JPH04361111A - 曲げ変位測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は曲げ変位測定装置に関す
る。詳しくは、ロボット機構部に取り付けられた押圧ロ
ッドで被測定試料を曲げ変形させ、力センサと変位セン
サを用いて押圧力と変位の関係を測定する際に、被測定
試料の支持を安定化して測定条件を常に一定にすること
により曲げ変位データの測定精度を向上するための曲げ
変位測定装置の被測定試料の支持機構などの改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータ，ワード
プロセッサ，プリンタなどの軽量化の強い要請があって
、その筺体などの構造設計の分野で各種プラスチックモ
ールド製品が多く使用されるようになってきた。

【０００３】そのために、これら素材の薄肉化を図り必
要最小限の強度を与える極限的な設計が試みられている
。これら構造体の多くは変形し易い柔構造体であり、製
品の信頼性を確保するためには外力がかゝったときの変
形，たとえば、弾性変形のみならず塑性変形やクリープ
変形などに充分配慮する必要がある。

【０００４】このような曲げ変形や歪み分布などを測定
する装置としては下記説明のごとく既に本発明者らによ
り提案されているものがある（特願平０２−１６６８７
７参照）。

【０００５】図４は曲げ変位測定装置の構成例を示す図
である。たとえば、プラスチックモールド成形された被
測定試料２を、試料載置台１０’の支持機構１により両
端で支持する。

【０００６】被測定試料２に変形操作を行うために、た
とえば，直交型ロボット装置のロボット機構部（Ａ）８
ａのアクチュエータ部先端の図示してないアームに接続
具を介して，たとえば、６軸の力センサ５と、力センサ
５の可動部（力センサに荷重をかける部分）に押圧ロッ
ド３が取り付けられている。

【０００７】一方、被測定試料２の変位を測定するため
に、たとえば，直交型ロボット装置のロボット機構部（
Ｂ）８ｂのアクチュエータ部先端の図示してないアーム
に接続具を介して変位センサ４，たとえば、レーザ光を
用いる非接触式の三角測距変位計が取り付けられている
。

【０００８】いま、ＣＰＵ６にあるレベルの押圧力指令
値が与えられると、制御装置（Ａ）７ａからあるレベル
の動作電流ｉが流れてロボット機構部（Ａ）８ａの図示
してないモータを駆動し、力センサ５に接続された押圧
ロッド３を所定位置に移動させ、指令された押圧力で被
測定試料２を押圧する。移動位置信号はモータに接続さ
れたエンコーダ出力として制御装置（Ａ）７ａとＣＰＵ
６にフィ−ドバックされる。また、押圧ロッド３がＺ軸
方向移動によりその先端が被測定試料２に当接し、押圧
変形させた時の力は力センサ５により検出されて、同じ
く制御装置（Ａ）７ａとＣＰＵ６に力信号として送られ
る。

【０００９】また、被測定試料２が変形されると変位セ
ンサ４により被測定試料２の変位データが検出される。 被測定試料２の各位置の変位は制御装置（Ｂ）８ｂとロ
ボット機構部（Ｂ）８ｂにより変位センサ４の位置ある
いは角度を変えながら測定すればよく、位置情報と各位
置における変位データはＣＰＵ６に送られてる。

【００１０】以上の力信号データと変位データをＣＰＵ
６で演算処理し、たとえば，曲げ変位測定データや歪み
−応力の相関データなどの形でＸ−Ｙプロッタ９などに
出力表示されるようになっている。

【００１１】図５はロボット機構部の例を示す図で、同
図（イ）は上面図，同図（ロ）は側面図である。ロボッ
ト機構部８ａおよび８ｂはいずれも，たとえば、４自由
度の直交型ロボット機構部の本体が図示したごとき架台
上に搭載され、各本体のアクチュエータ先端のアーム８
０ａおよび８０ｂにはそれぞれ力センサ５（その先端に
押圧ロッド３）および変位センサ４が取り付けられてい
る。

【００１２】被測定試料２は試料載置台１０’の支持機
構１’によって両端で支持され、試料載置台１０’は本
体の架台とは別に試料用の架台に搭載されている。力セ
ンサ５には図示してないフランジ付きの接続具が接続さ
れ、その接続具は一方のロボット機構部８ａのアーム８
０ａの先端に，たとえば、ネジ込み接続される。そして
、その反対側の力センサ可動部に押圧ロッド３がネジ止
めされている。また、変位センサ４は他方のロボット機
構部８ｂのアーム８０ｂの先端に適当な接続具を介して
，たとえば、ネジ込み接続されている。

【００１３】図６は従来の試料載置台の例を示す図で、
同図（イ）は上面図，同図（ロ）は側面図である。たと
えば、試料載置台１０’はベースの上に２本の支柱を立
て、その上端の平面部を支持機構１’としており、被測
定試料２の両端を図示したごとくバランスよく載置して
支持する〔同図（イ）、および，同図（ロ）の破線部を
参照〕。

【００１４】そして、被測定試料２の中央部を，たとえ
ば、図示してないロボット機構部に取り付けられた押圧
ロッド３で垂直に押圧して変形させ、その変位を図示し
てない変位センサで測定するようにしている〔同図（ロ
）に図示した実線部の図形を参照〕。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の被測定試料
２の支持機構１’の構造は、被測定試料２を単に載置す
ればよいので構造も簡単で、かつ，操作も極めて容易で
ある特長がある。

【００１６】しかし、プラスチックモールド製品のよう
な被測定試料は極めて変形し易く、たとえば，図６（ロ
）に示したように大きな変形を与えると上下方向だけで
なく水平方向にも被測定試料２は移動してしまう。

【００１７】簡単のために支持部では摩擦力が水平方向
に働くとし、左側の支持部における摩擦力をＦ１，右側
の支持部における摩擦力をＦ２とすると、一般に，Ｆ１
とＦ２は等しくないので、その大小により被測定試料２
の水平方向の変位の様子が異なってくる。たとえば、Ｆ
１＜Ｆ２とすれば図６（ロ）に示したように左側の支持
位置では被測定試料２の端部は水平方向，すなわち、右
側に移動する。摩擦力の値は測定条件や被測定試料によ
り影響を受け、被測定試料が右側に移動したり左側に移
動し測定条件が一定せず曲げ変形や歪み−応力特性の測
定精度や算出精度が悪くなると言う問題があり、その解
決が求められている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、両端に支
持機構１を具えた試料載置台１０に被測定試料２を載置
し、該被測定試料２を押圧ロッド３で押圧して変形させ
、変位センサ４により変形量を測定する曲げ変位測定装
置において、前記試料載置台１０の支持機構１が、前記
被測定試料２の支持位置を押圧力に直角な方向に移動さ
せる機構を具えるようにした曲げ変位測定装置によって
解決することができる。具体的には、前記支持機構１の
移動機構がころがり機構によって構成されるようにすれ
ば効果的に解決できる。

【００１９】

【作用】本発明の曲げ変位測定装置では、被測定試料２
の両端を支持する支持機構１として被測定試料２の支持
位置を押圧力に直角な方向に移動させる機構，たとえば
、ころがり軸受を用いたころがり機構によって構成して
いるので、左右両端における摩擦力Ｆ１＝Ｆ２〜０とな
り被測定試料２の種類に依存することなく水平方向の移
動は両端ともフリーであり、測定条件は常に一定となっ
て曲げ変形や歪み−応力特性の測定精度や算出精度が向
上するのである。

【００２０】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す図で、同図（
イ）は上面図，同図（ロ）はＡ−Ａ’側断面図，同図（
ハ）は要部構造図である。

【００２１】図中、１０は本発明の試料載置台、１はそ
の支持機構、１１は回動軸、１２はころがり軸受である
。なお、前記の諸図面で説明したものと同等の部分につ
いては同一符号を付し、かつ、同等部分についての説明
は省略する。

【００２２】試料載置台１０としては、たとえば，長さ
４５０ｍｍ，巾１００ｍｍ，厚さ１５ｍｍのＡｌ合金製
のベースに、２本のＡｌ合金製の支柱を所定の距離，た
とえば、３５０ｍｍ離して立て、それぞれの上端部に同
一特性のころがり機構を有する支持機構１を設けた。

【００２３】本実施例の支持機構１は、たとえば，直径
２ｍｍφのステンレススチール製の丸棒で、その両端に
ころがり軸受１２が装着されて低摩擦力で回動可能に構
成されたものである。

【００２４】被測定試料２としては，たとえば、長さ３
００ｍｍ，巾３０ｍｍ，厚さ３ｍｍのＡＢＳ樹脂製のプ
ラスチックモールド板を用い、その両端をそれぞれ支持
機構１の上に載置した。

【００２５】押圧ロッド３は直径６ｍｍφ，先端の丸み
が３ｍｍＳＲのステンレススチール製のものである。試
料載置台１０に載置した被測定試料２の中央部を図示し
てないロボット機構部に取り付けられた押圧ロッド３で
押圧すると、同図（ロ）に示したように被測定試料２は
垂直変位と同時に水平方向にも移動するが、支持機構１
にころがり軸受を用いたころがり機構を使用しているの
で、左右両端における摩擦力がともに殆ど０となり被測
定試料２の水平方向の移動は両端ともフリーで同一の距
離だけ移動していることがわかる。この結果、測定の境
界条件は常に一定となって測定精度が大巾に向上した。

【００２６】図２は曲げ変位測定データの例を示す図で
、同図（イ）は押圧力を増していったときの被測定試料
２の変形状態の模式図，同図（ロ）は同演算データのグ
ラフ表示例である。

【００２７】図中、（１）〜（５）は押圧力を０から次
第に増加して行った状態であり、同図（ロ）では縦軸に
歪みを横軸に位置，すなわち、一方の端部からの距離を
図示してあり、被測定試料２の表面（押圧している側）
での歪みを表したもので正の符号は伸び歪み，負の符号
は圧縮歪みを表している。なお、パラメータには押圧力
の大きさをとってある。

【００２８】実線は上記本発明の実施例による測定結果
で極めて安定したデータが精度よく得られている。一方
、従来の支持機構の試料載置台を用いて測定すると、被
測定試料２の両端での摩擦力の差による水平方向の位置
移動不均衡が原因となって、本来圧縮歪みだけが生じる
はずなのに、破線で表したように伸び歪みが生じるとい
う異常な測定結果が生じてしまう。

【００２９】すなわち、従来例の測定データは被測定試
料２の真の特性を表さず、支持機構による局部的力の負
荷が不均衡になったために生じたものであり、これに対
して本発明実施例の場合には被測定試料２の真の特性が
精度よく求められることがわかる。

【００３０】なお、これらのデータから被測定試料２の
歪み−応力特性などが計算できることは言うまでもない
。図３は本発明の他の実施例を示す図で、同図（イ）は
上面図，同図（ロ）は側面図である。

【００３１】図中、１３はスライド軸受である。なお、
前記の諸図面で説明したものと同等の部分については同
一符号を付し、かつ、同等部分についての説明は省略す
る。本実施例の支持機構１の移動機構は、いわゆる，よ
く知られたスライド軸受１３によって構成されており、
スライド軸受１３を橋架して，たとえば、Ａｌ合金製の
板が設けられていることが特徴である。

【００３２】したがって、本実施例の支持機構１の場合
、同図（ロ）に図示したごときサイドリブを有するよう
な被測定試料２などの特殊形状の場合にも適用できる利
点がある。

【００３３】なお、上記実施例は例を示したものであり
、本発明の趣旨に添うものである限り、使用する部品や
構成，寸法などは適宜好ましいもの、あるいはそれらの
組み合わせを用いてよいことは言うまでもない。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば被
測定試料２の両端を支持する支持機構１として被測定試
料２の支持位置を押圧力に直角な方向に移動させる機構
，たとえば、ころがり軸受を用いたころがり機構によっ
て構成しているので、左右両端における摩擦力Ｆ１＝Ｆ
２〜０となり被測定試料２の種類に依存することなく水
平方向の移動は両端ともフリーであり、測定条件は常に
一定となって曲げ変形や歪み−応力特性の測定精度や算
出精度が向上し曲げ変位測定装置の性能向上に寄与する
ところが極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図である。

【図２】曲げ変位測定データの例を示す図である。

【図３】本発明の他の実施例を示す図である。

【図４】曲げ変位測定装置の構成例を示す図である。

【図５】ロボット機構部の例を示す図である。

【図６】従来の試料載置台の例を示す図である。

【符号の説明】

１は支持機構、 ２は被測定試料、 ３は押圧ロッド、 ４は変位センサ、 ５は力センサ、 ６はＣＰＵ、 ７（７ａ，７ｂ）は制御装置、 ８（８ａ，８ｂ）はロボット機構部、 ９はＸ−Ｙプロッタ、 １１は回動軸、 １２はころがり軸受、 １３はスライド軸受、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　両端に支持機構（１）を具えた試料載
   置台（１０）に被測定試料（２）を載置し、該被測定試
   料（２）を押圧ロッド（３）で押圧して変形させ、変位
   センサ（４）により変形量を測定する曲げ変位測定装置
   において、前記試料載置台（１０）の支持機構（１）が
   、前記被測定試料（２）の支持位置を押圧力に直角な方
   向に移動させる機構を具えることを特徴とした曲げ変位
   測定装置。
2. 【請求項２】　　前記支持機構（１）の移動機構がころ
   がり機構によって構成されることを特徴とした請求項１
   記載の曲げ変位測定装置。