サイレンスはより速く、より長い寿命を意味します。
同期ベルトはモーションシステムに広く用いられており、チェーンよりも滑らかな動作と優れた高速性能を備え、精密用途のVベルトに見られるような滑りや伸びの問題もありません。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。チェーン駆動よりも静かですが、同期ベルトは一部の用途や環境では許容できない騒音を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、同期設計がチェーンや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噛み合いという特性に起因しています。まず、ベルトがプーリーに噛み合う際の衝撃によって、しばしば「叩きつける」ような音に例えられる騒音が発生します。この音は、特にベルト速度が低い場合に顕著になります。次に、ベルトの歯がプーリーの溝に噛み合う際に、両部品の間に空気が閉じ込められ、その後排出されます。このため、風船から空気が抜けるような音がします。この現象は、高速走行時のベルト騒音の大きな要因となります。
同期ベルトの騒音に影響を与えるもう一つの要因は、ベルト張力です。同期ベルトは通常、高張力で運転されるため、共鳴しやすい性質があります(ギターの弦を弾いたときのように)。ベルトとプーリーの材質も騒音に影響を与える可能性があります。例えば、ポリウレタンベルトはネオプレン(ゴム)素材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)プーリーは金属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連しており、プーリーの寸法精度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が重なり合うと、ベルト駆動システムは不快な、あるいは有害なレベルの騒音を発生する可能性があります。特に複数のベルトシステムが近接して動作している場合は顕著です。しかし、同期ベルトによって発生する騒音レベルを低減する方法はあります。
サイズと設計の観点から見ると、同期ベルトから発生する騒音はベルト幅とベルト速度に直接関係しています。(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、発生する騒音の周波数も高くなります。)また、騒音はプーリーの直径にも反比例します。したがって、アプリケーションが許す限り、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、プーリーの直径を大きくするなどがあります。
取り付けと操作の観点からは、プーリーの角度ずれ(プーリー軸の平行度)が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、プーリーの適切な位置合わせを確実に行うことで騒音を低減できます。また、ベルトの張力が適切でないと、ベルトの歯とプーリーの溝の間に不要な干渉が生じ、これも不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、ベルトの歯付き面にナイロン製のカバーを施すことで騒音対策が可能で、噛み合い時に発生する騒音を低減します。また、プーリーに溝を切ることで、ベルトとプーリーが噛み合う際に発生する低圧の空気を逃がす経路を確保できます。
もう一つの低騒音化対策は、ベルトの歯がプーリと噛み合う際の「転がり動作」を改善するために、歯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、ベルトの歯に「オフセット二重螺旋パターン」と呼ばれるものが用いられています。この設計では、ベルトの歯が2組並んでいますが、180度オフセットされているため、一方の歯(ベルトの片側)から発生するノイズの周波数は、もう一方の歯から発生するノイズの周波数と180度位相がずれており、効果的にノイズを打ち消します。
投稿日時: 2020年2月10日