JP2001032909A - ベルト駆動装置 - Google Patents
ベルト駆動装置Info
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- JP2001032909A JP2001032909A JP11203455A JP20345599A JP2001032909A JP 2001032909 A JP2001032909 A JP 2001032909A JP 11203455 A JP11203455 A JP 11203455A JP 20345599 A JP20345599 A JP 20345599A JP 2001032909 A JP2001032909 A JP 2001032909A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 機械装置を安全，安定に動作できるベルト張
力の検知ならびにベルト駆動伝達力の検出を容易に行
う。 【解決手段】 ベルトの張力による伸びがなく、かつ、
たるみのない状態を示している。駆動プーリ１には接触
子Ｘが、従動プーリ２には接触子Ｙが配置され、巻き掛
けられているベルト３上に形成された薄膜抵抗に接触し
ている。
力の検知ならびにベルト駆動伝達力の検出を容易に行
う。 【解決手段】 ベルトの張力による伸びがなく、かつ、
たるみのない状態を示している。駆動プーリ１には接触
子Ｘが、従動プーリ２には接触子Ｙが配置され、巻き掛
けられているベルト３上に形成された薄膜抵抗に接触し
ている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はベルト駆動装置に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、機械装置に置いては、動力部
と、この動力部によって駆動され所望の動作を行う動機
構部を有し、この動力部と動機構部をつなぐ駆動伝達部
を有する。
と、この動力部によって駆動され所望の動作を行う動機
構部を有し、この動力部と動機構部をつなぐ駆動伝達部
を有する。
【０００３】前記駆動伝達部は、ギヤ、チェーン、ベル
トなどが一般的に利用される。一例として、電子写真プ
リンタにおいては、ステップモータあるいはＤＣモー
タ、ＡＣモータなどの駆動部を有し、転写ローラ、定着
ローラ、感光体ローラなどの動機構部を有し、これらを
つなぐギヤ、ベルトなどの駆動伝達部を有する。あるい
は前記動機構部として転写ベルト、定着ベルト、感光体
ベルトなどを有する場合もある。
トなどが一般的に利用される。一例として、電子写真プ
リンタにおいては、ステップモータあるいはＤＣモー
タ、ＡＣモータなどの駆動部を有し、転写ローラ、定着
ローラ、感光体ローラなどの動機構部を有し、これらを
つなぐギヤ、ベルトなどの駆動伝達部を有する。あるい
は前記動機構部として転写ベルト、定着ベルト、感光体
ベルトなどを有する場合もある。
【０００４】このような駆動伝達部、あるいは動機構部
に利用されるベルトにおいては、駆動精度や寿命など所
期の設計性能を発揮するために、張力の管理が重要であ
る。これは、ベルトの張力が設計どおりでない場合は、
駆動力の伝達が不安定または不十分となり、機械動作が
不安定または不良となるためである。
に利用されるベルトにおいては、駆動精度や寿命など所
期の設計性能を発揮するために、張力の管理が重要であ
る。これは、ベルトの張力が設計どおりでない場合は、
駆動力の伝達が不安定または不十分となり、機械動作が
不安定または不良となるためである。
【０００５】また同様に、機械装置駆動時の動力部の出
力状態、あるいは駆動伝達部の伝達力状態、あるいは動
機構部の負荷状態を検出することも、機械の異常状態の
検知には重要である。もしも機械装置がこれらの検知手
段のいずれも有していない場合には、動力部の異常のた
めに駆動伝達部あるいは動機構部が異常または危険な動
作状態となったり、駆動伝達部または動機構部の異常の
ために動力部が破損するなど、機械故障のみならず人体
やその他の資産に対しても危険を及す可能性があるため
である。
力状態、あるいは駆動伝達部の伝達力状態、あるいは動
機構部の負荷状態を検出することも、機械の異常状態の
検知には重要である。もしも機械装置がこれらの検知手
段のいずれも有していない場合には、動力部の異常のた
めに駆動伝達部あるいは動機構部が異常または危険な動
作状態となったり、駆動伝達部または動機構部の異常の
ために動力部が破損するなど、機械故障のみならず人体
やその他の資産に対しても危険を及す可能性があるため
である。
【０００６】従来のベルト駆動装置について図面を参照
して詳細に説明する。
して詳細に説明する。
【０００７】図１０は第１の従来例を示す断面図であ
る。（例えば、特開平１０−００９３６８号公報参
照）。図１０に示すベルト駆動装置は、シャフトに固定
されるシャフト固定部１０１と、外周にベルト１０２が
掛けられるベルト懸架部１０３と、シャフト固定部１０
１とベルト懸架部１０３とを接続するように設けられる
薄肉部１０４とを具備する。そして、薄肉部１０４のね
じれ歪みを検出する歪みゲージ１０５を設ける。ベルト
１０２をベルト懸架部１０３に懸架して駆動すると、ベ
ルト１０２に負荷される荷重に応じてシャフト固定部１
０１とベルト懸架部１０３の間の薄肉部１０４がねじれ
変形し、この薄肉部１０４のねじれ歪みを歪みゲージ１
０５で検出することによってベルト１０２に負荷される
荷重を導き出すことができる。
る。（例えば、特開平１０−００９３６８号公報参
照）。図１０に示すベルト駆動装置は、シャフトに固定
されるシャフト固定部１０１と、外周にベルト１０２が
掛けられるベルト懸架部１０３と、シャフト固定部１０
１とベルト懸架部１０３とを接続するように設けられる
薄肉部１０４とを具備する。そして、薄肉部１０４のね
じれ歪みを検出する歪みゲージ１０５を設ける。ベルト
１０２をベルト懸架部１０３に懸架して駆動すると、ベ
ルト１０２に負荷される荷重に応じてシャフト固定部１
０１とベルト懸架部１０３の間の薄肉部１０４がねじれ
変形し、この薄肉部１０４のねじれ歪みを歪みゲージ１
０５で検出することによってベルト１０２に負荷される
荷重を導き出すことができる。
【０００８】図１１は第２の従来例を示す断面図であ
る。（例えば、特開昭６２−２４０８２７号公報参
照）。図１１において、駆動プーリＰｒと従動プーリＰ
ｎとの間に歯付ベルト２０１が巻き掛けられており、歯
付ベルト２０１の背面は、アーム２０３に取付けられた
テンションプーリ２０２により押圧され歯付ベルト２０
１に張力が付与されている。
る。（例えば、特開昭６２−２４０８２７号公報参
照）。図１１において、駆動プーリＰｒと従動プーリＰ
ｎとの間に歯付ベルト２０１が巻き掛けられており、歯
付ベルト２０１の背面は、アーム２０３に取付けられた
テンションプーリ２０２により押圧され歯付ベルト２０
１に張力が付与されている。
【０００９】アーム２０３にはボルト用ねじを設けた支
持台２０６に、その先端に固体板２０５を一体化したね
じ付ボルト２０４を通してアーム２０３を押圧しベルト
張力を調整しており、固体板２０５の上に感圧導電性ゴ
ムＧが固着され、アーム２０３と接触している。
持台２０６に、その先端に固体板２０５を一体化したね
じ付ボルト２０４を通してアーム２０３を押圧しベルト
張力を調整しており、固体板２０５の上に感圧導電性ゴ
ムＧが固着され、アーム２０３と接触している。
【００１０】テンションプーリ２０２の押圧力による変
形により、感圧導電性ゴムＧの電気抵抗値が変化し、表
示機構に表示される。
形により、感圧導電性ゴムＧの電気抵抗値が変化し、表
示機構に表示される。
【００１１】図１２は第３の従来例を示す断面図であ
る。（例えば、特開昭５９−１６７４０３号公報参
照）。図１２に示すベルト駆動装置は、一対の光学セン
サ３２６，２３８がベルト３１０の動く方向に沿って所
定間隔をもって配置され、ベルト３１０には光学センサ
３２６，２３８により検出される一対の表示線３３２，
３３４が塗布されている。表示線３３２，３３４の動き
は光学センサ３２６，２３８により読み取られ、負荷状
態で動いている最中にベルト３１０が受ける伸長または
張力の度合が計算され表示される。
る。（例えば、特開昭５９−１６７４０３号公報参
照）。図１２に示すベルト駆動装置は、一対の光学セン
サ３２６，２３８がベルト３１０の動く方向に沿って所
定間隔をもって配置され、ベルト３１０には光学センサ
３２６，２３８により検出される一対の表示線３３２，
３３４が塗布されている。表示線３３２，３３４の動き
は光学センサ３２６，２３８により読み取られ、負荷状
態で動いている最中にベルト３１０が受ける伸長または
張力の度合が計算され表示される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上述した第１の従来の
従来のベルト駆動装置では、機械装置駆動時の動力部の
出力状態、あるいは動機構部の負荷状態を検出する事は
可能だが、駆動伝達部の伝達力状態を検出することがで
きない。また前述の張力の管理も不可能である。さら
に、検出部の構成が動力伝達経路に弾性変形を起しやす
い形状を設けるようになっているため、駆動伝達力の変
動に伴ってシャフト回転速度にむらを生じ高精度回転に
対しては不向きである。またこの薄肉部の破損時または
スリップリングの摩耗時の交換作業に手間がかかるとい
う問題もある。
従来のベルト駆動装置では、機械装置駆動時の動力部の
出力状態、あるいは動機構部の負荷状態を検出する事は
可能だが、駆動伝達部の伝達力状態を検出することがで
きない。また前述の張力の管理も不可能である。さら
に、検出部の構成が動力伝達経路に弾性変形を起しやす
い形状を設けるようになっているため、駆動伝達力の変
動に伴ってシャフト回転速度にむらを生じ高精度回転に
対しては不向きである。またこの薄肉部の破損時または
スリップリングの摩耗時の交換作業に手間がかかるとい
う問題もある。
【００１３】第２の従来の従来のベルト駆動装置では、
簡単な構成で前述の張力を管理することが可能である
が、間接的な検出であるために条件によっては精度が悪
化する。例えばテンションプーリの押込み量の変化に伴
うベルトの曲げ角度の変化すなわち張力方向の分力成分
の変化がある。
簡単な構成で前述の張力を管理することが可能である
が、間接的な検出であるために条件によっては精度が悪
化する。例えばテンションプーリの押込み量の変化に伴
うベルトの曲げ角度の変化すなわち張力方向の分力成分
の変化がある。
【００１４】また複数の点でベルトに張力付勢する場合
には、複数の検出部を構成する必要があり、また複数の
検出結果から間接的に張力を類推する必要があり、結果
として構成が複雑になってしまう。
には、複数の検出部を構成する必要があり、また複数の
検出結果から間接的に張力を類推する必要があり、結果
として構成が複雑になってしまう。
【００１５】また前述の機械装置駆動時の動力部の出力
状態、あるいは駆動伝達部の伝達力状態、あるいは動機
構部の負荷状態を検出することは不可能である。
状態、あるいは駆動伝達部の伝達力状態、あるいは動機
構部の負荷状態を検出することは不可能である。
【００１６】第３の従来の従来のベルト駆動装置では、
張力の管理も可能であり、機械装置駆動時の動力部の出
力状態、あるいは駆動伝達部の伝達力状態、あるいは動
機構部の負荷状態を検出する事も可能である。ただし、
ベルトの伸長量をベルト上に設けた標識手段が光学セン
サを通過する時間間隔をもってベルトの伸長量を算出し
ているため、一般的にはベルトの駆動においては速度変
動があるため、これをベルトの伸長量として検出してし
まうという問題がある。
張力の管理も可能であり、機械装置駆動時の動力部の出
力状態、あるいは駆動伝達部の伝達力状態、あるいは動
機構部の負荷状態を検出する事も可能である。ただし、
ベルトの伸長量をベルト上に設けた標識手段が光学セン
サを通過する時間間隔をもってベルトの伸長量を算出し
ているため、一般的にはベルトの駆動においては速度変
動があるため、これをベルトの伸長量として検出してし
まうという問題がある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】第１の発明のベルト駆動
装置は、駆動プーリと従動プーリと前記駆動プーリと従
動プーリに巻き掛けられたベルトと前記ベルトに張力を
与える付勢機構と含むベルト駆動装置において、前記ベ
ルトの歪みを電気的に検出する手段を備える。第２の発
明のベルト駆動装置は、第１の発明において、前記ベル
ト上に形成された薄膜抵抗と、この薄膜抵抗に複数箇所
で電気的に接触する接触子と、前記接触子間の抵抗値を
測定する回路とを備える。第３の発明のベルト駆動装置
は、第１の発明において、前記ベルトの材質がスチール
である。第４の発明のベルト駆動装置は、第１，第２，
または第３の発明において、前記ベルト上の原点標識
と、前記原点標識を検出する原点検出器とを有すること
により、前記ベルトの部分張力を検出する。第５の発明
のベルト駆動装置は、第２の発明において、前記薄膜の
材料がスチールよりも歪−で電気抵抗値変化率の大きい
物質である。第６の発明のベルト駆動装置は、第２の発
明において、前記接触子を断続的に前記薄膜に接触させ
て、前記薄膜の摩耗を減少させる。
装置は、駆動プーリと従動プーリと前記駆動プーリと従
動プーリに巻き掛けられたベルトと前記ベルトに張力を
与える付勢機構と含むベルト駆動装置において、前記ベ
ルトの歪みを電気的に検出する手段を備える。第２の発
明のベルト駆動装置は、第１の発明において、前記ベル
ト上に形成された薄膜抵抗と、この薄膜抵抗に複数箇所
で電気的に接触する接触子と、前記接触子間の抵抗値を
測定する回路とを備える。第３の発明のベルト駆動装置
は、第１の発明において、前記ベルトの材質がスチール
である。第４の発明のベルト駆動装置は、第１，第２，
または第３の発明において、前記ベルト上の原点標識
と、前記原点標識を検出する原点検出器とを有すること
により、前記ベルトの部分張力を検出する。第５の発明
のベルト駆動装置は、第２の発明において、前記薄膜の
材料がスチールよりも歪−で電気抵抗値変化率の大きい
物質である。第６の発明のベルト駆動装置は、第２の発
明において、前記接触子を断続的に前記薄膜に接触させ
て、前記薄膜の摩耗を減少させる。
【００１８】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して詳細に説明する。
して詳細に説明する。
【００１９】図１は本発明の第１の実施形態を示す模式
側面図であり、ベルトの張力による伸びがなく、かつ、
たるみのない状態を示している。駆動プーリ１には接触
子Ｘが、従動プーリ２には接触子Ｙが配置され、巻き掛
けられているベルト３上に形成された薄膜抵抗に接触し
ている。
側面図であり、ベルトの張力による伸びがなく、かつ、
たるみのない状態を示している。駆動プーリ１には接触
子Ｘが、従動プーリ２には接触子Ｙが配置され、巻き掛
けられているベルト３上に形成された薄膜抵抗に接触し
ている。
【００２０】図２は図１のＳ−Ｓ断面図であり、厚さＴ
B 、幅ＷB のベルト５の全周にわたって厚さＴC 、ＷC
の薄膜抵抗５が一様に形成されている。
B 、幅ＷB のベルト５の全周にわたって厚さＴC 、ＷC
の薄膜抵抗５が一様に形成されている。
【００２１】図３は図１の機械構成の電気的等価回路で
ある。接触子Ｘ，Ｙ間は巻き掛けられたベルト３上に形
成された薄膜抵抗５を介して接続されており、２つの電
気抵抗Ｒ01，Ｒ02の並列接続と等価である。
ある。接触子Ｘ，Ｙ間は巻き掛けられたベルト３上に形
成された薄膜抵抗５を介して接続されており、２つの電
気抵抗Ｒ01，Ｒ02の並列接続と等価である。
【００２２】図４は図１で省略された付勢機構４の詳細
を示す模式断面図である。
を示す模式断面図である。
【００２３】図５は図４の電気的等価回路である。次
に、本発明の動作について説明する。図１におけるベル
トの張力、たるみのない状態を変数の添字0 で表す。図
４におけるベルトの付勢機構の付勢力Ｆが従動プーリに
働いている状態を変数の添字1 で表す。いま、図１にお
ける張力Ｔ01、Ｔ02は、ベルトに張力がかかっていない
状態であるので、次の関係がある。
に、本発明の動作について説明する。図１におけるベル
トの張力、たるみのない状態を変数の添字0 で表す。図
４におけるベルトの付勢機構の付勢力Ｆが従動プーリに
働いている状態を変数の添字1 で表す。いま、図１にお
ける張力Ｔ01、Ｔ02は、ベルトに張力がかかっていない
状態であるので、次の関係がある。
【００２４】Ｔ01＝Ｔ02＝０ プーリ軸間距離Ｌ01、Ｌ02は自然長状態であるので、こ
れを改めてＬ0 とすると、次の関係がある。
れを改めてＬ0 とすると、次の関係がある。
【００２５】Ｌ01＝Ｌ02＝Ｌ0 ここで、図２における薄膜抵抗のヤング率をＥC 、ポア
ソン比をνC 、体積抵抗率をρ、断面積をＡC とし、ベ
ルトのヤング率をＥB 、ポアソン比をνB 、断面積をＡ
B とすると、図３に示す抵抗Ｒ01、Ｒ02は以下の関係が
ある。 Ｒ01＝Ｒ02＝ρ（Ｌ0 ＋πｈ）／ＡC0 ここで、ｈは駆動プーリならびに従動プーリの半径であ
る。
ソン比をνC 、体積抵抗率をρ、断面積をＡC とし、ベ
ルトのヤング率をＥB 、ポアソン比をνB 、断面積をＡ
B とすると、図３に示す抵抗Ｒ01、Ｒ02は以下の関係が
ある。 Ｒ01＝Ｒ02＝ρ（Ｌ0 ＋πｈ）／ＡC0 ここで、ｈは駆動プーリならびに従動プーリの半径であ
る。
【００２６】図３に示すように、接触子ＸＹ間の抵抗が
上記Ｒ01、Ｒ02からなるとすると、その合成抵抗Ｒ0 は
以下の式で表される。 Ｒ0 ＝１／（１／Ｒ01＋１／Ｒ02）＝Ｒ01／２＝ρ（Ｌ
0 ＋πｈ）／２ＡC0 次に、図４に示す状態において、付勢力Ｆによってベル
トにかかる張力がＴ11、Ｔ12に変化し、これに伴ってベ
ルトが伸びプーリ軸間距離が図１の状態からδ11、δ12
だけ伸びたとする。
上記Ｒ01、Ｒ02からなるとすると、その合成抵抗Ｒ0 は
以下の式で表される。 Ｒ0 ＝１／（１／Ｒ01＋１／Ｒ02）＝Ｒ01／２＝ρ（Ｌ
0 ＋πｈ）／２ＡC0 次に、図４に示す状態において、付勢力Ｆによってベル
トにかかる張力がＴ11、Ｔ12に変化し、これに伴ってベ
ルトが伸びプーリ軸間距離が図１の状態からδ11、δ12
だけ伸びたとする。
【００２７】Ｔ11＝Ｔ12＝Ｔ1 Ｔ11＋Ｔ12＝２Ｔ1 ＝Ｆ δ11＝δ12＝δ1 上記のδ1 は、ベルトのバネ定数が薄膜抵抗のバネ定数
より十分大きいすなわち ＥC ＡC ＜＜ＥB ＡB の関係があるとき、フックの法則から、下記の式で表さ
れる。 δ1 ＝Ｌ0 Ｔ1 ／ＥB ＡB0 このときのベルトの断面積の変化をみるために、上記条
件でのベルト断面積ＡB1を 求めると、 ＡB1＝ＴB1×ＷB1 ＝ＴB0（１−νB Ｔ1 ／ＥB ＡB0）×ＷB0（１−νB Ｔ1 ／ＥB ＡB0） ＝ＴB0×ＷB0｛１−２（νB Ｔ1 ／ＥB ＡB0）＋（νB Ｔ1 ／ＥB ＡB0）^ ２｝ ≒ＴB0×ＷB0＝ＡB0 上記近似の妥当性を検討するために、ベルトが鋼材であ
ったとして下記の物性をもっている場合に試算してみる
と、 ＷB0＝１０mm、 ＴB0＝０．１mm、 νB ＝０．３、 ＥB ＝２１０００Kgf/mm2 、 σBmax＝１００Kgf/mm2 、 ベルトの許容張力Ｔ1maxは、 Ｔ1max＝σmax ×ＷB0×ＴB0＝１００Kgf よって、 （νB Ｔ1max／ＥB ＡB0）＝０．００１ となり、Ｔ1 がＴ1max以下であればこの値以下となるこ
とから、上記の近似が妥当であることがわかる。
より十分大きいすなわち ＥC ＡC ＜＜ＥB ＡB の関係があるとき、フックの法則から、下記の式で表さ
れる。 δ1 ＝Ｌ0 Ｔ1 ／ＥB ＡB0 このときのベルトの断面積の変化をみるために、上記条
件でのベルト断面積ＡB1を 求めると、 ＡB1＝ＴB1×ＷB1 ＝ＴB0（１−νB Ｔ1 ／ＥB ＡB0）×ＷB0（１−νB Ｔ1 ／ＥB ＡB0） ＝ＴB0×ＷB0｛１−２（νB Ｔ1 ／ＥB ＡB0）＋（νB Ｔ1 ／ＥB ＡB0）^ ２｝ ≒ＴB0×ＷB0＝ＡB0 上記近似の妥当性を検討するために、ベルトが鋼材であ
ったとして下記の物性をもっている場合に試算してみる
と、 ＷB0＝１０mm、 ＴB0＝０．１mm、 νB ＝０．３、 ＥB ＝２１０００Kgf/mm2 、 σBmax＝１００Kgf/mm2 、 ベルトの許容張力Ｔ1maxは、 Ｔ1max＝σmax ×ＷB0×ＴB0＝１００Kgf よって、 （νB Ｔ1max／ＥB ＡB0）＝０．００１ となり、Ｔ1 がＴ1max以下であればこの値以下となるこ
とから、上記の近似が妥当であることがわかる。
【００２８】同様にして薄膜抵抗の断面積の変化には以
下の関係がある。
下の関係がある。
【００２９】 ＡC1＝ＴC1×ＷC1 ≒ＴC0×ＷC0＝ＡC0 以上から、付勢力Ｆによって図１の状態から図４の状態
へ変化した場合のベルト及び薄膜抵抗の断面積変化は無
視して良いことがわかる。上記の近似をもって、図４の
状態における接触子ＸＹ間の電気抵抗値Ｒ1 、すなわち
図５におけるＲ11、Ｒ12を求めると、下記のように表さ
れる。 Ｒ11＝Ｒ12＝ρ（Ｌ0 ＋πｈ＋δ1 ）／ＡC1 ≒ρ（Ｌ0 ＋πｈ＋δ1 ）／ＡC0 ＝Ｒ01＋ρδ1 ／ＡC0 ＝Ｒ01＋（ρＬ0 ／ＥB ＡB0ＡC0）Ｔ1 ∴ Ｒ1 ＝１／（１／Ｒ11＋１／Ｒ12） ＝Ｒ11／２ ＝｛Ｒ01＋（ρＬ0 ／ＥB ＡB0ＡC0）Ｔ1 ｝／２ ＝Ｒ0 ＋（ρＬ0 ／ＥB ＡB0ＡC0）Ｔ1 ／２ 以上のことから、接触子ＸＹ間の抵抗値Ｒ1 を測定し、
ベルトならびに薄膜抵抗の物性値を用いて計算すること
により、付勢力Ｆによって発生しているベルト張力Ｔ1
を求めることができることがわかる。一般的に上記の抵
抗値Ｒ1 の変化量は微少であるため、ホイーストンブリ
ッジ回路を用いてその変化量を求める必要がある。ま
た、上記の式は抵抗値の測定のみでその他は物性値を用
いることで張力の算出が可能であることを示している
が、実用上は製造上のばらつきなどを考慮して必要であ
ればあらかじめ既知である付勢力Ｆを変化させてそのと
きの抵抗値Ｒ1 を測定することにより、上記のＲ0なら
びに（ρＬ0 ／ＥB ＡB0ＡC0）を実測することも可能で
ある。上述の例でベルトに静的な付勢力Ｆがかかってい
る状態でのベルトの張力Ｔ1を薄膜抵抗の電気抵抗値Ｒ1
の測定によって算出する事が可能であることを示し
た。
へ変化した場合のベルト及び薄膜抵抗の断面積変化は無
視して良いことがわかる。上記の近似をもって、図４の
状態における接触子ＸＹ間の電気抵抗値Ｒ1 、すなわち
図５におけるＲ11、Ｒ12を求めると、下記のように表さ
れる。 Ｒ11＝Ｒ12＝ρ（Ｌ0 ＋πｈ＋δ1 ）／ＡC1 ≒ρ（Ｌ0 ＋πｈ＋δ1 ）／ＡC0 ＝Ｒ01＋ρδ1 ／ＡC0 ＝Ｒ01＋（ρＬ0 ／ＥB ＡB0ＡC0）Ｔ1 ∴ Ｒ1 ＝１／（１／Ｒ11＋１／Ｒ12） ＝Ｒ11／２ ＝｛Ｒ01＋（ρＬ0 ／ＥB ＡB0ＡC0）Ｔ1 ｝／２ ＝Ｒ0 ＋（ρＬ0 ／ＥB ＡB0ＡC0）Ｔ1 ／２ 以上のことから、接触子ＸＹ間の抵抗値Ｒ1 を測定し、
ベルトならびに薄膜抵抗の物性値を用いて計算すること
により、付勢力Ｆによって発生しているベルト張力Ｔ1
を求めることができることがわかる。一般的に上記の抵
抗値Ｒ1 の変化量は微少であるため、ホイーストンブリ
ッジ回路を用いてその変化量を求める必要がある。ま
た、上記の式は抵抗値の測定のみでその他は物性値を用
いることで張力の算出が可能であることを示している
が、実用上は製造上のばらつきなどを考慮して必要であ
ればあらかじめ既知である付勢力Ｆを変化させてそのと
きの抵抗値Ｒ1 を測定することにより、上記のＲ0なら
びに（ρＬ0 ／ＥB ＡB0ＡC0）を実測することも可能で
ある。上述の例でベルトに静的な付勢力Ｆがかかってい
る状態でのベルトの張力Ｔ1を薄膜抵抗の電気抵抗値Ｒ1
の測定によって算出する事が可能であることを示し
た。
【００３０】次に、図６に示すとおり、駆動トルクτで
駆動プーリを駆動し、従動プーリに駆動対象機構（図示
せず）の負荷トルクかかっている場合について述べる。
この状態を変数の添字2 で表す。
駆動プーリを駆動し、従動プーリに駆動対象機構（図示
せず）の負荷トルクかかっている場合について述べる。
この状態を変数の添字2 で表す。
【００３１】駆動トルクが図中に示すとおり時計回りに
かかっているとして、従動プーリにかかっている負荷ト
ルクの影響で静止状態からベルトの張力Ｔ22は増加し、
Ｔ21は減少する。これに伴いベルトの伸びδ11はδ21に
減少し、δ12はδ22に増加する。この状態で、前述の計
算と同様にδを計算すると、フックの法則から下記の式
であらわされる。 δ21＝Ｌ0 ／ＥB ＡB0×Ｔ21 δ22＝Ｌ0 ／ＥB ＡB0×Ｔ22 また前述の近似をもって、図６の状態における接触子Ｘ
Ｙ間の電気抵抗値Ｒ2、すなわち図７におけるＲ21、Ｒ2
2を求めると、下記のように表される。 Ｒ21＝ρ（Ｌ0 ＋πｈ＋δ21）／ＡC2 ≒ρ（Ｌ0 ＋πｈ＋δ21）／ＡC0 ＝Ｒ01＋ρδ21／ＡC0 ＝Ｒ01＋（ρＬ0 ／ＥB ＡB0ＡC0）Ｔ21 同様に、 Ｒ22≒Ｒ01＋（ρＬ0 ／ＥB ＡB0ＡC0）Ｔ22 ∴ Ｒ2 ＝１／（１／Ｒ21＋１／Ｒ22） ＝１／（１／（Ｒ01＋（ρＬ0 ／ＥB ＡB0ＡC0）Ｔ21） ＋１／（Ｒ01＋（ρＬ0 ／ＥB ＡB0ＡC0）Ｔ22）） 一方、駆動プーリのトルクτは下記の式で表される。
かかっているとして、従動プーリにかかっている負荷ト
ルクの影響で静止状態からベルトの張力Ｔ22は増加し、
Ｔ21は減少する。これに伴いベルトの伸びδ11はδ21に
減少し、δ12はδ22に増加する。この状態で、前述の計
算と同様にδを計算すると、フックの法則から下記の式
であらわされる。 δ21＝Ｌ0 ／ＥB ＡB0×Ｔ21 δ22＝Ｌ0 ／ＥB ＡB0×Ｔ22 また前述の近似をもって、図６の状態における接触子Ｘ
Ｙ間の電気抵抗値Ｒ2、すなわち図７におけるＲ21、Ｒ2
2を求めると、下記のように表される。 Ｒ21＝ρ（Ｌ0 ＋πｈ＋δ21）／ＡC2 ≒ρ（Ｌ0 ＋πｈ＋δ21）／ＡC0 ＝Ｒ01＋ρδ21／ＡC0 ＝Ｒ01＋（ρＬ0 ／ＥB ＡB0ＡC0）Ｔ21 同様に、 Ｒ22≒Ｒ01＋（ρＬ0 ／ＥB ＡB0ＡC0）Ｔ22 ∴ Ｒ2 ＝１／（１／Ｒ21＋１／Ｒ22） ＝１／（１／（Ｒ01＋（ρＬ0 ／ＥB ＡB0ＡC0）Ｔ21） ＋１／（Ｒ01＋（ρＬ0 ／ＥB ＡB0ＡC0）Ｔ22）） 一方、駆動プーリのトルクτは下記の式で表される。
【００３２】 τ＝（Ｔ22−Ｔ21）ｈ ＝（ｈＥB ＡB0ＡC0／ρＬ0 ）×（Ｒ22−Ｒ21） 上記の式は、Ｒ22ならびにＲ21から駆動トルクτが算出
できることを示しているが、図６において測定可能であ
るのはＲ2 の値であり、前述のＲ2 の式を見てもわかる
とおりＲ21、Ｒ22を個別に求めることは不可能である。
従ってこの構成では駆動プーリのトルクτを算出する事
はできない。
できることを示しているが、図６において測定可能であ
るのはＲ2 の値であり、前述のＲ2 の式を見てもわかる
とおりＲ21、Ｒ22を個別に求めることは不可能である。
従ってこの構成では駆動プーリのトルクτを算出する事
はできない。
【００３３】図８（ａ），（ｂ）は本発明の第２の実施
形態を示す模式側面図である。図７に対して、ベルト上
に形成されている薄膜抵抗が周上で開放端を有している
こと、ベルトの原点標識とこの原点標識を検出する原点
検出器を有していること、ならびにベルト駆動手段（図
示せず）、これらを制御する制御手段（図示せず）、と
を有することが異なっている。図８（ａ）に示した状態
では、ベルト上の薄膜抵抗はベルト張力Ｔ21がかかって
いる側で接触子ＸＹ間を接続しており、その抵抗値Ｒ2
は回路図中のＲ22が開放状態であるため、Ｒ21に等し
い。同様に図８（ｂ）に示した状態では、ベルト上の薄
膜抵抗はベルト張力Ｔ22がかかっている側で接触子ＸＹ
間を接続しており、その抵抗値Ｒ2は回路図中のＲ21が
開放状態であるため、Ｒ22に等しい。
形態を示す模式側面図である。図７に対して、ベルト上
に形成されている薄膜抵抗が周上で開放端を有している
こと、ベルトの原点標識とこの原点標識を検出する原点
検出器を有していること、ならびにベルト駆動手段（図
示せず）、これらを制御する制御手段（図示せず）、と
を有することが異なっている。図８（ａ）に示した状態
では、ベルト上の薄膜抵抗はベルト張力Ｔ21がかかって
いる側で接触子ＸＹ間を接続しており、その抵抗値Ｒ2
は回路図中のＲ22が開放状態であるため、Ｒ21に等し
い。同様に図８（ｂ）に示した状態では、ベルト上の薄
膜抵抗はベルト張力Ｔ22がかかっている側で接触子ＸＹ
間を接続しており、その抵抗値Ｒ2は回路図中のＲ21が
開放状態であるため、Ｒ22に等しい。
【００３４】ベルト駆動状態での接触子ＸＹ間の抵抗値
の変化と原点検出器の信号を図９に示す。
の変化と原点検出器の信号を図９に示す。
【００３５】従って図８（ａ）、（ｂ）に示す構成にお
いては、前述のＲ21ならびにＲ22が個別に測定可能であ
るため、Ｔ21ならびにＴ22を算出することが可能とな
る。
いては、前述のＲ21ならびにＲ22が個別に測定可能であ
るため、Ｔ21ならびにＴ22を算出することが可能とな
る。
【００３６】さらに算出されたＴ21、Ｔ22を用いて駆動
トルクτを算出することが可能となる。上記の方式では
Ｒ21を検出するタイミングとＲ22を検出するタイミング
が時間的にずれているため、算出されたトルクτは厳密
には実際の値とは異なっており、Ｒ21とＲ 22との検出
期間内にベルトに過渡的な張力変動があった場合には、
算出されたトルクτには大きな誤差を含むことになる。
トルクτを算出することが可能となる。上記の方式では
Ｒ21を検出するタイミングとＲ22を検出するタイミング
が時間的にずれているため、算出されたトルクτは厳密
には実際の値とは異なっており、Ｒ21とＲ 22との検出
期間内にベルトに過渡的な張力変動があった場合には、
算出されたトルクτには大きな誤差を含むことになる。
【００３７】実用上この誤差が問題となる場合には、ベ
ルト上に互いに電気的に接続されていない薄膜抵抗をベ
ルト周上で逆位相となるよう２系統用意し、またそれぞ
れ個別に接触子を設けることにより、図８（ａ）の状態
において、Ｒ21ならびにR22を同時に測定することが可
能となり、この構成によれば上記の誤差を避けることも
可能である。
ルト上に互いに電気的に接続されていない薄膜抵抗をベ
ルト周上で逆位相となるよう２系統用意し、またそれぞ
れ個別に接触子を設けることにより、図８（ａ）の状態
において、Ｒ21ならびにR22を同時に測定することが可
能となり、この構成によれば上記の誤差を避けることも
可能である。
【００３８】これまでの説明では、簡単のためプーリ径
は駆動プーリ従動プーリとも等しくｈであると仮定した
が、これらがそれぞれｈa 、ｈb という異なる寸法であ
ってもその条件下で計算することにより、やはりベルト
張力ならびに駆動トルクを算出することが可能である。
また同様にベルト張力Ｔ01のかかっているベルト長をπ
ｈ＋Ｌ01、ベルト張力Ｔ0 2 のかかっているベルト長を
πｈ＋Ｌ02とし、その後の計算ではＬ01とＬ02は等しい
と仮定して計算したが、ベルト走行経路の違いなどによ
りこれらがそれぞれ異なる長さであってもそれぞれ一様
な張力がかかっているならば、その条件下で計算するこ
とにより、やはりベルト張力ならびに駆動トルクを算出
することが可能である。
は駆動プーリ従動プーリとも等しくｈであると仮定した
が、これらがそれぞれｈa 、ｈb という異なる寸法であ
ってもその条件下で計算することにより、やはりベルト
張力ならびに駆動トルクを算出することが可能である。
また同様にベルト張力Ｔ01のかかっているベルト長をπ
ｈ＋Ｌ01、ベルト張力Ｔ0 2 のかかっているベルト長を
πｈ＋Ｌ02とし、その後の計算ではＬ01とＬ02は等しい
と仮定して計算したが、ベルト走行経路の違いなどによ
りこれらがそれぞれ異なる長さであってもそれぞれ一様
な張力がかかっているならば、その条件下で計算するこ
とにより、やはりベルト張力ならびに駆動トルクを算出
することが可能である。
【００３９】
【発明の効果】本発明のベルト駆動装置は、ベルト張力
の検知ならびにベルト駆動伝達力の検知を行うことがで
きるという効果がある。
の検知ならびにベルト駆動伝達力の検知を行うことがで
きるという効果がある。
【図１】本発明の第１の実施形態を示す模式側面図であ
る。
る。
【図２】図１のＳ−Ｓ断面図である。
【図３】図１の機械構成の電気的等価回路である。
【図４】図１で省略された付勢機構４の詳細を示す模式
断面図である。
断面図である。
【図５】図４の電気的等価回路である。
【図６】ベルトに駆動トルクがかかった状態を示す模式
側面図である。
側面図である。
【図７】図６と電気的等価回路である。
【図８】（ａ），（ｂ）は本発明の第２の実施形態を示
す模式側面図である。
す模式側面図である。
【図９】図８（ａ），（ｂ）における接触子Ｘ，Ｙ間抵
抗値ならびに原点検出信号の変化を示すグラフである。
抗値ならびに原点検出信号の変化を示すグラフである。
【図１０】第１の従来例を示す断面図である。
【図１１】第２の従来例を示す断面図である。
【図１２】第３の従来例を示す断面図である。
１ 駆動プーリ ２ 従動プーリ ３ ベルト ４ 付勢機構 ５ 薄膜抵抗
Claims (6)
- 【請求項１】 駆動プーリと従動プーリと前記駆動プー
リと従動プーリに巻き掛けられたベルトと前記ベルトに
張力を与える付勢機構と含むベルト駆動装置において、
前記ベルトの歪みを電気的に検出する手段を備えること
により前記ベルトの張力を検出することを特徴とするベ
ルト駆動装置。 - 【請求項２】 前記ベルト上に形成された薄膜抵抗と、
この薄膜抵抗に複数箇所で電気的に接触する接触子と、
前記接触子間の抵抗値を測定する回路とを備える請求項
１記載のベルト駆動装置。 - 【請求項３】 前記ベルトの材質がスチールである請求
項１記載のベルト駆動装置。 - 【請求項４】 前記ベルト上の原点標識と、前記原点標
識を検出する原点検出器とを有することにより、前記ベ
ルトの部分張力を検出する請求項１，２または３記載の
ベルト駆動装置。 - 【請求項５】 前記薄膜の材料がスチールよりも歪−で
電気抵抗値変化率の大きい物質である請求項２記載のベ
ルト駆動装置。 - 【請求項６】 前記接触子を断続的に前記薄膜に接触さ
せて、前記薄膜の摩耗を減少させる請求項２記載のベル
ト駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11203455A JP2001032909A (ja) | 1999-07-16 | 1999-07-16 | ベルト駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11203455A JP2001032909A (ja) | 1999-07-16 | 1999-07-16 | ベルト駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001032909A true JP2001032909A (ja) | 2001-02-06 |
Family
ID=16474417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11203455A Pending JP2001032909A (ja) | 1999-07-16 | 1999-07-16 | ベルト駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001032909A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009055863A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Hytem Co Ltd | 除糞用コンベアベルトの監視装置 |
| CN101224844B (zh) * | 2007-01-15 | 2010-06-02 | 株式会社日立建筑系统 | 乘客传送装置的带张力监视装置 |
| CN104075837A (zh) * | 2014-06-30 | 2014-10-01 | 北京天源科创风电技术有限责任公司 | 钢丝皮带张力自动监测系统和监测方法及风电机变桨系统 |
| WO2016104125A1 (ja) * | 2014-12-25 | 2016-06-30 | コニカミノルタ株式会社 | 搬送ベルトの張力調整方法、搬送装置及びインクジェット記録装置 |
-
1999
- 1999-07-16 JP JP11203455A patent/JP2001032909A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101224844B (zh) * | 2007-01-15 | 2010-06-02 | 株式会社日立建筑系统 | 乘客传送装置的带张力监视装置 |
| JP2009055863A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Hytem Co Ltd | 除糞用コンベアベルトの監視装置 |
| CN104075837A (zh) * | 2014-06-30 | 2014-10-01 | 北京天源科创风电技术有限责任公司 | 钢丝皮带张力自动监测系统和监测方法及风电机变桨系统 |
| WO2016104125A1 (ja) * | 2014-12-25 | 2016-06-30 | コニカミノルタ株式会社 | 搬送ベルトの張力調整方法、搬送装置及びインクジェット記録装置 |
| JPWO2016104125A1 (ja) * | 2014-12-25 | 2017-10-05 | コニカミノルタ株式会社 | 搬送ベルトの張力調整方法、搬送装置及びインクジェット記録装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040317 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040713 |