JP3014949B2

JP3014949B2 - 張力測定用センサ装置

Info

Publication number: JP3014949B2
Application number: JP7175528A
Authority: JP
Inventors: 博之市場
Original assignee: ユニッタ株式会社
Priority date: 1995-06-19
Filing date: 1995-06-19
Publication date: 2000-02-28
Anticipated expiration: 2015-02-28
Also published as: JPH095153A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は張力測定用センサ装置に
関し、特に、非測定物の固有振動数を利用した張力測定
装置に用いられる張力測定用センサ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ベルト伝達装置を理想的な状態で運転す
るためには、該ベルト装置のプーリに架けられたベルト
の張力が適正値であることが肝要である。このために
は、ベルトの張力を測定する必要がある。本出願人等
は、ベルトの固有振動数を測定し、この測定結果から張
力を算出するようにした張力測定装置を提案している
（特開平６−１３７９３２号公報参照）。

【０００３】この張力測定装置では、プーリに架けられ
たベルトに対向してマイクロフォンを配置する。そうし
て、前記ベルトに適当な打撃手段で衝撃を与え、該ベル
トを振動させる。ベルトの振動は前記マイクロフォンで
検出され、この振動の周期はマイクロコンピュータに取
り込まれて記憶される。前記振動は、最初は不規則な波
形であるが、やがて規則的な波形が連続するようにな
る。この規則的な波形はベルトの固有振動数と認めら
れ、ベルトの張力は該固有振動数の関数として検出され
る。前記張力測定装置の使用にあたって、測定者は片手
に持ったマイクロフォンをベルトに対向させて保持しつ
つ、他方の手でベルトを弾いて振動をキャッチするとい
う作業を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の測定作業には次
のような問題点があった。すなわち、上記測定のための
操作は測定者の両手が被測定物であるベルトまで届く場
合には可能である。しかし、ベルト装置は様々な機械装
置に使用されていて、必ずしも人の両手が届くような場
所に設置されているとは限らない。例えば、車両に搭載
されたエンジンのファンベルト等は極めて狭隘な構造の
中に配置されていて、マイクロフォンをベルトに対向さ
せて保持しつつ、該ベルトに衝撃を与える動作を行うこ
とは容易でない。このように、従来は、ベルト装置が設
置されている場所によっては張力測定が困難であるとい
う問題点があった。

【０００５】本発明の目的は、上記の問題点を解消し、
狭隘な場所に設置されたベルト装置のベルト張力を容易
に測定できるようにするための張力測定用センサ装置を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決し、目
的を達成するための本発明は、測定対象の振動波形を検
出し、この波形に基づいて測定対象の張力を測定する張
力測定装置に使用される張力測定用センサ装置におい
て、アームと、前記アームの一端に回動自在に取り付け
られ、その先端で測定対象を弾いて振動を起こさせる弾
き爪と、前記測定対象の振動を検出するため、前記弾き
爪の先端近傍にあって、該弾き爪を前記測定対象に当接
させたときに前記測定対象に対向するように前記アーム
に固定されたマイクロフォンと、前記アームの他端に設
けられたレバーと、前記レバーの動きを前記弾き爪に伝
達して該弾き爪を回動させるため、前記弾き爪および前
記レバーに両端を連結された連結部材とを具備した点に
第１の特徴がある。

【０００７】また、本発明は、前記アームを可撓性のも
のとするとともに、前記アームの内部に前記連結部材を
貫通させた点に第２の特徴がある。また、本発明は、第
１または第２の特徴に加え、前記連結部材を牽引したと
きの回動方向と反対の方向に前記弾き爪を付勢するばね
を具備した点に第３の特徴がある。さらに、本発明は、
前記弾き爪とマイクロフォンとを前記アームに対して固
定的に取付けた点に第４の特徴がある。

【０００８】

【作用】上記第１ないし第３の特徴によれば、弾き爪を
測定対象に接触させてレバーを操作することにより、連
結部材を介してレバーの動きが弾き爪に伝達されて該弾
き爪が回動する。この弾き爪の回動によって測定対象が
押され、さらに弾き爪と測定対象との接触が絶たれると
測定対象はそれまで押されていた方向とは反対の方向に
弾かれて振動する。この振動の波形はマイクロフォンで
とらえられる。

【０００９】特に第２の特徴によれば、アームを撓ませ
ることによって、より手が届きにくい場所まで弾き爪と
マイクロフォンとを案内することができる。また、第３
の特徴によれば、弾き爪が測定対象と接触していないと
きに該弾き爪がばねで付勢されて初期位置に戻される。

【００１０】さらに、第４の特徴によれば、弾き爪を測
定対象と接触させた後、アームに力を加えることによ
り、直接的に弾き爪を測定対象に押し付けて該測定対象
を弾くように作用させる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。図１は、本発明の第１実施例に係るセンサ装置の正
面図である。同図において、横断面を示すベルト１は本
実施例のセンサ装置による張力測定対象であり、図示し
ないベルト装置のプーリ間に架けられたものである。セ
ンサ装置２の本体であるアーム３はその先端が二叉に分
かれていて、該二叉に分かれた一方の枝３１の端部には
弾き爪４が取り付けられ、他方の枝３２の端部にはマイ
クロフォン５が取り付けられている。前記マイクロフォ
ン５は前記枝３２に予め定められた方向で固定されてい
るが、前記弾き爪４は前記枝３１に対してピン６を軸と
して回動自在に取り付けられている。該弾き爪４の先端
には、使用時に前記ベルト１と接触させる側に勾配面４
ａが形成してある。

【００１２】また、アーム３の他方の端部はドッグレッ
グ形に屈曲したグリップ３３を形成している。さらに、
前記グリップ３３とアーム３の直線部との交叉位置には
ピン８を軸として回動自在にレバー９が取り付けられて
いる。レバー９の一部には該レバー９を前記グリップ７
と一緒に握ったときの手の滑りを防止するため波形９１
が形成されている。さらに、前記弾き爪４の一端と前記
レバー９の一端には両者をつなぐワイヤ１０が取り付け
られていて、該ワイヤ１０、弾き爪４、レバー９および
アーム３によってリンクが形成されている。

【００１３】前記弾き爪４とマイクロフォン５との相対
位置関係は測定対象となるベルト１のタイプつまり形状
や寸法に応じて決定するが、図示のように弾き爪４をベ
ルト１の下面角部に接触させたときにマイクロフォン５
が予め定められた間隔をあけてベルト１の下面と正対す
るようにする。前記弾き爪４の先端およびマイクロフォ
ン５の端部間の間隔ａはベルト幅の１／２以下、間隔ｂ
は２〜３０ｍｍの間で選択する。なお、前記間隔ａおよ
びｂを測定対象に応じて調節できるように、枝３２をア
ーム３と一体とせずに別部品とし、これをねじ止めなど
の方法により調節可能にアーム３に取り付けてもよい。

【００１４】さらに、前記弾き爪４は、端部がそれぞれ
ストッパ１１ａと弾き爪４の一部に当接するようにして
前記ピン６に取り付けられたねじりコイルばね１１によ
り、矢印ＣＷ方向に付勢させてあるのが好ましい。

【００１５】前記マイクロフォン５には、該マイクロフ
ォン５で検出されたベルト１の振動を後述のコンピュー
タに伝送するための図示しないリード線が接続される。
該リード線はアーム３に沿って延長させ、前記コンピュ
ータまで配線するのがよいが、例えば、アーム３を中空
にしてその内部を通して外部に引き出すようにしてもよ
い。

【００１６】続いて、上記の構成を有するセンサ装置の
使用方法を説明する。まず、グリップ３３とレバー９を
手で握り、該センサ装置２の先端つまり弾き爪４が測定
対象のベルト１の下面エッジに接触する位置まで案内す
る。弾き爪４とマイクロフォン５とは上述のように適当
な相対位置関係に設定してあるので、該弾き爪４がベル
ト１に接触した状態で、該ベルト１に対してマイクロフ
ォン５は所望の位置になる。この状態でレバー９をそれ
までより強く握ることによって弾き爪４は矢印ＣＣＷ方
向に回動されてベルト１の端部が図中上方に押しつけら
れ、ある程度ベルト１が変形したところで弾き爪４とベ
ルト１との接触が絶たれ、該ベルト１はそれまでの押圧
方向とは反対方向に弾かれて振動する。この振動はマイ
クロフォン５でとらえられて処理用のマイクロンピュー
タに取り込まれる。なお、ベルト１を押圧した後の弾き
爪４の位置は図中点線で示す（図２〜図４において同
じ）。

【００１７】次に、前記マイクロフォン５でとらえられ
た振動を処理してベルト１の張力を測定するための装置
について説明する。該装置は本出願人等による特許出願
に係る特開平６−１３７９３２号公報に詳細に開示され
ているので、ここでは本願発明をより理解しやすくする
ための最小限の説明に止める。

【００１８】図６は張力測定装置の要部機能を示すブロ
ック図である。同図において、マイクロフォン５で検出
されたベルト１の振動は波形整形器１２に取り込まれて
矩形波に整形される。矩形波の一例を同図（ｂ）に示
す。前記矩形波の周期は１サイクル毎にラッチ１３に保
持され、順に周期記憶部１４に入力される。該周期は図
６（ｂ）に符号ｔ０〜ｔｎで示すように変動する。周期
記憶部１４に記憶された周期のデータは周期比較部１５
において基準周期と比較され、前記変動幅が予定範囲内
にある波形が検出される。変動幅が予定範囲内にある波
形が連続している場合はこれら連続波形の周期をグルー
プ毎にまとめて安定波形周期記憶部１６に記憶する。

【００１９】このようなグループが複数ある場合に、最
大グループ検出部１７で連続数の最も大きいグループを
検出する。すなわち、周期が最も安定している波形グル
ープを検出する。この安定した波形の周期はベルト１の
固有振動の周期であると考えられるので、張力算出部１
８では前記安定した波形グループを代表する周期ｔに基
づいて所定の算出式を使用して張力を算出する。算出式
は図６中の式（ｆ１）に示す。算出された張力は表示部
１９に出力される。なお、同算出式において符号ｆは前
記周期ｔに基づいて算出される振動数（Ｈｚ）、符号Ａ
はベルト１の線密度（ｋｇ／ｍ）、符号Ｌはベルト１が
架けられているプーリの軸間距離（ｍ）である。なお、
前記周期記憶部１４、周期比較部１５、安定波形周期記
憶部１６、最大グループ検出部１７、および張力算出部
１８はマイクロコンピュータで構成することができる。

【００２０】続いて、本発明の他の実施例について図２
〜図５を参照して説明する。なお同図において図１と同
符号は同一または同等部分を示す。まず、図２を参照し
て第２実施例に係るセンサ装置を説明する。この第２実
施例では、ベルト１の上方から弾き爪４を押圧して該ベ
ルト１に振動を与えることができるように構成してい
る。図２に示すように、第１実施例との相違点はレバー
９やワイヤ１０がアーム３に対してマイクロフォン５側
に変更されていることと、ねじりコイルばね１１の作用
方向がＣＣＷ方向に変更されていること等である。な
お、この例では、弾き爪４とマイクロフォン５と間隔ｂ
は、ベルト１の厚みの分だけ大きくなる。

【００２１】次に、図３を参照して第３実施例に係るセ
ンサ装置を説明する。この第３実施例では、上述の実施
例と異なり、構造をより簡単にするためリンク構造をと
らない。同図において、アーム３の先端に設けられた弾
き爪４とマイクロフォン５は共にアーム３に対して固定
されていて、第１または第２実施例とは異なり、使用時
に弾き爪４が回動するという構造にはなっていない。ま
た、前記アーム３の前記弾き爪４等が取り付けられた側
とは反対の端部にはハンドル２２が形成されている。

【００２２】このセンサ装置２を使用する際には、該セ
ンサ装置２の先端をベルト１の近くまで案内し、弾き爪
４をベルトに接触させた時に一旦動きを停止する。そし
て感触により弾き爪４とベルト１との接触を確認し、続
いて、アーム３をベルト１に対してその厚さ方向に進行
させ、弾き爪４の勾配面４ａをベルト１に押し付ける。
この弾き爪４の押圧によってベルト１がある程度変形し
たところで、弾き爪４とベルト１との接触が絶たれ、該
ベルト１はそれまでの押圧方向とは反対方向に弾かれて
振動を始める。

【００２３】なお、アーム３を押し切ったところでマイ
クロフォン５の先端がベルト１の下面に当接するが、前
記ベルト１の振動は極めて短時間で前記マイクロコンピ
ュータに取り込まれるので張力測定には影響がない。ま
た、マイクロフォン５は弾き爪４と一体的にベルト１の
厚み方向に動く。したがって、アーム３を押し切ったと
ころでベルト１とマイクロフォン５との間隔が適正にな
るように、マイクロフォン５と弾き爪４との間隔ｂは第
１実施例の場合よりも数ｍｍないし１０ｍｍ程度大きく
するのがよい。間隔ａは第１および第２実施例と同様で
良い。

【００２４】次に、図４を参照して第４実施例に係るセ
ンサ装置を説明する。同図において図３と同符号は同一
または同等部分を示す。この第４実施例では、第３実施
例とは逆の方向つまりベルト１の上方向から弾き爪４を
該ベルト１に押し付けて振動を発生させる。したがっ
て、第３実施例と相違する点は弾き爪４の下側に勾配面
４１を形成し、マイクロフォン５と弾き爪４との間隔ｂ
は第２実施例の場合と同程度にして第３実施例の場合よ
りは小さくしたことである。この第４実施例では、弾き
爪４をペルト１の上方から案内し、該弾き爪４をベルト
１の上面に接触した後、さらに下方に押し切ってベルト
１を弾くことによって振動を起こさせる。

【００２５】続いて、図５を参照して第５実施例を説明
する。先に説明した第１〜第４実施例ではアーム３は形
状が固定されたパイプや板状の部材で構成するが、この
ような形状が固定されたアームによってはその先端をベ
ルト１に接近ないしは当接させられない場合がある。例
えば、ベルト１の手前に障害物となる他の部品や装置が
設置されている場合である。そこで、この第５実施例で
はアーム３を可撓性のあるものとして障害物を回避でき
るようにした。

【００２６】図５において、アーム３はたわみ管で構成
される。該たわみ管は亜鉛めっき鋼、銅、黄銅、アルミ
ニウム等の薄板を螺旋に組んで屈曲自在としたもので、
一般に低圧流体の供給管として知られる。該可撓性のあ
るアーム３はその一端が支持ブロック２０に結合され、
他端がハンドル２１に結合される。ハンドル２１の前記
アーム３との結合部２１ａは中空であり、その中空部に
はレバー２２の柄２２ａが摺動自在に嵌挿されている。
前記支持ブロック２０にはマイクロフォン５が固定され
る一方、弾き爪４がピン６を軸として回動自在に取り付
けられている。前記弾き爪４と支持ブロック２０との間
には該弾き爪４をＣＣＷ方向に付勢するための引っ張り
ばね２３が設けられている。また、前記レバー２２の柄
２２ａと弾き爪４との間には該弾き爪４をＣＷ方向に回
動させるためのワイヤ１０が張られている。なお、前記
マイクロフォン５のリード線５ａはアーム３内に配線さ
れ、ハンドル２１に設けられたコネクタ２４に接続され
る。該コネクタ２４に張力測定装置の制御部を接続する
ことができる。

【００２７】第５実施例のセンサ装置２の使用にあたっ
ては、途中にある障害物を避けることができるようにア
ーム３を屈曲させ、弾き爪４およびマイクロフォン５を
ベルト１まで案内する。こうして、弾き爪４がベルト１
に接触する位置までくれば、その後は第２実施例と同様
にして、レバー２２を引いて弾き爪４をＣＷ方向に回動
させ、ベルト１に振動を起こさせる。

【００２８】該第５実施例では、レバー２２は往復動自
在に構成しているが、第１または第２実施例と同様、回
動自在なレバーの構造にしてもよい。図５（ｂ）に、レ
バーを回動自在にハンドルに支持をした例を示す。同図
において、レバー２２はピン２５を中心として回動自在
にハンドル２１に取り付けられている。このように、第
５実施例を変形できるが、同様に第１および第２実施例
のレバー９をレバー２２のように往復動自在に構成して
もよいのはもちろんである。

【００２９】なお、障害物等によってベルト１を直接目
視しにくい場合のため、前記アームの先端、具体的には
マイクロフォン５を固定している枝３２や支持ブロック
２０にファイバースコープ等のテレビカメラを設置し、
このテレビカメラで得られる映像をもとに弾き爪４を目
的のベルト１まで案内するようにしてもよい。該テレビ
カメラの信号線等も、前記マイクロフォン５のリード線
と同様にして制御部に引き出すことができる。この場
合、制御部には前記テレビカメラで検出した画像を表示
させるモニタ画面を備える。

【００３０】上述のように、本実施例によれば、遠隔操
作によって測定対象のベルトに振動を与え、この振動波
形をマイクロフォンで検出することができる。なお、本
実施例では測定対象がベルトの場合であるが、本発明は
これに限らず、線や板材の張力を測定する場合にも同様
に実施できる。

【００３１】また、第１および第２実施例においてはグ
リップとレバーとを操作するように構成したが、該セン
サ装置を両手で操作する場合には片手でアームを保持す
ることができるので、前記グリップは省略してもよい。
さらに、弾き爪の回動のためにはワイヤに代えて板材や
棒材を使用してもよい。要はレバー操作でワイヤ等の連
結部材を牽引して弾き爪４を回動させられればよい。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１ないし請求項４の発明によれば、遠隔操作によってマ
イクロフォンを測定対象の近くに案内することができ、
かつ遠隔操作で測定対象に振動を発生させてこの振動を
マイクロフォンでとらえることができる。

【００３３】したがって、測定者の手が直接届かないよ
うな場所でも、測定対象に振動を与え、かつその振動を
検出することができるので、張力測定装置の適用範囲を
拡大することができる。特に、請求項２の発明によれ
ば、測定者から死角に入っている測定対象についても同
様に振動を与えたり、その振動をとらえたりすることが
容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るセンサ装置の正面
図である。

【図２】本発明の第２実施例に係るセンサ装置の正面
図である。

【図３】本発明の第３実施例に係るセンサ装置の正面
図である。

【図４】本発明の第４実施例に係るセンサ装置の正面
図である。

【図５】本発明の第５実施例に係るセンサ装置の正面
図および部分拡大図である。

【図６】本発明が適用される張力測定装置の機能を示
すブロック図および整形された振動波形の一例を示す図
である。

【符号の説明】

１…ベルト、２…センサ装置、３…アーム、４…
弾き爪、５…マイクロフォン、９…レバー、１０
…ワイヤ、１１…ばね

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01H 1/06 G01L 1/10 G01L 5/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】測定対象の振動波形を検出し、この波形
に基づいて測定対象の張力を測定する張力測定装置に使
用される張力測定用センサ装置において、アームと、前記アームの一端に回動自在に取り付けられ、その先端
で測定対象を弾いて振動を起こさせる弾き爪と、前記測定対象の振動を検出するため、前記弾き爪の先端
近傍にあって、該弾き爪を前記測定対象に当接させたと
きに前記測定対象に対向するように前記アームに固定さ
れたマイクロフォンと、前記アームの他端に設けられたレバーと、前記レバーの動きを前記弾き爪に伝達して該弾き爪を回
動させるため、前記弾き爪および前記レバーに両端を連
結された連結部材とを具備したことを特徴とする張力測
定用センサ装置。
【請求項２】測定対象の振動波形を検出し、この波形
に基づいて測定対象の張力を測定する張力測定装置に使
用される張力測定用センサ装置において、可撓性のアームと、前記アームの一端に回動自在に取り付けられ、その先端
で測定対象を弾いて振動を起こさせる弾き爪と、前記測定対象の振動を検出するため、前記弾き爪の先端
近傍にあって、該弾き爪を前記測定対象に当接させたと
きに前記測定対象に対向するように前記アームに固定さ
れたマイクロフォンと、前記アームの他端に設けられたレバーと、前記レバーの回動を前記弾き爪に伝達して該弾き爪を回
動させるため、前記弾き爪および前記レバーに両端が連
結された連結部材とを具備し、該連結部材は前記可撓性アームの内部を貫通させてある
ことを特徴とする張力測定用センサ装置。
【請求項３】前記連結部材を牽引したときの回動方向
と反対の方向に前記弾き爪を付勢するばねを具備したこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の張力測定用セ
ンサ装置。
【請求項４】測定対象の振動波形を検出し、この波形
に基づいて測定対象の張力を測定する張力測定装置に使
用される張力測定用センサ装置において、一端にハンドルを有するアームと、前記アームの他端に固定され、その先端で測定対象を弾
いて振動を起こさせる弾き爪と、前記測定対象の振動を検出するため、前記弾き爪の先端
近傍にあって、該弾き爪を前記測定対象に当接させたと
きに前記測定対象に対向するように前記アームに固定さ
れたマイクロフォンとを具備したことを特徴とする張力
測定用センサ装置。