JP2005344807A - ベルト交換時期判別システム - Google Patents

Abstract

【課題】 伝動ベルトの交換時期を判別する。
【解決手段】 歯付きベルト１２は、原動、従動プーリ１０、１１に掛け回される。原動プーリ１０は、測定回転数域の全体にわたって回転する。ＣＰＵ１５は、原動プーリ１０が測定回転数域で回転する間に、有効張力Ｔｅと、その有効張力Ｔｅが測定されたときの回転数ｎを検出する。ＣＰＵ１５は、その有効張力Ｔｅがその回転数ｎにおいて、回転数毎に定められた許容範囲Ｔｅ_r内かどうかを判定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般産業機械等に設けられる伝動ベルトの交換時期を判断するためのシステムに関する。

伝動ベルトは、一定時間走行させると、プーリとの噛み合い部が摩耗され心線残存強度の低下が進行し、最終的には破断や歯欠け等の損傷が生じる。ベルトが破断等されると、伝動ベルトとプーリの伝達作用が低下するため、伝動ベルトは破断や歯欠け損傷等に至る前に交換される必要がある。

したがって、従来例えば特許文献１に記載されるように、動力ベルトの表面を目視により観察し、外観上の変化を捉えてベルトの寿命を推定する方法が知られている。しかし、目視観察によりベルト寿命を判定すると、ベルト内部に埋設された心線の強度低下を見極めることができない上に、その判定が測定者の経験等によって左右されるので、ベルト寿命を正確に判定することは困難である。さらに、伝動ベルトが例えば機関内部に設けられている場合、摩耗やクラックの発生を目視により逐次確認することができない。

また、従来例えば特許文献２に記載されるように、ベルトの伸びにより寿命を予知する方法が知られている。しかし、ベルト寿命は、ベルトの伸びのみならず、ベルトの縮みの影響によるベルトの噛み合い異常によっても左右されるので、ベルトの伸びのみによって必ず判断できるわけではない。
特開平９−３２９５９５号公報 特開平９−７９３２９号公報

本発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであり、ベルト伸びのみならず、他の影響を考慮した上で、歯付きベルトの交換時期を判別することができるベルト交換時期判別システムを提供することを目的とする。

本発明に係る第１のベルト交換時期判別システムは、プーリに掛け回された伝動ベルトの交換時期を判別するベルト交換時期判別システムであって、プーリが所定の回転数域の全体にわたって回転する間に、プーリに作用する負荷トルクに連動して変化する測定値を測定する測定手段と、測定値が、回転数域内において予め設定されている許容範囲内に入るか否かを判定し、許容範囲内ではないと判定した場合に、伝動ベルトの交換時期であると判別する判別手段とを備える。

測定手段は複数の回転数に対して測定値を測定し、それぞれの測定値から、測定されていない各回転数における測定値を近似して算出する場合、判別手段はその近似して算出された測定値についても許容範囲に入るかどうかを判定することが好ましい。測定値は、有効張力であることが好ましい。

伝動ベルトは、従動および原動プーリに掛け回される場合、測定値は、原動プーリに対する従動プーリの回転位相差であっても良い。回転位相差は、原動プーリと従動プーリとの回転数の差であることがさらに好ましい。

伝動ベルトをプーリに標準的な取付張力で取り付け、プーリを所定の回転数域の全体にわたって回転する間に、各回転数において測定された測定値を基準値とし、許容範囲は、その基準値に基づいて設定されることが好ましい。許容範囲は、基準値を中心として、設定されることが好ましい。許容範囲は、測定値が測定されたときの回転数に応じて定められることが好ましい。

本発明に係る第２のベルト交換時期判別システムは、プーリに掛け回された伝動ベルトの交換時期を判別するベルト交換時期判別システムであって、プーリが所定の回転数域の全体にわたって回転する間に、複数の回転数において、プーリに作用する負荷トルクに連動して変化する測定値を測定する測定手段と、測定された複数の測定値と、各測定値が測定された回転数の関係を示す関数を求める算出手段と、関数が、回転数に応じて定められた測定値の許容範囲に入るか否かを判定し、許容範囲内ではないと判定した場合に、伝動ベルトの交換時期であると判別する判別手段とを備える。

本発明に係るベルト交換時期判別方法は、プーリに掛け回された伝動ベルトの交換時期を判別するベルト交換時期判別方法であって、プーリが所定の回転数域の全体にわたって回転する間に、プーリに作用する負荷トルクに連動して変化する測定値を測定する測定ステップと、測定値が、回転数域内において予め設定されている許容範囲内に入るか否かを判定し、許容範囲内ではないと判定した場合に、伝動ベルトの交換時期であると判別する判別ステップとを備える。

本発明に係る第２のベルト交換時期判別方法は、プーリに掛け回された伝動ベルトの交換時期を判別するベルト交換時期判別方法であって、プーリが所定の回転数域の全体にわたって回転する間に、複数の回転数において、プーリに作用する負荷トルクに連動して変化する測定値を測定する測定ステップと、測定された複数の測定値と、各測定値が測定された回転数の関係を示す関数を求める算出ステップと、関数が、回転数に応じて定められた測定値の許容範囲に入るか否かを判定し、許容範囲内ではないと判定した場合に、伝動ベルトの交換時期であると判別する判別ステップとを備える。

本発明によれば、所定の回転数全域にわたって、トルク変動に合わせて変動する測定値を測定することにより、ベルトの交換時期を判別することができるので、容易にベルトの交換時期を判別することができる。

以下本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１〜４を参照して、本発明の実施形態に係るベルト交換時期判別システムについて説明する。本実施形態においては、カム駆動等のように、変動負荷が発生する場合について説明する。図１に示すように、本システムにおいては、原動、従動プーリ１０、１１が設けられ、原動、従動プーリ１０、１１には、歯付きベルト１２が掛け回される。原動プーリ１０の中心にはシャフト１３が一体的に連結されている。シャフト１３の回転は、原動プーリ１０、歯付きベルト１２を介して従動プーリ１１に伝達される。

シャフト１３には、公知の歪みゲージ１４が貼り付けられており、さらに公知の回転数検出器２４が設けられている。歪みゲージ１４は、シャフト１３に生じる歪みを検出し、この歪みに基づいてＣＰＵ１５において、原動プーリ１０に作用するトルクＴｒが求められる。回転数検出器２４は、シャフト１３すなわち原動プーリ１０の回転数ｎを検出し、検出された回転数ｎは、ＣＰＵ１５に送られる。ＣＰＵ１５には、メモリ１７、ＲＯＭ１８、警報機１６が接続される。

図２に、歪みゲージ１４によるトルクＴｒの測定結果のグラフの一例を示す。図２に示すように、トルクＴｒは、正（＋）方向と逆（−）方向とを周期的に変化し、原動プーリ１０が１回転するごとに１周期変化する。ここで、ＣＰＵ１５では、トルクが正方向に作用されたときの最大値Ｔｒ_max（変曲点の値）のみが選択され、選択されたトルク最大値Ｔｒ_maxが（１）式により有効張力Ｔｅとされる。

Ｔｅ＝Ｔｒ_max／ｒ ・・・・・（１）
（ここで、ｒは原動プーリ１０のピッチ円半径）

図３を用いて本ベルト交換時期判別システムの交換時期判別方法について詳述する。本ベルト交換時期判別システムにおいて、原動プーリ１０の回転が開始すると歯付きベルト１２の回転数は測定回転数域Ｘ（例えば１５００〜２５００ｒｐｍ）まで上昇する。ここで、歯付きベルト１２は、この回転数域Ｘ全体にわたって、つまりこの回転数域Ｘの間で回転数が変動させながら定常的に、すなわち高い使用頻度で使用される。

原動プーリ１０がその測定回転数域Ｘ全体にわたって回転する間、ＣＰＵ１５では、例えば１／６０秒毎に有効張力Ｔｅが測定され、その有効張力Ｔｅと、そのＴｅにおける回転数ｎがメモリ１７に格納される。一方、ＲＯＭ１８には測定回転数域Ｘにおける有効張力の許容範囲Ｔｅ_rが予め記憶されている。許容範囲Ｔｅ_rは各回転数ｎ毎に設定され、図３に示すように許容領域αを構成する。すなわち、許容領域αは、回転数ｎに応じて変化する。

メモリ１７に格納された有効張力Ｔｅと、回転数ｎは、順次読み出される。そして、各有効張力Ｔｅは、その有効張力Ｔｅが測定された回転数ｎにおいて、許容範囲Ｔｅ_r内であるかが判定される。ここで、有効張力ＴｅがＴｅ_r内でないと判定されると、警報機１６のランプが発光させられ、警告が発せられる。この警告により、使用者は、歯付きベルト１２を交換しなければならないと判断する。つまり、本実施形態では、使用頻度の高い測定回転数域Ｘにおいて、測定された有効張力Ｔｅが、その有効張力Ｔｅが測定されたときの回転数において許容領域αにあるかどうかが判定され、ベルトの交換時期が判別される。

次にＲＯＭ１８に格納されたＴｅ_rの設定方法を図４を用いて詳述する。図４のグラフ（１）（２）（３）は、取付張力と有効張力との関係を示すために、それぞれベルトの取付張力を強制的にＴ₀、２Ｔ₀、１／４Ｔ₀にしたときの回転数と有効張力の関係を示す。

一般的に、ベルトは、取り付け直後においては、標準的な取付張力Ｔ₀で取り付けられる。標準的な取付張力Ｔ₀においては、ベルトは動力を効率的に伝達可能であるとともに、高い耐久性を得ることができる。

しかし、取付張力はベルト使用とともに変動し、例えば水・油等の付着の影響によりベルトが硬化して縮む場合、取付張力が増大する。取付張力が増大し、例えば取付張力が標準的な取付張力Ｔ₀の２倍を越えれば、歯付きベルト１２は、張られすぎでありかつ劣化しているので、早期に破断することが考えられる。したがって、取付張力が使用により２Ｔ₀になれば、歯付きベルト１２は交換されることが望ましい。

また、例えば心線の屈曲疲労や歯面部の摩耗によりベルトが伸びた場合、取付張力は減少する。取付張力が減少し、例えば取付張力が標準的な取付張力Ｔ₀の１／４倍程度になった場合、歯付きベルト１２はスパン振動の増加やプーリとの噛み合い異常により歯飛び等も起こすので、早期に歯欠けや切断等を起こす。したがって、取付張力が使用により１／４Ｔ₀程度になれば、歯付きベルト１２は交換されることが望ましい。

すなわち、ベルトは取付張力が１／４Ｔ₀〜２Ｔ₀程度で回転させることが望ましく、経時変化で取付張力がこの範囲を越えると、交換することが望ましい。

しかし、ベルトを装置に組み込んだ後、取付張力を測定するのは難しい。また、ベルト回転中においては、取付張力は測定できない。一方、ベルトの有効張力は上述したように測定するのが容易である上、回転中において測定することができる。また、有効張力は、図４に示すように回転数とともに変化するが、取付張力が一定であるならば、その変化傾向は同一である。したがって、取付張力が標準的な取付張力Ｔ₀のままならば、有効張力の変化傾向も同一である。

一方、例えば取付張力が標準的な取付張力Ｔ₀から変化すると、回転数に対する有効張力の変化傾向も変化する。また、有効張力の変化傾向は、取付張力が標準的な取付張力Ｔ₀から乖離すればするほど、その変化傾向が異なる。

すなわち取付張力が２Ｔ₀となると、図４のグラフ（２）に示すように、その変化傾向は、グラフ（１）と大きく異なる。また取付張力が１／４Ｔ₀となると、グラフ（３）に示すように、その変化傾向も同様にグラフ（１）と大きく異なる。そして、上述したように、ベルトの取付張力が２Ｔ₀または１／４Ｔ₀まで変化すると、そのベルトは交換することが望ましい。つまり、歯付きベルト１２は、その有効張力の変化傾向がグラフ（１）から大きく乖離し、グラフ（２）またはグラフ（３）の変化傾向に近づくと、歯付きベルト１２は交換されることが望ましい。

そこで、本実施形態においては、許容領域αは、取付張力Ｔ₀で取り付けられたときにおいて、回転数を測定回転数域Ｘで変動させ、その回転数域内において回転数毎の標準有効張力を測定し、これらの測定された標準有効張力を基に決定される。具体的には、それぞれの回転数毎における標準有効張力を中心として、その標準有効張力の±１０％の範囲を許容範囲Ｔｅ_rとして設定する。なお、本実施形態においては、例えば５０ｒｐｍ毎に標準有効張力を測定し、その他の回転数における標準有効張力は、その回転数前後で測定された標準有効張力を基に、回転数に比例して増減すると近似して算出される。

例えばベルトが標準的な取付張力Ｔ₀で取り付けられ、使用により取付張力が２Ｔ₀まで増加すると、図４に示すように、回転数毎の有効張力の測定値は、回転数が１５００ｒｐｍ〜１９００ｒｐｍであるときは、その有効張力は許容範囲Ｔｅ_r内であるが、回転数が１９００ｒｐｍを越えると、その有効張力は許容範囲Ｔｅ_r外となる。したがって、取付張力が使用により２Ｔ₀まで達している場合、原動プーリが測定回転数域Ｘ全体にわたって回転させられると、ＣＰＵ１５は警告を発し、これにより使用者は適正に交換時期を判定することができる。

一方、取付張力が１／４Ｔ₀まで減少すると、図４に示すように、回転数毎の有効張力の測定値は、回転数が１５００ｒｐｍ〜１８００ｒｐｍであるときは、その有効張力は許容範囲Ｔｅ_r内である。しかし、回転数が１８００ｒｐｍを越えると、その有効張力は許容範囲Ｔｅ_r外となるので、ＣＰＵ１５は警告を発する。したがって、取付張力が使用により１／４Ｔ₀まで減少している場合、原動プーリが測定回転数域Ｘ全体にわたって回転させられると、ＣＰＵ１５は警告を発し、これにより使用者は適正に交換時期を判定することができる。

以上のように、本実施形態においては、測定回転数域Ｘ内において、ある回転数における有効張力Ｔｅが、回転数毎に予め設定されている許容範囲Ｔｅ_r内であるか否かを判定することにより、交換時期を判定することができる。

また、回転数が１条件（例えば１５００ｒｐｍ）のときのみしか有効張力Ｔｅを測定しない構成にすると、例えば、取付張力が上昇し、交換時期に達している場合（例えば取付張力２Ｔ₀）であっても、１５００ｒｐｍにおける有効張力Ｔｅは取付張力Ｔ₀のときとほぼ同等であるため、交換時期を正確に判断できない。それに対して本実施形態においては、有効張力が測定回転数域Ｘ全体にわたって測定されるので、有効張力の変化傾向は適正に検出でき、これによりベルトの交換時期を正確に判別することができる。

本発明の第２の実施形態について図５を用いて説明する。第２の実施形態においては、メモリに格納された有効張力と回転数によって有効張力の関数Ｔｅ＝ｆ（ｎ）が算出され、その関数ｆ（ｎ）が許容領域α内であるかどうかが判定されることによって、交換時期が判別される。以下第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点のみを説明する。

第２の実施形態においては、原動プーリ１０が測定回転数域Ｘで回転させられている間、ＣＰＵ１５では、例えば１／６０秒毎に有効張力Ｔｅ_nが測定され、その有効張力（Ｔｅ₁、Ｔｅ₂、Ｔｅ₃、…、Ｔｅ_n）と、その有効張力における回転数（ｎ₁、ｎ₂、ｎ₃、…、ｎ_n）がメモリ１７に格納される。メモリ１７に格納された各有効張力と、その有効張力における各回転数は、所定時間（例えば１０秒間）毎に読み出され、その１０秒間で測定された有効張力Ｔｅと、回転数ｎの関係は図５に示すように所定の回転数域内でＴｅ＝ｆ（ｎ）として算出され、その関数ｆ（ｎ）が許容領域α内に入るかどうか判定される。なお、所定時間内に測定された回転数は、回転数が小さい順にｎ₁、ｎ₂、ｎ₃、…、ｎ_nであり、有効張力Ｔｅ₁、Ｔｅ₂、Ｔｅ₃、…、Ｔｅ_nは、それぞれの回転数ｎ₁、ｎ₂、ｎ₃、…、ｎ_nで測定された有効張力である。

ここで、関数ｆ（ｎ）は、複数の線形関数の集合である。各線形関数は、隣接する２つの回転数のそれぞれの間、つまり、ｎ₁‐ｎ₂間、ｎ₂‐ｎ₃間、…、ｎ_n-1‐ｎ_n間で算出される。そして、各線形関数は、その２つの回転数（例えばｎ_n-1、ｎ_n）と、そのときの有効張力（例えばＴｅ_n-1、Ｔｅ_n）から、有効張力Ｔｅが、回転数ｎに比例する比例関数として算出される。すなわち、関数ｆ（ｎ）は、グラフ化されると図５に示すように、隣接する回転数で測定された各有効張力同士がそれぞれ直線で結ばれて作成される。なお、同一の回転数ｎ_nで測定された有効張力Ｔｅ_nが複数ある場合は、それらの平均値が有効張力Ｔｅ_nとして近似曲線を描くのに使用される。

以上のように、本実施形態では、有効張力と回転数の関係が関数ｆ（ｎ）として算出されるので、より正確に交換時期を判定することができる。なお、関数ｆ（ｎ）は、近似関数として算出されても良い。この場合、関数ｆ（ｎ）は、測定された有効張力Ｔｅと、そのときの回転数ｎから例えば最小二乗法等によって求められて良い。なお、近似関数は、例えば、線形近似、対数近似、多項式近似、累乗近似、指数近似等により算出されても良い。

なお、第２の実施形態においては、有効張力Ｔｅと、各回転数ｎから、関数ｆ（ｎ）が求められたが、所定時間内に測定された各回転数の有効張力Ｔｅから、所定時間内で測定されていない各回転数における有効張力Ｔｅが近似して求められても良い。この場合、求められた近似値と測定値はともに、第１の実施形態と同様に、各回転数ｎにおいて、許容範囲Ｔｅ_r内にあるどうかが判定され、交換時期が判定されてもよい。なお、測定されていない有効張力Ｔｅ（近似値）は、その回転数前後で測定された有効張力Ｔｅを基に、回転数に比例して増減すると近似して算出される。

第３の実施形態について説明する。第１の実施形態においては、有効張力Ｔｅを測定し、その有効張力Ｔｅにより、交換時期を判定してが、本実施形態においては、有効張力Ｔｅの代わりに、有効回転位相差ｄｅを測定し、その有効回転位相差ｄｅに基づいて交換時期を判別する。図６は、第３の実施形態におけるベルト交換時期判別システムを示す。なお、第１の実施形態との同一の部材には同一の符号を付す。以下第１の実施形態との相違点のみを説明する。

図６に示すように、第１のシャフト３３および第２のシャフト３４は、それぞれ原動プーリ１０および従動プーリ１１とともに回転し、第１のシャフト３３の駆動力は、原動プーリ１０、歯付きベルト１２、および従動プーリ１１を介して、第２のシャフト３４に伝達される。第１のシャフト３３および第２のシャフト３４には、回転数検出器２４、２５が設けられ、回転数検出器２４、２５は、それぞれ原動プーリ１０および従動プーリ１１の回転数を検出する。

それぞれの回転数検出器２４、２５で検出された回転数は、ＣＰＵ１５に送られる。ＣＰＵ１５では、これら検出された回転数の差、およびプーリ１０、１１のピッチ円の直径に基づき、原動プーリ１０に対する従動プーリ１１の回転位相差ｄが求められる。ここで、回転位相差ｄは、原動プーリ１０に対する従動プーリ１１のピッチライン上の長さとして求められ、停止時を０とした場合における回転中の原動プーリ１０に対する従動プーリ１１のずれ量である。

図７に回転位相差ｄと、原動プーリ１０に作用されるトルクＴｒとの関係を示す。トルクＴｒが大きくなればなるほど、原動プーリ１０から従動プーリ１１に伝達される動力も大きくなる。そして、伝達される動力が大きければ大きいほど、回転位相差も大きくなる。したがって、図７に示すように回転位相差ｄはトルクＴｒに連動して同一の周期で、正（＋）方向と逆（−）方向とを周期的に変化し、原動プーリ１０が１回転するごとに１周期変化する。ＣＰＵ１５では、トルクが正方向に作用されたときの最大値ｄ_max（変曲点の値）のみが選択され、選択された回転位相差ｄの最大値ｄ_maxが有効回転位相差ｄｅとされる。

測定された有効回転位相差ｄｅは、第１の実施形態と同様に、その測定された回転数ｎにおいて、図８に示す許容領域β内にあるかどうかが判定される。許容領域βは、第１の実施形態と同様に、各回転数毎に異なる許容範囲ｄｅ_rによって構成され、各ｄｅ_rはＲＯＭ１８に格納される。したがって、ＣＰＵ１５では、測定された各有効回転位相差ｄｅが、その有効回転位相差ｄｅが測定された回転数ｎに応じた許容範囲ｄｅ_r内であるかが判定され、これにより第１の実施形態と同様に交換時期の判別が行われる。

次にＲＯＭ１８に格納された許容範囲ｄｅ_rの設定方法を図９を用いて詳述する。図９のグラフ（１）（２）（３）には、それぞれベルト使用前において、取付張力を強制的にＴ₀、２Ｔ₀、１／４Ｔ₀としたときの回転数と有効回転位相差の関係を示す。

上述したように、ベルトは取付張力が１／４Ｔ₀〜２Ｔ₀程度で回転させることが望ましく、経時変化で取付張力がこの範囲を越えると、交換することが望ましい。一方、有効回転位相差ｄｅは、図９に示すように回転数とともに変化するが、取付張力が一定であるならば、その変化傾向は同一である。したがって、取付張力が標準的な取付張力Ｔ₀のままならば、有効回転位相差の変化傾向も同一である。

一方、例えば取付張力が標準的な取付張力Ｔ₀から変化すると、回転数に対する有効回転位相差ｄｅの変化傾向も変化する。また、有効回転位相差ｄｅの変化傾向は、グラフ（２）（３）に示すように、取付張力が標準的な取付張力Ｔ₀から乖離すればするほど、その変化傾向が異なる。

すなわち、図９のグラフ（２）に示すように、取付張力が２Ｔ₀となると、その変化傾向は、グラフ（１）と大きく異なる。また、取付張力がグラフ（３）に示すように取付張力が１／４Ｔ₀となると、その変化傾向も同様にグラフ（１）と大きく異なる。そして、上述したように、ベルトの取付張力が２Ｔ₀または１／４Ｔ₀まで変化すると、そのベルトは交換することが望ましい。すなわち、歯付きベルト１２は、その有効回転位相差ｄｅの変化傾向がグラフ（１）から大きく乖離し、グラフ（２）またはグラフ（３）の変化傾向に近づくと、歯付きベルト１２は交換されることが望ましい。

そこで、本実施形態においては、許容領域βは、取付張力Ｔ₀で取り付けられたときにおいて、回転数を測定回転数域Ｘで変動させ、その回転数域内において回転数毎の標準有効回転位相差を測定し、これらの測定された標準有効回転位相差を基に決定される。具体的には、それぞれの回転数毎における標準有効回転位相差を中心として、その標準有効回転位相差の±１０％の範囲を許容範囲ｄｅ_rとして設定する。なお、本実施形態においては、例えば２５０ｒｐｍ毎に標準有効回転位相差を測定し、その他の回転数における標準有効回転位相差は、その回転数前後で測定された標準有効回転位相差を基に、回転数に比例して増減すると近似して算出される。

ここで、例えば取付張力が２Ｔ₀まで増加すると、図９に示すように、回転数毎の有効回転位相差の測定値は、回転数が１５００ｒｐｍ〜１９００ｒｐｍであるときは、その有効回転位相差は所定範囲内であるが、回転数が１９００ｒｐｍを越えると、その有効回転位相差は所定範囲外である。したがって、取付張力が使用により２Ｔ₀まで達している場合、原動プーリが測定回転数域Ｘ全体にわたって回転させられると、ＣＰＵ１５は警告を発し、これにより使用者は適正に交換時期を判定することができる。

一方、同様に、取付張力が１／４Ｔ₀まで減少すると、図９に示すように、回転数毎の有効回転位相差の測定値は、回転数が１５００ｒｐｍ〜１７５０ｒｐｍであるときは、その有効回転位相差は所定範囲内である。しかし、回転数が１７５０ｒｐｍを越えると、その有効回転位相差は所定範囲外であるので、ＣＰＵ１５は警告を発する。したがって、取付張力が使用により１／４Ｔ₀まで減少している場合、原動プーリが測定回転数域Ｘ全体にわたって回転させられると、ＣＰＵ１５は警告を発し、これにより使用者は適正に交換時期を判定することができる。

以上のように、本実施形態においては、測定回転数域Ｘ内において、ある回転数における有効回転位相差ｄｅが、回転数毎に予め設定されている許容範囲ｄｅ_r内であるか否かを判定することにより、交換時期を判定することができる。

なお、本発明の第３の実施形態においても、第２の実施形態と同様に、メモリに格納された有効張力と回転数によってｄｅ＝ｆ（ｎ）が算出され、その関数ｆ（ｎ）が許容領域β内であるかどうかが判定されることによって、交換時期が判別されても良い。

さらに、第１ないし第３の実施形態においては、負荷変動が発生し、トルクが回転にあわせて周期的に変動する場合について述べたが、本システムは、負荷変動が発生しない場合についても同様に適用することができる。負荷変動が発生しないと、トルクＴｒは図１０に示すように、一方向に作用されるので、トルクＴｒ＝有効張力Ｔｅとなる。同様に、回転位相差もトルクＴｒにあわせて一方向に発生するので、有効回転位相差ｄｅ＝回転位相差ｄとなる。

また、本発明に係る第３の実施形態では、回転位相差ｄは、ピッチライン上の長さで示したが、原動プーリ１０に対する従動プーリ１１の角度差で示しても良い。

なお、回転位相差ｄは、従動プーリと原動プーリの回転数の差（速度差）ｖで示しても良い。速度差ｖは、単位時間当たりの回転位相差ｄであり、図１１に示すように回転位相差ｄに合わせて周期的に変化するので、速度差ｖについても図９に示すように回転数とともに変化する。したがって、速度差の最大値ｖ_max等を有効速度差ｖｅとし、第３の実施形態において有効回転位相差ｄｅの代わりに有効速度差ｖｅを用いても良い。この場合、許容範囲ｖｅ_rは、有効速度差ｖｅから設定される。

また、本発明の第１および第２の実施形態において、有効張力Ｔｅは、トルク最大値Ｔｒ_maxから求められるが、トルク最小値Ｔｒ_minの絶対値から求められても良い。さらに、Ｔｒ_maxとＴｒ_minの絶対値との平均値から求められても良い。また、有効回転位相差ｄｅも、同様に、最小値ｄ_minの絶対値から求められても良い。さらに、ｄ_maxとｄ_minの絶対値との平均値から求められても良い。尚、有効速度差ｖｅも同様である。

さらに、本実施形態においては、原動プーリ１０の回転数に応じて許容範囲Ｔｅ_r等が設定されたが、歯付きベルト１２または従動プーリ１１の回転数に応じて設定されても良い。また、トルクは原動プーリ１０のトルクが測定されたが、従動プーリのトルクが測定されても良い。

なお、本実施形態においては、有効張力Ｔｅまたは有効回転位相差ｄｅに基づいて、ベルトの交換時期を判別したが、負荷トルクに連動して変化するものであれば、他の測定値に基づいて判別されても良い。

なお、上述した第１〜第３の実施形態においては、回転位相差および有効張力の具体的な数値は、模式的な数値であるので、その単位を省略して説明した。

本発明の第１の実施形態におけるベルト交換時期判別システムの概略図を示す。 歪みゲージによって測定されるトルクの変位を示す。 縦軸を有効張力、横軸を回転数としたときの許容領域を模式的に示す。 許容領域の設定方法を模式的に示す。 第２の実施形態におけるベルト交換時期の判別方法を模式的に示す。 第３の実施形態におけるベルト交換時期判別システムの概略図を示す。 トルクと回転位相差との関係を模式的に示す。 縦軸を有効回転位相差、横軸を回転数としたときの許容領域を模式的に示す。 許容領域の設定方法を模式的に示す。 負荷変動が発生しない場合におけるトルクと回転位相差との関係を模式的に示す。 トルク、回転位相差、および速度差の関係を模式的に示す。

符号の説明

１０ 原動プーリ
１１ 従動プーリ
１２ 歯付きベルト
１４ 歪みゲージ
２４、２５ 回転数検出器
Ｘ 測定回転数域
α、β 許容領域

Claims (11)

1. プーリに掛け回された伝動ベルトの交換時期を判別するベルト交換時期判別システムであって、
   前記プーリが所定の回転数域の全体にわたって回転する間に、前記プーリに作用する負荷トルクに連動して変化する測定値を測定する測定手段と、
   前記測定値が、前記回転数域内において予め設定されている許容範囲内に入るか否かを判定し、前記許容範囲内ではないと判定した場合に、前記伝動ベルトの交換時期であると判別する判別手段と
   を備えるベルト交換時期判別システム。
2. 前記測定手段は複数の回転数に対して前記測定値を測定し、それぞれの測定値から、測定されていない各回転数における測定値を近似して算出し、前記判別手段はその近似して算出された測定値についても前記許容範囲に入るかどうかを判定することを特徴とする請求項１に記載のベルト交換時期判別システム。
3. 前記測定値は、有効張力であることを特徴とする請求項１に記載のベルト交換時期判別システム。
4. 前記伝動ベルトは、従動および原動プーリに掛け回され、前記測定値は、前記原動プーリに対する前記従動プーリの回転位相差であることを特徴とする請求項１に記載のベルト交換時期判別システム。
5. 前記回転位相差は、前記原動プーリと前記従動プーリとの回転数の差であることを特徴とする請求項４に記載のベルト交換時期判別システム。
6. 前記伝動ベルトを前記プーリに標準的な取付張力で取り付け、前記プーリを前記所定の回転数域の全体にわたって回転する間に、各回転数において測定された前記測定値を基準値とし、前記許容範囲は、その基準値に基づいて設定されることを特徴とする請求項１に記載のベルト交換時期判別システム。
7. 前記許容範囲は、前記基準値を中心として、設定されることを特徴とする請求項６に記載のベルト交換時期判別システム。
8. 前記許容範囲は、前記測定値が測定されたときの回転数に応じて定められることを特徴とする請求項１に記載のベルト交換時期判別システム。
9. プーリに掛け回された伝動ベルトの交換時期を判別するベルト交換時期判別システムであって、
   前記プーリが所定の回転数域の全体にわたって回転する間に、複数の回転数において、前記プーリに作用する負荷トルクに連動して変化する測定値を測定する測定手段と、
   前記測定された複数の測定値と、各測定値が測定された回転数の関係を示す関数を求める算出手段と、
   前記関数が、前記回転数に応じて定められた前記測定値の許容範囲に入るか否かを判定し、前記許容範囲内ではないと判定した場合に、前記伝動ベルトの交換時期であると判別する判別手段と
   を備えるベルト交換時期判別システム。
10. プーリに掛け回された伝動ベルトの交換時期を判別するベルト交換時期判別方法であって、
    前記プーリが所定の回転数域の全体にわたって回転する間に、前記プーリに作用する負荷トルクに連動して変化する測定値を測定する測定ステップと、
    前記測定値が、前記回転数域内において予め設定されている許容範囲内に入るか否かを判定し、前記許容範囲内ではないと判定した場合に、前記伝動ベルトの交換時期であると判別する判別ステップと
    を備えるベルト交換時期判別方法。
11. プーリに掛け回された伝動ベルトの交換時期を判別するベルト交換時期判別方法であって、
    前記プーリが所定の回転数域の全体にわたって回転する間に、複数の回転数において、前記プーリに作用する負荷トルクに連動して変化する測定値を測定する測定ステップと、
    前記測定された複数の測定値と、各測定値が測定された回転数の関係を示す関数を求める算出ステップと、
    前記関数が、前記回転数に応じて定められた前記測定値の許容範囲に入るか否かを判定し、前記許容範囲内ではないと判定した場合に、前記伝動ベルトの交換時期であると判別する判別ステップと
    を備えるベルト交換時期判別方法。
    

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