JPH03252501A - 歪分布測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 被測定物の歪分布を測定する歪分布測定方法に関し 被測定物の変位分布を正確に測定することが可能な歪分
布測定方法の提供を目的とし、被測定物の変形前後の形
状の差を測定し、前記被測定物の変形前後の形状の差か
ら変位分布関数を算出し、前記変位分布関数から被測定
物の中立面の歪情報及び曲率成分情報を算出し、前記中
立面の歪情報及び曲率成分情報とから前記被測定物の歪
分布を測定するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、被測定物の歪分布を測定する歪分布測定方法
に関する。

現在、電子機器等の各種製品の高機能化と軽量化の要請
のもとに構造設計の分野では、プラスチック等のモール
ド技術を用いて、材料の薄肉化を図り、必要最小限の強
度を付与する極限的な設計が試みられている。

従って、このような構造体の多（は、変形し易い柔構造
体となる。

〔従来の技術〕

このような柔構造体の構造的な特性を測定するために、
被測定対象物ｊ４、゛変形を与え、その変位分布を測定
して曲げの曲功１を求め、この曲率から歪分布を得るよ
）にしたものが提案されている。

（発明が解決ｊ７よ・）と釘２１謁題〕しか１．なから
、従来の歪分布測定方法で１２．）１、平板の凸出情報
からしか歪分布を求めるようにＬ　−Ｌ′：いなか、っ
六−８ つ、（５、す、例メ、ば、材料の１ｉｉｉ強のためにリ
ブを有するさ−３のや平板の醪ＩＢ１（が固定されて変
位が規制４゛５れでいるものでは、曲げ変形量が大きく
な２．た場合ｌ、Ｘ正殖ｒ、ｃ−ｖ分布の油１定が出末
ないといっ六・問題が２・、った。

本発明の目的屁１、前ｉボｊ７た従来の問題６．・二鑑
み、被測Ｙ、物の次位分布４−正鉛？ｚ測定することが
可能な歪分布測定ｊｊ法を得供することにある。

〔課！１ｊ１を解決するための手段〕 ”ｚ　ｌ、て、この目的は１、被油１定物の変形前後の
形状の差イ」１１庁でｊ７、前記被測定物の変形前後の
形状の差から変位分布関数４−′Ｊ′ｆ、出１７、前記
次位分布関数から被測定物の中立面の歪情報及び曲率成
分情報５：算出１２、前記中立面の歪情報及び曲率成分
情報とから前記被測定物の歪分布を池Ｉ定するよ・）に
したＳ−と、を特徴とする歪分布測定方法１〜より達成
される。

〔作用〕

づなわら、本発明？、″′、よれば、変位分布関数から
被ηＵｌｒ物の中立面の計↑ａ報及び曲率成分情報が１
１）られるごとから、被測定物の変形前後の形状の差を
箔１定ｊ−７、前記被測定物の変形前後Ｏ）形状の差ノ
）へら変位分布関数を算出して、歪分布を正確に測定回
１’！”、とじたものである。

〔実施例〕

以−ト、本発明に係る歪分布測定力法の実施例を図面を
用いて詳細１駈説明する８ 第１図は本発明＋、；”−係る歪分布測定方法の’１ｉ
Ｊｌ　（’ドノロ・−チャ〜　ト、第２図は歪分布測定
装置の構成説明図、第３し１．第Ａ図（、よ歪分布測定
の説明図−？！ある１、 図においで１．１．２は直交型「」ボットであり、ＸＹ
Ｚの３軸方向の移動機構を有量るもの、３は回転窄繕部
であり、０ボッｌ−１の７輪移動１ｉＪｉε、″。

取＋ｆｔ　ＬＪら〕１．るもの、４は力センサであり、
力センサ４の先端に取付げられたロッド６に加わる力を
検ＩＪＵ−るもの、′ｌはグロ・−・ブであり、被測定
物）３の変位分布を検出するためにロボット１０回転機
構部３の先端Ｃ１二取付げられてなるものである。

１０μＣＰ頁Ｊであり、１，１ポット１．２を駆動制御
するもの、１２はメモリであり、ＣＰＵｌ０の動作ギー
制御４−６制御ブｉｌｌグラムを格納する格納領域１２
）（を有すると共Ｕ′５、計測値及び計算値を格納づ゛
るための楕１納領域１２ａ・・・１２ｆを有しでなるも
のである。

、１．１＝、第３図を用いで、測定した変位分布がら歪
分布を測定する方法について説明する。

第３１川（ａ）は、平＠板２０の変形前の状態を示ｊ７
ており、第３１巧（ｂ）　４１ｆ面叛２０の変形後の状
態を示している。

尚、以下の説明では、簡単のためＧこ、Ｘ輪方向に変形
させた場合についｒ説明する。

第３図においで、平面板２０が曲げられた状態で、平面
板２０の厚の方向の中央の面（中立面と称する）から歪
分布を算出する点（こ、ｒでは、平面板２００表面とす
る）までの１Φ酎）をＺＩｌ！′−す−る。

また、平面板２（）が曲げられたときに、前述した中立
面が伸縮］５、ない（ずなわら歪が１−０．）と４る。

、二の時、平面板２０の大曲での歪ｅ１．＋＋は、εわ
・−”Ｚ／ｌ−１ｉ翼 で表される。

こ、−で、ｒｌは、平面板２０１のＸ軸（７こ沿２．た
曲線の曲率半径である。

その逆数である曲率１　／　ｒ　、□モｊ１、平面板２
０の変位分布Ｗを２階鋼微分することにより求めること
ができる。

ところが、ｄ・１造材料の強度を強くするために、第２
ＩＡＩに示されるよ・）に、平面板の縁部ｒ４−リブを
設けた板状材料８を用いることがある。

このような場合には、曲げ変形量が大きくなると、中立
面での歪は「０」ではなくなるため、単に曲率からだけ
では歪を精度良く検出することができない。

第４図は、その両端部がそれぞれ支持部２１゜２２によ
り支持されている長さり、の平面板２０に力ｆを掛けて
撓ませた状態を表している。

平面板２０は変形後も支持部２１．２２によりＸ軸への
射影長さが一定値Ｌ０に保たれているものとする。すな
わち、両端部が固定部材により拘束されている、あるい
は第２図に示されるようにその端部にリブを有している
ものとする。

なお、平面板２０と支持部２１．２２の結合形式は、回
転可能であっても良いし、固定されていも良いし、更に
はその他の形式であっても以下の説明は成立する。

平面板２０の撓み曲線をＷとするとき、平面板２０が曲
げられた状態では、原点Ｏからの平面板２０の長さしは
次式で表わされる。

ｄＷ／ｄｘ（１とすると、上式は、 となる。

従って、位置Ｘにおける平面板２０の伸びＵは、となる
。

従って、中立面に生じる歪ε。は、 となる。

従って、平面臼げを受ける平面板２０に生じる歪εは、
曲率より求めた歪と中立線の伸びによる歪との和になり
、次式で表わされる。

（１） 尚、Ｙ軸方向の歪ｅ、は、同様にして、（２） で表される。

また、ｘＹＹ軸方向歪ε□も同様にして、θｘａｙ 以下、第１図、第２図を用いて歪分布測定方法の動作を
説明する。

■　ＣＰＵｌ０は、メモリ１２内の格納領域１２Ｘに格
納された制御プログラムに従って、まず、ロボット１を
被測定物Ｂ上の被測定点（第１図にお【するＸＹ平面内
で、被測定物８の形状により予め定められ、メモリ１２
内に格納されている座標データ）毎にＺ軸方向の位置座
標を測定する。

そして、ＣＰＵｌ０は、各被測定点毎のＺ軸方向の位置
座標を、被測定物８の変形前の形状データとして、メモ
リ１２の格納領域１２ａに格納させる。

■　次いで、ＣＰＵｌ０は、ロボット２を動作させ、ロ
ッド６を予め定められた平面板２０上の位置で平面板２
０に押付け、そして、所定の大きさの力が平面板２０に
加わるように力センサ４の出力に応じてロボット１を力
制御する。

■　そして、ＣＰＵｌ０は、ステップ■で説明したよう
に、平面板２０を曲げ変形させた状態で、ステップ■で
測定した各被測定点と同じ座標位置での被測定物８のＺ
軸方向の座標位置をプローブ７を用いて測定する。

その測定結果は、メモリ１２の格納領域１２ｂに変形後
の形状データとして格納する。

■　被測定物８の変形前後の形状データの測定の後、Ｃ
ＰＵｌ０はこれら形状データに従って、変位分布関数Ｗ
を算出する。

この変位分布関数の算出は、３次のスプライン平泪化手
法を用いることができ、例えば、富士通欧、）発行のｒ
　Ｓ　Ｓ　Ｌ　ＩＩ使用手引暫（科学用ザブル・−チン
ライブラリ）Ｊに記載されるようなづブルーチンｒ　［
３Ｓ　ＣＩ）　２　Ｊを用いることで求めることができ
る１、 す゛なわｌ：）、Ｊ゛の処理ｔ、−よ、）で、メモリ１
２の領域１２ａ、１２ｂにくれぞれ格納された離ｔｄｌ
：的な形状ｉ’　−夕から測定点以夕１の仕立の位置Ｌ
″４−７ける変位ダークを得る、−とが可能となる他、
微分光の数Ａ゛１１処理ｉｆｆ■能にできる。

得Ｃ″−１９４だ変位分布関数Ｗ：ｌ−′−夕は、メ千
り１２のなｉ坪］領緘１２ｃに格納される。

（！’ｉ）　　ＣＴ）　Ｕ　１１’ｌ　３人、得られた
変位５）布関数Ｗから前述１．た各式（１）・・・（３
）　（ニー従って、各式（１）へ・（３）の右辺第２項
の中立ｍの歪を算出する。そして、その算出結果を、メ
士り１２の格納領域ｉ２ｄに格納する。

■　４これと共に、ｅｐｕｉｏは、得られた変位分布間
ｉａ　Ｗから前；ポ１．た各式（１）　＝　（３）に従
って、名代（１）−＝・（３）の右辺第１項の曲率成分
を算出する。

この右辺第１項は、変位分布関数Ｗを２階偏微分し、そ
の値に距離Ｚ（被測定物の厚みから容品？こ求められる
）を乗ｐ′ツ”ることにより求めることができる。

すなわち、富士通＠）発行のｒｓｓＬｆｌ使用Ｔ刊書（
科学用ザブルーチンライブラリ）」！、″：Ω１ｉｉｌ
ｌ！されるようなザフ゛刀／・−チニ／ｒ　Ｉ３　Ｓ　
Ｆ　Ｄ　Ｉ　Ｊを用いるにとで求めるＪ”とができる。

そ１．て、その算出結果を、メ干り１２の格納領域１２
ｅに格納する。

■　そして、ＣＰ　Ｕ　１０ば、メ干り１２の梠納毎１
域１．２　ｄと１２ｅ４こ格納された値を読出Ｕ２て、
前述した各（１）へ・（３）に従って、雨音を加算する
ことにより歪分布４ｇ求める。

その算出結果は、メ〔す１２の格納領域１２ｆに格納す
る。

前述した実施例において、被測定物は平面板の縁にリブ
を有する場合について説明（７たが、本発明は、これに
限定されるものでなく、例誠ば、梠了状のリブが設Ｕら
れているもの等でも良く、その場合（、：ｌ　１．よ、
リブを避けて各領域単位毎に変位分布ｌｓＩ’ｌ　％　
’ｊｔ−求める、二とで歪分布を測定することができる
ものｅある。

〔発明の効栗］ 以１−説、明ｊ、７たように、本発明ｊによれば、リブ
等により中立面に歪をイ］二じる。ような場合す、′：
おいても歪分布をｊＥ斤乙−側片１することが可能とな
り、大変形４２件な・）グラスチックモールド品等の歪
分布測定を精）ＥＪ贋、く行ム・）、−とが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明６．二係る歪分布測定力法の動性ソロー
メ・＋＝−１・、 第２し１（、Ｊ、歪分布測定装ぼイの構成説明図、第３
１図、第４図は歪分布測定の説明図である。 Ｅｆｌにおいて、１，２はロボッ１．６はロッド、７は
ブに宥−）′、１０はＣＰＵ、１２はメモリーであｊ〆
ｆノ（２））　−−ダ欠〜−／− ｌ／功 Ｂｑｓ）ｔｉｎｔ　、ｌ　　ｒＺｙｈ′ｐｍｙｈ７２ｎ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被測定物の変形前後の形状の差を測定し、 前記被測定物の変形前後の形状の差から変位分布関数を
   算出し、 前記変位分布関数から被測定物の中立面の歪情報及び曲
   率成分情報を算出し、 前記中立面の歪情報及び曲率成分情報とから前記被測定
   物の歪分布を測定すること、 を特徴とする歪分布測定方法。