JPH0740200Y2 - 線材の捩じり試験装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案はロータリーエンコーダーを伸縮検出器として用
いた線材の捩じり試験装置に関するもので、例えば管球
に用いられるタングステン、モリブデン、ニッケル、銅
等の細線材の機械的特性の一つである捩じり特性の評価
をするための線材の捩じり試験装置に関するものであ
る。

従来の技術 従来のこの種の線材の捩じり試験装置を第４図により説
明する。従来の線材の捩じり試験装置は、モーター
（１）とそのモーター（１）の軸（２）の内端に先端に
線材通し孔（９）と線材取付螺子（10）を設けた軸
（２）と一体的に回転する回転ヘッド（８）を取り付
け、モーター（１）の軸（２）の他端には機械式回転数
計（38）を取り付け、前記回転ヘッド（８）から所定間
隔をおいて丸棒形状の検出ヘッド（15）を指針（39）の
基部に取り付けて、検出ヘッド（15）と共に指針（39）
が伸縮長測定計器（40）の目盛板（41）上を回動するよ
うに形成し、伸縮長測定計器（40）の下方には重錘（4
2）を有するバランスアーム（43）を上下動するように
取り付け、更にバランスアーム（43）の先端下方部には
断線検知スイッチ（44）を取り付けて構成されている。

そして、モーター（１）で回転する回転ヘッド（８）に
設けた線材取付ネジ（10）で被試験用の線材（24）の一
端を取付け、丸棒状の検出ヘッド（15）に張り渡すと共
に、その検出ヘッド（15）に数回巻き付けて下方に垂ら
し、その他端をバランスアーム（43）に取付け、そのバ
ランスアーム（43）の重さによって線材（24）に一定の
張力を与えておき、前記モーター（１）を回転させて回
転ヘッド（８）を介してその線材（24）に捩じりを加え
ている。その線材（24）は捩じられることにより長さに
伸び、縮み（長さの増減）を生じる、その伸び、縮みに
対応して検出ヘッド（15）が回転し、伸縮長測定計器
（40）に回転変位（回転角度の変化）として伝わるの
で、回転変位による指針（39）の振れの変化を目盛板
（41）で読取り、前もって設定してある条件に基づき線
材の伸縮長さとして測定している。同時に軸（２）に連
結した機械式回転数計（38）により回転ヘッド（８）の
回転数、即ち、線材（24）の捩じり回数を読み取り測定
している。捩じり回数と、それに対応した伸縮長さとを
測定記録し、その後相関データとしてグラフ化等するこ
とで、線材の捩じり特性の評価をしている。線材（24）
が捩じられて切れるとバランスアーム（43）が落ち、そ
のバランスアーム（43）の下方に配した断線検知スイッ
チ（44）に当たるので、その断線検知スイッチ（44）が
はたらき、モーター（１）は停止する。

考案が解決しようとする課題 捩じりによる線材の伸縮長さ率は、線材の種類（材質、
太さ）により大きく異なるが、線材によっては、その伸
縮長さ率は数パーセントと小さく、伸縮長測定計器には
高い分解能と、高い精度が必要とされ、伸縮長さ率が数
十パーセントと大きい線材では、広範囲の読取りが必要
となる。

従来の装置においては伸縮長測定計器は指針方式であ
り、分解能および読取精度とも低いので測定データの信
頼性が低く、また、伸縮長さの読取れる範囲（測定でき
る範囲）も狭いので同一仕様の試験装置では測定できる
線材の種類に限界がある。

また、指針方式では読取りには熟練を要するため測定者
によっても読取値が変わることがあり更に測定データの
信頼性が低くなっている。

線材の種類（材質）によっては加熱により機械的特性が
微妙に変わるので、試験前に熱処理をしてから測定をす
ることもあるが、捩じり試験装置には熱処理の機能が無
いので熱処理専用装置で熱処理をしてから測定をしてい
るので作業能率が悪いという問題点があった。

そこで本考案は、産業用機器の自動化、例えばデジタル
表示式計量器やロボットの位置制御等の機能部品として
多用されているロータリーエンコーダーが回転起動トル
クが小さいために軽く自由に回転する（左右に無限回転
する）こと、及び精度が高く回転変位（回転角度の変
化）の分解能も高い（例えば、分解能は600分解可能/1
回転）という点に着目して捩じりによる線材の伸縮長さ
の変化を検出する伸縮検出器としてロータリーエンコー
ダーを用いて伸縮長さの変化を回転変位（回転角度の変
化）に変換し、その回転変位に応じて出力されるパルス
信号数をカウントすることにより、線材の伸縮長さを容
易に測定することができる線材の捩じり試験装置を提供
することを目的としている。

課題を解決しようとする手段 上記目的を達成するために、本考案の線材の捩じり試験
装置にあっては、モーターにより回転する線材取付装置
を有する回転ヘッドと該回転ヘッドより所定間隔をおい
て周面に線材を巻き付け得ると共に線材の伸縮に対応し
て回転し得るように形成した検出ヘッドを対設した線材
の捩じり試験装置においては、検出ヘッドの回転をパル
ス信号として出力するロータリーエンコーダーとこの出
力パルス信号を読み取る読取装置とを備えて構成したも
のである。具体的な読取手段としては、出力パルス信号
数をデジタル表示式のパルスカウンターを用いて読み取
ることや、また、パーソナルコンピューターを結合して
読み取りからデーター処理することでより効率的に測定
結果を得ることが考えられる。

また、通電方式の線材の熱処理機能を設けて、線材を捩
じり試験装置に取り付けた状態で線材の前処理としての
熱処理ができるようにすることもできる。

作用 被試験用の線材の一端を回転ヘッドに取り付け、他端を
検出ヘッドに巻き付けて、線材に一定の張力をもたせ、
回転ヘッドをモーターにより回転させると線材は捩じれ
る。線材が捩じれると、回転ヘッドと検出ヘッド間の距
離は一定であるので、検出ヘッドは線材の長さが短くな
れば回転ヘッドに向って回転し、長くなれば反対に外方
に向って回転するように働く。本考案における線材の捩
じり試験装置は、検出ヘッドのこの回転量をロータリー
エンコーダーによりパルス信号として出力し、次にこの
出力信号を読取装置により計測するものである。即ち、
線材の伸縮長さは、ロータリーエンコーダーの分解能に
比例する長さに検出ヘッドの外周の長さを設定すれば、
出力パルス信号数との比例値で読み取れる。例えば、ロ
ータリーエンコーダーの分解能を１回転当たり600分
解、検出ヘッドの外周の長さを30mmとすると、出力パル
ス信号との比例値は１パルスを、 30mm÷600分解（600パルス）＝0.05mmで読み取れる。

より正確に測定するには検出ヘッドの外周の長さに巻き
付けた線材の太さを計算に入れて、即ちその直径分小さ
く設定すればよい。

実施例 実施例について第１図〜第３図を参照して説明する。

（１）はパルスモーターを用いた回転駆動用のモーター
であって、軸（２）に取り付けたタイミングプーリー
（３）と金属製の箱体（４）外に設けられたタイミング
プーリー（５）とにタイミングベルト（６）を懸回し、
該タイミングプーリー（５）の中心部に軸孔を穿設し
て、軸（７）を取り付け、軸（７）の端部に回転ヘッド
（８）を取り付けて、タイミングプーリー（３）（５）
と回転ヘッド（８）が同期回転するように形成してい
る。回転ヘッド（８）の先端には線材通し孔（９）を穿
設し、下方には線材取付螺子（10）を設けている。（1
1）は軸（７）を支持する軸受である。（12）は回転数
計であってモーター（１）の回転数を軸（13）の回転よ
りカウントし、そのカウント数をパルス信号の回転数信
号として出力するようにモーター（１）に軸（13）を介
して取り付ける。箱体（４）外に円柱体状の検出ヘッド
（15）を取り付け、検出ヘッド（15）の基端部には箱体
（４）内の伸縮長測定計器の伸縮検出器として機能する
ロータリーエンコーダー（16）を取り付けている。検出
ヘッド（15）の先端部周面には線材通し孔（９）と直線
上になるように周溝（14）が設けられている。（17）は
ロータリーエンコーダー（16）から出る回転変位（回転
角度の変化）に応じた数のパルス信号をBCD信号に変換
するための信号交換器であって、パーソナルコンピュー
ター（18）にBCD信号を入力するように連繋している。
モーター（１）の回転速度を制御する回転速度制御回路
（19）よりパルス信号発生器（20）に回転速度制御信号
が入るようにパーソナルコンピューター（18）と回転速
度制御回路（19）とパルス信号発生器（20）を連繋し、
また、パルス信号発生器（20）よりモータードライバー
（21）に駆動パルス信号を供給するようにモータードラ
イバー（21）とパルス信号発生器（20）を連繋し、モー
タードライバー（21）よりモーター（１）に駆動電流を
供給するようにモータードライバー（21）とモーター
（１）を連繋する。また、パーソナルコンピューター
（18）よりパルス信号発生器（20）に直接回転開始、或
は停止命令信号を送り得るようにパーソナルコンピュー
ター（18）とパルス信号発生器（20）を連繋する。更
に、モーター（１）の回転数をカウントした回転数計
（12）から出る回転数信号をパーソナルコンピューター
（18）が読み取り得るように回転数計（12）とパーソナ
ルコンピューター（18）を直接連繋する。（22）はパー
ソナルコンピューター（18）の付属機器であるモニター
テレビ、（23）はプリンターである。試験対象品である
線材（24）の断線を判断して断線信号をパーソナルコン
ピューター（18）に送るため、タッチセンサー（25）と
パーソナルコンピューター（18）を連繋する。リレー
（26）はアンテナ線（27）による回路の断接を行うため
にロータリーエンコーダー（16）とタッチセンサー（2
5）間に設ける。

尚、第１図に示されるように試験の前処理として線材
（24）を熱処理するめに検出ヘッド（15）の側方に可動
式の通電用端子（37）を設け、熱処理開始スイッチ（3
2）の作動により通電用端子（37）が回動し、検出ヘッ
ド（15）の側面に接触し、熱処理用電流を検出ヘッド
（15）、回転ヘッド（８）、軸受（11）、金属製箱
（４）を介して流れ、線材（24）は加熱処理されるよう
に構成されている。（45）は絶縁部材である。（46）は
電源スイッチである。

そして被試験用の線材（24）の一端を回転ヘッド（８）
に設けた線材通し孔（９）に通して線材取付螺子（10）
で取付固定し、線材（24）を検出ヘッド（15）に数回巻
き付けて重錘（42）により線材（24）の全体に亘り一定
の張力を与える。重錘（42）の重量は線材（24）の種
類、例えば材質、太さにより選択する。回転ヘッド
（８）の回転速度をパーソナルコンピューター（18）に
入力すると回転速度制御回路（19）に回転速度が設定さ
れる。次にプログラムの実行命令を入力すると、そのパ
ーソナルコンピューター（18）によって制御された回転
速度制御回路（19）よりパルス信号発生器（20）に回転
速度制御信号が入り、同時に前記パーソナルコンピュー
ター（18）は回転開始命令信号を前記パルス信号発生器
（20）に送り、該パルス信号発生器（20）は駆動パルス
信号をモータードライバー（21）に送るので、該モータ
ードライバー（21）からはモーター（１）に駆動電流が
供給され、該モーター（１）は先にパーソナルコンピュ
ーター（18）のプログラムに設定記憶されている回転ヘ
ッド（８）との回転比率に基く回転速度で回転をする。
モーター（１）の回転数をカウントした回転数計（12）
から出る回転数信号をパーソナルコンピューター（18）
で読み取り、前記回転比率に基づく回転ヘッド（８）の
回転数を算出する。この算出した回転数を回転ヘッド
（８）と一体回転して捩じられる線材（24）の捩じり回
数のデーターとする。モーター（１）の回転は、タイミ
ングプーリー（３）の回転をタイミングベルト（６）に
よりタイミングプーリー（５）より回転ヘッド（８）に
伝達され線材（24）に捩じりを加える。線材（24）は回
転ヘッド（８）の回転により捩じられ、回転ヘッド
（８）と検出ヘッド（15）の間で長さに伸縮を生じ、こ
の伸縮の変化は検出ヘッド（15）を回転させることにな
る。即ち、線材（24）が捩じられて縮むと検出ヘッド
（15）は内方に回転するが、線材（24）が例えば重錘
（42）等により伸びれば外方に回転する。検出ヘッド
（15）の回転はロータリーエンコーダー（16）に伝達さ
れ、ロータリーエンコーダー（16）で回転変位（回転角
度の変化）としてとらえられ、その回転変位に応じた数
のパルス信号が出力される。該パルス信号は信号変換器
（17）で２進化10進信号であるBCD信号に変換され、こ
の変換されたBCD信号はパーソナルコンピューター（1
8）に送られて読み取られ、線材（24）の伸縮長さのデ
ーターとする。パーソナルコンピューター（18）は同時
に読み取った線材（24）の捩じり回数と伸縮長さを相関
データーとして処理するためのプログタムにより相関線
グラフとしてモニターテレビ（22）に表示するので線材
（24）の捩じり回数の増加に伴う伸縮長さの変化を即時
に見ることが可能である。測定終了後に、その相関線グ
ラフはプリンター（23）により印刷される。保存に必要
なデーターはパーソナルコンピューター（18）の記憶用
ディスクに保存する。測定中に線材（24）が断線する
と、タッチセンサー（25）より断線信号が出てパーソナ
ルコンピューター（18）に送られ、パーソナルコンピュ
ーター（18）よりモーター（１）の回転停止命令信号が
出てモーター（１）の回転を停止させる。回転が停止す
るとモニターテレビ（22）に表示されている相関線グラ
フはその時点で描かれているグラフの線が止まるように
パーソナルコンピューター（18）にプログラムしてあ
り、線材（24）が断線した時の伸縮長さと捩じり回転数
を知ることができる。

また、測定の前処理として線材（24）を熱処理する場合
は、操作パネル（28）に設けた熱処理用電流を調整する
ための電流調整器（29）と通電タイマー（30）とで通電
制御回路（31）に電流量と通電時間の条件を設定する。
次に、熱処理開始スイッチ（32）を操作すると小型モー
ター（33）が回転し、プーリー（34）回転により、ベル
ト（36）を介してプーリー（35）が回転して通電用端子
（37）を回動させ、通電用端子（37）を検出ヘッド（1
5）の側面に押し当て接触保持させると共に熱処理用電
流を供給すると、設定条件で熱処理用電流が検出ヘッド
（15）と線材（24）と回転ヘッド（８）と軸受（11）と
箱（４）を介して流れ、線材（24）は加熱され熱処理が
行われる。この場合、通電制御回路（31）は通電の直前
からリレー（26）を制御して熱処理中はタッチセンサー
（25）とロータリーエンコーダー（16）を接続している
アンテナ線（27）の回路を断ち、熱処理用電流がタッチ
センサー（25）に流れないようにする。

以上の実施例においては、ロータリーエンコーダー（1
6）及び回転数計（12）をパーソナルコンピューター（1
8）を介して接続している線材の捩じり試験装置を例に
説明したが、本考案はこれに限定されるものではなく、
パーソナルコンピューター（18）の代わりにパルスカウ
ンター、例えばデジタル表示式のパルスカウンターを接
続して、回転数計（12）の出すパルス信号（回転数信
号）及び伸縮検出器として機能するロータリーエンコー
ダー（16）の出すパルス信号を直接カウントし、そのパ
ルスカウンターの表示値により捩じり回数及び伸縮長さ
を読み取る線材の捩じり試験装置のように、伸縮検出器
にロータリーエンコーダーを用いてロータリーエンコー
ダーから出る回転変位に応じた数のパルス信号を読み取
って線材の伸縮長さを測定する線材の捩じり試験装置の
総てを含むものである。

考案の効果 請求項１記載の線材の捩じり試験装置においては、捩じ
り試験装置の伸縮長測定計器の伸縮検出器としてロータ
リーエンコーダーを用いると、精度が高く回転変位の分
解能も高いので測定の精度が高くなり、また、パーソナ
ルコンピューターとの結合が簡単にできるので、測定の
自動化が容易にできる。

また、ロータリーエンコーダーは無限回転するので、伸
縮長さの読取れる範囲（測定できる範囲）は非常に広く
なり、同一仕様の試験装置で多種類の線材の測定に対応
できる。

また、そのロータリーエンコーダーの出すパルス信号は
デジタル表示式のパルスカウンターでも計測できるの
で、この方式でも線材の伸縮長さの読取り精度は従来の
装置より向上し、かつ、熟練を要しないので測定者によ
ってその読取値が変わることがなく、信頼性の高い測定
データを得ることができる。

請求項２記載の線材の捩じり試験装置においては、通電
方式の線材の熱処理機能を設けて線材をその試験装置に
取付けた状態で熱処理をすることで測定の作業能率が良
くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る線材の捩じり試験装置における要
部を示す一部切欠平面図、第２図は本考案の線材の捩じ
り試験装置の正面図、第３図は本考案の制御、計測系統
を示すブロック図、第４図は従来の一例を示す線材の捩
じり試験装置の説明図である。 １…モーター、４…箱 ８…回転ヘッド、15…検出ヘッド 16…ロータリーエンコーダー、24…線材

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】モーター（１）により回転する線材取付装
   置を有する回転ヘッド（８）と該回転ヘッド（８）より
   所定間隔をおいて周面に線材（24）を巻き付け得ると共
   に線材（24）の伸縮に対応して回転し得るように形成し
   た検出ヘッド（15）を対設した線材の捩じり試験装置に
   おいて、検出ヘッド（15）の回転をパルス信号として出
   力するロータリーエンコーダー（16）と該出力パルス信
   号を読み取る読取装置とを備えたことを特徴とする線材
   の捩じり試験装置。
2. 【請求項２】検出ヘッド（15）及び回転ヘッド（８）よ
   り熱処理用電流を流して線材（24）を加熱し得るように
   熱処理装置を設けたことを特徴とする請求項１記載の線
   材の捩じり試験装置。