JP2001183252A - 張力判定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ベルト等の張力の適正・不適正を簡易な処理
で判定できるようにすること。 【構成】 ベルトの振動波形の各サイクル毎の周期を検
出し、その周期が基準範囲にあるか否かを周期判別部１
２で判別する。基準範囲にあると判定された周期データ
の数を出現回数カウンタ１３で計数する。出現回数判定
部１４では、基準範囲にあると判定された周期データの
数が顕著な数に達していれば張力は適正であると判定す
る。張力判定表示部１５は判定部１４の判定結果に従っ
て張力の適否を表示する。前記基準範囲は、張力が適正
である場合の固有振動に対応する周期を含む予定の範囲
に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、張力判定装置に関
するものであり、特に、測定対象の固有振動数に基づい
て測定対象の張力の適否を判定する張力判定装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】回転を伝達したり物品を搬送したりする
のにベルト装置が広く使われている。このベルト装置に
おいて、プーリに架けられたベルトの張力が予定値どお
りに設定されていないと、一方のプーリから他方のプー
リへ効率的に回転を伝えられなかったり、安定した状態
で物品を搬送したりできないことが生じる。また、ベル
トの特性に合った適当な張力がベルトに与えられていな
いと、ベルト自体の寿命が短くなって交換頻度が増すと
いう問題点もある。

【０００３】ベルト張力を適正値に調節して上記問題点
を解消するため、ベルトの張力を測定する適当な方法が
必要になる。ベルトの張力測定方法として、プーリに架
けられたベルトに振動を与え、この振動の中からベルト
の固有振動数を検出し、所定の計算式に従って前記固有
振動数に対応したベルトの張力を算出する方法が知られ
ている。本出願人等は、測定対象の振動周期の変動が予
定範囲内にある連続波形からなる波形群を代表する波形
周期または周波数を検出し、その検出結果に基づいて張
力を測定する装置を提案している（特公平６−６３８２
５号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の装置は、次
のような問題点を有していた。上記張力測定装置では、
マイクロフォンで検出した振動波形の中から選択された
１つの波形の周期を基準周期として、この基準周期との
差または基準周期に対する変動比率が予定範囲にある波
形の集まりを波形群として検出している。このような波
形群の検出のための演算処理は繁雑であることから、さ
らに簡単な演算処理によって測定対象の張力を測定でき
る装置が望まれている。

【０００５】また、従来、作業者は測定した張力または
周波数を記録するとともに、測定値が適正範囲内である
か否かの判断もしなければならなかった。さらに必要に
応じて測定値が適正であるか否かも併せて記録しなけれ
ばならなかった。特に、数多くのベルト装置の管理をし
ている場合、測定値の記録と判断とを行わなければなら
ない作業者の負担は大きいため、演算の簡略化だけでな
く、張力が適正値であるか否かの判断を容易に行うこと
ができる装置が望まれていた。

【０００６】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的は、簡易な演算処理によっ
て測定値が適正範囲内にあるか否かを判断することがで
きる張力判定装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、マイクロフォンで検出された被測定物の振
動波形の各サイクル毎の周期を測定する周期測定手段
と、測定された各サイクル毎の周期のうち予定の基準周
期範囲内にある周期の数を計数する出現回数計数手段
と、計数された前記出現回数が予定の基準回数よりも多
い場合に張力適正判定結果を、前記出現回数が前記基準
の回数よりも少ない場合に張力不適正判定結果を出力す
る張力判定手段とを具備した点に第１の特徴がある。

【０００８】また、本発明は、マイクロフォンで検出さ
れた被測定物の振動波形の各サイクル毎の周期を測定す
る周期測定手段と、測定された各サイクル毎の周期のう
ち予定の基準周期範囲内に設けられた複数の小範囲内に
ある周期の数を計数する出現回数計数手段と、計数され
た前記小範囲毎の出現回数のうちの最大値と他の小範囲
の出現回数との差が予定数以上の場合に張力適正判定結
果を、前記差が予定数未満の場合に張力不適正判定結果
を出力する張力判定手段とを具備した点に第２の特徴が
ある。

【０００９】また、本発明は、前記張力適正判定結果に
基づく張力適正表示および前記張力不適正判定結果に基
づく張力不適正表示の少なくとも一方を表示する表示手
段を具備した点に第３の特徴があり、前記張力適正判定
結果および前記張力不適正判定結果の少なくとも一方を
記憶する記憶手段を具備した点に第４の特徴がある。

【００１０】さらに、本発明は、前記基準周期範囲が、
測定対象の張力が適正値のときの該測定対象の固有振動
に対応した周期を含む範囲に設定されている点に第５の
特徴がある。

【００１１】上記第１〜第５の特徴によれば、張力が適
正であったならば固有振動が現われると予測される基準
周期範囲にあてはまる周期の検出数が顕著に多い場合に
張力が適正と判定され、前記基準周期範囲にあてはまる
周期の検出数が顕著に多くない場合に張力が不適正と判
定される。そして、その判定結果に従って表示，記憶が
なされる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
を詳細に説明する。図２は本発明の一実施形態に係る張
力判定装置のハード構成を示すブロック図である。図２
において、軸間距離Ｌで配置されたプーリ１ａ，１ｂに
架けられているベルト２に対向してベルト２の振動を感
知するためのマイクロフォン３が配置されている。マイ
クロフォン３で検出されたベルト２の振動に対応する電
気信号はフィルタ４に入力される。フィルタ４では、入
力された波形信号から高周波のノイズ成分を除去する。
ノイズが除去された波形信号はコンパレータ５に供給さ
れる。波形整形手段としてのコンパレータ５は、しきい
値に従って入力波形を整形し、矩形波信号を出力する。

【００１３】前記矩形波信号は微分回路６に入力され、
この微分回路６は、波形の立上がりおよび立下がりを検
出してエッジ検出信号を出力する。このエッジ検出信号
のうち、例えば立上がりのエッジ検出信号が、遅延回路
７、ラッチ８、およびフリップフロップ（Ｆ／Ｆ）９に
入力される。カウンタ１０は、図示しないパルス発生装
置から供給されるクロックパルス（ＣＫ）を計数する。

【００１４】ラッチ８は微分回路６から供給されたエッ
ジ検出信号に応答してカウンタ１０の値を取込む。遅延
回路７は前記エッジ検出信号を所定時間遅らせてカウン
タ１０に供給する。遅延された信号はカウンタ１０のリ
セット端子に接続され、遅延された信号によってカウン
タ１０の値がリセットされる。

【００１５】フリップフロップ９は、前記エッジ検出信
号によってセットされる。フリップフロップ９の出力状
態は、マイクロコンピュータ（マイコン）１１で識別さ
れる。マイコン１１はフリップフロップ９のセットを検
出し、これによってカウンタ１０の値がラッチ８に保持
されたことを認識する。マイコン１１は、この認識結果
に基づいてラッチ８からカウンタ値を取込み、マイコン
１１内のメモリに格納する。マイコン１１はカウンタ値
をラッチ８から取込んだ後はクリア信号を出力してフリ
ップフロップ９をリセットする。こうして、マイコン１
１内のメモリには、マイクロフォン３で検出された振動
波形に基づいて得られた矩形波の１サイクル毎の周期
が、カウンタ１０によるカウンタ値として記憶される。

【００１６】なお、本実施例では、カウンタ値をラッチ
８に取込む毎にカウンタ１０をクリアするようにした
が、カウンタ１０をいちいちクリアしないで、前記エッ
ジ検出時のカウンタ値を順次読込むようにしてもよい。
この場合は、マイコン１１内部の処理で各カウンタ値の
差を算出して各サイクルの周期を検出することができ
る。

【００１７】上記構成において、図示しない打撃手段で
ベルト２に衝撃を加えると、この衝撃によるベルト２の
振動はマイクロフォン３で検出され、各サイクルの周期
がカウンタ１０のカウンタ値としてマイコン１１に記憶
される。ベルト２の振動は、最初は衝撃や高調波成分を
含んだ不規則な波形であるが、しだいに規則的な連続波
形となる。この規則的な波形が、プーリ１ａ，１ｂに架
けられた当該ベルト２の固有振動と認められる。すなわ
ち、ほぼ同一のカウンタ値が連続していれば、そのカウ
ンタ値に対応する周期が当該ベルト２の固有振動の周期
である。

【００１８】測定対象であるベルト２を含むベルト装置
の各パラメータが決定され、ベルト２が予定の張力で張
られていれば、この張力に対応した固有振動の周期に対
応するカウンタ値が連続するはずである。そこで、本実
施形態では、測定対象となるベルト装置に含まれるベル
ト２の固有振動に対応する周期つまりカウンタ値を基準
値として設定し、この基準値に合致するカウンタ値が連
続していればそのベルト２の張力は適正であると判断す
る。

【００１９】具体的には、入力される前記カウンタ値が
前記基準値を中心とした予定の範囲（基準範囲）にある
か否か判断し、この基準範囲に当てはまったカウンタ値
の数を出現回数として計数する。そして、例えばこの出
現回数が予定回数より多い場合は、前記基準範囲で固有
振動が検出されたと判定して張力が適正であると判断す
る。また、前記基準範囲を複数の小範囲に分割し、この
小範囲毎の出現回数を計数し、そのいずれかの小範囲に
出現回数のピークが現れれば、基準範囲に固有振動があ
ると判定して張力が適正であると判断する。

【００２０】図３は、ベルト２に衝撃を与えた後、時間
経過を追って変化するベルトの振動周波数を１サイクル
毎に示す図であり、図４は、図３のデータに基づいて描
かれたグラフである。図３において、データ番号が小さ
いものは振動始期近くのデータであり、大きいものは振
動終期近くのデータである。

【００２１】図４にみられるように、衝撃を加えられた
時から時間Ｔ１までは、高調波成分や衝撃成分が含まれ
るため、周波数は激しく不規則に変化する。その後、時
間Ｔ１〜Ｔ２間と、時間Ｔ３〜Ｔ４間に比較的周波数変
化の少ない領域すなわち規則的な振動が連続する領域が
現れるようになる。２点間に張られたベルト等、緊張し
た物体に衝撃を加えて振動させると、これらの物体は当
初、高調波成分や衝撃成分を含んだ不規則な波形で振動
するが、やがて、時間の経過とともにその物体に固有の
規則的な波形で振動するようになる。この観点からする
と、時間Ｔ３〜Ｔ４間の振動における振動数が固有振動
数であるとみなすことができる。

【００２２】図５は図３のデータに基づく周波数の出現
回数を示す図である。図５において、縦軸は１０Ｈｚ毎
の小範囲における同範囲の周波数の出現回数である。同
図にみられるように、周波数８０〜９０Ｈｚと周波数１
７０〜１８０Ｈｚとに出現回数のピークが現れている。
この２つのピークは図４の時間Ｔ３〜Ｔ４間と時間Ｔ１
〜Ｔ２間とにおけるそれぞれの出現回数に対応する。こ
の場合、時間Ｔ３〜Ｔ４間の振動数が固有振動数であ
り、周波数の基準範囲ＲＥＦは図５のようにこの固有振
動数を含む範囲（７０〜１００Ｈｚ）に設定する。但
し、上述のように前記カウンタ値は周期を代表している
ので実際の処理ではこの振動数に対応する周期で基準範
囲を定める。そして、この基準範囲内の小範囲毎の出現
回数の合計が予定回数より多いか否かによって張力が適
正か否かを判断する。また、基準範囲内の小範囲におけ
るピークの有無により張力が適正か否かを判断すること
もできる。

【００２３】基準範囲は次の張力算出式（１）により決
定することができる。張力Ｔ＝４×Ｌ2 ×Ａ×ｆ2 ……
（１）。式（１）において、符号ｆは固有振動数（Ｈ
ｚ）、符号Ａはベルトの線密度（Ｎ／ｍ）、符号Ｌはプ
ーリの軸間距離である。所望の張力Ｔ（Ｎ）が決定さ
れ、ベルトの線密度Ａおよびプーリの軸間距離Ｌが既知
であれば、固有振動数ｆは式（１）を使用して算出され
る。このようにベルト装置毎に予め知ることができる固
有振動数ｆを中心とした範囲（例えば上下５％）を基準
範囲とする。なお、具体的な処理では、基準範囲は、こ
の固有振動数の逆数である周期として設定するのは上述
のとおりである。

【００２４】次に、図６のフローチャートを参照して本
実施形態の張力判定処理を説明する。図６において、ス
テップＳ１では、予定範囲の周期の出現回数を示すカウ
ンタＣＴをリセット（＝０）する。ステップＳ２では、
周期を示す前記ラッチ８内のカウンタ値を１つ取り込
む。ステップＳ３ではこのカウンタ値が基準範囲内の周
期を表しているか否かを判断する。この判断が肯定なら
ば、ステップＳ４に進んでカウンタＣＴをインクリメン
トする。ステップＳ３が否定ならばステップＳ４はスキ
ップされる。ステップＳ５ではすべてのカウンタ値を処
理したか否かを判断し、この判断が否定ならば再びステ
ップＳ２に進み、肯定ならばステップＳ６に進む。ステ
ップＳ６ではカウンタＣＴで示される出現回数が予定回
数ＣＴrefより多いか否かを判断する。この判断が肯定
ならば基準範囲内に固有振動数が存在したと判断してス
テップＳ７に進み、「適正」を示す表示を行う。一方ス
テップＳ６が否定ならば基準範囲内に固有振動数が存在
しないと判断してステップＳ８に進み、「不適正」を示
す表示を行う。

【００２５】次に、基準範囲内を複数の小範囲に分割し
た場合の処理例を図７のフローチャートを参照して説明
する。この例では、基準範囲を３つの小範囲Ａ，Ｂ，Ｃ
に分割し、各小範囲Ａ，Ｂ，Ｃ毎の出現回数を累積して
判断した。図７において、ステップＳ１０では、各小範
囲Ａ，Ｂ，Ｃの周期の出現回数を示すカウンタＣＴａ，
ＣＴｂ，ＣＴｃをリセット（＝０）する。ステップＳ１
１では、周期を示す前記ラッチ８内のカウンタ値を１つ
取り込む。ステップＳ１２ではこのカウンタ値が基準範
囲内の周期を表しているか否かを判断する。この判断が
肯定ならば、ステップＳ１３に進み、否定ならばステッ
プＳ１７に進む。ステップＳ１３では前記カウンタ値が
小範囲Ａ，小範囲Ｂ，小範囲Ｃのいずれに存在するかを
判定する。前記カウンタ値が小範囲Ａに存在すればステ
ップＳ１４に、小範囲Ｂに存在すればステップＳ１５
に、小範囲Ｂに存在すればステップＳ１６にそれぞれ進
む。ステップＳ１４ではカウンタＣＴａを、ステップＳ
１５ではカウンタＣＴｂを，ステップＳ１６ではカウン
タＣＴｃをそれぞれインクリメントする。ステップＳ１
７ではすべてのカウンタ値を処理したか否かを判断し、
この判断が否定ならば再びステップＳ１１に進み、肯定
ならばステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、カ
ウンタＣＴａ，ＣＴｂ，ＣＴｃのうち最大のものと次に
大きいものとの差を算出し、この差が予定回数ＣＴref2
より多いか否かにより、基準範囲内のピークの有無を判
別する。ステップＳ１８が肯定ならば基準範囲内に固有
振動数が存在したと判断してステップＳ１９に進み、
「適正」を示す表示を行う。一方、ステップＳ１８が否
定ならば基準範囲内に固有振動数が存在しないと判断し
てステップＳ２０に進み、「不適正」を示す表示を行
う。

【００２６】上記「適正」または「不適正」の表示は予
定色のＬＥＤ表示を行わせる視覚的なものや、電子音に
よる音声表示などによることができる。また、「適正」
または「不適正」をプリンタ出力できるような信号に変
換して出力してもよい。この信号により、張力測定器内
または外部に設けたプリンタ装置に「適正」または「不
適正」を印字させることができる。

【００２７】次に、図１の機能ブロック図を参照して本
実施例のマイコン部の要部機能を説明する。同図におい
て、周期判別部１２は、ラッチ８から取込んだカウンタ
値を基準範囲ＲＥＦと比較して該カウンタ値が基準範囲
ＲＥＦ内にあるか否かを判定する。カウンタ値が基準範
囲ＲＥＦ内にあると判定されたときは出現回数カウンタ
１３がインクリメントされる。出現回数カウンタ値ＣＴ
は出現回数判定部１４に入力され、比較回数ＣＴref と
比較される。カウンタ値ＣＴが比較回数ＣＴref より大
きい場合は判定結果として「適正」を示すデータが出力
され、カウンタ値ＣＴが比較回数ＣＴref より小さい場
合は判定結果として「不適正」を示すデータが出力され
る。張力判定表示部１５は「適正」または「不適正」を
示すデータに応答して、例えば、「適正」または「不適
正」を意味する予定の情報を表示する。

【００２８】基準範囲ＲＥＦを複数の小範囲に分割して
各小範囲毎の出現回数を計数してピークの有無を判別す
る場合は、小範囲毎の出現回数を互いに比較する小範囲
出現回数比較部１６を設けて、ここでの比較結果に基づ
いて「適正」または「不適正」を表示する。

【００２９】なお、上記「適正」または「不適正」の表
示は、少なくとも一方が表示されれば、作業者は張力が
適正か否かを判断することができるので、必ずしも両方
の場合の表示を行うのに限られない。また、張力が適正
か不適正かを判断した結果を直ちに表示またはプリント
出力するのに限らず、測定装置内に設けるメモリに判定
結果を一旦格納しておき、必要な場合に、一括して出力
し、プリント等の処理を行うようにしてもよい。

【００３０】以上説明したように、本実施形態では、振
動の周期を示すカウンタ値を順次取り込み、そのカウン
タ値が基準範囲に入っているか否かの回数を検出するこ
とによって張力が適正か否かを判定し、表示することが
できる。本実施形態ではプーリ間に架けられたベルトの
固有振動数を検出し、この固有振動数に基づいて該ベル
トの張力を算出するようにしたものであるが、本発明の
測定対象となるものはベルトに限定されない。

【００３１】例えば、ビデオテープや感熱プリンタのイ
ンクリボンは、所定の支持手段間に緊張状態で張架され
た膜状基体に、磁性粉体もしくはインクを塗布して製造
される。ところで、ビデオテープやインクリボンでは、
磁性粉体もしくはインクの塗布状態が品質に大きく影響
するため、これらを塗布するときの前記基体の状態を正
確に管理することが肝要である。そこで、前記磁性粉体
もしくはインクの塗布工程では、前記基体の緊張状態を
正確に検出し、これを一定状態に管理することが要請さ
れる。

【００３２】このような製造工程に本発明を適用し、支
持手段間に張架された膜状基体に適宜の打撃手段で振動
を与えることにより、その振動に基づいて前記基体の固
有振動数を測定できる。そして、この測定値が、該基体
の予定の緊張度に対応する固有振動数となるように支持
手段を調節して前記基体の緊張状態を正確に調節するこ
とができる。

【００３３】その他、上記帯状の被測定物に限らず糸
状、線状、板状の物体等について、それぞれの固有振動
数を測定し、その測定値に基づいて該物体自体の物性や
特質、装置への装着状態の適否等を判定することができ
る。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１〜請求項５の発明によれば、張力が適正か否かの判断
を行うためのデータ処理を簡素化できるとともに、判定
結果を記憶、表示することができるので、張力の適正ま
たは不適正の認定が容易であるし、複数のベルト装置等
の張力の一括管理が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示す張力判定装置の要部
機能ブロック図である。

【図２】 本発明の一実施例を示す張力判定装置のハー
ド構成ブロック図である。

【図３】 周波数変動の実験データ例を示す図である。

【図４】 周波数変動の実験データ例を示すグラフであ
る。

【図５】 所定周波数の出現回数を示すグラフである。

【図６】 張力判定処理のフローチャートである。

【図７】 張力判定処理の変形例に係るフローチャート
である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ…プーリ、 ２…ベルト、 ３…マイクロフ
ォン、 １２…周期判別部、 １３…出現回数カウン
タ、 １４…出現回数判定部、 １５…張力判定表示
部、 １６…小範囲出現回数比較部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物の振動を検出するマイクロフォ
   ンと、 前記マイクロフォンで検出された振動波形の各サイクル
   毎の周期を測定する周期測定手段と、 測定された各サイクル毎の周期のうち予定の基準周期範
   囲内にある周期の数を計数する出現回数計数手段と、 計数された前記出現回数が予定の基準回数よりも多い場
   合に張力適正判定結果を、前記出現回数が前記基準の回
   数よりも少ない場合に張力不適正判定結果を出力する張
   力判定手段とを具備したことを特徴とする張力判定装
   置。
2. 【請求項２】 被測定物の振動を検出するマイクロフォ
   ンと、 前記マイクロフォンで検出された振動波形の各サイクル
   毎の周期を測定する周期測定手段と、 測定された各サイクル毎の周期のうち予定の基準周期範
   囲内に設けられた複数の小範囲内にある周期の数を計数
   する出現回数計数手段と、 計数された前記小範囲毎の出現回数のうちの最大値と他
   の小範囲の出現回数との差が予定数以上の場合に張力適
   正判定結果を、前記差が予定数未満の場合に張力不適正
   判定結果を出力する張力判定手段とを具備したことを特
   徴とする張力判定装置。
3. 【請求項３】 前記張力適正判定結果に基づく張力適正
   表示および前記張力不適正判定結果に基づく張力不適正
   表示の少なくとも一方を表示する表示手段を具備したこ
   とを特徴とする請求項１または請求項２記載の張力判定
   装置。
4. 【請求項４】 前記張力適正判定結果および前記張力不
   適正判定結果の少なくとも一方を記憶する記憶手段を具
   備したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の
   張力判定装置。
5. 【請求項５】 前記基準周期範囲が、測定対象の張力が
   適正値のときの該測定対象の固有振動に対応した周期を
   含む範囲に設定されていることを特徴とする請求項１〜
   請求項４のいずれかに記載の張力判定装置。