JP2016136032A - Belt vibration detecting system and belt vibration detecting method - Google Patents
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本発明は、内燃機関の駆動軸から補機の駆動軸へ動力を伝達するようなベルト駆動機構におけるベルトの振れを検出する、ベルトの振れ検出システム及びベルトの振れ検出方法に関する。 The present invention relates to a belt shake detection system and a belt shake detection method for detecting belt shake in a belt drive mechanism that transmits power from a drive shaft of an internal combustion engine to a drive shaft of an auxiliary machine.
内燃機関においては、オルタネータ、ラジエータファン、機械式過給機等の補機に対して、内燃機関の駆動軸(クランク軸)に駆動プーリを設けるともに、補機側に受動プーリを設けて、動力伝達用のベルトを、この2つのプーリの間をベルト張力調整用のテンショナーを介して接続している。 In an internal combustion engine, a drive pulley is provided on the drive shaft (crankshaft) of the internal combustion engine and a passive pulley is provided on the auxiliary machine side for an auxiliary machine such as an alternator, radiator fan, mechanical supercharger, etc. A transmission belt is connected between the two pulleys via a belt tension adjusting tensioner.
しかしながら、このベルトは経年変化により弾性力を喪失するために延びて、張力が減少し、駆動プーリから送り出されたベルトにスパンバイブレーションと呼ばれるプーリ間のベルトが波打つ現象が発生する。このスパンバイブレーションが生じると、ベルトが緩んでスリップして駆動力が十分に伝達されなくなったり、ベルトがジャンプしてプーリの幅方向に横ずれしてプーリから外れて補機を駆動できなくなったりするので、内燃機関自体が正常に運転できなくなり、故障が生じるという問題がある。このスパンバイブレーションが発生することはまれではあるが、一度発生すると内燃機関の大きな損傷につながるため、これを早期に検出して、ベルト交換することが重要な課題となっている。 However, this belt is stretched to lose its elastic force due to aging, the tension is reduced, and a belt between the pulleys called a span vibration undulates in the belt fed from the drive pulley. If this span vibration occurs, the belt will loosen and slip and the driving force will not be transmitted sufficiently, or the belt will jump and slip laterally in the width direction of the pulley, so that it will not be able to drive the accessory because it will come off the pulley. There is a problem that the internal combustion engine itself cannot operate normally and a failure occurs. Although the occurrence of this span vibration is rare, once it occurs, the internal combustion engine will be seriously damaged. Therefore, it is important to detect this at an early stage and replace the belt.
このベルトの振れ対策として、例えば、張設されるベルトの一側にそのベルトの振れを抑制するアイドラを離間接近可能に配置すると共に、そのベルトの振れを検知する振れ検知センサをベルトに近接して配置し、その振れ検知センサからの検知信号に基づくコントローラの制御によりベルトの振れが大きくなったときにのみアイドラをベルトに向かって前進当接させて、そのベルトの振れを抑制するベルト振れ抑制装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 As a measure against the vibration of the belt, for example, an idler that suppresses the vibration of the belt is arranged on one side of the belt that is stretched so as to be separated and approachable, and a vibration detection sensor that detects the vibration of the belt is provided close to the belt. The belt runout suppression that suppresses the runout of the belt by moving the idler forward toward the belt only when the runout of the belt becomes large by the control of the controller based on the detection signal from the shake detection sensor. An apparatus has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
このベルト振れ抑制装置では、クランクプーリとオルタネータプーリとの中間位置に配置され、発光ダイオードとフォトトランジスタとからなる学的な振れ検知センサを用いて、振れ量がある振れ量以上になったときに発生する受光遮光の繰り返しを検知する振れ検知方法が例示されている。また、ベルトの振れ方向の一側面に全長にわたって金属片を埋設し、振れ量がある振れ量以上になったときに発生する金属片の電磁ピックへの接近を検知する振れ検知方法も例示されている。 In this belt runout suppression device, when the runout amount exceeds a certain runout amount using a scientific runout detection sensor that is arranged at an intermediate position between the crank pulley and the alternator pulley and is composed of a light emitting diode and a phototransistor. A shake detection method for detecting the repetition of the received light shielding that occurs is exemplified. Also, there is exemplified a shake detection method for embedding a metal piece over the entire length on one side surface of the belt in the shake direction and detecting the approach of the metal piece generated when the shake amount exceeds a certain shake amount to the electromagnetic pick. Yes.
しかしながら、これらの検知装置は、ベルトの振動の振幅が最大になる腹の部分であるプーリ間の中央近傍に配置されているため、ベルトの大きな振れの発生時やベルトの切断時にベルトがフォトトランジスタや電磁ピック等の検出センサに接触したり、衝突したりして検出センサが破損する可能性がある上に、ベルトの伸びや弾性の劣化状態を連続的に検出することができないという問題がある。 However, since these detection devices are arranged near the center between the pulleys, which is the antinode portion where the vibration amplitude of the belt is maximum, the belt is a phototransistor when the belt is greatly shaken or cut. There is a possibility that the detection sensor may be damaged due to contact with or colliding with a detection sensor such as an electromagnetic pick or an electromagnetic pick, and further, it is impossible to continuously detect the belt elongation or the deteriorated state of elasticity. .
また、無端伝動帯を駆動する駆動輪の回転状態を検出する駆動側回転状態検出手段と、同無端伝動帯に駆動される被動輪の回転状態を検出する被動側回転状態検出手段と、その両回転状態検出手段の検出結果より駆、被動輪相互の回転位相差を演算し、その回転位相差で伝動帯における比較的小さな張力変化を検出している内燃機関における無端伝動帯の張力調整装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 Further, a drive side rotation state detection means for detecting the rotation state of the driving wheel driving the endless transmission band, a driven side rotation state detection means for detecting the rotation state of the driven wheel driven by the endless transmission band, A tension adjusting device for an endless transmission band in an internal combustion engine that calculates a rotational phase difference between driven wheels from the detection result of the rotational state detection means and detects a relatively small change in tension in the transmission band based on the rotational phase difference. It has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、この内燃機関における無端伝動帯の張力調整装置では、微妙な回転変動を検出するために、プーリの外周部の周方向に等間隔に突設された複数個の磁性材製パルサー突起と電磁ピックアップなどの比較的複雑な構成と、これらの構成から位相差を検出するため演算などが必要になっている。 However, in the tension adjusting device for an endless transmission band in this internal combustion engine, in order to detect subtle fluctuations in rotation, a plurality of magnetic material pulsar projections and electromagnetic A relatively complicated configuration such as a pickup and a calculation are necessary to detect a phase difference from these configurations.
また、複数の回転体間に巻回する環状伝動体の外側面に緊張装置の作動部(テンションローラ)を圧接させ、この圧接部の変位移動を検出する光、または磁気によるギャップセンサを、作動部の移動位置に間隔をあけて対向するように取り付けて、このギャップセンサで環状伝動体の撓みを検出する環状伝動体の撓み検出装置が提案されている(例えば、特許文献3参照)。 In addition, an operating part (tension roller) of a tensioning device is brought into pressure contact with an outer surface of an annular transmission wound between a plurality of rotating bodies, and a light or magnetic gap sensor for detecting displacement movement of the pressing part is operated. There has been proposed a bending detection device for an annular transmission that is attached so as to face the moving position of the part with a gap and detects the deflection of the annular transmission with this gap sensor (see, for example, Patent Document 3).
この環状伝動体の撓み検出装置においては、環状伝動体に当接している圧接部の変位移動をギャップセンサで検出しており、環状伝動体に作動部を常時圧接させているため、この圧接により環状伝動体が摩耗するという問題がある。 In this annular transmission bending detection device, the displacement movement of the pressure contact portion in contact with the annular transmission is detected by the gap sensor, and the operating portion is always in pressure contact with the annular transmission. There is a problem that the annular transmission is worn.
本発明者は、数多くの実験を行った結果、駆動プーリと受動プーリとの間で、スパンバイブレーションが発生する前に、駆動プーリの下流側や受動プーリの上流側において小さな振幅が数mm程度のベルトの振れが発生するとの知見を得た。 As a result of many experiments, the present inventor has found that a small amplitude is about several millimeters on the downstream side of the drive pulley and the upstream side of the passive pulley before the span vibration occurs between the drive pulley and the passive pulley. The knowledge that belt runout occurred was obtained.
本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動プーリから受動プーリへ動力をベルトで伝動するベルト伝動機構で、ギャップセンサを用いるという比較的簡単な構成で、ベルトに接触することなく、ベルトの振れを検出できて、スパンバイブレーションが発生する前に、警報を発生したり、ベルト駆動装置を停止したりすることができるベルトの振れ検出システム及びベルトの振れ検出方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a belt transmission mechanism for transmitting power from a drive pulley to a passive pulley by a belt with a relatively simple configuration using a gap sensor. Belt vibration detection system and belt vibration detection method capable of detecting belt vibration without contacting the belt and generating an alarm or stopping the belt driving device before span vibration occurs Is to provide.
上記の目的を達成するための本発明のベルトの振れ検出システムは、駆動プーリから受動プーリへ動力をベルトで伝動するベルト伝動機構で、前記駆動プーリから前記ベルトが離れる分離点と該分離点から下流側に予め設定した第1距離だけ離れた第1位置との間の第1範囲内、又は、前記受動プーリに前記ベルトが接する合流点と該合流点から上流側に予め設定した第2距離だけ離れた第2位置との間の第2範囲内に、前記ベルトとの離間距離を測定するギャップセンサを設けて、該ギャップセンサで前記ベルトの振れを検出するように構成される。 In order to achieve the above object, a belt vibration detection system according to the present invention is a belt transmission mechanism for transmitting power from a driving pulley to a passive pulley by a belt, and a separation point where the belt is separated from the driving pulley and the separation point. A first range between a first position separated by a first distance preset on the downstream side, or a junction point where the belt contacts the passive pulley and a second distance preset upstream from the junction point A gap sensor for measuring a separation distance from the belt is provided in a second range between the second position and the second position, and the deflection of the belt is detected by the gap sensor.
そして、上記の目的を達成するための本発明のベルトの振れ検出方法は、駆動プーリから受動プーリへ動力をベルトで伝動するベルト伝動機構で、前記駆動プーリから前記ベルトが離れる分離点と該分離点から下流側に予め設定した第1距離だけ離れた第1位置との間の第1範囲内、又は、前記受動プーリに前記ベルトが接する合流点と該合流点から上流側に予め設定した第2距離だけ離れた第2位置との間の第2範囲内に設けたギャップセンサで前記ベルトとの離間距離を測定し、この離間距離から前記ベルトの振れを検出する方法である。 In order to achieve the above object, the belt vibration detection method of the present invention is a belt transmission mechanism that transmits power from a drive pulley to a passive pulley by a belt, and a separation point where the belt is separated from the drive pulley and the separation A first range between a first position and a first position that is a predetermined first distance downstream from the point, or a merging point at which the belt contacts the passive pulley and a first point set upstream from the merging point. This is a method of measuring a separation distance from the belt with a gap sensor provided in a second range between the second positions separated by two distances, and detecting a vibration of the belt from the separation distance.
本発明のベルトの振れ検出システム及びベルトの振れ検出方法によれば、駆動プーリから受動プーリへ動力をベルトで伝動するベルト伝動機構で、ギャップセンサを用いるという比較的簡単な構成で、ベルトに接触することなく、ベルトの振れを検出できて、スパンバイブレーションが発生する前に警報を発生したり、ベルト駆動装置を停止したりすることができる。 According to the belt vibration detection system and the belt vibration detection method of the present invention, the belt transmission mechanism that transmits power from the drive pulley to the passive pulley by the belt is a relatively simple configuration in which a gap sensor is used to contact the belt. Therefore, the vibration of the belt can be detected, and an alarm can be generated before the span vibration occurs, or the belt driving device can be stopped.
以下、本発明に係る実施の形態のベルトの振れ検出システム及びベルトの振れ検出方法について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a belt shake detection system and a belt shake detection method according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、本発明に係る実施の形態のベルトの振れ検出システム20は、駆動プーリ11から受動プーリ12へ動力をベルト13で伝動するベルト伝動機構10において、第1範囲R1と第2範囲R2を設ける。なお、このベルト13はテンショナー14により張力調整される。
As shown in FIG. 1, a belt
この第1範囲R1は、駆動プーリ11からベルト13が離れる分離点Paとこの分離点Paから下流側に予め設定した第1距離L1だけ離れた第1位置P1との間の範囲である。また、第2範囲R2は、受動プーリ12にベルト13が接する合流点Pbとこの合流点Pbから上流側に予め設定した第2距離L2だけ離れた第2位置P2との間の範囲である。
The first range R1 is a range between a separation point Pa where the
この第1距離L1は、駆動プーリ11の大きさやベルト13の幅や形状や材質にもよるが、駆動プーリ11の直径D1の0.01倍〜0.3倍とする。また、第2距離L2も受動プーリ12の大きさやベルト13の幅や形状や材質にもよるが、受動プーリ12の直径D2の0.01倍〜0.3倍とする。なお、この直径D1、D2は、プーリ11、12の内側が接する部分の直径とする。
The first distance L1 is 0.01 to 0.3 times the diameter D1 of the
そして、この第1範囲R1内、又は、第2範囲R2内に、ベルト13との離間距離Lsを測定するギャップセンサ21を設けて、このギャップセンサ21でベルト13の振れを検出する。このベルト13の検出された振れは制御装置22に入力され、この制御装置22では、検出された振れが予め設定した第1判定用振れ幅よりも大きい場合には、警報を発生して、運転者にベルト13の交換を促す。さらに、この振れが予め設定した第2判定用振れ幅よりも大きい場合には、直ちにこのベルト13の駆動を停止する。
A
このギャップセンサ21は、非接触で、数mm〜十数mm程度の計測範囲を有すればよいので、市販の光学的センサや、ベルト13に織り込まれている鉄線等の磁性を感知する電磁的センサを用いることができる。
The
次に、本発明に係る実施の形態のベルトの振れ検出方法について説明する。この方法は、駆動プーリ11から受動プーリ12へ動力をベルト13で伝動するベルト伝動機構10で、駆動プーリ11からベルト13が離れる分離点Paとこの分離点Paから下流側に予め設定した第1距離L1だけ離れた第1位置P1との間の第1範囲R1内、又は、受動プーリ12にベルト13が接する合流点Pbとこの合流点Pbから上流側に予め設定した第2距離L2だけ離れた第2位置P2との間の第2範囲R2内に設けたギャップセンサ21でベルト13との離間距離Lsを測定し、この離間距離Lsからベルト13の振れを検出する方法である。
Next, a belt shake detection method according to an embodiment of the present invention will be described. This method is a
上記の構成のベルトの振れ検出システム20及びベルトの振れ検出方法によれば、駆動プーリ11から受動プーリ12へ動力をベルト13で伝動するベルト伝動機構10で、ギャップセンサ21を用いるという比較的簡単な構成で、ベルト13に接触することなく、ベルト13の振れを検出できて、スパンバイブレーションが発生する前に警報を発生したり、ベルト駆動装置を停止したりすることができる。
According to the belt
10 ベルト駆動機構
11 駆動プーリ
12 受動プーリ
13 ベルト
14 テンショナー
20 ベルトの振れ検出システム
21 ギャップセンサ
22 制御装置
D1 駆動プーリの直径
D2 受動プーリの直径
L1 第1距離
L2 第2距離
Ls 離間距離
Pa 分離点
Pb 合流点
P1 第1位置
P2 第2位置
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JP2015011018A JP2016136032A (en) | 2015-01-23 | 2015-01-23 | Belt vibration detecting system and belt vibration detecting method |
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Cited By (1)
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CN112208075A (en) * | 2019-07-11 | 2021-01-12 | 发那科株式会社 | Power transmission device and industrial machine |
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JP2021014041A (en) * | 2019-07-11 | 2021-02-12 | ファナック株式会社 | Power transmission device and industrial machine |
JP7277297B2 (en) | 2019-07-11 | 2023-05-18 | ファナック株式会社 | Power transmission devices and industrial machinery |
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