KR20150092307A - 고유 주파수 측정장치, 벨트장력 산출 프로그램 및 방법, 그리고 벨트 고유 주파수 산출 프로그램 및 방법 - Google Patents

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히로후미 미야타
요시카즈 와키자카
야스시 치다
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반도 카가쿠 가부시키가이샤
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Abstract

벨트의 장력을 고정밀도이며 또한 저비용으로 구한다. 고유 주파수 측정장치는, 적어도 2개의 풀리에 벨트가 팽팽하게 설치된 벨트 전동장치이고, 상기 벨트의 인접하는 풀리 사이에 위치하는 부분을 진동 부가한 때의 진동으로부터, 상기 벨트의 고유 주파수를 측정하는 고유 주파수 측정장치에 있어서, 상기 벨트의 상기 부분에 장착되어 상기 벨트의 진동에 의한 가속도를 검출하는 가속도 센서와, 상기 가속도 센서에 의해 검출된 가속도에 기초하여 상기 벨트의 고유 주파수를 측정하는 측정기를 갖는다. 상기 측정기는, 상기 고유 주파수에 기초하여 상기 벨트의 장력을 구하는 계산을 행하는 벨트 장력 산출장치에, 상기 고유 주파수를 송신한다.

Description

고유 주파수 측정장치, 벨트장력 산출 프로그램 및 방법, 그리고 벨트 고유 주파수 산출 프로그램 및 방법{NATURAL-FREQUENCY MEASUREMENT DEVICE, BELT-TENSION CALCULATION PROGRAM AND METHOD, AND BELT NATURAL-FREQUENCY CALCULATION PROGRAM AND METHOD}
본 개시는, 벨트의 고유 주파수(고유진동의 주파수)의 측정, 벨트의 장력 산출, 및 벨트의 장력 설정을 위한 고유 주파수 산출을 행하는 기술에 관한 것이다.
벨트 전동장치에서 풀리 사이에 팽팽하게 설치되어 사용되는 벨트는, 그 사용 시에 적정한 장력이 부여되어 있지 않으면, 풀리 회전력의 전달 효율이 저하되거나, 벨트 자체의 수명이 짧아져 버린다. 그래서, 종래부터, 벨트 전동장치에 사용되는 벨트의 장력을 측정하고, 이 벨트에 적정한 장력이 부여되어 있는지를 검사하는 장력검사가 실시되고 있다.
벨트의 장력검사에는, 비(非)접촉이며 간편하게 장력을 측정할 수 있어, 음파식의 벨트 장력 측정장치가 자주 이용되고 있다. 음파식의 벨트 장력 측정 장치는, 풀리 사이에 팽팽하게 설치된 벨트가 진동 부가된 때의 벨트 진동에 의해 발생하는 음파를 마이크로폰(microphone)으로 검출하고, 이 마이크로폰에서 검출된 음파로부터 고유 주파수를 측정하는 고유 주파수 측정장치를 구비하고, 이 고유 주파수 측정장치에 의해 측정된 고유 진동수에 대응하는 벨트의 장력을 소정의 계산식에 따라서 산출하도록 구성되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1 : 일본 특허공개 평성 6-137932호 공보
그러나, 마이크로폰을 이용한 고유 주파수 측정장치에서는, 검출되는 음파에 배경소음(back ground noise)이 포함되므로, 이 노이즈에 의해 장해를 받아 고유 주파수의 측정 정밀도가 저하되기 쉽다. 이 배경소음은 특히 고주파 영역에서 발생하기 쉬우므로, 벨트 진동이 고주파 진동인 경우에는 측정 정밀도가 나쁘다. 한편, 벨트 진동이 저주파 진동인 경우에는, 이 진동은 음파로 변환되기 어려우므로, 마이크로폰으로는 검출되지 않는 경우가 많다.
이와 같은 이유로, 마이크로폰을 이용한 고유 주파수 측정장치에서는, 유효하게 측정 가능한 신뢰성이 높은 진동 주파수가 좁은 범위로 제한되고, 측정대상인 벨트의 진동이 고주파 진동 또는 저주파 진동인 경우에는, 측정 정밀도가 충분하지 않다.
또, 벨트의 장력을 산출하기 위해서는, 벨트의 단위질량 데이터가 필요하다. 벨트로는 V 벨트(V belt), 싱크로 벨트(synchro belt) 등의 종류가 있고, 동일 종류의 벨트에 있어서도 상당히 많은 타입이 존재한다. 각 타입의 벨트에 대해, 단위질량과, 장력 산출 시의 보정을 위한 데이터 등을 미리 격납하여 두기 위해서는, 상당히 큰 메모리가 필요하게 된다. 이로써, 장력측정을 위한 처리 모두를 하나의 장치로 행하고자 하면, 장치의 비용이 높게 되어 버린다.
본 발명은, 벨트의 고유 주파수를 광범위한 주파수에 걸쳐 정밀도 좋게 측정하고, 벨트의 장력을 고정밀도이며 또한 저비용으로 구하는 것을 목적으로 한다.
본 개시에 의한 고유 주파수 측정장치는, 적어도 2개의 풀리에 벨트가 팽팽하게 설치된 벨트 전동장치에서, 상기 벨트의 인접하는 풀리 사이에 위치하는 부분을 진동 부가한 때의 진동으로부터, 상기 벨트의 고유 주파수를 측정하는 고유 주파수 측정장치에 있어서, 상기 벨트의 상기 부분에 장착되어 상기 벨트의 진동에 의한 가속도를 검출하는 가속도 센서와, 상기 가속도 센서에 의해 검출된 가속도에 기초하여 상기 벨트의 고유 주파수를 측정하는 측정기를 갖는다. 상기 측정기는, 상기 고유 주파수에 기초하여 상기 벨트의 장력을 구하는 계산을 행하는 벨트 장력 산출 장치에, 상기 고유 주파수를 송신한다.
이에 의하면, 벨트에 장착된 가속도 센서에 의해 검출된 가속도에 기초하여 이 벨트의 고유 주파수를 측정하므로, 벨트의 진동이 가속도 센서에 의해 직접 검출된다. 이에 따라, 마이크로폰을 이용한 비(非)접촉 타입의 고유 주파수 측정장치와 같이 측정결과가 배경소음 등의 외부 환경에 의해 장해를 받는 일이 없고, 또, 저주파 진동도 정밀도 좋게 검출할 수 있으므로, 측정 대상인 벨트의 진동이 고주파 진동인지 저주파 진동인지에 상관없이 고(高)정밀도의 측정이 가능하게 된다. 따라서, 벨트의 고유 주파수를 광범위한 주파수에 걸쳐 정밀도 좋게 측정할 수 있다. 또, 벨트 장력 산출 장치에 고유 주파수가 송신되어, 벨트 장력 산출 장치에서 장력의 계산이 행해진다. 벨트 장력 산출 장치로는, 범용의 산출장치를 이용할 수 있으므로, 저비용의 고유 주파수 측정장치를 이용하여, 벨트의 장력을 고 정밀도로 구하는 것이 가능하게 된다.
본 개시에 의한 벨트 장력 산출 프로그램은, 벨트의 스팬(span), 및, 상기 벨트의 종류 또는 타입을 수취하는 처리와, 상기 벨트의 고유 주파수를 측정하는 고유 주파수 측정장치로부터 상기 고유 주파수를 수신하는 처리와, 상기 벨트의 장력을 구하는 계산을, 상기 고유 주파수, 상기 스팬, 및 메모리로부터 판독된 상기 벨트의 단위질량에 기초하여, 소정의 계산식을 이용하여 행하는 처리와, 상기 구해진 장력을 표시기에 표시시키는 처리를 컴퓨터에 실행시킨다. 상기 스팬이 상기 벨트에 대응하는 소정의 범위 내인 경우에는, 상기 소정의 계산식에는, 상기 벨트의 굽힘 강성에 기인하는 오차가 작게 되도록 보정이 된다.
이에 의하면, 고유 주파수 측정장치로부터 고유 주파수를 수신하여 장력을 구하므로, 벨트의 장력을 용이하게 구할 수 있다. 또, 벨트의 굽힘 강성(bending stiffness)에 기인하는 오차를 작게 하도록 보정 처리를 행하여 장력을 구하므로, 보다 정확하게 장력을 구할 수 있다. 고유 주파수 측정장치에서는 장력을 구하기 위한 계산을 행할 필요가 없으므로, 저비용인 고유 주파수 측정장치를 이용할 수 있다.
본 개시에 의한 벨트 고유 주파수 산출 프로그램은, 벨트의 목표장력, 상기 벨트의 스팬, 및, 상기 벨트의 종류 또는 타입을 수취하는 처리와, 상기 벨트의 목표 고유 주파수를 구하는 계산을, 상기 목표장력, 상기 스팬, 및 메모리로부터 판독된 상기 벨트의 단위질량에 기초하여, 소정의 계산식을 이용하여 행하는 처리와, 상기 구해진 목표 고유 주파수를 표시기에 표시시키는 처리와, 상기 구해진 목표 고유 주파수를, 상기 벨트의 고유 주파수를 측정하는 고유 주파수 측정장치로 송신하는 처리를 컴퓨터에 실행시킨다. 상기 스팬이 상기 벨트에 대응하는 소정의 범위 내인 경우에는, 상기 소정의 계산식에는, 상기 벨트의 굽힘 강성에 기인하는 오차가 작게 되도록 보정이 된다.
이에 따르면, 벨트의 굽힘 강성에 기인하는 오차를 작게 하도록 보정처리가 행해지므로, 보다 정확하게 목표 고유 주파수를 구할 수 있다. 구해진 목표 고유 주파수를 고유 주파수 측정장치로 송신하므로, 고유 주파수 측정장치에서 목표 고유 주파수를 표시하는 것이 가능하게 된다. 이로써, 벨트 장력의 설정이 용이하게 될 수 있도록 된다. 고유 주파수 측정장치에서는 목표 고유 주파수를 구하기 위한 계산을 행할 필요가 없으므로, 저비용인 고유 주파수 측정장치를 이용할 수 있다.
본 개시에 의한 벨트 장력 산출방법은, 벨트의 스팬, 및, 상기 벨트의 종류 또는 타입을 수취하고, 상기 벨트의 고유 주파수를 측정하는 고유 주파수 측정장치로부터 상기 고유 주파수를 수신하여, 상기 벨트의 장력을 구하는 계산을, 상기 고유 주파수, 상기 스팬, 및 메모리로부터 판독된 상기 벨트의 단위질량에 기초하여, 소정의 계산식을 이용하여 행하고, 상기 구해진 장력을 표시기에 표시시킨다. 상기 스팬이 상기 벨트에 대응하는 소정의 범위 내인 경우에는, 상기 소정의 계산식에는, 상기 벨트의 굽힘 강성에 기인하는 오차가 작게 되도록 보정이 된다.
이에 의하면, 고유 주파수 측정장치로부터 고유 주파수를 수신하여 장력을 구하므로, 벨트의 장력을 용이하게 구할 수 있다. 또, 벨트의 굽힘 강성에 기인하는 오차를 작게 하도록 보정 처리를 행하여 장력을 구하므로, 보다 정확하게 장력을 구할 수 있다. 고유 주파수 측정장치에서는 장력을 구하기 위한 계산을 행할 필요가 없으므로, 저비용인 고유 주파수 측정장치를 이용할 수 있다.
본 개시에 따른 벨트 고유 주파수 산출방법은, 벨트의 목표장력, 상기 벨트의 스팬, 및 상기 벨트의 종류 또는 타입을 수취하고, 상기 벨트의 목표 고유 주파수를 구하는 계산을, 상기 목표장력, 상기 스팬, 및 메모리로부터 판독된 상기 벨트의 단위질량에 기초하여, 소정의 계산식을 이용하여 행하고, 상기 구해진 목표 고유 주파수를 표시기에 표시시켜, 상기 구해진 목표 고유 주파수를, 상기 벨트의 고유 주파수를 측정하는 고유 주파수 측정장치로 송신한다. 상기 스팬이 상기 벨트에 대응하는 소정의 범위 내인 경우에는, 상기 소정의 계산식에는, 상기 벨트의 굽힘 강성에 기인하는 오차가 작게 되도록 보정이 된다.
이에 따르면, 벨트의 굽힘 강성에 기인하는 오차를 작게 하도록 보정처리가 이루어지므로, 보다 정확하게 목표 고유 주파수를 구할 수 있다. 구해진 목표 고유 주파수를 고유 주파수 측정장치로 송신하므로, 고유 주파수 측정장치에서 목표 고유 주파수를 표시하는 것이 가능하게 된다. 이로써, 벨트 장력의 설정이 용이하게 될 수 있도록 된다. 고유 주파수 측정장치에서는 목표 고유 주파수를 구하기 위한 계산을 행할 필요가 없으므로, 저비용인 고유 주파수 측정장치를 이용할 수 있다.
본 개시에 의하면, 벨트의 진동이 가속도 센서에 의해 직접 검출되므로, 벨트의 고유 주파수를 광범위한 주파수에 걸쳐 정밀도 좋게 측정할 수 있다. 측정값 등이 고유 주파수 측정장치와 산출장치와의 사이에서 전송되므로, 고유 주파수 측정장치에서는 장력을 구하기 위한 계산 등을 행할 필요가 없어, 저비용인 고유 주파수 측정장치를 이용할 수 있다. 따라서, 벨트의 장력 등을 고정밀도이며 또한 저비용으로 구하는 것이 가능하게 된다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 관한 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 2는, 벨트 전동장치의 예를 나타내는 도이다.
도 3은, 도 1의 고유 주파수 측정장치의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 4는, 도 3의 고유 주파수 측정장치에 의한 벨트의 고유 주파수의 측정방법의 예를 나타내는 흐름도이다.
도 5는, 도 3의 고유 주파수 측정장치에서 측정된, 벨트 진동에 의한 가속도의 시간적 변화의 예를 나타내는 그래프이다.
도 6은, 비교적 긴 시간에 걸쳐 가속도 신호를 수집한 경우의 가속도 데이터로부터 구해진 파워 스펙트럼(power spectrum)의 예이다.
도 7은, 도 3의 고유 주파수 측정장치에 의해 수집된 가속도 데이터로부터 구해진 파워 스펙트럼의 예이다.
도 8은, 도 1의 산출장치의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 9는, 도 8의 산출장치에서의 처리 흐름의 예를 나타내는 흐름도이다.
도 10은, 벨트 장력과 고유 주파수와의 관계를 구하기 위한 측정장치의 예를 나타내는 설명도이다.
도 11은, 어떤 타입의 V 벨트에 대해, 스팬과 측정된 장력과의 관계의 예를 나타내는 그래프이다.
도 12는, 도 11의 경우에 대응하는, 스팬과 계수 A와의 관계의 예를 나타내는 그래프이다.
도 13은, 가속도 센서의 질량을 고려하여 구해진 벨트의 고유 주파수 fS와, 벨트의 이론적인 고유 주파수 fT와의 관계의 예를 나타내는 그래프이다.
도 14는, 벨트의 단위질량과 계수 B와의 관계의 예를 나타내는 그래프이다.
도 15는, 도 8의 산출장치에서의, 장력설정을 행하는 경우의 처리 흐름의 예를 나타내는 흐름도이다.
도 16은, 도 8의 산출장치에서의, 벨트 단위질량 및 추장(推奬)장력을 표시하는 경우의 처리 흐름의 예를 나타내는 흐름도이다.
도 17은, 도 1의 시스템의 다른 예를 나타내는 개념도이다.
도 18은, 도 17의 고유 주파수 측정장치의 구성예를 나타내는 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도면에서 동일 참조번호로 나타낸 구성요소는, 동일 또는 유사한 구성요소이다. 도면에서의 기능 블록 사이의 실선은, 전기적인 접속을 나타낸다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 관한 시스템을 나타내는 개념도이다. 도 1의 시스템은, 고유 주파수 측정장치(40)와, 산출장치(10)를 갖는다. 이 시스템은, 기본적으로 다음과 같이 동작한다.
고유 주파수 측정장치(40)는, 벨트에 장착된 가속도 센서(48)에 의해 검출된 벨트의 진동을 통신 케이블(49)을 개재하여 수신하고, 측정기(30)로 벨트의 고유 주파수를 구한다. 측정기(30)는, 구해진 고유 주파수를 예를 들어 무선에 의해 산출장치(10)로 송신한다. 산출장치(10)는, 수신한 고유 주파수로부터, 벨트의 장력을 산출하여 표시한다. 또한, 산출장치(10)는, 산출한 벨트의 장력을 측정기(30)로 송신하고, 측정기(30)는, 수신한 벨트의 장력을 표시하여도 된다. 산출장치(10)는, 그 밖의 산출결과 등을 측정기(30)로 송신하고, 측정기(30)는, 수신한 정보를 표시하여도 된다. 고유 주파수 측정장치(40)와 산출장치(10) 사이의 통신은, 전형적으로는 전파를 이용하여 무선으로 행해진다. 구체적으로는, 블루투스(bluetooth), 무선 LAN(local area network) 등의 기술이 이용된다.
--고유 주파수 측정장치--
도 2는, 벨트 전동장치(50)의 예를 나타내는 도이다. 벨트 전동장치(50)는, 적어도 2개(도 2에 나타내는 예에서는 2개)의 풀리(52, 54)와, 측정대상이 되는 벨트(56)를 갖는다. 벨트 전동장치(50)는, 예를 들어 자동차의 보조기계(補助機械) 구동용에 이용된다. 고유 주파수 측정장치(40)는, 이와 같은, 적어도 2개의 풀리(52, 54)에 벨트(56)가 팽팽하게 설치된 벨트 전동장치(50)에서, 인접하는 풀리(52, 54) 사이에 위치하는 벨트(56)의 부분을 해머(hammer)나 손가락으로 진동 부가한 때의 진동으로부터, 벨트(56)의 고유 주파수를 측정한다.
벨트(56)에는 가속도 센서(48)가 장착되고, 가속도 센서(48)는, 벨트(56)의 진동에 의한 가속도를 검출한다. 가속도 센서(48)와 측정기(30)와의 사이는, 통신 케이블(49)에 의해 유선으로(예를 들어 USB(universal serial bus)에 의해) 접속된다. 고유 주파수 측정장치(40)는, 가속도 센서(48)에 의해 검출된 가속도에 기초하여 벨트(56)의 고유 주파수를 측정한다. 고유 주파수 측정장치(40)에 의해 측정된 고유 주파수는, 벨트 전동장치(50)에서의 벨트(56) 장력을 측정하기 위한 정보로서 이용된다.
가속도 센서(48)는, 벨트 전동장치(50)에 대해, 도 2에 나타내듯이, 인접하는 풀리(52, 54)의 사이에 위치하는 벨트(56) 부분의 외주(外周)면(상면)에 장착된다. 가속도 센서(48)의 벨트(56)로의 장착측 면에는, 예를 들어, 양면 테이프 등으로 이루어진 반복하여 붙임 가능한 점착면이 형성된다. 이에 따라, 가속도 센서(48)는, 벨트(56)의 표면에 점착면을 붙이는 것만으로, 벨트(56)에 간단하게 장착할 수 있게 된다.
이 가속도 센서(48)는, 예를 들어, 벨트(56)의 표면에 대해 수직인 방향의 가속도를 검출 가능한 디지털 출력 타입의 가속도 센서이다. 또는 가속도 센서(48)는, 예를 들어 3축(軸) 가속도 센서이다. 가속도 센서(48)로는, 안정된 가속도의 검출이 가능하므로, 정전(靜電)용량 검출방식의 MEMS(micro electro mechanical system)형의 가속도 센서가 적합하게 채용된다.
정전(靜電)용량 검출방식의 MEMS형의 가속도 센서(48)는, 가속도를 검출하는 검출 소자부와, 이 검출 소자부로부터의 신호를 증폭 및 조정하여 출력하는 신호처리 회로를 구비한다. 상기 검출 소자부는, 실리콘(Si) 등의 안정된 물질로 형성되어, 센서 소자 가동부 및 고정부를 가지고, 이들 센서 소자 가동부와 고정부 사이의 용량변화에 기초하여 가속도를 검출하도록 구성된다.
그리고, 가속도 센서(48)로는, 상기 정전용량 검출방식 MEMS형의 가속도 센서 대신에, 피에조(piezoresistive) 저항방식의 MEMS형의 가속도 센서 등 다른 검출방식이나 다른 종류의 가속도 센서를 이용하여도 되고, 벨트(56) 표면에 대해 수직인 방향의 가속도를 검출 가능하면 1축 또는 2축 가속도 센서라도 상관없다.
도 3은, 도 1의 고유 주파수 측정장치(40)의 구성예를 나타내는 블록도이다. 고유 주파수 측정장치(40)는, 측정기(30)와, 가속도 센서(48)를 갖는다. 측정기(30)는, 프로세서(32), 메모리(32), 표시부(36), 전원 스위치(37), 모니터링 스위치(38), 전원 인디케이터(39), 송수신부(42), 및 인터페이스(44)를 갖는다.
측정기(30)는, 손바닥 크기의 편평한 형상으로 형성되어, 소형으로 휴대하기 쉽게 되어 있다. 측정기(30)의 상측 단부에는, USB 포트(도시 않음)가 설치되고, 이 USB 포트에 통신 케이블(49)의 일단(一端)에 설치된 USB 커넥터(도시 않음)가 접속된다. 인터페이스(44)는, 가속도 센서(48)로부터 출력된 가속도를, USB 포트를 경유하여 수신하고, 신호형식의 변환을 행하여, 프로세서(32)에 출력한다. 측정기(30) 전면(前面)에는, 측정된 벨트(56)의 고유 진동수를 표시하는 액정 디스플레이 등의 표시부(36), 전원 스위치(37)와 모니터링 스위치(38) 등의 각종 스위치, 및 전원의 ON/OFF 상태를 나타내는 LED(light emitting diode)로 이루어진 전원 인디케이터(39) 등의 상태 표시 램프가 설치된다.
프로세서(32)는, 예를 들어, DSP(digital signal processor), 또는 CPU(central processing unit)이다. 메모리(34)는, 예를 들어, EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory)이다. 메모리(34)에는, 고속 푸리에 변환(FFT: fast fourier transform) 연산 프로그램을 포함하는, 벨트(56)의 고유 주파수를 측정하기 위한 프로그램이 격납된다. 프로세서(32)에는, 메모리(34) 외에도, 표시부(36), 전원 스위치(37)와 모니터링 스위치(38) 등의 각종 스위치, 전원 인디케이터(39) 등의 상태 표시램프가 접속된다.
그리고, 프로세서(32)는, 메모리(34)로부터 판독한 프로그램에 따르는 제어에 의해, 모니터링 스위치(38)로부터의 신호와 가속도 센서(48)로부터 입력되는 가속도 신호에 기초하여 벨트(56)의 고유 주파수를 측정하는 처리를 실행한다. 송수신부(42)는, 프로세서(32)에 의해 구해진 고유 주파수를 산출장치(10)로 송신한다.
도 4는, 도 3의 고유 주파수 측정장치(40)에 의한 벨트(56)의 고유 주파수의 측정방법의 예를 나타내는 흐름도이다. 블록(S12)에서는, 사용자가 전원스위치(37)를 눌러 고유 주파수 측정장치(40)의 전원을 넣는다. 프로세서(32)는, 전원 스위치(37)가 눌리면, 측정기(30)를 기동시키고, 전원 인디케이터(39)를 점등시킨다. 송수신부(42)는, 산출장치(10)와의 사이에서 통신을 확립한다. 블록(S14)에서는, 사용자가 가속도 센서(11)를, 도 2에 나타내듯이, 벨트(56)의 외주면에, 벨트(56)가 팽팽하게 설치된 2개의 풀리(52, 54)의 중간 위치에 대응하는 부분 또는 그 근방에 붙여 장착한다.
블록(S16)에서는, 사용자가 모니터링 스위치(38)를 누른다. 프로세서(32)는, 모니터링 스위치(38)가 눌리면, 가속도 센서(48)로부터 입력되는 가속도 신호의 감시를 개시하고, 벨트(56)의 진동상태를 모니터링 한다. 블록(S18)에서는, 사용자가, 벨트(56)의 가속도 센서(48)의 장착부분 부근, 즉 벨트(56)의 풀리(52, 54) 사이의 중간을 해머로 두드리거나 손가락으로 튕기는 등 하여, 벨트(56)를 진동 부가한다.
프로세서(32)는, 가속도 센서(48)로부터 입력되는 가속도 신호에 기초하여, 소정의 가속도보다 큰 가속도를 검출한 때에, 벨트(56)가 진동 부가된 것을 검지하고, 그 후에 벨트(56)의 고유 주파수 측정을 개시한다. 이에 따라, 벨트(56)의 하면에 가속도 센서(48)를 장착한 경우 등에, 벨트(56)를 진동 부가하기 전부터 의도하지 않게 고유 주파수의 측정이 개시되어 버리는 것을 회피하고, 벨트(56)의 진동부가를 정확하게 트리거(trigger)로서 검지하여 벨트(56)의 고유 주파수 측정을 개시할 수 있다.
이와 같은, 벨트(56)의 고유 주파수 측정을 개시하는 트리거를 판정하기 위한 소정의 가속도는, 벨트(56)를 진동 부가하기까지의 측정동작과 측정환경에 기인하여 벨트(56)에 발생하는 작은 진동이 트리거가 되어 의도하지 않게 고유 주파수의 측정이 개시되는 것을 방지하는 관점에서, 예를 들어 2.0G(G는 중력 가속도)이고, 3.0G 이상인 것이 바람직하다. 여기서는 예로서, 트리거를 판정하기 위한 소정의 가속도는 3.0G라 한다. 벨트(56)가 진동 부가된 것을 검지하면, 프로세서(32)는, 가속도 센서(48)로부터의 가속도 신호의 샘플링을 개시한다. 이 때의 샘플링 주파수는, 예를 들어 3.2㎑ 정도로 설정된다.
블록(S20)에서는, 프로세서(32)는, 예를 들어, 가속도 신호의 샘플링 개시로부터 약 80밀리초(millisecond), 즉 256 포인트의 가속도 데이터를 샘플링 하는 기간만 대기한다. 그 후, 블록(S22)에서는, 프로세서(32)는, 데이터의 기록을 개시하고, 이 기록 개시로부터 예를 들어 1280밀리초에 걸치는 기간에 샘플링 된 가속도 데이터를 수집한다. 이 때, 프로세서(32)는, 샘플링 된 4096 포인트의 가속도 데이터를 격납한다.
도 5는, 도 3의 고유 주파수 측정장치(40)에 의해 측정된, 벨트(56)의 진동에 의한 가속도의 시간적 변화의 예를 나타내는 그래프이다. 진동 부가한 직후의 벨트(56)의 진동은, 진동 부가 시의 충격성분 등의 노이즈 성분을 많이 포함하여, 벨트(56)의 고유 주파수를 산출하기 위한 데이터로서 신뢰성이 낮다. 상기 노이즈 성분은 시간의 경과에 수반하여 감쇠(減衰)하므로, 벨트(56)는 시간의 경과와 함께 서서히 벨트(56)의 고유 주파수를 나타내는 파형으로 진동하도록 된다.
본 발명의 발명자들은, 벨트(56)의 진동에 상기 노이즈 성분을 많이 포함하는 기간이 벨트(56)의 진동 부가로부터 80밀리초 정도의 기간인 것을, 경험적으로 발견하였다. 그래서, 본 실시형태에서는, 상기와 같이 진동 부가한 직후의 80밀리초에 걸치는 벨트(56)의 초기 진동을 제외하고 고유 주파수를 측정하도록 하였다.
도 6은, 비교적 긴 시간에 걸쳐 가속도 신호를 수집한 경우의 가속도 데이터로부터 구해진 파워 스펙트럼의 예이다. 벨트(56)의 진동은 시간의 경과에 수반하여 감쇠되어 가고, 감쇠가 진행된 미약한 벨트 진동(도 5의 범위 DX에 나타내는 진동)은, 벨트(56)의 고유 진동에 관계하지 않는 노이즈 성분이 지배적이 되므로, 벨트(56)의 고유 주파수를 산출하기 위한 데이터로서 신뢰성이 낮다.
가령, 감쇠가 진행된 미약한 벨트진동을 포함하는 비교적 긴 기간(Lt)에 걸쳐 가속도 신호를 샘플링 하면, 후술하는 바와 같이 샘플링 취득된 가속도 데이터에 기초하여 얻어지는 진동 주파수의 파워 스펙트럼에서는, 도 6에 나타내듯이 벨트(56) 고유 진동의 주파수(PK1)와는 별개로 피크(peak)(도 6의 범위 DY 내)가 발생하기 쉽다.
본 발명의 발명자들은, 신뢰성이 낮은 감쇠가 진행된 미약한 벨트 진동으로 이행하기까지의 기간이 벨트(56)의 진동 부가로부터 1400밀리초 정도까지의 기간인 것을 경험적으로 발견하였다. 여기서, 본 실시형태에서는, 상기와 같이 가속도 신호의 수집을, 이 기록 개시로부터 1280밀리초까지(도 5의 기간 Rt)에서 중단하고, 고유진동이 노이즈 성분에 묻힌 종기(終期) 진동을 제외하고 벨트(56)의 고유 진동수를 측정하는 것으로 하였다.
도 7은, 도 3의 고유 주파수 측정장치(40)에 의해 수집된 가속도 데이터로부터 구해진 파워 스펙트럼의 예이다. 블록(S24)에서는, 프로세서(32)는, 수집된 가속도 데이터에 대해 FFT 연산처리에 의한 주파수 해석을 실행한다. 구체적으로는, 프로세서(32)는, 메모리(34)로부터 FFT 연산 프로그램을 판독하여 실행한다. 이 때, 프로세서(32)는, 취득한 가속도 데이터(4096 포인트)에 대해 FFT 연산 처리를 행하고, 도 6에 나타내는 진동의 파워 스펙트럼을 구한다. 프로세서(32)는, 파워 스펙트럼의 피크(PK2)에 대응하는 진동 주파수를 벨트(56)의 고유 주파수로서 결정한다.
이 때, 프로세서(32)는, 10㎐ 미만에서 파워 스펙트럼의 피크가 존재하여도 이를 무시하고, 10㎐ 이상의 범위에서 고유 주파수를 결정한다. 벨트(56)의 고유진동과 관계하지 않는 노이즈 성분은, 10㎐ 미만의 저주파 영역에서 검출되기 쉽기 때문이다. 이와 같이 고유 주파수를 결정함으로써, 벨트(56)의 고유 주파수를 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
블록(S26)에서는, 프로세서(32)는, 측정된 고유 주파수를 표시부(36) 및 송수신부(42)에 출력한다. 표시부(36)는, 측정된 고유 주파수를 표시하고, 송수신부(42)는, 측정된 고유 주파수를 산출장치(10)로 송신한다. 산출장치(10)는, 고유 주파수에 기초하여 장력을 산출한다. 이에 대해서는 후술한다.
블록(S28)에서는, 송수신부(42)는, 산출장치(10)에서 산출된 장력 등을 수신하고, 프로세서(32)에 출력한다. 프로세서(32)는, 장력 등을 표시부(36)에 출력하여, 표시시킨다. 이에 의해, 산출된 장력이 고유 주파수 측정장치(40)에도 표시되므로, 측정작업의 효율화를 도모할 수 있다. 여기서, 블록(S28)의 처리를 생략하여도 된다.
이와 같이, 도 3의 고유 주파수 측정장치(40)에 의하면, 벨트(56)에 직접 장착된 가속도 센서(48)에 의해 검출된 가속도에 기초하여 벨트(56)의 고유 주파수를 측정하므로, 벨트(56)의 진동이 가속도 센서(48)에 의해 직접 검출된다. 이에 따라, 마이크로폰을 이용한 비접촉 타입의 고유 진동 측정장치와 같이 측정결과가 배경소음 등의 외부환경에 의해 방해 받는 일이 없고, 또, 저주파 진동도 정확하게 검출할 수 있으므로, 측정 대상인 벨트(56)의 진동이 고주파 진동인지 저주파 진동인지에 상관없이 고(高)정밀도로 측정이 가능하게 된다. 따라서, 벨트(56)의 고유 주파수를 광범위한 주파수에 걸쳐 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
게다가, 이 고유 주파수 측정장치(40)에 의하면, 고유 진동에 관계하지 않는 노이즈 성분을 많이 포함하는 진동 부가한 직후 벨트(56)의 초기 진동과, 벨트(56)의 고유 진동이 노이즈 성분에 묻힌 종기(終期) 진동을 제외하고 벨트(56)의 고유 주파수를 측정하며, 또한, 노이즈 성분이 검출되기 쉬운 10㎐ 미만의 주파수성분을 제외하고 벨트(56)의 고유 주파수를 결정하므로, 벨트(56)의 고유 주파수를 정확하게 측정할 수 있다.
그리고, 이상에서는, 프로세서(32)는, 벨트(56)가 진동 부가되고 나서 80밀리초 경과 후, 1280밀리초의 기간(Rt)에서의 가속도 데이터에 기초하여, 벨트(56)의 고유 주파수를 측정하는 경우에 대해 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 벨트(56)의 고유 주파수 측정에 이용하는 가속도 데이터에는, 벨트(56)가 진동 부가되고 나서 80밀리초 미만인 기간의 데이터가 포함되어도 되고, 데이터 수집을 개시하고 나서 1280밀리초를 초과한 기간의 데이터가 포함되어도 된다.
--산출장치--
도 8은, 도 1의 산출장치(10)의 구성예를 나타내는 블록도이다. 도 8의 산출장치(10)는, 도 3의 고유 주파수 측정장치(40)에 의해 측정된 고유 주파수에 기초하여, 벨트(56)의 장력을 산출한다. 또, 산출장치(10)는, 벨트의 장력을 설정하는 경우에 목표장력에 대응하는 적절한 벨트의 고유 주파수를 산출하는 것과, 벨트의 단위질량 및 추장장력을 표시하는 것도 행한다. 즉, 산출장치(10)는, 벨트 장력 산출장치 및 벨트 고유 주파수 산출장치 등으로서 동작한다.
도 8의 산출장치(10)는, 프로세서(12), 메모리(14), 터치 스크린(16), 송수신부(22), 인터페이스(24), 및 마이크로 폰(26)을 갖는다. 프로세서(12)는, 예를 들어 송수신부(22) 또는 인터페이스(24)를 개재하여 데이터를 송수신한다. 송수신부(22)는, 외부의 네트워크, 예를 들어 휴대전화 네트워크(82)와의 사이에서, 무선에 의해 데이터의 송수신을 행한다. 인터페이스(24)는, 통신 링크를 개재하여 외부의 PC(personal computer)(86) 등의 기기와의 사이에서 유선으로 데이터 송수신을 행한다. 통신 링크는, 예를 들어 USB(universal serial bus)이다. PC(86)는 LAN(83)에 접속된다. 송수신부(22)는, LAN(83)과의 사이에서, 무선에 의해 데이터의 송수신을 행하여도 된다.
휴대전화 네트워크(82) 및 LAN(83)은, 인터넷(84) 등의 WAN(wide area network)에 접속된다. 송수신부(22) 또는 인터페이스(24)는, 예를 들어 인터넷(84)을 개재하여 소정의 서버(88)에 접속된다. 프로세서(12)는, 프로그램 및 그 밖의 계산용 데이터 등을 서버(88)로부터 다운로드 하여 미리 메모리(14)에 격납시켜 둔다.
계산용 데이터에는, 예를 들어, 벨트의 단위질량, 추장(推奬)장력, 이론식을 보정하기 위한 보정식, 및 보정식의 적용범위가 포함된다. 이들의 단위질량, 추장장력, 보정식, 및 보정식의 적용범위는, 벨트의 종류 또는 타입마다 준비된다. 프로그램에는, 고유 주파수와 장력과의 관계를 나타내는 이론식이 포함된다. 계산용 데이터 등은, 프로그램에 내장되어도 된다.
프로세서(12)는, 예를 들어, DSP 또는 CPU이다. 프로세서(12)는, 메모리(14)로부터 프로그램을 로드(load)하여 실행한다. 프로세서(12)는, 표시해야 할 화상의 데이터를 터치 스크린(16)에 출력한다. 터치 스크린(16)은, 표시기와, 입력 디바이스로서의 터치 센서 패널을 포함한다. 표시기는, 액정 디스플레이, 유기 EL(electroluminescence) 소자(유기 발광 다이오드라고도 함)를 이용한 디스플레이 등일 수 있다. 터치 센서 패널은, 터치 감응면을 가지며, 거의 투명일 수 있다. 터치 센서 패널은, 표시기 화면의 적어도 일부를 피복하도록 배치된다. 터치 스크린(16)은, 프로세서(12)의 출력 데이터에 따라 화상을 표시한다. 또, 터치 스크린(16)에는, 사용자가 그 표면에 접촉함으로써 데이터(예를 들어 벨트의 고유 주파수 및 스팬)가 입력된다. 터치 스크린(16)은, 입력된 데이터를 프로세서(12)에 출력한다. 프로세서(12)는, 입력된 데이터에 기초하여 소정의 계산을 실행하고, 얻어진 결과를 터치 스크린(16)에 출력한다. 터치 스크린(16)은, 계산 결과를 표시한다.
이와 같이, 산출장치(10)는, 컴퓨터로서의 구성부분을 가지며, 프로그램을 실행한다. 이 프로그램은, 예를 들어, 이하에서 설명되는 처리의 적어도 일부를, 산출장치(10)에 실행시키는 프로그램이다. 산출장치(10)는, 전형적으로는 스마트폰(고기능 휴대전화), 태블릿 PC, 그 밖의 PC 등 일 수 있다.
도 9은, 도 8의 산출장치(10)에서의 처리 흐름의 예를 나타내는 흐름도이다. 이하의 각 흐름도의 처리는, 예를 들어, 메모리(14)로부터 로드 된 프로그램을 프로세서(12)가 실행함으로써 행해진다. 블록(S102)에서, 프로세서(12)는, 사용자에게 질문하는 메시지를 터치 스크린(16)에 표시시킨다. 여기에 표시되는 메시지는, 사용자가 사용하고자 하는 기능이 장력측정, 장력설정, 및 벨트 단위질량·추장장력의 표시 중 어느 것인가를 질문하는 메시지이다. 사용자는, 기능을 터치 스크린(16)에 접촉하여 선택한다. 프로세서(12)는, 사용자의 선택을 터치 스크린(16)으로부터 수신한다. 사용자가 장력측정을 선택한 경우에는, 블록(S104)으로 진행한다. 사용자가 장력설정을 선택한 경우에는, F2로 진행한다. 사용자가 벨트 단위질량·추장장력의 표시를 선택한 경우에는, F3으로 진행한다.
블록(S104)에서, 프로세서(12)는, 벨트의 종류를 사용자에게 질문하는 메시지를 터치 스크린(16)에 표시시킨다. 벨트의 종류로는, 예를 들어, V 벨트, V 리브드 벨트(V ribbed belt), 싱크로 벨트(synchro belt), 및 그 밖의 벨트가 포함된다. 사용자는, 벨트(56)의 종류를 터치 스크린(16)에 접촉하여 선택한다. 프로세서(12)는, 사용자의 선택을 터치 스크린(16)으로부터 수신한다. 사용자가 V 벨트를 선택한 경우에는, 블록(S112)으로 진행한다. 사용자가 싱크로 벨트, V 리브드 벨트, 및 그 밖의 벨트를 선택한 경우에는, 블록(S142), 블록(S154), 및 블록(S164)으로 각각 진행한다.
사용자가 V 벨트를 선택한 경우에는, 블록(S112)에서, 프로세서(12)는, V 벨트의 타입을 사용자에게 질문하는 메시지를 터치 스크린(16)에 표시시킨다. 사용자는, 벨트(56)의 타입을 터치 스크린(16)에 접촉하여 선택한다. 프로세서(12)는, 사용자의 선택을 터치 스크린(16)으로부터 수신한다. 블록(S114)에서, 프로세서(12)는, 선택된 벨트의 단위질량 μ을 벨트의 종류 및 타입에 따라 메모리(14)로부터 판독한다. 단위질량 μ의 단위는, 전형적으로는 ㎏/m이다.
블록(S118)에서, 프로세서(12)는, 스팬 L을 사용자에게 질문하는 메시지를 터치 스크린(16)에 표시시킨다. 사용자는, 벨트(56)의 스팬 L을 터치 스크린(16)에 접촉하여 입력한다. 터치 스크린(16)은, 스팬 L을 수취하고, 프로세서(12)는 입력된 스팬 L을 터치 스크린(16)으로부터 수신한다. 스팬 L의 단위는, 전형적으로는 m이다.
블록(S120)에서, 송수신부(22)는, 도 2의 벨트(56)의 고유 주파수 fm을 수신하고, 프로세서(12)에 출력한다. 고유 주파수 fm은, 상술과 같이, 도 3의 고유 주파수 측정장치(40)에 의해 측정되고, 송신된 정보이다.
블록(S122)에서, 프로세서(12)는, 측정 대상의 벨트에 대응한, 벨트의 종류 및 타입마다 설정된 소정의 범위를 나타내는 정보를, 예를 들어 메모리(14)로부터 판독한다. 프로세서(12)는, 입력된 스팬이 이와 같은 소정의 범위 내인지 여부를 판단한다. 스팬이 소정의 범위 내인 경우에는 블록(S124)으로 진행하고, 그 밖의 경우에는 블록(S126)으로 진행한다.
블록(S124)에서, 프로세서(12)는, 장력 보정식 kT의 계수를, 벨트의 종류 및 타입에 따라 메모리(14)로부터 판독하여 설정한다. 장력 보정식 kT는, 벨트의 굽힘 강성에 기인하는 오차가 작게 되도록, 소정의 계산식을 보정하기 위해 이용된다. 장력 보정식 kT는, 예를 들어 스팬의 1차식이나, 이와는 다른 형식의 식이라도 된다. 장력 보정식 kT는, 벨트의 종류 및 타입마다 다른 식이라도 되고, 블록(S124)에서, 프로세서(12)는, 장력 보정식 kT를, 벨트의 종류 및 타입에 따라 메모리(14)로부터 판독하여도 된다. 이와 같은 경우, 블록(S122)에서의 소정의 범위는, 벨트의 종류 및 타입에 따른 범위이다.
블록(S122)에서의 소정 범위는, 이와 같은 보정식의 적용범위를 나타낸다. 입력된 스팬이 이와 같은 소정 범위 외이고, 블록(S124)의 처리가 실행되지 않는 경우에는, kT의 값을 1로서 처리한다. 장력 보정식 kT에 대해서는 후술한다.
블록(S126)에서, 프로세서(12)는, 스팬 질량 X를,
X＝μL (식 1)
에 의해 계산한다. 블록(S128)에서, 프로세서(12)는, 스팬 질량 X가 소정의 범위 내인지 여부를 판단한다. 스팬 질량 X가 소정의 범위 내인 경우에는 블록(S130)으로 진행하고, 그 밖의 경우에는 블록(S134)으로 진행한다.
벨트(56)에 장착된 가속도 센서(57)의 출력을 이용하여, 벨트(56)의 고유 주파수를 측정하는 경우에는, 측정된 고유 주파수 fm은 가속도 센서(57)의 질량의 영향을 받는 경우가 있다. 여기서, 측정된 고유 주파수 fm을, 그 영향이 작게 되도록 하는 주파수 보정식 kf로 보정하고, 그 결과를 고유 주파수로서 이용하여도 된다. 블록(S130)에서, 프로세서(12)는, 측정된 고유 주파수 fm을, 가속도 센서(57)의 질량의 영향이 작게 되도록, 예를 들어,
fa＝kffm (식 2)
에 의해 보정한다.
주파수 보정식 kf는, 벨트의 종류 및 타입에 상관없이 동일 식이라도 되고, 벨트의 종류, 타입, 또는 가속도 센서(57)의 센서 질량마다 설정된 식이라도 된다. 주파수 보정식 kf가 벨트의 종류, 타입, 또는 센서 질량마다 설정되는 경우에는, 프로세서(12)는, 예를 들어 블록(S130)에서, 벨트(56) 및 센서질량에 대응하는 주파수 보정식 kf를 메모리(14)로부터 판독한다. 이와 같은 경우, 블록(S128)에서의 소정 범위는, 벨트의 질량, 타입, 및 센서질량에 따른 범위이다. 가속도 센서(57)의 질량의 영향을 고려하지 않는 경우에는, 주파수 보정식 kf를 1로 하면 된다. 이하에서도 마찬가지이다. 주파수 보정식 kf에 대해서는 후술한다.
블록(S132)에서, 프로세서(12)는, V 벨트용의 소정의 계산식을 이용하여 벨트의 장력을 계산한다. 벨트 장력의 계산에 대해 설명한다. 일반적으로, 벨트의 장력 T0[N], 벨트의 단위질량 μ, 스팬 L, 및 고유 주파수 f[㎐] 사이에는,
f＝1/(2L)·(T0/μ)1/2 (식 3)
의 관계가 있다. 이를 변형하면, 고유 주파수로부터 장력을 구하기 위한 이론식,
T0＝4μL2f2 (식 4)
이 된다. 블록(S132)에서는, 프로세서(12)는, 벨트 굽힘 강성에 기인하는 오차가 작게 되도록 식 4를 보정하고, 벨트의 장력을 계산한다. 즉, 프로세서(12)는, 식 4에서 구해지는 장력 T0에, 벨트(56)에 대응하는 장력 보정식 kT를 승산(乘算)하여 얻어지는 식, 즉,
T＝4μL2fa 2kT (식 5)
를 이용하여, 벨트의 장력 T를 계산한다. 여기서는, 고유 주파수 f로서, 보정된 고유 주파수 fa를 이용한다.
블록(S134)에서도, 블록(S132)과 마찬가지로, 프로세서(12)는, V 벨트용의 소정의 계산식을 이용하여, 벨트의 굽힘 강성에 기인하는 오차가 작게 되도록, 벨트의 장력을 계산한다. 여기서는, 프로세서(12)는, 측정된 고유 주파수 fm을 이용하여,
T＝4μL2fm 2kT (식 6)
에 의해 벨트의 장력(T)을 계산한다. 이와 같이, 식 5 및 식 6에는, 벨트(56)에 대응하는 장력 보정식 kT가 승산 됨으로써 보정이 행해진다.
블록(S132 및 S134)에서는, 프로세서(12)는, 구해진 장력 T를 소정 비율 증가시킨 장력 T1 또는 감소시킨 장력 T2를 구하여도 된다. 예를 들어, 측정의 오차가 10％ 정도 예상되는 경우에는, 프로세서(12)는,
T1＝1.1T
및/또는
T2＝0.9T
를 추가로 구하여도 된다. 또한, 프로세서(12)는, 이들의 값에 대응하는 고유 주파수를 구하여도 된다.
블록(S136)에서, 프로세서(12)는, 블록(S132 또는 S134)에 의해 구해진 장력 T 등과 측정된 고유 주파수 fm 등을, 터치 스크린(16)에 출력하여 표시시킨다. 터치 스크린(16)은, 예를 들어, 장력 T, T1, 및 T2, 측정된 고유 주파수 fm, 그리고 장력 T1 및 T2의 각각에 대응하는 고유 주파수의 표시를 실행한다. 또, 프로세서는(12)는, 블록(S132 또는 S134)에서 구해진 장력 T 등을 송수신부(22)에 출력한다. 송수신부(22)는, 장력 T 등을 도 3의 고유 주파수 측정장치(40)에 송신한다. 고유 주파수 측정장치(40)는, 장력 T 등을 수신하고, 표시한다(도 4의 블록(S28)).
장력 보정식 kT 및 그 구하는 법의 예에 대해 설명한다. 도 10은, 벨트 장력과 고유 주파수와의 관계를 구하기 위한 측정장치의 예를 나타내는 설명도이다. 풀리(62)와 풀리(64)와의 사이에, 벨트(66)가 걸려진다. 스팬 L은 자유롭게 설정 가능하다. 풀리(64)의 축은 이동 가능하고, 풀리(64)의 축에는, 추(68)의 중력이, 풀리(62)로부터 멀어지는 방향에 부여된다. 예를 들어, 로드 셀(load cell)을 이용하여 풀리(64)의 축에 부여되는 힘을 측정하여도 된다. 벨트(66)에는, 예를 들어 3차원 가속도 센서(67)가 장착된다. 도 10의 장치는, 벨트의 각종 시험에 이용되는 것이므로, 스팬 L을 수 m의 길이로 하는 것이 가능하다. 실제 벨트의 사용상태에 가까우므로, 보다 정확하게 보정식을 구할 수 있다.
이와 같은 상태에서, 벨트(66)를 해머 등으로 두드려, 예를 들어 가속도 센서(67)의 출력으로부터, 벨트(66)의 고유 주파수를 측정한다. 벨트(66)로부터 발생하는 소음을 마이크로폰 등의 센서로 수취하고, 이 출력으로부터 고유 주파수를 측정하여도 된다. 측정된 주파수를 이용하여, 도 9의 흐름에 따라 처리를 행하고, 장력을 계산한다. 이 때, 보정식 kT 및 kf의 값을 1에 고정한다. 다른 몇 가지의 스팬에 대해, 마찬가지로 장력을 계산한다.
도 11은, 어떤 타입의 V 벨트에 대해, 스팬과 측정된 장력과의 관계의 예를 나타내는 그래프이다. 실제의 장력은 일정하나, 측정값은 변화한다. 즉, 스팬에 따라 장력의 오차가 변화하는 것을 알 수 있다.
도 12는, 도 11의 경우에 대응하는, 스팬과 계수 A와의 관계의 예를 나타내는 그래프이다. 실제의 장력에 대한 측정값의 비(比)를, 각 측정값에 대해 구한다. 구해진 비의 역수가 계수 A로서 도 12에 나타난다. 즉, 측정값에 계수 A를 승산 하면, 정확한 장력이 구해진다. 여기서는, 예를 들어 최소 이승법을 이용하여, 도 12의 스팬 L과 계수 A와의 관계를 1차 관수에 의해 근사 시킨다. 그 결과, 계수 A가,
A＝0.20L＋0.644
에 의해 얻어지는 것을 알았다. 따라서, 여기에서 측정에 이용한 타입의 벨트의 경우에는, 도 9의 블록(S132 및 S134)에서, 장력 보정식으로서
kT＝0.20L＋0.644
를 이용하도록 한다.
또, 일반적으로 스팬이 짧은 경우에 장력의 오차가 크다는 경향, 및 도 11로부터, 이 식은 스팬 1700㎜ 이하가 적용 범위라고 생각할 수 있다. 따라서, 여기서 측정에 이용한 타입의 벨트의 경우에는, 도 9의 블록(S122)에서는, 스팬이 1700㎜ 이하인지 여부를 판정한다. 마찬가지로 하여, 다른 종류와 다른 타입의 벨트에 대해서도, 보정식 및 그 적용 범위를 구하여, 메모리(14)에 격납하거나, 프로그램에 내장시켜 둔다. 일반화된 식을 예시하면, 장력 보정식 kT는, 스팬 L의 1차 식이고,
kT＝aL＋b (식 7)
이다(a 및 b는, 실수의 정수(定數)).
벨트의 일부 종류 및 타입의 경우에만, 장력 보정식 kT를 이용한 보정을 행하도록 하여도 된다. 예를 들어, V 벨트의 모든 타입과 싱크로 벨트 일부 타입의 경우에는 식 7의 장력 보정식 kT를 이용하고, 그 밖의 벨트의 경우에는 kT의 값을 1로 하여도 된다.
다음에, 주파수 보정식 kf에 대해 설명한다. 도 13은, 가속도 센서(57)의 질량을 고려하여 구해진 벨트의 고유 주파수 fS와, 벨트의 이론적인 고유 주파수 fT와의 관계의 예를 나타내는 그래프이다. 이론적인 고유 주파수 fT는, 가속도 센서(57)의 질량을 고려하지 않고 구해져 있다. 3차원 빔 요소(beam element) 모델을 이용하여, 유한 요소법(finite element method)에 의해 벨트의 고유 주파수 fS를 구하였다. 이 때, 벨트의 가속도 센서(57)가 장착되는 부분의 밀도를, 센서의 질량에 상당하는 양만 증가시켰다. 도 13은, 센서질량 2g, 벨트의 단위질량 54g/m의 경우에, 스팬 및 장력을 변화시켜 구해진 결과이다.
고유 주파수 fS와 고유 주파수 fT와의 사이에는, 최소 이승법을 이용하여, 거의,
fT＝BfS
라는 관계가 얻어진다(도 13의 경우, 계수 B는 1.1027). 다른 단위질량을 갖는 벨트에 대해서도 마찬가지로 계산을 행하고 계수 B를 구한다.
도 14는, 벨트의 단위질량과 계수 B와의 관계의 예를 나타내는 그래프이다. 여기서는, 예를 들어 최소 이승법을 이용하여, 도 14의 단위질량 μ과 계수 B와의 관계를 지수 관수에 의해 근사 시킨다. 그 결과, 계수 B가,
B＝1.76μ－0.12
에 의해 얻어지는 것을 알았다. 따라서, 여기서 측정에 이용한 타입의 벨트의 경우에는, 도 9의 블록(S132 및 S134)에서, 주파수 보정식으로서
kf＝1.76μ－0.12
를 이용하도록 한다.
또, 예를 들어 센서질량이 2g의 경우에는, 벨트의 스팬 질량이 약 60g보다 큰 때에는, 고유 주파수 fS의 고유 주파수 fT에 대한 오차는, 스팬 및 장력에 상관없이 3％ 정도를 초과하지 않는 것이, 응답 곡면법에 의한 해석에 의해 알았다. 따라서, 이 보정식을, 스팬 질량이 60g 미만의 경우에만 적용하도록 하여도 된다. 이 경우, 블록(S128)에서, 프로세서(12)는, 스팬 질량 X가 60g 미만인지 여부를 판단한다. 마찬가지로 하여, 그 밖의 종류와 타입의 벨트에 대해서도, 보정식 및 그 적용범위를 구하여, 메모리(14)에 격납하거나, 프로그램에 내장하여 두어도 된다. 또, 마찬가지로 다른 센서 질량에 대해서도, 보정식 및 그 적용범위를 구해 두어도 된다. 일반화된 식을 예시하면, 주파수 보정식 kf는, 벨트의 단위질량 μ의 지수 관수의 식이고,
kf＝cμd (식 8)
이다(c 및 d는 정수).
도 9의 설명으로 되돌아간다. 사용자가 싱크로 벨트를 선택한 경우에는, 블록(S142)에서, 프로세서(12)는, 싱크로 벨트의 타입을 사용자에게 질문하는 메시지를 터치 스크린(16)에 표시시킨다. 사용자는, 벨트(56) 타입을 터치 스크린(16)에 접촉하여 선택한다. 프로세서(12)는, 사용자의 선택을 터치 스크린(16)으로부터 수신한다. 블록(S144)에서, 프로세서(12)는, 선택된 벨트의 단위질량 σ을, 벨트의 종류 및 타입에 따라 메모리(14)로부터 판독한다. 단위질량 σ의 단위는, 전형적으로는 ㎏/㎡이다.
블록(S146)에서, 프로세서(12)는, 벨트 폭을 사용자에게 질문하는 메시지를 터치 스크린(16)에 표시시킨다. 사용자는, 벨트(56)의 벨트 폭을 터치 스크린(16)에 접촉하여 입력한다. 프로세서(12)는, 입력된 벨트 폭 W를 터치 스크린(16)으로부터 수신한다.
싱크로 벨트의 경우, 블록(S132 및 S134)에서, 프로세서(12)는, 싱크로 벨트용의 소정 계산식을 이용하여 벨트의 장력을 계산한다. 즉, 식 5 및 식 6에서 단위질량 μ 대신에 단위질량 σ와 벨트 폭 W와의 곱을 이용한다. 구체적으로는, 식 5 대신에
T＝4σWL2fa 2kT (식 9)
를 이용하고, 식 6 대신에
T＝4σWL2fm 2kT (식 10)
을 이용하여 장력을 계산한다. 그 밖의 처리는, V 벨트의 경우와 마찬가지이다.
사용자가 V 리브드 벨트를 선택한 경우에는, 블록(S154)에서, 프로세서(12)는, V 리브드 벨트의 단위질량 μr(1 리브의 단위 길이당 질량)을 벨트의 종류에 따라 메모리(14)로부터 판독한다. 단위질량 μr 의 단위는 전형적으로는 kg/m이다.
블록(S156)에서, 프로세서(12)는, 벨트(56)의 리브 수를 사용자에게 질문하는 메시지를 터치 스크린(16)에 표시시킨다. 사용자는, 리브 수를 터치 스크린(16)에 접촉하여 입력한다. 프로세서(12)는, 입력된 리브 수 n을 터치 스크린(16)으로부터 수신한다.
V 리브드 벨트의 경우, 블록(S132 및 S134)에서, 프로세서(12)는, V 리브드 벨트용의 소정 계산식을 이용하여 벨트의 장력을 계산한다. 즉, 식 5 및 식 6에서 단위질량 μ 대신에 단위질량 μr과 리브 수 n과의 곱을 이용한다. 구체적으로는, 식 5 대신에
T＝4nμr L2fa 2kT (식 11)
을 이용하고, 식 6 대신에
T＝4nμr L2fm 2kT (식 12)
를 이용하여 장력을 계산한다. 그 밖의 처리는, V 벨트의 경우와 마찬가지이다.
사용자가 그 밖의 벨트를 선택한 경우에는, 블록(S164)에서, 프로세서(12)는, 벨트의 단위질량을 사용자에게 질문하는 메시지를 터치 스크린(16)에 표시시킨다. 사용자는, 벨트(56)의 단위질량을 터치 스크린(16)에 접촉하여 입력한다. 프로세서(12)는, 입력된 단위질량 μ을 터치 스크린(16)으로부터 수신한다. 단위질량의 μ단위는, 전형적으로는 ㎏/m이다. 블록(S132 및 S134)에서는, 보정값 kT의 값을 예를 들어 1로 한다. 그 밖의 처리는, V 벨트의 경우와 마찬가지이다.
이와 같이, 도 8의 산출장치(10)에 의하면, 벨트의 고유 주파수가 입력되므로, 고유 주파수의 측정방법에 의하지 않고, 벨트의 장력을 구할 수 있다. 스팬이 벨트에 대응하는 소정의 범위 내인 경우에는, 이 벨트에 대응하는 장력 보정식에 의해, 벨트의 굽힘 강성에 기인하는 오차가 작게 되도록 하고, 스팬 질량이 벨트에 대응하는 소정의 범위 내인 경우에는, 이 벨트에 대응하는 주파수 보정식에 의해, 고유 주파수의 측정에 이용되는 센서의 질량의 영향을 작게 한다. 따라서, 보다 정확하게 벨트의 장력을 구할 수 있다. 또, 스팬과 스팬 질량이 소정의 범위 외인 경우에는, 필요 없는 보정을 행하지 않는다.
블록(S102, S104, S112, S118, S142, S146, S156, 및 S164)에서, 프로세서(12)가, 값 등(사용하고자 하는 기능, 벨트의 종류, 벨트의 타입, 스팬 L, 벨트 폭, 벨트의 리브수 및 벨트의 단위질량)을 사용자에게 질문하는 메시지를 터치 스크린(16)에 표시시키고, 사용자가, 터치 스크린(16)에 접촉하여 이들의 값 등을 입력하는 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 이들의 블록에서, 송수신부(22)가, 이들의 값 등의 적어도 일부를 고유 주파수 측정장치(40)로부터 수신하여 프로세서(12)에 출력하여도 된다.
이 경우, 고유 주파수 측정장치(40)가, 키 패드(keypad) 등을 가지고, 프로세서(32)가, 사용하고자 하는 기능, 벨트의 종류, 벨트의 타입, 스팬 L, 벨트 폭, 벨트 리브 수, 또는 벨트의 단위질량을 사용자에게 질문하는 메시지를 표시부(36)에 표시시키고, 사용자가, 키 패드 등으로부터 이들의 값 등을 입력한다. 프로세서(12)가, 이들의 값 등을 사용자에게 질문하는 메시지를, 송수신부(22) 및 송수신부(42)를 경유하여 프로세서(32)에 송신하여도 된다.
도 15는, 도 8의 산출장치(10)의, 장력설정을 행하는 경우의 처리 흐름의 예를 나타내는 흐름도이다. 장력설정에 있어서는, 목표 장력에 대응하는 고유 주파수(즉, 목표 고유 주파수)가 구해진다. 블록(S204)의 처리는, 블록(S104)과 거의 동일하다. 사용자가 V 벨트, 싱크로 벨트, V 리브드 벨트, 및 그 밖의 벨트를 선택한 경우에는, 블록(S212, S242, S254, 및 S264)으로 각각 진행한다.
사용자가 V 벨트를 선택한 경우에 대해 설명한다. 블록(S212, S214, 및 S218)의 처리는, 도 9의 블록(S112, S114, 및 S118)의 처리와 각각 동일하다.
블록(S220)에서, 프로세서(12)는, 벨트의 목표장력 T를 사용자에게 질문하는 메시지를 터치 스크린(16)에 표시시킨다. 사용자는, 벨트(56)의 목표장력 T를 터치 스크린(16)에 접촉하여 입력한다. 터치 스크린(16)은 목표장력 T를 수취하고, 프로세서(12)는 입력된 목표장력 T를 터치 스크린(16)으로부터 수신한다. 블록(S222, S224 및 S226)에서의 처리는, 도 9의 블록(S122, S124 및 S126)에서의 처리와 각각 동일하다. 블록(S224)의 처리가 행해지지 않는 경우에는, kT의 값을 1로서 처리한다. 블록(S228)에서, 프로세서(12)는, 스팬 질량 X가 소정의 범위 내인지 여부를 판단한다. 스팬 질량 X가 소정의 범위 내인 경우에는 블록(S230)으로 진행하고, 그 밖의 경우에는 블록(S234)으로 진행한다.
블록(S230)에서, 프로세서(12)는, 벨트의 목표장력에 대응하는 고유 주파수(즉, 목표 고유 주파수)를 계산한다. V 벨트용의 식 5를 변형하면,
fa＝1/(2L)·(T/μkT)1/2 (식 13)
이 얻어진다. 블록(S230)에서는, 프로세서(12)는, 식 13을 이용하여 벨트(56)의 목표 고유 주파수를 계산한다.
블록(S232)에서, 프로세서(12)는, 구해진 고유 주파수를, 벨트(56)에 장착되어 고유 주파수의 측정에 이용되어야 할 가속도 센서(57)의 질량의 영향이 작게 되도록 보정한다. 즉, 프로세서(12)는, 구해진 주파수 fa를,
fm＝fa/kf (식 14)
에 의해 보정함으로써, 목표 고유 주파수 fm을 구한다. 이 식은 전술의 식 2로부터 구해진다.
V 벨트용의 식 6을 변형하면,
fm＝1/(2L)·(T/μkT)1/2 (식 15)
가 얻어진다. 블록(S234)에서는, 프로세서(12)는, 식 15를 이용하여 벨트(56)의 목표 고유 주파수를 계산한다. 식 13 및 식 15는, 고유 주파수를 구하는 식 3에, 벨트의 굽힘 강성에 기인하는 오차가 작게 되도록 보정이 된 식이다. 이 보정은, 벨트(56)에 대응하는 장력 보정식 kT의 제곱근(square root)에 의해 나누어 계산됨으로써 행해진다.
블록(S230 및 S234)에서는, 프로세서(12)는, 구해진 목표 고유 주파수 fm을 소정의 비율 증가시킨 목표 고유 주파수 f1 또는 감소시킨 목표 고유 주파수 f2를 구하여도 된다. 예를 들어, 측정의 오차가 10％ 정도 예상되는 경우에, 프로세서(12)는,
f1＝1.1fm
및/또는
f2＝0.9fm
을 추가로 구하여도 된다. 또한, 프로세서(12)는, 이들 값에 대응하는 장력을 구하여도 된다.
블록(S236)에서, 프로세서(12)는, 블록(S230) 또는 (S234)에서 구해진 목표 고유 주파수 fm과 입력된 목표 장력 등을, 터치 스크린(16)에 출력하여 표시시킨다. 터치 스크린(16)은, 예를 들어, 목표 고유 주파수 f, f1, 및 f2, 입력된 목표장력, 그리고 목표 고유 주파수 f1 및 f2의 각각에 대응하는 장력의 표시를 행한다. 또, 프로세서(12)는, 블록(S230) 또는 (S234)에서 구해진 목표 고유 주파수 fm과 입력된 목표장력 등을 송수신부(22)에 출력한다. 송수신부(22)는, 목표 고유 주파수 fm과 입력된 목표장력 등을 도 3의 고유 주파수 측정장치(40)에 송신한다.
고유 주파수 측정장치(40)는, 목표 고유 주파수 fm과 입력된 목표장력 등을 수신하고, 표시한다(도 4의 블록(S28)). 그 후, 사용자는, 가속도 센서(57) 등을 벨트(56)에 장착하여 고유 주파수를 측정하고, 고유 주파수가 예를 들어 목표 고유 주파수 f가 되도록, 벨트의 장력을 조정한다. 이에 따라, 벨트의 장력이 거의 목표장력이 되도록 할 수 있다.
사용자가 싱크로 벨트를 선택한 경우에 대해 설명한다. 블록(S242, S244, 및 S246)에서의 처리는, 도 9의 블록(S142, S144, 및 S146)의 처리와 각각 동일하다.
싱크로 벨트의 경우, 블록(S230 및 S234)에서, 프로세서(12)는, 싱크로 벨트용 소정의 계산식을 이용하여 목표 고유 주파수를 계산한다. 즉, 식 13 대신에,
fa＝1/(2L)·(T/σWkT)1/2 (식 16)
을 이용하고, 식 15 대신에,
fm＝1/(2L)·(T/σWkT)1/2 (식 17)
을 이용하여 목표 고유 주파수를 계산한다. 식 16은 식 9를 변형하여 얻어지고, 식 17은 식 10을 변형하여 얻어진다. 그 밖의 처리는, V 벨트의 경우와 마찬가지이다.
사용자가 V 리브드 벨트를 선택한 경우에 대해 설명한다. 블록(S254 및 S256)의 처리는, 도 9의 블록(S154 및 S156)에서의 처리와 각각 동일하다.
V 리브드 벨트의 경우, 블록(S230 및 S234)에서, 프로세서(12)는, V 리브드 벨트용의 소정 계산식을 이용하여 목표 고유 주파수를 계산한다. 즉, 식 13 대신에,
fa＝1/(2L)·(T/nμrkT)1/2 (식 18)
을 이용하고, 식 15 대신에,
fm＝1/(2L)·(T/nμrkT)1/2 (식 19)
를 이용하여 목표 고유 주파수를 계산한다. 식 18은 식 11을 변형하여 얻어지고, 식 19는 식 12를 변형하여 얻어진다. 그 밖의 처리는, V 벨트의 경우와 마찬가지이다.
사용자가 그 밖의 벨트를 선택한 경우에 대해 설명한다. 블록(S264)에서의 처리는, 도 9의 블록(S164)에서의 처리와 마찬가지이다. 블록(S230 및 S234)에서는, 보정식 kT 값을 예를 들어 1로 한다. 그 밖의 처리는, V 벨트의 경우와 마찬가지이다.
이와 같이, 도 8의 산출장치(10)에 의하면, 벨트의 목표 장력에 기초하여, 목표 장력에 대응하는 목표 고유 주파수를 구할 수 있다. 사용자는, 벨트의 고유 주파수를 측정하면서, 벨트의 고유 주파수가 목표 고유 주파수가 되도록 벨트의 장력을 설정한다. 그러면, 벨트의 장력을 목표 장력으로 설정할 수 있다.
스팬이 벨트에 대응하는 소정의 범위 내인 경우에는, 그 벨트에 대응하는 장력 보정식에 의해, 벨트의 굽힘 강성에 기인하는 오차가 작게 되도록 하고, 스팬 질량이 벨트에 대응하는 소정의 범위 내인 경우에는, 이 벨트에 대응하는 주파수 보정식에 의해, 고유 주파수의 측정에 이용되는 센서의 질량의 영향을 작게 한다. 따라서, 보다 정확하게 벨트의 목표 고유 주파수를 구할 수 있다. 또, 스팬과 스팬 질량이 소정의 범위 외인 경우에는, 필요 없는 보정을 행하지 않는다.
도 16은, 도 8의 산출장치(10)에서의, 벨트 단위질량 및 추장장력을 표시하는 경우의 처리 흐름의 예를 나타내는 흐름도이다. 블록(S304)에서, 프로세서(12)는, 벨트의 종류를 사용자에게 질문하는 메시지를 터치 스크린(16)에 표시시킨다. 벨트의 종류로는, 예를 들어, V 벨트, V 리브드 벨트, 및 싱크로 벨트가 포함된다. 사용자는, 벨트의 종류를 터치 스크린(16)에 접촉하여 선택한다. 프로세서(12)는, 사용자의 선택을 터치 스크린(16)으로부터 수신한다. 사용자가 V 벨트를 선택한 경우에는, 블록(S312)으로 진행한다. 사용자가 싱크로 벨트, 및 V 리브드 벨트를 선택한 경우에는, 블록(S342 및 S354)으로 각각 진행한다.
사용자가 V 벨트를 선택한 경우에 대해 설명한다. 블록(S312)에서의 처리는, 도 9의 블록(S112)에서의 처리와 마찬가지이다. 블록(S314)에서, 프로세서(12)는, 선택된 벨트의 단위질량 및 추장장력을 메모리(14)로부터 판독한다. 블록(S336)에서, 프로세서(12)는, 판독된 단위질량 및 추장장력 등을 터치 스크린(16)에 출력한다. 터치 스크린(16)은, 단위질량 및 추장장력의 표시를 행한다. 또, 프로세서(12)는, 판독된 단위질량 및 추장장력 등을 송수신부(22)에 출력한다. 송수신부(22)는, 판독된 단위질량 및 추장장력 등을 도 3의 고유 주파수 측정장치(40)에 송신한다. 고유 주파수 측정장치(40)는, 단위질량 및 추장장력 등을 수신하고, 표시한다(도 4의 블록(S28)).
사용자가 싱크로 벨트를 선택한 경우에 대해 설명한다. 블록(S342 및 S346)에서의 처리는, 도 9의 블록(S142 및 S146)에서의 처리와 각각 동일하다. 블록(S344)에서, 프로세서(12)는, 선택된 벨트의 단위질량 및 단위 폭당 추장장력을 메모리(14)로부터 판독한다. 블록(S334)에서, 프로세서(12)는, 단위 폭당 추장장력에 벨트 폭을 승산하여, 추장장력을 구한다. S336에서의 처리는, V 벨트의 경우와 마찬가지이다.
사용자가 V 리브드 벨트를 선택한 경우에 대해 설명한다. 블록(S354)에서, 프로세서(12)는, 벨트의 단위질량 및 리브당 추장장력을 메모리(14)로부터 판독한다. 블록(S356)에서의 처리는, 도 9의 블록(S156)에서의 처리와 마찬가지이다. 블록(S334)에서, 프로세서(12)는, 리브당 추장장력에 리브 수를 승산하여, 추장장력을 구한다. S336의 처리는, V 벨트의 경우와 마찬가지이다.
이와 같이, 도 8의 산출장치(10)에 의하면, 사용자는, 설계자료 등을 참조하는 일 없이, 벨트의 단위질량 및 추장장력을 알 수 있다.
도 15 및 도 16의 블록(S204, S212, S218, S220, S242, S246, S256, S264, S312, S342, S346, 및 S356)에서, 프로세서(12)가, 값 등(벨트의 종류, 벨트의 타입, 스팬 L, 벨트의 목표장력 T, 벨트 폭, 벨트의 리브 수, 및 벨트의 단위질량)을 사용자에게 질문하는 메시지를 터치 스크린(16)에 표시시키고, 사용자가, 터치 스크린(16)에 접촉하여 이들 값 등을 입력하는 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 이것에는 한정되지 않으며, 이들의 블록에서, 송수신부(22)가, 이들 값 등의 적어도 일부를 고유 주파수 측정장치(40)로부터 수신하여 프로세서(12)에 출력하여도 된다.
이 경우, 고유 주파수 측정장치(40)는, 키 패드 등을 가지고, 프로세서(32)가 벨트의 종류, 벨트의 타입, 스팬 L, 벨트의 목표장력 T, 벨트 폭, 벨트의 리브수, 또는 벨트의 단위질량을 사용자에게 질문하는 메시지를 표시부(36)에 표시시키고, 사용자가, 키 패드 등으로부터 이들의 값 등을 입력한다. 프로세서(12)가, 이들 값 등을 사용자에게 질문하는 메시지를, 송수신부(22) 및 송수신부(42)를 경유하여 프로세서(32)에 송신하여도 된다.
이상과 같이, 도 1의 시스템에 의하면, 가속도 센서를 이용하므로, 벨트의 고유 주파수를 광범위한 주파수에 걸쳐 정밀도 좋게 측정할 수 있다. 또한, 많은 사용자가 이미 소유하고 있다고 생각되는 범용의 산출장치(스마트폰 등)를 이용하므로, 벨트의 장력을 고정밀도이며 또한 저비용으로 구하는 것이 가능하게 된다.
도 17은, 도 1의 시스템의 그 밖의 예를 나타내는 개념도이다. 도 17의 시스템은, 고유 주파수 측정장치(240)와, 산출장치(10)를 갖는다. 이 시스템은, 무선통신을 행하지 않고, 음성에 의해 고유 주파수 측정장치(240)와 산출장치(10)와의 사이에서 정보를 전송한다.
도 18은, 도 17의 고유 주파수 측정장치(240)의 구성예를 나타내는 블록도이다. 고유 주파수 측정장치(240)는, 송수신부(42) 대신에 스피커(46)를 갖는 점 외는, 도 3의 고유 주파수 측정장치(40)와 마찬가지로 구성된다. 예를 들어, 도 17과 같이, 고유 주파수 측정장치(240)는 이면(裏面)에 스피커(46)를 가지고, 스피커(46)는, 산출장치(10)의 마이크로 폰(26) 근방에 배치된다. 스피커(46)를, 산출장치(10)의 마이크로 폰(26)에 밀착시키도록 하여도 된다.
고유 주파수 측정장치(240)는, 도 4의 처리를 행한다. 단, 블록(S26)에서는, 프로세서(32)는, 측정된 주파수의 정보를 스피커(46)로부터 음성에 의해 출력한다. 블록(S28)의 처리는 행하지 않는다. 음성은, 예를 들어, 측정된 주파수의 음성이라도 되고, 측정된 주파수와 출력되는 음성의 주파수와의 사이의 미리 결정된 관계에 따른, 측정된 주파수에 대응하는 주파수의 음성이라도 된다. 프로세서(32)는, 측정된 주파수의 정보를 부호화하고, 얻어진 부호에 기초하여 소정의 주파수의 음성을 변조(變調)하여도 된다. 도 17의 시스템에 의하면, 무선 통신을 행할 필요가 없으므로, 고유 주파수 측정장치(240)의 저비용화를 도모할 수 있다.
그리고, 도 9의 블록(S120)에서, 사용자가, 고유 주파수 측정장치(40)에 의해 측정된 고유 주파수 fm를 터치 스크린(16)에 접촉하여 입력하고, 프로세서(12)가, 입력된 고유 주파수 fm를 터치 스크린(16)으로부터 수신하여도 된다.
프로세서(12)는, 터치 스크린(16)으로부터 입력된 데이터, 고유 주파수 측정장치(40, 240)로부터 수신한 데이터 및 터치 스크린(16)에 표시시킨 데이터를 메모리(14)에 격납시키고, 사용자의 요구에 따라 터치 스크린(16)에 표시시켜도 된다. 프로세서(13)는, 산출장치(10)와의 사이의 송수신 데이터 및 표시기(36)에 표시시킨 데이터를 메모리(34)에 격납시키고, 사용자의 요구에 따라 표시기(36)에 표시시켜도 된다.
본 명세서의 각 기능 블록은, 전형적으로는 하드 웨어로 실현될 수 있다. 예를 들어, 각 기능 블록은, IC(집적회로)의 일부로서 반도체 기판 상에 형성될 수 있다. 여기서 IC는, LSI(large-scale integrated circuit), ASIC(application-specific integrated circuit), 게이트 어레이(gate array), FPGA(field programmable gate array) 등을 포함한다. 그 대신에, 각 기능 블록의 일부 또는 전부는, 소프트 웨어에 의해 실현될 수 있다. 예를 들어 이와 같은 기능 블록은, 프로세서 및 프로세서 상에서 실행되는 프로그램에 의해 실현될 수 있다. 환언하면, 본 명세서에서 설명되는 각 기능 블록은, 하드 웨어에 의해 실현되어도 되고, 소프트 웨어에 의해 실현되어도 되며, 하드 웨어와 소프트 웨어와의 임의의 조합으로 실현될 수 있다.
상술의 처리가 소프트 웨어에 의해 실현되는 경우에는, 예를 들어, 마이크로 코드(micro code), 어셈블리 언어 코드(assembly language code), 또는 보다 높은 레벨의 언어 코드가 이용될 수 있다. 코드는, 1 이상의 휘발성 또는 불(不)휘발성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 격납될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는, RAM(random access memory), ROM(read only memory), EEPROM, 플래시 메모리, 자기(磁氣) 기록매체, 광 기록 매체 등을 포함한다.
본 발명에서의 많은 특징 및 우위성은, 기재된 설명과 같이 명백하고, 따라서 첨부의 특허청구의 범위에 의해, 본 발명의 이와 같은 특징 및 우위성 모두를 포함하는 것이 의도된다. 또한, 많은 변경 및 개변(改變)이 당업자에게는 용이하게 가능하므로, 본 발명은, 도시되고 기재된 것과 동일한 구성 및 동작에 한정되어야 하는 것은 아니다. 따라서, 모든 적절한 개변물 및 등가물은 본 발명의 범위에 포함되는 것이 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 고유 주파수 측정장치, 벨트 장력 산출 프로그램 및 방법, 그리고 벨트 고유 주파수 산출 프로그램 및 방법 등에 대해 유용하다.
10 : 산출장치(벨트 장력 산출장치, 벨트 고유 주파수 산출장치)
12, 32 : 프로세서
14, 34 : 메모리
16 : 터치 스크린(입력 디바이스, 표시기)
30 : 측정기
40 : 고유 진동 측정장치
48 : 가속도 센서
50 : 벨트 전동장치
52, 54 : 풀리
56 : 벨트

Claims (14)

  1. 적어도 2개의 풀리에 벨트가 팽팽하게 설치된 벨트 전동장치에서, 상기 벨트의 인접하는 풀리 사이에 위치하는 부분을 진동 부가한 때의 진동으로부터, 상기 벨트의 고유 주파수를 측정하는 고유 주파수 측정장치에 있어서,
    상기 벨트의 상기 부분에 장착되어 상기 벨트의 진동에 의한 가속도를 검출하는 가속도 센서와,
    상기 가속도 센서에 의해 검출된 가속도에 기초하여 상기 벨트의 고유 주파수를 측정하는 측정기를 구비하고,
    상기 측정기는, 상기 고유 주파수에 기초하여 상기 벨트의 장력을 구하는 계산을 행하는 벨트 장력 산출장치에, 상기 고유 주파수를 송신하는
    고유 주파수 측정장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 측정기는, 상기 벨트 장력 산출장치에 의해 산출된 상기 벨트의 장력을 수신하고, 표시하는
    고유 주파수 측정장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 측정기는, 입력 디바이스를 가지고, 상기 입력 디바이스에 의해 입력된 상기 벨트의 스팬, 및 상기 벨트의 종류 또는 타입을 상기 벨트 장력 산출장치에 송신하는
    고유 주파수 측정장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 측정기는, 상기 고유 주파수를 무선에 의해 송신하는
    고유 주파수 측정장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 측정기는, 상기 고유 주파수를 음성에 의해 송신하는
    고유 주파수 측정장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 측정기는, 상기 벨트의 목표 고유 주파수를 구하는 계산을 행하는 벨트 고유 주파수 산출장치로부터, 상기 목표 고유 주파수를 수신하고, 표시하는
    고유 주파수 측정장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 측정기는, 입력 디바이스를 가지고, 상기 입력 디바이스에 의해 입력된 상기 벨트의 목표장력, 상기 벨트의 스팬, 및, 상기 벨트의 종류 또는 타입을 상기 벨트 고유 주파수 산출장치에 송신하는
    고유 주파수 측정장치.
  8. 벨트 장력 산출 프로그램에 있어서,
    벨트의 스팬, 및 상기 벨트의 종류 또는 타입을 수취하는 처리와,
    상기 벨트의 고유 주파수를 측정하는 고유 주파수 측정장치로부터 상기 고유 주파수를 수신하는 처리와,
    상기 벨트의 장력을 구하는 계산을, 상기 고유 주파수, 상기 스팬, 및 메모리로부터 판독된 상기 벨트의 단위질량에 기초하여, 소정의 계산식을 이용하여 행하는 처리와,
    상기 구해진 장력을 표시기에 표시시키는 처리
    를 컴퓨터에 실행시키고,
    상기 스팬이 상기 벨트에 대응하는 소정의 범위 내인 경우에는, 상기 소정의 계산식에는, 상기 벨트의 굽힘 강성에 기인하는 오차가 작아지도록 보정이 되는
    벨트 장력 산출 프로그램.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 구해진 장력을 상기 고유 주파수 측정장치에 송신하는 처리를 추가로 컴퓨터에 실행시키는
    벨트 장력 산출 프로그램.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 벨트의 스팬, 및 상기 벨트의 종류 또는 타입을 수취하는 처리에서는, 상기 벨트의 스팬, 및, 상기 벨트의 종류 또는 타입을 상기 고유 주파수 측정장치로부터 수신하는
    벨트 장력 산출 프로그램.
  11. 벨트 고유 주파수 산출 프로그램에 있어서,
    벨트의 목표장력, 상기 벨트의 스팬, 및 상기 벨트의 종류 또는 타입을 수취하는 처리와,
    상기 벨트의 목표 고유 주파수를 구하는 계산을, 상기 목표장력, 상기 스팬, 및 메모리로부터 판독된 상기 벨트의 단위질량에 기초하여, 소정의 계산식을 이용하여 행하는 처리와,
    상기 구해진 목표 고유 주파수를 표시기에 표시시키는 처리와,
    상기 구해진 목표 고유 주파수를, 상기 벨트의 고유 주파수를 측정하는 고유 주파수 측정장치를 송신하는 처리
    를 컴퓨터에 실행시키고,
    상기 스팬이 상기 벨트에 대응하는 소정의 범위 내인 경우에는, 상기 소정의 계산식에는, 상기 벨트의 굽힘 강성에 기인하는 오차가 작게 되도록 보정이 되는
    벨트 고유 주파수 산출 프로그램.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 벨트의 목표장력, 상기 벨트의 스팬, 및 상기 벨트의 종류 또는 타입을 수취하는 처리에서는, 상기 벨트의 목표장력, 상기 벨트의 스팬, 및 상기 벨트의 종류 또는 타입을 상기 고유 주파수 측정장치로부터 수신하는
    벨트 고유 주파수 산출 프로그램.
  13. 벨트의 스팬, 및 상기 벨트의 종류 또는 타입을 수취하고,
    상기 벨트의 고유 주파수를 측정하는 고유 주파수 측정장치로부터 상기 고유 주파수를 수신하고,
    상기 벨트의 장력을 구하는 계산을, 상기 고유 주파수, 상기 스팬, 및 메모리로부터 판독된 상기 벨트의 단위질량에 기초하여, 소정의 계산식을 이용하여 행하며,
    상기 구해진 장력을 표시기에 표시시키고,
    상기 스팬이 상기 벨트에 대응하는 소정의 범위 내인 경우에는, 상기 소정의 계산식에는, 상기 벨트의 굽힘 강성에 기인하는 오차가 작게 되도록 보정이 되는
    벨트 장력 산출방법.
  14. 벨트의 목표장력, 상기 벨트의 스팬, 및 상기 벨트의 종류 또는 타입을 수취하고,
    상기 벨트의 목표 고유 주파수를 구하는 계산을, 상기 목표장력, 상기 스팬, 및 메모리로부터 판독된 상기 벨트의 단위질량에 기초하여, 소정의 계산식을 이용하여 행하며,
    상기 구해진 목표 고유 주파수를 표시기에 표시시키고,
    상기 구해진 목표 고유 주파수를, 상기 벨트의 고유 주파수를 측정하는 고유 주파수 측정장치를 송신하며,
    상기 스팬이 상기 벨트에 대응하는 소정의 범위 내인 경우에는, 상기 소정의 계산식에는, 상기 벨트의 굽힘 강성에 기인하는 오차가 작게 되도록 보정이 되는
    벨트 고유 주파수 산출방법.
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