JPH0926366A - 荷重測定装置 - Google Patents
荷重測定装置Info
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- JPH0926366A JPH0926366A JP19707295A JP19707295A JPH0926366A JP H0926366 A JPH0926366 A JP H0926366A JP 19707295 A JP19707295 A JP 19707295A JP 19707295 A JP19707295 A JP 19707295A JP H0926366 A JPH0926366 A JP H0926366A
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- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
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- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 生産コストが安価で、用途に合わせて安価な
合成の材料を用いることができ、また、構造物内に埋設
するとも可能で、即時若しくは必要時期に荷重の計測が
可能なものである。 【構成】 剛体性の材料で形成された起歪体である上型
７の一方の端面にピエゾ薄膜８を密着形成し、この上型
のピエゾ薄膜８側の端部を、荷重が加わる２部材間の一
方の部材であるラム２に固定して、このラム２にはピエ
ゾ薄膜８に接触させて電気信号を印加してこれに超音波
振動を発生させる電気信号印加ピン６を設け、前記の上
型７の他方の端部に下型９で荷重を加え、超音波振動の
反射時間を測定することで、上型７と下型９との間の荷
重を測定する荷重測定装置である。
合成の材料を用いることができ、また、構造物内に埋設
するとも可能で、即時若しくは必要時期に荷重の計測が
可能なものである。 【構成】 剛体性の材料で形成された起歪体である上型
７の一方の端面にピエゾ薄膜８を密着形成し、この上型
のピエゾ薄膜８側の端部を、荷重が加わる２部材間の一
方の部材であるラム２に固定して、このラム２にはピエ
ゾ薄膜８に接触させて電気信号を印加してこれに超音波
振動を発生させる電気信号印加ピン６を設け、前記の上
型７の他方の端部に下型９で荷重を加え、超音波振動の
反射時間を測定することで、上型７と下型９との間の荷
重を測定する荷重測定装置である。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、荷重が発生する２
部材の一方に取り付けた起歪体の超音波振動子に、電気
信号を印加することで超音波を発生させ、他方の部材と
の間における荷重で、起歪体の変形に起因する超音波の
反射までの時間を測定し、２部材間における荷重を測定
する荷重測定装置に関する。
部材の一方に取り付けた起歪体の超音波振動子に、電気
信号を印加することで超音波を発生させ、他方の部材と
の間における荷重で、起歪体の変形に起因する超音波の
反射までの時間を測定し、２部材間における荷重を測定
する荷重測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来は、２部材間の荷重を測定する手段
としては、荷重に対する変形量の大きい部分を２部材間
に設け、これに歪みゲージを取り付けて、歪みゲージの
歪み量を電気的に測定する方法があり、他の手段として
は、２部材間に荷重で変形するバネ等の弾性部材を介在
させ、この弾性部材の荷重による寸法の変化を測定する
ことで、２部材間に加わる荷重を測定する方法も知られ
ている。
としては、荷重に対する変形量の大きい部分を２部材間
に設け、これに歪みゲージを取り付けて、歪みゲージの
歪み量を電気的に測定する方法があり、他の手段として
は、２部材間に荷重で変形するバネ等の弾性部材を介在
させ、この弾性部材の荷重による寸法の変化を測定する
ことで、２部材間に加わる荷重を測定する方法も知られ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の歪みゲージで電
気的に荷重を測定する方法は、歪みゲージ組み込みが高
価であるために使い捨ては難しく、例えば構造物内に生
じる歪みを測定するために歪みゲージを用い、これを構
造物内に残置するような方法は、構造物のコストが高価
なものとなってしまう。
気的に荷重を測定する方法は、歪みゲージ組み込みが高
価であるために使い捨ては難しく、例えば構造物内に生
じる歪みを測定するために歪みゲージを用い、これを構
造物内に残置するような方法は、構造物のコストが高価
なものとなってしまう。
【０００４】また、歪みゲージ組み込みは大量生産に適
せず、しかも荷重に対して変形量の大きい部分を形成す
ることは構造物の強度を弱め、さらに、弾性部材の寸法
変化で荷重を測定する方法は、弾性部材を構造物の一部
とすることができないという問題点があった。
せず、しかも荷重に対して変形量の大きい部分を形成す
ることは構造物の強度を弱め、さらに、弾性部材の寸法
変化で荷重を測定する方法は、弾性部材を構造物の一部
とすることができないという問題点があった。
【０００５】本発明は前記した問題点を解決せんとする
もので、その目的とするところは、生産コストが安価
で、用途に合わせて安価な合成の材料を用いることがで
き、また、構造物内に埋設するとも可能で、即時若しく
は必要時期に荷重の計測が可能な荷重測定装置を提供せ
んとするにある。
もので、その目的とするところは、生産コストが安価
で、用途に合わせて安価な合成の材料を用いることがで
き、また、構造物内に埋設するとも可能で、即時若しく
は必要時期に荷重の計測が可能な荷重測定装置を提供せ
んとするにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明荷重測定装置は前
記した目的を達成せんとするもので、その手段は、剛体
性の材料で形成された起歪体の一方の端面にピエゾ薄膜
のような超音波振動子を密着形成し、この起歪体の前記
の超音波振動子側の端部を、荷重が加わる２部材間の一
方の部材に固定して、この部材には超音波振動子に接触
させて電気信号を印加し、超音波振動子に超音波振動を
発生させる電気信号印加部材を設け、前記起歪体の他方
の端部に、荷重が加わる２部材間の他方の部材で荷重を
加え、超音波振動の反射時間を測定することで、固定部
材と荷重部材との間の荷重を測定することを特徴とす
る。
記した目的を達成せんとするもので、その手段は、剛体
性の材料で形成された起歪体の一方の端面にピエゾ薄膜
のような超音波振動子を密着形成し、この起歪体の前記
の超音波振動子側の端部を、荷重が加わる２部材間の一
方の部材に固定して、この部材には超音波振動子に接触
させて電気信号を印加し、超音波振動子に超音波振動を
発生させる電気信号印加部材を設け、前記起歪体の他方
の端部に、荷重が加わる２部材間の他方の部材で荷重を
加え、超音波振動の反射時間を測定することで、固定部
材と荷重部材との間の荷重を測定することを特徴とす
る。
【０００７】また、他方の部材を被加工物にすると共
に、一方の部材を被加工部材に対して動作するラム等の
加工部材として、前記起歪体の一方の端面部を取付け、
この端面に成形されている超音波振動子に接触して電気
信号を印加すると共に、その反射超音波を変換した電気
信号を受信する電気信号印加部材を加工部材に設け、前
記起歪体の他方の端面部を被加工部材に加工を行う刃物
部に形成して、この刃物部で被加工部材の加工を行いな
がら工作機械の加工荷重を測定することを特徴とする。
に、一方の部材を被加工部材に対して動作するラム等の
加工部材として、前記起歪体の一方の端面部を取付け、
この端面に成形されている超音波振動子に接触して電気
信号を印加すると共に、その反射超音波を変換した電気
信号を受信する電気信号印加部材を加工部材に設け、前
記起歪体の他方の端面部を被加工部材に加工を行う刃物
部に形成して、この刃物部で被加工部材の加工を行いな
がら工作機械の加工荷重を測定することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の一形態とし
て、図１、図２に示す板材のプレス加工で所望の成形を
行うプレス機械の実施例を、以下に説明する。このプレ
ス機械は、図に示すように、被加工部材である板材等を
プレス加工する下型が取付けられるベッド１と、このベ
ッドに対してプレス加工用の上型を取付け、ベッドに対
して上型を昇降させるラム２とで構成されている。
て、図１、図２に示す板材のプレス加工で所望の成形を
行うプレス機械の実施例を、以下に説明する。このプレ
ス機械は、図に示すように、被加工部材である板材等を
プレス加工する下型が取付けられるベッド１と、このベ
ッドに対してプレス加工用の上型を取付け、ベッドに対
して上型を昇降させるラム２とで構成されている。
【０００９】このラム２の下側はＴ字型の溝３に形成さ
れており、取付ボルト４の拡大頭部４ａをこの溝３に挿
入することで上型取付け体５が取付けられ、このラム２
と上型取付体５とで加工部材が構成されており、この上
型取付体５の下側もＴ字型の溝５ａに形成され、その中
心部には電気信号を出力すると共に、超音波が加えられ
た際には、この超音波を電気信号に変換する電気信号印
加ピン６が、その尖端を下向きとして取付けられてい
る。
れており、取付ボルト４の拡大頭部４ａをこの溝３に挿
入することで上型取付け体５が取付けられ、このラム２
と上型取付体５とで加工部材が構成されており、この上
型取付体５の下側もＴ字型の溝５ａに形成され、その中
心部には電気信号を出力すると共に、超音波が加えられ
た際には、この超音波を電気信号に変換する電気信号印
加ピン６が、その尖端を下向きとして取付けられてい
る。
【００１０】高さの低い起歪体である上型７は、上面の
左右に上型取付け体５のＴ字型の溝５ａに挿入して上型
取付体５に取付ける取付部７ａが設けられており、この
左右の取付部７ａの中間に超音波振動子であるピエゾ薄
膜８が、結晶を斜めにした状態で蒸着されていて、上型
７が取付部７ａで上型取付け体５に取付けられた際に、
電気信号印加ピン６の先端にピエゾ薄膜８が接触する。
左右に上型取付け体５のＴ字型の溝５ａに挿入して上型
取付体５に取付ける取付部７ａが設けられており、この
左右の取付部７ａの中間に超音波振動子であるピエゾ薄
膜８が、結晶を斜めにした状態で蒸着されていて、上型
７が取付部７ａで上型取付け体５に取付けられた際に、
電気信号印加ピン６の先端にピエゾ薄膜８が接触する。
【００１１】上型７の両側が直角状に突出する凸型７ｂ
との間で、上型７と下型９との間に挟まれた板材を直角
に折曲する凹型９ａに形成されている凹型９が下型９に
設けられており、さらに、凹型９ａの中心部には上型７
の打抜型７ｃが嵌入して前記板材に孔を打ち抜く孔型９
ｂとなっている。
との間で、上型７と下型９との間に挟まれた板材を直角
に折曲する凹型９ａに形成されている凹型９が下型９に
設けられており、さらに、凹型９ａの中心部には上型７
の打抜型７ｃが嵌入して前記板材に孔を打ち抜く孔型９
ｂとなっている。
【００１２】前記電気信号印加ピン６には、これにパル
ス状の電圧を送出すると共に、この送出パルス状の電圧
の送出に対し、電気信号印加ピン６が検知したパルス状
の電圧との時間差を検出し、これを換算して被加工物で
ある板材に加わる荷重を表示する表示部を設けた計測器
１０が接続されている。
ス状の電圧を送出すると共に、この送出パルス状の電圧
の送出に対し、電気信号印加ピン６が検知したパルス状
の電圧との時間差を検出し、これを換算して被加工物で
ある板材に加わる荷重を表示する表示部を設けた計測器
１０が接続されている。
【００１３】このプレス機械の上型７と下型９との間に
板材を挿入してラム２を下降させると、上型７の凸型７
ａと下型９の凹型９ａとの間で、板材の左右両側は折曲
圧力を受けて端部が上向きに折曲され、この左右が上向
きに折曲された部分の中間部は、打抜型７ｃの周囲と孔
型９ｂとの間で剪断圧力を受け、穿孔が行われて板材に
対するプレス下降が終了する。
板材を挿入してラム２を下降させると、上型７の凸型７
ａと下型９の凹型９ａとの間で、板材の左右両側は折曲
圧力を受けて端部が上向きに折曲され、この左右が上向
きに折曲された部分の中間部は、打抜型７ｃの周囲と孔
型９ｂとの間で剪断圧力を受け、穿孔が行われて板材に
対するプレス下降が終了する。
【００１４】このプレス作業の工程中、計測器１０はパ
ルス状の電圧信号を電気信号印加ピン６に出力し、この
電気信号は電気信号印加ピン６から上型７のピエゾ薄膜
８に印加され、この電気信号はピエゾ薄膜８によって超
音波振動となり、上型７内の軸方向に伝搬される。
ルス状の電圧信号を電気信号印加ピン６に出力し、この
電気信号は電気信号印加ピン６から上型７のピエゾ薄膜
８に印加され、この電気信号はピエゾ薄膜８によって超
音波振動となり、上型７内の軸方向に伝搬される。
【００１５】この伝搬された超音波は、上型７の下側の
端面で反射されてピエゾ薄膜８に当たるので、この超音
波振動はピエゾ薄膜８で再び電気信号に変換され、この
電気信号が電気信号印加ピン６に伝達されるので、計測
器１０がこれを検知する。
端面で反射されてピエゾ薄膜８に当たるので、この超音
波振動はピエゾ薄膜８で再び電気信号に変換され、この
電気信号が電気信号印加ピン６に伝達されるので、計測
器１０がこれを検知する。
【００１６】計測器１０は、この電気信号の出力と、反
射超音波による電気信号の検知との時間のタイミングの
ズレを精密に測定し、この測定に基づく変化から荷重を
演算、表示部に表示するので、上型７によるプレス作業
の荷重が判明する。
射超音波による電気信号の検知との時間のタイミングの
ズレを精密に測定し、この測定に基づく変化から荷重を
演算、表示部に表示するので、上型７によるプレス作業
の荷重が判明する。
【００１７】以上の実施の態様においては、起歪体であ
る上型７に対して圧縮圧力が加わるプレス機械に採用し
た場合について説明したが、この他に起歪体に対して引
っ張り力、剪断力、曲げモーメントが加わる場合でも、
超音波の縦波、横波の比を計測して内部応力を知ること
ができ、プレス機械以外にも採用が可能である。
る上型７に対して圧縮圧力が加わるプレス機械に採用し
た場合について説明したが、この他に起歪体に対して引
っ張り力、剪断力、曲げモーメントが加わる場合でも、
超音波の縦波、横波の比を計測して内部応力を知ること
ができ、プレス機械以外にも採用が可能である。
【００１８】
【発明の効果】本発明は前記したように、起歪体の超音
波振動子であるピエゾ薄膜は、低温での連続蒸着が可能
であるため生産コストを下げることができ、使い捨てを
含む広い範囲で、コストの著しい上昇を図ることなしに
採用できる。
波振動子であるピエゾ薄膜は、低温での連続蒸着が可能
であるため生産コストを下げることができ、使い捨てを
含む広い範囲で、コストの著しい上昇を図ることなしに
採用できる。
【００１９】そして、荷重の大きさや用途によって、こ
れに見合った剛性の材料の選択が可能であり、その選択
で荷重測定装置にコストの引下げができ、構造物に埋設
する等の使い捨てにもコストの上昇を伴う等の大きな困
難を生じることがない。
れに見合った剛性の材料の選択が可能であり、その選択
で荷重測定装置にコストの引下げができ、構造物に埋設
する等の使い捨てにもコストの上昇を伴う等の大きな困
難を生じることがない。
【００２０】従って、工作物の加工や構造物の建設等の
施工中の測定のみでなく、構造物の施工完了後における
荷重の測定のような、リアルタイムと必要時点での計測
器への接続で、自由な計測を行える等の選択幅が広いも
のである。
施工中の測定のみでなく、構造物の施工完了後における
荷重の測定のような、リアルタイムと必要時点での計測
器への接続で、自由な計測を行える等の選択幅が広いも
のである。
【図１】本発明に係る実施の一形態の全体の側面図であ
る。要部の縦断面図である。
る。要部の縦断面図である。
【図２】同上の要部の縦断面図である。
２ ラム ６ 電気信号印加ピン ７ 上型 ７ｂ 凸型 ７ｃ 打抜型 ８ ピエゾ薄膜 ９ 下型 ９ａ 凹型 ９ｂ 孔型
Claims (2)
- 【請求項１】 剛体性の材料で形成された起歪体の一方
の端面にピエゾ薄膜のような超音波振動子を密着形成
し、この起歪体の前記の超音波振動子側の端部を、荷重
が加わる２部材間の一方の部材に固定して、この部材に
は超音波振動子に接触させて電気信号を印加し、超音波
振動子に超音波振動を発生させる電気信号印加部材を設
け、前記起歪体の他方の端部に、荷重が加わる２部材間
の他方の部材で荷重を加え、超音波振動の反射時間を測
定することで、固定部材と荷重部材との間の荷重を測定
することを特徴とする荷重測定装置。 - 【請求項２】 前記他方の部材を被加工部材とすると共
に、一方の部材を被加工部材に対して動作するラム等の
加工部材として、前記起歪体の一方の端面部を取付け、
この端面に成形されている超音波振動子に接触して電気
信号を印加すると共に、その反射超音波を変換した電気
信号を受信する電気信号印加部材を加工部材に設け、前
記起歪体の他方の端面部を被加工部材に加工を行う刃物
部に形成して、この刃物部で被加工部材の加工を行いな
がら工作機械の加工荷重を測定することを特徴とする請
求項１記載の荷重測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19707295A JP2893324B2 (ja) | 1995-07-10 | 1995-07-10 | 荷重測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19707295A JP2893324B2 (ja) | 1995-07-10 | 1995-07-10 | 荷重測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0926366A true JPH0926366A (ja) | 1997-01-28 |
| JP2893324B2 JP2893324B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=16368256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19707295A Expired - Lifetime JP2893324B2 (ja) | 1995-07-10 | 1995-07-10 | 荷重測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2893324B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013508680A (ja) * | 2009-10-15 | 2013-03-07 | ザ・ボーイング・カンパニー | 留め具の締まりばめを検証するための超音波法 |
| CN105195584A (zh) * | 2015-10-28 | 2015-12-30 | 北京理工大学 | 超声振动辅助塑性成形装置 |
-
1995
- 1995-07-10 JP JP19707295A patent/JP2893324B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013508680A (ja) * | 2009-10-15 | 2013-03-07 | ザ・ボーイング・カンパニー | 留め具の締まりばめを検証するための超音波法 |
| CN105195584A (zh) * | 2015-10-28 | 2015-12-30 | 北京理工大学 | 超声振动辅助塑性成形装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2893324B2 (ja) | 1999-05-17 |
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