周長測定装置及び周長測定方法
【課題】 ローラ等に撓みが生じてもその撓みに影響されずに良好な測定精度を得られるようにした周長測定装置及び周長測定方法を提供する。
【解決手段】 周長測定装置（１０）は、一方が駆動側となり他方が従動側となる一対のローラ（１４、１５）、前記駆動側ローラと従動側ローラとにリング状ワークを掛け渡した状態で前記駆動側ローラと従動側ローラとの間の対向距離を拡大して前記リング状ワークに所定の張力を付与する張力付与手段（２７）、前記張力の付与方向への前記駆動側ローラの変位を検出する第１検出手段（１８）、前記張力の付与方向への前記従動側ローラの変位を検出する第２検出手段（１９）、前記第１及び第２検出手段の検出結果に基づいて前記リング状ワークの周長を演算する演算手段（２２）を備える。
【解決手段】 周長測定装置（１０）は、一方が駆動側となり他方が従動側となる一対のローラ（１４、１５）、前記駆動側ローラと従動側ローラとにリング状ワークを掛け渡した状態で前記駆動側ローラと従動側ローラとの間の対向距離を拡大して前記リング状ワークに所定の張力を付与する張力付与手段（２７）、前記張力の付与方向への前記駆動側ローラの変位を検出する第１検出手段（１８）、前記張力の付与方向への前記従動側ローラの変位を検出する第２検出手段（１９）、前記第１及び第２検出手段の検出結果に基づいて前記リング状ワークの周長を演算する演算手段（２２）を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、無段変速機（ＣＶＴ）のベルト（以下、ＣＶＴベルト）に組み込まれている薄板状の金属リングの如きリング状ワークの周長を測定する周長測定装置及び周長測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＶＴベルトは、厚さ０．２ｍｍ程度の薄い金属リングを多数枚重ねたものに、スチール製のエレメントを連続して嵌め込んで一体化したものである（たとえば、非特許文献１参照）。
【０００３】
図４は、ＣＶＴベルトの外観図である。この図において、ＣＶＴベルト１は、多数枚（たとえば、１２枚程度）の金属リング２ａを積み重ねた二連のベルト積層体２に、多数個（たとえば、４００個程度）のスチール製のエレメント３ａからなるエレメント積層体３を担持させて組み立てられ、アセンブリ化されている。
【０００４】
各々の金属リング２ａの周長（リング一周の長さ）は、積層内周側から外周側（またはその逆）にかけて所定の周長差が付くように高精度に設定されていなければならない。これは、隣接する金属リング２ａの接触面間に均一な微小間隙（オイル潤滑用の隙間）を確保する必要があることに加え、特定の金属ベルト２ａに応力が集中しないようにするため、つまり、二連のベルト積層体２の全体で大きな張力を引き受けるようにするための要求である。
【０００５】
このような金属リングの周長を測定する従来技術としては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。この従来技術は、モータによって駆動される駆動側ローラと、回転フリーで且つ前記駆動側ローラとの相対的な離隔距離が自在に変化する従動側ローラと、前記従動側ローラに荷重をかけて前記駆動側ローラと従動側ローラとの対向距離を拡大方向に変化させることにより、それらの両ローラに掛け渡されたリング状ワーク（上記の金属リング２ａに相当）に張力を与える張力付与手段と、前記従動側ローラの変位を検出する測定手段とを備える。
【０００６】
【非特許文献１】宮地知巳著“理想の変速機ＣＶＴの性能を最大限に引き出す”、［online］、［平成１４年８月２５日検索］、インターネット＜URL:http://www.idemitsu.co.jp/lube/cvt/cvtbody2.html＞
【特許文献１】特開平１１−２８１３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の従来技術にあっては、以下に説明するように、周長測定の精度が不十分であり、改善すべき余地がある。
【０００８】
図５（ａ）は、従来技術の概念図である。この図に示すように、従来技術では、駆動側ローラ４と従動側ローラ５とにリング状ワーク６を掛け渡し、従動側ローラ５に荷重７をかけてリング状ワーク６に張力を与えた状態で、駆動側ローラ４を動かしてリング状ワーク６を周回移動させながら、従動側ローラ５の変位を測定手段８で検出し、その変位量からリング状ワーク６の周長を測定する。
【０００９】
ここで、荷重７の大きさ（質量Ｗ）は、リング状ワーク６の厚みや幅及び素材等によって一概には言えないが、リング状ワーク６を便宜的に前記のＣＶＴベルト１の金属ベルト２ａとすれば、例えば、３０Ｋｇｆ程度といったかなりの重さになる。荷重７の役割は、従動側ローラ５を、その質量Ｗで重力方向（下方）に引っ張って位置を変えることにより、リング状ワーク６にあらかじめ定められた適切な張力を付与することにある。
【００１０】
図５（ｂ）は、張力付与時の概念図である。この図に示すように、質量Ｗを従動側ローラ５のシャフト５ａに加えると、リング状ワーク６が掛け渡された駆動側ローラ４と従動側ローラ５の双方に矢印Ａ、Ｂで示す方向の力Ｐａ、Ｐｂが作用する。さて、駆動側ローラ４とそのシャフト４ａ及び従動側ローラ５とそのシャフト５ａは、金属等によって成形された剛体部材である。このため、かかる力Ｐａ、Ｐｂが加えられてたとしても大きな変形は生じないと考えられていたが、本件発明者等の検証によれば、実際には、上記の力Ｐａ、Ｐｂによって駆動側ローラ４と従動側ローラ５の双方に矢印Ａ、Ｂ方向の微小な撓み（図中の破線参照）が生じ、その撓みに伴い、周長測定に誤差を生じていることが判明した。しかも、その撓みの大きさは常に一定ではなく、例えば、熱の影響や周長測定の時間の経過に伴って微妙に変動することも判明した。
【００１１】
そこで、本発明は、ローラやシャフトなどに撓みが生じてもその撓みに影響されずに良好な測定精度を得られるようにした周長測定装置及び周長測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の発明は、一方が駆動側となり他方が従動側となる一対のローラ（駆動側ローラ及び従動側ローラ）と、前記駆動側ローラと従動側ローラとにリング状ワークを掛け渡した状態で前記駆動側ローラと従動側ローラとの間の対向距離を拡大して前記リング状ワークに所定の張力を付与する張力付与手段と、前記張力の付与方向への前記駆動側ローラの変位を検出する第１検出手段と、前記張力の付与方向への前記従動側ローラの変位を検出する第２検出手段と、前記第１及び第２検出手段の検出結果に基づいて前記リング状ワークの周長を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする周長測定装置である。
請求項２記載の発明は、前記周長演算手段は、前記駆動側ローラの半外周長をＡ、前記従動側ローラの半外周長をＢ、前記駆動側ローラと従動側ローラの軸芯間距離をＣとしたとき、前記第１及び第２検出手段の検出結果からＣを求め、且つ、前記リング状ワークの周長Ｌを、式「Ｌ＝Ａ＋Ｂ＋２Ｃ」に従って求めることを特徴とする請求項１記載の周長測定装置である。
請求項３記載の発明は、一方が駆動側となり他方が従動側となる一対のローラ（駆動側ローラ及び従動側ローラ）にリング状ワークを掛け渡した状態で前記駆動側ローラと従動側ローラとの間の対向距離を拡大して前記リング状ワークに所定の張力を付与する張力付与工程と、前記張力の付与方向への前記駆動側ローラの変位を検出する第１検出工程と、前記張力の付与方向への前記従動側ローラの変位を検出する第２検出工程と、前記第１及び第２検出工程の検出結果に基づいて前記リング状ワークの周長を演算する演算工程とを含むことを特徴とする周長測定方法である。
請求項４記載の発明は、前記周長演算工程は、前記駆動側ローラの半外周長をＡ、前記従動側ローラの半外周長をＢ、前記駆動側ローラと従動側ローラの軸芯間距離をＣとしたとき、前記第１及び第２検出手段の検出結果からＣを求め、且つ、前記リング状ワークの周長Ｌを、式「Ｌ＝Ａ＋Ｂ＋２Ｃ」に従って求めることを特徴とする請求項３記載の周長測定方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、２つの検出手段、すなわち、リング状ワークの張力の付与方向への駆動側ローラの変位を検出する第１検出手段と、同張力の付与方向への従動側ローラの変位を検出する第２検出手段の各々の検出結果に基づいてリング状ワークの周長が測定される。
ここで、前記の張力付与に伴う撓みが駆動側プーリや従動側プーリに生じていた場合、その撓みは、駆動側プーリや従動側プーリの変位の一部として前記２つの検出手段で検出される。
したがって、本発明によれば、駆動側プーリや従動側プーリの撓みを包含する、２つの検出手段の検出結果に基づいてリング状ワークの周長を測定するので、撓みの大小にかかわらず、正確な周長測定を行うことができ、測定精度の向上を図ることができる。
また、リング状ワークの周長Ｌを、式「Ｌ＝Ａ＋Ｂ＋２Ｃ」に従って求めるようにすれば、仮に駆動側ローラと従動側ローラのいずれか一方または双方に撓みが生じていたとしても、その撓みは駆動側ローラと従動側ローラの軸芯間距離Ｃに含まれるから、撓みの大小にかかわらず、正確な周長測定を行うことができ、測定精度の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明における様々な細部の特定ないし実例および数値や文字列その他の記号の例示は、本発明の思想を明瞭にするための、あくまでも参考であって、それらのすべてまたは一部によって本発明の思想が限定されないことは明らかである。また、周知の手法、周知の手順、周知のアーキテクチャおよび周知の回路構成等（以下「周知事項」）についてはその細部にわたる説明を避けるが、これも説明を簡潔にするためであって、これら周知事項のすべてまたは一部を意図的に排除するものではない。かかる周知事項は本発明の出願時点で当業者の知り得るところであるので、以下の説明に当然含まれている。
【００１５】
図１は、実施形態における周長測定装置の外観図である。この図において、周長測定装置１０は、床面等に載置されるベース１１の上に固定された立方体状の筐体１２の一側面（図では裏面）に動力源としてのモータ１３を取り付けるとともに、筐体１２の一側面の対向面に、そのモータ１３によって回転駆動される駆動側ローラ１４と、その駆動側ローラ１４に対して昇降自在な従動側ローラ１５とが取り付けられている。
【００１６】
駆動側ローラ１４のシャフト１４ａと従動側ローラ１５のシャフト１５ａは、それぞれ円筒状のハウジング１６、１７を介して回転自在に筐体１２に支持されている。ただし、駆動側ローラ１４のシャフト１４ａを支持する図中上方のハウジング１６（以下、駆動側ハウジング１６という）が筐体１２に堅固に取り付けられており、その位置が変化しないのに対して、従動側ローラ１５のシャフト１５ａを支持する図中下方のハウジング１７（以下、従動側ハウジング１７という）は、駆動側ハウジング１６に対する離隔距離が自在に変化するように筐体１２に取り付けられている点で相違し、これによって、上記のとおり、駆動側ローラ１４に対する従動側ローラ１５の昇降自在性を確保している。
【００１７】
駆動側ハウジング１６の外周面上の所定位置には、第一のリニアゲージ１８の測定子１８ａが当接しており、さらに、従動側ハウジング１７の外周面上の所定位置にも、第二のリニアゲージ１９の測定子１９ａが当接している。
【００１８】
ここで、第一のリニアゲージ１８及び第二のリニアゲージ１９のそれぞれの測定子１８ａ、１９ａの当接位置は、次のとおりである。
【００１９】
今、図示のように、駆動側ローラ１４と従動側ローラ１５にリング状ワーク２０（例えば、冒頭で説明した金属リング２ａ）を掛け渡し、従動側ローラ１５に荷重２７（図２参照）をかけてリング状ワーク２０に所要の張力を付与した場合、その張力の方向は、駆動側ローラ１４と従動側ローラ１５の各々の回転中心を通る直線２１に沿った方向となる。
【００２０】
第一のリニアゲージ１８の測定子１８ａの当接位置は、駆動側ハウジング１６の外周面上の直線２１と交差する上下二つの位置のうち従動側ハウジング１７から遠い方の位置、つまり、駆動側ハウジング１６の外周面上の上部位置１６ａである。また、第二のリニアゲージ１９の測定子１９ａの当接位置は、従動側ハウジング１７の外周面上の直線２１と交差する上下二つの位置のうち駆動側ハウジング１６から遠い方の位置、つまり、従動側ハウジング１７の外周面上の下部位置１７ａである。
【００２１】
第一のリニアゲージ１８は、駆動側ハウジング１６の変位、詳細には、駆動側ハウジング１６の直線２１方向の変位を検出し、第二のリニアゲージ１９は、従動側ハウジング１７の変位、詳細には、従動側ハウジング１７の直線２１方向の変位を検出し、いずれも、その検出結果を周長測定部２２に出力する。周長測定部２２は、第一のリニアゲージ１８及び第二のリニアゲージ１９の検出結果に基づいて、リング状ワーク２０の周長を測定し、その測定結果を、例えば、数値やグラフまたはその他の態様で表示するために不図示の表示部に出力する。
【００２２】
なお、第一のリニアゲージ１８及び第二のリニアゲージ１９は、筐体１２から延びるアーム２３の先端に取り付けられている。
【００２３】
図２は、周長測定装置の要部断面図である。この図において、モータ１３によって回転駆動される駆動側ローラ１４のシャフト１４ａは、ベアリング２４等を介して駆動側ハウジング１６に回転自在に支持されており、この駆動側ハウジング１６は、筐体１２に堅固に取り付けられている。一方、従動側ローラ１５のシャフト１５ａも、ベアリング２５等を介して従動側ハウジング１７に回転自在に支持されているが、この従動側ハウジング１７は、筐体１２に形成された上下方向のガイド溝１２ａ、１２ｂに沿って上下に移動可能なように取り付けられている。このため、従動側ハウジング１７に支持されたシャフト１５ａの先端の従動側ローラ１５が、その位置を上下に変更できるようになっており、したがって、位置固定の駆動側ローラ１４に対して従動側ローラ１５の位置が自在に上下するので、駆動側ローラ１４と従動側ローラ１５との間の離隔距離が自由に変更されるようになっている。
【００２４】
従動側ハウジング１７には、模式的に示す接続部材２６を介して質量Ｗの荷重２７がつり下げられており、従動側ハウジング１７は、この質量Ｗを受けて、ガイド溝１２ａ、１２ｂに沿って重力方向に垂下するようになっている。このため、駆動側ローラ１４と従動側ローラ１５に掛け渡されたリング状ワーク２０に対して、質量Ｗに対応した大きさの張力が付与されるようになっている。
【００２５】
さて、このような構造を有する本実施形態の周長測定装置１０においても、冒頭で説明した従来技術と同様に、リング状ワーク２０に張力を付与した際に、駆動側ローラ１４と従動側ローラ１４に微小ではあるが撓みが生じる。
【００２６】
図３は、撓みの概念図である。この図に示すように、駆動側ローラ１４と従動側ローラ１５にリング状ワーク２０を掛け渡した状態で、従動側ローラ１５の側に質量Ｗを加えると、図中の矢印２８、２９に示すような力Ｐａ、Ｐｂが駆動側ローラ１４と従動側ローラ１５に作用する。これにより、駆動側ローラ１４と従動側ローラ１５は、互いに接近する方向に首を振りながら撓む（破線参照；ただし、図では誇張して描いている）。
【００２７】
こうした撓みは、例えば、駆動側ローラ１４と従動側ローラ１５、それらのシャフト１４ａ、１５ａ、及び、それらのハウジング（駆動側ハウジング１６、従動側ハウジング１７）の強度を高め、且つ、それらのサイズを大きくし、しかも、各々の部材間の遊びを少なくするなどの対策を講じることによって、ある程度減少させることは可能であるが、完全に撓みをなくすことは、コスト面等から現実的に不可能である。
【００２８】
なお、図３では、第一のリニアセンサ１８の接触子１８ａを駆動側ローラ１４に掛け渡されたリング状ワーク２０の表面に当接させており、同様に、第二のリニアセンサ１９の接触子１９ａを従動側ローラ１５に掛け渡されたリング状ワーク２０の表面に当接させているが、これは、図示の都合である。実際には、前記の説明のとおり、第一のリニアセンサ１８の接触子１８ａは、駆動側ハウジング１６の外周面上の上部位置１６ａに当接し、第二のリニアセンサ１９の接触子１９ａは、従動側ハウジング１７の外周面上の下部位置１７ａに当接している。
【００２９】
以下、第一のリニアセンサ１８及び第二のリニアセンサ１９の各々の接触子１８ａ、１９ａは、図示のとおり、駆動側ローラ１４と従動側ローラ１５に掛け渡されたリング状ワーク２０の表面に当接しているものとして説明を進める。
【００３０】
本実施形態のポイントは、従来１個しか備えられていなかったリニアセンサ（図５の測定手段８参照）を２個（第一のリニアセンサ１８と第二のリニアセンサ１９）備えるようにし、且つ、それらの２個のリニアセンサからの検出信号に基づいて、上記の撓みに影響されることなく、リング状ワーク２０の周長測定の精度向上を図ることにある。
【００３１】
このことについて詳しく説明する。第一のリニアセンサ１８の検出結果Δａは、駆動側ローラ１４の現在位置を示し、第二のリニアセンサ１９の検出結果Δｂは、従動側ローラ１５の現在位置を示すが、駆動側ローラ１４と従動側ローラ１５に掛け渡されたリング状ワーク２０に張力を付与すると、従動側ローラ１５が下方に移動し、その移動量が第二のリニアセンサ１９の検出結果Δｂで示される。リング状ワーク２０の周長Ｌは、温度補償等の補正値を無視すれば、次式（１）で与えられる。
【００３２】
Ｌ＝Ａ＋Ｂ＋２Ｃ ・・・・（１）
【００３３】
ここで、Ａは駆動側ローラ１４の半外周長、Ｂは従動側ローラ１５の半外周長、Ｃは駆動側ローラ１４と従動側ローラ１５の軸芯間距離である。
【００３４】
第一のリニアセンサ１８の接触子１８ａの当接位置から駆動側ローラ１４の軸芯までの距離は駆動側ローラ１４の半径Ｄａで与えられ、第二のリニアセンサ１９の接触子１９ａの当接位置から従動側ローラ１５の軸芯までの距離は従動側ローラ１５の半径Ｄｂで与えられる。
【００３５】
周長測定部２２は、駆動側ローラ１４の半外周長Ａと従動側ローラ１５の半外周長Ｂ及び駆動側ローラ１４の半径Ｄａと従動側ローラ１５の半径Ｄｂをそれぞれ定数として保持する。そして、第一のリニアセンサ１８の検出結果ΔａにＤａを加えて駆動側ローラ１４の軸芯位置を計算すると共に、第二のリニアセンサ１９の検出結果ΔｂにＤｂを加えて従動側ローラ１５の軸芯位置を計算し、それらの計算結果から駆動側ローラ１４と従動側ローラ１５の軸芯間の距離Ｃを割り出し、前式（１）に基づいて、リング状ワーク２０の周長Ｌを求める。
【００３６】
さて、撓みが生じている場合、その撓み量は、第一のリニアセンサ１８の検出結果Δａと第二のリニアセンサ１９の検出結果Δｂに含まれる。すなわち、駆動側ローラ１４の側の撓み量をＸａ、従動側ローラ１５の側の撓み量をＸｂとするならば、ΔａはＸａを含み、ΔｂはＸｂを含むことになる。
【００３７】
しかしながら、本実施形態の構成によれば、かかる撓み量Ｘａ、Ｘｂが含まれていても、リング状ワーク２０の周長Ｌの測定結果に何らの影響を与えない。撓み量Ｘａ、Ｘｂも、実質的には、駆動側ローラ１４と従動側ローラ１５の各々の変位分であるからである。
【００３８】
すなわち、上記のように、第一のリニアセンサ１８の検出結果ΔａにＤａを加えて駆動側ローラ１４の軸芯位置を計算すると共に、第二のリニアセンサ１９の検出結果ΔｂにＤｂを加えて従動側ローラ１５の軸芯位置を計算し、それらの計算結果から駆動側ローラ１４と従動側ローラ１５の軸芯間の距離Ｃを割り出し、前式（１）に基づいて、リング状ワーク２０の周長Ｌを求めるようにすれば、仮にそれらの検出結果Δａ、Δｂに撓み量Ｘａ、Ｘｂが含まれていたとしても、その撓み量Ｘａ、Ｘｂを考慮して周長Ｌが求められるため、撓みの発生に伴う周長測定の精度悪化を招くことがない。
【００３９】
これに対して、冒頭の従来技術（図５参照）では、従動側ローラ５の変位を検出する単一の測定手段８しか備えないため、仮に、駆動側ローラ４と従動側ローラ５の各々に撓み量Ｘａ、Ｘｂが発生したとすると、測定手段８は、従動側ローラ５の変位（撓み量Ｘｂを含む）しか検出しないので、従動側ローラ５の撓み量Ｘｂを考慮した周長が求められるものの、駆動側ローラ４の撓み量Ｘａが計算外となってしまうため、結局、撓み量Ｘａに相当する周長測定精度の悪化を免れない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施形態における周長測定装置の外観図である。
【図２】周長測定装置の要部断面図である。
【図３】撓みの概念図である。
【図４】ＣＶＴベルトの外観図である。
【図５】従来技術の概念図及び張力付与時の概念図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０ 周長測定装置
１４ 駆動側ローラ
１５ 従動側ローラ
１８ 第一のリニアゲージ（第１検出手段）
１９ 第二のリニアゲージ（第２検出手段）
２０ リング状ワーク
２７ 荷重（張力付与手段）
２２ 周長測定部（演算手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、無段変速機（ＣＶＴ）のベルト（以下、ＣＶＴベルト）に組み込まれている薄板状の金属リングの如きリング状ワークの周長を測定する周長測定装置及び周長測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＶＴベルトは、厚さ０．２ｍｍ程度の薄い金属リングを多数枚重ねたものに、スチール製のエレメントを連続して嵌め込んで一体化したものである（たとえば、非特許文献１参照）。
【０００３】
図４は、ＣＶＴベルトの外観図である。この図において、ＣＶＴベルト１は、多数枚（たとえば、１２枚程度）の金属リング２ａを積み重ねた二連のベルト積層体２に、多数個（たとえば、４００個程度）のスチール製のエレメント３ａからなるエレメント積層体３を担持させて組み立てられ、アセンブリ化されている。
【０００４】
各々の金属リング２ａの周長（リング一周の長さ）は、積層内周側から外周側（またはその逆）にかけて所定の周長差が付くように高精度に設定されていなければならない。これは、隣接する金属リング２ａの接触面間に均一な微小間隙（オイル潤滑用の隙間）を確保する必要があることに加え、特定の金属ベルト２ａに応力が集中しないようにするため、つまり、二連のベルト積層体２の全体で大きな張力を引き受けるようにするための要求である。
【０００５】
このような金属リングの周長を測定する従来技術としては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。この従来技術は、モータによって駆動される駆動側ローラと、回転フリーで且つ前記駆動側ローラとの相対的な離隔距離が自在に変化する従動側ローラと、前記従動側ローラに荷重をかけて前記駆動側ローラと従動側ローラとの対向距離を拡大方向に変化させることにより、それらの両ローラに掛け渡されたリング状ワーク（上記の金属リング２ａに相当）に張力を与える張力付与手段と、前記従動側ローラの変位を検出する測定手段とを備える。
【０００６】
【非特許文献１】宮地知巳著“理想の変速機ＣＶＴの性能を最大限に引き出す”、［online］、［平成１４年８月２５日検索］、インターネット＜URL:http://www.idemitsu.co.jp/lube/cvt/cvtbody2.html＞
【特許文献１】特開平１１−２８１３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の従来技術にあっては、以下に説明するように、周長測定の精度が不十分であり、改善すべき余地がある。
【０００８】
図５（ａ）は、従来技術の概念図である。この図に示すように、従来技術では、駆動側ローラ４と従動側ローラ５とにリング状ワーク６を掛け渡し、従動側ローラ５に荷重７をかけてリング状ワーク６に張力を与えた状態で、駆動側ローラ４を動かしてリング状ワーク６を周回移動させながら、従動側ローラ５の変位を測定手段８で検出し、その変位量からリング状ワーク６の周長を測定する。
【０００９】
ここで、荷重７の大きさ（質量Ｗ）は、リング状ワーク６の厚みや幅及び素材等によって一概には言えないが、リング状ワーク６を便宜的に前記のＣＶＴベルト１の金属ベルト２ａとすれば、例えば、３０Ｋｇｆ程度といったかなりの重さになる。荷重７の役割は、従動側ローラ５を、その質量Ｗで重力方向（下方）に引っ張って位置を変えることにより、リング状ワーク６にあらかじめ定められた適切な張力を付与することにある。
【００１０】
図５（ｂ）は、張力付与時の概念図である。この図に示すように、質量Ｗを従動側ローラ５のシャフト５ａに加えると、リング状ワーク６が掛け渡された駆動側ローラ４と従動側ローラ５の双方に矢印Ａ、Ｂで示す方向の力Ｐａ、Ｐｂが作用する。さて、駆動側ローラ４とそのシャフト４ａ及び従動側ローラ５とそのシャフト５ａは、金属等によって成形された剛体部材である。このため、かかる力Ｐａ、Ｐｂが加えられてたとしても大きな変形は生じないと考えられていたが、本件発明者等の検証によれば、実際には、上記の力Ｐａ、Ｐｂによって駆動側ローラ４と従動側ローラ５の双方に矢印Ａ、Ｂ方向の微小な撓み（図中の破線参照）が生じ、その撓みに伴い、周長測定に誤差を生じていることが判明した。しかも、その撓みの大きさは常に一定ではなく、例えば、熱の影響や周長測定の時間の経過に伴って微妙に変動することも判明した。
【００１１】
そこで、本発明は、ローラやシャフトなどに撓みが生じてもその撓みに影響されずに良好な測定精度を得られるようにした周長測定装置及び周長測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の発明は、一方が駆動側となり他方が従動側となる一対のローラ（駆動側ローラ及び従動側ローラ）と、前記駆動側ローラと従動側ローラとにリング状ワークを掛け渡した状態で前記駆動側ローラと従動側ローラとの間の対向距離を拡大して前記リング状ワークに所定の張力を付与する張力付与手段と、前記張力の付与方向への前記駆動側ローラの変位を検出する第１検出手段と、前記張力の付与方向への前記従動側ローラの変位を検出する第２検出手段と、前記第１及び第２検出手段の検出結果に基づいて前記リング状ワークの周長を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする周長測定装置である。
請求項２記載の発明は、前記周長演算手段は、前記駆動側ローラの半外周長をＡ、前記従動側ローラの半外周長をＢ、前記駆動側ローラと従動側ローラの軸芯間距離をＣとしたとき、前記第１及び第２検出手段の検出結果からＣを求め、且つ、前記リング状ワークの周長Ｌを、式「Ｌ＝Ａ＋Ｂ＋２Ｃ」に従って求めることを特徴とする請求項１記載の周長測定装置である。
請求項３記載の発明は、一方が駆動側となり他方が従動側となる一対のローラ（駆動側ローラ及び従動側ローラ）にリング状ワークを掛け渡した状態で前記駆動側ローラと従動側ローラとの間の対向距離を拡大して前記リング状ワークに所定の張力を付与する張力付与工程と、前記張力の付与方向への前記駆動側ローラの変位を検出する第１検出工程と、前記張力の付与方向への前記従動側ローラの変位を検出する第２検出工程と、前記第１及び第２検出工程の検出結果に基づいて前記リング状ワークの周長を演算する演算工程とを含むことを特徴とする周長測定方法である。
請求項４記載の発明は、前記周長演算工程は、前記駆動側ローラの半外周長をＡ、前記従動側ローラの半外周長をＢ、前記駆動側ローラと従動側ローラの軸芯間距離をＣとしたとき、前記第１及び第２検出手段の検出結果からＣを求め、且つ、前記リング状ワークの周長Ｌを、式「Ｌ＝Ａ＋Ｂ＋２Ｃ」に従って求めることを特徴とする請求項３記載の周長測定方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、２つの検出手段、すなわち、リング状ワークの張力の付与方向への駆動側ローラの変位を検出する第１検出手段と、同張力の付与方向への従動側ローラの変位を検出する第２検出手段の各々の検出結果に基づいてリング状ワークの周長が測定される。
ここで、前記の張力付与に伴う撓みが駆動側プーリや従動側プーリに生じていた場合、その撓みは、駆動側プーリや従動側プーリの変位の一部として前記２つの検出手段で検出される。
したがって、本発明によれば、駆動側プーリや従動側プーリの撓みを包含する、２つの検出手段の検出結果に基づいてリング状ワークの周長を測定するので、撓みの大小にかかわらず、正確な周長測定を行うことができ、測定精度の向上を図ることができる。
また、リング状ワークの周長Ｌを、式「Ｌ＝Ａ＋Ｂ＋２Ｃ」に従って求めるようにすれば、仮に駆動側ローラと従動側ローラのいずれか一方または双方に撓みが生じていたとしても、その撓みは駆動側ローラと従動側ローラの軸芯間距離Ｃに含まれるから、撓みの大小にかかわらず、正確な周長測定を行うことができ、測定精度の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明における様々な細部の特定ないし実例および数値や文字列その他の記号の例示は、本発明の思想を明瞭にするための、あくまでも参考であって、それらのすべてまたは一部によって本発明の思想が限定されないことは明らかである。また、周知の手法、周知の手順、周知のアーキテクチャおよび周知の回路構成等（以下「周知事項」）についてはその細部にわたる説明を避けるが、これも説明を簡潔にするためであって、これら周知事項のすべてまたは一部を意図的に排除するものではない。かかる周知事項は本発明の出願時点で当業者の知り得るところであるので、以下の説明に当然含まれている。
【００１５】
図１は、実施形態における周長測定装置の外観図である。この図において、周長測定装置１０は、床面等に載置されるベース１１の上に固定された立方体状の筐体１２の一側面（図では裏面）に動力源としてのモータ１３を取り付けるとともに、筐体１２の一側面の対向面に、そのモータ１３によって回転駆動される駆動側ローラ１４と、その駆動側ローラ１４に対して昇降自在な従動側ローラ１５とが取り付けられている。
【００１６】
駆動側ローラ１４のシャフト１４ａと従動側ローラ１５のシャフト１５ａは、それぞれ円筒状のハウジング１６、１７を介して回転自在に筐体１２に支持されている。ただし、駆動側ローラ１４のシャフト１４ａを支持する図中上方のハウジング１６（以下、駆動側ハウジング１６という）が筐体１２に堅固に取り付けられており、その位置が変化しないのに対して、従動側ローラ１５のシャフト１５ａを支持する図中下方のハウジング１７（以下、従動側ハウジング１７という）は、駆動側ハウジング１６に対する離隔距離が自在に変化するように筐体１２に取り付けられている点で相違し、これによって、上記のとおり、駆動側ローラ１４に対する従動側ローラ１５の昇降自在性を確保している。
【００１７】
駆動側ハウジング１６の外周面上の所定位置には、第一のリニアゲージ１８の測定子１８ａが当接しており、さらに、従動側ハウジング１７の外周面上の所定位置にも、第二のリニアゲージ１９の測定子１９ａが当接している。
【００１８】
ここで、第一のリニアゲージ１８及び第二のリニアゲージ１９のそれぞれの測定子１８ａ、１９ａの当接位置は、次のとおりである。
【００１９】
今、図示のように、駆動側ローラ１４と従動側ローラ１５にリング状ワーク２０（例えば、冒頭で説明した金属リング２ａ）を掛け渡し、従動側ローラ１５に荷重２７（図２参照）をかけてリング状ワーク２０に所要の張力を付与した場合、その張力の方向は、駆動側ローラ１４と従動側ローラ１５の各々の回転中心を通る直線２１に沿った方向となる。
【００２０】
第一のリニアゲージ１８の測定子１８ａの当接位置は、駆動側ハウジング１６の外周面上の直線２１と交差する上下二つの位置のうち従動側ハウジング１７から遠い方の位置、つまり、駆動側ハウジング１６の外周面上の上部位置１６ａである。また、第二のリニアゲージ１９の測定子１９ａの当接位置は、従動側ハウジング１７の外周面上の直線２１と交差する上下二つの位置のうち駆動側ハウジング１６から遠い方の位置、つまり、従動側ハウジング１７の外周面上の下部位置１７ａである。
【００２１】
第一のリニアゲージ１８は、駆動側ハウジング１６の変位、詳細には、駆動側ハウジング１６の直線２１方向の変位を検出し、第二のリニアゲージ１９は、従動側ハウジング１７の変位、詳細には、従動側ハウジング１７の直線２１方向の変位を検出し、いずれも、その検出結果を周長測定部２２に出力する。周長測定部２２は、第一のリニアゲージ１８及び第二のリニアゲージ１９の検出結果に基づいて、リング状ワーク２０の周長を測定し、その測定結果を、例えば、数値やグラフまたはその他の態様で表示するために不図示の表示部に出力する。
【００２２】
なお、第一のリニアゲージ１８及び第二のリニアゲージ１９は、筐体１２から延びるアーム２３の先端に取り付けられている。
【００２３】
図２は、周長測定装置の要部断面図である。この図において、モータ１３によって回転駆動される駆動側ローラ１４のシャフト１４ａは、ベアリング２４等を介して駆動側ハウジング１６に回転自在に支持されており、この駆動側ハウジング１６は、筐体１２に堅固に取り付けられている。一方、従動側ローラ１５のシャフト１５ａも、ベアリング２５等を介して従動側ハウジング１７に回転自在に支持されているが、この従動側ハウジング１７は、筐体１２に形成された上下方向のガイド溝１２ａ、１２ｂに沿って上下に移動可能なように取り付けられている。このため、従動側ハウジング１７に支持されたシャフト１５ａの先端の従動側ローラ１５が、その位置を上下に変更できるようになっており、したがって、位置固定の駆動側ローラ１４に対して従動側ローラ１５の位置が自在に上下するので、駆動側ローラ１４と従動側ローラ１５との間の離隔距離が自由に変更されるようになっている。
【００２４】
従動側ハウジング１７には、模式的に示す接続部材２６を介して質量Ｗの荷重２７がつり下げられており、従動側ハウジング１７は、この質量Ｗを受けて、ガイド溝１２ａ、１２ｂに沿って重力方向に垂下するようになっている。このため、駆動側ローラ１４と従動側ローラ１５に掛け渡されたリング状ワーク２０に対して、質量Ｗに対応した大きさの張力が付与されるようになっている。
【００２５】
さて、このような構造を有する本実施形態の周長測定装置１０においても、冒頭で説明した従来技術と同様に、リング状ワーク２０に張力を付与した際に、駆動側ローラ１４と従動側ローラ１４に微小ではあるが撓みが生じる。
【００２６】
図３は、撓みの概念図である。この図に示すように、駆動側ローラ１４と従動側ローラ１５にリング状ワーク２０を掛け渡した状態で、従動側ローラ１５の側に質量Ｗを加えると、図中の矢印２８、２９に示すような力Ｐａ、Ｐｂが駆動側ローラ１４と従動側ローラ１５に作用する。これにより、駆動側ローラ１４と従動側ローラ１５は、互いに接近する方向に首を振りながら撓む（破線参照；ただし、図では誇張して描いている）。
【００２７】
こうした撓みは、例えば、駆動側ローラ１４と従動側ローラ１５、それらのシャフト１４ａ、１５ａ、及び、それらのハウジング（駆動側ハウジング１６、従動側ハウジング１７）の強度を高め、且つ、それらのサイズを大きくし、しかも、各々の部材間の遊びを少なくするなどの対策を講じることによって、ある程度減少させることは可能であるが、完全に撓みをなくすことは、コスト面等から現実的に不可能である。
【００２８】
なお、図３では、第一のリニアセンサ１８の接触子１８ａを駆動側ローラ１４に掛け渡されたリング状ワーク２０の表面に当接させており、同様に、第二のリニアセンサ１９の接触子１９ａを従動側ローラ１５に掛け渡されたリング状ワーク２０の表面に当接させているが、これは、図示の都合である。実際には、前記の説明のとおり、第一のリニアセンサ１８の接触子１８ａは、駆動側ハウジング１６の外周面上の上部位置１６ａに当接し、第二のリニアセンサ１９の接触子１９ａは、従動側ハウジング１７の外周面上の下部位置１７ａに当接している。
【００２９】
以下、第一のリニアセンサ１８及び第二のリニアセンサ１９の各々の接触子１８ａ、１９ａは、図示のとおり、駆動側ローラ１４と従動側ローラ１５に掛け渡されたリング状ワーク２０の表面に当接しているものとして説明を進める。
【００３０】
本実施形態のポイントは、従来１個しか備えられていなかったリニアセンサ（図５の測定手段８参照）を２個（第一のリニアセンサ１８と第二のリニアセンサ１９）備えるようにし、且つ、それらの２個のリニアセンサからの検出信号に基づいて、上記の撓みに影響されることなく、リング状ワーク２０の周長測定の精度向上を図ることにある。
【００３１】
このことについて詳しく説明する。第一のリニアセンサ１８の検出結果Δａは、駆動側ローラ１４の現在位置を示し、第二のリニアセンサ１９の検出結果Δｂは、従動側ローラ１５の現在位置を示すが、駆動側ローラ１４と従動側ローラ１５に掛け渡されたリング状ワーク２０に張力を付与すると、従動側ローラ１５が下方に移動し、その移動量が第二のリニアセンサ１９の検出結果Δｂで示される。リング状ワーク２０の周長Ｌは、温度補償等の補正値を無視すれば、次式（１）で与えられる。
【００３２】
Ｌ＝Ａ＋Ｂ＋２Ｃ ・・・・（１）
【００３３】
ここで、Ａは駆動側ローラ１４の半外周長、Ｂは従動側ローラ１５の半外周長、Ｃは駆動側ローラ１４と従動側ローラ１５の軸芯間距離である。
【００３４】
第一のリニアセンサ１８の接触子１８ａの当接位置から駆動側ローラ１４の軸芯までの距離は駆動側ローラ１４の半径Ｄａで与えられ、第二のリニアセンサ１９の接触子１９ａの当接位置から従動側ローラ１５の軸芯までの距離は従動側ローラ１５の半径Ｄｂで与えられる。
【００３５】
周長測定部２２は、駆動側ローラ１４の半外周長Ａと従動側ローラ１５の半外周長Ｂ及び駆動側ローラ１４の半径Ｄａと従動側ローラ１５の半径Ｄｂをそれぞれ定数として保持する。そして、第一のリニアセンサ１８の検出結果ΔａにＤａを加えて駆動側ローラ１４の軸芯位置を計算すると共に、第二のリニアセンサ１９の検出結果ΔｂにＤｂを加えて従動側ローラ１５の軸芯位置を計算し、それらの計算結果から駆動側ローラ１４と従動側ローラ１５の軸芯間の距離Ｃを割り出し、前式（１）に基づいて、リング状ワーク２０の周長Ｌを求める。
【００３６】
さて、撓みが生じている場合、その撓み量は、第一のリニアセンサ１８の検出結果Δａと第二のリニアセンサ１９の検出結果Δｂに含まれる。すなわち、駆動側ローラ１４の側の撓み量をＸａ、従動側ローラ１５の側の撓み量をＸｂとするならば、ΔａはＸａを含み、ΔｂはＸｂを含むことになる。
【００３７】
しかしながら、本実施形態の構成によれば、かかる撓み量Ｘａ、Ｘｂが含まれていても、リング状ワーク２０の周長Ｌの測定結果に何らの影響を与えない。撓み量Ｘａ、Ｘｂも、実質的には、駆動側ローラ１４と従動側ローラ１５の各々の変位分であるからである。
【００３８】
すなわち、上記のように、第一のリニアセンサ１８の検出結果ΔａにＤａを加えて駆動側ローラ１４の軸芯位置を計算すると共に、第二のリニアセンサ１９の検出結果ΔｂにＤｂを加えて従動側ローラ１５の軸芯位置を計算し、それらの計算結果から駆動側ローラ１４と従動側ローラ１５の軸芯間の距離Ｃを割り出し、前式（１）に基づいて、リング状ワーク２０の周長Ｌを求めるようにすれば、仮にそれらの検出結果Δａ、Δｂに撓み量Ｘａ、Ｘｂが含まれていたとしても、その撓み量Ｘａ、Ｘｂを考慮して周長Ｌが求められるため、撓みの発生に伴う周長測定の精度悪化を招くことがない。
【００３９】
これに対して、冒頭の従来技術（図５参照）では、従動側ローラ５の変位を検出する単一の測定手段８しか備えないため、仮に、駆動側ローラ４と従動側ローラ５の各々に撓み量Ｘａ、Ｘｂが発生したとすると、測定手段８は、従動側ローラ５の変位（撓み量Ｘｂを含む）しか検出しないので、従動側ローラ５の撓み量Ｘｂを考慮した周長が求められるものの、駆動側ローラ４の撓み量Ｘａが計算外となってしまうため、結局、撓み量Ｘａに相当する周長測定精度の悪化を免れない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施形態における周長測定装置の外観図である。
【図２】周長測定装置の要部断面図である。
【図３】撓みの概念図である。
【図４】ＣＶＴベルトの外観図である。
【図５】従来技術の概念図及び張力付与時の概念図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０ 周長測定装置
１４ 駆動側ローラ
１５ 従動側ローラ
１８ 第一のリニアゲージ（第１検出手段）
１９ 第二のリニアゲージ（第２検出手段）
２０ リング状ワーク
２７ 荷重（張力付与手段）
２２ 周長測定部（演算手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方が駆動側となり他方が従動側となる一対のローラ（駆動側ローラ及び従動側ローラ）と、
前記駆動側ローラと従動側ローラとにリング状ワークを掛け渡した状態で前記駆動側ローラと従動側ローラとの間の対向距離を拡大して前記リング状ワークに所定の張力を付与する張力付与手段と、
前記張力の付与方向への前記駆動側ローラの変位を検出する第１検出手段と、
前記張力の付与方向への前記従動側ローラの変位を検出する第２検出手段と、
前記第１及び第２検出手段の検出結果に基づいて前記リング状ワークの周長を演算する演算手段と
を備えたことを特徴とする周長測定装置。
【請求項２】
前記周長演算手段は、
前記駆動側ローラの半外周長をＡ、前記従動側ローラの半外周長をＢ、前記駆動側ローラと従動側ローラの軸芯間距離をＣとしたとき、
前記第１及び第２検出手段の検出結果からＣを求め、且つ、
前記リング状ワークの周長Ｌを、式「Ｌ＝Ａ＋Ｂ＋２Ｃ」に従って求めることを特徴とする請求項１記載の周長測定装置。
【請求項３】
一方が駆動側となり他方が従動側となる一対のローラ（駆動側ローラ及び従動側ローラ）にリング状ワークを掛け渡した状態で前記駆動側ローラと従動側ローラとの間の対向距離を拡大して前記リング状ワークに所定の張力を付与する張力付与工程と、
前記張力の付与方向への前記駆動側ローラの変位を検出する第１検出工程と、
前記張力の付与方向への前記従動側ローラの変位を検出する第２検出工程と、
前記第１及び第２検出工程の検出結果に基づいて前記リング状ワークの周長を演算する演算工程と
を含むことを特徴とする周長測定方法。
【請求項４】
前記周長演算工程は、
前記駆動側ローラの半外周長をＡ、前記従動側ローラの半外周長をＢ、前記駆動側ローラと従動側ローラの軸芯間距離をＣとしたとき、
前記第１及び第２検出手段の検出結果からＣを求め、且つ、
前記リング状ワークの周長Ｌを、式「Ｌ＝Ａ＋Ｂ＋２Ｃ」に従って求めることを特徴とする請求項３記載の周長測定方法。
【請求項１】
一方が駆動側となり他方が従動側となる一対のローラ（駆動側ローラ及び従動側ローラ）と、
前記駆動側ローラと従動側ローラとにリング状ワークを掛け渡した状態で前記駆動側ローラと従動側ローラとの間の対向距離を拡大して前記リング状ワークに所定の張力を付与する張力付与手段と、
前記張力の付与方向への前記駆動側ローラの変位を検出する第１検出手段と、
前記張力の付与方向への前記従動側ローラの変位を検出する第２検出手段と、
前記第１及び第２検出手段の検出結果に基づいて前記リング状ワークの周長を演算する演算手段と
を備えたことを特徴とする周長測定装置。
【請求項２】
前記周長演算手段は、
前記駆動側ローラの半外周長をＡ、前記従動側ローラの半外周長をＢ、前記駆動側ローラと従動側ローラの軸芯間距離をＣとしたとき、
前記第１及び第２検出手段の検出結果からＣを求め、且つ、
前記リング状ワークの周長Ｌを、式「Ｌ＝Ａ＋Ｂ＋２Ｃ」に従って求めることを特徴とする請求項１記載の周長測定装置。
【請求項３】
一方が駆動側となり他方が従動側となる一対のローラ（駆動側ローラ及び従動側ローラ）にリング状ワークを掛け渡した状態で前記駆動側ローラと従動側ローラとの間の対向距離を拡大して前記リング状ワークに所定の張力を付与する張力付与工程と、
前記張力の付与方向への前記駆動側ローラの変位を検出する第１検出工程と、
前記張力の付与方向への前記従動側ローラの変位を検出する第２検出工程と、
前記第１及び第２検出工程の検出結果に基づいて前記リング状ワークの周長を演算する演算工程と
を含むことを特徴とする周長測定方法。
【請求項４】
前記周長演算工程は、
前記駆動側ローラの半外周長をＡ、前記従動側ローラの半外周長をＢ、前記駆動側ローラと従動側ローラの軸芯間距離をＣとしたとき、
前記第１及び第２検出手段の検出結果からＣを求め、且つ、
前記リング状ワークの周長Ｌを、式「Ｌ＝Ａ＋Ｂ＋２Ｃ」に従って求めることを特徴とする請求項３記載の周長測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−１０８１１４（Ｐ２００７−１０８１１４Ａ）
【公開日】平成１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３０１５６２（Ｐ２００５−３０１５６２）
【出願日】平成１７年１０月１７日（２００５．１０．１７）
【出願人】（０００２３１３５０）ジヤトコ株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月１７日（２００５．１０．１７）
【出願人】（０００２３１３５０）ジヤトコ株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
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