JP2002267556A - Belt tension measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明が属する技術分野】本発明は、自動車エンジン等
に使用されるベルトの張力を測定するためのベルト張力
測定装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a belt tension measuring device for measuring the tension of a belt used in an automobile engine or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】エンジン等のプーリに張られたベルトの
張力が適性であるかどうかの可否判断を行なう方法に
は、人間の感覚によるものから、ベルトに負荷をかけて
撓み具合から判定するものまで様々ある。しかし、それ
らは、ベルトの張力を正確に測定できるものではない。2. Description of the Related Art A method for determining whether or not the tension of a belt stretched on a pulley of an engine or the like is appropriate is based on a method based on human senses and a method based on a degree of bending by applying a load to a belt. There are various. However, they cannot accurately measure belt tension.
【０００３】そこで、近年、ベルトの張力によって周波
数が変化することに着目し、ベルトの振動を検知して張
力を算出する、ベルト張力測定装置が開発されている。
従来のベルト張力測定装置は、大きく分けて二種類あ
る。一つは、マイクロフォンを用いてベルトの振動を音
波で非接触式に検出することを特徴とした装置であり、
もう一つは、ピックアップを用いてベルトの振動を接触
式に検出することを特徴とした装置である（特開平７−
５５６１０号公報参照）。また、従来のベルト張力測定
装置を用いる場合の振動検出方法にも二通りある。一つ
は、エンジン停止状態においてハンマー等でベルトに衝
撃を与え強制的に振動させて検出する方法であり（特開
平７−５５６１０号公報参照）、もう一つは、エンジン
運転状態におけるベルトの振動から検出する方法であ
る。Therefore, in recent years, a belt tension measuring device has been developed which focuses on the fact that the frequency changes due to the tension of the belt and detects the vibration of the belt to calculate the tension.
Conventional belt tension measuring devices are roughly classified into two types. One is a device that uses a microphone to detect the vibration of the belt in a non-contact manner using sound waves.
The other is a device characterized by detecting the vibration of the belt in a contact manner using a pickup (Japanese Patent Laid-Open No. 7-1995).
No. 55610). There are also two types of vibration detection methods using a conventional belt tension measuring device. One is a method in which the belt is impacted with a hammer or the like when the engine is stopped and the belt is forcibly vibrated for detection (see JP-A-7-55610). It is a method of detecting from.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記したマイクロフォ
ン１１を用いたベルト張力測定装置の場合、騒音のない
環境の中で、エンジン停止状態において、プーリ１２間
に張られたベルト１３に衝撃を与え、発生した音波１６
によって振動を検出し、張力を測定する方法がとられ
る。しかし、エンジン運転中や騒音環境の中では外乱要
因が大きくなり、マイクロフォン１１でベルト１３自体
の振動を検出することが難しいため、マイクロフォン１
１を用いたベルト張力測定装置では、ベルト張力を正確
に測定することができなかった（図３参照）。In the case of the belt tension measuring device using the microphone 11, the belt 13 stretched between the pulleys 12 is given an impact in a noise-free environment while the engine is stopped. Generated sound wave 16
A method of detecting vibration and measuring the tension. However, during the operation of the engine or in a noise environment, a disturbance factor becomes large, and it is difficult for the microphone 11 to detect the vibration of the belt 13 itself.
The belt tension measuring device using No. 1 could not accurately measure the belt tension (see FIG. 3).
【０００５】上記したピックアップを用いたベルト張力
測定装置には、ポイント型のものと、ロードセル型のも
のがある。ポイント型ピックアップ１４を用いたベルト
張力測定装置の場合、エンジン停止状態において、プー
リ１２間に張られたベルト１３に衝撃を与え、ポイント
型のピックアップ１４をベルト１３に接触させて振動を
検出し、張力を測定する方法がとられる（図４参照）。
このポイント型ピックアップ１４は、高速回転している
ベルトに接触させることができないため、エンジン運転
中に使用することはできない。ロードセル型ピックアッ
プ１５を用いたベルト張力測定装置の場合、エンジン運
転状態において、ロードセル型のピックアップ１５をプ
ーリ１２間に張られて高速回転しているベルト１３に接
触させて振動を検出し、張力を測定する方法がとられる
（図５参照）。しかし、どちらの装置も、ピックアップ
を最適の位置に最適なテンションを加えた状態でベルト
１３に接触させて設置しなければ測定はできない。ま
た、ピックアップをベルト１３に接触させるため、ベル
ト振動が抑えられて振動そのものが変化してしまう。ま
た、ピックアップ自体の振動をベルト振動として誤って
測定してしまう危険がある。したがって、ピックアップ
を用いた接触式の張力測定装置では正確な張力が測定で
きなかった。[0005] The belt tension measuring device using the above-mentioned pickup includes a point type and a load cell type. In the case of the belt tension measuring device using the point type pickup 14, when the engine is stopped, an impact is applied to the belt 13 stretched between the pulleys 12, the point type pickup 14 is brought into contact with the belt 13, and the vibration is detected. A method of measuring the tension is used (see FIG. 4).
The point pickup 14 cannot be used during operation of the engine because it cannot contact the belt rotating at high speed. In the case of the belt tension measuring device using the load cell type pickup 15, in the engine operating state, the load cell type pickup 15 is brought into contact with the belt 13 stretched between the pulleys 12 and rotating at a high speed to detect vibration and to detect the tension. A measuring method is adopted (see FIG. 5). However, in either case, the measurement cannot be performed unless the pickup is placed in contact with the belt 13 in a state where an optimal tension is applied to an optimal position. Further, since the pickup is brought into contact with the belt 13, belt vibration is suppressed, and the vibration itself changes. Further, there is a risk that the vibration of the pickup itself is erroneously measured as belt vibration. Therefore, a contact-type tension measuring device using a pickup could not accurately measure the tension.
【０００６】さらに、従来のベルト張力測定装置全般で
問題なのは、ベルトの周波数に基づいて張力を算出する
際に、ベルトの温度についてまでは勘案されることがな
かった点である。ベルトの周波数は、主に張力によって
決まるのは確かであるが、しかし、ベルトの温度が上が
ることにより周波数が変化することも事実である。エン
ジン停止時における測定ではそれほどの影響は認められ
ないが、エンジン運転に伴うベルト温度の上昇が、張力
測定に影響を与え、正確なベルト張力測定を妨げてい
る。ベルトの温度は、気温とエンジンの状態によって上
下するが、主としてエンジンの運転時にベルト温度は上
昇する。ベルトの温度が高いほど、測定された張力と実
際の張力との誤差が拡大する。したがって、エンジン運
転状態において測定したベルト張力には、ベルトの温度
が上昇した分の誤差が含まれている。特に、エンジン耐
久試験のように、長時間エンジンを連続運転させた状態
においては、ベルトの温度上昇が大きくなるため、ベル
ト張力の測定誤差が大きくなる。Further, a problem in the conventional belt tension measuring apparatus in general is that the belt temperature is not taken into account when calculating the tension based on the frequency of the belt. It is true that the belt frequency is mainly determined by the tension, but it is also true that the frequency changes as the belt temperature increases. The measurement when the engine is stopped does not show much effect, but the increase in belt temperature due to the operation of the engine affects the tension measurement and hinders accurate belt tension measurement. Although the temperature of the belt fluctuates depending on the temperature and the state of the engine, the belt temperature increases mainly when the engine is operating. The higher the belt temperature, the greater the error between the measured tension and the actual tension. Therefore, the belt tension measured in the engine operating state includes an error corresponding to the increase in the belt temperature. In particular, in a state where the engine is continuously operated for a long time, such as in an engine durability test, the temperature rise of the belt is large, and the measurement error of the belt tension is large.
【０００７】本発明は、上記した従来のベルト張力測定
装置の問題を解決し、エンジンの停止中と運転中のどち
らの状態においてもベルトの張力を正確に測定すること
ができるベルト張力測定装置を提供することを目的とす
る。The present invention solves the above-mentioned problem of the conventional belt tension measuring device, and provides a belt tension measuring device capable of accurately measuring the belt tension in both the stopped state and the running state of the engine. The purpose is to provide.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、プーリ間に張られているベルトの振動を連
続波形として検出するためのベルト非接触型の光学式変
位測定手段と、検出された連続波形データに基づき周波
数を算出するための周波数算出手段と、算出された周波
数データに基づきベルトの張力を算出しかつ上記張力が
所定の適正な範囲内であるかどうかを判定するための張
力算出判定手段とを備えていることを特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention provides a belt non-contact type optical displacement measuring means for detecting a vibration of a belt stretched between pulleys as a continuous waveform, Frequency calculating means for calculating a frequency based on the detected continuous waveform data, and calculating a belt tension based on the calculated frequency data and determining whether the tension is within a predetermined appropriate range. And a tension calculation determining means.
【０００９】また、ベルトの温度を検出するためのベル
ト非接触型の放射温度測定手段を備え、張力算出判定手
段でベルトの周波数から張力を算出する際に、測定され
た温度データに基づいて補正が加えられ、正確な張力を
算出できることを特徴とする。Further, a belt non-contact type radiation temperature measuring means for detecting a belt temperature is provided, and when the tension calculating and judging means calculates the tension from the frequency of the belt, correction is made based on the measured temperature data. Is added, and an accurate tension can be calculated.
【００１０】また、光学式変位測定手段がレーザ変位計
であることを特徴とする。Further, the optical displacement measuring means is a laser displacement meter.
【００１１】以上のように構成された本発明に係るベル
ト張力測定装置によれば、ベルト振動の検出に光学式変
位測定手段を用いているので、騒音環境の中であっても
影響されることなく測定できる。また、光学式変位測定
手段には特定の位置に特定の条件でベルトに接触させな
ければ測定できないという制約がないので、設置が簡単
である。また、ベルトに接触せずにベルト自体の振動を
検出するので、正確なベルト張力を測定できる。また、
エンジンを停止させた状態でも、運転させた状態でも、
どちらの状態においても測定できるので、両方を測定す
ることにより従来以上に高度なベルト張力の管理が可能
となる。According to the belt tension measuring apparatus of the present invention having the above-described structure, the optical displacement measuring means is used for detecting the belt vibration. Can be measured without In addition, the optical displacement measuring means has no restriction that measurement cannot be performed unless the belt is brought into contact with a specific position under a specific condition under a specific condition, so that the installation is simple. Further, since the vibration of the belt itself is detected without contacting the belt, accurate belt tension can be measured. Also,
Whether the engine is stopped or running,
Since the measurement can be performed in either state, by measuring both, it becomes possible to manage the belt tension more advanced than before.
【００１２】また、放射温度測定手段を備えることでベ
ルトの温度を測定でき、この測定された温度データに基
づいて、張力算出判定手段でベルトの周波数から張力を
算出する際に補正を加えることで、正確なベルトの張力
を算出することができる。これにより、エンジン運転状
態でのベルト温度上昇時においても、正確なベルトの張
力を測定することができる。非接触型なので、ベルトの
振動を変化させることはない。Also, the provision of the radiation temperature measuring means makes it possible to measure the temperature of the belt. Based on the measured temperature data, the tension calculating and judging means makes a correction when calculating the tension from the frequency of the belt. It is possible to calculate an accurate belt tension. Thus, the belt tension can be accurately measured even when the belt temperature rises in the engine operating state. Since it is a non-contact type, it does not change the vibration of the belt.
【００１３】さらに、光学式変位測定手段にレーザ変位
計を用いることで、ベルトの振動による変位を非常に高
精度に検出することができ、それにより、非常に正確に
ベルトの張力を測定することができる。Further, by using a laser displacement meter as the optical displacement measuring means, it is possible to detect the displacement due to the vibration of the belt with very high accuracy, and thereby to measure the belt tension very accurately. Can be.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】ベルトの張力をエンジンの停止状
態と運転状態のどちらの場合でも測定でき、ベルトの振
動を誤りなく検出して正確にベルトの張力を測定すると
いう目的を、ベルト非接触型の光学式変位測定手段と、
周波数算出手段と、張力算出判定手段とを備えたベルト
張力測定装置により実現した。また、エンジン運転時
等、ベルトの温度上昇により周波数が変化する状況にお
いても、温度上昇分の張力を補正して正確にベルトの張
力を測定するという目的を、非接触型の放射温度測定手
段を備えた前述のベルト張力測定装置により実現した。
また、ベルトの振動による変位を高精度に検出する目的
を、光学式変位測定手段としてレーザ変位計を用いた前
述のベルト張力測定装置により実現した。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The purpose of the present invention is to measure the belt tension in both the stopped state and the running state of the engine and accurately measure the belt tension by detecting the belt vibration without error. Optical displacement measuring means of the mold,
This is realized by a belt tension measurement device including a frequency calculation unit and a tension calculation determination unit. In addition, even in a situation where the frequency changes due to a rise in the temperature of the belt, such as during engine operation, the non-contact radiation temperature measuring means is used to correct the tension of the temperature rise and accurately measure the tension of the belt. This was realized by the above-described belt tension measuring device provided.
The object of detecting the displacement due to the vibration of the belt with high accuracy has been realized by the above-described belt tension measuring device using a laser displacement meter as the optical displacement measuring means.
【００１５】（実施例）以下、本発明の１実施例を、図
面に基づいて説明する。図中１は、３個のプーリ２に張
られているベルトである。プーリ２とベルト１は、図示
しないエンジンの構成要素である。図１におけるエンジ
ンは停止した状態であるが、運転させた状態であっても
測定可能である。図２におけるエンジンは運転の状態で
あるが、停止した状態であっても測定可能である。図中
３は、ベルト１に接触しない位置に設置し、ベルト１の
振動を連続波形として検出するための光学式変位測定手
段である。本実施例の光学式変位測定手段３にはレーザ
変位計を用いており、該光学式変位測定手段３に内設さ
れた半導体レーザからレンズによって収束されたレーザ
光４をベルト１に向けて照射し、ベルト１に反射して該
光学式変位測定手段３に戻るレーザ光４を内設された光
位置検出素子によって受光し、ベルト１の変位を検出す
る。ベルト１の振動は、光学式変位測定手段３により、
連続波形として検出され、連続波形データを出力し、出
力された連続波形データはアンプ５に入力される。図中
６は、光学式変位測定手段３によって検出された連続波
形データに基づきベルト１の周波数を算出するための周
波数算出手段である。本実施例においては、周波数算出
手段６としてＦＦＴアナライザが用いられている。周波
数算出手段６により、連続波形データを処理して、高周
波成分や衝撃成分を含んだ不規則な波形を取り除き、規
則的な波形で振動する一定の張力で張られたベルト１固
有の周波数を算出する。図中７は、周波数算出手段６に
よって算出された周波数データに基づきベルト１の張力
を算出し、かつ、上記張力が所定の適正範囲内であるか
どうかを判定するための張力算出判定手段である。本実
施例におけるベルト張力を算出するための計算式の一例
を以下に示すが、本発明の張力を求める計算式がこれに
限定されるべきでないことはいうまでもない。なお、Ｔ
はベルト張力（ｋｇｆ）、Ｗはベルト重量（ｋｇｆ／
ｍ）、Ｌはスパン長（ｍ）、Ｆは周波数（Ｈｚ）であ
る。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the figure, reference numeral 1 denotes a belt stretched on three pulleys 2. The pulley 2 and the belt 1 are components of an engine (not shown). Although the engine in FIG. 1 is in a stopped state, it can be measured even in a running state. Although the engine in FIG. 2 is in a running state, it can be measured even in a stopped state. In the figure, reference numeral 3 denotes an optical displacement measuring unit which is installed at a position not in contact with the belt 1 and detects the vibration of the belt 1 as a continuous waveform. In this embodiment, a laser displacement meter is used as the optical displacement measuring means 3, and a laser beam 4 converged by a lens from a semiconductor laser provided in the optical displacement measuring means 3 is directed toward the belt 1. Then, the laser beam 4 reflected on the belt 1 and returned to the optical displacement measuring means 3 is received by an optical position detecting element provided therein, and the displacement of the belt 1 is detected. The vibration of the belt 1 is measured by the optical displacement measuring means 3.
The detected continuous waveform is output as continuous waveform data, and the output continuous waveform data is input to the amplifier 5. In the figure, reference numeral 6 denotes frequency calculating means for calculating the frequency of the belt 1 based on the continuous waveform data detected by the optical displacement measuring means 3. In this embodiment, an FFT analyzer is used as the frequency calculation means 6. The frequency calculating means 6 processes the continuous waveform data, removes an irregular waveform including a high frequency component and an impact component, and calculates a frequency inherent in the belt 1 stretched at a constant tension and vibrating in a regular waveform. I do. Reference numeral 7 in the figure denotes tension calculation determining means for calculating the tension of the belt 1 based on the frequency data calculated by the frequency calculating means 6 and determining whether the tension is within a predetermined appropriate range. . An example of a calculation formula for calculating the belt tension in the present embodiment is shown below, but it goes without saying that the calculation formula for obtaining the tension of the present invention should not be limited to this. Note that T
Is the belt tension (kgf) and W is the belt weight (kgf /
m), L is the span length (m), and F is the frequency (Hz).
【００１６】 Ｔ＝（４×Ｗ×Ｌ２×Ｆ２）／９．８・・・数１T = (4 × W × L 2 × F 2 ) /9.8 (1)
【００１７】図２中８は、ベルト１に接触しない位置に
光学式変位測定手段３と並べて設置し、ベルト１の温度
を検出するための放射温度測定手段である。放射温度測
定手段８にはいわゆる放射温度計が用いられており、こ
の放射温度測定手段８によってベルト１からの放射温度
９を測定し、温度データを出力する。放射温度測定手段
８から出力された温度データは、張力算出判定手段７に
入力され、周波数から張力を算出する際に、測定された
温度データに基づいて補正が加えられる。温度データに
基づいて補正が加えられた張力は、誤差を含まない実際
の正確なベルト１の張力である。張力算出判定手段７
は、この正確に測定された張力に基づいて、張力が所定
の適正な範囲内であるかどうかを正確に判定する。In FIG. 2, reference numeral 8 denotes a radiation temperature measuring means for juxtaposing the optical displacement measuring means 3 at a position not in contact with the belt 1 and detecting the temperature of the belt 1. A so-called radiation thermometer is used as the radiation temperature measuring means 8. The radiation temperature measuring means 8 measures the radiation temperature 9 from the belt 1 and outputs temperature data. The temperature data output from the radiation temperature measurement means 8 is input to the tension calculation determination means 7 and, when calculating the tension from the frequency, a correction is made based on the measured temperature data. The tension corrected based on the temperature data is the actual accurate belt 1 tension including no error. Tension calculation determination means 7
Accurately determines whether the tension is within a predetermined proper range based on the accurately measured tension.
【００１８】[0018]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のベルト張
力測定装置によれば、騒音環境の中であっても影響され
ることなく測定でき、設置が簡単であり、ベルトに接触
させることなしに正確なベルト張力を測定できる。ま
た、エンジンを停止させた状態と運転させた状態のどち
らでも測定できるので、両方を測定することにより従来
以上に高度なベルト張力の管理が可能となる。As described above, according to the belt tension measuring apparatus of the present invention, measurement can be performed without being affected even in a noisy environment, installation is simple, and there is no contact with the belt. The belt tension can be measured accurately. In addition, since the measurement can be performed in both the state where the engine is stopped and the state where the engine is operated, it is possible to manage the belt tension at a higher level than before by measuring both.
【００１９】また、ベルトの温度測定に基づいて補正を
加えることで、正確なベルトの張力を算出することがで
き、これにより、エンジン運転状態のベルト温度上昇時
においても、正確なベルトの張力を測定することができ
る。この正確に測定された張力により、張力が所定の適
正範囲内であるかどうかの正確な判定をすることができ
る。Further, by applying a correction based on the belt temperature measurement, an accurate belt tension can be calculated, whereby even when the belt temperature rises in an engine operating state, an accurate belt tension can be obtained. Can be measured. Based on the accurately measured tension, it is possible to accurately determine whether the tension is within a predetermined appropriate range.
【００２０】さらに、光学式変位測定手段としてレーザ
変位計を用いることで、非常に正確にベルトの張力を測
定することができる。Furthermore, by using a laser displacement meter as the optical displacement measuring means, the belt tension can be measured very accurately.
【図１】本発明の光学式変位測定手段を備えた実施例に
係わるベルト張力測定装置を示す説明図。FIG. 1 is an explanatory view showing a belt tension measuring device according to an embodiment having an optical displacement measuring means of the present invention.
【図２】本発明の光学式変位測定手段と放射温度測定手
段を備えた実施例に係わる張力測定装置を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory view showing a tension measuring device according to an embodiment including the optical displacement measuring means and the radiation temperature measuring means of the present invention.
【図３】従来のマイクロフォンを備えた張力測定装置を
示す説明図。FIG. 3 is an explanatory view showing a tension measuring device provided with a conventional microphone.
【図４】従来のポイント型ピックアップを備えた張力測
定装置を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory view showing a tension measuring device provided with a conventional point type pickup.
【図５】従来のロードセル型ピックアップを備えた張力
測定装置を示す説明図。FIG. 5 is an explanatory view showing a tension measuring device provided with a conventional load cell type pickup.
１ ベルト ２ プーリ ３ 光学式変位測定手段 ６ 周波数算出手段 ７ 張力算出判定手段 ８ 放射温度測定手段 Reference Signs List 1 belt 2 pulley 3 optical displacement measurement means 6 frequency calculation means 7 tension calculation determination means 8 radiation temperature measurement means
Claims (3)
連続波形として検出するためのベルト非接触型の光学式
変位測定手段と、検出された連続波形データに基づき周
波数を算出するための周波数算出手段と、算出された周
波数データに基づきベルトの張力を算出しかつ上記張力
が所定の適正な範囲内であるかどうかを判定するための
張力算出判定手段とを備えていることを特徴とするベル
ト張力測定装置。1. A belt non-contact type optical displacement measuring means for detecting a vibration of a belt stretched between pulleys as a continuous waveform, and a frequency for calculating a frequency based on the detected continuous waveform data. Calculating means for calculating the tension of the belt based on the calculated frequency data and determining whether the tension is within a predetermined appropriate range. Belt tension measuring device.
接触型の放射温度測定手段を備え、張力算出判定手段で
ベルトの周波数から張力を算出する際に、測定された温
度データに基づいて補正が加えられ、正確な張力を算出
できることを特徴とする請求項１記載のベルト張力測定
装置。2. A belt non-contact radiation temperature measuring means for detecting a temperature of the belt, wherein the tension calculating and judging means corrects the tension based on the measured temperature data when calculating the tension from the frequency of the belt. 2. The belt tension measuring device according to claim 1, wherein the tension is added, and an accurate tension can be calculated.
ることを特徴とする請求項１又は２記載のベルト張力測
定装置。3. The belt tension measuring device according to claim 1, wherein the optical displacement measuring means is a laser displacement meter.
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