ベルト駆動装置のベンドプーリの取り付けは張り側か緩み側どちらがいいですか?
ベルトの駆動でテークアッププーリを駆動源とした場合に,張り側と緩み側どちらかの,ベンドプーリーを内側に寄せる事で,接触角を大きくしようと考えていますが,張り側と緩み側どちらを寄せた方がより大きな有効張力を得られるのですか?公式からだとクリープ角が大きくなる方が良いと思うのですが,いまいちクリープ角のとらまえかたが分かりません
先ず,摩擦伝動においては,ご存知のように一般的にオイラー(Euler)の式より,次式で表されます。
\mathrm{e}^{\mu \theta} = \frac{T_t}{T_s} (1)
{T_e}={T_t}-{T_s}={T_t}(1-\mathrm{e}^{\mu \theta}) (2)
次に,クリープについてですが,これはベルト固有の縦弾性係数により変わることが経験的に分かっていますが,上式では表せません。クリープは,どの程度までの負荷にスリップすることなく力を伝えることができるかの指針になりますので,Vベルト平ベルトの各メーカにどのタイプのベルトをどのように使用すれば良いかをお問い合わせ頂くことをお勧めします。
なお,クリープ角につきましては,文献(1)をご参照ください.今回の主なるお問合わせにつきましては,下図のような機構でお考えだと思いますので,これを基本に以下回答させていただきます。

  1. 接触角を大きくしたい;これは,式(1)からもお分かりのように接触角が大きくなれば,同じテンション及び軸荷重を与えても有効張力{T_e}を大きく出来ます。
  2. ベンドプーリ(テンションプーリ)を張り側,緩み側どちらに配置した方が有効張力を大きく出来るか?;どちら側に配置しましても駆動プーリとの接触角が同じであれば変わりませんが,ベンドプーリ(テンションプーリ)をどちらにつけた方が良いかと言う点につきましては,緩み側に配置するのをお勧めします。理由は,ボルトの締め付けによる固定式,スプリングなどの可動式何れにしましても,張り側に配置しますとそれに対して大きな力が必要となりますので,ベアリングなどの軸受,シャフト径,スプリングのバネ定数などもそれに応じた強力なものが必要となりますし,早期故障の原因となるからです。
  3. 上の図で表していますが,このような機構の場合は下側は張り側に,上側は緩み側になるようにモータの配置及び回転方向も考慮した方が良いです。
    理由は,下側に緩み側が来ますと,プーリ間のスパンが長くなればなる程,ベルト重量が重くなればなる程,ベルトの自重により接触角が小さくなるからです。緩み側が上側であれば接触角を大きく取りやすくなると言うことが言えます。
    また,レイアウト及び,メンテナンス上も上側の方が楽だとも言えます。
  4. 今回ご検討されている機構が図と違い,原動プーリ,従動プーリが垂直に近い場合も緩み側にベンドプーリ(テンションプーリ)をつけていただくことにつきましては変わりません。
記号 意味 単位
T_t 張り側張力 [N]
T_s 緩み側張力 [N]
T_e 有効張力 [N]
F_w 軸荷重 [N]
\mathrm{e} 自然対数の底 [-]
\mu ベルトとプーリ間の摩擦係数 [-]
\theta プーリとベルト間の接触角 [rad]

参考文献(1):ベルト伝動懇話会編,ベルト伝動・精密搬送の実用設計(養賢堂発行),pp. 24-27.