JPH089741Y2 - Spring structure - Google Patents
Spring structureInfo
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- JPH089741Y2 JPH089741Y2 JP1990008013U JP801390U JPH089741Y2 JP H089741 Y2 JPH089741 Y2 JP H089741Y2 JP 1990008013 U JP1990008013 U JP 1990008013U JP 801390 U JP801390 U JP 801390U JP H089741 Y2 JPH089741 Y2 JP H089741Y2
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Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、伸縮自在な杆材とばね部材とから構成され
るばね構造体に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial field of application] The present invention relates to a spring structure composed of a stretchable rod and a spring member.
例えば、土木,建築,機械分野等において、トラス型
の骨組構造物が一般に用いられている。このトラス型骨
組構造物(以下、トラスと記す)の強度を検討する場合
には、トラスを構成する各部材の応力を知る必要があ
る。すなわち、トラスに外力が作用した時に、各部材は
どの程度の引張力あるいは圧縮力を受けているかを予測
する必要がある。この予測は、一般に、図解や計算によ
り行われている。For example, truss type frame structures are generally used in the fields of civil engineering, construction, machinery, and the like. When considering the strength of this truss type frame structure (hereinafter referred to as truss), it is necessary to know the stress of each member constituting the truss. That is, it is necessary to predict how much tensile force or compressive force each member receives when an external force acts on the truss. This prediction is generally made by illustration or calculation.
トラスについては、中等及び高等教育課程で学習され
る。その強度計算の学習は、前述のような図解や計算を
用いた方法で行われる。ところが、力は目に見えない量
であるため、従来のやり方では、学習者が部材力の予測
について直観的に理解しにくい面があった。Truss will be studied in secondary and higher education programs. The learning of the strength calculation is performed by the method using the above-described illustration and calculation. However, since the force is an invisible amount, it is difficult for the learner to intuitively understand the prediction of the member force in the conventional method.
そこで、トラスの学習器具として、実開平1−88974
号公報に示されるものが提案されている。これを第16図
に示す。So, as a learning tool for truss, 1-88974
The one shown in the publication is proposed. This is shown in FIG.
第16図において、このワーレントラス120は、7本の
伸縮自在な杆材110により構成されている。各杆材110の
連結部(節点)111〜115は、いずれもピン連結による滑
節となっており、各部材は相互に回動自在になってい
る。また、連結部113と115は、図示しない基台上に固定
されている。In FIG. 16, the warren truss 120 is composed of seven elastic rods 110. The connecting portions (nodes) 111 to 115 of each rod 110 are all formed by pin connection, and each member is rotatable relative to each other. Further, the connecting portions 113 and 115 are fixed on a base (not shown).
杆材110は、第17図に示すように、外筒部材100,101
と、両端部が外筒部材100,101内に挿入されてスライド
自在な内筒部材102と、これら両部材の間に取り付けら
れたばね105,107とから構成されるばね構造体となって
いる。The rod 110 is, as shown in FIG. 17, an outer cylinder member 100, 101.
And a spring structure body including both ends of the inner cylinder member 102 slidable by being inserted into the outer cylinder members 100 and 101, and springs 105 and 107 mounted between the both members.
外筒部材100,101の外側開口には、それぞれキャップ1
03,104が嵌合している。キャップ103,104には、それぞ
れ平坦部130,131が形成されている。平坦部130,131に
は、ピンが挿通し得る孔103a,104aがそれぞれ形成され
ている。A cap 1 is attached to each of the outer openings of the outer tubular members 100 and 101.
03, 104 are fitted. Flat portions 130 and 131 are formed on the caps 103 and 104, respectively. The flat portions 130 and 131 are provided with holes 103a and 104a, respectively, into which the pins can be inserted.
外筒部材100側のばね105の一端はキャップ103の端面
に固定され、また他端は内筒部材102の端面に固定され
ている。キャップ104には、軸方向に内筒部材102内まで
延在するロッド106が固定されている。外筒部材101側の
ばね107の一端は、このロッド106の先端部に固定され、
また他端は内筒部材102の端面に固定されている。ばね1
05,107は、無負荷状態においていずれも隣合う線材同士
が密に接触しており、最も縮退した状態で装着されてい
る。また、内筒部材102の概ね中央部の外周面上には、
外筒部材100,101の内筒部材102に対する変位置を測定す
るための目盛が付されている。One end of the spring 105 on the outer cylinder member 100 side is fixed to the end surface of the cap 103, and the other end is fixed to the end surface of the inner cylinder member 102. A rod 106 that extends axially into the inner tubular member 102 is fixed to the cap 104. One end of the spring 107 on the outer cylinder member 101 side is fixed to the tip of this rod 106,
The other end is fixed to the end surface of the inner tubular member 102. Spring 1
In No. 05 and No. 107, the adjacent wire rods are in close contact with each other in the unloaded state, and are installed in the most degenerated state. In addition, on the outer peripheral surface of the central portion of the inner tubular member 102,
A scale for measuring the displacement of the outer tubular member 100, 101 with respect to the inner tubular member 102 is provided.
トラス120(第16図)の節点111〜115のいずれかに外
力が作用すると、各杆材110には引張力又は圧縮力がる
作用してトラス120は変形する。杆材110に引張力が作用
する場合には、ばね105が伸び、外筒部材100が第17図の
右方向にスライドする。一方、このとき、ばね107はこ
れ以上縮退できないので、外筒部材101は図の左方向に
は移動しない。従って、スパンlが増加し、これによ
り、杆材110が伸長する。また、杆材110に圧縮力が作用
す場合には、ばね107のみが伸びるので、外筒部材101が
図の右方に移動し、この結果、スパンlが減少する。こ
れにより、杆材110が縮退する。When an external force is applied to any of the nodes 111 to 115 of the truss 120 (Fig. 16), a tensile force or a compressive force acts on each rod 110 to deform the truss 120. When a tensile force acts on the rod 110, the spring 105 extends and the outer cylinder member 100 slides to the right in FIG. On the other hand, at this time, since the spring 107 cannot be further retracted, the outer cylinder member 101 does not move to the left in the drawing. Therefore, the span 1 increases, which causes the rod 110 to stretch. Also, when a compressive force acts on the rod 110, only the spring 107 expands, so the outer cylinder member 101 moves to the right in the figure, and as a result, the span 1 decreases. As a result, the rod 110 contracts.
このように、トラスの各部材を構成する杆材110にど
のような、またどの程度の力が作用するかを、学習者は
視覚で判定することができ、興味深く学習を進めること
ができる。In this way, the learner can visually judge what kind of force and how much force acts on the rod 110 constituting each member of the truss, and the learning can be interestingly progressed.
前記従来のばね構造体は、ばね及び外筒部材をそれぞ
れ2個ずつ有している。このため、部品点数が多くな
り、構造が複雑となる。また、両側の外筒部材がそれぞ
れスライドするため、スパンlの変化量の測定がやや煩
雑になるという問題が生じる。The conventional spring structure has two springs and two outer cylinder members, respectively. Therefore, the number of parts is increased and the structure is complicated. Further, since the outer cylinder members on both sides slide respectively, there arises a problem that the measurement of the amount of change in the span 1 becomes slightly complicated.
本考案の目的は、構造を簡略化でき、杆材の伸縮量の
測定が容易なばね構造体を提供することにある。An object of the present invention is to provide a spring structure having a simplified structure and capable of easily measuring the expansion / contraction amount of a rod.
本考案に係るばね構造体は、外側筒状部材と、内側筒
状部材と、1つのばね部材と、ばね作動機構とを有して
いる。外側筒状部材は、一端に第1支持部を有し他端が
開放されている。内側筒状部材は、他端に第2支持部を
有し、一端が前記外側筒状部材の他端側から内部にスラ
イド自在に挿入されている。ばね部材は前記内側筒状部
材内に配置されている。ばね作動機構は、前記外側筒状
部材の第1支持部と内側筒状部材の第2支持部とが互い
に離れる方向に両筒状部材がスライドする際に前記ばね
部材の前記第1支持部側の第1端部を前記外側筒状部材
に対して固定するとともに前記第2支持部側の第2端部
を前記内側筒状部材に対して固定し、前記第1支持部と
第2支持部とが互いに近づく方向に前記両筒状部材がス
ライドする際に前記ばね部材の第1端部を前記内側筒状
部材に対して固定するとともに第2端部を外側筒状部材
に対して固定する。The spring structure according to the present invention has an outer tubular member, an inner tubular member, one spring member, and a spring actuation mechanism. The outer tubular member has a first support portion at one end and is open at the other end. The inner tubular member has a second support portion at the other end, and one end is slidably inserted inward from the other end side of the outer tubular member. The spring member is arranged in the inner tubular member. The spring actuating mechanism is configured such that the first support portion of the outer tubular member and the second support portion of the inner tubular member slide toward the first support portion of the spring member when the two tubular members slide in a direction away from each other. A first end portion of the second support portion is fixed to the outer tubular member, a second end portion of the second support portion side is fixed to the inner tubular member, the first support portion and the second support portion. Fixes the first end of the spring member to the inner tubular member and fixes the second end of the spring member to the outer tubular member when the two tubular members slide in directions toward and from each other. .
本考案に係るばね構造体では、たとえば伸長方向に外
力が作用した場合は、ばね部材の第1端部が外側筒状部
材に対して固定され、第2端部が内側筒状部材に対して
固定されるので、外力に応じてばね部材は伸びる。ま
た、逆に圧縮方向に外力が作用した場合は、前記とは逆
に、ばね部材の第1端部が内側筒状部材に対して固定さ
れ、第2端部が外側筒状部材に対して固定されるので、
ばね部材としては前記と同様の力を受けることとなり、
外力に応じて伸びる。In the spring structure according to the present invention, for example, when an external force acts in the extension direction, the first end of the spring member is fixed to the outer tubular member and the second end of the spring member is placed to the inner tubular member. Since it is fixed, the spring member extends in response to an external force. On the contrary, when an external force acts in the compression direction, contrary to the above, the first end of the spring member is fixed to the inner tubular member and the second end of the spring member is placed against the outer tubular member. Because it is fixed,
As a spring member, it will receive the same force as above,
Grow according to external force.
ここでは、ばね部材は1つであるため、部品点数を削
減でき、全体の構造を簡略化できる。また、このばね構
造体に対して引張力あるいは圧縮力のいずれの方向の力
が作用しても、ばね部材はこれらの外力に対して一方向
(引張方向)に変位するので、いずれの方向の外力に対
しても1本のばね部材で外力の度合いを変位量として正
確に表現できる。Here, since there is only one spring member, the number of parts can be reduced and the overall structure can be simplified. Further, even if a force in any direction of a tensile force or a compressive force acts on this spring structure, the spring member is displaced in one direction (tensile direction) with respect to these external forces. Even with respect to external force, the degree of external force can be accurately expressed as a displacement amount with one spring member.
また、本ばね構造体をたとえばトラス骨組模型に用い
た場合には、各ばね構造体に作用する部材力の正負をば
ね構造体の伸縮により視覚で容易に判定することができ
る。Further, when the present spring structure is used in, for example, a truss frame model, it is possible to easily visually determine whether the member force acting on each spring structure is positive or negative by expanding and contracting the spring structure.
第7図は本考案の一実施例が適用されたトラス学習器
具を示している。この学習器具は、6本の部材40〜45か
ら構成されたトラス骨組模型50と、この骨組模型50が取
り付けられる基板30とを有している。FIG. 7 shows a truss learning device to which an embodiment of the present invention is applied. This learning device has a truss frame model 50 composed of six members 40 to 45, and a substrate 30 to which the frame model 50 is attached.
トラス骨組模型50を構成する部材40〜45は、第1図に
示すようなばね構造体となっている。このばね構造体
は、伸縮自在な杆材3と、杆材3内部に設けられたばね
部材7とから構成されている。The members 40 to 45 constituting the truss frame model 50 have a spring structure as shown in FIG. This spring structure is composed of a stretchable rod member 3 and a spring member 7 provided inside the rod member 3.
杆材3は、外筒1と、外筒1内をスライド自在な内筒
2とを有している。外筒1及び内筒2の一端開口部に
は、それぞれキャップ(支持部)4,5が嵌合している。
キャップ4,5には、それぞれ平坦部4a,5aが形成されてお
り(第8図,第9図)、これらの平坦部4a,5aにそれぞ
れ孔4b,5bが形成されている。The rod 3 has an outer cylinder 1 and an inner cylinder 2 slidable inside the outer cylinder 1. Caps (supporting portions) 4 and 5 are fitted into one end openings of the outer cylinder 1 and the inner cylinder 2, respectively.
Flat portions 4a and 5a are formed on the caps 4 and 5 (FIGS. 8 and 9), and holes 4b and 5b are formed on the flat portions 4a and 5a, respectively.
キャップ4には、軸方向に内筒2の内部にまで延在す
るロッド6が固定されている。ロッド6の概ね中央部に
は、1対の爪部材8が所定のスパンを介して固定されて
いる。各爪部材8のスパンは、ばね7の自由長に対応し
ている。各爪部材8の外側には、それぞれの弁座9,10が
配置されている。各弁座9,10の中央部には、ロッド6が
挿通し得る孔が形成されている。弁座9,10は、ロッド6
上を軸方向にスライド自在となっている。また、内筒2
内部において、弁座9,10の間にはブッシュ2aが固定され
ている。このブッシュ2aの内径は弁座9,10の外径よりも
小さくなっている。ブッシュ2a内にはばね7が装着され
ている。なお、ばね7の内径は、爪部材8の外径よりも
大きくなっている。ばね7の両端部はそれぞれ弁座9,10
の端面に固定されている。A rod 6 extending axially to the inside of the inner cylinder 2 is fixed to the cap 4. A pair of claw members 8 are fixed to a substantially central portion of the rod 6 with a predetermined span. The span of each claw member 8 corresponds to the free length of the spring 7. Valve seats 9 and 10 are arranged on the outside of each claw member 8. A hole through which the rod 6 can be inserted is formed in the center of each valve seat 9, 10. The valve seats 9 and 10 are rod 6
It is slidable on the top in the axial direction. Also, the inner cylinder 2
Inside, a bush 2a is fixed between the valve seats 9 and 10. The inner diameter of the bush 2a is smaller than the outer diameters of the valve seats 9 and 10. A spring 7 is mounted in the bush 2a. The inner diameter of the spring 7 is larger than the outer diameter of the claw member 8. Both ends of the spring 7 are seated at 9, 10 respectively.
It is fixed to the end face of.
このように、ロッド6、1対の爪部材8、弁座9、10
及びブッシュ2aによりばね作動機構が構成されている。Thus, the rod 6, the pair of claw members 8, the valve seats 9, 10
A spring operation mechanism is configured by the bush 2a.
また、外筒1には、第4図に示すような距離センサ11
が取り付けられている。この距離センサ11の詳細を第5A
図及び第5B図に示す。第5A図は平面図であり、第5B図は
正面図である。距離センサ11は、正面視凹字状のケース
12を有している。このケース12の凹部12a内にバー13が
軸方向に配設されている。このバー13上には、スライダ
ー14がスライド自在に設けられている。スライダー14の
下部には、平面視コ字状の舌状片15が設けられている。
この舌状片15は板ばね状となっており、常時外方(第5B
図下方)へ付勢されている。一方、凹部12aの底壁12bに
は、抵抗線16及び取り出し電極17がバー13の長手方向に
並設されている。これらの抵抗線16及び取り出し電極17
上に舌状片15の先端下部が当接している。また、ケース
12の下面には端子18,19,20が設けられている。端子18,2
0は抵抗線16の両端に接続されており、端子19は取り出
し電極17に接続されている。Further, the outer cylinder 1 has a distance sensor 11 as shown in FIG.
Is attached. Details of this distance sensor 11
Shown in Figure and Figure 5B. FIG. 5A is a plan view and FIG. 5B is a front view. The distance sensor 11 is a concave case when viewed from the front.
Have twelve. A bar 13 is axially arranged in the recess 12a of the case 12. A slider 14 is slidably provided on the bar 13. A tongue piece 15 having a U-shape in a plan view is provided below the slider 14.
This tongue piece 15 has a leaf spring shape and is always outward (5B
(Downward in the figure). On the other hand, on the bottom wall 12b of the recess 12a, the resistance wire 16 and the extraction electrode 17 are juxtaposed in the longitudinal direction of the bar 13. These resistance wire 16 and extraction electrode 17
The lower part of the tip of the tongue piece 15 is in contact with the upper part. Also the case
Terminals 18, 19, 20 are provided on the lower surface of 12. Terminal 18,2
0 is connected to both ends of the resistance wire 16, and the terminal 19 is connected to the extraction electrode 17.
第7図の各部材40〜45の各連結部(節点)30〜33はい
ずれも滑節となっている。即ち、連結部30,31は第8図
に示すような構造を有している。第8図は第7図のVIII
−VIII断面概略図である。第8図において、各部材40,4
1,44の端部に嵌合するキャップ4,5の孔4b,5b(第1図)
には、平座金122aを介して下方からボルト120が挿通し
ている。ボルト120には、上方から平座金122b及びばね
座金123を介してナット121が螺合している。各部材40,4
1,44はボルト120の廻りにそれぞれ回動自在となってい
る。また、各連結部30,31において、各ボルト120には、
それぞれ紐37,38が巻き付けられている。The connecting portions (nodes) 30 to 33 of the members 40 to 45 shown in FIG. 7 are all smooth nodes. That is, the connecting portions 30 and 31 have a structure as shown in FIG. Figure 8 shows VIII in Figure 7.
-VIII is a schematic cross-sectional view. In FIG. 8, each member 40,4
Holes 4b and 5b in caps 4 and 5 that fit into the ends of 1,44 (Fig. 1)
A bolt 120 is inserted through the flat washer 122a from below. A nut 121 is screwed onto the bolt 120 from above via a plain washer 122b and a spring washer 123. Each member 40,4
Each of the bolts 1,44 is rotatable around the bolt 120. Further, in each connecting portion 30, 31, each bolt 120,
Strings 37 and 38 are wound around each.
また、連結部32,33は、第9図に示すような構造を有
している。第9図は第7図のIX−IX断面概略図である。
第9図において、基板30の下面には、開孔凹部30aが形
成されている。この開孔凹部30aに下方からボルト125が
挿通している。このボルト125の基板30上の突出部分に
は、カラー127,平座金128aを介して、各ばね構造体41,4
2,45の端部に嵌合するキャップ4,5が取り付けられてい
る。キャップ4,5上には平座金128b,ばね座金129を介し
てナット126が螺合している。各部材41,42,45はそれぞ
れボルト125の廻りに回動自在となっている。なお、カ
ラー127の長さ調節により、連結部32,33の高さ位置を連
結部30,31の高さ位置に合わせることができるようにな
っている。これにより、トラスを構成する各部材の軸線
が同一平面内におかれる。Further, the connecting portions 32 and 33 have a structure as shown in FIG. FIG. 9 is a schematic sectional view taken along line IX-IX in FIG.
In FIG. 9, an opening recess 30a is formed on the lower surface of the substrate 30. The bolt 125 is inserted from below into the hole recess 30a. The protrusions of the bolt 125 on the substrate 30 are connected to the spring structures 41, 4 via the collar 127 and the flat washer 128a.
Caps 4 and 5 are fitted to fit the ends of 2,45. A nut 126 is screwed onto the caps 4 and 5 via a plain washer 128b and a spring washer 129. Each of the members 41, 42, 45 is rotatable around the bolt 125. By adjusting the length of the collar 127, the height position of the connecting portions 32, 33 can be adjusted to the height position of the connecting portions 30, 31. As a result, the axes of the members that form the truss are placed in the same plane.
基板30は、例えばアクリル樹脂等の透明樹脂材料から
なる板である。基板30上にはねじ34〜36が取り付けられ
ている。各ねじ34〜36の頭部は基板30上に突出した状態
となっている。The substrate 30 is a plate made of a transparent resin material such as acrylic resin. Screws 34 to 36 are mounted on the substrate 30. The heads of the screws 34 to 36 are in a state of protruding above the substrate 30.
この学習器具は、第6図に示すような制御装置21を有
している。第6図において、制御装置21は、CPU22,ROM2
3,及びRAM24等からなるマイクロコンピュータを備えて
いる。また、この制御装置21には、A/Dコンバータ25,LC
D(液晶表示部)26,及びキーボード27が接続されてい
る。A/Dコンバータ25には、距離センサ11の端子19が接
続されている。なお、距離センサ11の端子18,20の間に
は電源28が接続されている。This learning device has a control device 21 as shown in FIG. In FIG. 6, the control device 21 includes a CPU22 and a ROM2.
It is equipped with a microcomputer consisting of 3 and RAM 24. Further, the control device 21 includes an A / D converter 25, LC
A D (liquid crystal display) 26 and a keyboard 27 are connected. The terminal 19 of the distance sensor 11 is connected to the A / D converter 25. A power supply 28 is connected between the terminals 18 and 20 of the distance sensor 11.
次に、この学習器具の使用方法について説明する。 Next, a method of using this learning tool will be described.
例えば節点30(第7図)に外力Fが作用すると、骨組
模型50は一点鎖線に示すように変形する。この時、各部
材40〜45はそれぞれ伸長又は縮退する。従って、学習者
は、各部材40〜45の長さの変化を観察することにより、
各部材40〜45に働く力が引張力か、あるいは圧縮力かの
判定を視覚で容易に行うことができる。なお、外力Fの
載荷方法としては、節点30を直接指で押すか、或いは紐
37,38を斜め方向に引っ張り、紐37,38の一端を例えばね
じ35b,36に係止させることにより行う。For example, when an external force F acts on the node 30 (FIG. 7), the skeleton model 50 is deformed as shown by the chain line. At this time, the members 40 to 45 respectively expand or contract. Therefore, the learner observes the change in the length of each member 40 to 45,
It is possible to easily visually determine whether the force acting on each member 40 to 45 is a tensile force or a compressive force. The external force F can be loaded by pressing the node 30 directly with a finger or by
This is performed by pulling 37, 38 in an oblique direction and locking one end of the strings 37, 38 with, for example, screws 35b, 36.
外力Fの作用により、部材41は伸長し、第2図に示す
ような状態となる。即ち、第2図において、外筒1及び
内筒2がそれぞれ外方にスライドする。すると、ロッド
6上に固定された爪部材8が外筒1とともに第2図の右
方に移動して、爪部材8が弁座9を右方に移動させる。
また、ブッシュ2aが内筒2とともに図の左方に移動し
て、ブッシュ2aの端面が弁座10を左方に移動させる。従
って、弁座9,10はそれぞれ互いに遠ざかる方向に移動す
る。これにより、弁座9,10に両端面が固定されたばね7
は、杆材3の伸び量に対応して伸長する。また、内筒2
の外筒1に対する変位量は、距離センサ11により検出さ
れる。この変位量は、CPU22によって制御されるA/Dコン
バータ25(第6図)によりデジタル量に変換され、LCD2
6に表示される。これにより、内筒2の外筒1に対する
変位量、即ち、杆材3の伸び量をリアルタイムで測定す
ることができる。Due to the action of the external force F, the member 41 expands to be in the state shown in FIG. That is, in FIG. 2, the outer cylinder 1 and the inner cylinder 2 respectively slide outward. Then, the claw member 8 fixed on the rod 6 moves rightward in FIG. 2 together with the outer cylinder 1, and the claw member 8 moves the valve seat 9 rightward.
Further, the bush 2a moves leftward in the drawing together with the inner cylinder 2, and the end surface of the bush 2a moves the valve seat 10 leftward. Therefore, the valve seats 9 and 10 move away from each other. As a result, the spring 7 whose both end faces are fixed to the valve seats 9 and 10
Expands in accordance with the amount of expansion of the rod 3. Also, the inner cylinder 2
The distance sensor 11 detects the displacement of the outer cylinder 1 with respect to the outer cylinder 1. This displacement amount is converted into a digital amount by the A / D converter 25 (Fig. 6) controlled by the CPU 22, and the LCD2
Displayed in 6. Thereby, the amount of displacement of the inner cylinder 2 with respect to the outer cylinder 1, that is, the amount of elongation of the rod 3 can be measured in real time.
また、外力Fの作用により、部材40は縮退して、第3
図に示すような状態となる。即ち、第3図において、外
筒1及び内筒2はそれぞれ内方にスライドする。する
と、ブッシュ2aが内筒2とともに第3図の右方に移動し
て、ブッシュ2aの端面が弁座9を右方に移動させる。ま
た、ロッド6上に固定された爪部材8が外筒1とともに
図の左方に移動して、爪部材8が弁座10を左方に移動さ
せる。従って、弁座9,10はそれぞれ互いに遠ざかる方向
に移動する。これにより、ばね7は杆材3の縮み量に対
応して伸長する。なお、外筒1の内筒2に対する変位量
は、前記と同様にして距離センサ11により検出され、A/
Dコンバータ(第6図)を介してLCD26に表示される。こ
れにより、内筒2の外筒1に対する変位量、即ち杆材3
の縮み量をリアルタイムで測定することができる。In addition, the member 40 contracts due to the action of the external force F, and the third
The state is as shown in the figure. That is, in FIG. 3, the outer cylinder 1 and the inner cylinder 2 respectively slide inward. Then, the bush 2a moves to the right in FIG. 3 together with the inner cylinder 2, and the end surface of the bush 2a moves the valve seat 9 to the right. Further, the claw member 8 fixed on the rod 6 moves leftward in the drawing together with the outer cylinder 1, and the claw member 8 moves the valve seat 10 leftward. Therefore, the valve seats 9 and 10 move away from each other. As a result, the spring 7 extends in accordance with the amount of contraction of the rod 3. The displacement amount of the outer cylinder 1 with respect to the inner cylinder 2 is detected by the distance sensor 11 in the same manner as described above, and A /
It is displayed on the LCD 26 via the D converter (Fig. 6). Thereby, the displacement amount of the inner cylinder 2 with respect to the outer cylinder 1, that is, the rod 3
The amount of shrinkage of can be measured in real time.
このような本実施例では、各部材40〜45を構成するば
ね構造体は、従来のものに比べ外筒及びばねが1つで済
み、これにより、ばね構造体自体の部品点数を削減で
き、構造を簡略化することができる。従って、トラス骨
組模型50の全体構造を簡略化することができる。また、
ばね7は杆材3の無負荷状態からの伸縮量に対応して伸
長する。このため、外力Fの徐荷後は、各部材40〜45
は、内部のばね7の復元力により元の長さに戻り、これ
により、骨組模型50は載荷前の状態に戻る。さらに、内
外筒がそれぞれ1つの部材から構成されるので、杆材3
の伸縮量を1つの距離センサで容易に測定することがで
き、構造を一層簡略化することができる。In this embodiment, the spring structure constituting each of the members 40 to 45 has only one outer cylinder and one spring as compared with the conventional one, which can reduce the number of parts of the spring structure itself. The structure can be simplified. Therefore, the overall structure of the truss frame model 50 can be simplified. Also,
The spring 7 extends according to the amount of expansion and contraction of the rod 3 from the unloaded state. Therefore, after unloading the external force F, each member 40-45
Is returned to its original length due to the restoring force of the internal spring 7, whereby the frame model 50 returns to the state before loading. Furthermore, since the inner and outer cylinders are each composed of one member, the rod 3
The amount of expansion and contraction can be easily measured with one distance sensor, and the structure can be further simplified.
なお、基板30は透明樹脂製なので、OHP(オーバーヘ
ッド・プロジェクタ)で骨組模型50を拡大投影すること
ができ、これにより大勢の者が一度に学習することがで
きる。Since the substrate 30 is made of transparent resin, the frame model 50 can be enlarged and projected by an OHP (overhead projector), so that many people can study at once.
(a)前記実施例では、ばね構造体を構成するばね7と
して、いわゆる引張ばねを用いたものを示したが、圧縮
ばねを用いたものにも同様に本考案を適用することがで
きる。(A) In the above-described embodiment, the so-called tension spring is used as the spring 7 constituting the spring structure, but the present invention can be similarly applied to a compression spring.
第10図はこの圧縮ばねを用いたばね構造体を示してい
る。第10図において、外筒51及び内筒52により杆材53が
構成されている。外筒51及び内筒52の一端側開口には、
それぞれキャップ54,55が嵌合している。キャップ54,55
の先端部には、それぞれ孔54a,55aが形成されている。
内筒52の他端には、半径方向内側に突出し、中心に孔を
有するストッパ部52aが形成されている。キャップ54に
は、軸方向に内筒52内に延在するロッド56が固定されて
いる。FIG. 10 shows a spring structure using this compression spring. In FIG. 10, a rod 53 is constituted by the outer cylinder 51 and the inner cylinder 52. At one end side opening of the outer cylinder 51 and the inner cylinder 52,
Caps 54 and 55 are fitted together, respectively. Cap 54,55
Holes 54a and 55a are formed at the tips of the respective.
At the other end of the inner cylinder 52, a stopper portion 52a is formed which protrudes radially inward and has a hole at the center. A rod 56 extending in the inner cylinder 52 in the axial direction is fixed to the cap 54.
ロッド56の概ね中央部には、弁座59,60が設けられて
いる。弁座59,60の中央部には、ロッド56が挿通し得る
孔が形成されている。弁座59,60はロッド56上を摺動自
在となっている。また、弁座59,60の間のスパンは、弁
座59,60の間に装着されるばね57の自由長に対応してい
る。ばね57の両端は、それぞれ弁さ59,60の端面に固定
されている。弁座59,60の外側のロッド56上には、爪部
材58a,58bが固定されている。爪部材58bの取り付け位置
に対応する内筒52内面には、ストッパ部材52bが固定さ
れている。前記ストッパ部52aの内径及びストッパ部材5
2bの内径は、爪部材58a,58bの外径よりも大きく、弁座5
9,60の外径よりも小さくなっている。また、外筒51上に
は、第5A図,第5B図に示す距離センサ11と同様の距離セ
ンサ61が取り付けられている。距離センサ61は、第6図
と同様の制御装置に接続されている。Valve seats 59 and 60 are provided at approximately the center of the rod 56. A hole through which the rod 56 can be inserted is formed in the central portion of the valve seats 59 and 60. The valve seats 59 and 60 are slidable on the rod 56. Further, the span between the valve seats 59 and 60 corresponds to the free length of the spring 57 mounted between the valve seats 59 and 60. Both ends of the spring 57 are fixed to the end faces of the valves 59 and 60, respectively. Claw members 58a, 58b are fixed on the rod 56 outside the valve seats 59, 60. A stopper member 52b is fixed to the inner surface of the inner cylinder 52 corresponding to the mounting position of the claw member 58b. Inner diameter of the stopper portion 52a and stopper member 5
The inner diameter of 2b is larger than the outer diameter of the claw members 58a, 58b, and the valve seat 5
It is smaller than the outer diameter of 9,60. A distance sensor 61 similar to the distance sensor 11 shown in FIGS. 5A and 5B is mounted on the outer cylinder 51. The distance sensor 61 is connected to the same control device as in FIG.
このばね構造体に引張力が作用した場合、第11図に示
すように、外筒51及び内筒52はそれぞれ外方へスライド
する。すると、内筒52先端のストッパ部52aが弁座59を
図の左方へ移動させる。また、ロッド56上に固定された
爪部材58bが図の右方に移動して、爪部材58bが弁座60を
右方へ移動させる。これにより、ばね57が、杆材53の伸
び量に対応して縮退する。When a tensile force is applied to this spring structure, the outer cylinder 51 and the inner cylinder 52 respectively slide outward as shown in FIG. Then, the stopper portion 52a at the tip of the inner cylinder 52 moves the valve seat 59 leftward in the drawing. Further, the claw member 58b fixed on the rod 56 moves to the right in the figure, and the claw member 58b moves the valve seat 60 to the right. As a result, the spring 57 contracts in correspondence with the amount of expansion of the rod 53.
また、このばね構造体に圧縮力が作用した場合には、
第12図に示すように、外筒51及び内筒52はそれぞれ内方
へスライドする。すると、内筒52の内面に固定されたス
トッパ部材52bが図の右方へ移動して、ストッパ部材52b
が弁座60を右方へ移動させる。一方、ロッド56上に固定
された爪部材58aが図の左方に移動して、爪部材58aが弁
座59を左方へ移動させる。これにより、ばね57が、杆材
53の縮み量に対応して縮退する。When a compressive force acts on this spring structure,
As shown in FIG. 12, the outer cylinder 51 and the inner cylinder 52 each slide inward. Then, the stopper member 52b fixed to the inner surface of the inner cylinder 52 moves to the right in the figure, and the stopper member 52b
Moves the valve seat 60 to the right. On the other hand, the claw member 58a fixed on the rod 56 moves leftward in the figure, and the claw member 58a moves the valve seat 59 leftward. As a result, the spring 57 is
Degenerates according to the amount of shrinkage of 53.
従って、このばね構造体をトラス学習器具に適用した
場合には、前記と実施例と同様にして、学習者は、トラ
スを構成する各部材に働く部材力の正負を視覚により容
易に判定することができる。また、内筒52の外筒51に対
する変位量は、位置センサ61により検出されてLCD26に
表示される。これにより、変位量をリアルタイムで測定
できる。また、この場合においても、前記実施例と同様
に、外筒及びばねはそれぞれ1つで済むため、部品点数
の削減により、トラスの構造を簡略化することができ
る。Therefore, when this spring structure is applied to a truss learning device, the learner can easily visually determine the positive or negative of the member force acting on each member constituting the truss, as in the above-mentioned embodiment. You can The displacement amount of the inner cylinder 52 with respect to the outer cylinder 51 is detected by the position sensor 61 and displayed on the LCD 26. Thereby, the displacement amount can be measured in real time. Also in this case, as in the above-described embodiment, only one outer cylinder and one spring are required, so that the truss structure can be simplified by reducing the number of parts.
(b)距離センサ11の取付けは第4図に示すものに限定
されない。例えば、第13図に示すような取付けであって
もよい。(B) The attachment of the distance sensor 11 is not limited to that shown in FIG. For example, it may be attached as shown in FIG.
第13図において、ばね構造体の内筒62に、距離センサ
11のケース12が固定されている。距離センサ11のスライ
ダ14はロッド63に固定されている。また、外筒61の距離
センサ11取付け部分には、切欠き61aが形成されてい
る。なお、各端子18〜20は、制御装置21(第6図)に接
続されている。この場合には、外筒61の内筒62に対する
変位量は、外筒61と一体的に移動するロッド63の内筒62
に対する変位量として検出されることになる。In FIG. 13, a distance sensor is attached to the inner cylinder 62 of the spring structure.
11 cases 12 are fixed. The slider 14 of the distance sensor 11 is fixed to the rod 63. Further, a cutout 61a is formed in a portion of the outer cylinder 61 where the distance sensor 11 is attached. The terminals 18 to 20 are connected to the control device 21 (Fig. 6). In this case, the displacement amount of the outer cylinder 61 with respect to the inner cylinder 62 is the inner cylinder 62 of the rod 63 that moves integrally with the outer cylinder 61.
Will be detected as the displacement amount with respect to.
(c)外筒1又は内筒2に目盛を付しておくことによ
り、距離センサ11を省略した構成とすることもできる。
この場合には、外筒1の内筒2に対する概略の変位量を
目視で測定することになる。(C) The outer cylinder 1 or the inner cylinder 2 may be provided with a scale so that the distance sensor 11 may be omitted.
In this case, the approximate displacement amount of the outer cylinder 1 with respect to the inner cylinder 2 is visually measured.
(d)本考案が適用されるトラス学習器具のトラス骨組
模型は第7図に示すものに限定されない。例えば、ワー
レントラス,ブラットトラス,ハウトラス等の種々のト
ラスにも同様に適用することができる。また、平面トラ
スに限定されず、立体トラスにも適用することが可能で
ある。(D) The truss frame model of the truss learning device to which the present invention is applied is not limited to that shown in FIG. For example, it can be similarly applied to various trusses such as warren truss, brat truss and how truss. Further, the present invention is not limited to a plane truss, but can be applied to a space truss.
(e)前記実施例では、トラスの学習器具に本考案が適
用された場合について説明したが、本考案の適用はこれ
に限定されない。例えば、第15図に示すような立体セン
サとしても用いることができる。(E) In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a truss learning device has been described, but the application of the present invention is not limited to this. For example, it can be used as a stereoscopic sensor as shown in FIG.
この立体センサ80は、立方体状の骨組構造物90と、こ
の骨組構造物90の内部に取り付けられる三角形状トラス
70とから構成されている。骨組構造物90は、立方体の各
陵線をなすように配置された、例えば金属製の12本の線
材91から構成されている。各線材91は、ピン92〜99によ
り相互に回動自在に連結されている。The three-dimensional sensor 80 includes a cubic frame structure 90 and a triangular truss attached to the inside of the frame structure 90.
It consists of 70 and. The skeleton structure 90 is composed of, for example, 12 wire rods 91 made of, for example, metal, which are arranged so as to form each ridge of a cube. The wires 91 are rotatably connected to each other by pins 92 to 99.
三角形状トラス70は、第14図に示すようなばね構造体
71〜73を三角形に組み合わせて構成されている。各ばね
構造体71〜73はピン74〜76により相互に回動自在に連結
されている。また、各ばね構造体71〜73は、前記実施例
に示すもの(第1図)とそれぞれ同様の構成を有してい
る。また、各ばね構造体71〜73には、それぞれ距離セン
サ77が取り付けられている。この距離センサ77は、前記
実施例のもの(第5A図,第5B図)と同様の構成を有して
いる。また、距離センサ77は、第6図と同様の制御装置
に接続されている。この三角形トラス70の各連結部74〜
76には、骨組構造物90のピン92,97,99が挿通しており、
それぞれ相互に回動自在になっている。骨組構造物90の
内部には、例えばゼリー状の半流動体が充填されてい
る。これにより、骨組構造物90の内部に外部から不純物
が混入するのが防止されている。なお、この半流動体を
充填する代わりに、骨組構造物90の回りにカバーを設け
るようにしてもよい。The triangular truss 70 has a spring structure as shown in FIG.
It is configured by combining 71 to 73 in a triangle. The spring structures 71 to 73 are rotatably connected to each other by pins 74 to 76. Further, each spring structure 71-73 has the same structure as that shown in the above-mentioned embodiment (FIG. 1). A distance sensor 77 is attached to each of the spring structures 71 to 73. This distance sensor 77 has the same structure as that of the above-described embodiment (FIGS. 5A and 5B). Further, the distance sensor 77 is connected to the same control device as in FIG. Each connecting part 74 of this triangular truss 70 ~
The pins 92, 97, 99 of the frame structure 90 are inserted through the 76,
Each is rotatable relative to each other. The inside of the frame structure 90 is filled with, for example, a jelly-like semi-fluid. This prevents impurities from entering the inside of the frame structure 90 from the outside. A cover may be provided around the frame structure 90 instead of filling the semi-fluid.
この立体センサ80を、歪みを測定しようとする被測定
物、例えば建造物のコンクリートの中、或いは土砂の中
に埋め込んでセットする。そして、ピン92及び98を被測
定物中の測定部位に固定する。この立体センサ80に外力
が作用して変形すると、三角形トラス70を構成する各ば
ね構造体71〜73がそれぞれ伸長又は縮退する。すると、
各ばね構造体71〜73の伸長,縮退量が距離センサ77によ
って検出される。これにより、コンクリート内部の歪み
の大きさや方向がリアルタイムで測定できる。また、土
砂の中に埋め込んだ場合には、地滑りの状態等をリアル
タイムで観測することができる。The three-dimensional sensor 80 is set by embedding it in an object to be measured for strain, for example, concrete of a building or earth and sand. Then, the pins 92 and 98 are fixed to the measurement site in the object to be measured. When an external force acts on the three-dimensional sensor 80 to deform it, the spring structures 71 to 73 forming the triangular truss 70 respectively expand or contract. Then,
The distance sensor 77 detects the amount of expansion and contraction of each spring structure 71-73. This allows the magnitude and direction of the strain inside the concrete to be measured in real time. In addition, when it is embedded in earth and sand, the state of landslides can be observed in real time.
(f)本考案はばねばかりにも同様に適用することがで
きる。この場合には、引張荷重と圧縮荷重の双方を測定
することが可能となる。また、ばねが1本で済むことか
ら構造を簡略化することができる。(F) The present invention can be applied to springs only. In this case, it is possible to measure both the tensile load and the compressive load. Moreover, since only one spring is required, the structure can be simplified.
本考案に係るばね構造体では、引張り及び圧縮の外力
が作用した場合、いずれの場合でも1つのばね部材の伸
長によって外力を測定でき、簡単な構造でかつ正確に外
力を測定できる。In the spring structure according to the present invention, when an external force of tension or compression is applied, the external force can be measured by the extension of one spring member in any case, and the external force can be accurately measured with a simple structure.
第1図は本考案の一実施例によるばね構造体の縦断面概
略図、第2図及び第3図は前記ばね構造体の載荷状態を
示す図、第4図は第1図の部分拡大図、第5A図は距離セ
ンサの平面図、第5B図はその正面図、第6図は制御装置
のブロック構成図、第7図は前記実施例が適用された学
習器具の平面概略図、第8図は第7図のVIII−VIII断面
略図、第9図は第7図のIX−IX断面略図、第10図は本考
案の他の実施例によるばね構造体の縦断面概略図、第11
図および第12図はその載荷状態を示す図、第13図は距離
センサの他の取付け状態を示す図、第14図は本考案の一
実施例が適用される立体センサを構成する三角形トラス
の平面概略図、第15図は立体トラスの全体斜視図、第16
図は従来のトラス骨組模型の第7図に相当する図、第17
図は従来のばね構造体の第1図に相当する図である。 1…外筒、2…内筒、3…杆材、4,5…キャップ、6…
ロッド、7…ばね、50…トラス骨組模型。FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of a spring structure according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are views showing a loaded state of the spring structure, and FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG. FIG. 5A is a plan view of a distance sensor, FIG. 5B is a front view thereof, FIG. 6 is a block configuration diagram of a control device, FIG. 7 is a schematic plan view of a learning instrument to which the embodiment is applied, and FIG. 7 is a schematic sectional view taken along the line VIII-VIII of FIG. 7, FIG. 9 is a schematic sectional view taken along the line IX-IX of FIG. 7, and FIG. 10 is a schematic vertical sectional view of a spring structure according to another embodiment of the present invention.
FIGS. 12 and 13 are views showing the loaded state, FIG. 13 is a view showing another mounting state of the distance sensor, and FIG. 14 is a diagram of a triangular truss constituting a three-dimensional sensor to which an embodiment of the present invention is applied. Schematic plan view, FIG. 15 is an overall perspective view of the space truss, 16th
The figure corresponds to Figure 7 of the conventional truss frame model, Figure 17
The drawing is a view corresponding to FIG. 1 of a conventional spring structure. 1 ... Outer cylinder, 2 ... Inner cylinder, 3 ... Rod, 4,5 ... Cap, 6 ...
Rod, 7 ... Spring, 50 ... Truss frame model.
Claims (1)
外側筒状部材と、 他端に第2支持部を有し、一端が前記外側筒状部材の他
端側から内部にスライド自在に挿入された内側筒状部材
と、 前記内側筒状部材内に配置された1つのばね部材と、 前記外側筒状部材の第1支持部と内側筒状部材の第2支
持部とが互いに離れる方向に両筒状部材がスライドする
際に前記ばね部材の前記第1支持部側の第1端部を前記
外側筒状部材に対して固定するとともに前記第2支持部
側の第2端部を前記内側筒状部材に対して固定し、前記
第1支持部と第2支持部とが互いに近づく方向に前記両
筒状部材がスライドする際に前記ばね部材の第1端部を
前記内側筒状部材に対して固定するとともに第2端部を
外側筒状部材に対して固定するばね作動機構と、 を備えたばね構造体。1. An outer tubular member having a first support portion at one end and an open other end, and a second support portion at the other end, one end being inside from the other end side of the outer tubular member. An inner tubular member slidably inserted into the inner tubular member, one spring member disposed in the inner tubular member, a first support portion of the outer tubular member and a second support portion of the inner tubular member. Fix the first end portion of the spring member on the side of the first support portion to the outer tubular member when the two tubular members slide in the direction of separating from each other, An end portion is fixed to the inner tubular member, and the first end portion of the spring member is attached to the first end portion of the spring member when the both tubular members slide in a direction in which the first support portion and the second support portion approach each other. A spring actuating mechanism for fixing the second end portion to the outer tubular member while fixing to the inner tubular member; Spring structure with.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990008013U JPH089741Y2 (en) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | Spring structure |
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Publications (2)
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|---|---|
| JPH0398475U JPH0398475U (en) | 1991-10-14 |
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|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (2)
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| JPS4412102Y1 (en) * | 1966-12-12 | 1969-05-21 | ||
| JPH0188974U (en) * | 1987-12-03 | 1989-06-12 |
-
1990
- 1990-01-29 JP JP1990008013U patent/JPH089741Y2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0398475U (en) | 1991-10-14 |
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