JP2005114110A - 歯付ベルトおよびベルト伝動機構 - Google Patents

Abstract

【課題】ワーク搬送装置などの停止精度および応答性を高めることができる歯付ベルトおよびベルト伝動機構を提供する。
【解決手段】歯付ベルトのベルト本体１に、その周方向に作用する張力を受け持つ心線３を埋設する。心線３を構成する素材の弾性率を２００（ＧＰａ）〜３００（ＧＰａ）に設定し、歯付ベルトの単位幅当たりの弾性係数を２０００（ｋＮ／ｉｎｃｈ）〜３０００（ｋＮ／ｉｎｃｈ）に設定する。歯付ベルトの単位幅当たりの弾性係数が従来よりも大幅に大きくなる。被搬送物の慣性力などによる有効張力が大きい場合であっても、その伸縮量が小さくなる。ベルト歯２に噛み合うプーリ歯の歯溝幅をベルト歯２の歯幅よりも小さくする。ベルト歯２の歯部が歯幅方向に圧縮される。歯付ベルトの高剛性化と、歯付プーリの歯溝幅の縮小との組み合わせにより、ベルト伝動機構の停止精度や応答性が高まる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば半導体や液晶板の製造装置や、ロボットの駆動装置に使用される歯付ベルトおよびベルト伝動機構に関するものである。

一般に、半導体や液晶板の製造装置やロボットの駆動装置では、その伝動機構に歯付ベルトを使用することが多い。これらの装置における物品搬送に用いられるワーク搬送装置には、特に高い停止精度および応答性（残留振動時間および揺れ幅）が要求されるため、歯付ベルトの剛性を高めて、歯付ベルトの伸縮による位置ずれや振動を抑えるようにしている。

例えば特許文献１では、プーリピッチ径に対応させて、ベルト幅当たりに必要な弾性係数を算出し、この弾性係数を得るように、フィラメントの材質および径、１本の心線のフィラメント数、心線の理論打ち込み本数を設定するようにしている。特許文献１において、プーリ歯が５ｍｍピッチで２０歯（プーリピッチ径：３１．８３ｍｍ）の場合、フィラメント弾性係数が８７００ｋｇｆ／ｍｍ^２の高強度ガラス繊維からなる心線を使用して、ベルト幅当たりの弾性係数を６５０００ｋｇｆ／ｉｎｃｈ以上に設定している。
特開２００１−３４９３８２号公報（段落番号００１２〜００１３、００３９〜００４３）

ところが、液晶板などのような重量の大きい物品を搬送する場合、その物品の慣性力が大きいため、搬送部の停止精度や応答性がより低下しやすくなる。この停止精度や応答性の低下を補うため、上記のように歯付ベルトの弾性係数を通常よりも高める以外にも、歯付ベルトおよび歯付プーリの噛み合いにおけるバックラッシュをなくすことが考えられるが、これらの手法によっても、停止精度や応答性がその要求レベルに到達しないおそれがある。また、物品の慣性力が大きくなる分、ベルトの耐久性能も不足しやすく、その寿命が短くなりやすい。

本発明は、ワーク搬送装置などの停止精度および応答性を高めることができる歯付ベルトおよびベルト伝動機構を提供することを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明は、歯付プーリに掛巻する歯付ベルトであって、歯付プーリのプーリ歯に噛み合うベルト歯が形成されたベルト本体に、この歯付ベルトの周方向に作用する張力を受け持つ心線を埋設した構造を前提として、その単位幅当たりの弾性係数を２０００（ｋＮ／ｉｎｃｈ）〜６０００（ｋＮ／ｉｎｃｈ）に設定した歯付ベルトを提供するものである。

この構成によれば、歯付ベルトの単位幅当たりの弾性係数を従来の歯付ベルトの単位幅当たりの弾性係数（例えば６５０００ｋｇｆ／ｉｎｃｈ＝６３７ｋＮ／ｉｎｃｈ）よりも大幅に大きくしているので、被搬送物の慣性力などによる有効張力が大きい場合であっても、その伸縮量を小さくして停止精度や応答性を高めることができる。

ここで、単位幅当たりの弾性係数とは、歯付ベルトの張力に対する剛性を示すものであり、単位幅当たりの歯付ベルトに作用する張力を歪量（単位長さ当たりの伸縮量）で除したものである。この単位幅当たりの弾性係数は、心線の断面積に単位幅当たりの心線の所定本数を乗じ、これに心線を構成する素材の弾性率を乗じて求められる。

なお、心線の断面積、所定本数あるいはその素材の弾性率を増大することにより、歯付ベルトの単位幅当たりの弾性係数を大きくできるが、心線の剛性を一定限度以上に大きくしても、ベルト本体の心線を保持する部分や歯部の変形が相対的に大きくなるので、歯付ベルトの見掛けの伸縮量を小さくする効果を得にくくなる。ここでは、心線の入手可能な素材および配置スペースを考慮して、歯付ベルトの単位幅当たりの弾性係数の上限を６０００（ｋＮ／ｉｎｃｈ）に設定している。

心線を構成する素材の弾性率を２００（ＧＰａ）〜６００（ＧＰａ）に設定すれば、従来の高強度ガラス繊維からなる心線（例えばフィラメント弾性係数：８７００ｋｇ／ｍｍ^２＝８５ＧＰａ）よりも、その断面積を大きく変えることなく、歯付ベルトの単位幅当たりの弾性係数を大幅に大きくすることができ、しかも心線および歯付ベルトの耐屈曲疲労性を損なうことがない。心線を構成する心線の素材としてはスチールやカーボンを例示できる。なお、心線の入手可能な素材を考慮して、その弾性率の上限を６００（ＧＰａ）に設定している。

また、より好ましい範囲として、歯付ベルトの単位幅当たりの弾性係数を２０００（ｋＮ／ｉｎｃｈ）〜３０００（ｋＮ／ｉｎｃｈ）に設定し、心線を構成する素材の弾性率を２００（ＧＰａ）〜３００（ＧＰａ）に設定する。これにより、歯付ベルトを比較的小径の歯付プーリに掛巻する場合にも、その屈曲疲労性を良好にすることができる。

また、本発明は、原動側および従動側の歯付プーリに歯付ベルトを掛巻してなる構成を前提として、その歯付ベルトが、歯付プーリのプーリ歯に噛み合うベルト歯が形成されたベルト本体に、この歯付ベルトの周方向に作用する張力を受け持つ心線を埋設した構造であり、歯付ベルトの単位幅当たりの弾性係数を２０００（ｋＮ／ｉｎｃｈ）〜６０００（ｋＮ／ｉｎｃｈ）に設定したベルト伝動機構を提供する。

このベルト伝動機構において、プーリ歯の歯溝深さの１／２の深さにおける歯溝幅をベルト歯の歯幅よりも小さく設定する。すなわち、ベルト歯の圧力面付近における歯幅がこれに接するプーリ歯の歯溝幅よりも大きくなるようにする。これにより、ベルト歯の圧力面およびその反対側の面を押圧して、プーリ歯に噛み合ったベルト歯を圧縮状態に保つことができ、ベルト歯の振動を強制的に抑制することができる。

プーリ歯の歯溝幅を小さくする範囲としては、その歯溝深さの１／２の深さにおいて、ベルト歯の歯幅よりも０．１８（ｍｍ）〜０．２８（ｍｍ）の範囲で小さく設定するのが好適である。つまり、０．１８（ｍｍ）以下であればその効果を得にくく、０．２８（ｍｍ）以上であればベルト歯およびプーリ歯の噛合不良を生じさせやすくなる。

プーリ歯の歯溝深さを深くして、その歯底とベルト歯の歯先との間にベルト歯の圧縮による変形を許容する隙間を形成する。そうすれば、この隙間にベルト歯の圧縮分の一部を逃がすことができるので、ベルト歯およびプーリ歯の噛合不良を生じさせることなく、また耐久性を損なうことなく、プーリ歯の歯溝幅を小さくすることができる。これにより、ベルト歯の圧縮量を増大させて、より効果的にベルト歯の振動を抑制することができる。

歯付プーリの周方向に沿う断面において、プーリ歯の歯溝の断面積をベルト歯の歯部の断面積よりも小さく設定すれば、ベルト歯およびプーリ歯の噛合状態における隙間をなくすことができ、噛合状態の隙間による歯部の振動を阻止することができる。

ベルト本体を構成するゴムは、その硬さを７５（デュロＡ）〜９３（デュロＡ）に設定するのが好適である。ここで、ゴムの硬さは、自動車用歯付ベルトの試験方法（自動車規格、ＪＡＳＯ Ｅ１１０：２０００）により、タイプＡデュロメーターにおける値で示す。

ゴムの硬さが７５（デュロＡ）以下の場合、歯付プーリとの噛み合いによるベルト歯の変形が大きくなるので、ベルト歯の振動が大きくなり、減衰時間が長くなって位置精度および応答性がともに劣りやすい。一方、ゴムの硬さが９３（デュロＡ）以上の場合、プーリ歯とベルト歯とが噛み合いにくくなると共に、歯付ベルトの柔軟性が低下して、この歯付ベルトの屈曲疲労性が劣りやすい。

歯付ベルトの取付張力（Ｔ０）と有効張力（Ｔｅ、負荷張力）とが、Ｔｅ／４＜Ｔ０＜Ｔｅの関係を満たすように、取付張力（Ｔ０）の大きさを設定する。そうすれば、好適な大きさの取付張力（Ｔ０）により、ベルト歯の歯部をプーリ歯の歯溝に押し込んで、ベルト歯の圧力面およびその反対側の面を押圧することができ、歯付ベルトの耐久性を高めることができる。なお、Ｔ０＜Ｔｅ／４の場合には、ベルト歯の歯部を十分に圧縮することができず、Ｔ０＞Ｔｅの場合には、ベルト歯の圧縮量が過大になる。

物品を載置する載置部と、この載置部に連絡された揺動自在なアームとを備えたワーク搬送装置に、本発明のベルト伝動機構を装備することにより、アームを揺動させて載置部を移動させるようにすれば、本発明の好適な態様を提供することができる。

本発明によると、歯付ベルトの単位幅当たりの弾性係数を従来のものよりも大幅に大きくするので、ベルト幅を大きくすることなく、有効張力による歯付ベルトの伸縮を抑え、その耐久性を向上させることができる。その結果、重量物を搬送するワーク搬送装置などの停止精度および応答性を高めると共に、歯付ベルトの長寿命化を図ることができる。

以下、本発明に係るベルト伝動機構を実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明に係る歯付ベルトの要部斜視図である。

この歯付ベルトは、歯付プーリに掛巻してベルト伝動機構の一部を構成するものであり、環状のベルト本体１と、歯付プーリのプーリ歯に噛み合うベルト歯２と、ベルト本体１に埋設されて歯付ベルトの周方向に作用する張力を受け持つ高剛性の心線３と、ベルト歯２を内周側から覆うように貼着された歯布４とを備えている。

ベルト本体１は、Ｈ−ＮＢＲ（水素添加アクリルニトリルブタジエンゴム）やＣＲ（クロロプレンゴム）、ＮＲ（天然ゴム）などのゴムから構成され、その要求特性に応じて種々のゴム素材を採用可能とされる。ベルト本体１を構成するゴムの硬さは、７５（デュロＡ）〜９３（デュロＡ）とされる。

ベルト歯２は、ベルト本体１の内周面に、ベルト幅方向に沿う凸状の歯部５をベルト周長方向に均等に多数形成してなる。このベルト歯２に噛み合うプーリ歯の歯溝幅は、その歯溝深さの１／２の深さにおいて、ベルト歯２の歯幅よりも０．１８（ｍｍ）〜０．２８（ｍｍ）の範囲で小さくされ、プーリ歯の歯溝にベルト歯２の歯部５を押し込むことにより、歯部５の圧力面およびその反対側の面を押圧するようになっている。

心線３は、例えばカーボンやスチールなどの多数本（例えば１２０００本）のフィラメントを束ね、このフィラメントの束に必要に応じて撚りを施してなり、ベルト歯２の歯底付近において歯布４に密着するように配置される。心線３を構成するフィラメントは、その直径が例えば４〜７μｍ程度で弾性率を２００（ＧＰａ）〜３００（ＧＰａ）とされ、所定本数（例えばベルト幅１インチあたりに１６〜２２本程度）の心線３を埋設することにより、歯付ベルトの単位幅当たりの弾性係数が２０００（ｋＮ／ｉｎｃｈ）〜３０００（ｋＮ／ｉｎｃｈ）に設定される。

歯布４は、例えばナイロン製とされ、縫合や溶着（例えば超音波溶着）などによって円筒状にエンドレス加工形成される。この歯布４は、嵩高加工糸からなる伸縮性を有する緯糸６を周長方向に配列し、フィラメント糸からなる非伸縮性の経糸７をベルト幅方向に配列して構成される。これにより、歯布４が周長方向に伸びを有するものとなり、ゴムの加硫成形時における歯部５などの形成を可能にし、かつ、歯付ベルトの可撓性を担保する。

この歯付ベルトの製造手順としては、まず、表面にベルト歯２に対応した溝条を有する円筒状の金型に、円筒状の歯布４を被せ、その上に心線３をワインディング装置により均等に巻き付ける。その上に未加硫ゴムシートを巻き付けて、加圧加硫により、ベルト歯２を有するベルト成形体を製造し、この成形体に表面処理を施した後、カッター装置で所望のベルト幅にカッティングすればよい。

次に、歯付ベルトの単位幅当たりの弾性係数、歯部形状および取付張力の違いによるベルト伝動機構の停止精度、応答性および耐久性の差異について説明する。これらの差異を検証するため、表１および表２に示すベルト単位幅当たりの弾性係数が異なる３種類の試験ベルトと、図２〜図３に示す３種類の形状の歯付プーリとを組み合わせて、位置精度試験、応答性試験および耐久性試験を行った。

まず、各試験ベルトについて説明する。表１は試験ベルトに使用する３種類（従来の標準ベルト、本発明の高剛性ベルト1)、2)）の心線の構成を示し、表２は試験ベルトの単位幅当たりの心線の所定本数と弾性係数とを示す。

表１に示すように、従来の標準ベルトの心線３は、Ｅガラスからなる直径９μｍのフィラメントをレゾルシン・ホルマリン・ラテックス（ＲＦＬ）に含浸処理し、これを２００本束ねてストランドを形成し、このストランドを３本束ねて下撚りして小縄を形成し、このようにして形成された小縄を１１本束ねて構成したものである。また、高剛性ベルト1)、2)の心線３は、カーボンからなる直径７μｍのフィラメントを１２０００本束ねて多少の撚りを加えて構成したものである。

表１および表２に示すように、従来の標準ベルトは、断面積が約０．４２ｍｍ^２で弾性率が７３ＧＰａの心線３を１インチあたり１８本配置しており、その単位幅当たりの弾性係数は５４８ｋＮ／ｉｎｃｈである。高剛性ベルト1)（2)）は、断面積が約０．４６ｍｍ^２で弾性率（引張弾性率）が２３５ＧＰａの心線３を１インチ当たり２２（２０）本配置しており、その単位幅当たりの弾性係数は２３９０（２１７２）ｋＮ／ｉｎｃｈである。

図２は従来の標準歯付プーリの歯溝部形状、図３は本発明の歯溝幅縮小歯付プーリ（下限）の歯溝部形状、図４は本発明の歯溝幅縮小・歯溝深さ増大歯付プーリ（上限）の歯溝部形状である。図２のプーリ歯８は、その歯溝幅をベルト歯２の歯幅とほぼ等しく設定され、プーリ歯８の歯先付近にバックラッシュ９が形成されている。

図３のプーリ歯８は、その歯溝深さの１／２の深さにおける歯溝幅を、ベルト歯２の歯幅よりも０．１８ｍｍ（片側０．０９ｍｍ）だけ小さくされている。このプーリ歯８とベルト歯２とが噛み合うことにより、歯部５の圧縮部１０が歯幅方向に圧縮される。

図４のプーリ歯８は、その歯溝深さの１／２の深さにおける歯溝幅、およびベルト歯２の歯高さの１／２の高さにおける歯溝幅を、ベルト歯２の歯幅よりも０．２８ｍｍ（片側０．１４ｍｍ）だけ小さくされている。このプーリ歯８とベルト歯２とが噛み合うことにより、歯部５の圧縮部１０が歯幅方向に圧縮される。

図４のプーリ歯８においては、その歯底とベルト歯２の歯先との間に、ベルト歯２の歯部５を圧縮することによる変形を許容する隙間１１が形成され、この隙間１１に歯部５の圧縮変形の一部を逃がすようになっている。この歯付プーリの周方向に沿う断面において、プーリ歯８の歯溝の断面積がベルト歯２の歯部５の断面積よりも小さく設定され、隙間１１の断面積が両側の圧縮部１０の断面積の合計よりも小さくされている。

なお、いずれの試験ベルトも歯ピッチは８ｍｍ、周長は１０００ｍｍ、ベルト幅は２０ｍｍ、歯布はナイロン製である。また、ベルト本体１のゴムの種類は、従来の標準ベルトがＣＲでその硬さが７０（デュロＡ）、本発明の高剛性ベルト1)、2)がＨ−ＮＢＲでその硬さが８８（デュロＡ）である。

次に、ベルト伝動機構の位置精度試験の手順および結果について説明する。この位置精度試験は、従動プーリ１３に軸トルクを負荷したときの、その軸トルクの大きさ（Ｎ・ｍ）と、従動プーリ１３の角度ズレ量（°）との関係を計測するものである。

図５は位置精度試験に用いる停止精度測定機の概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。この停止精度測定機は、試験ベルトを掛巻する原動プーリ１２および従動プーリ１３と、原動プーリ１２のプーリ軸を回転駆動するステッピングモータ１４と、従動プーリ１３のプーリ軸に固定されたアーム１５と、アーム１５の先端に固定された慣性負荷１６と、各プーリ１２、１３に配置されたエンコーダ１７、１８とを備えている。

ステッピングモータ１４により原動プーリ１２を所定角度（例えば９０°）だけ正逆回転させ、慣性負荷１６を停止させたときの角度ズレを従動側エンコーダ１８により計測する。

図６は２種類の形状の歯付プーリ（歯溝幅縮小・歯溝深さ増大歯付プーリ（上限）、歯溝幅縮小歯付プーリ（下限））と、単位幅当たりの弾性係数が異なる２種類の試験ベルト（標準ベルト、高剛性ベルト1)）とを組み合わせて行った位置精度試験の結果を示すものである。

図６に示すように、従動プーリ１３の角度ズレ量は、軸トルクが大きくなるほど、ほぼこれに比例するように大きくなっている。同じ大きさの軸トルクに対応するズレ量は、歯溝幅縮小・歯溝深さ増大歯付プーリ（上限）および歯溝幅縮小歯付プーリ（下限）の両方の場合において、高剛性ベルト1)におけるズレ量が、標準ベルトにおけるズレ量を大幅に下回っている。これにより、高剛性ベルトを用いることにより、ベルト伝動機構の停止精度を向上可能であることがわかる。なお、歯溝幅縮小・歯溝深さ増大歯付プーリ（上限）の場合のズレ量が、歯溝幅縮小歯付プーリ（下限）の場合のズレ量を下回っており、プーリ歯の歯溝幅縮小の効果を認めることができる。

次に、ベルト伝動機構の応答性試験の手順および結果について説明する。この応答性試験は、従動プーリ１３に一定の大きさの慣性力（２．６５Ｎ・ｍ）を負荷したときの、従動プーリ１３における角度ズレ量（°）の振れ幅を計測するものである。

図７は応答性試験に用いる停止精度測定機の概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。この停止精度測定機は、位置精度試験に用いたものと同じものであるが、慣性負荷１６の揺れ幅を検出するレーザ変位計を備えている。レーザ変位計は、慣性負荷１６の停止位置において慣性負荷１６に対向して配置され、その停止位置付近での慣性負荷１６の揺れ幅を検出するようになっている。

ここで、慣性負荷１６の停止位置は、従動プーリ１３のプーリ軸上方に設定され、重力の影響を排除している。また、原動側エンコーダ１７と従動側エンコーダ１８との回転変位差により、慣性負荷１６の停止位置を確認することにより、試験ベルトの経時変化によるズレを確認し、振動変位の原点位置を割り出すようにしている。

ステッピングモータ１４により原動プーリ１２を所定角度（例えば９０°）だけ正逆回転させ、慣性負荷１６を停止させたときの揺れ幅をレーザ変位計により計測する。

図８は３種類の形状の歯付プーリ（標準歯付プーリ、歯溝幅縮小・歯溝深さ増大歯付プーリ（上限）、歯溝幅縮小歯付プーリ（下限））と、単位幅当たりの弾性係数が異なる３種類の試験ベルト（標準ベルト、高剛性ベルト1)、2)）とを組み合わせて行った応答性試験の結果を示すグラフであり、各試験ベルトに慣性力を負荷したときの従動プーリ１３における角度ズレ量（°）の最初の振れ幅（最大振れ幅）を示すものである。

図８に示すように、歯付プーリごとに試験ベルトの単位幅当たりの弾性係数に着目すれば、標準ベルトにおける振れ幅よりも高剛性ベルト1)、2)における振れ幅が小さくなっている。これにより、高剛性ベルトを用いることにより、ベルト伝動機構の応答性を向上可能であることがわかる。また、単位幅当たりの弾性係数ごとに歯付プーリの歯溝形状に着目すれば、標準歯付プーリにおける振れ幅よりも歯溝幅縮小・歯溝深さ増大歯付プーリ（上限）および歯溝幅縮小歯付プーリ（下限）における振れ幅が小さくなっている。これにより、プーリ歯の歯溝幅縮小により、ベルト伝動機構の応答性を向上可能であることがわかる。

図９〜図１１は慣性力を負荷した後の時間の経過と角度ズレ量（°）の振れ幅との関係を示す図である。これらの図に示すように、各試験ベルトに慣性力を負荷したとき、従動プーリ１３は正逆に振れながら、時間の経過とともにその振れ幅が小さくなっていく。この振れ幅のうち、最初の振れ幅を抽出したものが図８である。

なお、図９は標準ベルトと標準歯付プーリとの組み合わせ、および標準ベルトと歯溝幅縮小歯付プーリ（下限）との組み合わせによる試験結果である。図１０は高剛性ベルト1)と歯溝幅縮小・歯溝深さ増大歯付プーリ（上限）との組み合わせ、および高剛性ベルト2)と歯溝幅縮小歯付プーリ（下限）との組み合わせによる試験結果である。図１１は高剛性ベルト1)と歯溝幅縮小歯付プーリ（下限）との組み合わせ、および高剛性ベルト1)と歯溝幅縮小・歯溝深さ増大歯付プーリ（上限）との組み合わせによる試験結果である。他の組み合わせによる試験結果を示す図は省略している。

次に、耐久性試験の手順および結果について説明する。この耐久性試験は、取付張力（Ｔ０）の違いによる試験ベルトの耐久性の差異を調べるものであり、原動プーリおよび従動プーリに取付張力（Ｔ０）を変えて掛巻した試験ベルトを走行させ、この試験ベルトが損傷して走行不能になるまでの時間を計測したものである。

原動プーリおよび従動プーリのプーリ歯数は２２歯、回転数２３００ｒｐｍ、負荷トルク２９．４Ｎ・ｍ（有効張力１０５０Ｎ）である。なお、取付張力（Ｔ０）は負荷トルクを加えない状態での張力である。また、有効張力（Ｔｅ）は負荷トルクによる負荷張力であり、張り側張力（Ｔｓ）とゆるみ側張力（Ｔｔ）との差に等しい。

図１２は耐久性試験結果であり、取付張力ごとのベルト走行時間（耐久性）を示す図である。図１２に示されるように、取付張力が５００Ｎのとき、その走行時間が１０００（ｈｒ）に達していることがわかる。また、取付張力が２６５Ｎのとき、本発明の高剛性ベルトの耐久性は、従来の標準ベルトの耐久性をわずかに上回る程度であり、取付張力が２６５Ｎ以下では耐久性の向上を図れないことがわかる。

これを取付張力（Ｔ０）と有効張力（Ｔｅ）との関係で示せば、Ｔ０＝Ｔｅ／２のとき十分な耐久性を発揮し、Ｔ０＜Ｔｅ／４では耐久性の向上を図れないといえる。また、取付張力（Ｔ０）を無制限に大きくすると逆に耐久性を低下させると考えられるので、Ｔ０＜Ｔｅとするのがよい。これらの結果をまとめて、Ｔｅ／４＜Ｔ０＜Ｔｅの関係を満たすように、取付張力（Ｔ０）の大きさを設定するのがよい。

次に、本発明のベルト伝動機構を備えたワーク搬送装置について説明する。図１３はワーク搬送装置の側面図である。このワーク搬送装置は、物品（ワーク）を載置するフォーク１９（載置部）と、フォーク１９を支持する３つの揺動自在なアーム２０と、アーム２０を揺動させてフォーク１９を移動させるベルト伝動機構とを備えている。

アーム２０は、その両端をプーリ軸２１に回転自在に連結され、このプーリ軸２１を介して、各アーム２０が順番に揺動自在に連絡されている。また、基端側アーム２０ａの基端は支持軸２１ａに回転自在に連結され、先端側アーム２０ｃの先端にプーリ軸２１を介してフォーク１９が連結されている。

ベルト伝動機構は、各アーム２０の両端に設けられた歯付プーリ２２と、この歯付プーリ２２に掛巻された歯付ベルト２３とからなる。基端側アーム２０ａの先端および中間アーム２０ｂの基端を連結するプーリ軸２１には、このプーリ軸２１を回転駆動させるモータ２４が連絡され、他のプーリ軸２１には、減速機２５が連絡されている。モータ２４により各アーム２０を揺動させることにより、フォーク１９が所定の方向に移動する。

上記構成によれば、高弾性率の心線を歯付ベルトに埋設して、歯付ベルトの単位幅当たりの弾性係数を大幅に高め、有効張力による歯付ベルトの伸びを抑えるようにしている。また、プーリ歯の歯溝幅を縮小して、プーリ歯の歯溝に押し込んだベルト歯の歯部を歯幅方向に圧縮状態に保つことにより、ベルト幅を増大させることなく、ワークの慣性力によるフォークの揺れを抑制し、その停止精度および応答性を向上させることができる。

また、取付張力の大きさを好適な範囲に設定することにより、歯付ベルトの耐久性を向上させることができるので、重量物を搬送するワーク搬送装置に用いられる歯付ベルトの長寿命化を図ることができる。

本発明に係る歯付ベルトの要部斜視図 従来の標準歯付プーリの歯溝部形状 本発明の歯溝幅縮小歯付プーリ（下限）の歯溝部形状 本発明の歯溝幅縮小・歯溝深さ増大歯付プーリ（上限）の歯溝部形状 位置精度試験に用いる停止精度測定機の概略図 位置精度試験結果 応答性試験に用いる停止精度測定機の概略図 応答性試験結果 時間の経過と振れ幅との関係を示す図 同じく時間の経過と振れ幅との関係示す図 同じく時間の経過と振れ幅との関係示す図 耐久性試験結果 ワーク搬送装置の側面図

符号の説明

１ ベルト本体
２ ベルト歯
３ 心線
５ 歯部
８ プーリ歯
１０ 圧縮部
１１ 隙間

Claims (11)

1. 歯付プーリに掛巻される歯付ベルトであって、前記歯付プーリのプーリ歯に噛み合うベルト歯が形成されたベルト本体に、当該歯付ベルトの周方向に作用する張力を受け持つ心線が埋設されてなり、
   当該歯付ベルトの単位幅当たりの弾性係数が２０００（ｋＮ／ｉｎｃｈ）〜６０００（ｋＮ／ｉｎｃｈ）に設定されたことを特徴とする歯付ベルト。
2. 前記心線を構成する素材の弾性率が２００（ＧＰａ）〜６００（ＧＰａ）に設定されたことを特徴とする請求項１に記載の歯付ベルト。
3. 当該歯付ベルトの単位幅当たりの弾性係数が２０００（ｋＮ／ｉｎｃｈ）〜３０００（ｋＮ／ｉｎｃｈ）に設定されたことを特徴とする請求項１に記載の歯付ベルト。
4. 前記心線を構成する素材の弾性率が２００（ＧＰａ）〜３００（ＧＰａ）に設定されたことを特徴とする請求項３に記載の歯付ベルト。
5. 原動側および従動側の歯付プーリに歯付ベルトを掛巻してなるベルト伝動機構であって、
   前記歯付ベルトは、前記歯付プーリのプーリ歯に噛み合うベルト歯が形成されたベルト本体に、当該歯付ベルトの周方向に作用する張力を受け持つ心線が埋設されてなり、当該歯付ベルトの単位幅当たりの弾性係数が２０００（ｋＮ／ｉｎｃｈ）〜６０００（ｋＮ／ｉｎｃｈ）に設定され、
   前記プーリ歯は、その歯溝深さの１／２の深さにおける歯溝幅をベルト歯の歯幅よりも小さく設定されたことを特徴とするベルト伝動機構。
6. 前記プーリ歯は、その歯溝深さの１／２の深さにおける歯溝幅を前記ベルト歯の歯幅よりも０．１８（ｍｍ）〜０．２８（ｍｍ）の範囲で小さく設定されたことを特徴とする請求項５に記載のベルト伝動機構。
7. 前記プーリ歯は、その歯底とベルト歯の歯先との間に前記ベルト歯の圧縮による変形を許容する隙間が形成される歯溝深さに設定されたことを特徴とする請求項５又は６に記載のベルト伝動機構。
8. 前記歯付プーリの周方向に沿う断面において、前記プーリ歯の歯溝の断面積が前記ベルト歯の歯部の断面積よりも小さく設定されたことを特徴とする請求項７に記載のベルト伝動機構。
9. 前記ベルト本体は、７５（デュロＡ）〜９３（デュロＡ）の硬さのゴムからなることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載のベルト伝動機構。
10. 前記歯付ベルトの取付張力（Ｔ０）と有効張力（Ｔｅ）とが、Ｔｅ／４＜Ｔ０＜Ｔｅの関係を満たすように、取付張力（Ｔ０）の大きさが設定されたことを特徴とする請求項５〜９のいずれかに記載のベルト伝動機構。
11. 物品を載置する載置部と、該載置部に連絡された揺動自在なアームとを備えたワーク搬送装置に装備され、前記アームを揺動させて載置部を移動させることを特徴とする請求項５〜１０のいずれかに記載のベルト伝動機構。

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