JPH02186145A - ポリアミド系合成樹脂製伝動ベルトにおける端末接合部の製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ポリアミド系合成樹脂製伝動ベルトにおける
端末接合部の製作方法に関するものである。

発明の背景と在来技術の問題点 革、ゴム、合成樹脂などの材料でできた伝動ベルトの端
末部を接合する方法としては、縫い合わせ、貼り合わせ
による方法の他、機械的な接合法（金属製継手など）と
いったような、種々の手作業的な接合方法が、これまで
実用上よく知られている方法である。これらの方法はい
ずれも、ベルトの使用者が必要に応じていつでも在庫の
ベルトのロールから所要の長さを切り取って用立てるこ
とができるようにすることによって、使用者に在庫管理
とか緊急の払出しといった負担を一切掛けないことを目
的としているのである。しかしながら、ベルト・プーリ
ーの直径を小さくした上、周速を益々高くする方法が採
用されつつある、最近の駆動装置の技術に対しては、こ
れらの方法はいずれも、端末接合部の領域における構造
的な変化が脈動や不安定走行を引き起こすので、不適当
なのである。

この理由から、この欠点を克服できるような端末部の接
合方法が種々提案されてきたのである。

こうした中で、接合すべき両方の端末部を手指状に打ち
抜いた上で互い違いにはめ合わせ、更に加熱プレスの中
でライニング材をこれらの合成樹脂材の軟化温度領域（
１５０〜１８０℃）で溶融させて接合する、という、熱
可塑性合成樹脂材料（ポリ塩化ビニール　ｐｖｃ、ポリ
ウレタン　ＰＵＲ）をベースとした伝動ベルトが開発さ
れたのである。このような高い温度で加工するに際して
、不測の事故の危険性を完全に防止することかができな
いとしても、この簡単でかつ迅速な方法によって、端末
接合部の領域でベルトの厚みが増したり、ベルトが固く
なったりするのを避けることができ、良好な繰り返し曲
げ強度を得ることができる。しかしながらもちろん、こ
のような端末部の接合方法の場合には、本来の耐張力材
ではなくて、熱可塑性合成樹脂材料だけが接合されるの
であるから、強度は何がしか犠牲にせざるを得ないので
ある。この種の端末接合部はその上、熱の影響を受は易
く、すなわち、その強度が当該の合成樹脂の軟化温度よ
りもはるかに低い温度の下で低下してしまうのである。

この欠点を克服するために、端末の接合部で上面および
下面に補強組織を用いることが行われるようになった。

もちろん、このような端末部の製造方法は比較的高い加
工コストを要するものであり、しかもなお充分な成果が
得られるとは限らないのである。

本発明の目的 本発明の課題は、このような溶融接合法の上述の欠点を
克服すること、ならびに、この目的のために伝動ベルト
用基盤材料として、１５０℃までの耐熱性を有するポリ
アミド系合成樹脂材料を採用することにある。この種の
合成樹脂からなる伝動ベルトは実用上その高い引張り強
度、丈夫さ、ならびに柔軟さのために、ここ数年来多く
用いられるようになってきた。もちろん、この種の伝動
ベルトの場合、第１図に示されているようにその両端部
を鋭角的に削いで薄く尖らせるか、もしくは第２図のよ
うに段階状に段を付けるかして、拡散粘着法によってエ
ンドレスに接合する必要があった。そして両端部には接
着剤を塗布した上、加圧、加熱して互いに溶着させるの
である。しかしこの場合、往々にして重ね合わせ方の不
良のために接合部に欠陥を生ずることがあった。一方ま
た、ポリアミド系材料（ＰＡ）の場合にはその溶融温度
が高いために、熱可塑性合成樹脂、例えばＰＶＣやＰＵ
Ｒの場合のような溶融接合法を採用できず、また溶融に
際して現れる収縮過程も欠落しているのである。

ポリアミド（ＰＡ）系合成樹脂製伝動ベルトの場合に、
引張り強度が高く、曲げ易く、かつ耐熱性が比較的高い
という長所を発揮させるために、本発明はここに、特許
請求の範囲第１項の特徴のところに述べられているよう
な、溶融接着法の中でも一つの拡散接合法に基づいた、
簡単に実施し得る端末部接合法を提案するものである。

目的達成のための手段と問題点解決方法以下、図面を参
照しながら、本発明による、目的達成のための手段と問
題点の解決方法について、更に詳しく説明しよう。

第１図および第１ａ図には、ポリアミド系合成樹脂製伝
動ベルトにおける、前述のこれまでによく知られている
端末部接合法の方式が示されているが、この場合、接合
部の先端１，２に向かって次第に薄く尖るように削がれ
ている部分１．１および２．１は、貼り合わせた後に接
合部の全長にわたってベルトの芯材の厚みがほぼそのま
ま保たれるように作られている。ポリアミド製耐張力層
の領域におけるこれらの削ぎ落とされた部分１゜１、　
２．　　を同士の間の接合は拡散接合法によって行われ
る。耐張力層の重なり合う部分の長さは、削ぎ落としの
角度αが約１〜１．５°、ポリアミドの層の厚みが約Ｉ
Ｍの場合、約２５−となる。

更にその上、その両側には、それぞれ相対する端部の担
当する箇所にゴム系接着剤、例えばゴム溶液で接着され
るべき、ゴム含浸織布製耐摩耗層１゜。

２．２．２の長さ約５〜８ｍｍがそれぞれ加算される。

従って、この種の接合部の長さは通常約３５〜４０ｍと
なるのである。

この場合、一方では互いに重なり合っている耐張力層の
、内側に閉じ込められている接着部ないし溶着部の領域
が、また他方ではゴム含浸織布製耐摩耗層の接着領域が
、通常−つの非均質性の材料構造を呈しており、従って
接合部の全領域にわたって、はっきりと箇所を特定する
ことはできないが、何となくこわさの不均一なところが
生ずるのである。このことはベルトの走行を不規則にす
るばかりでなく、接合部領域に縮充作用を生ずることと
なり、そのためベルトの寿命を縮める結果となるのであ
る。この点に関しては後掲の負荷容量表で明らかにされ
ている。

第２図には、ポリアミド系合成樹脂製伝動ベルトにおけ
る端末接合部を調えるための、端末部のｎ；ｊ処理法の
よく知られている′ｊ４２の方式が示されているが、こ
の場合にはポリアミド製耐張力層の接合領域がそれぞれ
ベルトの端に向かって階段状に薄くなされている。厚み
を薄くするのは一段もしくは数段に分けて行うことがで
きるが、その際、耐張力層の厚みは接合領域の全長にわ
たってベルトの基盤材料の耐張力層の厚みと常に同じに
なるように、注意しなければならない。更にその上、長
手軸に直交する突き合わせ面３．　１．　４．　１およ
び３．　２．　４．　２はそれぞれ互いに正確に平行に
なっていなければならず、かつ階段部分の寸法は、材料
の厚みの均一性という基準が充たされているばかりでな
く、その長さが丁度、突き合わせ面３．１．４．１およ
び３．　２．　４．　２が互いに隙間なく当たり合うよ
うに、定めておかなければならないのである。

この場合、平らな重ね合わせ部分３．　３．　４゜３、
ならびに突き合わせ面３．　１．　３．　２および４．
１，４．２が溶融接着されることによって、またときに
はゴム含浸織布耐摩耗層の突き合わせ部分が余分に強化
されることとも相まって、接合部領域全体にわたって不
均一なこわさをもった、一つの非均質な材料構造を呈す
ることとなる。この場合にもまた、ベルトの不規則な走
行を引き起こすとともに、接合領域において縮充作用を
生ずることとなり、思いがけず早い時期にベルトの損傷
を引き起こす結果となるのである。

本発明による接合方法を実現するのには、第３図および
第３ａ図に示されているように、ポリアミド系のベルト
材料の双方の端部５および６を、打ち抜き法によるか、
もしくはレーザー光線あるいは高圧水噴射法を用いて、
双方が互いにはまり合って補完し合うように、予め加工
しておくのである。双方の帯材の端部には、互いに補完
し合う、種々の形状を持たせておくことができる。その
中で特に優れていることが判ったのは、ベルトの長手軸
に対して直交する部分をできるだけ少なくすることであ
った。この条件に最もよく適合するのは、第３図および
第３ａ図に示されている、指状部８の側面がベルトの長
手軸に対して７±２°の角度をなしている、ジグザグ形
状の構造なのである。ベルト幅が約５３、突き合わせ領
域の長さＬｘが約８ｃｍの場合、指状部の数は全部で１
０となり、耐張力層７の部分におる接着部の全長は約８
１ｃｍとなるのである。全体で５（２１の横幅がかくし
て８１．ｏｎの接着長さに分散されることとなり、従っ
て接着長さＩＣｌｌ１当たり０．０６２ａｏの“傾き″
をもつこととなる。指状部８のそれぞれの接合面はベル
トの表面に対して垂直になっているので、接着領域ない
し接着領域は耐張力層の断面積の約１６倍になっている
。このような方法で準備されたポリアミド製ベルトの端
末部は、運転に際して生ずるベルトの張力およびベルト
・プーリー面の中高によって継目の部分に生ずる負荷に
充分耐え得るのである。

この方式による端末接合部の前処理に際しては、ときと
してポリアミド（ＰＡ）型組張力層の片面あるいは両面
に設けられているゴム含浸織布製耐摩耗層も形状に合わ
せて正確に一緒に裁断される。

裁断された縁の貼り合わせは後で耐張力層と一緒に行わ
れる。更にこの端末接合部の前処理方法の優れた代案と
して、双方の端末領域においてＰＡ耐張力層の両面にあ
るゴム含浸織布層を、ＰＡ耐張力層をジグザグ形状に打
ち抜く前に剥がしておくことが行われるようになった。

この場合、耐張力層から剥がされたゴム含浸織布の端片
部分は、接合の完了した耐張力層の端末接合部の上に再
度貼り合わせるに際して、ベルトの走行方向から見て前
あるいは後になっているいずれかの端片部分が、この耐
張力層の接合部を完全にカバーするように、かつ相手側
のベルト端部のゴム含浸織布の、控えて切断されている
端片部分との突き合わせ部が、長手軸に対して斜めに交
差した形になるように、裁断されるのである。この剥が
されたゴム含浸織布層の接着剤あるいは溶剤による貼り
合わせは、ＰＡ耐張力層の端末部の接合が完了した後に
、圧力と熱を加えながら行われる。

このような、それ自身としてはコストのかかる、−旦剥
がして再度貼り合わせる接合方法のもつ利点は、それ以
上に著しいものである：すなわち、ゴム含浸織布層は事
実上、無傷のままであり、従って接合部分の引張り強度
を一層高めることとなる。更にその上、接合部領域はゴ
ム含浸織布層によって保護されているのである。

このようにして帯材の端部に適切な前処理が行われた後
、帯材の面に直角なその接合面７にレゾルシン溶液、あ
るいはクレゾール溶液、あるいはぎ酸、あるいはそれら
の混合液が、はけ、へらを用いるか、もしくは吹き付け
、あるいは浸漬によって塗布されるが、その際、レゾル
シン溶液がポリアミドの表面を溶かすのである。次いで
この帯材の端部が互いに強く押しつけられた上、一つの
クランプ装置を用いてベルトの長手軸に直角な方向から
互いに押し付けられ、その状態で固定される。次にこの
ように固定された帯材の端部は公知の方法で加熱プレス
の中に置かれ、５ないし２０分間、１００℃の下、０．
５ないし３ｂｘｒの圧力で熱処理が行われる。その後、
でき上がった伝動ベルトはクランプを外され、短時間冷
却された後、室温の下におかれる。僅か１００℃の下で
溶着が行われる結果、ときとして接合部領域に存在する
ゴム質の耐摩耗層が損傷される恐れは一切なく、その端
縁部は同じ加工過程の中で、剥がされた元のポリアミド
材料と充分な信頼性をもって接着されるのである。

はんの僅かな時間しか要しないこの方法によって、しか
も一定の処理手段によってほとんど否応なしに決まって
しまう加工方法によって製造された、このポリアミド系
合成樹脂製伝動ベルトにおける端末接合部は、接合部領
域で最適な均質性を示すものである。この加工方法を採
用すれば、補助作業者の手によってさえ、充分な信頼性
をもって接合部を製作することができるのである。

ここに詳しく説明した端末接合部は、１５０℃の運転温
度まで、高い繰返し曲げ強度を示す点で傑出している。

これによって、ポリアミド系合成樹脂製伝動ベルトの適
用範囲が著しく広がるのである。

以下に示すテスト結果は、本発明に従って製作されたポ
リアミド系合成樹脂製伝動ベル（・の主要な利点を示し
ている。次の表には、本発明によらない方法で製作され
た２種類の伝動ベルトの接合部と、本発明に従って製作
された一つの接合部とについて、研究所のテスト設備に
よって得られた運転データが示されている。

本発明によって製作されたポリアミド系合成樹脂製伝動
ベルトに対する最適な使用例としては、繊維機械（紡糸
機）のスピンドルの接線駆動が挙げられる。第４図にこ
の種の接線駆動の例が概念的に示されている。−列に並
んで設置されている数百のスピンドル９は、事実上それ
らに接線で接しているだけの、唯１本のベルト１０によ
って駆動されている。圧着ローラー１１は、ベルト１０
がスピンドル９に絶えず接触してそれらを駆動する役目
を果たしている。ベルトの速度は４０ｍ／Ｓ程度である
。

ベルトに、なかんずく例えばベルトの接合部領域に、不
均質な部分がある場合、スピンドルおよび圧着ローラー
に比較的余分な力がかかることは明らかである。その際
に生ずる衝撃的応力はスピンドル・ベアリングの寿命の
みならず、ベルトの寿命にとっても不利な要素となる。

その上、このような衝撃応力は機械の発する騒音レベル
にも影響を及ぼす。従ってこの種の伝動装置にとっては
、できる限り均質な端末接合部を有する伝動ベルトを使
用することが基本的に重要なことである。

第５図は、ベルトの接合部における障害度を調査するた
めの一つの検査装置を概念的に示している。（ここには
図示されていない）一つの駆動装置によって駆動されて
いる１本の平らな伝動ベルト１２が、反転ローラー１３
を経て走行しており、これに接線で接していて、かつス
ピンドル・ベアリング１５によって支承されている数本
のスピンドル１４を駆動している。一方、任意のスピン
ドル・ベアリング１５に取り付けられている一つの加速
度センサー１６からの信号を受ける周波数解析袋ｆｆ１
１８は、光学的トリツガ−１７によって認識されるある
ベルトの区域に関して、問題となる全時間帯にわたる加
速度値（ｍ／ｓ２）の記録１９ａ１ならびに、この加速
度値が最高の振れ（ベルト接合部障害信号）を示す時間
帯についての、加速度値の周波数解析ダイアグラム１９
ｂを提供するのである。この問題の時間帯には、そのス
ピンドル・ベアリング１５に加速度センサー１６が取り
付けられているスピンドル１４のところを、ベルトの接
合箇所通過する時刻が含まれている。

換言すれば、この光学的トリツガ−は、接合箇所を含む
ベルトの領域が測定対象のスピンドルを通過するときに
は、常に周波数解析装置１８を作動させているのである
。この周波数解析には、ベルト接合の障害信号を含む加
速度の全記録領域にわたる、部分毎に区分されたフーリ
エ変換、ならびに周波数の関数としての加速度平均値（
ＲＭＳ値）のダイアグラムを含んでいる。このダイアグ
ラムに現れる振幅は、スピンドルにかかる衝撃力の放出
エネルギーに比例して増加するので、このダイアグラム
が得られるのは非常に意義深いことである。

第６ａ図および第６ｂ図のダイアグラムには、第１図に
図示されているベルト端末接合部に対する、加速度の値
（ｍ／ｓ２）が時間（ｍｓ）の関数の形で、また周波数
（ｌＩＸ）が加速度平均値（ＲＭＳ）ｍ／ｓ２の関数と
して、示されている。第６ａ図のダイアグラムのＡおよ
びＢの部分は、加速度値が約３０ｍ／ｓ２にまで跳ね上
がっている障害発生領域Ｃの両側にあって５〜１０ｍ／
ｓ２の加速度値を示している、ベルト材料の均質な領域
に相当している。このＣの領域のほぼ中央には、隣合う
部分の振幅が−２６ないし＋３５ｍ／ｓ２のベルト接合
部の領域内に、約４０ｍ／ｓ２の衝撃力のピーク値が現
れている。また第６ｂ図の周波数ダイアグラムの方には
、約１０００および２０００Ｉ（ｘのところに、加速度
平均値が約０．１４および約０．１６ｍ／ｓ２の、突出
したピークＥおよびＦが現れている。周波数が２５００
〜３０００８意の領域におけるピーク値は約０．１ｍ／
Ｓ２となっている。

さて本発明に従って製作された、ポリアミド系合成樹脂
製伝動ベルトの端末接合部に対する同じようなダイアグ
ラムが、第７ａ図および第７ｂ図に示されている。図の
Ａ、およびＢｔの部分に相当する均質なベルト材質のと
ころは、在来方式によって接合されている伝動ベルトに
対する第６ａ図の場合と、はぼ同じ大きさの加速度の振
幅値（５ないし１０ｍ／ｓ２）を示しているのに対して
、第６ａ図に現れている障害領域Ｃに相当するような、
はっきりした障害領域は現れていないのである。ベルト
の端末接合部は約２０ｍ／ｓ２の加速度値をもった一つ
のピークＤＩによってそれと判る程度である。第７ｂ図
の周波数ダイアグラムでは、対比周波数１０００および
２０００Ｂ！（第６ｂ図）のところで、加速度平均値（
ＲＭＳ）’が約Ｅ＝０．０４およびＦ、＝０．０８ｍ／
ｓ２となっており、かつほぼ１７００Ｈ！のところに約
０．０９ｍ／ｓ２のピーク値が現れている。２５００〜
３０００）Ｉｔの領域における加速度平均値も、全体を
通してやっと０．０３ｍ／Ｓ２程度である。

第６ａ図と第７ａ図のダイアグラムを比較して見ると、
本発明に従って製作されたポリアミド製伝動ベルトの端
末接合部に対しては、加速度のピーク値が在来方式で製
作されたポリアミド製ベルトに比べて約５０％低くなっ
ており、かつ端末接合部の近辺にもはっきり目立つよう
な障害領域はない、ことが判る。周波数のダイアグラム
の方では、本発明によって製作されたポリアミド製伝動
ベルトに対して、例の対比周波数１０００および２００
０Ｈ！のところで加速度平均値が在来型の接合部の値の
１／３　　（１０００Ｈりおよび１／２（２０００Ｈ寞
）になっている。また周波数２５００〜３０００８！の
範囲に対しても同様に、在来型の加速度平均値のやつと
１／３に過ぎないので゛ある。

このようなダイアグラムの比較から、本発明に従って製
作された端末接合部を有するポリアミド製伝動ベルトは
、端末接合部の領域でスピンドルにかかる衝撃エネルギ
ーの値が、在来方式の端末接合部のそれのほぼ半分に過
ぎない、と結論することができる。従って非常に高価な
スピンドル・ベアリングの寿命を著しく高めることがで
きるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第１ａ図、および第２図は、ポリアミド系合成
樹脂製の伝動ベルトの、温度１５０〜１８０℃の下で拡
散貼着によって作られる端末接合部に対する、公知の方
式による前処理方法を示す図であり、 第３図および第３ａ図は、本発明による方法を実施する
際に、ポリアミド系合成樹脂製の伝動ベルトの端末部に
施される形状の一例を示しており、第４図は、繊維機械
におけるスピンドルの接線駆動の模様を概念的に示して
おり、 第５図は、平ベルトの端末接合部、なかんずく特にスピ
ンドルの接線駆動用ベルトの端末接合部における障害の
程度を調査するための、一つの装置を示す図であり、 第６ａ図および第６ｂ図は、 １）　ポリアミド製伝動ベルトの在来型形状の端末接合
部における加速度測定結果、ならびにｂ）　端末接合部
の衝撃周波数と、この種の接合部の加速度平均値ＲＭＳ
との間の関係 についてのダイアグラムであり、 第７ａ図および第７ｂ図は、本発明に従って製作された
端末接合部を有するポリアミド製伝動ベルトにおける、
第６ａ図および第６ｂ図と同様のダイアグラムを示すも
のである。 １．２・・・接合部の先端 １．１．２．１・・・削ぎ落とされた部分３、　１．　
４．　１．　３．　２．　４．　２・・・突き合わせ面
３、　３．　４．　３・・・重ね合わせ部分５．６・・
・ベルト材料の端部 ７・・・接合面 ８・・・指状部 ９．１４・・・スピンドル １０・・・ベルト １１・・・圧着ローラー １２・・・伝動ベルト １３・・・反転ローラー １５・・・スピンドル・ベアリング １６・・・加速度センサー １７・・・光学的トリツガ− １８・・・周波数解析装置 １９ａ・・・加速度値の記録 １９ｂ・・・周波数解析ダイアグラム。 Ｆｉｇ、２ ソ Ｆｉｇ。４ Ｆｉｇ、　５

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに接合されるべき平ベルト用帯材の端末部が
   、互いに補完し合う平たい接合部構成面、ならびにこの
   部分に沿う長手方向の、帯材の平たい面に対して直角な
   接合面（７）を、互いにはまり合つた形で組合わせるべ
   く、予めその形状を調えられているような、１枚の平ベ
   ルト用帯材からなる、ポリアミド系合成樹脂製伝動ベル
   トにおける端末部の製作方法であつて、 −上述の接合面に、レゾルシン溶液、あるいはクレゾー
   ル溶液、あるいはぎ酸、あるいはこれらの混合液を塗布
   し、 −上述の接合面（７）の領域において接合面を互いに密
   着させるために、帯材端末部を互いに突き合わせ、 −一つのクランプ装置によつて帯材端末部を固定すると
   ともに、伝動ベルトの長手軸に対して直交する帯材端末
   部を互いに圧着させ、更に −この固定された帯材端末部をクランプ装置ともども一
   つの加熱プレスの中に挾み込むとともに、温度約１００
   ℃、圧力０．５ないし３ｂａｒの下で５ないし２０分間
   保持して、この接合面を貼り合わせる ことを特徴とする、ポリアミド系合成樹脂製伝動ベルト
   における端末接合部の製作方法。
2. （２）前述のレゾルシン溶液、あるいはクレゾール溶液
   、あるいはぎ酸、あるいはそれらの混合液が、はけ塗り
   、へら塗り、吹き付け、あるいは浸漬によつて塗布され
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項によるベル
   トにおける端末接合部の製作方法。
3. （３）前述の接合面（７）を予め調えておくことが、接
   合箇所の領域において双方のベルトの端末部（５、６）
   に、互いに補完し合うジグザグの切り込みをつけておく
   ことからなつており、かつその際、先端の尖つた指状部
   （８）の側面がベルトの長手方向に対して７±２°の傾
   きをなしている、ことを特徴とする、特許請求の範囲第
   １項によるベルトにおける端末接合部の製作方法。
4. （４）前述の平ベルト用帯材が、１枚のポリアミド系耐
   張力層の他に、その片面もしくは両面にゴム含浸織布製
   耐摩耗層を有していて、かつその際、前述の互いに補完
   し合うジグザグ形状の切り込みを行う前に、この耐摩耗
   層の少なくとも一方が、双方の帯材端末部において少な
   くとも接合箇所の全長にわたって一旦はがされた上、耐
   張力層の接合が完了した後に、一方の帯材端末部の耐摩
   耗層を耐張力層の上に重ね合わせるとともに、もう一方
   の帯材端末部の耐摩耗層とぴつたり合わせて余分な部分
   を切り取り、その上でこのはがされていた耐摩耗層を再
   び耐張力層と貼り合わせるようにして、はがされていた
   耐摩耗層を耐張力層と再び結合させる、ことを特徴とす
   る、特許請求の範囲第３項によるベルトにおける端末接
   合部の製作方法。