JP2017049157A - バネ検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造がシンプルで、多数のバネの良否判定を効率よく高精度に行うことができるバネ検査装置を提供する。【解決手段】対向するプレート１２，１４のセンタ孔１２ａ，１４ａに挿通され軸方向に移動自在な寸切りボルト２０を備える。プレート１２から突出する寸切りボルト２０の端部２０ｂを引っ張るシリンダ２２を備える。筒状部４０とバネ受け部４２を有し、筒状部４０に寸切りボルト２０が挿通され、プレート１２，１４の間を移動自在なバネ保持具３８を備える。バネ受け部４２と対向する押圧面４８ａを有し、プレート１４の内側の寸切りボルト２０の部分に固定された押圧部材４４を備える。プレート１２の内側に取り付けられ、バネ受け部４２を係止する荷重面５４に作用する押圧力を検出するロードセル５０を備える。寸切りボルト２０の移動を制限するストッパであるナット５６を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、皿バネやコイルバネ等の検査を行うためのバネ検査装置に関する。

各種設備に長期間使用されている皿バネやコイルバネ等は、万一の事故やトラブルを未然に防止するため、適切なタイミングで保守点検を行うことが必要である。例えば、スキー場のリフト装置等は、駆動機構の緩衝部に多数の皿バネが使用され、その数が非常に多いため保守点検に大変な手間が掛かっている。したがって、従来から、短時間で効率よくバネの検査を行うことができ、しかも劣化や破損を精度よく検出できるバネ検査装置が求められていた。

従来、バネの特性を検査する装置として、例えば特許文献１に開示されているように、試料である弾性体を変形させるための可動要素と変位測定機構とを備えた弾性体の力−変位特性検出装置があった。可動要素は横梁であり、横梁と弾性体との間に既知のばね定数を有するスプリングを設け、横梁を移動させることによりスプリングを介して弾性体を加圧する構造になっている。変位測定機構は、横梁と弾性体との間隔を測定するものである。この装置を使用することにより、弾性体に作用させる荷重を徐々に変化させ、それに伴う試料の変形量の変化を精密に検出することができ、例えば、力−変位特性を示す詳細なグラフを作成することができる。

また、バネ検査装置に関するものではないが、特許文献２の第５図に開示されているように、コンクリートに対する圧縮クリープ試験を行うためのコンクリートクリープ試験装置があった。この試験装置は、コックリートテストピース、ロードセル、高剛性の荷重枠、及び油圧ジャッキを列設し、この両端を、一対のＰＣ鋼棒により相互に連結された一対の台板の間に挟着した構造であり、ロードセルの表示に合わせて油圧ジャッキを駆動することにより、ＰＣ鋼棒の弾性伸びに相応した圧縮荷重をコンクリートテストピースに作用させることができる。

特開昭５８−８０３４２号公報 実開昭５９−１０６０５０号公報

しかし、特許文献１の装置は、個々の試料の特性を精密に測定するのに適しているが、多数の試料の良否を効率よく短時間で判定するという課題について特に考慮されていないので、上記のような多数の皿バネ等の保守点検を行う用途には適していないものである。これは、特許文献１の装置の可動要素を、特許文献２の油圧ジャッキ等を用いた構成に置き換えたとしても解決されるものではない。

本発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、構造がシンプルで、多数のバネの良否判定を効率よく高精度に行うことができるバネ検査装置を提供することを目的とする。

本発明は、内側に中空の中心軸を有し、当該中心軸方向に伸縮して付勢するバネの検査を行うためのバネ検査装置であって、表裏を貫通する孔が形成された第一の部材と、表裏を貫通する孔が形成された第二の部材と、前記第一及び第二の部材を一定の間隔を空けて対向させ、前記孔同士が同軸になるように相互に位置決めする位置決め具と、前記第一及び第二の部材の各孔に挿通されて軸方向に移動自在な長尺の部材であって、一端部である第一の端部が前記第一の部材の外側の面から突出し、他端部である第二の端部が前記第二の部材の外側の面から突出する棒部材と、前記棒部材を前記第一の端部の方向に移動させる駆動装置と、軸方向に貫通する孔が形成された筒状部、及び前記筒状部の一端部の側周面から外向きに延設されたバネ受け部を有し、前記孔の内側に前記棒部材が挿通されたバネ保持具と、前記第二の部材と前記バネ保持具との間に位置する前記棒部材の部分に、軸方向に対して固定される本体を有し、この本体の前記バネ保持部側の端部に、前記バネ受け部と対向する押圧面が形成されている押圧部材と、前記棒部材の軸方向に対して交差する向きに配された荷重面を有し、前記駆動装置により前記棒部材を軸方向に変位させることにより前記バネから前記荷重面に作用する押圧力を検出するロードセルと、前記駆動装置による前記棒部材の前記第一の端部方向への移動に対して、移動限度位置を規定するストッパ部材とを備え、前記バネの検査を行うとき、前記バネは、前記中空の中心軸に前記バネ保持具の筒状部が挿通され、軸方向の一端面が前記バネ受け部により保持され、前記バネの他端面が、前記シリンダに駆動されて前記棒部材と共に移動する前記押圧部材の押圧面により押圧され、前記バネが所定長さに変位した状態で、前記ロードセルにより前記バネに発生する弾発力を検出可能としたバネ検査装置である。

また本発明は、前記バネ検査装置であって、表裏を貫通するセンタ孔が形成された第一のプレートと、表裏を貫通するセンタ孔が形成された第二のプレートと、前記第一及び第二のプレートを一定の間隔を空けて対向させ、前記センタ孔同士が同軸になるように相互に位置決めする位置決め具と、前記第一及び第二のプレートの各センタ孔に挿通されて軸方向に移動自在な長尺の部材であって、一端部である第一の端部が前記位置決め具により固定された前記第一のプレートの外側の面から突出し、他端部である第二の端部が前記第二のプレートの外側の面から突出する棒部材と、前記棒部材の第一の端部を引くことによって、前記棒部材を前記第一の端部の方向に移動させる駆動装置と、軸方向に貫通するセンタ孔が形成された筒状部、及び前記筒状部の一端部の側周面から外向きに延設されたバネ受け部を有し、前記センタ孔の内側に前記棒部材が挿通された状態で、前記第一及び第二のプレートの間を軸方向に移動自在なバネ保持具と、前記第二のプレートと前記バネ保持具との間に位置する前記棒部材の部分に、軸方向に対して固定される本体を有し、この本体の前記バネ保持部側の端部に、前記バネ受け部と対向する押圧面が形成されている押圧部材と、前記第一のプレートの内側の面に固定される本体、及び前記棒部材の軸方向に対して交差する向きに配された荷重面を有し、前記荷重面で前記バネ受け部の前記第一のプレート側の面を係止し、前記荷重面に作用する押圧力を検出するロードセルと、前記棒部材の第二の端部に固定される部材であって、前記棒部材が前記第一の端部の方向に移動した時、前記第二のプレートの外側の面に係止されることによって前記棒部材の移動限度位置を規定するストッパ部材とを備えるバネ検査装置である。

前記バネの検査を行うとき、前記バネは、前記中空の中心軸に前記バネ保持具の筒状部が挿通され、軸方向の一端面が前記バネ受け部により保持され、前記バネの他端面が、前記シリンダに駆動されて前記棒部材と共に移動する前記押圧部材の押圧面により押圧され、前記バネが所定長さに収縮した状態で、前記ロードセルにより前記バネに発生する弾発力を検出する。

さらに、前記ストッパ部材と前記第二のプレートとの離間距離を規定する基準スペーサが設けられ、前記ストッパ部材と前記第二のプレートとの間に挟んだ前記基準スペーサを取り外すことにより、前記押圧部材が基準スペーサの長さだけ前記バネ受け部の方向に移動可能になる構成であることが好ましい。また、前記位置決め具は、前記第二のプレートの内側の面に取り付けられた脚部材であり、前記脚部材の先端部が前記第一のプレートの上面に載置され、前記第二のプレートが前記脚部材に支持されて前記第一のプレートの上方に対向する構成にしてもよい。また、前記ロードセルは、前記棒部材が挿通されるセンタ孔を有するセンタホール型ロードセルであることが好ましい。

前記棒部材は、側周面にネジ山が形成された寸切りボルトであり、前記押圧部材の本体には、当該本体を貫通する孔であって、内壁面にネジ溝が形成されたセンタ孔が設けられ、前記押圧部材は、自己のネジ溝が前記寸切りボルトのネジ山に螺合することによって、前記寸切りボルトに対して軸方向の位置を変更可能に固定され、前記ストッパ部材の本体には、当該本体を貫通する孔であって、内壁面にネジ溝が形成されたセンタ孔が設けられ、前記ストッパ部材は、自己のネジ溝が前記寸切りボルトのネジ山に螺合することによって、前記寸切りボルトに対して軸方向の位置を変更可能に固定される構造にしてもよい。

前記構成の場合、前記寸切りボルトの第一の端部に螺合し、前記寸切りボルトに対して軸方向の位置を変更可能に固定されている係止部材が設けられ、前記駆動装置は、前記寸切りボルトが挿通される孔を有するセンタホール型シリンダであり、本体の一端部が前記第一のプレートの外側の面に固定され、反対側の端部から突出するピストンの端部が前記第一のプレートから離れる向きに移動可能であり、前記ピストンの端部が前記係止部材に係止された状態で移動することにより、前記寸切りボルトが第一の端部の方向に移動する構成であることが好ましい。さらに、前記ピストンの端部と前記ナットとの間にスラスト軸受の軸受け具が設けられ、前記ピストンの端部が、前記軸受け具を介して前記ナットに係止される構成であることが好ましい。

また、前記バネは、複数枚重ねた皿バネであり、前記押圧部材の前記押圧面の内側に、前記バネ保持具の前記筒状部と接触するのを防止するための逃げ部が設けられている構成であることが好ましい。

前記ストッパ部材は、前記駆動装置による前記棒部材の移動により、前記バネが前記所定長さに変位した状態を検知するスイッチ部材を備えていると良い。

本発明のバネ検査装置は、検査対象のバネを所定長さだけ収縮させ、その収縮によって発生するバネの弾発力を測定し評価するものであり、検出された弾発力が適正な値か否かを判定することによって、バネの良否判定を精度よく行うことができる。また、検査対象のバネを容易に着脱できる構造であり、特に、皿バネの場合、複数枚を重ねて同時に検査することも可能なので、多数のバネの検査を効率よく短時間で行うことができる。

また、棒部材を寸切りボルトとし、押圧部材やストッパ部材等を寸切りボルトに螺合させて固定する構造にすることによって、押圧部材やストッパ部材等の位置（寸切りボルトに対する軸方向の位置）を容易に変更することができ、駆動装置の駆動力を可変することなく、バネに与える負荷の設定を容易に変更することができる。さらに、所定のスペーサ部材を着脱してストッパ部材の位置を制御する構成にすることによって、検査時の人的作業を容易にできると共に、検査条件のバラツキを最小限に抑えることができる。

本発明のバネ検査装置の一実施形態を示す正面図である。 検査対象の皿バネを示す平面図（ａ）、正面図（ｂ）及び縦断面図（ｃ）である。 この実施形態のバネ検査装置が備えるセンタホール型シリンダを示す平面図（ａ）、正面図（ｂ）及び縦断面図（ｃ）である。 この実施形態のバネ検査装置が備えるスラスト玉軸受式の軸受け具を示す平面図（ａ）、正面図（ｂ）及び拡大縦断面図（ｃ）である。 この実施形態のバネ検査装置が備えるバネ保持具を示す平面図（ａ）、正面図（ｂ）及び縦断面図（ｃ）である。 この実施形態のバネ検査装置が備える押圧部材を示す平面図（ａ）、正面図（ｂ）及び縦断面図（ｃ）である この実施形態のバネ検査装置が備えるセンタホール型ロードセルを示す平面図（ａ）、正面図（ｂ）及び縦断面図（ｃ）である。 この実施形態のバネ検査装置が備える基準スペーサを示す平面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。 図１に示すバネ検査装置の内部構造を示す縦断面図である。 図９のＡ部を拡大した図である。 図９のＢ部を拡大した図である。 図９のＣ部を拡大した図である。 ストッパ部材の他の実施形態の正面図及び底面図（ａ）、ストッパ部材に搭載された位置検出用ブザー回路の回路図（ｂ）である。

以下、本発明のバネ検査装置の一実施形態について、図面に基づいて説明する。この実施形態のバネ検査装置１０は、例えば、スキー場のリフト等に多数使用されている皿バネＳの破損又は劣化の有無を検査し、良否判定するための装置である。皿バネＳは、図２に示すように、円錐台側面状のバネ部Ｓ１を有し、センタ孔Ｓ２が中空の中心軸になっている。

バネ検査装置１０は、図１、図９〜図１２に示すように、厚い金属板等の部材である第一及び第二のプレート１２，１４を備えている。２つのプレート１２，１４の中央部には、それぞれ表裏を貫通するセンタ孔１２ａ，１４ａが形成されている。センタ孔１２ａ，１４ａの直径はほぼ同じである。また、第一のプレート１２の外側の面１２ｂ（第二のプレート１４と反対側の面）には、第一のプレート１６を水平に支持するための複数の支持脚１６が取り付けられ、第二のプレート１４の内側の面１４ｃ（第一のプレート１２側の面）には、位置決め具である複数の脚部材１８が取り付けられている。脚部材１８は、先端部が第一のプレート１２の上面である内側の面１２ｃに載置され、第二のプレート１４を第一のプレート１２の上方に支持する働きをする。これにより、第一及び第二のプレート１２，１４は、一定の間隔を空けて上下に対向し、センタ孔１２ａ，１４ａ同士が同軸になるように相互に位置決めされている。

第一及び第二のプレート１２，１４のセンタ孔１２ａ，１４ａには、棒部材である寸切りボルト２０が、軸方向に移動自在に挿通されている。寸切りボルト２０は、長尺円柱状の側周面にネジ山２０ａが形成された部材で、一端部である第一の端部２０ｂが、第一のプレート１２の外側の面１２ｂから突出し、他端部である第二の端部２０ｃが、第二のプレート１４の外側の面１４ｂから突出している。

第一のプレート１２の外側の面１２ｂには駆動装置であるセンタホール型シリンダ２２が取り付けられている。センタホール型シリンダ２２は、例えば油圧式のシリンダであり、図３に示すように、軸方向に貫通するセンタ孔２２ａを有し、円筒状の本体２４の軸方向の一端からピストン２６の端部２６ａが突出している。センタ孔２２ａの直径は、第一のプレート１２のセンタ孔１２ａとほぼ同じである。本体２４の側面には油圧カプラ２８が取り付けられ、本体２４内の油室２４ａに油圧カプラ２８を通じてオイルが送り込まれ、オイルの圧力によってピストン２６が移動し、端部２６ａの突出長さが変化する。

本体２４は、図１に示すように、ピストン２６が突出しているのと反対側の端面２４ｂが第一のプレート１２の外側の面１２ｂに当接し、センタ孔１２ａ，２２ａ同士が同軸になるように配されて固定されている。そして、寸切りボルト２０の第一の端部２０ｂがセンタ孔２２ａ内を通じてピストン２６の側から突出し、その突出している部分に係止部材であるナット３０が取り付けられている。したがって、ピストン２６の端部２６ａがナット３０に係止された状態で移動することにより、寸切りボルト２０が第一の端部２０ｂの方向に移動する。なお、係止部材は、寸切りボルト２０に螺合し、寸切りボルト２０に対して軸方向の位置を変更可能に固定されている部材であればよく、ナット以外の部材を使用してもよい。

ここで、ピストン２６の端部２６ａとナット３０との間には、例えばスラスト軸受であるスラスト玉軸受式の軸受け具３２が設けられ、ピストン２６の端部２６ａが軸受け具３２を介してナット３０に係止されるようになっている。軸受け具３２は、例えば図４に示すように、２つのドーナツ状のセンタ座３４の間にスラスト玉軸受け３６が同軸に挟まれた構造であり、センタ孔３２ａの直径は、センタホール型シリンダ２２のセンタ孔２２ａとほぼ同じである。軸受け具３２は、スラスト玉軸受け３６の外輪３６ｂ側のセンタ座３４がピストン２６の端部２６ａに当接し、互いのセンタ孔３２ａ，２２ａが同軸になるように配されている。軸受け具３２は、ナット３０がピストン２６の端部２６ａを係止した状態で、ナット３０を締めたり緩めたりしたりしやすくするための部材である。

第一及び第二のプレート１２，１４の間の位置には、検査対象の皿バネＳが装着されるバネ保持具３８が設けられている。バネ保持具３８は、図５に示すように、軸方向に貫通するセンタ孔３８ａが形成された筒状部４０を有し、筒状部４０の一端部にフランジ状のバネ受け部４２が延設されている。センタ孔３８ａの直径は、第一及び第二のプレート１２，１４のセンタ孔１２ａ，１４ａとほぼ同じであり、筒状部４４ａの外径は、皿バネＳのセンタ孔Ｓ２の直径よりも僅かに小さく、バネ受け部４２の先端部分の直径は、皿バネＳの外径と同等以上に設定されている。バネ保持具３８は、センタ孔３８ａの内側に寸切りボルト２０が挿通され、第一及び第二のプレート１２，１４の間を軸方向に移動可能になっている。

第二のプレート１４とバネ保持具３８との間の位置には、バネ保持具３８に装着された皿バネＳを押圧する押圧部材４４が設けられている。押圧部材４４は、図６に示すように、軸方向にセンタ孔４４ａが貫通している円筒状の本体４６を有し、センタ孔４４ａの内壁面に、寸切りボルト２０のネジ山２０ａと螺合するネジ溝４４ｂが形成されている。また、本体４６の一端部に鍔部４８が延設されている。鍔部４８のドーナツ状の端面である押圧面４８ａは、検査対象の皿バネＳと同等又はそれ以上の大きさに設定されている。押圧部材４４は、ネジ溝４４ｂが寸切りボルト２０のネジ山２０ａに螺合することにより、寸切りボルト２０に対して軸方向の位置を変更可能に固定され、押圧面４８ａがバネ保持具３８のバネ受け部４２の内側の面４２ａに対向している。また、押圧部材４４は、押圧面４８ａの内側に、バネ保持具３８の筒状部４０との接触を防止するための逃げ部４８ｂが設けられ、本体４６の内側に向かって円柱状に深く凹んでいる。

バネ保持具３８と第一のプレート１２との間には、センタホール型ロードセル５０が設けられている。センタホール型ロードセル５０は、図７に示すように、軸方向に貫通するセンタ孔５０ａを有し、円筒状の本体５２の一端部に、軸方向に対して交差する向きに配された荷重面５４が設けられている。センタ孔５０ａの直径は、第一のプレート１２のセンタ孔１２ａとほぼ同じである。本体５２の側面には、本体５２内のセンサ素子が出力する信号を伝送する信号ケーブル５２ａが引き出されている。

本体５２は、図１に示すように、荷重面５４が設けられているのと反対側の端面５２ｂが、第一のプレート１２の内側の面１２ｃに当接し、センタ孔１２ａ，５０ａ同士が同軸になるように配されて固定されている。そして、寸切りボルト２０がセンタ孔５０ａ内に挿通され、荷重面５４でバネ受け部４２の外側の面４２ｂを係止し、荷重面５４に作用する押圧力に応じた信号がセンサ素子から出力される。この信号を解析することにより荷重面５４に作用する押圧力を検出することができる。

第二のプレート１４の外側の面１４ｂから突出している寸切りボルト２０の第二の端部２０ｃの所定位置に、ストッパ部材であるナット５６が固定されている。ナット５６は、第二の端部２０ｃに螺合しており、その固定位置は軸方向に変更することができる。ナット５６は、検査時、寸切りボルト２０が第一の端部２０ｂの方向に移動したときに第二のプレート１４の外側の面１４ｂに係止され、寸切りボルト２０の移動限度位置を規定する働きをする。

なお、図１は、検査時に取り外される基準スペーサ５８が装着された状態を示している。基準スペーサ５８は、図８に示すように、内径が寸切りボルト２０の直径よりも大きい筒体を軸方向に半割したような形状で、軸方向の両端面がそれぞれナット５６と第二のプレート１４に接するように配置されている。基準スペーサ５８は、ストッパ部材であるナット５６と第二のプレート１４との離間距離を規定する部材であり、ナット５６と第二のプレート１４との間に挟まれた基準スペーサ５８を取り外すことにより、基準スペーサ５８の軸方向の長さｄだけ、寸切りボルト２０がバネ受け部４２の方向に移動可能になる。

次に、バネ検査装置１０が分解された状態から、各部材を組み立てて検査対象の皿バネＳをセットし、検査可能な状態にするまでの手順の一例を説明する。図９〜図１２は、バネ検査装置１０の内部構造（皿バネＳがセットされ、検査可能になった状態）を示しており、以下図９〜図１２を基に説明する。

まず、複数の支持脚１６によって水平に支持されている第一のプレート１２の外側の面１２ｂにセンタホール型シリンダ２２を取り付け、内側の面１２ｃにセンタホール型ロードセル５０を取り付ける。そして、センタホール型ロードセル５０の荷重面５４上に、バネ受け部４２を下側に配したバネ保持具３８を載置し、検査対象の複数の皿バネＳのセンタ孔Ｓ２を筒状部４０の外側に挿通する。複数の皿バネＳ（例えば３９枚）は、バネ受け部４２の内側の面４２ａ上に同軸に重なって保持される。複数の皿バネＳは、個々の弾発特性が適切に合成されるように、表裏が交互になるように重ねる。

その後、押圧部材４４を寸切りボルト２０に螺合させて軸方向の所定位置に固定し、寸切りボルト２０の第一の端部２０ｂ側を、バネ保持具３８、センタホール型ロードセル５０、第一のプレート１２、センタホール型シリンダ２２、及び軸受け具３２の各センタ孔３８ａ，５０ａ，１２ａ，２２ａ、３２ａ内に挿通し、押圧部材４４の押圧面４８ａを皿バネＳの上面に係止させる。そして、第二のプレート１４を、センタ孔１４ａ内に寸切りボルト２０の第二の端部２０ｃ側を挿通させて第一のプレート１２と対向する位置（押圧部材４４の上方の位置）に配し、複数の脚部材１８を第一のプレート１２上に置いて支持させる。このとき、脚部材１８は第一のプレート１２に載せ置くだけでよく、ネジ等の固定具を用いて固定する必要はない。

その後、センタホール型シリンダ２２の下方に突出している寸切りボルト２０の第一の端部２０ｂに軸受け具３２を装着し、その下方からナット３０を螺合させて軽い力で締め付け、ナット３０の上面とピストン２６の端部２６ａとの間に、軸受け具３２が挟持される状態にする。これで、ピストン２６の下端部２６ａが寸切りボルト２０の第一の端部２０ｂに固定される。なお、センタホール型シリンダ２２の下方に突出する第一の端部２０ｂの長さを調節したいときは、寸切りボルト２０に螺合している押圧部材４４を軸回させ、押圧部材４４を第一の端部２０ｂ又は第二の端部２０ｃの側に移動させることによって行う。

この状態で、複数の皿バネＳは、ほぼ自由長のまま、押圧面４８ａとバネ受け部４２の内側の面４２ａとで挟まれている。さらに、第二のプレート１４の外側の面１４ｂの第二の端部２０の近傍に基準スペーサ５８を縦置きし、ナット５６を第二の端部２０ｃに螺合させ、基準スペーサ５０の上端の位置まで軽い力で締め込む。これで、バネ検査装置１０の組み立てと皿バネＳのセットが終了し、図９〜図１２に示す検査可能な状態になる。

次に、バネ検査装置１０を使用した皿バネＳの検査手順の一例を説明する。ここでは、各部材の動作説明を簡単にするため、個々の部材の剛性は十分高く、センタホール型ロードセル５０の荷重面５４の変位も十分小さいと仮定して説明する。

まず、図９〜図１２に示す状態で、センタホール型ロードセル５０による荷重測定値Ｆをゼロにするオフセットを行い、皿バネＳ、バネ保持具３８、寸切りボルト２０、押圧部材４４及び寸切りボルト２０の自重による押圧力をキャンセルする。その後、ナット５６と第二のプレート１４との離間距離を規定する基準スペーサ５８を取り外す。

この状態でセンタホール型シリンダ２２に油圧を作用させてピストン２６を駆動し、寸切りボルト２０を第一の端部２０ｂの方向に移動させる。これに伴って、寸切りボルト２０に固定された押圧部材４４も、皿バネＳを圧縮させながらバネ受け部４２の方向に移動する。寸切りボルト２０及び押圧部材４４の移動は、ナット５６が第二のプレート１４に係止されたところで停止させる。押圧部材４４の移動距離は、基準スペーサ５８の軸方向長さｄなので、複数の皿バネＳが長さｄだけ収縮する。そして、センタホール型シリンダ２２に供給する油圧を止めてこの状態を保持し、センタホール型ロードセル５０による荷重測定値Ｆ(+)を確認する。荷重測定値Ｆ(+)は、複数の皿バネＳがバネ保持部３６をセンタホール型ロードセル５０の荷重面５４の方向に押す力と等しく、長さｄだけ収縮した複数の皿バネＳに発生する弾発力と等しい。以下、長さｄを基準収縮長さｄと称する。

複数の皿バネＳが基準収縮長さｄだけ収縮したときに発生する弾発力は、複数の皿バネＳの全部が良品の場合と不良品が含まれる場合とで差が生じるので、荷重測定値Ｆ(+)を所定の基準値と比較することにより、簡単に良否判定を行うことができる。

一般に、皿バネＳの応力−歪特性はヒステリシスを有しているので、加荷重により基準収縮長さｄに達したときと、減荷重により基準収縮長さｄに達したときで、皿バネＳに発生する弾発力が少し異なる。上記の手順で測定した荷重測定値Ｆ(+)は、加荷重のときの皿バネＳの弾発力であるが、皿バネの良否判定をより厳密に行うためには、減荷重のときの荷重測定値Ｆ(-)についても評価することが好ましい。このバネ検査装置１０は、減荷重のときの荷重測定値Ｆ(-)も簡単に得ることができる。

減荷重の荷重測定値Ｆ(-)の評価を行うときは、加荷重の荷重測定値Ｆ(+)を測定した後、上側のナット５６を緩めて第二の端部２０ｃの側に移動させ、ナット５６が第二のプレート１４に係止されない位置に退避させる。このとき、ナット５６を退避させても、センタホール型シリンダ２２のピストン２６の位置は維持されるので、複数の皿バネＳは基準収縮長さｄだけ収縮した状態に保持されている。

次に、下側のナット３０を基準回転数（例えば半回転）だけ締め付ける。このとき、ナット３０の上面は、スラスト玉軸受式の軸受け具３２により係止されているので、ナット３０を容易に締め付けることができる。ナット３０を締め付けると、寸切りボルト２０が第一の端部２０ｂの方向に移動し、これに伴って、寸切りボルト２０に固定された押圧部材４４も皿バネＳを圧縮させながらバネ受け部４２の方向に移動し、皿バネＳの収縮長さがｄ＋Δｄとなり、皿バネＳに付与される荷重が増える。その後、ナット３０を上記の基準回転数（例えば半回転）だけ緩め、皿バネＳの収縮長さを基準収縮長さｄに戻す。そして、この状態を保持し、センタホール型ロードセル５０による荷重測定値Ｆ(-)を確認することによって、減荷重のときの皿バネＳの弾発力を測定することができる。そして、荷重測定値Ｆ(-)を所定の基準値と比較し、第二の良否判定を行う。

良否判定が終了すると、センタホール型シリンダ２２の油圧を解除し、上記と反対の手順で第二のプレート１や押圧部材４４を外し、検査が終了した皿バネＳを取り外す。そして、次の皿バネＳをセットし、上記と同様の手順で検査を行う。皿バネＳを交換するとき、脚部材１８が第一のプレート１２にネジ等の固定具で固定されていないので、第二のプレート１４及び脚部材１８を簡単に取り外すことができ、皿バネＳの交換を効率よく行うことができる。

皿バネＳに対する１枚当たりの基準収縮長さを変更したい場合は、基準収縮長さｄが異なる別の基準スペーサを用意してもよいし、上記の基準スペーサ５８を変更せず皿バネＳの数を変更してもよい。例えば、皿バネＳの枚数を３９枚から３５枚に減らして同じ基準収縮長さｄで測定する場合、皿バネＳに対する１枚当たりの基準収縮長さが一定の比率で長くなる。このとき、皿バネＳが４枚減るので、その分、皿バネ保持具３８の筒状部４０が押圧部材４４の本体４６の内側にさらに深く入り込むことになる（図１２の状態よりも深く入り込むことになる）。しかし、上述したように、押圧部材４４の押圧面４８ａの内側に筒状部４０との接触を防止するための逃げ部４８ｂが本体４６の内側に向かって円柱状に余裕を持って形成されていれば、問題なく上記の検査を行うことができる。

以上説明したように、バネ検査装置１０は、皿バネＳを所定長さだけ収縮させ、その収縮によって発生する皿バネＳの弾発力を測定し評価するものであり、検出された弾発力が適正な値か否かを判定することによって、皿バネＳの良否判定を精度よく行うことができる。また、皿バネＳを容易に着脱できる構造であり、特に、複数枚を重ねて同時に検査することができるので、多数の皿バネＳの検査を効率よく短時間で行うことができる。

また、ナット３０、押圧部材４４、ナット５６が、それぞれ寸切りボルトに螺合して固定される構造なので、各部材の位置（寸切りボルトに対する軸方向の位置）を容易に変更することができ、駆動装置の駆動力を可変することなく、皿バネＳに与える負荷を容易に変更することができる。さらに、スペーサ部材５８を着脱してストッパ部材５６の位置を制御する構成なので、検査時の人的作業が容易で、検査条件のバラツキも小さく抑えられる。

次に、ストッパ部材の他の実施形態について、図１３に基づいて説明する。上記のバネ検査装置１０は、ストッパ部材としてナット部材（ナット５６）が使用されているが、図１３（ａ）に示すストッパ部材６０を使用すると、基準収縮長さｄを決定する精度をさらに向上させることができる。

ストッパ部材６０は、例えば円柱状の外形の本体６２を有し、本体６２には軸方向に貫通するセンタ孔６０ａが設けられ、センタ孔６０ａの内壁面に、寸切りボルト２０のネジ山２０ａに螺合するネジ溝６０ｂが形成されている。本体６２を寸切りボルト２０の第二の端部２０ａに取り付けるときは、端面６２ｄが第二のプレート１４の外側の面１４ｂに対向するように取り付けられる。

本体６０の内部には、位置検出用ブザー装置６４が内蔵されている。位置検出用ブザー装置６４は、図１３（ｂ）に示すように、電源供給用の電池６６、電池６６が出力する電圧V66を安定な電圧V68に変換して出力する電圧レギュレータ６８、電圧V68が供給されたときにアラーム音を鳴らすブザー７０、電池６６の出力端と電圧レギュレータ６８の入力端との間に直列に挿入された２つのスイッチとで構成されている。一方のスイッチは、使用者が操作する電源スイッチ７２であり、本体６２の一方の端面６２ｃ側に配置され、端面６２ｃから操作部７２ａが突出している。他方のスイッチは、ノーマリー・オープンの接点（Ａ接点）を有するスイッチ部材としての押ボタン型マイクロスイッチ７４であり、本体６２の他方の端面６２ｄ側に配置され、端面６２ｄからアクチュエータ部７４ａが突出している。したがって、電源スイッチ７２をオンにしても、アクチュエータ部７４ａがフリーの状態のときは、押ボタン型マイクロスイッチ７４の接点がオープンなので電圧レギュレータ６８が動作せず、ブザー７０は鳴らない。アクチュエータ部７４ａが変位して、押ボタン型マイクロスイッチ７４の接点が閉じると、電池６６の電圧V66が電圧レギュレータ６８に供給され、電圧レギュレータ６８が電圧V68Vを出力し、ブザー７０が鳴る。

検査を行う作業者は、第二のプレート１４の外側の面１４ｂの第二の端部２０の近傍に基準スペーサ５８を縦置きした後、図１のナット５６の場合と同様に、ストッパ部材６０を第二の端部２０ｃに螺合させ、基準スペーサ５０の上端の位置まで軽い力で締め込む。そして、アクチュエータ部７４ａが基準スペーサ５０に係止されるとブザー７０が鳴るので、そのタイミングで締め込みをストップする。したがって、作業者は、ストッパ部材６０が基準スペーサ５８に接触したことを瞬時に把握することができるので、作業者による締め込み量の過不足をほぼゼロにすることができ、ストッパ部材６０の位置決めをより高精度に行うことができる。

また、基準スペーサ５８を取り外した後、センタホール型シリンダ２２に油圧を作用させてピストン２６を駆動すると、寸切りボルト２０が寸切りボルト２０を第一の端部２０ｂの方向に移動し、ストッパ部材６０の端面６２ｄが第二のプレート１４に近づく。そして、アクチュエータ部７４ａが第二のプレート１４に接するとブザー７０が鳴るので、そのタイミングで、センタホール型シリンダ２２の駆動を停止させることができる。つまり、作業者は、ストッパ部材６０が第二のプレート１４に接触したことを瞬時に把握し、ストッパ部材６０が当接する第二のプレート１４及び脚部材１８に過度なストレスが加わって変形等する前に、センタホール型シリンダ２２の油圧を止めることができる。したがって、第二のプレート１４及び脚部材１８を格別に高剛性な素材にしなくても、ストッパ部材６０を適切な位置で停止させることができる。

このように、ストッパ部材６０を使用することによって、基準収縮長さｄの精度をさらに向上させることができ、ナット５６を使用した時よりも検査条件のバラツキを小さく抑えることができる。

なお、本発明のネジ検査装置は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した検査手順や検査条件は、皿バネＳやコイルバネ等の検査についての好適な一例を示したものであり、皿バネＳやコイルバネの形態（材質、サイズ等）や、必要な検査の精度等を考慮して適宜変更することができる。例えば、良否判定は加荷重の荷重測定値に基づく良否判定だけとし、減荷重の荷重測定値に基づく第二の良否判定は省略してもよい。この場合、ナット３０を締めたり緩めたりする操作を行わないので、軸受け具３２を省略することができる。また、基準スペーサ使用せず、別の方法でバネの基準収縮長さを規定するようにしてもよい。

バネ検査装置１０の場合、加荷重及び減荷重の評価を行うとき、ストッパ部材であるナット５６を退避させた後、係止部材であるナット３０を基準回転数だけ締め付けたり緩めたりする操作を行う構成になっている。そのため、スラスト玉軸受式の軸受け具３２は、ナット３０とピストン２６との間に設けられている。しかし、加荷重及び減荷重の評価を行うとき、押圧部材４４を回動させることによって行う構成に変更することも可能である。この場合、スラスト軸受は押圧部材４４と皿バネＳの間に設ければよいが、操作性等を考慮すると係止部材であるナット３０を操作する方が好ましい。

上記のネジ検査装置１０は、寸切りボルト２０（棒部材）に対して、係止部材（ナット３０）、押圧部材４４、及びストッパ部材（ナット５６）を螺合させ、軸方向に移動可能に固定しているが、ネジ山のない棒部材を使用し、棒部材の適切な位置に各部材を異なる方法で固定するように変更してもよい。また、駆動装置は、棒部材の第一の端部を引くことによって棒部材を第一の端部の方向に移動させるものであればよく、油圧式のシリンダ以外の駆動装置を使用してもよい。また、ロードセルは、センタホール型以外のロードセルを使用してもよい。その他、基準収縮長さの設定は、基準スペーサを用いるほか、棒部材や皿バネの変位によるストッパ部材の位置を、センサやスイッチにより検出しても良い。これにより、油圧等による加圧値及び変位量のバラツキを抑えることができる。

バネ検査装置１０は、棒部材である寸切りボルト２０が上下方向に配した構造であるが、棒部材を横方向や斜め方向に配した構造にすることも可能である。その場合、位置決め部材は、上記の脚部材１８を第一のプレート１２上に載せ置く構造ではなく、第一及び第二のプレート１２，１４の両方にしっかりと固定される構造にする。

また、検査対象のバネは、内側に中空の中心軸を有し、この中心軸方向に伸縮することによって付勢するバネであればよく、皿バネやコイルバネ以外の検査にも使用できる。

１０ バネ検査装置
１２ 第一のプレート
１２ａ，１４ａ，２２ａ，３８ａ，４４ａ，５０ａ センタ孔
１２ｂ 外側の面
１２ｃ 内側の面
１４ 第二のプレート
１４ｂ 外側の面
１４ｃ 内側の面
１８ 脚部材（位置決め具）
２０ 寸切りボルト（棒部材）
２０ａ ねじ山
２０ｂ 第一の端部
２０ｃ 第二の端部
２２ シリンダ（駆動装置）
２４ 本体
２６ ピストン
２６ａ端部
３０ ナット（係止部材）
３２ 軸受け具
３８ バネ保持具
４０ 筒状部
４２ バネ受け部
４２ａ 内側の面
４４ 押圧部材
４４ｂ ネジ溝
４６ 本体
４８ａ 押圧面
４８ｂ 逃げ部
５０ センタホール型ロードセル
５２ 本体
５４ 荷重面
５６ ナット（ストッパ部材）
５８ 基準スペーサ
Ｓ 検査対象の皿バネ

Claims (10)

1. 内側に中空の中心軸を有し、当該中心軸方向に伸縮して付勢するバネの検査を行うためのバネ検査装置において、
   表裏を貫通する孔が形成された第一の部材と、
   表裏を貫通する孔が形成された第二の部材と、
   前記第一及び第二の部材を一定の間隔を空けて対向させ、前記孔同士が同軸になるように相互に位置決めする位置決め具と、
   前記第一及び第二の部材の各孔に挿通されて軸方向に移動自在な長尺の部材であって、一端部である第一の端部が前記第一の部材の外側の面から突出し、他端部である第二の端部が前記第二の部材の外側の面から突出する棒部材と、
   前記棒部材を前記第一の端部の方向に移動させる駆動装置と、
   軸方向に貫通する孔が形成された筒状部、及び前記筒状部の一端部の側周面から外向きに延設されたバネ受け部を有し、前記孔の内側に前記棒部材が挿通されたバネ保持具と、
   前記第二の部材と前記バネ保持具との間に位置する前記棒部材の部分に、軸方向に対して固定される本体を有し、この本体の前記バネ保持部側の端部に、前記バネ受け部と対向する押圧面が形成されている押圧部材と、
   前記棒部材の軸方向に対して交差する向きに配された荷重面を有し、前記駆動装置により前記棒部材を軸方向に変位させることにより前記バネから前記荷重面に作用する押圧力を検出するロードセルと、
   前記駆動装置による前記棒部材の前記第一の端部方向への移動に対して、移動限度位置を規定するストッパ部材とを備え、
   前記バネの検査を行うとき、前記バネは、前記中空の中心軸に前記バネ保持具の筒状部が挿通され、軸方向の一端面が前記バネ受け部により保持され、前記バネの他端面が、前記シリンダに駆動されて前記棒部材と共に移動する前記押圧部材の押圧面により押圧され、前記バネが所定長さに変位した状態で、前記ロードセルにより前記バネに発生する弾発力を検出可能としたことを特徴とするバネ検査装置。
2. 内側に中空の中心軸を有し、当該中心軸方向に伸縮して付勢するバネの検査を行うためのバネ検査装置において、
   表裏を貫通するセンタ孔が形成された第一のプレートと、
   表裏を貫通するセンタ孔が形成された第二のプレートと、
   前記第一及び第二のプレートを一定の間隔を空けて対向させ、前記センタ孔同士が同軸になるように相互に位置決めする位置決め具と、
   前記第一及び第二のプレートの各センタ孔に挿通されて軸方向に移動自在な長尺の部材であって、一端部である第一の端部が前記位置決め具により固定された前記第一のプレートの外側の面から突出し、他端部である第二の端部が前記第二のプレートの外側の面から突出する棒部材と、
   前記棒部材の第一の端部を引くことによって、前記棒部材を前記第一の端部の方向に移動させる駆動装置と、
   軸方向に貫通するセンタ孔が形成された筒状部、及び前記筒状部の一端部の側周面から外向きに延設されたバネ受け部を有し、前記センタ孔の内側に前記棒部材が挿通された状態で、前記第一及び第二のプレートの間を軸方向に移動自在なバネ保持具と、
   前記第二のプレートと前記バネ保持具との間に位置する前記棒部材の部分に、軸方向に対して固定される本体を有し、この本体の前記バネ保持部側の端部に、前記バネ受け部と対向する押圧面が形成されている押圧部材と、
   前記第一のプレートの内側の面に固定される本体、及び前記棒部材の軸方向に対して交差する向きに配された荷重面を有し、前記荷重面で前記バネ受け部の前記第一のプレート側の面を係止し、前記荷重面に作用する押圧力を検出するロードセルと、
   前記棒部材の第二の端部に固定される部材であって、前記棒部材が前記第一の端部の方向に移動した時、前記第二のプレートの外側の面に係止されることによって前記棒部材の移動限度位置を規定するストッパ部材とを備え、
   前記バネの検査を行うとき、前記バネは、前記中空の中心軸に前記バネ保持具の筒状部が挿通され、軸方向の一端面が前記バネ受け部により保持され、前記バネの他端面が、前記シリンダに駆動されて前記棒部材と共に移動する前記押圧部材の押圧面により押圧され、前記バネが所定長さに収縮した状態で、前記ロードセルにより前記バネに発生する弾発力を検出可能としたことを特徴とするバネ検査装置。
3. 前記ストッパ部材と前記第二のプレートとの離間距離を規定する基準スペーサが設けられ、前記ストッパ部材と前記第二のプレートとの間に挟んだ前記基準スペーサを取り外すことにより、前記押圧部材が基準スペーサの長さだけ前記バネ受け部の方向に移動可能になる請求項２記載のバネ検査装置。
4. 前記位置決め具は、前記第二のプレートの内側の面に取り付けられた脚部材であり、前記脚部材の先端部が前記第一のプレートの上面に載置され、前記第二のプレートが前記脚部材に支持されて前記第一のプレートの上方に対向する請求項２記載のバネ検査装置。
5. 前記ロードセルは、前記棒部材が挿通されるセンタ孔を有するセンタホール型ロードセルである請求項１または２記載のバネ検査装置。
6. 前記棒部材は、側周面にネジ山が形成された寸切りボルトであり、
   前記押圧部材の本体には、当該本体を貫通する孔であって、内壁面にネジ溝が形成されたセンタ孔が設けられ、前記押圧部材は、自己のネジ溝が前記寸切りボルトのネジ山に螺合することによって、前記寸切りボルトに対して軸方向の位置を変更可能に固定され、
   前記ストッパ部材の本体には、当該本体を貫通する孔であって、内壁面にネジ溝が形成されたセンタ孔が設けられ、前記ストッパ部材は、自己のネジ溝が前記寸切りボルトのネジ山に螺合することによって、前記寸切りボルトに対して軸方向の位置を変更可能に固定される請求項２乃至５のいずれか記載のバネ検査装置。
7. 前記寸切りボルトの第一の端部に螺合し、前記寸切りボルトに対して軸方向の位置を変更可能に固定されている係止部材が設けられ、
   前記駆動装置は、前記寸切りボルトが挿通される孔を有するセンタホール型シリンダであり、本体の一端部が前記第一のプレートの外側の面に固定され、反対側の端部から突出するピストンの端部が前記第一のプレートから離れる向きに移動可能であり、
   前記ピストンの端部が前記係止部材に係止された状態で移動することにより、前記寸切りボルトが第一の端部の方向に移動する請求項６記載のバネ検査装置。
8. 前記ピストンの端部と前記ナットとの間にスラスト軸受の軸受け具が設けられ、前記ピストンの端部が、前記軸受け具を介して前記ナットに係止される請求項７記載のバネ検査装置。
9. 前記バネは、複数枚重ねた皿バネであり、前記押圧部材の前記押圧面の内側に、前記バネ保持具の前記筒状部と接触するのを防止するための逃げ部が設けられている請求項１乃至８のいずれか記載のバネ検査装置。
10. 前記ストッパ部材は、前記駆動装置による前記棒部材の移動により、前記バネが前記所定長さに変位した状態を検知するスイッチ部材を備えている請求項１乃至９のいずれか記載のバネ検査装置。

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