ。
マンドレル１４は外表面８６をもちその上でコード１２はコード径路１２Ｄに沿って巻き取られる。コード１２を巻き取る前に他のベルト材料５０の層をマンドレル１４上においてもよい。これらの層５０は別々の複数の成分、シート材料、または予め施された巻かれたコードを含んでもよい。マンドレル１４とこれらの下敷きされている層５０の円周は少なくともコード径路区分１２Ｃにおける最小必要張力Ｔ１を維持するのに十分な程度大きくなければならず、また径路１２Ｃにおける最大許容張力を維持するのに必要な円周より大きくしてはならない。もしマンドレル１４と下敷きされている層５０が十分に正確な寸法をもつか、あるいは張力Ｔ１を許容できる誤差の範囲内に保つ圧縮性またはコンプライアンスをもつならば、マンドレル１４は従来の設計のものでよい。
張力Ｔ１を調節する際により高い精度を得るために、マンドレル１４はマンドレル１４の円周を動的に調節する円周手段をもつことができる。好ましい実施態様では、円周手段は調節可能な半径をもつ層５４である。この層５４の好ましい構成はマンドレル１４の堅固な構造体に取りつけられた可撓性隔膜５４よりなり、マンドレル１４と隔壁５４の間に液密の(fluid tight)空隙を形成する。流体はマンドレル１４の円周を調節する制御手段によって隔膜５４中に導入される。好ましい実施態様において制御手段は隔膜５４を半径方向に膨張させうる制御弁５８であり、これによって工程下にあるベルトの下敷きされている層５０の半径または円周を所望の張力Ｔ１を得るのに必要な寸法に調節する。張力キヤプスタン１６は送りキヤプスタン１８への張力を調節し、一方送りキヤプスタン１８からの張力は膨張する隔膜５４によって調節される。コード径路１２Ｃにある張力検知器２８は、弁５８を用いてマンドレル１４と隔膜５４の間の空隙中の流体の量を調整する制御系へのフィードバック素子として用いることができる。
張力Ｔ１の調節の際の更なる改良は、布設するコードと結びついた半径方向の力がコード布設車３０、位置づけ装置３４、３８および機械の枠によって支えられるようにコード布設車３０を正確な要求されたコード布設半径に置くことによって、達成される。これによって張力Ｔ１はただ円周方向の力にのみ依存するようになる。
上記のマンドレル１４と隔膜５４はマンドレル１４上につくられるタイミングベルトの長さの非常に小さな調整を可能にする。異なった半径をもつマンドレル１４がマンドレル支持シヤフト４２に取りつけられた広範囲の（タイミングベルトの）長さまたは円周をもつタイミングベルトをつくることができる。マンドレル１４は長いタイミングベルトをつくるために大きな直径と重量をもたねばならない。
図２に関して、本発明の別の実施態様が開示される。マンドレル１４の大きな在庫をもたずに、長いベルトを含む種々の長さのベルトをつくることがしばしば望まれる。図２には、種々の長さのタイミングベルトをつくるために指定された中心−中心間距離Ｅにおかれたプーリーまたはスプロケット１４Ａと１４Ｂを支持する二つの平行なシヤフト４２Ａと４２Ｂをもつ機械が示される。タイミングベルトはプーリー１４Ａと１４Ｂのまわりに組立てられ、そのベルトの長さは一つのプーリー１４Ａ、１４Ｂの円周にプーリー１４Ａと１４Ｂの間の中心−中心間距離Ｅの２倍をプラスすることによって定められる。
前に記した積極送り方式はベルト運動が正確に測定できる場合にのみこのような組立機械に適用できる。下敷きされているベルト構造体はもはやマンドレルについていないので（図１参照）、この位置はプーリー１４Ａ、１４Ｂまたはシヤフト４２Ａ、４２Ｂの回転の位置を検出することによって測ることはできない。プーリー１４Ａ、１４Ｂ上のスプロケット６４を走行するリーダーチェーンまたはタイミングベルト６２はコード１２の端末をプーリー１４Ａ、１４Ｂのまわりの既知の位置に導くのに用いることができる。張力Ｔ１はプーリー１４Ａ、１４Ｂの中心−中心間距離Ｅをかえることによりまたは膨張性隔膜５４をもつ（図１参照）プーリー１４Ａまたは１４Ｂの一つを上記のようにつくることにより調整することができる。
膨張性の隔膜５４の場合、上記の制御方式は、もちろん、同様に使用される。リードベルトまたはチェーン６２は中心−中心間距離Ｅが調整されるにつれて長さを変えねばならない。このことはベルトの弾性率の適切な選択によってまたはベルトまたはチェーン６２にスプロケット上で有効半径を変えさせうる歯圧角(tooth pressure angle)を用いることによって達成することができる。（ベルトまたはチェーンの“歯圧角”はスプロケットの中心から歯接触点を通るスプロケットの半径方向線と歯接触点における法線との間の角である。もしこれらの線が垂直であるならば、圧角度は零で、ベルトとスプロケットの間の力は接線方向のみである。ベルトは半径方向成分のないトルクを法線力(normal forces)に伝えることができる。圧角度が零より大きい場合、ベルトとスプロケットの間の法線力はベルトを半径方向外側に押すことができる半径方向成分を含んでいる。たとえスプロケットの中心−中心間距離が少しだけ変化したとしても、この外側への運動のためベルトは一定の円周方向長さで作用するようになる。）この制御方式はロードセル２８からのフィードバックを用いて膨張する隔膜、従って、コードの張力を制御する。もし、コード張力が中心−中心間距離Ｅを変えることによって調節されるならば、ロードセル２８はこの中心−中心間調整機構にフィードバックを提供し従ってコード張力を調節する筈である。
本発明を好ましい実施態様について説明してきた。明らかに、明細書を読んで理解する際に修正や変更が読者の脳裏に浮かぶことがあろう。このような修正や変更が添付した特許請求項またはその同等物の範囲に入る限り、本願はこれらをすべて包含することを出願者は意図するものである。
【図１】
0003842822.tif 000002
【図２】
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