KR20210033535A - 벨트 센서 시스템 - Google Patents

벨트 센서 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20210033535A
KR20210033535A KR1020217005929A KR20217005929A KR20210033535A KR 20210033535 A KR20210033535 A KR 20210033535A KR 1020217005929 A KR1020217005929 A KR 1020217005929A KR 20217005929 A KR20217005929 A KR 20217005929A KR 20210033535 A KR20210033535 A KR 20210033535A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
belt
signal
sensor
tension
sensor system
Prior art date
Application number
KR1020217005929A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102468559B1 (ko
Inventor
케인 친넬
주니어 조셉 알. 듀크
레슬리 브라운
Original Assignee
게이츠 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 게이츠 코포레이션 filed Critical 게이츠 코포레이션
Publication of KR20210033535A publication Critical patent/KR20210033535A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102468559B1 publication Critical patent/KR102468559B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H7/00—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members
    • F16H7/08—Means for varying tension of belts, ropes, or chains
    • F16H7/10—Means for varying tension of belts, ropes, or chains by adjusting the axis of a pulley
    • F16H7/12—Means for varying tension of belts, ropes, or chains by adjusting the axis of a pulley of an idle pulley
    • F16H7/1254—Means for varying tension of belts, ropes, or chains by adjusting the axis of a pulley of an idle pulley without vibration damping means
    • F16H7/1281—Means for varying tension of belts, ropes, or chains by adjusting the axis of a pulley of an idle pulley without vibration damping means where the axis of the pulley moves along a substantially circular path
    • 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
    • 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
    • G01L5/10—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 using electrical means
    • G01L5/105—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 using electrical means using electro-optical means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H7/00—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members
    • F16H7/08—Means for varying tension of belts, ropes, or chains
    • F16H2007/0802—Actuators for final output members
    • F16H2007/081—Torsion springs

Abstract

벨트 센서 시스템은, 벨트 표면 근접도를 탐지하고 이에 따른 제1 신호를 생성하기 위해 벨트에 인접하게 배치되는 제1 IR 센서; 제2 벨트 표면으로부터의 주기적 신호를 탐지하고 이에 따른 제2 신호를 생성하기 위해 벨트에 인접하게 배치되는 제2 IR 센서; 동적 벨트 장력을 계산하기 위해 제1 신호 및 제2 신호에 대해 작업을 수행하는 신호 처리기; GUI 상에 동적 벨트 장력을 디스플레이하는 디스플레이를 포함한다.

Description

벨트 센서 시스템
본 발명은 벨트 센서 시스템에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 동적 벨트 장력을 계산하기 위해 제1 신호 및 제2 신호에 대해 작업을 수행하는 신호 처리기를 구비하는 비접촉식 벨트 센서 시스템을 포함하는 벨트 센서 시스템에 관한 것이다.
전동 벨트는 적절한 장력에 의존하여 적절하게 작동한다. 장력은 피동 스프로켓 중심에 대해 구동 스프로켓 중심을 조정함으로써 인가될 수 있다. 자동식 텐셔너가 또한 사용될 수 있다.
자동식 텐셔너가 사용되지 않는 시스템에 있어서, 벨트의 적절한 작동 장력은 시간의 경과에 따라 점차적으로 소멸될 수 있다. 장력의 손실은, 벨트의 미끄러짐을 유발할 수 있어, 궁극적으로는 벨트의 파손으로 귀결된다. 벨트 파손은 시스템에 대한 고장 시간(down time)으로 귀결된다.
벨트 장력은 설치된 벨트의 진동 주파수의 함수로서 결정될 수 있다. 음향식 벨트 장력계는, 정지 상태에서, 즉 벨트 시스템이 작동하지 않는 상태에서, 벨트의 진동 주파수를 Hz 단위로 측정한다. 현악기와는 달리, 높은 주파수는 높은 장력을 나타내는 반면, 낮은 주파수는 낮은 장력을 나타낸다.
대표적인 종래 기술은 미국 특허 제6852050호가 있으며, 상기 미국 특허는 콘베이어 벨트의 에지들 중 적어도 하나에 근접하게 위치하여 콘베이어 벨트의 에지의 위치를 지속적으로 모니터링하는 측방향 센서를 개시하고 있다. 측방향 이동이 측방향 센서에 의해 탐지되면, 조정 모터가 회전하여 비구동 풀리의 단부를 이동시켜 측방향 이동을 조정한다. 상기 측방향 센서는 비접촉식 유도형 근접도 센서, 비례 센서, 예컨대 선형 가변 변위 트랜스듀서, 또는 스프링의 저항을 모니터링함으로써 콘베이어 벨트의 에지가 측방향으로 이동하였는지를 측정하는 선형 포텐셔미터, 또는 홀 효과 센서(Hall effect sonsor)일 수 있다.
동적 벨트 장력을 계산하기 위해 제1 신호 및 제2 신호에 대해 작업을 수행하는 신호 처리기를 구비한 시스템이 필요하다. 본 발명은 이러한 필요를 충족시킨다.
본 발명의 일 양태는, 동적 벨트 장력을 계산하기 위해 제1 신호 및 제2 신호에 대해 작업을 수행하는 신호 처리기를 구비한 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 양태는, 본 발명에 대한 이하의 설명 및 첨부 도면으로부터 지적되거나 또는 명확하게 될 것이다.
본 발명은 벨트 표면 근접도를 탐지하고 이에 따른 제1 신호를 생성하기 위해 벨트에 인접하게 배치되는 제1 IR 센서; 제2 벨트 표면으로부터의 주기적 신호를 탐지하고 이에 따른 제2 신호를 생성하기 위해 벨트에 인접하게 배치되는 제2 IR 센서; 동적 벨트 장력을 계산하기 위해 제1 신호 및 제2 신호에 대해 작업을 수행하는 신호 처리기; GUI 상에 동적 벨트 장력을 디스플레이하는 디스플레이를 포함하는 벨트 센서 시스템을 포함한다.
상세한 설명에 포함되며 상세한 설명의 일부를 형성하는 첨부 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 제시하며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 시스템의 개략도이다.
도 2는 센서 어레이의 상세도이다.
도 3은 시스템 흐름도이다.
도 4는 조합 신호에 관한 차트이다.
도 1은 시스템의 개략도이다. 센서 어레이는, 병렬로 배치되는, 2개의 고정밀 고속-샘플링 비접촉식 근접도 센서를 포함한다.
예시적인 시스템은 구동 풀리(10), 피동 풀리(20), 이들 풀리 사이에서 가동되는 벨트(30)를 포함한다. 센서 어레이는 제1 적외선(IR) 근접도 센서(40) 및 제2 근접도 센서(50)를 포함한다. 2개의 근접도 센서는 디지털 신호 처리기(60)에 연결된다. 디지털 신호 처리기(60)는 제어 시스템 네트워크에 연결된다.
적외선(IR) 센서는, InfraTec, Mouser Electronics (#852-GP2Y0D815Z0F) 및 STMicroelectronics (#VL53L1X)를 비롯한 다양한 제조사로부터 입수 가능하다. 전술한 예는 단지 본 발명의 범위를 설명하기 위해 제시된 것이며, 전술한 시스템을 언급한 디바이스로만 한정하려는 의도가 아니다.
각각의 센서로부터의 신호는 BluetoothTM에 의해 무선으로(42, 52) 수신기(62)에 전송될 수도 있고 하드와이어(41, 51)를 통해 수신기(62)에 전송될 수도 있다. 블루투스는 단거리에 걸쳐 데이터를 교환하기 위해 널리 채용되는 무선 기술 기준이다. 이러한 기술은 2.4 GHz 내지 2.485 Ghz의 ISM 대역에서의 UHF 주파수를 이용한다. 이러한 기술은 고정식 디바이스 및 이동식 디바이스 양자 모두에서 사용된다.
구동 거리(L)는 구동 풀리(10)의 중심과 피동 풀리(20)의 중심 사이에 해당한다.
도 2는 센서 어레이의 상세도이다. 근접도 센서(40)는 아날로그 신호를 발생시키며, 벨트 이면(31)의 상대 거리를 탐지하는 데 사용된다. 센서(50)는 디지털 신호를 발생시키며, 벨트가 작동되는 동안 각각의 치형부 랜드(tooth land) 영역(32)의 통과를 탐지하는 데 사용된다. 치형부 랜드 영역(32)은 이웃하는 치형부(33)들 사이에 배치된다. 각각의 표면(31, 32)에 대한 상대 거리는, 센서 배치와, 각각의 센서(40, 50) 및 벨트의 알려진 데이터에 기초하여 결정될 수 있다. 바람직하게는, 상기 센서는, 구동 풀리(10)와 피동 풀리(20) 사이에서 등거리에 있는 벨트 중심선에 또는 이 중심선 근처에 배치된다.
센서(40, 50)는 벨트(30)의 기본 배음의 제1 노드 또는 제3 노드의 진동을 측정한다. 원 신호(raw signal)는 2배 진폭의 파형 내에서 반파 정류 코사인파/사인파로서 간주된다(도 4 참고).
함께 마련되는 각각의 센서로부터의 신호를 이용하면, 진동하는 벨트의 순 치수 변위(net dimensional displacement), 총 치수 변위, 또는 피크-투-피크(peak-to-peak) 치수 변위를 얻게 된다. 데이터 획득 후, 센서 신호에 대한 DSP에 의해 진폭 신호 처리 기법이 행해진다. 치형부측 근접도 센서(50)는 맞물림 주파수(meshing frequency)/여기 주파수(excitation frequency)를 탐지한다. DSP는 센서로부터의 스팬 진동 신호(span vibration signal)로부터 이를 필터링한다.
상기 여기 주파수는, 작동 중일 때 벨트의 선형 치형부 속도의 함수이며, 이에 따라 센서(50)는 벨트 속도를 탐지한다. 각각의 평평한 표면(32)은 IR 신호를 센서 수신기(53)로 반사시킨다. 각각의 치형부(33)는 IR 광을 산란시키기 때문에, 신호는 주기적으로 빠지게 되고, 이에 따라 센서(53)에 의해 전송되는 신호는 주기적이다. 각각의 표면(32)들 사이의 거리는 알려져 있고, 벨트 피치(P)에 따라 좌우된다. 표면(32)으로부터의 각각의 신호(54)들 사이의 주기는 방향 D에 있어서 벨트(30)의 속도(v)를 결정하는 데 사용될 수 있다.
마찬가지로, 이면측 근접도 센서(40)는 여기된 스팬 진동(±y) 및 관련된 진동 주파수를 측정한다. 방향 ±y는 방향 D에 대해 수직이다. 표면(31)은 IR 신호를 센서 수신기(43)로 반사시킨다.
DSP/마이크로컨트롤러 및 규격품 IR 센서가 사용된다. 2가지 상이한 Sharp IR 센서가 선택된다. 2 내지 15 cm 규격의 Sharp GP2Y0A51SK0F 아날로그 거리 센서가 센서(40)로서 사용된다. 5 cm 규격의 Sharp GP2Y0D805Z0F 디지털 거리 센서가 센서(50)로서 사용된다.
데이터의 이중 샘플링에 사용되는 DSP 마이크로컨트롤러는 8 Mhz의 클락 레이트에서 3.3V로 작동되는 Arduino Pro™ branded Atmel™ Atmega™328P SMD이었으며, 이는 10 비트의 해상도로 4 Khz에서 아날로그 입력 채널을 샘플링하도록 프로그래밍될 수 있으며, 100 Khz보다 큰 빈도로 디지털 입력 채널을 샘플링할 수 있다. 상기 마이크로컨트롤러는 또한 Arduino 통합 개발 환경(IDE), 즉 컨트롤러를 위해 C-코드/펌웨어를 생성하는 데 사용되는 자바 기반 프로그램을 이용하여 프로그래밍된다.
상기 시스템은 또한, 메세지를 파싱(parsing)하고 데이터를 파일에 로깅(logging)하며 벨트의 치형부 주파수 및 진동을 디스플레이하는 데 사용되는 MatLab™ 기반의 GUI를 포함한다. COM 포트 세팅, 보 레이트(baud rate), 및 유동 제어의 유형은, 마이크로컨트롤러 펌웨어 및 GUI 소프트웨어 양자 모두로 하드코딩(hard coding)되어 있다.
C 코드의 3개의 개별 부분은 마이크로컨트롤러 상의 하나의 메인 루프로 조합되며, MatLab 기반의 사용자 디스플레이는 이론의 시험 및 전술한 기술적 연구의 적용; 타이밍 제어, 데이터 획득, 및 시리얼 메세지 전송을 위한 마이크로컨트롤러 상의 펌웨어; 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 및 데이터로깅을 위한 MatLab 스크립트를 목적으로 작성된다.
마이크로컨트롤러를 위해 기록된 펌웨어는 3개의 별개 알고리즘, 즉 근접도 센서의 아날로그 샘플링, FFT(Fast Fourier Transforms)를 통한 시계열 기반 근접도 데이터의 대형 어레이의 계산, 및 마이크로초 주파수 카운터의 조합이다. 비휘발성 전역 변수를 셋업한 후에, 타이머는 아날로그 샘플링 및 시리얼 출력 레이트를 정확하게 제어하도록 설정된다. 상기 시리얼 출력 레이트는 정적으로 설정되어 COM 포트를 10 Hz로 업데이트하며, 아날로그 샘플링 레이트는 FFT를 위해 사용되는 어레이 크기(2n개의 항)에 기초한다. 각각의 샘플링 후에, 아날로그 값은 추후 사용을 위해 원형 버퍼 어레이에 저장된다. 이러한 시스템에 있어서, 상기 어레이는 256(28)개 항으로 설정되며, 그 절반은 실수 값이고 나머지 절반은 허수값이며, 주파수 분석에는 단지 실수 항만이 사용된다. FFT는 함수의 프로세스 인텐시브 시리즈이기 때문에, 시리얼 출력을 COM 포트로 보내기 전에 단지 어레이 상에서의 조작을 위해 호출된다.
DSP/마이크로컨트롤러의 펌웨어에 사용되는 또 하나의 알고리즘은 치형부 주파수 카운터이다. 이러한 로직은 RPM 센서와 동일하며, 이때 마이크로초 단위의 시간은 로우 펄스와 하이 펄스의 전환 사이에 측정되며, 연속 평균 어레이(rolling average array)에 배치된다. 근접도 센서를 위한 디지털 입력은 마이크로컨트롤러의 핀 인터럽트 함수(pin interrupt function)에 결부된다.
상기 어레이의 연속 평균(rolling average)은 이때 전역 변수에 저장되며, 이 경우 사용자 디스플레이 또는 네트워크로의 시리얼 출력에서의 구동 속도 및 맞물림 주파수를 계산하기 위해 평균될 것이다.
시리얼 메세지는, 마이크로컨트롤러로부터 매 100 밀리초마다, 즉 1/10초마다 함수를 호출하도록 설정된 타이머에 기초하며, 매우 간단한 형태, 즉 헤더를 위해 사용되는 2 바이트, FFT 메세지를 위해 사용되는 16 바이트, 치형부 맞물림 주파수를 위해 사용되는 16 바이트, 및 엔드라인 문자(endline character)를 위해 사용되는 2바이트를 따른다.
MatLab 기반의 GUI 스크립트는, 마이크로컨트롤러로부터의 임의의 메세지가 통과되는 것을 허용하기 전에 사용자가 설정한 COM 포트 설정을 실행시킨다. 일단 설정이 매칭되면, MatLab은 COM 포트의 원형 버퍼로부터 각각의 바이트를 인출하며, 마이크로컨트롤러로부터 송신된 헤더 바이트를 찾기 시작한다. 올바른 헤더 비교 후에, 상기 스크립트는 타임스탬프를 로그하고, 엔드라인 문자까지 버퍼를 판독하며, 로우 바이트(raw bytes)를 파일에 기록한다. 상기 스크립트는 또한 FFT를 위한 플롯을 업데이트하고, 상기 로우 바이트를 십진법 형태로 변환하며, 디스플레이를 위한 값을 업데이트한다.
센서(40, 50)는, 벨트가 작동 중일 때, 벨트 이면 및 치형부/랜드 영역의 상대 거리를 탐지한다. 이러한 예시적인 시스템에 있어서, 아날로그 [스팬 진동(span vibration)] 센서(40)는 2 내지 15 cm의 범위를 갖고, 벨트의 이면(31)으로부터 대략 4 cm에 배치될 수 있다. 마찬가지로, 디지털 [치형부 카운터(tooch counter)] 센서(50)는 4.5 내지 5.5 cm 범위의 히스테리시스를 나타내며, 벨트의 치형부(33) 및 랜드면(32)으로부터 대략 5 cm에 배치될 수 있다.
도 3은 시스템 흐름도이다. 시스템 개시는 1001에서 이루어진다. 셋업은 1002에서 실행된다. 사용자 입력은 1003에서 판독된다. 센서(40)로부터의 변위 신호는 1004에서 판독된다. 데이터는 원형 버퍼에 저장된다(1005). 원형 버퍼는, 원형 방식으로 헤드가 테일에 연결되어 있는 것처럼 고정된 크기의 단일 버퍼를 사용하는 데이터 구조이다. 이러한 구조는, 인스턴트 센서 어레이(instant sensor array)(40, 50)로부터와 같은 데이터 스트림을 버퍼링하기에 유용하다. 데이터는 원형 버퍼로부터 판독되거나(1006), 또는 사용자 입력(1003)으로부터 직접 판독된다.
FFT는 1009에서 실시된다. FFT는 일정 시구간에 걸쳐 신호를 샘플링하며, 이를 신호의 주파수 성분으로 분리시킨다. 이러한 주파수 성분은, 각각 그 자체의 진폭 및 위상을 갖는 별개의 주파수에서의 사인형 단일 진동이다. 따라서, FFT는, 그 원래 시간 영역(time domain)에서의 센서(50)로부터의 신호를 주파수 영역(frequency domain)에서의 표현으로 변환시키는 데 사용되며, 그 반대의 변환을 위해서 사용된다.
센서(50)로부터의 맞물림 주파수는 1010에서 필터링된다. 1009, 1010에서 사용된 데이터는 이후 원형 버퍼로부터 삭제된다(1012). 주요 주파수가 1011에서 선택된다. 1013에서 선택된 주요 주파수(f)를 이용하여, 벨트 장력(T)을 계산하기 위해 메르센의 법칙이 사용된다.
벨트 속도는 치형부 주파수로부터 계산되며, 1015에서 사용된다. 벨트 속도는 시스템 RPM 계측기(도시되어 있지 않음)로부터 획득될 수도 있고, 맞물림 주파수로부터 계산될 수도 있다. 사용자가 제공한 벨트 재료 상수는 1019에서 판독된다. 사용자가 제공한 구동 상수는 1016에서 판독된다. 벨트 재료 상수(1019)는 1013에서 메르센 법칙 계산을 위해 입력된다.
센서(40)로부터의 신호와 센서(50)로부터의 신호의 차이는, 진동의 주파수(f)를 계산하는 데 사용되는 보다 명확한 스팬 진동 파형을 산출한다. 파생된 주파수(f)는 스트링 진동에 대한 메르센 법칙을 이용하여 능동 벨트 장력(T)을 근사하는 데 사용된다.
Figure pct00001
위 식에서, T는 벨트 장력이고,
f는 주파수이며,
n은 노드이고,
L은 구동 거리이며,
μ은 벨트 단위 길이당 질량이다.
동적 벨트 장력(T)은, 센서(40 및 50)로부터의 측정값 이외에도 시스템 상수, 즉 구동 중심 거리(L) 및 벨트의 선형 밀도(μ)를 이용하여 계산된다.
1013에서 계산을 수행하면, 1017에서 능동 장력 측정값(T)을 얻는다. 상기 능동 장력 측정값은 이후 1018에서 동적 장력(Tdyn) 보상식에 입력된다. Tdyn 항은, 인가되는 토크인 T(t)와 T(s) 사이의 장력차의 절반과 W/2(일정)의 합이다. W/2(일정)은 정적 벨트 장력(W)과 등가이다. W는 설치 시점에 풀리를 통해 벨트에 인가되는 정적 부하이다.
Tt - Ts = 2Q/Dp 는 전술한 수식의 능동부(active portion)이며, 여기서 Q는 전달되는 토크이고, Dp는 풀리(10, 20)의 피치 직경이다. Tt 및 Ts의 스팬 진동은 근접도 센서를 이용하여 측정 가능하며, 각측의 장력은, 장력에 대해 풀리는 메르센 법칙을 이용하여 계산된다. T(t)(타이트한측의 장력)와 T(s)(느슨한측의 장력)는 단계 1013에서 계산된다.
원심 항은 작동중 구동(=K*m*v2)에 의한 것이다. K는 단위를 위한 시스템 상수이며, 미터법 하에서 1로 설정된다. 마찬가지로, 영미식 단위에 대해 K는 8.6374 x 106이다. 마지막으로, m은 μ이고, 단위 길이당 질량이며, v는 측정된 치형부 주파수를 이용하여 계산되는 벨트 속도이다.
따라서, 동적 장력은 앞서의 수식의 모든 부분을 합산함으로써 계산될 수 있다.
Tdyn = W/2(일정) +/- (Tt-Ts)/2(능동) + Kmv2(원심).
이러한 계산은 1019에서 총 동적 장력 Tdyn을 제공한다. 결과적인 이러한 신호는 GUI로 출력될 수도 있고(1020), 시스템 메모리 내에 저장될 수도 있다(1021).
총 동적 장력(Tdyn)은 동적 벨트 장력을 기초로 시스템 작동을 제어하는 데 사용될 수 있다. 예를 들면, 경보 한계는, 시스템이 사전 설정된 한계를 벗어나는 경우에 조작자에게 경고하기 위해 포함될 수 있다. 시스템 이력은 벨트의 남은 수명을 평가하는 데 사용될 수 있다.
도 4는 조합 신호에 관한 차트이다. 원 신호(raw signal) 측정값은 2배 진폭의 파형 내에서 반파 정류 코사인파/사인파로서 간주된다. 신호(45)는 센서(40)로부터의 신호이다. 신호(55)는 센서(50)로부터의 신호이다. 신호(55)의 주기적 특성은, 센서(50)를 지나는 각각의 치형부 랜드(32)의 통과 속도에 따라 결정된다. 신호(45)의 사인형 특성은, 이동 방향(D)에 대해 수직한 축선을 따른 벨트 스팬 진동의 결과이다.
본 발명의 형태가 본 명세서에 설명되어 있지만, 본 명세서에 설명한 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이, 진동은 부품들의 구성 및 관계에서 발생될 수 있다는 것은 당업자에게 명확할 것이다. 달리 구체적으로 언급하지 않는다면, 도면에 도시된 구성요소는 실척으로 도시된 것은 아니다. 수치 예는 본 발명을 설명하기 위해 사용된 것이며, 청구범위의 범위를 한정하려는 의도가 아니다. 또한, 특정 청구항에서 용어 “~하는 수단” 또는 “~하는 단계”가 명시적으로 사용되지 않는다면, 첨부된 청구범위 또는 청구항의 임의의 요소는 35 U.S.C. §112(f)를 적용하려는 의도가 아니다. 어떠한 경우에도, 본 개시내용은, 본 명세서에 설명되고 도면에 제시된 예시적인 실시예 또는 수치로 한정되지 않는다.

Claims (12)

  1. 벨트 센서 시스템으로서,
    벨트에 이웃하게 배치되어, 벨트 표면 근접도를 탐지하고 이에 따른 제1 신호를 발생시키는 제1 적외선 센서;
    벨트에 이웃하게 배치되어, 제2 벨트 표면으로부터의 주기적 신호를 탐지하고 이에 따른 제2 신호를 발생시키는 제2 적외선 센서;
    아래 수식을 사용하여 동적 벨트 장력을 계산하기 위해 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호에 대해 작업을 수행하는 신호 처리기
    를 포함하며,
    Figure pct00002

    위 수식에서,
    T는 벨트 장력이고,
    f는 주파수이며,
    n은 노드이고,
    L은 구동 거리이며,
    μ은 벨트 단위 길이당 밀도인 것인 벨트 센서 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 벨트는 치형 벨트를 포함하는 것인 벨트 센서 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2 적외선 센서는 이웃한 벨트 치형부들 사이의 치형부 랜드(tooth land)를 탐지하는 것인 벨트 센서 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 적외선 센서는 벨트 표면의 가변 근접도를 탐지하는 것인 벨트 센서 시스템.
  5. 벨트 센서 시스템으로서,
    벨트에 이웃하게 배치되어, 벨트 표면 근접도를 탐지하고 이에 따른 아날로그 신호를 발생시키는 제1 적외선 센서;
    벨트에 이웃하게 배치되어, 제2 벨트 표면으로부터의 주기적 신호를 탐지하고 이에 따른 디지털 신호를 발생시키는 제2 적외선 센서;
    아래 수식을 사용하여 동적 벨트 장력을 계산하기 위해 상기 아날로그 신호 및 상기 디지털 신호에 대해 작업을 수행하는 신호 처리기
    를 포함하며,
    Figure pct00003

    위 수식에서,
    T는 벨트 장력이고,
    f는 주파수이며,
    n은 노드이고,
    L은 구동 거리이며,
    μ은 벨트 단위 길이당 밀도이고,
    상기 신호 처리기는, 사용자에 의한 사용을 위해 동적 벨트 장력을 저장하는 것인 벨트 센서 시스템.
  6. 벨트 센서 시스템으로서,
    벨트에 이웃하게 배치되어, 벨트 표면 근접도를 탐지하고 이에 따른 아날로그 신호를 발생시키는 제1 센서;
    벨트에 이웃하게 배치되어, 제2 벨트 표면으로부터의 주기적 신호를 탐지하고 이에 따른 디지털 신호를 발생시키는 제2 센서;
    아래 수식을 사용하여 동적 벨트 장력을 계산하기 위해 상기 아날로그 신호 및 상기 디지털 신호에 대해 작업을 수행하는 신호 처리기
    를 포함하며,
    Figure pct00004

    위 수식에서,
    T는 벨트 장력이고,
    f는 주파수이며,
    n은 노드이고,
    L은 구동 거리이며,
    μ은 벨트 단위 길이당 밀도이고,
    상기 신호 처리기는, 사용자에 의한 사용을 위해 동적 벨트 장력을 저장하는 것인 벨트 센서 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 센서는 적외선 센서인 것인 벨트 센서 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제2 센서는 적외선 센서인 것인 벨트 센서 시스템.
  9. 벨트 센서 시스템으로서,
    치형 벨트를 탐지하고 이러한 탐지로부터 아날로그 신호 및 디지털 신호를 발생시키는 센서 어레이(sensor array);
    동적 벨트 장력을 계산하기 위해 상기 아날로그 신호 및 상기 디지털 신호에 대해 작업을 수행하는 신호 처리기
    를 포함하며,
    상기 신호 처리기는 상기 동적 벨트 장력을 메모리에 저장하는 것인 벨트 센서 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 아날로그 신호는 벨트 진동을 결정하는 데 사용되며, 상기 디지털 신호는 벨트 속도를 결정하는 데 사용되는 것인 벨트 센서 시스템.
  11. 제9항에 있어서, 상기 아날로그 신호는 적외선 센서에 의해 발생되는 것인 벨트 센서 시스템.
  12. 제9항에 있어서, 상기 디지털 신호는 적외선 센서에 의해 발생되는 것인 벨트 센서 시스템.
KR1020217005929A 2018-07-25 2019-07-23 벨트 센서 시스템 KR102468559B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/045,293 US11105401B2 (en) 2018-07-25 2018-07-25 Belt sensor system
US16/045,293 2018-07-25
PCT/US2019/043013 WO2020023499A1 (en) 2018-07-25 2019-07-23 Belt sensor system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210033535A true KR20210033535A (ko) 2021-03-26
KR102468559B1 KR102468559B1 (ko) 2022-11-17

Family

ID=67544406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217005929A KR102468559B1 (ko) 2018-07-25 2019-07-23 벨트 센서 시스템

Country Status (11)

Country Link
US (1) US11105401B2 (ko)
EP (1) EP3827235A1 (ko)
JP (1) JP7268131B2 (ko)
KR (1) KR102468559B1 (ko)
CN (1) CN112639426B (ko)
AU (1) AU2019309920B2 (ko)
BR (1) BR112021001379A2 (ko)
CA (1) CA3107574C (ko)
MX (1) MX2021001004A (ko)
TW (1) TWI709702B (ko)
WO (1) WO2020023499A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3670419B1 (en) * 2018-12-19 2023-01-25 Otis Elevator Company Method and device for monitoring chain tension
JP7277297B2 (ja) * 2019-07-11 2023-05-18 ファナック株式会社 動力伝達装置及び産業機械
WO2021157232A1 (ja) * 2020-02-03 2021-08-12 日本電気株式会社 振動処理装置、振動処理方法、及びプログラム

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013079530A1 (en) * 2011-11-30 2013-06-06 Schrader Electronics Limited Dynamic belt monitoring apparatus and method

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62278352A (ja) * 1986-05-26 1987-12-03 Mitsubishi Motors Corp ベルト張力監視装置
JPH01123116A (ja) * 1987-11-06 1989-05-16 Mitsubishi Motors Corp ベルト張力測定装置
US4881552A (en) 1988-01-20 1989-11-21 Measurement Resources Inc. Tooth stability monitor
JPH0633829U (ja) 1992-10-12 1994-05-06 石川島播磨重工業株式会社 ベルトコンベアのベルト片寄り検出装置
US6558282B2 (en) * 2001-01-20 2003-05-06 The Goodyear Tire & Rubber Company Fabric cushion v-ribbed belt
US6852050B2 (en) 2002-04-17 2005-02-08 Carrier Commercial Refrigeration, Inc. Lateral sensor for conveyor belt
JP5154764B2 (ja) 2006-04-17 2013-02-27 ゲイツ・ユニッタ・アジア株式会社 ベルト張力測定方法
CN200996834Y (zh) 2006-12-28 2007-12-26 扬州捷迈锻压机械有限公司 编码器同步带检测装置
US7907061B2 (en) 2007-11-14 2011-03-15 Intersil Americas Inc. Proximity sensors and methods for sensing proximity
US9182300B2 (en) * 2012-10-10 2015-11-10 Bosch Automotive Service Solutions Inc. Method and system for measuring belt tension
WO2014199376A1 (en) * 2013-06-10 2014-12-18 Danimar Ltd. Device and method for monitoring a chain parameter
US9250714B2 (en) 2013-11-27 2016-02-02 Intersil Americas LLC Optical proximity detectors
US9228909B1 (en) * 2014-05-13 2016-01-05 Google Inc. Methods and systems for sensing tension in a timing belt
MX2017014190A (es) * 2015-05-07 2018-07-06 Walther Flender Gmbh Accionador de correa y metodo para monitorear dicho accionador de correa.
CN205952937U (zh) * 2016-07-19 2017-02-15 辽宁以太工程技术开发有限公司 全自动皮带智能辅助系统

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013079530A1 (en) * 2011-11-30 2013-06-06 Schrader Electronics Limited Dynamic belt monitoring apparatus and method

Also Published As

Publication number Publication date
CA3107574A1 (en) 2020-01-30
US20200032883A1 (en) 2020-01-30
JP7268131B2 (ja) 2023-05-02
EP3827235A1 (en) 2021-06-02
JP2021532362A (ja) 2021-11-25
TWI709702B (zh) 2020-11-11
CN112639426A (zh) 2021-04-09
MX2021001004A (es) 2021-07-15
TW202012812A (zh) 2020-04-01
WO2020023499A1 (en) 2020-01-30
CA3107574C (en) 2023-09-26
US11105401B2 (en) 2021-08-31
BR112021001379A2 (pt) 2021-04-20
AU2019309920B2 (en) 2022-04-28
KR102468559B1 (ko) 2022-11-17
CN112639426B (zh) 2023-01-24
AU2019309920A1 (en) 2021-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102468559B1 (ko) 벨트 센서 시스템
US4928538A (en) Monitoring tension in an elongate flexible member
WO2004025231A3 (en) Acoustic sensing device, system and method for monitoring emissions from machinery
ATE433093T1 (de) Überwachungseinrichtung für einen rotierenden körper
JP2008058316A5 (ko)
MX2010003305A (es) Un dispositivo de flujo y metodo para operar un dispositivo de flujo.
KR890013323A (ko) 터빈블레이드 약화 감시장치
EP2107337A3 (en) Angular velocity measuring device
GB201120623D0 (en) Dynamic belt monitoring apparatus and method
US20210318167A1 (en) Distributed acoustic sensing based natural frequency measurement of civil infrastructures
TWI605239B (zh) 固有振動測定裝置
DK1139871T3 (da) Anordning og fremgangsmåde til bestemmelse af et legemes omkreds
GB2609847A (en) Method for determining a fluid flow parameter within a vibrating tube
AR072089A1 (es) Sistema, metodo y producto de programa de computacion para generar una senal de accionamiento en un dispositivo de medicion vibratorio
Catalano et al. Vibration analysis using a contactless acquisition system
JPS63172052A (ja) ベルト張力異常検出装置
CN104931003A (zh) 混凝土振捣棒旋转角度的测量装置
GB2397129A (en) Monitoring pulley and belt assembly
EP3218686B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung eines spannungszustandes
FR2975184B1 (fr) Detecteur d'especes chimiques a corde vibrante
KR101846118B1 (ko) Fpga 기반 고속 회전장치의 회전속도 및 진동편차 계측 장치 및 방법
EP1060071B1 (en) Method of making a steel cable reinforced conveyor belt
SE9902047L (sv) Anordning och förfarande för övervakning av en pulseringsanordning för matning av undertryck
RU64771U1 (ru) Устройство для определения резонансной частоты колебаний текстильной нити
JPH09196783A (ja) 張力測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant