(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の直径と第２の直径とを有し、前記第１の直径は前記第２の直径と異なる駆動部材と、
前記第１の直径の表面と第１の弾性部材とが接触することによって、前記第１の弾性部材により前記駆動部材と接続される第１の被駆動部材と、
前記第２の直径の表面と第２の弾性部材とが接触することによって、前記第２の弾性部材により前記駆動部材と接続される第２の被駆動部材とを備え、
前記第１の被駆動部材は、回転可能となるように第３の弾性部材により磁性粒子クラッチに接続され、
前記第２の被駆動部材は、回転可能となるように第４の弾性部材により前記磁性粒子クラッチに接続され、
前記第１の被駆動部材及び前記第２の被駆動部材が同軸であるとともに前記第１の被駆動部材のシャフトが前記第２の被駆動部材のシャフトの内側に嵌挿される
ことを特徴とする弾性部材検査装置。
【請求項２】
前記第１の直径は前記第２の直径の略０．９８倍である請求項１に記載の弾性部材検査装置。
【請求項３】
前記磁性粒子クラッチのトルクは入力電流に比例し、スリップ回転数に対して独立である請求項１〜２の何れか一項に記載の弾性部材検査装置。
【請求項４】
前記第１の直径が前記第２の直径よりも前記駆動部材のシャフトの先端側に配置されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の弾性部材検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルト検査装置に関し、より詳しくは、少なくとも２つのベルトを検査しているときに、異なるベルト速度がエネルギー補償をもたらすように、選択的に係合する磁性粒子クラッチを有するベルト検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、回転トルク応答部材を用いたトルクの測定及び検査に関し、より詳しくは、本発明は、動力伝達ベルトを動的に検査する装置に関する。
【０００３】
堅固な検査装置は、馬力による動的な作用、及び動力伝達部品に加えられるトルクを測定するために用いられる。そのような装置では、２つの回転軸の間で動力が再循環される。そのような駆動部における利点は、再循環システムにおいて消耗される動力と比較して入力が非常に小さいことである。入力は、システムのパワーロスに対して補填を必要とする。
【０００４】
軸が、歯車のような正回転装置と機械的にかみ合わされるところの装置に、公知の量のプリロードトルクが容易に導かれる。平歯車で機械的に相互接続される平行な複数の軸から続けて、２つの軸に公知のトルクを予負荷するため、１つの軸は他方から回転において離間されうる。外部手段によるいずれか一方の軸の回転によって、予負荷トルクが２つの回転軸の間で動的に再循環される。そのような装置は、軸が機械的に連結される動力伝達部品を検査するために十分である一方、その装置は、２つの軸の機械的な連結が得られない動力伝達部品を検査するには十分でない。その装置は、摩擦を用いて動力を伝達する部品を検査するには十分でない。静的に加えられるトルクは、動力の再循環に対して予負荷を加えず、摩擦面で容易に失われるからである。
【０００５】
ある形式の堅固な装置では、各軸に取り付けられる異なる直径の２つのプーリを有する２つの平行軸を有することが知られている。プーリは、１つの軸の大きなプーリが、他方の軸の小さなプーリと一列になるように並べられる。プーリの直径における差は、既定の速度比に応じて選択される。２つのＶベルトは、プーリに配設され、予負荷される。１本の軸が回転される。速度比における差により、動力がベルト間で再循環される。そのような装置に関連する問題は、各ベルトの張力を決定することである。これは、ベルトが、その通常の耐用年数の間、幅方向に対して一般的に伸び、かつ摩耗し、そして周方向の許容値によって作られているからである。２つのベルト間のトルクが測定される一方、それらの貢献及び再循環馬力負荷の負担は、未知の張力のために、予測できない。また、ベルト横断及び長手方向の弾力特性における変化のため、既定の比から生じるトルクを前もって予測することはできない。
【０００６】
この技術を示すものは、固定軸及び浮動軸を、固定軸に対して選択的に略並行にそれを動かすための手段とともに有し、２つのプーリが各軸において一組にされ、かつ軸の間に並べられ、プーリのうちの１つは、直径を選択的に変更する形式である検査装置を開示する、ジェンキンスらに付与された米国特許第３，９５６，９２９（１９７６）号である。
【０００７】
要求されているものは、少なくとも２つのベルトを検査しているときに、異なるベルト速度がエネルギー補償をもたらすように、選択的に係合する磁性粒子クラッチを有するベルト検査装置である。本願発明は、この要求に合致する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の特徴は、少なくとも２つのベルトを検査しているときに、異なるベルト速度がエネルギー補償をもたらすように、選択的に係合する磁性粒子クラッチを有するベルト検査装置である。
【０００９】
本発明の他の特徴は、本発明に対する以下の説明及び付随する図面によって指摘され、明らかにされる。
【００１０】
本発明は、第１の直径と第２の直径とを有し、前記第１の直径は前記第２の直径と異なる駆動部材と、前記第１の直径の表面と第１の弾性部材とが接触することによって、前記第１の弾性部材により前記駆動部材と接続される第１の被駆動部材と、前記第２の直径の表面と第２の弾性部材とが接触することによって、前記第２の弾性部材により前記駆動部材と接続される第２の被駆動部材とを備え、前記第１の被駆動部材は、回転可能となるように磁性粒子クラッチに接続され、前記第２の被駆動部材は、回転可能となるように磁性粒子クラッチに接続される弾性部材検査装置を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
この明細書に含まれ、そして一部を形成する付随する図面は、本発明の好ましい実施形態を表し、この明細書と共に本発明の原理を説明するために役立つ。
【図１】従来の検査リグの側面図である。
【図２】図１の検査リグの正面図である。
【図３】本願発明による検査装置の側面図である。
【図４】図３の検査装置の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、従来の検査リグの側面図である。図２は、図１の検査リグの正面図である。この発明は、弾性駆動部材、特にベルト及びチェーンに対する連続耐久検査のための検査リグに関連する。公知の検査リグは、ウォーターブレーキＢが使用されている間、検査ベルトＴＢ１に負荷を掛ける。従来公知のように、ウォーターブレーキＢは、ウォーターブレーキ内部の熱に回転エネルギーを変換することにより、ベルトＴＢ１にトルク負荷を掛ける。熱は、ウォーターブレーキ内を流れる水に運ばれる。
【００１３】
駆動軸Ａは、軸Ａ及びウォーターブレーキＢの間に渡る検査ベルトＴＢ１を介して、ウォーターブレーキＢを駆動する。公知のように、テンショナＣ及びアイドラプーリＤを用いることにより、検査ベルトＴＢ１に予負荷が加えられる。テンショナＣは、ベルトＴＢ１にスプリング力を加え、これにより、ベルトに張力を加える。軸Ａは、時計回りに回転するように示される。
【００１４】
図３は、本願発明による検査装置の側面図である。図４は、図３の検査装置の正面図である。本発明による装置は、ウォーターブレーキを磁性粒子クラッチ１００で置き換えている。装置は、第２の検査ベルトＴＢ２にクラッチ１００のトルク出力を戻し、そして第２の検査ベルトＴＢ２がメインドライブにトルクを戻し与えて再循環することにより駆動され、このように既に失われたエネルギーを補償する。
【００１５】
先行技術による検査リグは、図４に示す装置の右側のみを備える。ベルトＴＢ１は、４９００ｒｐｍで２０．３Ｎｍのトルク負荷である基本検査状態要件で検査される。この検査のエネルギー分析は、１０．４Ｋｗのエネルギーがウォーターブレーキへの廃熱に変換されうることを示す。これは、単に検査ベルトドライブ内のエネルギーであり、電気モータ効率といった、本システム内における他の非効率を無視している。
Ｐｏｗｅｒ（ｗａｔｔｓ）＝Ｒｐｍ＊（２π／６０）＊Ｔｏｒｑｕｅ
Ｐ＝４９００＊（２π／６０）＊２０．３Ｎｍ
Ｐ＝１０．４Ｋｗ
【００１６】
図２においてウォーターブレーキによって加えられる２０．３Ｎｍのトルク負荷に起因するベルトの張力は、３３６．５Ｎである。
【００１７】
この装置は駆動軸２０を備える。駆動軸２０は、プーリ３１を介して検査ベルトＴＢ１により第１の被駆動軸３０と係合する。駆動軸２０は、プーリ４１を介して検査ベルトＴＢ２により第２の被駆動軸４０と係合する。ベルト５０は、プーリ５１を介して磁性粒子クラッチ１００の入力軸と第１の被駆動軸３０とを接続する。ベルト６０は、プーリ６１を介して磁性粒子クラッチ１００の出力軸と第２の被駆動軸４０とを接続する。
【００１８】
電気モータ１０は、被駆動軸２０を駆動する。ベルト５０を用いる代わりに、第１の被駆動軸３０は、チェーン、歯付きベルト、あるいは歯車や同等物を用いて、磁性粒子クラッチの入力軸１０１に接続されても良い。ベルト６０を用いる代わりに、第２の被駆動軸４０は、チェーン、歯付きベルト、あるいは歯車や同等物を用いて、磁性粒子クラッチの入力軸１０２に接続されても良い。
【００１９】
プーリ３１がプーリ４１に組み合わされ、プーリ４２がプーリ３２に組み合わされ、プーリ５１がプーリ６１に組み合わされ、プーリ２２がプーリ２１に組み合わされるように、プーリは対応する組で配置される。プーリ２１は、シャフト２０の端部に取り付けられる。プーリ２１は、２つのベルト係合面を有する。第１のベルト係合面２３は、直径Ｘを有し、検査ベルトＴＢ２と接触する。第２のベルト係合面２２は、直径Ｙ＝０．９８Ｘを有し、検査ベルトＴＢ１と接触する。直径における違いの理由は、正確なベルト速度は各検査ベルトによって異なり、第２の検査ベルトにおける張力負荷を生成するために必要な、クラッチ１００を横断する速度差をこれがもたらすため、直径における違いは好ましい。すなわち、第１の入力軸１０１は、入力軸１０２の回転速度とは異なる速度で回転する。この効果は、異なる直径を有するように選択されたシステムにおけるプーリの位置にかかわらず、システムにおいて任意の１つのプーリの直径を、その対応する対となるプーリの直径とを異なるものとすることにより達成される。他方、第２の弾性部材が掛け回されたプーリと異なる直径を有する、第１の弾性部材が掛け回された任意のプーリは、クラッチの第１の入力シャフト１０１を、クラッチの第２の入力シャフト１０２の回転速度と異なる速度で回転させる。プーリ３１は、プーリ４１の直径と異なる直径を有する。例えば、プーリ４１は直径Ｘを有する一方で、プーリ３１は直径Ｙ＝０．９８Ｘを有する。
【００２０】
テンショナＣ及びアイドラープーリＤは、２つの検査ベルト回路のそれぞれにおいて使用される。本願装置の力ベクトル解析は、各検査ベルト内における同じ張力、すなわち、各検査ベルトが３３６．５Ｎの張力にさらされることを示す。
【００２１】
装置を回転させるために必要なトルクは、検査ベルト１を回転させるために必要なトルクから、粒子クラッチ及び第２の検査ベルトドライブにより補償されるトルクを引いた合計である。
Ｔ＝（検査ベルトＴＢ１を回転させるために必要なトルク）−（検査ベルトＴＢ２を回転させるために必要なトルク）
Ｔ＝（３３６．５＊０．０６０３２）−（３３６．５＊０．０５９１２）
Ｔ＝０．４Ｎｍ
【００２２】
この構成に関するエネルギー分析は、粒子ブレーキ内の熱に変換するために０．２Ｋｗの力を、それが必要とするということを示す。
Ｐ＝Ｐｏｗｅｒ
Ｐ＝４９００＊（２π／６０）＊０．４Ｎｍ
Ｐ＝０．２Ｋｗ
【００２３】
粒子ブレーキに関するエネルギー分析は、熱生成が０．２Ｋｗであって、ドライブのエネルギー分析に釣り合うことを示す。
粒子クラッチにおける熱生成
Ｐｏｗｅｒ（ｗａｔｔｓ）＝ΔＲｐｍ＊（２π／６０）＊Ｔｏｒｑｕｅ
Ｐ＝３３＊（２π／６０）＊６０．９Ｎｍ
Ｐ＝０．２Ｋｗ
粒子クラッチ１００は公知であって、例えば、米国、ニューヨーク州、レイクプラシッドのプラシッド・インダストリーズ（Ｐｌａｃｉｄ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）による磁性粒子クラッチモデルＰＯＣ−４００である。“定電流”ＤＣ電源が、オープンループ制御システムにおける最高の精度を確保するために用いられる。電気的な励振を生じることなく、クラッチの入力軸及び出力軸が自由に回転する。電気的な励振を生じることなく、入力軸が出力軸に接続されるようになる。トルクは、入力電流に比例し、スリップ回転数（ｓｌｉｐ  ＲＰＭ）に対して独立である。負荷トルクが出力トルクよりも小さいにもかかわらず、クラッチは滑らずに駆動する。負荷トルクが増やされると、クラッチは、コイル入力電流によって決定されるトルクレベルで滑らかに滑る。クラッチは、４００Ｎｍまで伝達できる。
【００２４】
好ましい実施形態は磁性粒子クラッチに関連するが、トルクが制御され、あるいは設定され得る任意の滑りクラッチが、同様に動作するであろう。他方、機械的クラッチが利用可能であって、滑りトルクが望ましい値に機械的に設定され、トルク値が超えられたときにクラッチが滑り、それ故に、磁性粒子クラッチ、まとめて“滑りクラッチ”により得られる同様の効果が提供される。例えば、プレシジョントルク（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｔｏｒｋ）（ＴＭ）、モデルＭＣ１．５による永久磁石クラッチ；ポリクラッチ（Ｐｏｌｙｃｌｕｔｃｈ）（ＴＭ）スリップ−エア（Ｓｌｉｐ‐Ａｉｒｅ）（ＴＭ）空気滑りクラッチあるいは連続滑り機械クラッチ；ダイナスペード（Ｄｙｎａｓｐｅｄｅ）（ＴＭ）磁性粒子クラッチ；ボストンギア（Ｂｏｓｔｏｎ  Ｇｅａｒ）（ＴＭ）電磁クラッチ、モデルＣＢである。前述したことは一例であって、限定するものではない。
【００２５】
本発明による構成が第１の検査ベルトＴＢ２を有するため、検査されるベルトの数は倍になり、それゆえ、更なる改良された効果を有する。
【００２６】
本発明は、検査ベルトの数が倍であることにより、失われたエネルギーを補償することができる。検査条件は、様々な条件を有することが可能である。磁性粒子クラッチにおけるトルク負荷は変更可能であって、トルク付加に要求される速度も同様に変更可能であるからである。他方、ウォーターブレーキは、適切に機能するため、高回転のものを通常要求する。
【００２７】
ここに本発明の複数の実施形態が説明されたが、記載された発明の範囲と精神から逸脱することなく、変形が各部の関係と構造と方法に施されることは、当業者にとって自明である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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