JP2013185842A - 張力測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】巻取装置に連結されたベルトの張力を測定する張力計の移動と測定誤差を抑制する。
【解決手段】車両固定装置４のベルト４０の入出端となる昇降ユニット４４に軸支した左右方向を回転軸として揺動可能なアーム４６と、アーム４６に軸支された左右方向を回転軸として揺動可能な張力測定ユニット４７を設ける。張力測定ユニット４７には、ベルト４０の張力に応じて歪むと共に当該歪み量を測定する張力計４７２と、張力計４７２に入出するベルトの張力計４７２に対する角度を一定に維持するベルトガイドユニット４７１とを設ける。
【選択図】図４

Description

本発明は、ベルトの張力を測定するための技術に関するものである。

ベルトの張力を測定する張力計としては、可撓体と、可撓体に固定された、ベルトが湾曲するようにガイドする複数の案内ピンとを備えた張力計が知られている。このような、張力計では、ベルトの張力によって案内ピンに加わる力によって可撓体が変形することを利用し、可撓体の変形量よりベルトの張力を測定している（特許文献１）。

一方、シャシーダイナモメータ用の車両固定装置としては、巻取装置によって巻取り/送り出しが行われるベルトを自動車の固定に用いる車両固定装置が知られている（たとえば、特許文献２）。

特表２００１-５２７６４９号公報 特開２００７-２１２１４８号公報

さて、上述したような可撓体の変形量よりベルトの張力を測定する張力計を、上述したような巻取装置によって巻取り/送り出しが行われるベルトの張力の測定に適用する場合、ベルトの巻取り/送り出しに追従してベルトと共に張力計が大きく移動してしまったのでは、極めて取り扱いが不便となる。

一方で、このような場合に、張力計を巻取装置に対して固定してしまうと次のような問題が生じる。
すなわち、いま、図５ａに示すような張力計をベルトの張力に適用する場合を考える。
ここで、各図中に示すように上下前後左右方向を定義するものとして、図５ａ１は張力計の上面図を、図５ａ２は張力計の右側面図を、図５ａ３は張力計の斜視図を表している。
図示するように、この張力計は、前後方向に延びる二つのサイドフレーム５１の間に左右方向に架け渡した第１ピン５２、第２ピン５３、第３ピン５４を後ろから前に向けて当該順序で配置した構成を備えている。ここで、側方から見て、第２ピン５３は、第１ピン５２と第３ピン５４を結ぶ直線から少しずらした位置に設けられており、図５ｂ１に示すように、第１ピン５２の下側、第２ピン５３の上側、第３ピン５４の下側を通るようにベルト４０を張力計に通すことにより、ベルト４０が湾曲するようになっている。

また、二つのサイドフレーム５１は第１ピン５２と第３ピン５４の間の部位に可撓性を備えており、当該可撓性を備えた部位に、当該部位の上下方向の撓み量を検出する撓みセンサが固着されている。
そして、このような構成によって、張力計は、図５ｂ１に矢印によって示すように、ベルト４０の張力によって、各ピン５２-５４に加わる上下方向の力による、サイドフレーム５１の可撓性を備えた部位の撓み量を撓みセンサによって検出することによりベルト４０の張力を測定するようになっている。

ここで、このような張力計を、ベルト４０と共に移動しないように外部に固定した場合を考える。
この場合、ベルト４０を長手方向に移動すると、ベルト４０は張力計に対して移動することとなり、当該移動に伴い、図５ｂ２に矢印によって示すようにベルト４０と各ピン５２-５４の間に働く摩擦力によって、サイドフレーム５１の第１ピン５２と第３ピン５４の間の可撓性を備えた部位を撓ませる力が発生することとなり、当該発生した力はベルト４０の張力によらない力となる。したがって、この場合、撓みセンサによって検出する撓み量は、ベルト４０の張力のみを表すものとはならず、結果、ベルト４０の張力の測定結果は誤差を含むものとなる。

そこで、本発明は、巻取装置によって巻取り/送り出しが行われるベルトの張力を測定する張力計をベルトと共に大きく移動しないようにしつつ、張力計の測定誤差を抑制することを課題とする。

前記課題達成のために、本発明は、巻取装置によって巻取りと送り出しが行われるベルトの張力を測定する張力測定装置として、前記巻取装置に、前記ベルトの幅方向を軸として揺動可能に軸支されたアームと、前記アームに、前記ベルトの幅方向を軸として揺動可能に軸支された張力測定ユニットとを備えた張力測定装置を提供する。ここで、前記張力測定ユニットは、前記ベルトが挿入される張力計と、前記ベルトが前記張力計に入出する、当該張力計に対する角度を一定に維持するガイド部材を有し、前記張力計は、可撓性を有するフレームと、前記フレームに固定された、前記挿入されたベルトが当該ベルトの厚み方向に湾曲するように、当該ベルトを前記厚み方向について支持する支持部材と、前記フレームの撓みを検出する撓みセンサとを有するものである。

このような張力測定装置によれば、ベルトの移動に伴い、張力計とベルトとの間に摩擦力が働いた場合、ある程度までは、この摩擦力は、アームや張力測定ユニットを揺動させる力として働き、この摩擦力が張力計のフレームを撓ませる力として働くことが抑制される。

また、アームや張力測定ユニットが揺動した場合でも、その揺動角に関わらずに張力計へのベルトの入出角は、ガイド部材によって一定に維持される。
よって、当該揺動によって、張力計におけるベルトの張力の測定に誤差が生じることも抑制される。
ここで、より具体的には、このような張力測定装置は、前記張力計の前記支持部材を、ベルトの一方の面に当接する第１のピンと、ベルトの他方の面に当接する第２のピンと、ベルトの前記一方の面に当接する第３のピンとより構成し、前記第１のピンと前記第２のピンと第３のピンは当該順序で前記ベルトの長手方向に、前記第１のピンと第３のピンの間で前記ベルトが当該ベルトの厚み方向に湾曲するように配置すると共に、前記張力計を、前記張力計のフレームを、前記第２のピンの両端の位置において前記ガイド部材に固定することにより、前記ガイド部材に固定し、前記ガイド部材を前記アームに、前記ベルトの幅方向を軸として揺動可能に軸支することにより、前記張力測定ユニットを、前記アームに前記ベルトの幅方向を軸として揺動可能に軸支するように構成してもよい。

また、この場合には、前記ガイド部材を、ガイドフレームと当該ガイドフレームに固定された複数のガイドピンを有するものとして、前記張力計のフレームを前記第２のピンの両端の位置において前記ガイドフレームに固定することにより、前記張力計を前記ガイド部材に固定し、前記複数のガイドピンを、前記張力計の前記第１のピンから見て前記第３のピンの反対側方向となる位置と前記第３のピンから見て前記第１のピンの反対側方向となる位置との各々に設けられた、前記ガイドフレームに固定された張力計に入出するベルトが間を通るように設けられた、前記ベルトの当該ベルトの厚み方向の移動を規制する一対のガイドピンより構成し、前記ガイド部材のガイドフレームを前記アームに、前記ベルトの幅方向を軸として揺動可能に軸支することにより、前記ガイド部材を、前記アームに前記ベルトの幅方向を軸として揺動可能に軸支するようにしてもよい。

なお、以上のような張力測定装置は、シャシーダイナモメータの車両固定装置に適用することができる。すなわち、この場合には、床板に設けられた開口に露出したローラ上に車輪が載せ置かれた車両を固定する、シャシーダイナモメータの車両固定装置を、以上の張力測定装置と、前記巻取装置とを含めて構成し、前記ベルトを、前記車両に連結するようにすればよい。

以上のように、本発明によれば、巻取装置によって巻取り/送り出しが行われるベルトの張力を測定する張力計をベルトと共に大きく移動しないようにしつつ、張力計の測定誤差を抑制するこができる。

本発明の実施形態に係るシャシーダイナモメータの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る車両固定装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る張力測定ユニットの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る車両固定装置のアームと張力測定ユニットの動きを示す図である。 従来の張力計の構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、シャシーダイナモメータの車両固定装置への適用を例にとり説明する。
図１に、本実施形態に係るシャシーダイナモメータの構成を模式的に示す。
ここで、図１ａはシャシーダイナモメータの上面図を、図１ｂはシャシーダイナモメータの側面図を示している。
図示するように、このシャシーダイナモメータは、四輪駆動の自動車用のシャシーダイナモメータであり、フレーム１の上面を形成する床板の上に自動車を進行させ、自動車の前後左右の車輪の各々を、天頂部がフレーム１の床板に設けた開口内に、略床板上面と同じ高さで位置するように配置されたローラ２上に位置決めした上で、自動車の前方及び後方に左右に離間して床板上に固定した４つの車両固定装置４で自動車を前方及び後方より平型のベルトで索引して固定し、固定した自動車を走行させながら各ローラ２に連結した動力計で自動車の各種特性を測定するものである。なお、車両固定装置４は、２輪駆動の自動車用のシャシーダイナモメータにおける自動車の固定にも同様に用いることができる。

次に、車両固定装置４の構成を図２に示す。
さて、各図中に示すように上下前後左右方向を定義するものとして、図２ａは車両固定装置４の上面図を、図２ｂは車両固定装置４の右側面図を表している。
図示するように、車両固定装置４は、先端に連結具４０１が設けられたベルト４０、ベース４１、左右方向を回転軸としてベース４１に軸支された、ベルト４０を巻き取る巻取シャフト４２、巻取シャフト４２の回転駆動や固定を行う駆動ユニット４３、昇降ユニット４４、昇降ユニット４４を上下に昇降させる、ベース４１に支持された昇降装置４５、昇降ユニット４４の左右両脇に配置された左右一対のアーム４６、左右一対のアーム４６の間に配置された張力測定ユニット４７とを備えている。

ここで、昇降装置４５は、作業者がハンドル４５１を回転操作すると、図２ｃに示すボールネジ４５２が回転し、ボールナットを介してボールネジ４５２によって支持されている昇降ユニット４４が上下に移動するようになっている。
また、図２ｃに示すように、昇降装置４５の下部には左右方向を回転軸として回転する中間ローラ４５３が軸支されており、昇降ユニット４４には、左右方向を回転軸として回転するベルト入出ローラ４４１が軸支されている。
そして、車両固定装置４内におけるベルト４０の巻取シャフト４２から外部への走行経路は次の経路となる。
すなわち、巻取シャフト４２に一端が固定されて、幅方向を左右方向として巻取シャフト４２に巻き取られるベルト４０は、巻取シャフト４２から、中間ローラ４５３に導かれ、中間ローラ４５３で走行方向が斜め上方向に転換されてベルト入出ローラ４４１に導かれる。そして、ベルト入出ローラ４４１に導かれたベルト４０は、ベルト入出ローラ４４１で走行方向が略水平方向に転換され、張力測定ユニット４７の内部を通って外部に進む。

また、車両固定装置４内におけるベルト４０の外部から巻取シャフト４２への走行経路は、以上の経路を逆としたものとなる。
次に、図２ｄに示すように、左右一対のアーム４６は、左右方向を回転軸として揺動可能に昇降ユニット４４の左右両脇に軸支されており、左右一対のアーム４６の間に配置された張力測定ユニット４７は、左右方向を回転軸として揺動可能に左右のアーム４６に軸支されている。

次に、図３ａに張力測定ユニット４７の構成を示す。
図３ａ１は、張力測定ユニット４７の上面図を、図３ａ２は張力測定ユニット４７の右側面図を、図３ａ３は張力測定ユニット４７の斜視図を表している。
図示するように、張力測定ユニット４７は、ベルトガイドユニット４７１と、ベルトガイドユニット４７１に固定した張力計４７２とより構成される。
ここで、ベルトガイドユニット４７１の構成を図３ｂに、張力計４７２の構成を図３ｃに示す。
図３ｂ１に上面図を、図３ｂ２に右側面図を、図３ｂ３に斜視図を示すように、ベルトガイドユニット４７１は、２枚の側板４７１１の間に左右に架け渡した上下一対のガイドピン４７１２の組を、前後に２組設けたものである。ここで、上下一対のガイドピン４７１２は、ガイドピン４７１２の間にベルト４０を挿入できるようにベルト４０の厚みより幾分大きい距離上下に離間して設けられており、ガイドピン４７１２の前後の組の上下方向位置は一致している。

次に、図３ｃ１に上面図を、図３ｃ２に右側面図を、図３ｃ３に斜視図を示すように、張力計４７２は、先に図５に示したものと同様の構成を備えており、図３ｃに示すように、前後方向に延びる二つのサイドフレーム５１の間に、左右方向に架け渡した第１ピン５２、第２ピン５３、第３ピン５４を、後ろから前方向に向かって当該順序で配置した構成を備えている。ここで、側方から見て、第２ピン５３は、第１ピン５２と第３ピン５４を結ぶ直線から少しずらした位置に設けられている。

また、二つのサイドフレーム５１は第１ピン５２と第３ピン５４の間の部位に可撓性を備えており、当該可撓性を備えた部位に、当該部位の上下方向の撓み量を検出する撓みセンサが固着されている。なお、可撓性を備えた部位は、サイドフレーム５１全体を可撓性を備えた素材で製作することにより設けることもできるし、サイドフレーム５１の第１ピン５２と第３ピン５４の間の一部を上下方向に肉薄に形成することにより設けることもできるし、サイドフレーム５１を前後に分割し分割した前後部分を板バネなどの可撓性を備えた部材で前後に連結することにより設けることもできる。

そして、ベルトガイドユニット４７１の各ピンと張力計４７２の各ピンと、ベルト４０との配置を示す図３ｄ、及び、図３ａに示されるように、ベルトガイドユニット４７１に設けた貫通穴に貫通させた張力計４７２の第２ピン５３を利用して、張力計４７２はベルトガイドユニット４７１に固定されている。ここで、張力計４７２は第２ピン５３の位置でのみベルトガイドユニット４７１に連結され固定されている。

また、図３ｄに示すように、張力測定ユニット４７において、ベルトガイドユニット４７１の前後のそれぞれ設けた一対のガイドピン４７１２のうち、上側のガイドピン４７１２と張力計４７２の第１ピン５２、第３ピン５４の上下方向位置は一致しており、張力測定の装置の第２ピン５３は、第１ピン５２、第３ピン５４よりも少し上に位置するように設けられている。

そして、図２ｃに示すようにベルト入出ローラ４４１で走行方向が略水平方向に転換されたベルト４０は、図３ｄに示すように張力測定ユニット４７の内部に挿入される。
すなわち、ベルト入出ローラ４４１側から順に見て、ベルト４０は、張力測定ユニット４７のベルトガイドユニット４７１の後ろ側の上下一対のガイドピン４７１２の間、張力計４７２の第１ピン５２の下、第２ピン５３の上、第３ピン５４の下、ベルトガイドユニット４７１の前側の上下一対のガイドピン４７１２の間を通るように配置される。

すなわち、張力計４７２の内部で、第１ピン５２-第２ピン５３-第３ピン５４の間でベルト４０が湾曲するようになっており、図３ｄに矢印で示すように、ベルト４０の張力によって、第１ピン５２、第２ピン５３、第３ピン５４の各ピンに加わる上下方向の力による、サイドフレーム５１の可撓性を備えた部位の撓み量を撓みセンサによって検出することによりベルト４０の張力を測定するようになっている。。

ここで、上述のように、張力測定ユニット４７は、アーム４６に左右方向を回転軸として揺動可能に設けられており、アーム４６は昇降ユニット４４に左右方向を回転軸として揺動可能に設けられている。
したがって、図４ａ、ｂ、ｃに示すように、ベルト４０の移動に伴い、張力測定ユニット４７の各ピンとベルト４０との間に摩擦力が働いた場合、ある程度までは、この摩擦力は、アーム４６や張力測定ユニット４７を揺動させる力として働き、この摩擦力が張力計４７２の第１ピン５２と第３ピン５４の間の可撓性を備えた部位を撓ませる力として働くことが抑制される。

また、アーム４６や張力測定ユニット４７が揺動した場合でも、その揺動角に関わらずに張力計４７２へのベルト４０の入出角は、ベルトガイドユニット４７１によって一定に維持される。
よって、当該揺動によって張力計４７２へのベルト４０の入出角が変化して、張力計４７２におけるベルト４０の張力の測定に誤差が生じることも抑制される。
以上、本発明の実施形態について説明した。
なお、以上の実施形態におけるアーム４６は、張力測定ユニット４７の上方または下方に位置する左右方向の軸を回転軸として揺動するものとして設けるようにすることもできる。

１…フレーム、２…ローラ、３…車輪止装置、４…車両固定装置、４０…ベルト、４１…ベース、４２…巻取シャフト、４３…駆動ユニット、４４…昇降ユニット、４５…昇降装置、４６…アーム、４７…張力測定ユニット、５１…サイドフレーム、５２…第１ピン、５３…第２ピン、５４…第３ピン、４０１…連結具、４４１…ベルト入出ローラ、４５３…中間ローラ、４７１…ベルトガイドユニット、４７２…張力計、４７１１…側板、４７１２…ガイドピン。

Claims (4)

1. 巻取装置によって巻取りと送り出しが行われるベルトの張力を測定する張力測定装置であって、
   前記巻取装置に、前記ベルトの幅方向を軸として揺動可能に軸支されたアームと、
   前記アームに、前記ベルトの幅方向を軸として揺動可能に軸支された張力測定ユニットとを有し、
   前記張力測定ユニットは、
   前記ベルトが挿入される張力計と、
   前記ベルトが前記張力計に入出する、当該張力計に対する角度を一定に維持するガイド部材を有し、
   前記張力計は、可撓性を有するフレームと、前記フレームに固定された、前記挿入されたベルトが当該ベルトの厚み方向に湾曲するように、当該ベルトを前記厚み方向について支持する支持部材と、前記フレームの撓みを検出する撓みセンサとを有することを特徴とする張力測定装置。
   
2. 請求項１記載の張力測定装置であって、
   前記張力計の前記支持部材は、ベルトの一方の面に当接する第１のピンと、ベルトの他方の面に当接する第２のピンと、ベルトの前記一方の面に当接する第３のピンとより構成され、前記第１のピンと前記第２のピンと第３のピンは当該順序で前記ベルトの長手方向に、前記第１のピンと第３のピンの間で前記ベルトが当該ベルトの厚み方向に湾曲するように配置されており、
   前記張力計は、前記張力計のフレームを、前記第２のピンの両端の位置において前記ガイド部材に固定することにより、前記ガイド部材に固定されており、
   前記ガイド部材を前記アームに、前記ベルトの幅方向を軸として揺動可能に軸支することにより、前記張力測定ユニットは、前記アームに前記ベルトの幅方向を軸として揺動可能に軸支されていることを特徴とする張力測定装置。
   
3. 請求項２記載の張力測定装置であって、
   前記ガイド部材は、ガイドフレームと当該ガイドフレームに固定された複数のガイドピンを有し、
   前記張力計のフレームを前記第２のピンの両端の位置において前記ガイドフレームに固定することにより、前記張力計は前記ガイド部材に固定されており、
   前記複数のガイドピンは、前記張力計の前記第１のピンから見て前記第３のピンの反対側方向となる位置と前記第３のピンから見て前記第１のピンの反対側方向となる位置との各々に設けられた、前記ガイドフレームに固定された張力計に入出するベルトが間を通るように設けられた、前記ベルトの当該ベルトの厚み方向の移動を規制する一対のガイドピンより構成され、
   前記ガイド部材のガイドフレームを前記アームに、前記ベルトの幅方向を軸として揺動可能に軸支することにより、前記ガイド部材は、前記アームに前記ベルトの幅方向を軸として揺動可能に軸支されていることを特徴とする張力測定装置。
   
4. 請求項１または２記載の張力測定装置を備え、床板に設けられた開口に露出したローラ上に車輪が載せ置かれた車両を固定する、シャシーダイナモメータの車両固定装置であって、
   前記巻取装置を備え、
   前記ベルトは、前記車両に連結されるものであることを特徴とする車両固定装置。