ベルト張力調整装置及びその取付方法
【課題】ベルト伝動機構に容易に取り付けることができるベルト張力調整装置を提供する。
【解決手段】ベルト張力調整装置１は、駆動プーリ１０２と従動プーリ１０４とわたってベルト１０５が懸架されたベルト伝動機構１００に用いられ、ベルト１０５の張力を調整するものである。ベルト張力調整装置１は、ベルト１０５の張り側に接触する第１回転体７と、ベルト１０５の緩み側に接触する第２回転体８と、これら２つの回転体７、８をそれぞれ回転自在に支持するとともに、これら２つの回転体７、８を連結する連結部材４と、連結部材４に揺動軸２とを備える。また、ベルト張力調整装置１は、２つの回転体７、８、連結部材４、及び、揺動軸２が一体化された状態で、駆動プーリ１０２の駆動軸１０１と反対側の部分に、揺動軸２と駆動軸１０１とが同軸上に位置するように取り付けられる。
【解決手段】ベルト張力調整装置１は、駆動プーリ１０２と従動プーリ１０４とわたってベルト１０５が懸架されたベルト伝動機構１００に用いられ、ベルト１０５の張力を調整するものである。ベルト張力調整装置１は、ベルト１０５の張り側に接触する第１回転体７と、ベルト１０５の緩み側に接触する第２回転体８と、これら２つの回転体７、８をそれぞれ回転自在に支持するとともに、これら２つの回転体７、８を連結する連結部材４と、連結部材４に揺動軸２とを備える。また、ベルト張力調整装置１は、２つの回転体７、８、連結部材４、及び、揺動軸２が一体化された状態で、駆動プーリ１０２の駆動軸１０１と反対側の部分に、揺動軸２と駆動軸１０１とが同軸上に位置するように取り付けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動プーリと従動プーリとを含む複数のプーリにベルトが懸架されたベルト伝動機構に用いられ、ベルトの張力を調整するベルト張力調整装置及びその取付方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動プーリと従動プーリとを含む複数のプーリにわたってベルトが懸架されているベルト伝動機構では、ベルトに掛かる負荷が上昇すると、ベルトの張り側の張力が高くなる一方、ベルトの緩み側の張力が低下する。逆に、ベルトに掛かる負荷が低下すると、ベルトの張り側の張力が急激に低下する一方、ベルトの緩み側の張力が急激に高くなる。従来から、このようなベルトの張力変動を抑制するために、ベルト張力調整装置が用いられている。
【０００３】
一般的なベルト張力調整装置は、少なくともベルトの緩み側に接触する回転体（アイドラープーリ）を有し、この回転体によってベルトに張力を付与してベルトの張力変動を抑制するようになっている。その中でも、ベルトの緩み側に接触する回転体に加えて、ベルトの張り側に接触する回転体を設け、さらに、これら２つの回転体を一体連結して、両回転体によるベルト張り側と緩み側における張力調整作用が連動して行われるように構成されたものがある。
【０００４】
例えば、特許文献１、２には、ベルトの張り側と緩み側にそれぞれ接触するように設けられた２つのアイドラープーリと、駆動プーリの駆動軸を中心に揺動自在であって２つのアイドラープーリを連結する連結部材とを有するベルト張力調整装置が開示されている。このベルト張力調整装置は、一方のアイドラープーリにベルトから作用する力が変動してこのアイドラープーリの位置が変化したときに、連結部材が駆動軸を中心に揺動して、他方のアイドラープーリの位置を変化させることで、ベルト張力が調整されるように構成されている。
【０００５】
なお、機能面から考えれば、２つの回転体を連結する連結部材の揺動中心は、２つの回転体がベルトにそれぞれ接触できる位置であれば特に限定されるものではないが、ベルト張力調整装置をコンパクトに配置するという観点からは、特許文献１、２のようにプーリの回転軸と同軸であることが好ましい。
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−４４５２８号公報
【特許文献２】特開平５−１２６２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のベルト張力調整装置では、２つの回転体（アイドラープーリ）を連結する連結部材が、プーリの回転軸（特許文献１、２は駆動プーリの駆動軸）に取り付けられる場合がある。ここで、連結部材をプーリの回転軸に取り付けることは非常に手間のかかる作業である。例えば、駆動プーリと回転体とにわたってベルトを懸架できるように、駆動プーリと回転体とは所定の位置関係（例えば、同一平面上）に配置される必要があることから、２つの回転体を連結する連結部材は、駆動プーリの駆動軸の長さ方向所定位置に位置決めして取り付ける必要がある。また、連結部材を駆動軸に対して揺動可能とするためには、連結部材を軸受を介して駆動軸に連結する必要があり、作業に手間がかかる。さらに、一般的なベルト伝動機構においては、駆動プーリの駆動軸周辺には、他のプーリの回転軸やギヤ等の機械部品が配置されているため、この駆動軸周囲にスペースは少なく、取付作業は困難となる。
【０００８】
また、既に組み上げられた既存のベルト伝動機構の駆動軸に、ベルト張力調整装置を取り付けようとした場合、駆動軸の長さに余裕がなく取付スペースを確保できない、あるいは、駆動軸の径が合わない等の理由から、既存の駆動軸に取り付けできないこともある。このような場合には駆動軸を交換する必要があるが、この駆動軸の交換作業は非常に手間のかかる作業であり、ベルト張力調整装置を取り付けるためだけに、かなり大掛かりな作業を行うことになる。
【０００９】
また、従来のベルト張力調整装置では、ベルト伝動機構に設けられている台座等に、例えば門形の支持フレームをプーリをまたぐように設置して、この支持フレームの梁部分に、プーリの回転軸と揺動中心とが一致するように、連結部材を揺動自在に連結する場合がある。しかし、この場合、支持フレームを台座等に設置する際に、連結部材の揺動中心がプーリの回転軸と一致するように、支持フレームの位置決めをしなければならないため、ベルト張力調整装置の設置に手間を要する。
【００１０】
そこで、本発明は、ベルト伝動機構に容易に取り付けることができるベルト張力調整装置及びその取付方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１１】
請求項１のベルト張力調整装置は、駆動プーリと従動プーリとを含む複数のプーリにベルトが懸架されたベルト伝動機構に用いられ、前記ベルトの張力を調整するベルト張力調整装置であって、前記ベルトの張り側に接触する第１回転体と、前記ベルトの緩み側に接触する第２回転体と、前記第１回転体と前記第２回転体とをそれぞれ回転自在に支持するとともに、これら２つの回転体を連結する連結部材と、前記連結部材に設けられた揺動軸とを備え、前記第１、第２回転体、前記連結部材、及び、前記揺動軸が一体化された状態で、前記複数のプーリのうちの１つのプーリにおける回転軸と反対側の部分に、前記揺動軸と前記回転軸とが同軸上に位置するように取り付けられることを特徴とする。
【００１２】
この構成によると、ベルトに掛かる負荷が上昇した場合、ベルトの張り側の張力が増加して、ベルトの張り側により第１回転体が押圧されて、第１回転体を支持する連結部材が揺動軸を中心として回転（揺動）する。第１回転体と第２回転体とは連結部材により連結されているため、連結部材の揺動に伴い、第２回転体がベルトの緩み側を押圧する。これにより、ベルトの張り側の張力が急激に上昇するのを緩和するとともに、ベルトの緩み側が弛むのを防止できる。逆に、ベルトに掛かる負荷が低下した場合には、ベルトの緩み側によって第２回転体が押圧されて、連結部材が揺動し、第１回転体がベルトの張り側を押圧することにより、ベルトの張力変動を抑制できる。
【００１３】
また、ベルト張力調整装置は、２つの回転体、連結部材及び揺動軸が一体化された状態で、前記１つのプーリにおける回転軸と反対側の部分に、揺動軸と回転軸とが同軸上に位置するように取り付けられている。通常、プーリの回転軸と反対側は、プーリの回転軸側に比べて、スペース（設置スペース、作業スペース）が確保しやすい。さらに、ベルト張力調整装置の各構成部材が連結部材を中心に予め組み付けられて一体化されていることから、この一体化されたベルト張力調整装置の揺動軸をプーリに取り付けるだけで、ベルト張力調整装置の設置が完了する。そのため、ベルト張力調整装置を取り付ける作業が非常に容易なものとなる。
【００１４】
請求項２のベルト張力調整装置は、請求項１において、前記１つのプーリが、駆動プーリであることを特徴とする。
【００１５】
この構成によると、従動プーリの数が変化しても、常に２つの回転体をベルトの張り側とベルトの緩み側に接触させることができる。
【００１６】
請求項３のベルト張力調整装置は、請求項１又は２において、前記連結部材に固定されるとともに、前記２つの回転体を回転自在に支持する２つの支持軸と、前記２つの支持軸のうち前記第２回転体を支持する一方の支持軸に取り付けられるとともに、前記一方の支持軸が第２回転体を介して前記ベルトの緩み側から受ける荷重を検出する荷重検出部と、前記荷重検出部により検出された前記一方の支持軸に作用する力が、所定の値を下回るか否かを判定する判定部とを備えることを特徴とする。
【００１７】
ベルト走行を続けると、ベルトが伸びてくる場合がある。ベルトの伸びが大きくなると、ベルトの緩み側の張力が低下して、摩擦伝動ベルトの場合にはスリップが大きくなり、歯付ベルトの場合には歯飛びが生じる場合がある。そのため、ベルトの伸びが大きくなった場合には、例えばプーリの軸間距離を変えてベルトを張り直すか、ベルトを新しいものに交換する必要がある。
【００１８】
上記の構成によると、２つの支持軸は、連結部材に固定されて、２つの回転体を回転自在にそれぞれ支持している。この支持軸は、回転体を介してベルトから力を受けている。荷重検出部は、２つの支持軸のうち第２回転体を支持する一方の支持軸が第２回転体を介してベルトの緩み側から受ける荷重を検出しており、判定部は、荷重検出部により検出された前記一方の支持軸に作用する力が、所定の値を下回るか否かを判定している。そのため、判定部による判定結果を基にして、ベルトの張り直し等を行うことにより、ベルトのスリップ等が生じる前にベルトの張り直し等を行うことができる。
【００１９】
請求項４のベルト張力調整装置は、請求項１又は２において、前記連結部材が、前記揺動軸が設けられる基部と、前記基部に連結され、前記２つの回転体をそれぞれ回転自在に支持する２つのアーム部とを有し、前記２つのアーム部のうち前記第２回転体を支持する一方のアーム部に取り付けられるとともに、前記一方のアーム部が第２回転体を介して前記ベルトの緩み側から受ける荷重を検出する荷重検出部と、前記荷重検出部により検出された前記一方のアーム部に作用する力が、所定の値を下回るか否かを判定する判定部とを備えることを特徴とする。
【００２０】
ベルト走行を続けると、ベルトが伸びてくる場合がある。ベルトの伸びが大きくなると、ベルトの緩み側の張力が低下して、摩擦伝動ベルトの場合にはスリップが大きくなり、歯付ベルトの場合には歯飛びが生じる場合がある。そのため、ベルトの伸びが大きくなった場合には、例えばプーリの軸間距離を変えてベルトを張り直すか、ベルトを新しいものに交換する必要がある。
【００２１】
上記の構成によると、連結部材は、揺動軸が設けられる基部と、この基部に連結されて、２つの回転体をそれぞれ回転自在に支持する２つのアーム部とを有している。このアーム部は、回転体を介してベルトから力を受けている。荷重検出部は、２つのアーム部のうち第２回転体を支持する一方のアーム部が第２回転体を介してベルトの緩み側から受ける荷重を検出しており、判定部は、荷重検出部により検出された前記一方のアーム部に作用する力が、所定の値を下回るか否かを判定している。そのため、判定部による判定結果を基にして、ベルトの張り直し等を行うことにより、ベルトのスリップ等が生じる前にベルトの張り直し等を行うことができる。
【００２２】
請求項５のベルト張力調整装置は、請求項１又は２において、前記回転体又は前記回転体の回転軸が、所定の位置にあるか否かを検出する位置検出部を備えることを特徴とする。
【００２３】
ベルト走行を続けると、ベルトが伸びてくる場合がある。ベルトの伸びが大きくなると、第１回転体の変位量が大きくなり、ベルトの張り側はほぼ直線状となり、第１回転体はそれ以上移動しない。従って、ベルトの緩み側を押圧する作用がなくなり、必要張力が得られなくなる。その結果、摩擦伝動ベルトの場合にはスリップが大きくなり、歯付ベルトの場合には歯飛びが生じる場合がある。そのため、ベルトの伸びが大きくなった場合には、例えばプーリの軸間距離を変えてベルトを張り直すか、ベルトを新しいものに交換する必要がある。
【００２４】
上記の構成によると、位置検出部は、回転体又は回転体の回転軸が、所定の位置にあるか否かを検出する。つまり、ベルトの伸びが大きくなり、回転体又は回転体の回転軸が限界の位置に移動したときに、位置検出部は、この回転体又は回転軸を検出するようになっている。従って、位置検出部の検出結果を基にして、ベルトの張り直し等を行うことにより、ベルトのスリップ等が生じる前にベルトの張り直し等を行うことができる。
【００２５】
請求項６のベルト張力調整装置の取付方法は、請求項１〜５の何れかに記載のベルト張力調整装置を、前記ベルト伝動機構に取り付ける方法であって、予め、前記第１、第２回転体、前記連結部材、及び、前記揺動軸が一体化された前記ベルト張力調整装置の前記揺動軸を、前記１つのプーリにおける回転軸と反対側の部分に取り付けることを特徴とする。
【００２６】
この構成によると、予め構成部材が一体化されたベルト張力調整装置の揺動軸をプーリに取り付けるだけでベルト張力調整装置の設置が完了するため、ベルト張力調整装置をベルト伝動機構に容易に取り付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態のベルト張力調整装置１は、駆動軸１０１に連結された駆動プーリ１０２と、従動軸１０３に連結された従動プーリ１０４とにわたってベルト１０５が巻き掛けられているベルト伝動機構１００に適用されている。なお、ベルト伝動機構１００は、複数の従動プーリを備える構成であってもよい。
【００２８】
駆動軸１０１の回転により駆動プーリ１０２を図１に示す矢印Ａの方向（図１中の反時計回り）に回転させると、ベルト１０５が走行し、これに伴って、従動プーリ１０４が回転するようになっている。ベルト張力調整装置１は、ベルト１０５の張力を調整するためのものであり、ベルト１０５の張り側と緩み側に後述する２つの回転体７、８がそれぞれ接触するように配置されている。
【００２９】
図示は省略するが、ベルト１０５は、ベルト長手方向に所定の間隔で複数の歯部が形成された歯付ベルトであって、駆動プーリ１０２及び従動プーリ１０４の外周面には、ベルト１０５の歯部に噛み合うような歯溝が形成されている。なお、ベルト１０５は、平ベルトやＶリブドベルト等の歯付ベルト以外のベルトであってもよい。この場合、プーリ１０２、１０４はベルトの種類に応じたものを用いる。
【００３０】
また、駆動軸１０１又は従動軸１０３は、軸に直交する方向に移動可能となっており、駆動軸１０１と従動軸１０３との軸間距離を変化させることができる。
【００３１】
また、図２に示すように、駆動プーリ１０２は、駆動軸１０１と反対側に、円柱状の突出部１０２ａを有している。突出部１０２ａの側面には複数のネジ孔が形成されており、ベルト張力調整装置１の後述する揺動軸２と突出部１０２ａとは、突出部１０２ａのネジ孔に螺合されたボルト１０によって固定されている。
【００３２】
図１に示すように、ベルト張力調整装置１は、第１回転体７と、第２回転体８と、第１支持軸５と、第２支持軸６と、アーム４と、アーム取付具３と、揺動軸２と、ベルト伸び検知手段１３とを有する。
【００３３】
図２に示すように、揺動軸２は、略筒状の固定部２ａと、揺動軸本体２ｂとを有する。固定部２ａは、駆動プーリ１０２の突出部１０２ａに被せられ、突出部１０２ａにボルト１０により固定されている。そのため、揺動軸２は、駆動プーリ１０２と一体的に回転するようになっている。揺動軸本体２ｂは、固定部２ａの一端から駆動軸１０１の反対側に延びており、駆動軸１０１と同軸上に位置している。また、揺動軸本体２ｂの先端面には、ネジ孔が形成されている。
【００３４】
アーム取付具３は、外筒部３ａと、外筒部３ａの内周面に固定された筒状の軸受（ボールベアリング）３ｂと、軸受３ｂの内周面の一部に固定された内筒部３ｃとを有する。そのため、内筒部３ｃと外筒部３ａとは、軸受３ｂを介して、相対回転可能となっている。
【００３５】
軸受３ｂの内側には、揺動軸本体２ｂが挿通されている。揺動軸本体２ｂの先端部は内筒部３ｃに当接しており、揺動軸本体２ｂと内筒部３ｃとは、揺動軸本体２ｂのネジ孔に螺合されたボルト１１によって固定されている。また、外筒部３ａの駆動プーリ１０２側の側面には、複数のネジ孔が形成されており、外筒部３ａとアーム４とは、外筒部３ａのネジ孔に螺合されたボルト１２によって固定されている。
【００３６】
図１及び図２に示すように、アーム（連結部材）４は、略Ｖ字状に形成された板状部材である。アーム４は、基部４ａと、この基部４ａに連結された第１アーム部４ｂ及び第２アーム部４ｃを有する。基部４ａはアーム取付具３に複数のボルト１１によって固定されている。そのため、アーム４は、アーム取付具３を介して揺動軸２に回転自在（揺動自在）に連結されている。また、第１アーム部４ｂの先端部には、第１支持軸５が固定されており、第２アーム部４ｃの先端部には第２支持軸６が固定されている。
【００３７】
図２に示すように、第１支持軸５及び第２支持軸６は、それぞれ、第１アーム部４ｂ及び第２アーム部４ｃから駆動プーリ１０５側に揺動軸２と平行に延在している。図１に示すように、第１支持軸５及び第２支持軸６は、外形が円柱状に形成されているが、角柱状に形成されていてもよい。また、揺動軸２の中心から第１支持軸５の中心までの距離は、揺動軸２の中心から第２支持軸６の中心までの距離よりも小さくなるように設定されている。
【００３８】
第１回転体７及び第２回転体８は、円筒状の部材であって、その内周面には、それぞれ筒状の軸受（ボールベアリング）９が配置されている。第１回転体７及び第２回転体８は、軸受９を介して、第１支持軸５及び第２支持軸６にそれぞれ回転自在に連結されている。そのため、アーム４は、２つの回転体７、８をそれぞれ回転自在に支持するとともに、これら２つの回転体７、８を連結することとなる。
【００３９】
第１回転体７及び第２回転体８は、駆動プーリ１０２と従動プーリ１０４にわたって巻き掛けられたベルト１０５の張り側と緩み側の外周面にそれぞれ接触している。そのため、第１回転体７には、ベルト１０５の張り側の張力（荷重）が作用し、第２回転体８には、ベルト１０５の緩み側の張力（荷重）が作用している。
【００４０】
ここで、図１に示すように、揺動軸２（駆動軸１０１）の中心を通り、駆動軸１０１と従動軸１０３を結ぶ直線に直交する直線を基準線Ｃとする。揺動軸２の中心と第２支持軸６の中心とを結ぶ直線と、基準線Ｃとがなす角度をアーム角θとする。図４は、アーム角θを変化させたときのベルト経路長（弛みのない状態でのベルト１０５の長さ）の変化を示すグラフである。図４に示すように、アーム角θが所定の角度θ１のときに、ベルト経路長は最も短いＬ１となり、アーム角θがθ１よりも大きくなる程、ベルト経路長は長くなる。無負荷状態でのベルト１０５の全周は、最短のベルト経路長Ｌ１以上であることが好ましい。
【００４１】
ベルト１０５が走行を続けると、ベルト１０５が伸びてくる場合がある。ベルト１０５の伸びが大きくなると、第１回転体７の変位量が大きくなり、ベルト１０５の張り側はほぼ直線状となり、第１回転体７はそれ以上移動しない。従って、ベルト１０５の緩み側を押圧する作用がなくなり、必要張力が得られなくなる。
【００４２】
ベルト１０５の緩み側の張力が低下すると、歯飛びが生じる場合がある。また、ベルト１０５として摩擦伝動ベルトを用いた場合には、スリップが大きくなる場合がある。そのため、ベルト１０５の伸びが大きくなった場合には、駆動軸１０１と従動軸１０３との軸間距離を変えてベルト１０５を張り直すか、ベルト１０５を新しいものに交換する必要がある。ベルト伸び検知手段１３は、ベルト１０５の伸びを検知して、ベルト１０５の伸びが許容範囲を超えたときに、ベルトの張り直し等が必要であることを使用者に知らせるにためのものである。
【００４３】
図１に示すように、ベルト伸び検知手段１３は、歪ゲージ１４と図示しない判定部と警報部とを有する。
【００４４】
図１及び図２に示すように、歪ゲージ（荷重検出部）１４は、第２支持軸６の側面に貼り付けられている。詳細には、第２支持軸６のベルト１０５側の部分に貼り付けられているが、ベルト１０５側と反対側の部分に貼り付けられていてもよい。歪ゲージ１４とは、金属部材の伸縮による電気抵抗の変化を検出することにより、金属部材の歪み量を検出するセンサである。第２支持軸６は、第２回転体８を介してベルト１０５の緩み側から力を受けるため、曲げ歪みが生じている。歪ゲージ１４は、第２支持軸６のこの曲げ歪みを検出するものである。歪ゲージ１４によって、第２支持軸６の歪みを検出することにより、ベルト１０５の緩み側の張力を検出することとなる。
【００４５】
歪ゲージ１４は判定部（図示省略）に連結されており、歪ゲージ１４による検出結果は判定部に送られる。判定部は、検出された第２支持軸６の歪み量が、所定時間継続して所定の値を下回るか否かを判定する。即ち、判定部は、ベルト１０５の緩み側の張力が所定時間継続して所定の値を下回るか否かを判定することとなる。
【００４６】
判定部は、検出された歪み量が所定の値を下回った場合には、警報部（図示省略）に発令命令を送信するようになっている。警報部は、判定部から送信された発令命令を受けた場合に、ベルトの張り直し等が必要であることを知らせるための音や光などによる警報を発令するようになっている。そのため、ベルト１０５の歯飛び等が生じる前に、ベルト１０５の張り直し等を行うことができる。
【００４７】
以上説明したベルト張力調整装置１をベルト伝動機構１００に取り付ける際には、予め、揺動軸２とアーム取付具３、及び、アーム４とアーム取付具３をそれぞれボルト１１、１２によって固定して、ベルト張力調整装置１の各構成部材（判定部及び警報部を除く）を組み付けて一体化しておく。この状態で、揺動軸２の固定部２ａを、駆動プーリ１０２の突出部１０２ａにボルト１０により固定する。
【００４８】
その後、ベルト１０５を駆動プーリ１０２と従動プーリ１０４に巻き掛ける。このとき、ベルト１０５を巻き掛けやすいように、駆動軸１０１と従動軸１０３との軸間距離を短くしておき、ベルト１０５を装着した後で軸間距離を調整してもよいが、無負荷状態でのベルト１０５の全周がＬ１よりも長い場合には、駆動軸１０１と従動軸１０３の軸間距離を短くしなくても、ベルト１０５を容易にプーリ１０２、１０４に取り付けることができるため、駆動軸１０１及び従動軸１０３を固定した状態でベルト１０５を取り付けてもよい。なお、無負荷状態でのベルト１０５の全周がＬ１よりも長い場合には、ベルト１０５の走行を開始する際には、第２回転体８をベルト１０５の緩み側に軽く押し当てておく。
【００４９】
次に、ベルト張力調整装置１の作用について説明する。
ベルト１０５に掛かる負荷が上昇した場合、ベルト１０５の張り側の張力が増加することとなり、ベルト１０５の張り側によって第１回転体７が押圧されるため、アーム４が揺動軸２を中心として図３中の矢印Ｂの方向（反時計回り）に回転（揺動）する。このとき、第１回転体７と第２回転体８とはアーム４により連結されているため、アーム４の揺動に伴い、第２回転体８がベルト１０５の緩み側を押圧して、ベルト１０５の緩み側に張力を付与する。
【００５０】
逆に、ベルト１０５に掛かる負荷が低下した場合、ベルト１０５の張り側の張力が減少し、ベルト１０５の緩み側の張力が増加することとなり、ベルト１０５の緩み側によって第２回転体８が押圧されて、アーム４が図３中の矢印Ｂと反対方向（時計回り）に揺動し、第１回転体７がベルト１０５の張り側を押圧する。
【００５１】
このように、ベルト１０５の張力の増加する側によって、第１回転体７又は第２回転体８が押圧されて移動することにより、ベルト１０５の張力が急激に上昇するのを緩和することができる。その結果、駆動軸１０１や従動軸１０３に連結されている軸受や、ベルト１０５に過大な負荷が掛かるのが防止でき、ベルト１０５等の部品を長寿命化できる。
【００５２】
また、同時に、第２回転体８又は第１回転体７が、ベルト１０５の張力の低下する側を押圧し、ベルト１０５に張力を付与するため、ベルト１０５が弛むのを防止できる。その結果、ベルト１０５が浮き上がることなく従動プーリ１０４に円滑に噛み合うので、ベルト１０５の歯飛びや外れを防止できる。さらに、ベルトの張力変動に起因するベルト１０５の振動による騒音を防止できる。
【００５３】
また、ベルト伝動機構１００にベルト張力調整装置１を設けない場合には、停止時であっても、ベルトにはある程度大きい張力（初期張力）を必要とする。一方、本実施形態では、駆動プーリ１０２が回転を開始した際に、第２回転体８がベルト１０５の緩み側を押圧することにより、ベルト１０５に適正な張力を付与することができるため、停止時のベルト１０５の張力（初期張力）を低くすることができる。そのため、ベルト１０５に不要な負荷が掛からず、ベルト１０５を長寿命化できる。また、特に、無負荷状態でのベルト１０５の全周がＬ１以上である場合には、初期張力が０になるため、ベルト１０５に掛かる不要な負荷をより低減できる。
【００５４】
また、上述したように、ベルト張力調整装置１をベルト伝動機構１００に取り付ける際、予め、ベルト張力調整装置１の各構成部材が組み付けられて一体化されるため、この一体化されたベルト張力調整装置１の揺動軸２をプーリに取り付けるだけで、ベルト張力調整装置１の設置が完了する。また、揺動軸２は、駆動プーリ１０２の駆動軸１０１と反対側の部分（突出部１０２ａ）に取り付けられるが、駆動プーリ１０２の駆動軸１０１と反対側は、駆動プーリ１０２の駆動軸１０１側に比べて、スペース（設置スペース、作業スペース）が確保しやすい。そのため、ベルト張力調整装置１を取り付ける作業が非常に容易なものとなる
【００５５】
また、本実施形態のベルト張力調整装置１を、既存のベルト伝動機構１００に用いる場合には、既存の駆動プーリを、突出部１０２ａが形成された駆動プーリ１０２に交換するだけでよい。なお、プーリの交換は、プーリの回転軸の交換に比べて容易に行うことができる。
【００５６】
なお、本実施形態では、歪ゲージ１４は、第２支持軸６に貼り付けられているが、第２アーム部４ｃに貼り付けられていてもよい。第２アーム部４ｃは、第２回転体８及び第２支持軸６を介してベルト１０５の緩み側から力を受けることにより、せん断歪みが生じる。この歪み量を歪ゲージによって検出することにより、ベルト１０５の緩み側の張力の変化を検出することができる。
【００５７】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態のベルト張力調整装置２０１について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を用いて適宜その説明を省略する。
【００５８】
図５に示すように、本実施形態のベルト張力調整装置２０１は、ベルト伸び検知手段の構成が異なる以外は、前記第１実施形態と同様の構成である。本実施形態のベルト伸び検知手段２０２は、位置検出センサ２０３と警報部（図示省略）とを備える。位置検出センサ２０３としては、所謂近接センサ（近接スイッチ）が用いられている。近接センサは、金属部材が近づいたときの電磁界の変化を検知することにより非接触で金属部材を検出するものである。
【００５９】
前記第１実施形態でも述べたように、ベルト１０５の伸びが大きくなると、第１回転体７の変位量が大きくなって、ベルト１０５の張り側はほぼ直線状となり、第１回転体７はそれ以上移動しない。従って、ベルト１０５の緩み側を押圧する作用がなくなり、必要張力が得られなくなる。このとき、アーム角θは限界値αまで大きくなる。位置センサ２０３は、アーム角θが限界値αとなり、第１支持軸５が限界の位置に移動したときに、第１支持軸５を検出するように配置されている。即ち、位置センサ２０３は、第１支持軸５が、所定の位置にあるか否かを検出している。
【００６０】
位置検出センサ２０３は、所定時間継続して第１支持軸５を検出した場合には、警報部に発令命令を送信するようになっている。警報部は、位置検出センサ２０３からの発令命令を受けた場合に、張り直し等が必要であることを知らせるための警報を発令するようになっている。そのため、ベルト１０５の歯飛び等が生じる前に、ベルト１０５の張り直し等を行うことができる。
【００６１】
なお、本実施形態では、位置検出センサ２０３は、第１支持軸５を検出するように配置されているが、第１回転体７を検出するように配置されていてもよい。また、第２支持軸６又は第２回転体８を検出するように配置されていてもよい。
【００６２】
また、本実施形態では、位置検出センサ２０３として、非接触式の近接センサ（近接スイッチ）を用いているが、これに限定されるものではなく、例えば、接触式のリミットスイッチを用いてもよい。リミットスイッチは、アーム角θが角度αとなったときに、第１支持軸５（又は第２支持軸６）に接触して第１支持軸５（又は第２支持軸６）を検出できるように配置される。
【００６３】
以上、本発明の好適な実施形態として、第１実施形態及び第２実施形態を説明したが、上記の実施形態は以下のように変更して実施することができる。
【００６４】
１］前記第１、第２実施形態では、揺動軸２とアーム取付具３、及び、アーム４とアーム取付具３はボルトによって脱着可能に構成されているが、製造時に一体化されていてもよい。
【００６５】
２］前記第１、第２実施形態では、第１支持軸５（第２支持軸６）は、一端がアーム４に固定され、他端が第１回転体７（第２回転体８）に回転自在に連結されているが、一端がアーム４に回転自在に連結され、他端が第１回転体７（第２回転体８）に固定されていてもよい。なお、この場合、第２支持軸６は第２回転体８と一体的に回転しており、曲げ歪みが生じないため、前記第１実施形態の歪ゲージ１４は、第２アーム部４ｃに貼り付ける必要がある。
【００６６】
３］第１回転体７及び第２回転体８は、ベルト１０５の張り側及び緩み側の内周面にそれぞれ接触するように構成されていてもよい。
【００６７】
４］揺動軸２は、従動プーリ１０４に取り付けられてもよい。但し、複数の従動プーリ１０４を有するベルト伝動機構１００にベルト張力調整装置１を用いる場合には、ベルト１０５の張り側と緩み側に２つの回転体７、８を接触させるために、揺動軸２を駆動プーリ１０２に取り付けることが好ましい。従って、前記第１、第２実施形態のように揺動軸２を駆動プーリ１０２に取り付けた場合、従動プーリ１０４の数が変化しても、常に２つの回転体７、８をベルト１０５の張り側と緩み側に接触させることができるため、この点においては、前記第１、第２実施形態の方が好ましい。
【００６８】
５］前記第１、第２実施形態では、揺動軸２は、アーム取付具３を介してアーム４に揺動自在に連結されているが、アーム４に固定されていてもよい。この場合、揺動軸２と駆動プーリ１０２とを揺動可能に連結する必要があるが、駆動プーリ１０２に軸受を備えた取付部品を設けておき、この取付部品に揺動軸２を固定することにより、揺動軸２と駆動プーリ１０２とが揺動可能に連結されるよう構成することが好ましい。これにより、揺動軸２を駆動プーリ１０２に取り付ける作業が、ボルト等を用いた簡易な作業だけで済む。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るベルト張力調整装置をベルト伝動機構に適用した状態を示す図である。
【図２】図１のI-I線断面図である。
【図３】図１の状態から連結部材が揺動した状態を示す図である。
【図４】アーム角θとベルトの経路長との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態に係るベルト張力調整装置をベルト伝動機構に適用した状態を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１、２０１ ベルト張力調整装置
２ 揺動軸
３ アーム取付具
４ アーム（連結部材）
４ａ 基部
４ｂ 第１アーム部
４ｃ 第２アーム部
５ 第１支持軸
６ 第２支持軸
７ 第１回転体
８ 第２回転体
１３、２０２ ベルト伸び検知手段
１４ 歪ゲージ（荷重検出部）
１５ 判定部
２０３ 位置検出センサ（位置検出部）
１００ ベルト伝動機構
１０１ 駆動軸
１０２ 駆動プーリ
１０３ 従動軸
１０4 従動プーリ
１０５ ベルト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動プーリと従動プーリとを含む複数のプーリにベルトが懸架されたベルト伝動機構に用いられ、ベルトの張力を調整するベルト張力調整装置及びその取付方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動プーリと従動プーリとを含む複数のプーリにわたってベルトが懸架されているベルト伝動機構では、ベルトに掛かる負荷が上昇すると、ベルトの張り側の張力が高くなる一方、ベルトの緩み側の張力が低下する。逆に、ベルトに掛かる負荷が低下すると、ベルトの張り側の張力が急激に低下する一方、ベルトの緩み側の張力が急激に高くなる。従来から、このようなベルトの張力変動を抑制するために、ベルト張力調整装置が用いられている。
【０００３】
一般的なベルト張力調整装置は、少なくともベルトの緩み側に接触する回転体（アイドラープーリ）を有し、この回転体によってベルトに張力を付与してベルトの張力変動を抑制するようになっている。その中でも、ベルトの緩み側に接触する回転体に加えて、ベルトの張り側に接触する回転体を設け、さらに、これら２つの回転体を一体連結して、両回転体によるベルト張り側と緩み側における張力調整作用が連動して行われるように構成されたものがある。
【０００４】
例えば、特許文献１、２には、ベルトの張り側と緩み側にそれぞれ接触するように設けられた２つのアイドラープーリと、駆動プーリの駆動軸を中心に揺動自在であって２つのアイドラープーリを連結する連結部材とを有するベルト張力調整装置が開示されている。このベルト張力調整装置は、一方のアイドラープーリにベルトから作用する力が変動してこのアイドラープーリの位置が変化したときに、連結部材が駆動軸を中心に揺動して、他方のアイドラープーリの位置を変化させることで、ベルト張力が調整されるように構成されている。
【０００５】
なお、機能面から考えれば、２つの回転体を連結する連結部材の揺動中心は、２つの回転体がベルトにそれぞれ接触できる位置であれば特に限定されるものではないが、ベルト張力調整装置をコンパクトに配置するという観点からは、特許文献１、２のようにプーリの回転軸と同軸であることが好ましい。
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−４４５２８号公報
【特許文献２】特開平５−１２６２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のベルト張力調整装置では、２つの回転体（アイドラープーリ）を連結する連結部材が、プーリの回転軸（特許文献１、２は駆動プーリの駆動軸）に取り付けられる場合がある。ここで、連結部材をプーリの回転軸に取り付けることは非常に手間のかかる作業である。例えば、駆動プーリと回転体とにわたってベルトを懸架できるように、駆動プーリと回転体とは所定の位置関係（例えば、同一平面上）に配置される必要があることから、２つの回転体を連結する連結部材は、駆動プーリの駆動軸の長さ方向所定位置に位置決めして取り付ける必要がある。また、連結部材を駆動軸に対して揺動可能とするためには、連結部材を軸受を介して駆動軸に連結する必要があり、作業に手間がかかる。さらに、一般的なベルト伝動機構においては、駆動プーリの駆動軸周辺には、他のプーリの回転軸やギヤ等の機械部品が配置されているため、この駆動軸周囲にスペースは少なく、取付作業は困難となる。
【０００８】
また、既に組み上げられた既存のベルト伝動機構の駆動軸に、ベルト張力調整装置を取り付けようとした場合、駆動軸の長さに余裕がなく取付スペースを確保できない、あるいは、駆動軸の径が合わない等の理由から、既存の駆動軸に取り付けできないこともある。このような場合には駆動軸を交換する必要があるが、この駆動軸の交換作業は非常に手間のかかる作業であり、ベルト張力調整装置を取り付けるためだけに、かなり大掛かりな作業を行うことになる。
【０００９】
また、従来のベルト張力調整装置では、ベルト伝動機構に設けられている台座等に、例えば門形の支持フレームをプーリをまたぐように設置して、この支持フレームの梁部分に、プーリの回転軸と揺動中心とが一致するように、連結部材を揺動自在に連結する場合がある。しかし、この場合、支持フレームを台座等に設置する際に、連結部材の揺動中心がプーリの回転軸と一致するように、支持フレームの位置決めをしなければならないため、ベルト張力調整装置の設置に手間を要する。
【００１０】
そこで、本発明は、ベルト伝動機構に容易に取り付けることができるベルト張力調整装置及びその取付方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１１】
請求項１のベルト張力調整装置は、駆動プーリと従動プーリとを含む複数のプーリにベルトが懸架されたベルト伝動機構に用いられ、前記ベルトの張力を調整するベルト張力調整装置であって、前記ベルトの張り側に接触する第１回転体と、前記ベルトの緩み側に接触する第２回転体と、前記第１回転体と前記第２回転体とをそれぞれ回転自在に支持するとともに、これら２つの回転体を連結する連結部材と、前記連結部材に設けられた揺動軸とを備え、前記第１、第２回転体、前記連結部材、及び、前記揺動軸が一体化された状態で、前記複数のプーリのうちの１つのプーリにおける回転軸と反対側の部分に、前記揺動軸と前記回転軸とが同軸上に位置するように取り付けられることを特徴とする。
【００１２】
この構成によると、ベルトに掛かる負荷が上昇した場合、ベルトの張り側の張力が増加して、ベルトの張り側により第１回転体が押圧されて、第１回転体を支持する連結部材が揺動軸を中心として回転（揺動）する。第１回転体と第２回転体とは連結部材により連結されているため、連結部材の揺動に伴い、第２回転体がベルトの緩み側を押圧する。これにより、ベルトの張り側の張力が急激に上昇するのを緩和するとともに、ベルトの緩み側が弛むのを防止できる。逆に、ベルトに掛かる負荷が低下した場合には、ベルトの緩み側によって第２回転体が押圧されて、連結部材が揺動し、第１回転体がベルトの張り側を押圧することにより、ベルトの張力変動を抑制できる。
【００１３】
また、ベルト張力調整装置は、２つの回転体、連結部材及び揺動軸が一体化された状態で、前記１つのプーリにおける回転軸と反対側の部分に、揺動軸と回転軸とが同軸上に位置するように取り付けられている。通常、プーリの回転軸と反対側は、プーリの回転軸側に比べて、スペース（設置スペース、作業スペース）が確保しやすい。さらに、ベルト張力調整装置の各構成部材が連結部材を中心に予め組み付けられて一体化されていることから、この一体化されたベルト張力調整装置の揺動軸をプーリに取り付けるだけで、ベルト張力調整装置の設置が完了する。そのため、ベルト張力調整装置を取り付ける作業が非常に容易なものとなる。
【００１４】
請求項２のベルト張力調整装置は、請求項１において、前記１つのプーリが、駆動プーリであることを特徴とする。
【００１５】
この構成によると、従動プーリの数が変化しても、常に２つの回転体をベルトの張り側とベルトの緩み側に接触させることができる。
【００１６】
請求項３のベルト張力調整装置は、請求項１又は２において、前記連結部材に固定されるとともに、前記２つの回転体を回転自在に支持する２つの支持軸と、前記２つの支持軸のうち前記第２回転体を支持する一方の支持軸に取り付けられるとともに、前記一方の支持軸が第２回転体を介して前記ベルトの緩み側から受ける荷重を検出する荷重検出部と、前記荷重検出部により検出された前記一方の支持軸に作用する力が、所定の値を下回るか否かを判定する判定部とを備えることを特徴とする。
【００１７】
ベルト走行を続けると、ベルトが伸びてくる場合がある。ベルトの伸びが大きくなると、ベルトの緩み側の張力が低下して、摩擦伝動ベルトの場合にはスリップが大きくなり、歯付ベルトの場合には歯飛びが生じる場合がある。そのため、ベルトの伸びが大きくなった場合には、例えばプーリの軸間距離を変えてベルトを張り直すか、ベルトを新しいものに交換する必要がある。
【００１８】
上記の構成によると、２つの支持軸は、連結部材に固定されて、２つの回転体を回転自在にそれぞれ支持している。この支持軸は、回転体を介してベルトから力を受けている。荷重検出部は、２つの支持軸のうち第２回転体を支持する一方の支持軸が第２回転体を介してベルトの緩み側から受ける荷重を検出しており、判定部は、荷重検出部により検出された前記一方の支持軸に作用する力が、所定の値を下回るか否かを判定している。そのため、判定部による判定結果を基にして、ベルトの張り直し等を行うことにより、ベルトのスリップ等が生じる前にベルトの張り直し等を行うことができる。
【００１９】
請求項４のベルト張力調整装置は、請求項１又は２において、前記連結部材が、前記揺動軸が設けられる基部と、前記基部に連結され、前記２つの回転体をそれぞれ回転自在に支持する２つのアーム部とを有し、前記２つのアーム部のうち前記第２回転体を支持する一方のアーム部に取り付けられるとともに、前記一方のアーム部が第２回転体を介して前記ベルトの緩み側から受ける荷重を検出する荷重検出部と、前記荷重検出部により検出された前記一方のアーム部に作用する力が、所定の値を下回るか否かを判定する判定部とを備えることを特徴とする。
【００２０】
ベルト走行を続けると、ベルトが伸びてくる場合がある。ベルトの伸びが大きくなると、ベルトの緩み側の張力が低下して、摩擦伝動ベルトの場合にはスリップが大きくなり、歯付ベルトの場合には歯飛びが生じる場合がある。そのため、ベルトの伸びが大きくなった場合には、例えばプーリの軸間距離を変えてベルトを張り直すか、ベルトを新しいものに交換する必要がある。
【００２１】
上記の構成によると、連結部材は、揺動軸が設けられる基部と、この基部に連結されて、２つの回転体をそれぞれ回転自在に支持する２つのアーム部とを有している。このアーム部は、回転体を介してベルトから力を受けている。荷重検出部は、２つのアーム部のうち第２回転体を支持する一方のアーム部が第２回転体を介してベルトの緩み側から受ける荷重を検出しており、判定部は、荷重検出部により検出された前記一方のアーム部に作用する力が、所定の値を下回るか否かを判定している。そのため、判定部による判定結果を基にして、ベルトの張り直し等を行うことにより、ベルトのスリップ等が生じる前にベルトの張り直し等を行うことができる。
【００２２】
請求項５のベルト張力調整装置は、請求項１又は２において、前記回転体又は前記回転体の回転軸が、所定の位置にあるか否かを検出する位置検出部を備えることを特徴とする。
【００２３】
ベルト走行を続けると、ベルトが伸びてくる場合がある。ベルトの伸びが大きくなると、第１回転体の変位量が大きくなり、ベルトの張り側はほぼ直線状となり、第１回転体はそれ以上移動しない。従って、ベルトの緩み側を押圧する作用がなくなり、必要張力が得られなくなる。その結果、摩擦伝動ベルトの場合にはスリップが大きくなり、歯付ベルトの場合には歯飛びが生じる場合がある。そのため、ベルトの伸びが大きくなった場合には、例えばプーリの軸間距離を変えてベルトを張り直すか、ベルトを新しいものに交換する必要がある。
【００２４】
上記の構成によると、位置検出部は、回転体又は回転体の回転軸が、所定の位置にあるか否かを検出する。つまり、ベルトの伸びが大きくなり、回転体又は回転体の回転軸が限界の位置に移動したときに、位置検出部は、この回転体又は回転軸を検出するようになっている。従って、位置検出部の検出結果を基にして、ベルトの張り直し等を行うことにより、ベルトのスリップ等が生じる前にベルトの張り直し等を行うことができる。
【００２５】
請求項６のベルト張力調整装置の取付方法は、請求項１〜５の何れかに記載のベルト張力調整装置を、前記ベルト伝動機構に取り付ける方法であって、予め、前記第１、第２回転体、前記連結部材、及び、前記揺動軸が一体化された前記ベルト張力調整装置の前記揺動軸を、前記１つのプーリにおける回転軸と反対側の部分に取り付けることを特徴とする。
【００２６】
この構成によると、予め構成部材が一体化されたベルト張力調整装置の揺動軸をプーリに取り付けるだけでベルト張力調整装置の設置が完了するため、ベルト張力調整装置をベルト伝動機構に容易に取り付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態のベルト張力調整装置１は、駆動軸１０１に連結された駆動プーリ１０２と、従動軸１０３に連結された従動プーリ１０４とにわたってベルト１０５が巻き掛けられているベルト伝動機構１００に適用されている。なお、ベルト伝動機構１００は、複数の従動プーリを備える構成であってもよい。
【００２８】
駆動軸１０１の回転により駆動プーリ１０２を図１に示す矢印Ａの方向（図１中の反時計回り）に回転させると、ベルト１０５が走行し、これに伴って、従動プーリ１０４が回転するようになっている。ベルト張力調整装置１は、ベルト１０５の張力を調整するためのものであり、ベルト１０５の張り側と緩み側に後述する２つの回転体７、８がそれぞれ接触するように配置されている。
【００２９】
図示は省略するが、ベルト１０５は、ベルト長手方向に所定の間隔で複数の歯部が形成された歯付ベルトであって、駆動プーリ１０２及び従動プーリ１０４の外周面には、ベルト１０５の歯部に噛み合うような歯溝が形成されている。なお、ベルト１０５は、平ベルトやＶリブドベルト等の歯付ベルト以外のベルトであってもよい。この場合、プーリ１０２、１０４はベルトの種類に応じたものを用いる。
【００３０】
また、駆動軸１０１又は従動軸１０３は、軸に直交する方向に移動可能となっており、駆動軸１０１と従動軸１０３との軸間距離を変化させることができる。
【００３１】
また、図２に示すように、駆動プーリ１０２は、駆動軸１０１と反対側に、円柱状の突出部１０２ａを有している。突出部１０２ａの側面には複数のネジ孔が形成されており、ベルト張力調整装置１の後述する揺動軸２と突出部１０２ａとは、突出部１０２ａのネジ孔に螺合されたボルト１０によって固定されている。
【００３２】
図１に示すように、ベルト張力調整装置１は、第１回転体７と、第２回転体８と、第１支持軸５と、第２支持軸６と、アーム４と、アーム取付具３と、揺動軸２と、ベルト伸び検知手段１３とを有する。
【００３３】
図２に示すように、揺動軸２は、略筒状の固定部２ａと、揺動軸本体２ｂとを有する。固定部２ａは、駆動プーリ１０２の突出部１０２ａに被せられ、突出部１０２ａにボルト１０により固定されている。そのため、揺動軸２は、駆動プーリ１０２と一体的に回転するようになっている。揺動軸本体２ｂは、固定部２ａの一端から駆動軸１０１の反対側に延びており、駆動軸１０１と同軸上に位置している。また、揺動軸本体２ｂの先端面には、ネジ孔が形成されている。
【００３４】
アーム取付具３は、外筒部３ａと、外筒部３ａの内周面に固定された筒状の軸受（ボールベアリング）３ｂと、軸受３ｂの内周面の一部に固定された内筒部３ｃとを有する。そのため、内筒部３ｃと外筒部３ａとは、軸受３ｂを介して、相対回転可能となっている。
【００３５】
軸受３ｂの内側には、揺動軸本体２ｂが挿通されている。揺動軸本体２ｂの先端部は内筒部３ｃに当接しており、揺動軸本体２ｂと内筒部３ｃとは、揺動軸本体２ｂのネジ孔に螺合されたボルト１１によって固定されている。また、外筒部３ａの駆動プーリ１０２側の側面には、複数のネジ孔が形成されており、外筒部３ａとアーム４とは、外筒部３ａのネジ孔に螺合されたボルト１２によって固定されている。
【００３６】
図１及び図２に示すように、アーム（連結部材）４は、略Ｖ字状に形成された板状部材である。アーム４は、基部４ａと、この基部４ａに連結された第１アーム部４ｂ及び第２アーム部４ｃを有する。基部４ａはアーム取付具３に複数のボルト１１によって固定されている。そのため、アーム４は、アーム取付具３を介して揺動軸２に回転自在（揺動自在）に連結されている。また、第１アーム部４ｂの先端部には、第１支持軸５が固定されており、第２アーム部４ｃの先端部には第２支持軸６が固定されている。
【００３７】
図２に示すように、第１支持軸５及び第２支持軸６は、それぞれ、第１アーム部４ｂ及び第２アーム部４ｃから駆動プーリ１０５側に揺動軸２と平行に延在している。図１に示すように、第１支持軸５及び第２支持軸６は、外形が円柱状に形成されているが、角柱状に形成されていてもよい。また、揺動軸２の中心から第１支持軸５の中心までの距離は、揺動軸２の中心から第２支持軸６の中心までの距離よりも小さくなるように設定されている。
【００３８】
第１回転体７及び第２回転体８は、円筒状の部材であって、その内周面には、それぞれ筒状の軸受（ボールベアリング）９が配置されている。第１回転体７及び第２回転体８は、軸受９を介して、第１支持軸５及び第２支持軸６にそれぞれ回転自在に連結されている。そのため、アーム４は、２つの回転体７、８をそれぞれ回転自在に支持するとともに、これら２つの回転体７、８を連結することとなる。
【００３９】
第１回転体７及び第２回転体８は、駆動プーリ１０２と従動プーリ１０４にわたって巻き掛けられたベルト１０５の張り側と緩み側の外周面にそれぞれ接触している。そのため、第１回転体７には、ベルト１０５の張り側の張力（荷重）が作用し、第２回転体８には、ベルト１０５の緩み側の張力（荷重）が作用している。
【００４０】
ここで、図１に示すように、揺動軸２（駆動軸１０１）の中心を通り、駆動軸１０１と従動軸１０３を結ぶ直線に直交する直線を基準線Ｃとする。揺動軸２の中心と第２支持軸６の中心とを結ぶ直線と、基準線Ｃとがなす角度をアーム角θとする。図４は、アーム角θを変化させたときのベルト経路長（弛みのない状態でのベルト１０５の長さ）の変化を示すグラフである。図４に示すように、アーム角θが所定の角度θ１のときに、ベルト経路長は最も短いＬ１となり、アーム角θがθ１よりも大きくなる程、ベルト経路長は長くなる。無負荷状態でのベルト１０５の全周は、最短のベルト経路長Ｌ１以上であることが好ましい。
【００４１】
ベルト１０５が走行を続けると、ベルト１０５が伸びてくる場合がある。ベルト１０５の伸びが大きくなると、第１回転体７の変位量が大きくなり、ベルト１０５の張り側はほぼ直線状となり、第１回転体７はそれ以上移動しない。従って、ベルト１０５の緩み側を押圧する作用がなくなり、必要張力が得られなくなる。
【００４２】
ベルト１０５の緩み側の張力が低下すると、歯飛びが生じる場合がある。また、ベルト１０５として摩擦伝動ベルトを用いた場合には、スリップが大きくなる場合がある。そのため、ベルト１０５の伸びが大きくなった場合には、駆動軸１０１と従動軸１０３との軸間距離を変えてベルト１０５を張り直すか、ベルト１０５を新しいものに交換する必要がある。ベルト伸び検知手段１３は、ベルト１０５の伸びを検知して、ベルト１０５の伸びが許容範囲を超えたときに、ベルトの張り直し等が必要であることを使用者に知らせるにためのものである。
【００４３】
図１に示すように、ベルト伸び検知手段１３は、歪ゲージ１４と図示しない判定部と警報部とを有する。
【００４４】
図１及び図２に示すように、歪ゲージ（荷重検出部）１４は、第２支持軸６の側面に貼り付けられている。詳細には、第２支持軸６のベルト１０５側の部分に貼り付けられているが、ベルト１０５側と反対側の部分に貼り付けられていてもよい。歪ゲージ１４とは、金属部材の伸縮による電気抵抗の変化を検出することにより、金属部材の歪み量を検出するセンサである。第２支持軸６は、第２回転体８を介してベルト１０５の緩み側から力を受けるため、曲げ歪みが生じている。歪ゲージ１４は、第２支持軸６のこの曲げ歪みを検出するものである。歪ゲージ１４によって、第２支持軸６の歪みを検出することにより、ベルト１０５の緩み側の張力を検出することとなる。
【００４５】
歪ゲージ１４は判定部（図示省略）に連結されており、歪ゲージ１４による検出結果は判定部に送られる。判定部は、検出された第２支持軸６の歪み量が、所定時間継続して所定の値を下回るか否かを判定する。即ち、判定部は、ベルト１０５の緩み側の張力が所定時間継続して所定の値を下回るか否かを判定することとなる。
【００４６】
判定部は、検出された歪み量が所定の値を下回った場合には、警報部（図示省略）に発令命令を送信するようになっている。警報部は、判定部から送信された発令命令を受けた場合に、ベルトの張り直し等が必要であることを知らせるための音や光などによる警報を発令するようになっている。そのため、ベルト１０５の歯飛び等が生じる前に、ベルト１０５の張り直し等を行うことができる。
【００４７】
以上説明したベルト張力調整装置１をベルト伝動機構１００に取り付ける際には、予め、揺動軸２とアーム取付具３、及び、アーム４とアーム取付具３をそれぞれボルト１１、１２によって固定して、ベルト張力調整装置１の各構成部材（判定部及び警報部を除く）を組み付けて一体化しておく。この状態で、揺動軸２の固定部２ａを、駆動プーリ１０２の突出部１０２ａにボルト１０により固定する。
【００４８】
その後、ベルト１０５を駆動プーリ１０２と従動プーリ１０４に巻き掛ける。このとき、ベルト１０５を巻き掛けやすいように、駆動軸１０１と従動軸１０３との軸間距離を短くしておき、ベルト１０５を装着した後で軸間距離を調整してもよいが、無負荷状態でのベルト１０５の全周がＬ１よりも長い場合には、駆動軸１０１と従動軸１０３の軸間距離を短くしなくても、ベルト１０５を容易にプーリ１０２、１０４に取り付けることができるため、駆動軸１０１及び従動軸１０３を固定した状態でベルト１０５を取り付けてもよい。なお、無負荷状態でのベルト１０５の全周がＬ１よりも長い場合には、ベルト１０５の走行を開始する際には、第２回転体８をベルト１０５の緩み側に軽く押し当てておく。
【００４９】
次に、ベルト張力調整装置１の作用について説明する。
ベルト１０５に掛かる負荷が上昇した場合、ベルト１０５の張り側の張力が増加することとなり、ベルト１０５の張り側によって第１回転体７が押圧されるため、アーム４が揺動軸２を中心として図３中の矢印Ｂの方向（反時計回り）に回転（揺動）する。このとき、第１回転体７と第２回転体８とはアーム４により連結されているため、アーム４の揺動に伴い、第２回転体８がベルト１０５の緩み側を押圧して、ベルト１０５の緩み側に張力を付与する。
【００５０】
逆に、ベルト１０５に掛かる負荷が低下した場合、ベルト１０５の張り側の張力が減少し、ベルト１０５の緩み側の張力が増加することとなり、ベルト１０５の緩み側によって第２回転体８が押圧されて、アーム４が図３中の矢印Ｂと反対方向（時計回り）に揺動し、第１回転体７がベルト１０５の張り側を押圧する。
【００５１】
このように、ベルト１０５の張力の増加する側によって、第１回転体７又は第２回転体８が押圧されて移動することにより、ベルト１０５の張力が急激に上昇するのを緩和することができる。その結果、駆動軸１０１や従動軸１０３に連結されている軸受や、ベルト１０５に過大な負荷が掛かるのが防止でき、ベルト１０５等の部品を長寿命化できる。
【００５２】
また、同時に、第２回転体８又は第１回転体７が、ベルト１０５の張力の低下する側を押圧し、ベルト１０５に張力を付与するため、ベルト１０５が弛むのを防止できる。その結果、ベルト１０５が浮き上がることなく従動プーリ１０４に円滑に噛み合うので、ベルト１０５の歯飛びや外れを防止できる。さらに、ベルトの張力変動に起因するベルト１０５の振動による騒音を防止できる。
【００５３】
また、ベルト伝動機構１００にベルト張力調整装置１を設けない場合には、停止時であっても、ベルトにはある程度大きい張力（初期張力）を必要とする。一方、本実施形態では、駆動プーリ１０２が回転を開始した際に、第２回転体８がベルト１０５の緩み側を押圧することにより、ベルト１０５に適正な張力を付与することができるため、停止時のベルト１０５の張力（初期張力）を低くすることができる。そのため、ベルト１０５に不要な負荷が掛からず、ベルト１０５を長寿命化できる。また、特に、無負荷状態でのベルト１０５の全周がＬ１以上である場合には、初期張力が０になるため、ベルト１０５に掛かる不要な負荷をより低減できる。
【００５４】
また、上述したように、ベルト張力調整装置１をベルト伝動機構１００に取り付ける際、予め、ベルト張力調整装置１の各構成部材が組み付けられて一体化されるため、この一体化されたベルト張力調整装置１の揺動軸２をプーリに取り付けるだけで、ベルト張力調整装置１の設置が完了する。また、揺動軸２は、駆動プーリ１０２の駆動軸１０１と反対側の部分（突出部１０２ａ）に取り付けられるが、駆動プーリ１０２の駆動軸１０１と反対側は、駆動プーリ１０２の駆動軸１０１側に比べて、スペース（設置スペース、作業スペース）が確保しやすい。そのため、ベルト張力調整装置１を取り付ける作業が非常に容易なものとなる
【００５５】
また、本実施形態のベルト張力調整装置１を、既存のベルト伝動機構１００に用いる場合には、既存の駆動プーリを、突出部１０２ａが形成された駆動プーリ１０２に交換するだけでよい。なお、プーリの交換は、プーリの回転軸の交換に比べて容易に行うことができる。
【００５６】
なお、本実施形態では、歪ゲージ１４は、第２支持軸６に貼り付けられているが、第２アーム部４ｃに貼り付けられていてもよい。第２アーム部４ｃは、第２回転体８及び第２支持軸６を介してベルト１０５の緩み側から力を受けることにより、せん断歪みが生じる。この歪み量を歪ゲージによって検出することにより、ベルト１０５の緩み側の張力の変化を検出することができる。
【００５７】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態のベルト張力調整装置２０１について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を用いて適宜その説明を省略する。
【００５８】
図５に示すように、本実施形態のベルト張力調整装置２０１は、ベルト伸び検知手段の構成が異なる以外は、前記第１実施形態と同様の構成である。本実施形態のベルト伸び検知手段２０２は、位置検出センサ２０３と警報部（図示省略）とを備える。位置検出センサ２０３としては、所謂近接センサ（近接スイッチ）が用いられている。近接センサは、金属部材が近づいたときの電磁界の変化を検知することにより非接触で金属部材を検出するものである。
【００５９】
前記第１実施形態でも述べたように、ベルト１０５の伸びが大きくなると、第１回転体７の変位量が大きくなって、ベルト１０５の張り側はほぼ直線状となり、第１回転体７はそれ以上移動しない。従って、ベルト１０５の緩み側を押圧する作用がなくなり、必要張力が得られなくなる。このとき、アーム角θは限界値αまで大きくなる。位置センサ２０３は、アーム角θが限界値αとなり、第１支持軸５が限界の位置に移動したときに、第１支持軸５を検出するように配置されている。即ち、位置センサ２０３は、第１支持軸５が、所定の位置にあるか否かを検出している。
【００６０】
位置検出センサ２０３は、所定時間継続して第１支持軸５を検出した場合には、警報部に発令命令を送信するようになっている。警報部は、位置検出センサ２０３からの発令命令を受けた場合に、張り直し等が必要であることを知らせるための警報を発令するようになっている。そのため、ベルト１０５の歯飛び等が生じる前に、ベルト１０５の張り直し等を行うことができる。
【００６１】
なお、本実施形態では、位置検出センサ２０３は、第１支持軸５を検出するように配置されているが、第１回転体７を検出するように配置されていてもよい。また、第２支持軸６又は第２回転体８を検出するように配置されていてもよい。
【００６２】
また、本実施形態では、位置検出センサ２０３として、非接触式の近接センサ（近接スイッチ）を用いているが、これに限定されるものではなく、例えば、接触式のリミットスイッチを用いてもよい。リミットスイッチは、アーム角θが角度αとなったときに、第１支持軸５（又は第２支持軸６）に接触して第１支持軸５（又は第２支持軸６）を検出できるように配置される。
【００６３】
以上、本発明の好適な実施形態として、第１実施形態及び第２実施形態を説明したが、上記の実施形態は以下のように変更して実施することができる。
【００６４】
１］前記第１、第２実施形態では、揺動軸２とアーム取付具３、及び、アーム４とアーム取付具３はボルトによって脱着可能に構成されているが、製造時に一体化されていてもよい。
【００６５】
２］前記第１、第２実施形態では、第１支持軸５（第２支持軸６）は、一端がアーム４に固定され、他端が第１回転体７（第２回転体８）に回転自在に連結されているが、一端がアーム４に回転自在に連結され、他端が第１回転体７（第２回転体８）に固定されていてもよい。なお、この場合、第２支持軸６は第２回転体８と一体的に回転しており、曲げ歪みが生じないため、前記第１実施形態の歪ゲージ１４は、第２アーム部４ｃに貼り付ける必要がある。
【００６６】
３］第１回転体７及び第２回転体８は、ベルト１０５の張り側及び緩み側の内周面にそれぞれ接触するように構成されていてもよい。
【００６７】
４］揺動軸２は、従動プーリ１０４に取り付けられてもよい。但し、複数の従動プーリ１０４を有するベルト伝動機構１００にベルト張力調整装置１を用いる場合には、ベルト１０５の張り側と緩み側に２つの回転体７、８を接触させるために、揺動軸２を駆動プーリ１０２に取り付けることが好ましい。従って、前記第１、第２実施形態のように揺動軸２を駆動プーリ１０２に取り付けた場合、従動プーリ１０４の数が変化しても、常に２つの回転体７、８をベルト１０５の張り側と緩み側に接触させることができるため、この点においては、前記第１、第２実施形態の方が好ましい。
【００６８】
５］前記第１、第２実施形態では、揺動軸２は、アーム取付具３を介してアーム４に揺動自在に連結されているが、アーム４に固定されていてもよい。この場合、揺動軸２と駆動プーリ１０２とを揺動可能に連結する必要があるが、駆動プーリ１０２に軸受を備えた取付部品を設けておき、この取付部品に揺動軸２を固定することにより、揺動軸２と駆動プーリ１０２とが揺動可能に連結されるよう構成することが好ましい。これにより、揺動軸２を駆動プーリ１０２に取り付ける作業が、ボルト等を用いた簡易な作業だけで済む。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るベルト張力調整装置をベルト伝動機構に適用した状態を示す図である。
【図２】図１のI-I線断面図である。
【図３】図１の状態から連結部材が揺動した状態を示す図である。
【図４】アーム角θとベルトの経路長との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態に係るベルト張力調整装置をベルト伝動機構に適用した状態を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１、２０１ ベルト張力調整装置
２ 揺動軸
３ アーム取付具
４ アーム（連結部材）
４ａ 基部
４ｂ 第１アーム部
４ｃ 第２アーム部
５ 第１支持軸
６ 第２支持軸
７ 第１回転体
８ 第２回転体
１３、２０２ ベルト伸び検知手段
１４ 歪ゲージ（荷重検出部）
１５ 判定部
２０３ 位置検出センサ（位置検出部）
１００ ベルト伝動機構
１０１ 駆動軸
１０２ 駆動プーリ
１０３ 従動軸
１０4 従動プーリ
１０５ ベルト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動プーリと従動プーリとを含む複数のプーリにベルトが懸架されたベルト伝動機構に用いられ、前記ベルトの張力を調整するベルト張力調整装置であって、
前記ベルトの張り側に接触する第１回転体と、
前記ベルトの緩み側に接触する第２回転体と、
前記第１回転体と前記第２回転体とをそれぞれ回転自在に支持するとともに、これら２つの回転体を連結する連結部材と、
前記連結部材に設けられた揺動軸とを備え、
前記第１、第２回転体、前記連結部材、及び、前記揺動軸が一体化された状態で、前記複数のプーリのうちの１つのプーリにおける回転軸と反対側の部分に、前記揺動軸と前記回転軸とが同軸上に位置するように取り付けられることを特徴とするベルト張力調整装置。
【請求項２】
前記１つのプーリが、駆動プーリであることを特徴とする請求項１に記載のベルト張力調整装置。
【請求項３】
前記連結部材に固定されるとともに、前記２つの回転体を回転自在に支持する２つの支持軸と、
前記２つの支持軸のうち前記第２回転体を支持する一方の支持軸に取り付けられるとともに、前記一方の支持軸が第２回転体を介して前記ベルトの緩み側から受ける荷重を検出する荷重検出部と、
前記荷重検出部により検出された前記一方の支持軸に作用する力が、所定の値を下回るか否かを判定する判定部と
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のベルト張力調整装置。
【請求項４】
前記連結部材が、
前記揺動軸が設けられる基部と、
前記基部に連結され、前記２つの回転体をそれぞれ回転自在に支持する２つのアーム部とを有し、
前記２つのアーム部のうち前記第２回転体を支持する一方のアーム部に取り付けられるとともに、前記一方のアーム部が第２回転体を介して前記ベルトの緩み側から受ける荷重を検出する荷重検出部と、
前記荷重検出部により検出された前記一方のアーム部に作用する力が、所定の値を下回るか否かを判定する判定部と
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のベルト張力調整装置。
【請求項５】
前記回転体又は前記回転体の回転軸が、所定の位置にあるか否かを検出する位置検出部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のベルト張力調整装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載のベルト張力調整装置を、前記ベルト伝動機構に取り付ける方法であって、
予め、前記第１、第２回転体、前記連結部材、及び、前記揺動軸が一体化された前記ベルト張力調整装置の前記揺動軸を、前記１つのプーリにおける回転軸と反対側の部分に取り付けることを特徴とするベルト張力調整装置の取付方法。
【請求項１】
駆動プーリと従動プーリとを含む複数のプーリにベルトが懸架されたベルト伝動機構に用いられ、前記ベルトの張力を調整するベルト張力調整装置であって、
前記ベルトの張り側に接触する第１回転体と、
前記ベルトの緩み側に接触する第２回転体と、
前記第１回転体と前記第２回転体とをそれぞれ回転自在に支持するとともに、これら２つの回転体を連結する連結部材と、
前記連結部材に設けられた揺動軸とを備え、
前記第１、第２回転体、前記連結部材、及び、前記揺動軸が一体化された状態で、前記複数のプーリのうちの１つのプーリにおける回転軸と反対側の部分に、前記揺動軸と前記回転軸とが同軸上に位置するように取り付けられることを特徴とするベルト張力調整装置。
【請求項２】
前記１つのプーリが、駆動プーリであることを特徴とする請求項１に記載のベルト張力調整装置。
【請求項３】
前記連結部材に固定されるとともに、前記２つの回転体を回転自在に支持する２つの支持軸と、
前記２つの支持軸のうち前記第２回転体を支持する一方の支持軸に取り付けられるとともに、前記一方の支持軸が第２回転体を介して前記ベルトの緩み側から受ける荷重を検出する荷重検出部と、
前記荷重検出部により検出された前記一方の支持軸に作用する力が、所定の値を下回るか否かを判定する判定部と
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のベルト張力調整装置。
【請求項４】
前記連結部材が、
前記揺動軸が設けられる基部と、
前記基部に連結され、前記２つの回転体をそれぞれ回転自在に支持する２つのアーム部とを有し、
前記２つのアーム部のうち前記第２回転体を支持する一方のアーム部に取り付けられるとともに、前記一方のアーム部が第２回転体を介して前記ベルトの緩み側から受ける荷重を検出する荷重検出部と、
前記荷重検出部により検出された前記一方のアーム部に作用する力が、所定の値を下回るか否かを判定する判定部と
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のベルト張力調整装置。
【請求項５】
前記回転体又は前記回転体の回転軸が、所定の位置にあるか否かを検出する位置検出部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のベルト張力調整装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載のベルト張力調整装置を、前記ベルト伝動機構に取り付ける方法であって、
予め、前記第１、第２回転体、前記連結部材、及び、前記揺動軸が一体化された前記ベルト張力調整装置の前記揺動軸を、前記１つのプーリにおける回転軸と反対側の部分に取り付けることを特徴とするベルト張力調整装置の取付方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−９１０２７（Ｐ２０１０−９１０２７Ａ）
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６２５４８（Ｐ２００８−２６２５４８）
【出願日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【出願人】（０００００６０６８）三ツ星ベルト株式会社 (730)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【出願人】（０００００６０６８）三ツ星ベルト株式会社 (730)
【Ｆターム（参考）】
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