沈黙は、より速く、より長い寿命を意味する。
同期ベルトは、チェーンよりもスムーズな動作と優れた高速性能を実現し、精密用途でVベルトにつきものの滑りや伸びといった問題がないため、モーションシステムで広く用いられています。しかし、同期ベルト(歯付きベルト)の欠点の一つは、発生する騒音です。チェーン駆動よりは静かではありますが、同期ベルトでも用途や環境によっては許容できないほどの騒音が発生する場合があります。
同期ベルトの騒音は、ほとんどの場合、同期ベルトがチェーンやVベルトよりも優れている理由である、ベルトとプーリーのかみ合いによって発生します。まず、ベルトがプーリーに噛み合う際の単純な衝撃によって、しばしば「パタパタ」という音に例えられる騒音が発生します。これは、ベルトの回転速度が低い場合に特に顕著です。次に、ベルトの歯がプーリーの溝に噛み合うと、2つの部品の間に空気が閉じ込められ、その後排出されます。このとき発生する音は、風船から空気が抜けるような音に例えることができます。この現象は、高速回転時のベルト騒音の大きな原因となります。
同期ベルトの騒音の原因となるもう一つの要因は、ベルトの張力です。同期ベルトは通常、高張力で動作するため、(ギターの弦を弾いたときのように)容易に共振します。ベルトとプーリーの材質も騒音に影響を与えます。例えば、ポリウレタン製のベルトはネオプレン(ゴム)製のベルトよりも騒音が大きく、ポリカーボネート(熱可塑性ポリマー)製のプーリーは金属製のプーリーよりも騒音が大きい傾向があります。プーリーから発生する騒音は、プーリーの寸法精度にも関係しており、これはベルトの歯とプーリーの溝の噛み合いの滑らかさを左右します。
これらの様々な要因の影響を総合すると、特に複数のベルトシステムが近接して稼働している場合、ベルト駆動システムから不快な、あるいは有害なレベルの騒音が発生する可能性が容易に生じます。しかし、同期ベルトから発生する騒音レベルを低減する方法は存在します。
サイズと設計の観点から見ると、同期ベルトによって発生する騒音は、ベルト幅とベルト速度に直接関係します。(ベルト幅が広いほど共振しやすく、ベルト速度が速いほど騒音が大きくなるだけでなく、周波数も高くなります。)また、騒音はプーリーの直径に反比例します。したがって、用途が許せば、騒音を低減する簡単な方法としては、ベルト速度を下げる、ベルト幅を狭くする、またはプーリーの直径を大きくすることが挙げられます。
取り付けと操作の観点から、プーリーの適切な位置合わせを行うことで騒音を低減できます。角度のずれ(プーリー軸の平行度)は、ベルトとプーリーフランジの接触につながる可能性があるためです。また、ベルトの張力が適切でない場合、ベルトの歯とプーリーの溝が不必要に干渉し、これも不必要な騒音の原因となります。
一部のメーカーは、「低騒音」設計の同期ベルトを提供しています。製造面では、ベルトの歯面にナイロン製のカバーを施すことで、噛み合い時に発生する騒音を低減できます。また、プーリーに溝を刻むことで、ベルトとプーリーが噛み合う際に空気が逃げる低圧経路が確保されます。
もう一つの低騒音化対策は、ベルトの歯がプーリーと噛み合う際の「回転運動」を改善するために、歯形の形状を変更することです。そのような設計の一つとして、「オフセット二重らせんパターン」と呼ばれるものがベルトの歯に用いられています。この設計では、ベルトには2組の歯が並んでいますが、それぞれ180度ずれています。そのため、一方のベルトの歯(ベルトの片側)から発生する騒音の周波数は、もう一方のベルトの歯から発生する騒音の周波数と180度位相がずれており、効果的に騒音を打ち消すことができます。
投稿日時:2020年2月10日





