JP6133833B2 - Link plate - Google Patents

Description

本発明は、繊維強化プラスチック製の動力伝達チェーンを構成するリンクプレートの構成に関する。 The present invention relates to a structure of a link plate constituting a power transmission chain made of fiber reinforced plastic.

既存の動力伝達用チェーンは金属製とプラスチック製、および金属・プラスチックを併用したもの、短繊維を用いた繊維強化プラスチック（FRP）製等がある。金属チェーンは強度はあるが重い、錆びる、伸びる、駆動速度に制限がある、駆動時の音が大きい、潤滑油が必要など、概して使用上の難点となる特徴がある。一方、樹脂チェーンは金属チェーンに比べ強度は落ちるが軽い、錆びない、駆動時の音が小さい、潤滑油は不要等の特徴がある。また、短繊維を用いたFRP製は、プラスチック製よりは強度、耐摩耗性は上がるが、短繊維が方向性なく互いに絡みあっているのみであるため繊維自体の有する強度を活かすことができない。これらチェーンは、互の短所を補い合う性格のものであるが、互の長所を活かしたものとなっていない。金属製の長所としては、高強度を得られることである。プラスチック製は、金属のような強度はないが、軽い、錆びない、摺動用給油が不要、駆動音が小さい特徴がある。プラスチックチェーンに高強度の特性が付与されれば、金属製・プラスチック製の全長所を持つ従来にない理想的チェーンとなる。本発明は、このチェーンを得ることを課題としている。金属製、プラスチック製は量産性に優れており、従い、販売価格も比較的低廉にできる。理想のチェーンも価格的考慮がなされなければならない。価格の高低は製造工程数に大きく依存することから、製造工程数を低減し、結果としてユーザーに受け入れられる妥当な価格とすることも大きな課題である。 Existing power transmission chains include those made of metal and plastic, a combination of metal and plastic, and fiber reinforced plastic (FRP) using short fibers. Metal chains are strong but heavy, rusted, stretched, limited in driving speed, loud during driving, and require lubricating oil. On the other hand, the resin chain has characteristics that the strength is lower than that of the metal chain, but it is light, does not rust, has a low sound during driving, and does not require lubricating oil. In addition, although FRP made of short fibers has higher strength and wear resistance than those made of plastic, the short fibers are only entangled with each other with no directivity, so that the strength of the fibers themselves cannot be utilized. These chains are complementary to each other's weaknesses, but do not take advantage of each other's strengths. As an advantage made of metal, high strength can be obtained. Plastic is not as strong as metal, but it is light, does not rust, does not require lubrication for sliding, and has low drive noise. If high strength properties are given to the plastic chain, it will become an unprecedented ideal chain with the full length of metal and plastic. An object of the present invention is to obtain this chain. Metal and plastic products are excellent in mass production, and the selling price can be relatively low. The ideal chain must also be priced. Since the price level greatly depends on the number of manufacturing processes, it is also a big challenge to reduce the number of manufacturing processes and, as a result, to obtain a reasonable price acceptable to the user.

実用に際し、強くて、軽くて、錆びない、伸びない、高速駆動ができる、耐磨耗性が高く、静粛であり、潤滑油を必要としない動力伝達チェーンが望まれている。 In practical use, a power transmission chain that is strong, light, does not rust, does not stretch, can be driven at high speed, has high wear resistance, is quiet, and does not require lubricating oil is desired.

FRPは軽くて強度もあり、従って、高速駆動が可能となり、錆びない、繊維の高い剛性ゆえに伸びない、物との衝突音は小さい特徴があり、FRPでチェーンができれば理想のチェーンが得られる。 FRP is light and strong, so it can be driven at high speed, does not rust, does not stretch because of the high rigidity of the fiber, and has a low impact sound with objects. If FRP can create a chain, an ideal chain can be obtained.

下記先行技術文献に見られるように、これまでにFRP製チェーン用リンクプレートの製造方法が検討されている。 特許文献１は、細い繊維を所要の形状まで巻きつけ樹脂で粘着固定していく、いわゆる、フィラメントワインディング法であり、特許文献２は、長繊維の３次元織物シートを平行配置した２本のパイプあるいは中子等に巻きつける、シートワインディング法でリンクプレート外形を有するロッドを作製し、そのロッドをスライスしてリンクプレートを得る方法である。現状のフィラメントワインディング法、シートワインディング法とも、平行配置した２本の孔（軸）の内周部に繊維を配向することができない。内周部に繊維を配向するには特許文献１の図６、図７のように２本の孔（軸）周りに巻きつけた外周部繊維を内周部に押し曲げて互を接着せざるを得ない。この方法で作ったリンクプレートは繊維の強度を活かしきれない欠点がある。何故ならば、リンクプレートの２つの孔（軸）に引張り力が働くと、強度評定は押し曲げて接着した部分の接着強度（引き剥し強度＝樹脂の引張り強度）となるためである。仮に、引き剥がしが起こると繊維はいわば弛んだ状態となるため、軸/軸の負荷は押し曲げた繊維を引き伸ばすように働き、結果として軸間間隔が伸びることになる。繊維の強度を活かすには弛みのない繊維自体を直接に引張るようにする必要がある。特許文献２で製作されたリンクプレートは２本の孔（軸）の外周に巻かれた繊維自体に引張力が働くため、繊維強度を活かすことができる。しかしながら、内周部には繊維配向がないため、リンクプレートに捻り等が加わった場合にリンクプレートの孔に取り付けられるパイプ等軸材に緩みが発生する欠点がある。本来、チェーン荷重は引張り力が優勢であるが、駆動時のみならず、チェーンの取り付け作業中等にもチェーンには引張り力以外の外力の掛かる場合がある。リンクプレートの孔（軸）間隔の変動は、スプロケットとの噛み合いを悪くし、動力伝達能力を悪くすることから、孔（軸）間隔の変動を押さえる必要がある。特許文献１の図８は内周部を樹脂で満たす方法を提示しているが、樹脂のみでは強度的に不満足である。特許文献３は、内周部にも繊維材を配向する方法を提示しているが、内周部を薄い繊維シートで満たすにはその繊維シート量が多くなる欠点がある。 As can be seen in the following prior art documents, methods for producing FRP chain link plates have been studied so far. Patent Document 1 is a so-called filament winding method in which thin fibers are wound to a required shape and adhesively fixed with a resin. Patent Document 2 describes two pipes in which three-dimensional fabric sheets of long fibers are arranged in parallel. Alternatively, a rod having a link plate outer shape is produced by a sheet winding method wound around a core or the like, and the rod is sliced to obtain a link plate. In both the current filament winding method and the sheet winding method, fibers cannot be oriented on the inner peripheral portion of two holes (shafts) arranged in parallel. In order to orient the fibers on the inner periphery, the outer peripheral fibers wound around two holes (shafts) are pushed and bent to the inner periphery as shown in FIGS. I do not get. The link plate made by this method has a drawback that the strength of the fiber cannot be fully utilized. This is because, when a tensile force acts on the two holes (shafts) of the link plate, the strength rating is the adhesive strength of the portion that has been pressed and bent (peeling strength = resin tensile strength). If peeling occurs, the fiber is in a relaxed state, so that the shaft / shaft load acts to stretch the pressed fiber, resulting in an increase in the inter-axis spacing. In order to make use of the strength of the fiber, it is necessary to pull the fiber itself without slack. Since the link plate manufactured in Patent Document 2 exerts a tensile force on the fiber itself wound around the outer periphery of the two holes (shafts), the fiber strength can be utilized. However, since there is no fiber orientation in the inner peripheral portion, there is a drawback in that a shaft or the like attached to the hole of the link plate is loosened when twisting or the like is applied to the link plate. Originally, the tensile force is dominant in the chain load, but an external force other than the tensile force may be applied to the chain not only during driving but also during the installation of the chain. The fluctuation in the hole (shaft) interval of the link plate deteriorates the meshing with the sprocket and the power transmission capability, so it is necessary to suppress the fluctuation of the hole (shaft) distance. FIG. 8 of Patent Document 1 presents a method of filling the inner periphery with resin, but the resin alone is unsatisfactory in strength. Patent Document 3 presents a method of orienting the fiber material also on the inner peripheral portion, but there is a drawback that the amount of the fiber sheet increases in order to fill the inner peripheral portion with a thin fiber sheet.

特開昭６１−２１１５５７号公報JP-A-61-211557 特開２００３−１０６３８０号公報JP 2003-106380 A 特開２０１３−２２１５５０号広報JP 2013-221550 PR

先行技術文献の諸製法の欠点の克服が課題である。 The problem is to overcome the drawbacks of the prior art documents.

課題は、特許文献１の図６、図７のように、二つの孔（軸）に長繊維を幾重かに巻き掛け、巻きかけた長繊維を樹脂で固めたものを、いわば芯部とし、この芯部の周りに張力をかけた状態の繊維を巻きつけてリンクプレート形状を製作することにより克服できる。リンクプレートにかかる張力は芯部周りに巻いた長繊維が受け持つ。一方、芯部もFRP製であるのでその形状を変形しようとする負荷に対し、先行特許文献１あるいは２の製法によるものより耐性がある。この耐性は、巻き掛け数が多いほど高まる。製法としては、フィラメントワインディング法、シートワインディング法共に可能である。この製法では、芯部と外周巻き掛け繊維部との間に空間ができる。引っ張り強度以外の負荷に対する耐性は、芯部の長繊維部が受け持つので、この空間は、そのままでもよいが、先行特許文献１・図８のように樹脂あるいはFRPで埋めれば、強度向上に寄与する。なお、芯部とその周りに巻きかける繊維とは別シートでもよいし、あるいは連続したシートを用いてもよい。 The problem is that, as shown in FIGS. 6 and 7 of Patent Document 1, long fibers are wound around two holes (shafts) several times, and the wound long fibers are solidified with a resin, so to speak, as a core part. This can be overcome by winding a fiber in a tensioned state around the core to produce a link plate shape. The tension applied to the link plate is handled by the long fibers wound around the core. On the other hand, since the core part is also made of FRP, it is more resistant to the load that tries to deform its shape than the process according to the prior patent document 1 or 2. This resistance increases as the number of windings increases. As a manufacturing method, both a filament winding method and a sheet winding method are possible. In this manufacturing method, a space is formed between the core portion and the outer periphery wound fiber portion. Since the long fiber portion of the core is responsible for resistance to loads other than tensile strength, this space may be left as it is, but if it is filled with resin or FRP as in the prior patent documents 1 and 8, it contributes to strength improvement. . The core and the fibers wound around the core may be separate sheets, or a continuous sheet may be used.

本発明のチェーンは軽量、高強度、伸びない、錆びない、摺動用給油不要、高速駆動が可能、耐磨耗性が高い、駆動時音は静かであり、現在使われている多様なチェーンを代替できる。特に、大型動力伝達装置においては、チェーンの重量軽減は装置の伝達効率を大きく向上する。 The chain of the present invention is lightweight, high-strength, does not stretch, does not rust, does not require lubrication for sliding, can be driven at high speed, has high wear resistance, and has a quiet sound when driven. Can be substituted. In particular, in a large power transmission device, reducing the weight of the chain greatly improves the transmission efficiency of the device.

チェーンの一般的構造図General structure diagram of chain リンクプレートの芯部製造の方法Link plate core manufacturing method 芯部周りに長繊維シートを巻きつけてできるリンクプレート切り出しロッドLink plate cutting rod made by winding a long fiber sheet around the core リンクプレート（実施例１）Link plate (Example 1) 芯部/外周部間を樹脂等で埋めたリンクプレート（実施例２）Link plate in which the space between the core and outer periphery is filled with resin (Example 2) 全複合材製チェーンAll composite chain

1枚ないしは複数枚のFRPシートを二本のパイプないしロッドに捲きつけて芯部を製作し、芯部外周にFRPシートを巻き掛けロッドを製作し、当ロッドを所要厚さに切断してFRPリンクプレートを製造する。あるいは、繊維の巻き掛け（フィラメントワインディング）で所要厚さのリンクプレートを作ることもできる。 One or more FRP sheets are wound around two pipes or rods to produce the core, the FRP sheet is wound around the outer circumference of the core to produce the rod, and the rod is cut to the required thickness to produce FRP. Manufacture link plates. Alternatively, a link plate having a required thickness can be formed by fiber winding (filament winding).

図２は、一枚ないしは複数枚重ねたFRPシートを二本の平行に配置したパイプ２に複数重に捲き掛けて固化し、二本のパイプの相対位置を固定して得られるリンクプレートロッドの芯部３を示す。 FIG. 2 shows a link plate rod obtained by placing one or a plurality of FRP sheets on a plurality of parallel pipes 2 and placing them on a plurality of layers to solidify them and fixing the relative positions of the two pipes. The core part 3 is shown.

図３は芯部の周りに所要の外形寸法が得られるまでFRPシート６を巻きつけて得られたリンクプレートロッドを示す。FRPシート（織物）の縦あるいは横糸いずれか一方がパイプ２の軸に垂直となるようにシートを配置し、張力を掛けながら巻き掛ける。 FIG. 3 shows the link plate rod obtained by winding the FRP sheet 6 until the required outer dimensions are obtained around the core. Arrange the sheet so that either the warp or weft of the FRP sheet (woven fabric) is perpendicular to the axis of the pipe 2, and wrap it while applying tension.

図４はパイプ軸と直角に所要厚さに図３で得られたリンクプレートロッドをスライスして得られた、リンクプレートである。 FIG. 4 is a link plate obtained by slicing the link plate rod obtained in FIG. 3 to a required thickness perpendicular to the pipe axis.

図５は図４の芯部と外周部との間の隙間を樹脂あるいはFRPで埋めた例を示す。 FIG. 5 shows an example in which the gap between the core portion and the outer peripheral portion of FIG. 4 is filled with resin or FRP.

得られたリンクプレートを用いてチェーンを構成するには、図１に見られるように２枚のリンクプレートをピン等で結合し、リンクプレートがピンから離脱しないようにする必要がある。金属チェーンでは、ピンのカシメ等により離脱を防止しているが、複合材のピン等を用いる場合には接着あるいはピン端部を加熱変形することにより緊結することができる。図６は図４と図５で構成された全複合材製ホローピンチェーンイメージである。図４同志、図５同志でチェーンを構成することもできる。 In order to construct a chain using the obtained link plate, it is necessary to connect the two link plates with pins or the like as shown in FIG. 1 so that the link plates do not separate from the pins. In the metal chain, detachment is prevented by caulking or the like of the pin. However, when a composite pin or the like is used, it can be fastened by bonding or by heat-deforming the pin end. FIG. 6 is an image of an all-composite hollow pin chain constructed in FIGS. 4 and 5. 4 and FIG. 5 can also constitute a chain.

現在主流である金属チェーン、プラスチックチェーンに対し、これらチェーンの長所を全て併せ持つチェーンを提供する。既存チェーンに取って代わることができる。
金属チェーンは重いがゆえに、動力伝達に際し、チェーン駆動エネルギーを余分に食う、あるいは、軽量ではあるがプラスチックチェーンでは強度が足りない等、従来チェーンの短所を全て克服したチェーンが、産業上希求されている。複合材チェーンは産業機械等のエネルギー効率を大きく改良する。 We offer chains that have all the advantages of metal chains and plastic chains that are currently mainstream. Can replace existing chains.
Because metal chains are heavy, there is a need in the industry for chains that overcome all the shortcomings of conventional chains, such as using excessive chain drive energy when transmitting power, or being light but lacking in strength with plastic chains. Yes. Composite chains greatly improve the energy efficiency of industrial machinery and the like.

１ リンクプレート
２ 複合材パイプあるいは軸穴
３ 芯部
５ 樹脂等隙間埋め材
６ FRPシート
1 Link plate 2 Composite pipe or shaft hole 3 Core 5 Resin gap filling material 6 FRP sheet

Claims (1)

1枚の繊維織物シートを複数重に巻きそれを樹脂で固めて作られた、平板で繋がった２本の平行なパイプを芯部とし、当該芯部のまわりに繊維織物シートの縦糸あるいは横糸がパイプ中心線に直角となり、かつ二本のパイプ間で繊維織物シートを撓ませることなく所要厚さまで巻きつけて樹脂で固化してできる外周部とから成るリンクプレート。

Two parallel pipes connected by a flat plate made by winding a single fiber fabric sheet in layers and solidifying it with resin are used as the core, and the warp or weft of the fiber fabric sheet is placed around the core. A link plate comprising an outer peripheral portion that is perpendicular to a pipe center line and is formed by winding a fiber woven fabric sheet to a required thickness without bending between two pipes and solidifying with resin.

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