JP3876049B2 - 棒状材の曲げ剛性力測定方法及び装置 - Google Patents

棒状材の曲げ剛性力測定方法及び装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ゴムホース,ワイヤー,金属棒,樹脂棒等の棒状材の曲げ剛性力測定方法及び装置に係わり、更に詳しくは曲げ剛性力を正確に自動計測可能にした棒状材の曲げ剛性力測定方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、ゴムホース等の棒状材の曲げ剛性力(曲げ力)を測定する方法は、図7に示すように、ゴムホースWの基端部をバイス等の固定治具1にクランプ固定し、所定長さLの他端側に図示しないバネ秤り3を取付けて引張り、二点鎖線で示すように半円弧状に屈曲させ、この屈曲形状を、図8に示すように複数の曲げ半径Rを描いたテンプレート2を当てて、その時の曲率半径Rと、バネ秤りを値を読み取って測定していた。そのため測定作業には、少なくとも二人の作業員が必要であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、上記のようにバネ秤りを用いて少なくとも二人の作業者が曲げ剛性力を測定する方法は、以下のような種々の問題があった。
▲1▼.ゴムホースWを曲げる速さが一定でないので、測定者によるバラツキが大きく、高精度な測定が出来ない。
▲2▼.曲げ力の方向が定まらないため、曲げ半径Rを描いたテンプレート2上での測定点が正確に読み取ることが出来ない。
▲3▼.曲げ力最大時(曲げ半径過小時)にゴムホースWの固定端がずれて正確な測定が出来ない。
▲4▼.ゴムホースの場合には、低温時の曲げ形状が半円状にならず、途中で折れてしまうため、曲げ力を測定することが出来ない。
▲5▼.ゴムホースの加圧時の曲げ力が測定出来ない。
【0004】
この発明の目的は、棒状材の曲げ剛性力を正確に測定することができ、更にゴムホースの場合に、低温時、加圧時の曲げ剛性力も定量的に測定することが出来る棒状材の曲げ剛性力測定方法及び装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の棒状材の曲げ剛性力測定方法は、外周に円弧状のガイド面を有する曲げ用マンドレルを支持台に固定すると共に、該円弧状のガイド面に沿って一定速度で移動自在な検出器付き押圧手段を設け、前記支持台に一端を固定した被測定用棒状材を、前記ガイド面及び前記検出器付き押圧手段に形成された断面凹状のガイド溝に挟みつつ湾曲させ、その任意位置において前記検出器により被測定用棒状材の曲げ剛性力を連続的に測定することを要旨とするものである。
【0006】
またこの発明の棒状材の曲げ剛性力測定装置は、断面凹状のガイド溝が形成された被測定用棒状材のガイド面を備えた所定の曲率半径を有する半円状の曲げ用マンドレルを支持台上に設置し、前記曲げ用マンドレルの一端側に、被測定用棒状材の一端を支持する固定手段を設け、前記曲げ用マンドレルに、被測定用棒状材を前記ガイド面に沿わせて旋回させる支持アームを設け、前記支持アームの先端に断面凹状のガイド溝が形成された検出器付き押圧手段を設け、前記支持アームの回転軸に旋回速度を検出する回転速度検出器を設けたことを要旨とするものである。
【0007】
このように断面凹状のガイド溝が形成された円弧状のガイド面を有する曲げ用マンドレルを支持台に固定すると共に、該円弧状のガイド面に沿って移動自在にする支持アームに取り付けられ、断面凹状のガイド溝が形成された検出器付き押圧手段を設け、前記支持アームの回転軸に旋回速度を検出する回転速度検出器を設けて、前記支持台に一端を固定した被測定用棒状材を、前記検出器付き押圧手段により湾曲させ、前記検出器により被測定用棒状材の曲げ剛性力を一定速度で連続的に測定するようにしたので、自動計測により正確な曲げ剛性力を測定することができ、またゴムホースの場合には、低温時や、加圧時の曲げ剛性力を定量的に測定することが出来る。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。
図1は、この発明にかかる棒状材の曲げ剛性力測定方法を実施するための曲げ剛性力測定装置の正面図、図2はその側面図、図3(a)は図2のAーA矢視拡大断面図を示している。
【0009】
曲げ剛性力測定装置10は、支持台11上に曲率半径Rを有する半円状の板状の曲げ用マンドレル12がビス13を介して着脱可能に垂直に固定されている。この曲げ用マンドレル12の外周のガイド面には、中空,中実または板状のゴムホース,樹脂ホース,ワイヤー,金属棒,樹脂棒等の棒状材から成る被測定用棒状材Wの略半円部分を覆う断面凹状のガイド溝14が形成されている。
【0010】
支持台11の一側部には、被測定用棒状材Wの一端を着脱可能にクランプする固定プレート及びボルト等から成る固定手段11aが設けられている。
板状の曲げ用マンドレル12の側面には、該曲げ用マンドレル12の側面に沿って等速で旋回移動する検出器付き押圧手段の支持アーム15が設けら、支持アーム15の基端部15aは、曲げ用マンドレル12の中心Oに設けられた旋回軸16に取付けられ、また支持アーム15の先端15bには、ブラケット17を介して被測定用棒状材Wの略半円周部分を覆うガイド溝30を備えた回転自在なガイドローラ18a,18bと、曲げ剛性力(法線力)を測定するロードセル等の曲げ検出器19a,19bとが取付けられている。
【0011】
ブラケット17は、スプリング20及びネジ軸21等の位置調整機構22を介して支持アーム15の先端側に移動調整可能に構成され、曲げ用マンドレル12の径及び被測定用棒状材Wの曲げ半径に対応出来るようになっている。
上記のガイドローラ18a,18bの実施形態としては、図5に示すように、回転中心線P−Pと同一軸線上に設けた回転自在なガイドローラ18aと、回転中心線P−Pから若干ずらせた位置、即ち、円弧状のガイド面の周方向に配設されたガイドローラ18bとの2ロール方式を採用しており、ガイドローラ18a,18bの間隔は、ブラケット17に対して移動調整可能に取付けられ、ホースの柔軟性,呼び径(D)に対応し、1〜3Dの範囲に調整可能である。
【0012】
なお押圧手段は、上記のようなガイドローラ18a,18bに限定されず、図3(b)に示すように、ガイドローラ18a,曲げ用マンドレル12の幅Hを、被測定用棒状材Wの径Daに対して幅広にして被測定用棒状材Wの半径よりも大きな円弧を持つガイド溝14とし、被測定用棒状材Wとガイドローラ18a,18bとの接触部分を減らし、即ち、点接触状態にすることで、被測定用棒状材Wを過度に変形させない構造にすることも可能である。
【0013】
また、押圧手段を図4(a)に示すような断面凹状のガイド部材23a,23bとしたり、また曲げ用マンドレル12のガイド溝14の形状も断面凹状に形成することも可能である。
更に、図4(b)に示ように、断面凹状のガイド部材23a,23bの両端鍔部23x及び曲げ用マンドレル12の両端鍔部12xを上記図4(a)に比べて短く形成し、被測定用棒状材Wとガイド部材23a,23bの両端鍔部23x及び曲げ用マンドレル12の両端鍔部12xとの接触部分を減らし、被測定用棒状材Wを過度に変形させない構造にすることも可能である。
【0014】
前記支持アーム15の基端部15aが連結された旋回軸16は、軸受24を介して回転可能に支持され、旋回軸16はカップリング25を介して支持台11上に設置された駆動モータ26に連結されている。旋回軸16の途中には、チェーン27,スプロケット28を介して検出器付き押圧手段15の旋回角度を検出する回転角度検出器29が連結されている。
【0015】
次に、被測定用棒状材Wの曲げ剛性力測定方法について説明する。
まず、曲げ剛性力を測定する被測定用棒状材Wの曲げ半径に対応する曲げ用マンドレル12を選択して支持台11上に固定すると共に、曲げ用マンドレル12の外周面に沿って旋回する検出器付き押圧手段の支持アーム15の基端部15aは、曲げ用マンドレル12の中心Oに設けられた旋回軸16の先端15bに取付けられるガイド部材18a,18bの位置を位置調整機構22を介して調整する。
【0016】
このような状態から、測定する被測定用棒状材Wの一端を支持台11の一側部に設けた固定手段11aに固定し、この被測定用棒状材Wを曲げ用マンドレル12の半円弧状に形成したガイド面の断面凹状のガイド溝14と、被測定用棒状材Wの外周面側を固定手段11a側に移動させたガイド部材18a,18bのガイド溝30とで挟み込むように保持させる。
【0017】
この状態から、支持アーム15を駆動モータ26を駆動させてガイド部材18a,18bを曲げ用マンドレル12の外周ガイド面に沿って一定の速度で旋回させると共に、その時の回転角度を回転角度検出器29で検出しながら、かつ被測定用棒状材Wの曲げ半径に対する曲げ剛性力を曲げ検出器19a,19bにより連続的に自動的に測定する。
【0018】
このように、被測定用棒状材Wの一端を支持台11の一側部に設けた固定手段11aに固定して、支持アーム15を一定の速度で旋回させながら被測定用棒状材Wの曲げ半径に対する曲げ剛性力を連続的に、または任意の位置(任意の角度)まで人手を介することなく自動的に測定できる。
なお、上記の実施形態では、被測定用棒状材Wを鉛直方向に立てて曲げる例を示したが、被測定用棒状材Wを水平方向に設置し、水平方向にマンドレルに沿って曲げるように構成し、被測定用棒状材Wの自重による影響を除去するようにすることも可能である。
【0019】
また、一方の曲げ剛性力を測定した後、被測定用棒状材Wの固定端を反転させることにより他方の曲げ剛性力も容易に測定することが可能である。曲げ用マンドレル12は、支持台11上に着脱可能に取付けられるので、省スペース,ワンタッチ取付けでいずれの曲げ半径にも対応できる。更に、恒温槽等を用いて低温曲げ時もなめらかな半円状で曲げることが可能となり、しかも曲げ剛性力の測定も可能である。
【0020】
更に、被測定用棒状材Wをホースとした場合、ホースに内圧をかけた状態で測定することも出来る。また、プログラム化することで、自動測定結果のグラフ化(チャート化)も同時に出来る。
【0021】
【発明の効果】
この発明は、上記のように構成したので、以下のような優れた効果を奏するものである。
▲1▼.被測定用棒状材を連続的に自動計測するので、従来の手動測定に比べて測定精度が向上し、曲げ剛性力の信頼性を高めることが出来る。
▲2▼.従来測定が難しいとされていた低温時、加圧時の曲げ剛性力の測定を定量的に測定が可能となる。
▲3▼.種々の取付け形状における曲げ剛性力の測定が可能となり、金具端末部の応力解析に有効な手段となる。
▲4▼.被測定用棒状材の連続的計測と曲げ速度が可変であるため、曲げ速度と曲げ力の関係を容易に把握することが出来る。
▲5▼.被測定用棒状材の曲がり癖によらず、どの方向の曲げ力も測定できる。従って、曲がり不良検出も有用である。
▲6▼.低温時、加圧時の曲げ剛性力の測定の作業の軽労化,安全化が可能となり、しかも省人化を図ることが出来る。
▲7▼.ゴムホースの曲げ剛性力の測定に限らず、ワイヤー,金属棒,樹脂棒等の棒状体の曲げ剛性力の測定を容易に行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかる棒状材の曲げ剛性力測定方法を実施するための曲げ剛性力測定装置の正面図である。
【図2】図1の側面図である。
【図3】(a)は、図2のAーA矢視拡大断面図、(b)は押圧手段の他の実施形態を示す断面図である。
【図4】(a)は、被測定用棒状材を保持する曲げ用マンドレルのガイド溝の形状と、ガイド部材のガイド溝の形状の実施形態を示す断面図、(b)は、曲げ用マンドレルのガイド溝の形状と、ガイド部材のガイド溝の形状の他の実施形態を示す断面図である。
【図5】ガイドローラの拡大正面図である。
【図6】曲げ用マンドレルの拡大正面図である。
【図7】従来のゴムホースの曲げ剛性力測定方法を示す説明図である。
【図8】従来の曲げ剛性力測定方法に使用するテンプレートの説明図である。
【符号の説明】
10 曲げ剛性力測定装置 11 支持台
11a 固定手段 12 曲げ用マンドレル
13 ビス 14 ガイド溝
15 検出器付き押圧手段 15a 基端部
15b 先端 16 旋回軸
17 ブラケット 18a,18b ガイドローラ
19a,19b 曲げ検出器 20 スプリング
21 ネジ軸 22 位置調整機構
23a,23b ガイド部材 24 軸受
25 カップリング 26 駆動モータ
27 チェーン 28 スプロケット
29 回転角度検出器 30 ガイド溝
W 被測定用棒状材

Claims (3)

  1. 外周に円弧状のガイド面を有する曲げ用マンドレルを支持台に固定すると共に、該円弧状のガイド面に沿って一定速度で移動自在な検出器付き押圧手段を設け、前記支持台に一端を固定した被測定用棒状材を、前記ガイド面及び前記検出器付き押圧手段に形成された断面凹状のガイド溝に挟みつつ湾曲させ、前記検出器により被測定用棒状材の曲げ剛性力を連続的に測定する棒状材の曲げ剛性力測定方法。
  2. 断面凹状のガイド溝が形成された被測定用棒状材のガイド面を備えた所定の曲率半径を有する半円状の曲げ用マンドレルを支持台上に設置し、前記曲げ用マンドレルの一端側に、被測定用棒状材の一端を支持する固定手段を設け、前記曲げ用マンドレルに、被測定用棒状材を前記ガイド面に沿わせて旋回させる支持アームを設け、前記支持アームの先端に断面凹状のガイド溝が形成された検出器付き押圧手段を設け、前記支持アームの回転軸に旋回速度を検出する回転速度検出器を設けて成る棒状材の曲げ剛性力測定装置。
  3. 前記押圧手段が、前記円弧状のガイド面の周方向に前後に並び、ガイド溝を備えた一対のガイドローラと、該円弧状のガイド面の曲率半径中心を回動支点とする支持アームとから成る請求項2に記載の棒状材の曲げ剛性力測定装置。
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