JPH09257648A - ばね特性測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より精度良くばね特性を測定する。 【解決手段】 荷重計２４及び変位計２６を一体に上下
動させながら荷重計２４を板ばね３８に押し当て、その
ときの荷重と変位量を検出して表示装置２４ａ，２６ａ
に表示するように測定装置１０を構成した。また、測定
装置１０のコントローラ４２に、剛体を検査したときの
荷重計２４及び変位計２６による各検出値に基づいて変
位量の誤差算出のための演算式を求める演算手段４６を
設けるとともに、求められた演算式を記憶する記憶手段
４８を設けた。そして、板ばね３８の検査の際には、コ
ントローラ４２の主制御手段４４において、検出荷重と
上記演算式とに基づいて変位量に対する誤差を算出し、
検出変位量にこの誤差を加味して表示装置２４ａに表示
するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ばねに荷重をかけ
ながらその荷重と変位量を測定するようにしたばね特性
測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、雌端子に形成された矩形断面
の筒部に雄端子を挿入し、前記筒部内に設けられた板ば
ねと筒部内面とで雌端子を挾持することによって両端子
を結合させるようにしたコネクタの端子構造は知られて
いる。

【０００３】このようなコネクタの端子構造では、板ば
ねのばね定数等が適切でないと端子の接触不良等を招く
等、端子本体の機能を損なうことになる。そのため一般
には、高い頻度で抜取り検査を行い上記板ばねの特性を
検査するようにしている。

【０００４】このような検査を行う装置としては、例え
ば、検査台上に荷重計及び変位計を一体に上下動可能に
支持し、板ばねを露出させた状態で雌端子を基台上に保
持して、荷重計及び変位計を下降させながら荷重計を板
ばねに当接させてその荷重と板ばねの変位量を測定する
ようにしたものが一般に用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な従来の装置では、荷重計等を上下動させるための機構
部分に歯車やねじ等のバックラッシュによる駆動誤差
や、装置全体の機械的な歪み等があり、これが検出値に
誤差として含まれている。

【０００６】このような誤差は数値的には微小である場
合が多いが、検査体が上記コネクタ端子等のようなもの
では、わずかな誤差が品質上無視することができないよ
うな場合もあり、従ってこの種の装置においては、より
精密にばね特性を測定できることが要求される。

【０００７】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、より精度良くばね特性を測定すること
ができるばね特性測定装置を提供することを目的として
いる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、測定台と荷重
計及び変位計が一軸方向に相対移動自在に設けられ、上
記測定台上に保持された検査体に上記荷重計を押し当て
ながら荷重及び検査体の変位量を測定するように構成さ
れたばね特性測定装置において、剛体を検査体としたと
きの上記荷重計及び変位計による各検出値に基づいて変
位量に対する補正情報を求める補正手段と、求められた
補正情報を記憶する記憶手段と、ばねを検査体とすると
きの上記荷重計による検出値と上記補正情報とに基づい
て上記変位計により検出される変位量に対する補正量を
求める制御手段とが設けられてなるものである。

【０００９】剛体を検査体としたときは本来荷重の増加
に対して変位量は０であるはずなので、剛体を検査体と
して荷重をかけて変位量を検出することにより装置自体
の有する変位量に対する測定誤差を検出することができ
る。そのため、上記の構成によれば、そのような誤差に
基づいて検出変位量に対する補正量が求められるので、
現実の検出値にこの補正量を加味することによって、正
確な変位量を求めることが可能となる。なお、上記補正
情報とは、荷重と変位量の相関関数、あるいはこの相関
関数により求められる荷重と変位量とを関連つけたテー
ブルデータ等、補正量を求めるために必要な情報の全て
を含む趣旨である。

【００１０】上記のような構成において、測定台を剛体
から構成するとともに、測定台と荷重計及び変位計を相
対移動させる駆動手段と、この駆動手段を制御する駆動
制御手段とを設け、所定の条件下で、補正情報を求める
べく測定台に荷重計を押し当てるように駆動手段を制御
するように上記駆動制御手段を構成すれば、外部入力等
による指令により補正情報を求めるための処理を自動的
に行うことが可能となる。

【００１１】また、上記制御手段で求められた補正量を
加味した変位量を表示するように上記変位計を構成する
ようにすれば、ばね特性の測定作業を効率良く行うこと
が可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を用いて説明する。

【００１３】図１は本発明に係るばね特性測定装置の一
例を概略的に示している。この図に示すようにばね特性
測定装置１０（以下、測定装置１０と略す）には、剛体
からなる基台１２が設けられており、この基台１２の上
面１４に検査体が載置保持されるようになっている。

【００１４】上記基台１２には、上下方向に延びるアー
ム支持部材１６が立設されており、このアーム支持部材
１６に対して荷重計２４等を保持したアーム１８が上下
動可能に装着されている。すなわち、アーム支持部材１
６には上下方向に延びる図外のレールが設けられ、上記
アーム１８がこのレールにスライド自在に装着されると
ともに、アーム支持部材１６の内部に、サーボーモータ
２２により回転駆動される上下方向のボールねじ軸２０
が回転自在に支持され、このボールねじ軸２０が上記ア
ーム１８の図外のナット部分に螺合している。そして、
上記サーボーモータ２２の駆動によるボールねじ軸２０
の正逆回転に伴いアーム１８が上記レールに沿って上下
動するようになっている。

【００１５】上記アーム１８には、検査体にかかる荷重
を測定する荷重計２４と、荷重をかけたときの検査体の
変位量を検出する変位計２６とが一体に搭載されてい
る。本実施形態において上記荷重計２４は、荷重を電気
信号（電圧）として出力するロードセルからなり、アー
ム１８の下降に伴い検査部２５を介して検査体を押圧す
ることによりそのときの荷重を検出するようになってい
る。そして、上記変位計２６はこのようなアーム１８の
上下方向の変位量を検査体の変位量として検出するよう
になっている。なお、上記荷重計２４及び変位計２６に
はそれぞれ、検出値を表示する表示装置２４ａ（図２に
示す）、２６ａが一体に、あるいは別体に設けられてい
る。

【００１６】上記のように構成された測定装置１０に
は、図２に示すようなコントローラ４２が設けられてお
り、上記サーボーモータ２２、荷重計２４、変位計２６
及び各表示装置２４ａ，２６ａ等はこのコントローラ４
２に電気的に接続されている。

【００１７】同図に示すように、コントローラ４２には
この装置を統括制御する主制御手段４４が設けられてお
り、上記サーボーモータ２２がドライバ５０を介してこ
の主制御手段４４に接続されている。そして、検査時に
は、操作手段５２の操作によるオペレータの作動指令入
力に応じて、上記サーボーモータ２２がドライバ５０を
介して主制御手段４４により駆動制御され、これによっ
てアーム１８が上下動されるようになっている。

【００１８】また、上記主制御手段４４には、上記荷重
計２４、変位計２６及び各表示装置２４ａ，２６ａが接
続され、荷重計２４及び変位計２６の各検出データが主
制御手段４４に入力されるとともに、検出値を表示すべ
く主制御手段４４から各表示装置２４ａ，２６ａに制御
信号が出力されるようになっている。

【００１９】上記コントローラ４２には、さらに演算手
段４６及び記憶手段４８が設けられ、これらがそれぞれ
上記主制御手段４４に接続されている。

【００２０】上記演算手段４６は、後述するような測定
装置１０の補正処理の際に、上記荷重計２４及び変位計
２６による検出値に基づいて変位量の誤差を算出するた
めの演算式を求めるようになっており、記憶手段４８
は、演算手段４６において演算式が求められると当該演
算式を更新的に記憶するようになっている。

【００２１】すなわち、上記測定装置１０には、アーム
１８を上下動させるための機構部分のバックラッシュや
測定装置１０自体の機械的歪み等が存在しており、変位
計２６による検出値はそのような機械的歪み等による誤
差を含んだ値と考えられる。

【００２２】そこで、上記測定装置１０ではこのような
機械的歪み等による誤差を予め求めておき、これを補正
データとして記憶するようにしている（補正処理）。具
体的には、アーム１８を下降させて基台１２の上面１４
に検査部２５を押し当てて、このときの荷重と変位量を
それぞれ検出して変位量の誤差算出のための演算式、す
なわち荷重と変位量の相関式を求めるようになってい
る。つまり、剛体である基台１２に荷重をかけた場合、
本来荷重の増加に対して変位量は０となるはずであるか
ら、剛体に荷重をかけたときに検出される変位量は測定
装置１０自体の有する機械的歪み等による誤差であると
考えられる。従って、荷重計２４により基台１２を押圧
したときの検出値に基づいて上記演算式を求めるように
なっている。

【００２３】そして、実際の検査の際には、主制御手段
４４において荷重計２４及び変位計２６から入力される
検出データと上記記憶手段４８に記憶されている上記演
算式とに基づいて変位量の誤差を演算するとともに、こ
の誤差を加味した変位量を求め、この値を表示すべく主
制御手段４４から上記変位計２６ａに制御信号を出力す
るようになっている。

【００２４】次に、上記測定装置１０による検査につい
て図３を用いつつ図４のフローチャートに基づいて説明
する。

【００２５】上記の測定装置１０では、雌型のコネクタ
端子（雌型端子）を検査対象とし、雌型端子に設けられ
た板ばねのばね特性を測定するようになっている。図３
に示すように、雌型端子３０は、筒部３２とかしめ片３
４が左右（同図で左右）に設けられた構成となってい
て、かしめ片３４の折曲により電線を雌型端子３０端部
で挾持するようになっている。筒部３２の内部には、雌
型端子３０の底板が折り返されることにより板ばね３８
が形成されており、雄端子４０をこの板ばね３８と筒部
３２の上内面３６との間で挾持するように構成されてい
る。

【００２６】上記測定装置１０による検査では、筒部３
２の上面部を取外した状態で、雌型端子３０を同図に示
すように基台１２の上面１４に載置し、上方から板ばね
３８に荷重をかけて測定を行うようになっている。

【００２７】先ず、図４に示す検査フローでは、実際に
雌型端子３０の検査を行う前に上記演算式を求めるため
の処理（補正処理）が行われる。

【００２８】具体的には、上記サーボーモータ２２が駆
動されて所定上昇位置に保持されているアーム１８が下
降させられる（ステップＳ１）。そして、アーム１８の
下降中に上記荷重計２４の検出値が０から変化すると、
すなわち荷重計２４の検査部２５が基台１２の上面１４
に当接すると、この時点で荷重計２４及び変位計２６が
それぞれリセットされ、その後のアーム１８の下降に伴
う荷重計２４及び変位計２６の検出データ（荷重Ｗ，変
位ε）がサンプリングされる（ステップＳ２〜Ｓ５）。

【００２９】そして、荷重計２４の検出値が予め設定さ
れた最大値（Ｗmax）に達すると、上記サーボーモータ
２２が反転駆動され、これによりアーム１８が上昇位置
まで移動させられるとともに、この移動動作中に、上記
演算手段４６により変位量の誤差εを求めるための演算
式（ε＝ｆ（Ｗ））が求められて記憶手段４８に記憶さ
れる（ステップＳ６〜Ｓ８）。こうして補正処理が完了
する。

【００３０】補正処理が完了すると基台１２の上面１４
に雌型端子３０が治具等により上述のようにセットされ
た後（ステップＳ９）、雌型端子３０の検査が開始され
る。この場合、オペレータにより操作手段５２を介して
検査開始指令が入力されることにより検査が開始され
る。

【００３１】検査が開始されると、上記ステップＳ１〜
ステップＳ５と同様の処理が行われる。すなわち、アー
ム１８が上昇位置から下降させられ、アーム１８の下降
動作中に荷重計２４の検査部２５が雌型端子３０の板ば
ね３８表面に当接すると荷重計２４及び変位計２６がリ
セットされる（ステップＳ１０〜Ｓ１２）。

【００３２】そして、さらにアーム１８が下降されつつ
その後のアーム１８の下降に伴う荷重計２４及び変位計
２６の検出データ（荷重Ｗ，変位Ｄｍ）が主制御手段４
４に入力され、これらの各検出データと上記ステップＳ
８で求められた演算式とに基づいて誤差εが算出され、
さらに荷重計２４による現実の検出データと上記誤差ε
とから変位量Ｄが求められる（ステップＳ１３〜Ｓ１
６）。そして、荷重計２４による検出値及びステップＳ
１６で算出された変位量Ｄがそれぞれ上記各表示装置２
４ａ，２６ａにおいて表示される。

【００３３】そして、荷重計２４の検出値が上記最大値
（Ｗmax）に達するか、あるいは上記変位量Ｄが理論上
の最大値（Ｄmax）に達すると、上記サーボーモータ２
２が反転駆動され、これによりアーム１８が上昇位置ま
で移動させられて（ステップＳ１７，Ｓ１８）本フロー
チャートが終了する。

【００３４】以上説明したように、上記の測定装置１０
の構成によれば、荷重計２４等を上下動させるための機
構部分のバックラッシュや装置自体の機械的歪みによる
変位量の誤差を予め検出し、この誤差を加味した変位量
Ｄを表示するように構成されているため、従来のこの種
のばね特性測定装置に比べると、得られるデータの信頼
性が極めて高い。従って、上記雌型端子３０のように、
微小誤差が接続性能上無視できないような検査体を対象
とする場合には極めて有利である。

【００３５】特に、この種の装置を長期にわたって繰り
返し使用していると、可動部分等の経時劣化により上記
誤差が拡大して検査精度が著しく低下する虞れがある
が、上記実施形態の測定装置１０によれば、経時劣化に
よる誤差を加味したデータを得ることができるので、デ
ータの信頼性が長期にわたり維持される。

【００３６】ところで、上記フローチャート中のステッ
プＳ１〜ステップＳ８の補正処理は、必ずしも検査毎、
つまり検査体を交換する毎に行う必要はなく、例えば電
源のＯＮ時にのみ行うようにしてもよい。また、上記誤
差は気温や湿度の変化によっても影響を受けることが考
えられるので、そのような使用環境等を考慮して１〜数
時間間隔で行うようにしてもよい。

【００３７】なお、上記実施形態の測定装置１０は、本
発明に係るばね特性測定装置の一実施形態であって、そ
の具体的な構成は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜
変更可能である。

【００３８】例えば、上記測定装置１０では、演算手段
４６で演算式を求めてこれを記憶手段４８に記憶してお
き、実際の検査の際には、この式と検査時の検出データ
とに基づいて変位量Ｄを演算するようにしているが、上
記演算手段４６において上記演算式を求め、さらにこの
式から荷重と変位量とを対応させたテーブルデータを作
成し、このテーブルデータを記憶手段４８において記憶
しておくようにしてもよい。このような構成によれば、
検査時には、検出荷重値に対応した変位量を読みだすだ
けでよいので、検査時のデータ処理効率がよくなる。

【００３９】また、上記測定装置１０では、荷重につい
ては現実の検出値を、変位量については補正処理後の変
位量をそれぞれ表示装置２４ａ，２６ａにおいて表示す
るようにしているが、例えば、表示装置２４ａ，２６ａ
にはいずれも現実の検出値を表示しておき、上記ステッ
プＳ１５で求められる誤差εを別の表示装置で表示する
ようにしても構わない。

【００４０】さらに、上記実施形態では、補正処理にお
いて基台１２に荷重計２４を押し当てるようにしている
が、剛体からなる補正処理専用の検査体を別途準備して
おいて、上記補正処理の際にはこの検査体を用いるよう
にしても構わない。

【００４１】また、上記実施形態では、検査対象を雌型
端子３０としているが、勿論上記測定装置１０は、これ
以外のばね、例えば一般的な圧縮ばねのばね特性測定に
用いることも可能である。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明はばね特性
測定装置において、剛体を検査体としたときの荷重計及
び変位計による各検出値に基づいて変位量に対する補正
情報を求め、実際の検査時には、荷重計による検出値と
上記補正情報とに基づいて検出変位量に対する補正量を
求めるようにしたので、現実の検出値にこの補正量を加
味することによって、正確な変位量を求めることができ
る。従って、従来のこの種の装置に比べるとより信頼性
のあるデータを得ることが可能であり、精度良くばね特
性を測定することができる。

【００４３】特に、このような構成において、測定台を
剛体から構成し、測定台と荷重計及び変位計を相対移動
させる駆動手段と、この駆動手段を制御する駆動制御手
段とを設け、外部入力等による指令に基づいて荷重計を
測定台に押し当てて上記補正情報を求めるようにすれ
ば、補正情報を求めるための処理を自動的に行うことが
可能となる。また、補正量を加味した変位量を表示する
ように変位計を構成するようにすれば、ばね特性の測定
作業を効率良く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるばね特性測定装置の一例を示す
概略構成図である。

【図２】上記ばね特性測定装置の制御系を示すブロック
図である。

【図３】検査体となる雌型のコネクタ端子を示す断面略
図である。

【図４】上記ばね特性測定装置による検査を説明するフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１０ ばね特性測定装置 １２ 基台 １４ 上面 １６ ヘッド支持部材 １８ アーム ２０ ボールねじ軸 ２２ サーボーモータ ２４ 荷重計 ２４ａ 表示装置 ２６ 変位計 ２６ａ 表示装置 ３０ 雌型のコネクタ端子 ３８ 板ばね ４２ コントローラ ４４ 主制御手段 ４６ 演算手段 ４８ 記憶手段 ５０ ドライバ ５２ 操作手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定台と荷重計及び変位計が一軸方向に
   相対移動自在に設けられ、上記測定台上に保持された検
   査体に上記荷重計を押し当てながら荷重及び検査体の変
   位量を測定するように構成されたばね特性測定装置にお
   いて、剛体を検査体としたときの上記荷重計及び変位計
   による各検出値に基づいて変位量に対する補正情報を求
   める補正手段と、求められた補正情報を記憶する記憶手
   段と、ばねを検査体とするときの上記荷重計による検出
   値と上記補正情報とに基づいて上記変位計により検出さ
   れる変位量に対する補正量を求める制御手段とが設けら
   れてなることを特徴とするばね特性測定装置。
2. 【請求項２】 上記測定台が剛体から構成されるととも
   に、上記測定台と荷重計及び変位計を相対移動させる駆
   動手段と、この駆動手段を制御する駆動制御手段とが設
   けられ、この駆動制御手段が所定の条件下で上記補正情
   報を求めるべく上記測定台に上記荷重計を押し当てるよ
   うに上記駆動手段を制御するように構成されてなること
   を特徴とする請求項１記載のばね特性測定装置。
3. 【請求項３】 上記変位計は、上記制御手段で求められ
   た補正量を加味した変位量を表示するように構成されて
   なることを特徴とする請求項１又は２記載のばね特性測
   定装置。