(57)【要約】【課題】伝動ベルトにおけるクラックの発生時間を容易に特定する。【解決手段】駆動プーリー１１と、駆動プーリー１１及び駆動プーリー１１に巻き掛けられた伝動ベルトＢａを収容して、所定温度に保持する恒温槽２０と、伝動ベルトＢａの温度を非接触で測定する温度計４０と、温度計４０で測定した温度を出力する出力ユニット５０とを備え、恒温槽２０内において駆動プーリー１１により伝動ベルトＢａを所定条件で走行させた状態で、温度計４０により伝動ベルトＢａにおけるクラックＣが発生する部分の温度を測定させ、その温度の変化を出力ユニット５０により時系列に出力する。【選択図】図１
2019007772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動プーリーと、
上記駆動プーリー及び該駆動プーリーに巻き掛けられた伝動ベルトを収容して、所定温度に保持する恒温槽と、
上記伝動ベルトの温度を非接触で測定する温度計と、
上記温度計で測定した温度を出力する出力ユニットとを備え、
上記恒温槽の内部において上記駆動プーリーにより上記伝動ベルトを所定条件で走行させた状態で、上記温度計により上記伝動ベルトにおけるクラックが発生する部分の温度を測定させ、該測定させた温度の変化を上記出力ユニットにより時系列に出力するように構成されていることを特徴とするベルト走行試験装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたベルト走行試験装置において、
上記恒温槽の内部には、上記伝動ベルトが巻き掛けられる従動プーリーが設けられていることを特徴とするベルト走行試験装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたベルト走行試験装置において、
上記恒温槽は、０℃よりも低い上記所定温度に保持するように構成されていることを特徴とするベルト走行試験装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１つに記載されたベルト走行試験装置において、
上記温度計は、放射温度計であることを特徴とするベルト走行試験装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１つに記載されたベルト走行試験装置において、
上記駆動プーリーは、順回転、逆回転及び停止を順に繰り返して、上記伝動ベルトを上記所定条件で走行させるように構成されていることを特徴とするベルト走行試験装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１つに記載されたベルト走行試験装置を用いたクラック発生時間特定方法であって、
上記出力ユニットにより時系列に出力した温度の変化に基づいて、上記伝動ベルトにおけるクラックが発生した時間を特定することを特徴とするクラック発生時間特定方法。
【請求項７】
請求項６に記載されたクラック発生時間特定方法において、
上記伝動ベルトは、歯付ベルトであり、
上記温度計は、上記駆動プーリーに接触する側と反対の上記伝動ベルトの外面側の温度を測定することを特徴とするクラック発生時間特定方法。
【請求項８】
請求項６に記載されたクラック発生時間特定方法において、
上記伝動ベルトは、Ｖリブドベルトであり、
上記温度計は、上記駆動プーリーに接触する側の上記伝動ベルトの内面側の温度を測定することを特徴とするクラック発生時間特定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝動ベルト用のベルト走行試験装置及びそれを備えたクラック発生時間特定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、駆動側から従動側に動力を伝達する手段として伝動ベルトが広く用いられている。ここで、ゴム材を主体とした伝動ベルトでは、その故障形態として表面クラックが知られている。そのため、特に、高温や極低温環境等の厳しい温度条件で用いられる伝動ベルトでは、その走行寿命を向上させることが課題となり、その開発に当たっては、走行試験中に発生するクラックを確実に検出することが重要である。
【０００３】
例えば、特許文献１には、赤外線サーモグラフィにより、セラミックス等の検査対象物からの赤外線放射エネルギーを検出して出力される温度分布表示画像に基づいて、クラックを検出するクラック検査システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−６１２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、走行試験中の伝動ベルトにおいて、クラックの発生を確認するには、伝動ベルトの走行を一旦停止して、その都度、伝動ベルトの表面を目視で観察する必要があるだけでなく、クラックが発生した時間に伝動ベルトの表面を観察するとは限らないので、クラックの発生時間を特定することが困難である。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、伝動ベルトにおけるクラックの発生時間を容易に特定することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係るベルト走行試験装置は、駆動プーリーと、上記駆動プーリー及び該駆動プーリーに巻き掛けられた伝動ベルトを収容して、所定温度に保持する恒温槽と、上記伝動ベルトの温度を非接触で測定する温度計と、上記温度計で測定した温度を出力する出力ユニットとを備え、上記恒温槽の内部において上記駆動プーリーにより上記伝動ベルトを所定条件で走行させた状態で、上記温度計により上記伝動ベルトにおけるクラックが発生する部分の温度を測定させ、該測定させた温度の変化を上記出力ユニットにより時系列に出力するように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
上記の構成によれば、伝動ベルトの走行試験では、少なくとも駆動プーリー及びその駆動プーリーに巻き掛けられた伝動ベルトを収容した恒温槽の内部において、駆動プーリーにより伝動ベルトを所定条件で走行させると、所定温度に保持された恒温槽の内部で伝動ベルトが発熱してベルト温度が上昇する。ここで、伝動ベルトの走行試験中に伝動ベルトにクラックが発生すると、伝動ベルトにおけるクラックが発生した部分でベルト温度が低下する傾向にある。そのため、走行試験中の伝動ベルトにおいて、クラックが発生し易い部分の温度を非接触で温度計により測定させ、その測定させた温度の変化を出力ユニットにより時系列に出力することにより、伝動ベルトにおけるクラックが発生する部分の温度の変化を検知して、クラックの発生時間を特定することができる。ここで、上記の構成のベルト走行試験装置を用いた伝動ベルトの走行試験では、伝動ベルトの走行を一旦停止して、ベルト表面を目視で観察する必要がないので、伝動ベルトにおけるクラックの発生時間を容易に特定することができる。
【０００９】
上記恒温槽の内部には、上記伝動ベルトが巻き掛けられる従動プーリーが設けられていてもよい。
【００１０】
上記の構成によれば、恒温槽の内部において、伝動ベルトが巻き掛けられる駆動プーリー及び従動プーリーが設けられているので、環状の伝動ベルトの走行試験を行う２軸レイアウトのベルト走行試験装置が具体的に構成される。
【００１１】
上記恒温槽は、０℃よりも低い上記所定温度に保持するように構成されていてもよい。
【００１２】
上記の構成によれば、恒温槽が０℃よりも低い所定温度に保持されるので、例えば、氷点下の低温屈曲疲労性に優れた伝動ベルトの走行試験を行うことができる。
【００１３】
上記温度計は、放射温度計であってもよい。
【００１４】
上記の構成によれば、温度計が放射温度計であるので、走行試験中の伝動ベルトの温度を一般的な非接触の温度計で測定することができる。
【００１５】
上記駆動プーリーは、順回転、逆回転及び停止を順に繰り返して、上記伝動ベルトを上記所定条件で走行させるように構成されていてもよい。
【００１６】
上記の構成によれば、伝動ベルトの走行試験では、駆動プーリーの順回転、逆回転及び停止を順に繰り返すことにより所定条件で伝動ベルトを走行させるので、駆動プーリーの順回転及び逆回転により伝動ベルトを走行させた際に発熱した伝動ベルトの温度を駆動プーリーが停止している間に恒温槽の保持された所定温度まで下げることができる。これにより、伝動ベルトの走行試験において、駆動プーリーの順回転、逆回転及び停止による１サイクル毎のベルト温度のピーク値を検出することができるので、サイクル毎のベルト温度のピーク値の比較することにより、伝動ベルトの温度の変化を明確に検知することができる。
【００１７】
また、本発明に係るクラック発生時間特定方法は、上記の構成のベルト走行試験装置を用いたクラック発生時間特定方法であって、上記出力ユニットにより時系列に出力した温度の変化に基づいて、上記伝動ベルトにおけるクラックが発生した時間を特定することを特徴とする。
【００１８】
上記の方法によれば、上記の構成のベルト走行試験装置を用いた伝動ベルトの走行試験では、出力ユニットにより時系列に出力した温度の変化に基づいて、伝動ベルトにおけるクラックが発生した時間を特定するので、伝動ベルトの走行を一旦停止して、ベルト表面を目視で観察する必要がなく、伝動ベルトにおけるクラックの発生時間を容易に特定することができる。
【００１９】
上記伝動ベルトは、歯付ベルトであり、上記温度計は、上記駆動プーリーに接触する側と反対の上記伝動ベルトの外面側の温度を測定してもよい。
【００２０】
上記の方法によれば、伝動ベルトとして駆動プーリーに巻き掛けられた歯付ベルトは、外面（背面）側の表面にクラックが発生し易いので、走行試験中の歯付ベルトにおいて、駆動プーリーに接触する側と反対の外面（背面）側の温度を測定することにより、クラックの発生を検知することができる。
【００２１】
上記伝動ベルトは、Ｖリブドベルトであり、上記温度計は、上記駆動プーリーに接触する側の上記伝動ベルトの内面側の温度を測定してもよい。
【００２２】
上記の方法によれば、伝動ベルトとして駆動プーリーに巻き掛けられたＶリブドベルトは、内面（リブ面）側の表面にクラックが発生し易いので、走行試験中のＶリブドベルトにおいて、駆動プーリーに接触する側の内面側の温度を測定することにより、クラックの発生を検知することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、伝動ベルトを所定条件で走行させた状態で、伝動ベルトにおけるクラックが発生する部分の温度を非接触で測定させ、その測定させた温度の変化を時系列に出力するので、伝動ベルトにおけるクラックの発生時間を容易に特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るベルト走行試験装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るベルト走行試験装置を構成する駆動プーリーの１サイクルにおける回転数の推移の具体例を示すグラフである。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るベルト走行試験装置を構成する出力ユニットで出力された実験例の伝動ベルトの温度の変化を示すグラフである。
【図４】図３のグラフの一部を横軸方向に拡大した実験例の伝動ベルトの温度の変化を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るベルト走行試験装置でクラックが発生した実験例の伝動ベルトの背面を撮影した写真である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るベルト走行試験装置の一部の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の各実施形態に限定されるものではない。
【００２６】
《第１の実施形態》
図１〜図５は、本発明に係るベルト走行試験装置及びそれを用いたクラック発生時間特定方法の第１の実施形態を示している。ここで、図１は、本実施形態のベルト走行試験装置１００の概略構成図である。また、図２は、ベルト走行試験装置１００を構成する駆動プーリー１１の１サイクルにおける回転数の推移の具体例を示すグラフである。
【００２７】
ベルト走行試験装置１００は、図１に示すように、恒温槽２０と、恒温槽２０の内部に設けられた駆動プーリー１１、従動プーリー１２及び放射温度計４０のセンサーヘッド３０と、恒温槽２０の外部に設けられた駆動モーター１５、放射温度計４０のコントロールユニット３５及び記録ユニット５０とを備えている。
【００２８】
恒温槽２０は、図１に示すように、駆動プーリー１１、従動プーリー１２、並びに駆動プーリー１１及び従動プーリー１２に巻き掛けられた伝動ベルトＢａを収容して、槽内を所定温度（例えば、−３０℃程度）に保持するように構成されている。
【００２９】
駆動プーリー１１は、図１に示すように、回転軸１１ａ周りに回転可能な状態で恒温槽２０内の底面等に固定されている。ここで、駆動プーリー１１の回転軸１１ａには、図１に示すように、駆動モーター１５がカップリング（不図示）を介して連結されている。
【００３０】
従動プーリー１２は、図１に示すように、回転軸１１ａと平行に配置された回転軸１２ａ周りに回転可能な状態で恒温槽２０内の底面等に移動可能に固定されている。これにより、従動プーリー１２の回転軸１２ａは、駆動プーリー１１の回転軸１１ａとの軸間距離が調整可能になっている。
【００３１】
駆動モーター１５は、例えば、ＡＣサーボモーター等により構成されている。また、駆動モーター１５は、図２に示すように、連結された駆動プーリー１１が順回転（例えば、＋１１００ｒｐｍ）、逆回転（例えば、−１１００ｒｐｍ）及び停止（０ｒｐｍ）を順に繰り返すことにより、伝動ベルトＢａを所定条件で走行させるように構成されている。
【００３２】
放射温度計４０は、図１に示すように、センサーヘッド３０と、コントロールユニット３５とを備え、例えば、赤外線放射温度計等により構成され、伝動ベルトＢａの表面（背面）の温度を非接触で測定するようになっている。なお、本実施形態では、放射温度計４０のセンサーヘッド３０が恒温槽２０の内部に設けられた装置構成を例示したが、センサーヘッド３０は、恒温槽２０の外部に設けられていてもよい。
【００３３】
センサーヘッド３０は、例えば、赤外線を受光する面が伝動ベルトＢａの表面（背面）に対向するように配置されている。
【００３４】
コントロールユニット３５は、入力側に接続されたセンサーヘッド３０と、出力側に接続された記録ユニット５０との間に設けられ、例えば、センサーヘッド３０で測定した測定温度をその温度に対応したアナログ電圧に変換するように構成されている。
【００３５】
記録ユニット５０は、例えば、パーソナルコンピューター等に構成された出力ユニットであり、コントロールユニット３５で出力されたアナログ電圧の出力データに基づいて、その電圧に対応した伝動ベルトＢａのベルト温度の変化を時系列に出力及び記録するように構成されている。
【００３６】
上述したベルト走行試験装置１００は、駆動プーリー１１、従動プーリー１２及び伝動ベルトＢａが収容された恒温槽２０内を所定温度に保持しながら、駆動プーリー１１により伝動ベルトＢａを所定条件で走行させた状態で、放射温度計４０によりベルト温度を測定させ、記録ユニット５０によりベルト温度の変化を時系列に出力するように構成されている。
【００３７】
次に、ベルト走行試験装置１００を用いた伝動ベルトＢａのクラック発生時間特定方法について説明する。
【００３８】
まず、駆動プーリー１１及び従動プーリー１２に伝動ベルトＢａを巻き掛ける。ここで、伝動ベルトＢａは、例えば、歯付ベルトにより構成されている。なお、歯付ベルトの場合には、駆動プーリー１１及び従動プーリー１２に接触する側と反対側の背面側にクラックが発生し易いので、図１に示すように、放射温度計４０により背面側の温度を測定する。また、Ｖリブドベルトの場合には、駆動プーリー１１及び従動プーリー１２に接触する側の内面（リブ面）側にクラックが発生し易いので、放射温度計４０によりＶリブドベルトの内面（リブ面）側の温度を測定する（不図示）。
【００３９】
続いて、駆動プーリー１１、従動プーリー１２及び伝動ベルトＢａが収容された恒温槽２０内を所定温度（例えば、−３０℃程度）に保持する。
【００４０】
さらに、恒温槽２０内を上記所定温度に保持した状態で、駆動プーリー１１を図２に示すようなサイクルで駆動させることにより、伝動ベルトＢａを所定条件で走行させ、伝動ベルトＢａの背面のベルト温度を放射温度計４０により測定すると共に、そのベルト温度の変化を記録ユニット５０により時系列に出力する（後述する図３及び図４参照）。ここで、駆動プーリー１１が順回転（図２中の１サイクル中の０秒から１秒までの間）及び逆回転（図２中の１サイクル中の１秒から２秒までの間）している間は、伝動ベルトＢａが発熱するので、図４に示すように、ベルト温度が上昇する。一方、駆動プーリー１１が停止している間（図２中の１サイクル中の２秒から１２０秒までの間）は、伝動ベルトＢａが発熱しないので、図４に示すように、ベルト温度が恒温槽２０内を雰囲気温度、すなわち、上記所定温度まで下降する。そのため、駆動プーリー１１の順回転、逆回転及び停止による１サイクル毎にベルト温度のピーク値を検出することができる。そして、伝動ベルトＢａにクラックが発生すると、そのクラックが発生した部分でベルト温度が低下するので、１サイクル毎のベルト温度のピーク値が下降し始めた時間を伝動ベルトＢａにクラックが発生した時間（クラック発生時間）とすることができ、クラック発生時間を特定することができる。なお、１サイクル毎のベルト温度のピーク値の推移に基づいて、クラックが発生したか否かを判定する方法としては、例えば、連続した５サイクルでピーク値が下降した場合、クラックが発生したと判定する方法、所定の閾値を設定して、その閾値より低くなった場合、クラックが発生したと判定する方法等がある。
【００４１】
次に、具体的に行った実験について説明する。ここで、図３は、ベルト走行試験装置１００を構成する記録ユニット５０で出力された実験例の伝動ベルトＢａの温度の変化を示すグラフである。また、図４は、図３のグラフの一部（４２０００秒〜５２０００秒）を横軸方向に拡大した実験例の伝動ベルトＢａの温度の変化を示すグラフである。また、図５は、ベルト走行試験装置１００でクラックＣが発生した実験例の伝動ベルトＢａの背面を撮影した写真である。なお、本実験では、上述したベルト走行試験装置１００を用いたクラック発生時間特定方法により、下記の条件で伝動ベルトＢａのクラック発生時間を特定した。
【００４２】
伝動ベルトＢａは、ベルト幅１０ｍｍ、ベルト厚さ２．４ｍｍ、ピッチ長さ２６６ｍｍのＳ２Ｍタイプの歯付ベルトである。
【００４３】
駆動プーリー１１は、Ｓ２Ｍタイプの３０歯のものである。また、従動プーリー１２は、Ｓ２Ｍタイプの１１２歯のものである。
【００４４】
駆動プーリー１１及び従動プーリー１２に巻き掛けられた伝動ベルトＢａの張力は、１００Ｎである。
【００４５】
恒温槽２０内の保持温度は、−３０℃である。
【００４６】
放射温度計４０は、マイクロイプシロン社製のＣＴモデルである。
【００４７】
駆動プーリー１１の駆動回転数のパターンは、上述した図２に示したとおりである。
【００４８】
実験結果としては、図３に示すように、４６０００秒を経過した付近からベルト温度が低下しているので、その時点で伝動ベルトＢａにクラックＣ（図５参照）が発生したことが分かった。より詳細には、図４に示すように、４６０００秒の２サイクル前（４５７６０秒）からベルト温度のピーク値が下降しているので、その時点で伝動ベルトＢａにクラックＣ（図５参照）が発生したと分かった。そのため、伝動ベルトＢａのクラック発生時間を４５７６０秒付近と特定することができた。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態のベルト走行試験装置１００及びそれを用いたクラック発生時間特定方法によれば、伝動ベルトＢａの走行試験では、駆動プーリー１１、従動プーリー１２、並びに駆動プーリー１１及び従動プーリー１２に巻き掛けられた伝動ベルトＢａを収容した恒温槽２０の内部において、駆動プーリー１１により伝動ベルトＢａを所定条件で走行させると、所定温度に保持された恒温槽２０の内部で伝動ベルトＢａが発熱してベルト温度が上昇する。ここで、伝動ベルトＢａの走行試験中に伝動ベルトＢａにクラックＣが発生すると、伝動ベルトＢａにおけるクラックＣが発生した部分でベルト温度が低下する傾向にある。そのため、走行試験中の伝動ベルトＢａにおいて、クラックＣが発生し易い部分の温度を非接触で放射温度計４０により測定させ、その測定させた温度の変化を記録ユニット５０により時系列に出力することにより、伝動ベルトＢａにおけるクラックＣが発生する部分の温度の変化を検知して、クラックＣの発生時間を特定することができる。ここで、ベルト走行試験装置１００を用いた伝動ベルトＢａの走行試験では、伝動ベルトＢａの走行を一旦停止して、ベルト表面を目視で観察する必要がないので、伝動ベルトＢａにおけるクラックＣの発生時間を容易に特定することができる。
【００５０】
また、本実施形態のベルト走行試験装置１００及びそれを用いたクラック発生時間特定方法によれば、伝動ベルトＢａの走行試験では、駆動プーリー１１の順回転、逆回転及び停止を順に繰り返すことにより所定条件で伝動ベルトＢａを走行させるので、駆動プーリー１１の順回転及び逆回転により伝動ベルトを走行させた際に発熱した伝動ベルトＢａの温度を駆動プーリー１１が停止している間に恒温槽２０の保持された所定温度まで下げることができる。これにより、伝動ベルトＢａの走行試験において、駆動プーリー１１の順回転、逆回転及び停止による１サイクル毎にベルト温度のピーク値を検出することができるので、サイクル毎のベルト温度のピーク値の比較することにより、伝動ベルトＢａの温度の変化を明確に検知することができる。
【００５１】
《第２の実施形態》
図６は、本実施形態のベルト走行試験装置の一部の概略構成図である。なお、上記第１の実施形態では、環状の伝動ベルトＢａの走行試験を行うベルト走行試験装置１００を例示したが、本実施形態では、帯状の伝動ベルトＢｂの走行試験を行うベルト走行試験装置を例示する。
【００５２】
具体的に本実施形態のベルト走行試験装置は、図６に示すように、帯状の伝動ベルトＢｂの両端に重り１９ａ及び１９ｂを取り付け、駆動プーリー１３を回転軸１３ａ周りに回転させることにより、伝動ベルトＢｂを往復走行させ、伝動ベルトＢｂの温度を測定させるように構成されている。なお、恒温槽２０、放射温度計４０及び記録ユニット５０については、上記第１の実施形態で説明したベルト走行試験装置１００のものと実質的に同じ構成になっている。
【００５３】
本実施形態のベルト走行試験装置によれば、上記第１の実施形態のベルト走行試験装置１００と同様に、伝動ベルトＢｂを所定条件で走行させた状態で、伝動ベルトＢｂにおけるクラックＣが発生する部分の温度を非接触で測定させ、その測定させた温度の変化を時系列に出力するので、伝動ベルトＢｂにおけるクラックＣの発生時間を容易に特定することができる。
【００５４】
《その他の実施形態》
上記各実施形態では、ベルト走行試験装置で走行試験する伝動ベルトとして、歯付ベルト及びＶリブドベルトを例示したが、本発明は、他の伝動ベルトにも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上説明したように、本発明は、伝動ベルトにおけるクラックの発生時間を特定することができるので、伝動ベルトの走行試験装置について有用である。
【符号の説明】
【００５６】
Ｂａ，Ｂｂ    伝動ベルト
１１，１３    駆動プーリー
１２      従動プーリー
２０      恒温槽
４０      放射温度計
５０      記録ユニット（出力ユニット）
１００    ベルト走行装置
【図１】
2019007772.tif 000003
【図２】
2019007772.tif 000004
【図３】
2019007772.tif 000005
【図４】
2019007772.tif 000006
【図５】
2019007772.tif 000007
【図６】
2019007772.tif 000008