(57)【要約】【課題】周囲の環境に影響されることなく、被測定物から発生する振動の周波数を正確に算出することができる周波数測定装置を提供する。【解決手段】マイクロフォン１０で検出されたベルト２（被測定物）の振動波形で第１の設定値以上の振幅を検出するとパルスを発生する第１の比較器３０ｂと、前記振動波形で第２の設定値以上の振幅を検出するとパルスを発生する第２の比較器３０ｃとを備え（但し、第１の設定値＜第２の設定値）、第２の比較器３０ｃのパルスを検出したら、第１の比較器３０ｂのパルスの周波数を算出して、ベルト２から発生する振動の周波数とする。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物から発生する振動を検出する振動検出器と、振動検出器で検出された振動の振動波形に基づいて被測定物から発生する振動の周波数を算出する周波数測定装置であって、
前記振動波形で第１の設定値以上の振幅を検出するとパルスを発生する第１のパルス発生器と、前記振動波形で第２の設定値以上の振幅を検出するとパルスを発生する第２のパルス発生器とを備え（但し、第１の設定値＜第２の設定値）、
第２のパルス発生器のパルスを検出したら、第１のパルス発生器のパルスの周波数を算出して、被測定物から発生する振動の周波数とすることを特徴とする、
周波数測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の周波数測定装置を備え、
被測定物は、プーリ間に張られたベルトであり、
周波数測定装置は、ベルトを叩いた音の周波数に基づいてベルトの張力を算出する張力測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定物から発生する振動の周波数を測定する周波数測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、モータの回転力を伝達するために、プーリ間にベルトを渡したベルト装置が用いられている。ベルト装置では、一方のプーリをモータで回転させると、プーリ間に渡したベルトを介して、他方のプーリにモータの回転力が伝達さされる。この際、プーリに渡したベルトの張力が小さいと、回転力が効率よく伝達できない。また、高速回転の場合には、ベルトが撓むことでベルトが切れる場合がある。
そこで、従来より、ベルトの張力を測定する張力測定装置が用いられている。張力測定装置は、例えば、ベルトを叩き、叩いた時に発せられるベルトの振動音をマイクロフォンに入力し、ベルトの振動音の波形を分析して周波数（もしくは、周期）を算出する周波数測定装置を備え、算出した周波数からベルトの張力を算出している。ユーザーは、張力測定装置で算出されたベルトの張力が適切であるか否かを判別している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１−２８８７４５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の周波数測定装置では、工場等、周囲の雑音が大きい場所では、雑音の影響でベルトの振動音を特定できず、正確なベルトの振動音の周波数を算出できない場合があった。このような場合、この周波数測定装置を用いた張力測定装置では、正確なベルトの張力を算出できない場合があった。
そこで、周囲の環境に影響されることなく、被測定物から発生する振動の周波数を正確に算出することができる周波数測定装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの周波数測定装置である。
請求項１に記載の周波数測定装置では、被測定物から発生する振動波形で第１の設定値以上の振幅を検出するとパルスを発生する第１のパルス発生器と、被測定物から発生する振動波形で第２の設定値以上の振幅を検出するとパルスを発生する第２のパルス発生器とを備え（但し、第１の設定値＜第２の設定値）、第２のパルス発生器のパルスを検出したら、第１のパルス発生器のパルスの周波数を算出して、被測定物から発生する振動の周波数とする。
請求項１に記載の周波数測定装置を用いれば、周囲の環境に影響されることなく、例えば、周囲に雑音等があっても、被測定物から発生する振動の周波数を正確に算出することができる。
ここで、「振動の周波数」は、周期（周期＝１／周波数ｆ）でもよい。
【０００６】
また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの張力測定装置である。
請求項２に記載の張力測定装置では、被測定物は、プーリ間に張られたベルトであり、周波数測定装置は、ベルトを叩いた音の周波数に基づいてベルトの張力を算出する。
請求項２に記載の張力測定装置を用いれば、周囲の環境に影響されることなく、例えば、周囲に雑音等があっても、被測定物から発生する振動の周波数を正確に算出することができる。また、被測定物の張力を算出することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図１〜図３を用いて説明する。
本実施の形態は、周波数測定装置を、図２に示すプーリ２ａとプーリ２ｂ間に渡されたベルト（被測定物）２の張力測定装置１として用いた場合について説明する。
図１、図２に示すように、張力測定装置１には、ベルトを叩いた振動音を入力するマイクロフォン（振動検出器）１０と、マイクロフォン１０に入力された振動音に基づいてベルト２の張力等を算出する演算手段を備えた本体部３０と、一方にマイクロフォン１０が、他方に本体部３０が接続されたケーブル２０とが設けられている。
ケーブル２０は、例えば、フレキシブルケーブルであり、マイクロフォン１０と本体部３０との位置関係の自由度が高い。これにより、例えば、設備が入り組んでいる工場等でも、被測定物であるベルト２の近くにマイクロフォン１０を設ける事が容易である。
【０００８】
本体部３０には、例えば、液晶表示器等の表示器３１、キー操作部３２が設けられている。
キー操作部３２には、ＯＮ／ＯＦＦキー３２ａ、テンキー３２ｂ、ベルト２のスパン（ｍ）を設定するモードに切り替えるＳＰＡＮキー３２ｃ、ベルト２の張力（Ｎ）か振動音の周波数（Ｈｚ）のいずれかを表示器３１に表示する事を切り替えるＮ／Ｈｚ切替キー３２ｄ、ベルト２の単位質量（ｋｇ／ｍ）を設定するモードに切り替えるＭＡＳＳキー３２ｅ、記憶させた測定条件を読み出すもしくは登録する時に用いるＭＥＭ切替キー３２ｆ、測定を開始する時に用いるＳＴＡＲＴキー３２ｇが設けられている。
また、表示器３１には、ベルト２の張力（Ｎ）か振動音の周波数（Ｈｚ）のいずれかの算出値を表示する数値表示部３１ａ、現在設定されている測定条件（ベルト２のスパン、及び単位質量）を表示するＳＰＡＮ、ＭＡＳＳ表示部３１ｂ、ＭＥＭ切替キー３２ｆで選択されたメモリのメモリナンバーを表示するメモリ表示部３１ｃ、張力測定装置１に内蔵されている電池（図示していない。）の交換が必要になったら点滅する電池残量表示部３１ｄが設けられている。
【０００９】
図２に示すように、マイクロフォン１０とケーブル２０で接続された本体部３０には、マイクロフォン１０から入力されたベルトの振動音のレベルを増幅する増幅器３０ａが設けられている。増幅器３０ａは、第１の比較器３０ｂ（第１のパルス発生器）と第２の比較器３０ｃ（第２のパルス発生器）に接続されている。第１の比較器３０ｂと第２の比較器３０ｃは、それぞれＣＰＵ３０ｄに接続されている。
ＣＰＵ３０ｄは、例えば、表示器３１や、キー操作部３２とインターフェース（図示していない。）を介して接続されている。その他、本体部３０には、張力測定装置１の機能を実現するための素子を含む回路が設けられているが、本発明の要旨ではないので省略する。
尚、増幅器３０ａは、マイクロフォン１０からの振動波形の入力レベル次第では、不要である。
【００１０】
次に、張力測定装置１の動作について説明する。
張力測定装置１の動作を実行するためのプログラムは、張力測定装置１のＲＯＭ等の記憶手段（図示していない。）に記憶されていて、ＣＰＵ３０ｄにより適宜読み出して実行される。
まず、ユーザーは、キー操作部３２のＯＮ／ＯＦＦキー３２ａを操作して、張力測定装置１をオンする。
そして、張力測定の条件を設定する。例えば、ＳＰＡＮキー３２ｃを操作して、ベルト２のスパンを設定するモードにし、テンキー３２ｂを用いてベルト２のスパン（ｍ）を入力する。ここで、ベルト２のスパンとは、例えば、図２に示すように、ベルト２を渡しているプーリ２ａ、プーリ２ｂ間の軸長距離である。また、ＭＡＳＳキー３２ｅを操作してベルト２の単位質量（ｋｇ／ｍ）を設定するモードにし、テンキー３２ｂを用いてベルト２の単位質量（ｋｇ／ｍ）を入力する。これにより、設定した条件がＳＰＡＮ、ＭＡＳＳ表示部３１ｂに表示される。また、予めメモリに記憶させてある張力測定の条件を用いる場合には、ＭＥＭ切替キー３２ｆを操作し、メモリ番号をテンキー３２ｂで入力することで、当該メモリ番号を付されて記憶されている張力測定の条件がＳＰＡＮ、ＭＡＳＳ表示部３１ｂに表示される。
【００１１】
そして、ＳＴＡＲＴキー３２ｇを操作する。マイクロフォン１０は周囲の雑音を拾うので、増幅器３０ａは、図３のＡに示す波形▲１▼（時点ｔ０〜時点ｔ８）のような不規則な波形を出力する。
次に、ユーザーがベルト２の張力を測定するために、マイクロフォン１０をベルト２に近接させて、ベルト２の所定箇所を所定の道具で叩く。これにより、ベルト２から、ベルト２が叩かれたことによる振動音が発生する。ベルト２から振動音が発生すると、増幅器３０ａは、図３のＡに示す波形▲１▼（時点ｔ８〜時点ｔ１８）のような正弦波と周囲の雑音が混ざった波形を出力する。波形▲１▼（時点ｔ８〜時点ｔ１８）は、一般的に、ベルトを叩いた直後の振幅が一番大きく、徐々に減衰していくので振幅は小さくなる。
そして、ベルトの振動音がなくなったことが判別される時点（ｔ１８）で、増幅器３０ａは、再び、図３のＡに示す波形▲１▼（時点ｔ１８以降）のような雑音の不規則な波形を出力する。
【００１２】
ところで、張力測定装置１の第１の比較器３０ｂには、閾値として基準電圧Ｖｓとの差が小さい値（第１の設定値）がセットされている。例えば、
（上限の閾値ｓ１−下限の閾値ｓ２）＝２．５Ｖ
［　但し、（上限の閾値ｓ１−基準電圧Ｖｓ）＝（基準電圧Ｖｓ−下限の閾値ｓ２）　］
とする。
また、第２の比較器３０ｃには、閾値として基準電圧Ｖｓとの差が大きい値（第２の設定値）がセットされている。例えば、
（上限の閾値ｓ３−下限の閾値ｓ４）＝４Ｖ
［　但し、（上限の閾値ｓ３−基準電圧Ｖｓ）＝（基準電圧Ｖｓ−下限の閾値ｓ４）　］
とする。
これにより、第１の比較器３０ｂでは、上限及び下限の閾値のレベルが低く、測定信号の微少な変化を検出することができる。実施の形態では、第１の比較器３０ｂに図３のＡに示す波形▲１▼を入力しているので、第１の比較器３０ｂは、図３のＢに示す波形▲２▼（周波数測定信号）を出力する。
例えば、時点ｔ１では、波形▲１▼は、閾値ｓ１を増加する方向に超えているので、第１の比較器３０ｂの出力は、“Ｈ”レベルとなる。また、時点ｔ２では、波形▲１▼は、閾値ｓ２を減少する方向に超えているので、第１の比較器３０ｂの出力は、“Ｌ”レベルとなる。同様に、第１の比較器３０ｂの出力は、時点ｔ３で“Ｈ”レベル、時点ｔ４で“Ｌ”レベル、時点ｔ５で“Ｈ”レベル、時点ｔ６で“Ｌ”レベル、時点ｔ７で“Ｈ”レベル、時点ｔ９で“Ｌ”レベルとなる。以降、同様である。
一方、第２の比較器３０ｃでは、上限及び下限の閾値のレベルが高く、測定信号の中のレベルの高い変化のみを検出する。実施の形態では、第２の比較器３０ｃに図３のＡに示す波形▲１▼を入力しているので、第２の比較器３０ｃは、図３のＣに示す波形▲３▼（有効検出領域開始信号）を出力する。
例えば、時点ｔ９では、波形▲１▼は、閾値ｓ３を増加する方向に超えているので、第２の比較器３０ｃの出力は、“Ｈ”レベルとなる。また、時点ｔ１１では、波形▲１▼は、閾値ｓ４を減少する方向に超えているので、第２の比較器３０ｃの出力は、“Ｌ”レベルとなる。
【００１３】
ＣＰＵ３０ｄでは、波形▲３▼（有効検出領域開始信号）の立ち上がったタイミングをベルト２を叩いた直後のタイミングとし、有効検出領域の始まりとする。
ＣＰＵ３０ｄは、有効検出領域が始まって、最初の波形▲２▼（周波数測定信号）の立ち上がり（時点ｔ１２）から所定時間経過後まで（例えば、ベルトの振動音がなくなったことが判別される時点ｔ１８）の波形▲２▼に基づいて、波形▲２▼の周波数（もしくは周期）を算出する。そして、算出した周波数に基づいて、例えば、下記の計算式を用いてベルト２の張力（Ｔ）を算出する。
張力Ｔ＝Ａ×Ｌ２×ｆ２×Ｍ　［Ｎ］
Ａ；ベルト２の断面及び組成で定まる定数
Ｌ；プーリ２ａ、２ｂ間の軸長距離（ｍ）（ベルト２のスパン。予め、測定して設定してある。）
ｆ；波形▲２▼の周波数（Ｈｚ）
Ｍ；ベルト２の単位質量（ｋｇ／ｍ）
このように、算出したベルト２の張力（Ｔ）と、ベルト２の周波数ｆを記憶手段（図示していない。）に記憶させておく。
尚、張力Ｔの計算式は、上記計算式に限定されるものではなく、別の計算式でもよいし、上記計算式に補正を加えてもよい。
また、波形▲２▼の周波数を算出するための波形▲１▼の有効検出領域の終了時点は、ベルトの振動音がなくなったことが判別される時点ｔ１８ではなくてもよい。例えば、ＣＰＵ３０ｄが、被測定装置の振動の周波数を算出できたら、終了するようにしてもよい。また、例えば、波形▲２▼の３パルス分で波形▲２▼の周波数を算出するようにしてもよい。
【００１４】
このように、張力測定装置１のＣＰＵ３０ｄで、ベルト２の張力（Ｎ）や、ベルト２の振動音の周波数（Ｈｚ）が算出されたら、適宜、表示器３１の数値表示部３１ａに表示される。
ユーザーは、数値表示部３１ａに表示されたベルト２の張力（Ｎ）もしくは、ベルト２の振動音の周波数（Ｈｚ）を見て、ベルト２の張力が適切であるか否か判別する。
【００１５】
本発明の周波数測定装置は、実施の形態で説明した構成、外観、接続、用途、動作等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
張力測定装置１は、張力測定の条件に対応するベルト２の張力（Ｎ）や、ベルト２の振動音の周波数（Ｈｚ）の適切と判別できる閾値を算出し、適切でないと判別された場合には、アラームを出力するようにしてもよい。これによれば、ベルト２の張力が適切でない場合を認識し易い。尚、アラームは音声でもよいし、表示器３１に注意を喚起するメッセージを表示してもよい。
振動検出器は、マイクロフォン１０ではなく、振動波形を拾うことができればよい。
また、振動音は、録音しておいたものでもよい。
また、本発明の周波数測定装置は、張力測定装置以外にも応用することができる。例えば、被測定物から発生する電磁波の周波数を測定する際にも用いることができる。
また、実施の形態では、パルスの立ち上がりをトリガとして用いているが、立ち下がりを用いてもよい。
また、第１の比較器３０ｂ及び第２の比較器３０ｃは、増幅器３０ａの出力（波形▲１▼）が、閾値ｓ１及び閾値ｓ３を下から上に横切る時に立ち下がり（“Ｈ”レベル→“Ｌ”レベル）、閾値ｓ２及び閾値ｓ４を上から下に横切る時に立ち上がる（“Ｌ”レベル→“Ｈ”レベル）パルスを出力してしてもよい。
また、第２の比較器３０ｃのパルス出力は、図３のＡに示す振動波形が閾値ｓ４を減少する方向に超えたら、“Ｌ”レベルとなっているが、例えば、有効検出領域の終わり（時点ｔ１８）まで“Ｈ”レベルのままでもよい。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の周波数測定装置によれば、周囲の環境に影響されることなく、被測定物から発生する振動の周波数を正確に算出することができる。
また、請求項２に記載の張力測定装置によれば、周囲の環境に影響されることなく、被測定物から発生する振動の周波数や張力を正確に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の周波数測定装置を用いた張力測定装置の一実施の形態の外観図である。
【図２】周波数測定装置の構成を示すブロック図である。
【図３】周波数測定装置の動作を示すタイミングチャート図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　張力測定装置
２　　　　　　　　ベルト
２ａ、２ｂ　　　　プーリ
１０　　　　　　　マイクロフォン
２０　　　　　　　ケーブル
３０　　　　　　　本体部
３０ｂ　　　　　　第１の比較器
３０ｃ　　　　　　第２の比較器
３０ｄ　　　　　　ＣＰＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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