JPS61259133A - 張力測定器 - Google Patents
張力測定器Info
- Publication number
- JPS61259133A JPS61259133A JP60101995A JP10199585A JPS61259133A JP S61259133 A JPS61259133 A JP S61259133A JP 60101995 A JP60101995 A JP 60101995A JP 10199585 A JP10199585 A JP 10199585A JP S61259133 A JPS61259133 A JP S61259133A
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- Japan
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- tension
- frequency
- medium
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- measuring device
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/04—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands
- G01L5/042—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands by measuring vibrational characteristics of the flexible member
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ベルト、弦などの媒体で張力を設定した場合
、該媒体の張力を測定するための張力測定器に関する。
、該媒体の張力を測定するための張力測定器に関する。
従来、ベルト、弦などの媒体で張力を設定する場合、最
も簡単な方法として、経験的に人の親指で媒体をおさえ
、弾性を感じる程度にする方法がある。また、−例とし
て三ツ星タイミング伝動設計編に記述されている如く、
媒体メーカで示された設計公式を用いて媒体の張力を設
定する方法がある。しかし、これらの方法では張力の設
定を精度よく行なうことはできない。
も簡単な方法として、経験的に人の親指で媒体をおさえ
、弾性を感じる程度にする方法がある。また、−例とし
て三ツ星タイミング伝動設計編に記述されている如く、
媒体メーカで示された設計公式を用いて媒体の張力を設
定する方法がある。しかし、これらの方法では張力の設
定を精度よく行なうことはできない。
またベルトの場合を例にとると、機械学会講演論文集４
４巻３８７号（昭５３−１１ ＞における小山比ほか４
名による「歯付ベルトの強度に関する研究（第３報）」
と題する文献において論じられている方法があシ、この
方法によれば上述の２方法よυ精度よく張力の設定がで
きることが判明している。この方法は、第４図に示すよ
うに、一対のプーリ２１に巻き掛けられたベルト２２を
軽く打撃し、発生した減衰音をコンデンサマイク２３で
測定した後、高速フーリエ変換分析器（ＦＦＴ）２４で
周波数分析し、あらかじめベルト２２の長さ別に較正し
たベルト２２の固有振動数−張力曲線図２５から測定者
がベルト２２の張力を求めるものである。
４巻３８７号（昭５３−１１ ＞における小山比ほか４
名による「歯付ベルトの強度に関する研究（第３報）」
と題する文献において論じられている方法があシ、この
方法によれば上述の２方法よυ精度よく張力の設定がで
きることが判明している。この方法は、第４図に示すよ
うに、一対のプーリ２１に巻き掛けられたベルト２２を
軽く打撃し、発生した減衰音をコンデンサマイク２３で
測定した後、高速フーリエ変換分析器（ＦＦＴ）２４で
周波数分析し、あらかじめベルト２２の長さ別に較正し
たベルト２２の固有振動数−張力曲線図２５から測定者
がベルト２２の張力を求めるものである。
しかし、上記ＦＦＴ２４を用いた張力測定方法によれば
、精度のよい張力設定が可能となるが。
、精度のよい張力設定が可能となるが。
ＦＦＴ２４は非常に高価なものであシ、またベルト２２
の長さが異なるごとに、ベルト２２の固有振動数−張力
曲線図２５を作シ直さなければならないという問題があ
った。さらに、測定器自体が大型となシ、取扱いが容易
でないなど実用上程々の問題があった。
の長さが異なるごとに、ベルト２２の固有振動数−張力
曲線図２５を作シ直さなければならないという問題があ
った。さらに、測定器自体が大型となシ、取扱いが容易
でないなど実用上程々の問題があった。
本発明は、このような問題点を屏決し、媒体を振動させ
るととくよシ、固有振動の周波数検出を行なう方法を応
用した張力測定器を提供することを目的とするものであ
る。
るととくよシ、固有振動の周波数検出を行なう方法を応
用した張力測定器を提供することを目的とするものであ
る。
かかる目的達成のため、本発明は、ベルト、弦などの媒
体から発生した振動を感知検出する振動測定器と、該振
動測定器からの検出信号により複数の固有振動の周波数
を検出する複数の周波数検出器と、前記周波数とあらか
じめ入力された前記媒体の単位当りの質量とから張力を
演算する周波数−張力演算器と、前記張力を表示する張
力表示器とを設けたものである。
体から発生した振動を感知検出する振動測定器と、該振
動測定器からの検出信号により複数の固有振動の周波数
を検出する複数の周波数検出器と、前記周波数とあらか
じめ入力された前記媒体の単位当りの質量とから張力を
演算する周波数−張力演算器と、前記張力を表示する張
力表示器とを設けたものである。
上述の構成によれば、媒体を振動させて振動測定器およ
び複数の周波数検出器により複数の固有振動の周波数検
出が行なわれ、この周波数とあらかじめ入力された媒体
の単位当りの質量とから周波数−張力演算器により演算
された張力が、張力表示器により表示される。
び複数の周波数検出器により複数の固有振動の周波数検
出が行なわれ、この周波数とあらかじめ入力された媒体
の単位当りの質量とから周波数−張力演算器により演算
された張力が、張力表示器により表示される。
まず本発明に係る張力測定器の原理を説明する。
本発明は、弦の振動に着目し、ベルト、弦などの媒体の
張力測定に応用したものである。一般に弦の振動は、固
有振動数ｆｎ、モード次数ｎ、弦の張力１１弦の長さＬ
１縦弾性係数Ｅ１断面二次係数工、単位長さ当りの質量
ｍとすると、 なる式で示される。
張力測定に応用したものである。一般に弦の振動は、固
有振動数ｆｎ、モード次数ｎ、弦の張力１１弦の長さＬ
１縦弾性係数Ｅ１断面二次係数工、単位長さ当りの質量
ｍとすると、 なる式で示される。
式（１）で平方根中の分子の１項目は、弦の材質による
特性を示し、２項目は張力による特性を示す。
特性を示し、２項目は張力による特性を示す。
媒体の張力を求めるには、式（１）に各々の数値を代入
して張力Ｔについて解けばよいのであるが、媒体のＥ、
Ｉが不明の場合は、モード次数の異なる２個の固有振動
数を測定し、式（１）に代入し連立化して解けばよい。
して張力Ｔについて解けばよいのであるが、媒体のＥ、
Ｉが不明の場合は、モード次数の異なる２個の固有振動
数を測定し、式（１）に代入し連立化して解けばよい。
つまシ、２個の異なる固有振動数をｆＭ、 ｆＮ（Ｍ
＋ Ｎ ） 、各々のモード次数をＭ。
＋ Ｎ ） 、各々のモード次数をＭ。
Ｎとすると、
として求めることができる。
本発明は、式（２）から分るように、媒体のＥ、 Ｉを
求めないでも張力Ｔが求められることを利用したもので
、これらの演算ができる周波数−張力演算器を設けたも
のであり、本発明に係る張力測定器は、媒体から発生し
た振動を感知検出してＭ次と８次の２個の固有撮動の周
波数を検出する要素と、該周波数を検出して周波数−張
力を演算する要素と、張力を表示する要素とから構成さ
れ、これらの構成要素を一体化することもあり得る。
求めないでも張力Ｔが求められることを利用したもので
、これらの演算ができる周波数−張力演算器を設けたも
のであり、本発明に係る張力測定器は、媒体から発生し
た振動を感知検出してＭ次と８次の２個の固有撮動の周
波数を検出する要素と、該周波数を検出して周波数−張
力を演算する要素と、張力を表示する要素とから構成さ
れ、これらの構成要素を一体化することもあり得る。
ここで、媒体の打撃により音を測定したときの波形を第
２図に示す。同図において、横軸に時間秒、縦軸に電圧
■が示されており、同図の波形は、正弦波の重畳に近い
形となっていることから、周波数の検出は、周波数／電
圧変換器（Ｆ／Ｖコンバータ等）により周波数を一定電
圧で検出する方法、又は周波数カウンタに相当する如く
媒体に応じた張力測定に適した狭帯域のカウンタ機能を
有する回路で周波数を検出する方法により可能である。
２図に示す。同図において、横軸に時間秒、縦軸に電圧
■が示されており、同図の波形は、正弦波の重畳に近い
形となっていることから、周波数の検出は、周波数／電
圧変換器（Ｆ／Ｖコンバータ等）により周波数を一定電
圧で検出する方法、又は周波数カウンタに相当する如く
媒体に応じた張力測定に適した狭帯域のカウンタ機能を
有する回路で周波数を検出する方法により可能である。
本発明は、上記のような原理に基いてなされたもので、
以下、本発明を図面に示す実施例に基いて説明する。
以下、本発明を図面に示す実施例に基いて説明する。
第１図に示すように、媒体１は、複数、例えば３個のプ
ーリ２に巻き掛けられているが、張力を測定する媒体１
の構成は、第１図に示すものに限定されることはない。
ーリ２に巻き掛けられているが、張力を測定する媒体１
の構成は、第１図に示すものに限定されることはない。
媒体１の振動を、振動測定器３により感知検出し、その
信号から複数の周波数が検出される。ここでは、Ｍ次周
波数検出器４と８次周波数検出器５（Ｍ＋Ｎ）に信号が
入力され１Ｍ次とＮ次の周波数を検出する。そして、あ
らかじめ入力しておいた媒体１の単位長さ当りの質量と
検出し７’ｊＭ次とＮ次の２つの周波数から前記式（２
）により張力を求める周波数−張力演算器６を経て、張
力表示器８により媒体２の張力を表示して張力を測定す
るように構成されている。
信号から複数の周波数が検出される。ここでは、Ｍ次周
波数検出器４と８次周波数検出器５（Ｍ＋Ｎ）に信号が
入力され１Ｍ次とＮ次の周波数を検出する。そして、あ
らかじめ入力しておいた媒体１の単位長さ当りの質量と
検出し７’ｊＭ次とＮ次の２つの周波数から前記式（２
）により張力を求める周波数−張力演算器６を経て、張
力表示器８により媒体２の張力を表示して張力を測定す
るように構成されている。
また、上記回路中において１Ｍ次および８次周波数検出
器４，５の直後に、これらの検出器４゜５により検出し
た周波数を表示するＭ次・Ｎ欠周波数表示器１０を配置
することもできる。
器４，５の直後に、これらの検出器４゜５により検出し
た周波数を表示するＭ次・Ｎ欠周波数表示器１０を配置
することもできる。
上記張力測定器は、単独で構成された専用機とすること
もでき、また−媒体専用機としても構成される。ただし
−媒体専用機の場合は、媒体ｌの単位当りの質量の入力
は不用とすることもできる。
もでき、また−媒体専用機としても構成される。ただし
−媒体専用機の場合は、媒体ｌの単位当りの質量の入力
は不用とすることもできる。
また張力測定器の各構成要素を一体型することによυ、
張力測定器を小製化させることもできる。
張力測定器を小製化させることもできる。
つぎに、本発明の詳細な説明する。
媒体１が振動すると周囲の空気も振動するもので、まず
これらの振動を５振動測定器３ｔにより測定する。本実
施例の簡単方法としてはマイクで音圧を測定しているが
、他に、光、非接触による変位などを利用して測定する
方法もある。
これらの振動を５振動測定器３ｔにより測定する。本実
施例の簡単方法としてはマイクで音圧を測定しているが
、他に、光、非接触による変位などを利用して測定する
方法もある。
Ｍ次およびＮ次の周波数検出器４．５は、周波数／電圧
変換器により周波数を一定電圧で検出する方法又は周波
数カウンタに相当する如く張力測定のための媒体１に適
した狭帯域のカウンタ機能を有する回路により検出する
方法で行なわれておシ、後者の方法を用いた方が短時間
で処理することができる。また、Ｍ次およびＮ次の周波
数検出器４．５でＭ次およびＮ次の２つの周波数を検出
するのは、第１の方法として、Ｍ次およびＮ次の固有振
動数を二度の振動計測により行なう方法と、第２の方法
として、一度の振動計測により周波数検出回路側で同時
に検出する方法がある。後者の方法は、フィルタなどを
用いて２つの周波数成分を分離する処理を行なって、各
々の周波成分を検出する。この場合、周波数分離機能は
Ｍ次およびＮ次の周波数、検出器４，５内に含まれてい
るものとする。
変換器により周波数を一定電圧で検出する方法又は周波
数カウンタに相当する如く張力測定のための媒体１に適
した狭帯域のカウンタ機能を有する回路により検出する
方法で行なわれておシ、後者の方法を用いた方が短時間
で処理することができる。また、Ｍ次およびＮ次の周波
数検出器４．５でＭ次およびＮ次の２つの周波数を検出
するのは、第１の方法として、Ｍ次およびＮ次の固有振
動数を二度の振動計測により行なう方法と、第２の方法
として、一度の振動計測により周波数検出回路側で同時
に検出する方法がある。後者の方法は、フィルタなどを
用いて２つの周波数成分を分離する処理を行なって、各
々の周波成分を検出する。この場合、周波数分離機能は
Ｍ次およびＮ次の周波数、検出器４，５内に含まれてい
るものとする。
周波数分離の後者の方法として、第３図に示す如く、狭
帯域のバンドパスフィルタ１２を用いた方法を示す。本
方法は、狭帯域のバンドパスフィルタ１２の中心周波数
ｆ。を電圧−周波数変換回路等によりミ圧を連続的又は
断続的にかえることにより、中心周波数ｆ０をかえ、ゲ
インの最大となる周波数ｆＮを見つけ、その周波数ｆＮ
を出力するもので、電圧同調フィルタは、Ｍ次、Ｎ次の
周波数検出器４．５の各々の中に含まれているか、又は
高次側の周波数検出器の中だけに含まれているものとす
る。通常、固有振動数は１次の周波数成分が卓越しやす
いため、１次と１次よシ高次の周波数成分を検出するの
が最も簡易である。
帯域のバンドパスフィルタ１２を用いた方法を示す。本
方法は、狭帯域のバンドパスフィルタ１２の中心周波数
ｆ。を電圧−周波数変換回路等によりミ圧を連続的又は
断続的にかえることにより、中心周波数ｆ０をかえ、ゲ
インの最大となる周波数ｆＮを見つけ、その周波数ｆＮ
を出力するもので、電圧同調フィルタは、Ｍ次、Ｎ次の
周波数検出器４．５の各々の中に含まれているか、又は
高次側の周波数検出器の中だけに含まれているものとす
る。通常、固有振動数は１次の周波数成分が卓越しやす
いため、１次と１次よシ高次の周波数成分を検出するの
が最も簡易である。
周波数−張力演算器６は、式（２）の演算を行なうため
のもので、簡単な四則演算ができる回路と単位長さ轟り
の質量を入力し、記憶する回路で構成すればよい。張力
表示器８は、ディジタル式、アナログ式のどちらでもよ
く、周波数−張力演算器６で求めた張力を数値又は許容
範囲にあるかという形で表示すればよい。また数値で示
す場合は、許容範囲を示すゾーンを付加してもよい０周
波数表示器１０は、付帯的なもので略してもよいが、付
ける場合は、張力表示器８を共有して表示してもよい。
のもので、簡単な四則演算ができる回路と単位長さ轟り
の質量を入力し、記憶する回路で構成すればよい。張力
表示器８は、ディジタル式、アナログ式のどちらでもよ
く、周波数−張力演算器６で求めた張力を数値又は許容
範囲にあるかという形で表示すればよい。また数値で示
す場合は、許容範囲を示すゾーンを付加してもよい０周
波数表示器１０は、付帯的なもので略してもよいが、付
ける場合は、張力表示器８を共有して表示してもよい。
上述のとおり、本発明によれば、複数の固有振動数の検
出が容易に行われるとともに、取扱いが容易でハンディ
タイプ程度の大きさになるので、小型でかつ軽量となシ
、また測定精度が高くな如絹度の高い張力設定が得られ
るなど、実用上程々の効果がある。
出が容易に行われるとともに、取扱いが容易でハンディ
タイプ程度の大きさになるので、小型でかつ軽量となシ
、また測定精度が高くな如絹度の高い張力設定が得られ
るなど、実用上程々の効果がある。
第１図および第３図は本発明の実施例に係９、第１図は
、張力測定器の計測処理のブロック線図、第２図は張力
測定器によ如検出した減衰音の波形、第３図は周波数検
出器の周波数分離時における周波数とゲインとの関係を
示す線図、第４図は従来例の張力測定器の計測処理のブ
ロック線図である。 １・・・媒体、３・・・振動測定器、４，５・・・Ｍ次
およびＮ次の周波数検出器、６・・・周波数−張力演算
器、８・・・張力表示器。
、張力測定器の計測処理のブロック線図、第２図は張力
測定器によ如検出した減衰音の波形、第３図は周波数検
出器の周波数分離時における周波数とゲインとの関係を
示す線図、第４図は従来例の張力測定器の計測処理のブ
ロック線図である。 １・・・媒体、３・・・振動測定器、４，５・・・Ｍ次
およびＮ次の周波数検出器、６・・・周波数−張力演算
器、８・・・張力表示器。
Claims (1)
- ベルト、弦などの媒体から発生した振動を感知検出する
振動測定器と、該振動測定器からの検出信号により複数
の固有振動の周波数を検出する複数の周波数検出器と、
前記周波数とあらかじめ入力された前記媒体の単位当り
の質量とから張力を演算する周波数−張力演算器と、前
記張力を表示する張力表示器とを設けたことを特徴とす
る張力測定器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60101995A JPH0692919B2 (ja) | 1985-05-14 | 1985-05-14 | 張力測定器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60101995A JPH0692919B2 (ja) | 1985-05-14 | 1985-05-14 | 張力測定器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61259133A true JPS61259133A (ja) | 1986-11-17 |
| JPH0692919B2 JPH0692919B2 (ja) | 1994-11-16 |
Family
ID=14315405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60101995A Expired - Fee Related JPH0692919B2 (ja) | 1985-05-14 | 1985-05-14 | 張力測定器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0692919B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62261937A (ja) * | 1986-05-09 | 1987-11-14 | Mitsubishi Motors Corp | ベルト張力測定装置 |
| EP0479120A2 (en) * | 1990-10-05 | 1992-04-08 | Corning Incorporated | Method for monitoring fiber tension |
-
1985
- 1985-05-14 JP JP60101995A patent/JPH0692919B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62261937A (ja) * | 1986-05-09 | 1987-11-14 | Mitsubishi Motors Corp | ベルト張力測定装置 |
| EP0479120A2 (en) * | 1990-10-05 | 1992-04-08 | Corning Incorporated | Method for monitoring fiber tension |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0692919B2 (ja) | 1994-11-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |