JPH09251006A - 携帯型強度判定装置 - Google Patents

携帯型強度判定装置

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JPH09251006A
JPH09251006A JP5957396A JP5957396A JPH09251006A JP H09251006 A JPH09251006 A JP H09251006A JP 5957396 A JP5957396 A JP 5957396A JP 5957396 A JP5957396 A JP 5957396A JP H09251006 A JPH09251006 A JP H09251006A
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JP
Japan
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strength
young
subject
wood
data
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JP5957396A
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English (en)
Inventor
Michio Kawanaka
道夫 川中
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Shizuoka Seiki Co Ltd
Original Assignee
Shizuoka Seiki Co Ltd
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/023—Solids
    • G01N2291/0238—Wood

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 持ち運びを容易とするとともに、被検体の強
度等級の判定を極めて容易に行うこと。 【解決手段】 小型マイクロホン４０によってとらえた
木材２０の振動音の信号を、Ａ／Ｄ変換手段４２によっ
てディジタル信号に変換すると、固有振動判定部４３が
そのディジタル信号に基づき木材２０の固有振動値を求
める。ヤング係数判定部４４が、ダイヤルスイッチ１４
及びセットスイッチ１５の組み合せによる操作によって
の長さデータと、セットスイッチ１５及び選択スイッチ
１６の組み合せによる操作によっての種別データと、固
有振動判定部４３からの固有振動値とに基づいてヤング
係数を求め、強度等級判定部４５がそのヤング係数に基
づき強度等級を判定すると、出力手段である表示部１３
がその判定結果を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被検体をハンマ等で軽
く打撃し、被検体に振動を励起させる方法によって木材
等の被検体の強度等級判定を行う携帯型強度判定装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】たとえば木材の機械的強度は、木材を叩
いたときに発生する打音の振動数との相関関係を利用す
ることにより判定可能であるということが知られてい
る。
【０００３】振動数は、物体の大きさが一定であれば、
硬い程高く軟らかい程低い。また硬さが一定であれば、
物体の大きさが大きい程低く、小さい程高い。したがっ
て、このような共振現象を利用し、木材の寸法と弾性率
によって決まる音の高さ（振動の周波数）を計測し、振
動理論から逆に弾性率を計測することが可能であるた
め、木材の機械的強度を判定することが可能となる。
【０００４】このような木材の機械的強度を判定するよ
うにしたものとして、たとえば特公平６−７８９７４号
公報には、試験体の種類や寸法に応じて自動的にフィル
タの遮断周波数を設定する機能をコンピュータに取り入
れ、材料のヤング率を考慮してその統計的下限値と振動
理論式からフィルタの遮断周波数を決定し、コンピュー
タを介してローパスフィルタの遮断周波数を自動設定す
る方式が開示されている。
【０００５】このような方式によれば、計測にあたり知
識のない者であっても、その取り扱いが容易となるもの
の、特に荷重センサ系によって重量を検知する必要があ
るため、システム全体が大がかりなものとなるばかり
か、計測の度に木材を荷重センサ系に運ぶ必要があるこ
とから、その計測が煩雑なものとなっている。
【０００６】また、たとえば特開平６−１８３８８号公
報には、打撃手段によって木材の木口面を打撃し、発生
した振動数を振動数感知手段によって感知し、この振動
数に基づいて木材のヤング率を求めることにより木材の
等級を判別する方式が開示されている。
【０００７】このような方式によれば、木材の木口面を
打撃するのみで木材のヤング率を求めることができるた
め、一般的に撓みにくい梁桁材等の等級判別も容易に行
うことができるものの、フレームに木材支持部、打撃手
段及び振動数感知手段が設置された構成であるため、上
記同様にシステム全体が大がかりなものとなるばかり
か、判別の度に木材を木材支持部に運ぶ必要があること
から、その判別が煩雑なものとなっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このように、上述した
従来の方法によって木材の機械的強度を判定するように
したものでは、いずれもシステム全体が大がかりなもの
となるばかりか、計測或は判定の度に木材を荷重センサ
系又は木材支持部に運ぶ必要があることから、その計測
或は判定が煩雑なものとなっている。
【０００９】本発明は、このような事情に対処してなさ
れたもので、持ち運びを容易とするとともに、被検体の
強度等級の判定を極めて容易に行うことができる携帯型
強度判定装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、装置本体に組み込まれた小型マイクロホ
ンによって被検体を叩いたときに発生する振動音をとら
え、この振動音に基づいて前記被検体の強度判定を行う
携帯型強度判定装置であって、前記装置本体には、前記
小型マイクロホンを通して得られた前記被検体の発生す
る振動音の信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換
手段と、Ａ／Ｄ変換して得られた信号から前記被検体の
固有振動値を求める固有振動判定手段と、前記被検体の
長さデータを入力する長さデータ入力手段と、前記被検
体の種類に応じた種別データを入力する種別データ入力
手段と、前記固有振動値、前記長さデータ及び前記種別
データから前記被検体のヤング係数を求めるヤング係数
判定手段と、このヤング係数判定手段によって求められ
たヤング係数に基づき、前記被検体の強度等級を判定す
る強度等級判定手段と、この強度等級判定手段によって
判定された判定結果を出力する出力手段とが組み込まれ
ていることを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明の携帯型強度判定装置では、小型マイク
ロホンによってとらえた被検体を叩いたときに発生する
振動音の信号を、Ａ／Ｄ変換手段によってディジタル信
号に変換すると、固有振動判定手段がそのディジタル信
号に基づき被検体の固有振動値を求める。
【００１２】そして、ヤング係数判定手段が、長さデー
タ入力手段からの長さデータと、種別データ入力手段か
らの種別データと、固有振動判定手段からの固有振動値
とに基づいてヤング係数を求め、強度等級判定手段がそ
のヤング係数に基づき強度等級を判定すると、出力手段
がその判定結果を出力する。
【００１３】したがって、装置本体に小型マイクロホン
を含め、強度等級の判定結果を得るための各種機能を組
み込んだ構成としたので、小型且つ軽量なものとするこ
とができ、持ち運びが容易となる。
【００１４】また、被検体の強度等級を判定する場合に
は、判定すべき被検体の長さデータと種別データとを予
め入力しておき、小型マイクロホンを被検体に押し当て
て被検体を叩いたときに発生する振動音を取り込むだけ
でよく、しかも従来のように、被検体を荷重センサ系や
木材支持部に運ぶ必要がなくなるため、判定作業が極め
て容易となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の詳細
を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の携帯型強
度判定装置の一実施の形態を示すものであり、装置本体
１０の上面側には電源をオン／オフする電源スイッチ１
１が設けられている。装置本体１０の正面側の上段に
は、マイクパッド１２が設けられており、後述する被検
体である木材２０の木口面に押し当てることにより、周
囲の雑音が取り込まれないようになっている。
【００１６】装置本体１０の正面側の中段には、表示部
１３が設けられており、判定に要する後述の長さデータ
や樹種データの入力指示を表示したり、計測された木材
２０の固有振動数を表示したり、強度等級の判定結果を
表示したりする。
【００１７】装置本体１０の正面側の下段には、ダイヤ
ルスイッチ１４、セットスイッチ１５、選択スイッチ１
６及びバッテリ監視ランプ１７が設けられている。そし
て、木材２０の長さデータは、ダイヤルスイッチ１４及
びセットスイッチ１５の組み合せによって入力すること
ができる。また、樹種データはセットスイッチ１５及び
選択スイッチ１６の組み合せによって入力することがで
きる。
【００１８】図２は、装置本体１０の内部構成を示すも
のである。同図に示すように、小型マイクロホン４０に
よって取り込まれた木材２０の木口面からの固有振動数
は増幅部４１によって所定レベルまで増幅された後、Ａ
／Ｄ変換部４２によってディジタル信号に変換される
と、固有振動数判定部４３によって固有振動数が求めら
れるようになっている。
【００１９】長さデータ出力部４６は、上記のダイヤル
スイッチ１４及びセットスイッチ１５の組み合せによっ
ての入力に基づいて、長さデータを出力するものであ
る。樹種データ出力部４７は、上記のセットスイッチ１
５及び選択スイッチ１６の組み合せによっての入力に基
づいて、樹種データを出力するものである。
【００２０】ここで、長さデータ出力部４６及び樹種デ
ータ出力部４７から出力される長さデータ及び樹種デー
タは、上記各スイッチの組み合せによって新たなデータ
の入力が行われるまで、これら長さデータ出力部４６及
び樹種データ出力部４７に保持される。
【００２１】また、樹種データ出力部４７から出力され
る樹種データは、図５に示すように、たとえばスギ、ヒ
ノキ、ベイマツ毎に対応させて設けられている１ａ〜３
ｂで示す区分データである。この区分データ１ａ〜３ｂ
には、品種を示すデータと、密度ρを示すデータや水
分、形状（丸太、角材等）、形態（樹皮付き等）等のデ
ータとが含まれている。
【００２２】ヤング係数判定部４４は、長さデータ出力
部４６から出力される長さデータと、樹種データ出力部
４７から出力される樹種データと、固有振動数判定部４
３から出力される固有振動数を示すデータとに基づい
て、ヤング係数を求めるものである。
【００２３】ここで、ヤング係数判定部４４における演
算式は、 Ｅ（ヤング係数）＝４・Ｌ2 ・ρ・ｆr 2 但し、Ｌは長さ、ρは密度、ｆr は固有振動数である。
強度等級判定部４５は、ヤング係数判定部４４によって
求められたヤング系数値に基づき、木材２０の強度を判
定するものであり、この判定された強度は表示部１３に
よって表示される。
【００２４】すなわち、図６に示すように、強度はたと
えば１〜５のランクに区分されており、表示部１３には
同図の（ランク表示）で示す内容が表示される。
【００２５】続いて、以上のような構成の携帯型強度判
定装置の動作を、図３及び図４を用いて説明する。ま
ず、電源スイッチ１１をオンさせた状態で、長さデータ
及び樹種データを入力する（ステップ４０１，４０
２）。これらのデータの入力に際して、まず樹種データ
を入力する場合には、セットスイッチ１５及び選択スイ
ッチ１６の組み合せによる入力操作を行う。
【００２６】すなわち、セットスイッチ１５を操作する
と、表示部１３の表示内容が、樹種データの入力待ち受
け状態となる。ちなみに、このセットスイッチ１５を操
作する毎に表示部１３の表示内容が、樹種データの入力
待ち受け状態と長さデータの入力待ち受け状態とに切り
換えられる。
【００２７】この状態で、選択スイッチ１６を操作する
と、この操作毎に図５に示した１ａ〜３ｂまでのそれぞ
れの適用品種に対応した区分データが表示される。そこ
で、たとえば被検体である木材２０がスギの場合には、
選択スイッチ１６の操作によって区分データ１ａを表示
させ、この状態でセットスイッチ１５を操作することに
より、樹種データ出力部４７から木材２０のスギに対応
した樹種データが出力される。
【００２８】一方、長さデータを入力する場合には、ダ
イヤルスイッチ１４及びセットスイッチ１５の組み合せ
による入力操作を行う。すなわち、セットスイッチ１５
を操作して、表示部１３の表示内容を、長さデータの入
力待ち受け状態とする。
【００２９】この状態で、ダイヤルスイッチ１４を操作
し、被検体である木材２０の寸法を入力する。この場
合、ダイヤルスイッチ１４の回転に応じて表示部１３に
表示される寸法表示が変化するため、所定の寸法が表示
された場合には、この状態でセットスイッチ１５を操作
することにより、長さデータ出力部４６から長さデータ
が出力される。
【００３０】これらのデータのセットが完了した後、図
３に示すように、マイクパッド１２を木材２０の木口面
に軽く押し当てる。これにより、周囲の雑音が取り込ま
れないようになっている。
【００３１】この状態で、サンバー３０により、たとえ
ば１秒間隔で木材２０の同じ部位をゆっくりと３回程度
叩くと（ステップ４０３）、図２に示したように、小型
マイクロホン４０によって木材２０内部を伝播する固有
の振動波が拾われ、増幅部４１によって所定レベルまで
増幅され、更にＡ／Ｄ変換部４２によってディジタル信
号に変換された後、固有振動数判定部４３によって固有
振動数が求められる。
【００３２】そして、ヤング係数判定部４４は、この固
有振動数判定部４３によって求められた固有振動数を示
すデータと、上記の長さデータ出力部４６及び樹種デー
タ出力部４７から出力された長さデータ及び樹種データ
とに基づいて、ヤング係数を求める（ステップ４０
４）。
【００３３】ここでのヤング係数判定部４４における演
算式は、上述したように、 Ｅ（ヤング係数）＝４・Ｌ2 ・ρ・ｆr 2 である。ヤング係数判定部４４によって求められたヤン
グ係数を示すデータが出力されると、強度等級判定部４
５によって木材２０の強度が判定され、表示部１３に判
定結果が表示される（ステップ４０５，４０６）。
【００３４】すなわち、図６に示したように、強度はた
とえば１〜５のランクに区分されており、表示部１３に
は同図の（ランク表示）で示す内容が表示される。続い
て、同じ品種であり同じ長さの木材２０に対して強度を
判定させる場合には、先に入力した長さデータ及び樹種
データが有効であるため、これらデータの入力設定は不
要であり、上記同様に、マイクパッド１２を木材２０の
木口面に軽く押し当てた状態で、サンバー３０により木
材２０の同じ部位をゆっくりと３回程度叩くことによ
り、表示部１３に判定結果が表示される。
【００３５】次に、図５に示したヒノキについての強度
判定を行わせる場合には、上述したように、セットスイ
ッチ１５及び選択スイッチ１６の組み合せによる操作に
よって樹種データを入力した後、ダイヤルスイッチ１４
及びセットスイッチ１５の組み合せによる操作によって
長さデータの入力を行う。
【００３６】ここで、ヒノキの長さ寸法が、先に判定し
たスギと同じである場合には、その長さデータが記憶さ
れているため、その入力は不要である。そして、これら
のデータの入力が完了した後、上記同様に、マイクパッ
ド１２を木材２０の木口面に軽く押し当てた状態で、サ
ンバー３０により木材２０の同じ部位をゆっくりと３回
程度叩くことにより、表示部１３に判定結果が表示され
る。
【００３７】ちなみに、ベイマツについての強度判定を
行う場合にも、上記同様の操作手順によって強度判定が
行われる。したがって、同じ品種の木材２０の強度等級
判定を行わせる場合には、連続した判定作業が可能とな
るばかりか、品種が異なる場合であっても、データの入
力条件を変更するだけで連続した判定作業が可能となる
ため、短時間で多くの木材２０の強度等級判定を行うこ
とができる。
【００３８】このように、本実施の形態では、小型マイ
クロホン４０によってとらえた被検体である木材２０を
叩いたときに発生する振動音の信号を、Ａ／Ｄ変換手段
であるＡ／Ｄ変換手段４２によってディジタル信号に変
換すると、固有振動判定手段である固有振動判定部４３
がそのディジタル信号に基づき木材２０の固有振動値を
求める。
【００３９】そして、ヤング係数判定手段であるヤング
係数判定部４４が、長さデータ入力手段であるダイヤル
スイッチ１４及びセットスイッチ１５の組み合せによる
操作によっての長さデータと、種別データ入力手段であ
るセットスイッチ１５及び選択スイッチ１６の組み合せ
による操作によっての種別データと、固有振動判定部４
３からの固有振動値とに基づいてヤング係数を求め、強
度等級判定手段である強度等級判定部４５がそのヤング
係数に基づき強度等級を判定すると、出力手段である表
示部１３がその判定結果を出力する。
【００４０】したがって、装置本体１０に小型マイクロ
ホン４０を含め、強度等級の判定結果を得るための各種
機能を組み込んだ構成としたので、小型且つ軽量なもの
とすることができ、持ち運びを容易とすることができ
る。
【００４１】また、木材２０の強度等級を判定する場合
には、判定すべき木材２０の長さデータと種別データと
を予め入力しておき、小型マイクロホン４０を木材２０
に押し当てて木材２０を叩いたときに発生する振動音を
取り込むだけでよく、しかも従来のように、被検体を荷
重センサ系や木材支持部に運ぶ必要がなくなるため、木
材２０の強度等級の判定を極めて容易に行うことができ
る。
【００４２】なお、本実施の形態では、被検体を木材２
０とした場合について説明したが、これに限らず、丸太
や樹脂等の強度及び等級強度等級の判定にも適用するこ
とが可能である。また、本実施の形態では、強度等級の
判定結果を表示部１３に表示させる場合について説明し
たが、表示部１３に限らず、その判定結果を印字によっ
て出力させるようにしてもよい。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の携帯型強
度判定装置によれば、小型マイクロホンによってとらえ
た被検体を叩いたときに発生する振動音の信号を、Ａ／
Ｄ変換手段によってディジタル信号に変換すると、固有
振動判定手段がそのディジタル信号に基づき被検体の固
有振動値を求める。
【００４４】そして、ヤング係数判定手段が、長さデー
タ入力手段からの長さデータと、種別データ入力手段か
らの種別データと、固有振動判定手段からの固有振動値
とに基づいてヤング係数を求め、強度等級判定手段がそ
のヤング係数に基づき強度等級を判定すると、出力手段
がその判定結果を出力する。
【００４５】したがって、装置本体に小型マイクロホン
を含め、強度等級の判定結果を得るための各種機能を組
み込んだ構成としたので、小型且つ軽量なものとするこ
とができ、持ち運びを容易とすることができる。
【００４６】また、被検体の強度等級を判定する場合に
は、判定すべき被検体の長さデータと種別データとを予
め入力しておき、小型マイクロホンを被検体に押し当て
て被検体を叩いたときに発生する振動音を取り込むだけ
でよく、しかも従来のように、被検体を荷重センサ系や
木材支持部に運ぶ必要がなくなるため、被検体の強度等
級の判定を極めて容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の携帯型強度判定装置の一実施の形態を
示す斜視図である。
【図２】図１の装置本体内部の構成を示す図である。
【図３】図１の携帯型強度判定装置の使用状態を示す図
である。
【図４】図１の携帯型強度判定装置の動作を説明するた
めのフローチャートである。
【図５】図１の携帯型強度判定装置の動作を説明するた
めの図である。
【図６】図１の携帯型強度判定装置の動作を説明するた
めの図である。
【符号の説明】
１０ 装置本体 １１ 電源スイッチ １２ マイクパッド １３ 表示部 １４ ダイヤルスイッチ １５ セットスイッチ １６ 選択スイッチ １７ バッテリ監視ランプ ２０ 木材 ４０ 小型マイクロホン ４１ 増幅部 ４２ Ａ／Ｄ変換部 ４３ 固有振動数判定部 ４４ ヤング係数判定部 ４５ 強度等級判定部 ４６ 長さデータ出力部 ４７ 樹種データ出力部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 装置本体に組み込まれた小型マイクロホ
    ンによって被検体を叩いたときに発生する振動音をとら
    え、この振動音に基づいて前記被検体の強度判定を行う
    携帯型強度判定装置であって、 前記装置本体には、 前記小型マイクロホンを通して得られた前記被検体の発
    生する振動音の信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ
    変換手段と、 Ａ／Ｄ変換して得られた信号から前記被検体の固有振動
    値を求める固有振動判定手段と、 前記被検体の長さデータを入力する長さデータ入力手段
    と、 前記被検体の種類に応じた種別データを入力する種別デ
    ータ入力手段と、 前記固有振動値、前記長さデータ及び前記種別データか
    ら前記被検体のヤング係数を求めるヤング係数判定手段
    と、 このヤング係数判定手段によって求められたヤング係数
    に基づき、前記被検体の強度等級を判定する強度等級判
    定手段と、 この強度等級判定手段によって判定された判定結果を出
    力する出力手段とが組み込まれていることを特徴とする
    携帯型強度判定装置。
JP5957396A 1996-03-15 1996-03-15 携帯型強度判定装置 Pending JPH09251006A (ja)

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