(57)【要約】【課題】センサの装着の影響や引出線の撓みの影響を受けにくいチェーンの荷重分布測定方法を提供する。【解決手段】ピンＱを介して複数のプレートＧＬＰ、ＩＬＰが屈曲可能に連結されているチェーンの荷重分布測定方法において、ピンＱの中央に挿通孔が穿孔され、挿通孔に多点計測可能な光ファイバー式歪みゲージの光ファイバーＦが挿入されていることによって前記の課題を解決する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピンを介して複数のプレートが屈曲可能に連結されているチェーンの荷重分布測定方法において、
前記ピンの中央に挿通孔が穿孔され、前記挿通孔に多点計測可能な光ファイバー式歪みゲージの光ファイバーが挿入されていることを特徴とするチェーンの荷重分布測定方法。
【請求項２】
前記光ファイバーのコア内に周期的な屈折率構造を持たせたＦＢＧが所定位置に連続的に配置され、光の干渉強度の周期的変化を利用してＦＢＧの位置が特定されると共に、その反射光中心波長の変化量からＦＢＧが存在する区間の荷重が連続して計測されることを特徴とする請求項１に記載のチェーンの荷重分布測定方法。
【請求項３】
前記プレートの配列の違いによる寿命や強度への影響が前記荷重と関連させて解析されることを特徴とする請求項２に記載のチェーンの荷重分布測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チェーンのピンやリンクプレートに掛かっている荷重の分布を測定する方法に関するものであり、さらに詳しくは、サイレントチェーンやリーフチェーンなど、複数のリンクプレートを有するチェーンのピンやリンクプレートに掛かっている荷重の分布を測定する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
チェーンに張力が加わったときに、チェーンを構成するピンやリンクプレートに加わる荷重の分布を求めることは、ピンやリンクプレートの強度などを決定する上できわめて重要である。従来、ピンやリンクプレートに掛かる荷重を測定する方法として電気抵抗式歪みゲージや半導体歪みゲージをピンやリンクプレートに装着し、出力線を外部の計測器に接続して測定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−５７３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、前述したような従来の荷重の測定方法においては、荷重の分布を測定するためには、図４に示すように、チェーンの複数個所に歪みゲージＧを装着する必要があるため、歪みゲージＧの装着における誤差が生じ、正確な荷重分布の測定を妨げていた。
また、引出線Ｃの撓みなどが、多少なりともチェーンの挙動に影響を与え、正確な荷重分布の測定を妨げていた。
【０００５】
そこで、本発明が解決しようとする技術的課題、すなわち、本発明の目的は、センサの装着の影響や引出線の撓みの影響を受けにくいチェーンの荷重分布測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
まず、本請求項１に係る発明は、ピンを介して複数のプレートが屈曲可能に連結されているチェーンの荷重分布測定方法において、前記ピンの中央に挿通孔が穿孔され、前記挿通孔に多点計測可能な光ファイバー式歪みゲージの光ファイバーが挿入されていることにより、前記課題を解決したものである。
【０００７】
そして、本請求項２に係る発明は、請求項１に係るチェーンの荷重分布測定方法において、前記光ファイバーのコア内に周期的な屈折率構造を持たせたＦＢＧが所定位置に連続的に配置され、光の干渉強度の周期的変化を利用してＦＢＧの位置が特定されると共に、その反射光中心波長の変化量からＦＢＧが存在する区間の荷重が連続して計測されることにより、前記課題をさらに解決したものである。
【０００８】
ここで、ＦＢＧとは、Ｆｉｂｅｒ  Ｂｒａｇｇ  Ｇｒａｔｉｎｇセンサを意味している。ＦＢＧは、紫外線を用いて、光ファイバーのコア中に回折格子を形成したものであり、通信分野では、光フィルタとしての機能を持たせた光ファイバ型デバイスとして用いられている。回折格子を光ファイバー中に非破壊的に直接形成できるため、低損失・小型・高信頼性・伝送用光ファイバーとの整合性など、多くの利点を有している。
【０００９】
また、本請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に係るチェーンの荷重分布測定方法において、前記プレートの配列の違いによる寿命や強度への影響が前記荷重と関連させて解析されることにより、前記課題をさらに解決したものである。
【発明の効果】
【００１０】
本請求項１に係る発明によれば、ピンを介して複数のプレートが屈曲可能に連結されているチェーンの荷重分布測定方法において、ピンの中央に挿通孔が穿孔され、挿通孔に多点計測可能な光ファイバー式歪みゲージの光ファイバーが挿入されていることにより、一本の光ファイバーにより複数の点における荷重が同時に計測可能であるので、正確な荷重分布測定が可能になる。また、測定の際に電磁ノイズの影響を受けない。
【００１１】
そして、本請求項２に係る発明によれば、請求項１に係るチェーンの荷重分布測定方法において、光ファイバーのコア内に周期的な屈折率構造を持たせたＦＢＧが所定位置に連続的に配置され、光の干渉強度の周期的変化を利用してＦＢＧの位置が特定されると共に、その反射光中心波長の変化量からＦＢＧが存在する区間の荷重が連続して計測されることにより、ピンの挿通孔内の所定の位置にＦＢＧを配置でき、ＦＢＧが存在する区間及び位置の歪みや温度を連続して計測できるので、より正確な荷重分布測定が可能になる。
【００１２】
また、本請求項３に係る発明によれば、請求項１又は請求項２に係るチェーンの荷重分布測定方法において、プレートの配列の違いによる寿命や強度への影響が荷重と関連させて解析されることにより、様々なプレートの配列の違いによる影響を加味することができるので、より正確な荷重分布測定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の光ファイバーを用いた多点計測法の概念図。
【図２】本発明のチェーンの荷重分布測定方法の概観図。
【図３】チェーンのプレートの様々な配列を示す斜視図。
【図４】従来のチェーンの荷重分布測定方法の概観図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のチェーンの荷重分布測定方法は、ピンを介して複数のプレートが屈曲可能に連結されているチェーンの荷重分布測定方法において、ピンの中央に挿通孔が穿孔され、挿通孔に多点計測可能な光ファイバー式歪みゲージの光ファイバーが挿入されていることにより、センサの装着の影響や引出線の撓みの影響を受けにくいチェーンの荷重分布測定方法を提供するものであれば、その具体的な実施の態様は、如何なるものであっても何ら構わない。
【００１５】
例えば、本発明のチェーンの荷重分布測定法が対象とするチェーンは、サイレントチェーンや、リーフチェーン、多列ローラーチェーンなど、ピンを介して複数のプレートが屈曲可能に連結されているものであれば、如何なるチェーンであっても構わない。
【００１６】
まず、本発明の基礎となるＯＦＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）による荷重分布測定方法の原理について、図１に基づいて説明する。図１は、本発明に適用したＯＦＤＲを用いたセンサーシステムの光学系の概念図である。光学系は、波長可変光源（ＴＬ）、受光器（Ｄ）、全反射終端（Ｒ）、ＦＢＧセンサ（ＦＢＧ）とからなる。全反射終端とＦＢＧセンサは干渉計を構成している。波長可変光源の波長を連続的に変化させ、各波長における反射光強度を受光器で計測する。
【００１７】
ＦＢＧ上の微小区間からの反射光は、ある波長の光のみを強く反射するため、波長可変光源の光波数ｋとその反射光強度の関係は、図１下段右のような形となる。また、ピークを示す光波数ｋは、ＦＢＧ部での歪みの大きさに依存して変化する。ここで、光波数ｋと波長λは、次の関係を満たす。
ｋ＝２π／λ                                        ・・・  （数式１）
【００１８】
一方、ＦＢＧ微小区間からの反射光と全反射終端Ｒからの反射光は、光路差２ｎＬｉを有する。これら２つの反射光は干渉を起こす。この干渉光強度の直流成分を除いた変動成分は、光波数ｋに依存して余弦関数的に変化し、以下のように表される。
ＤＩＴＦ＝Ａｃｏｓ（２ｎＬｉｋ）                    ・・・  （数式２）
ここで、ｎは光ファイバの屈折率を表す。
前述した２つの作用により、受光器Ｄで検出される光強度は図１下段左に示すように、光波数ｋに対してある周期とピークを持った形で変化する。つまり、次式のような形で表される。
ＤＤＴＣ＝ＲＦＢＧ（ｋ）ｃｏｓ（２ｎＬｉｋ）        ・・・  （数式３）
【００１９】
ここで、ＲＦＢＧ（ｋ）は、ＦＢＧ内微小区間の反射特性を表す光波数（波長）の関数である。この受光器Ｄで検出される信号の周期から光路差Ｌｉ、つまりＦＢＧ内微小区間の位置を、ピークを示す光波数ｋから歪みの値を計測することができる。以上の説明においては、全反射終端Ｒからの光路差がＬｉのＦＢＧ内微小区間の反射光について述べているが、ＦＢＧ全体としては、光路差Ｌｉつまり周期が異なる（数式３）で表される波形の和として、光強度が観測される。
【実施例１】
【００２０】
本発明の一実施態様である実施例１について、図２に基づいて説明する。ここで、図２は、実施例１のチェーンの荷重分布測定方法を示す外観図である。
【００２１】
本実施例は、ピンＱを介して複数の内リンクプレートＩＬＰとガイドリンクプレートＧＬＰとが屈曲可能に連結されているサイレントチェーンＳＣの荷重分布測定を行う例を示している。
【００２２】
サイレントチェーンＳＣのピンＱの中央に挿通孔が穿孔され、この挿通孔に多点計測可能な光ファイバー式歪みゲージの光ファイバーＦが挿入されている。この光ファイバーＦのコア内に周期的な屈折率構造を持たせたＦＢＧを所定位置に連続的に配置する。そして、光の干渉強度の周期的変化を利用してＦＢＧの位置を特定すると共に、その反射光の中心波長の変化量からＦＢＧが存在する区間の荷重を連続して計測する。
【００２３】
以上のように、本実施例のチェーンの荷重分布測定方法によれば、１本の光ファイバーを用いて、１ｍｍ以下の間隔で連続的に荷重分布を検出したり、数百個所の荷重を計測したりすることが可能になる。
【実施例２】
【００２４】
次に、本発明の別の実施態様である実施例２について、図３に基づいて説明する。実施例２のチェーンの荷重分布測定方法そのものは、実施例１と同じであるので説明は割愛する。実施例２においては、例えば、図３に示したようなチェーンのプレートの配列の違いによる寿命や強度への影響を予め測定又は構造解析しておく。そして、荷重分布測定によって得られた結果と関連させて寿命や強度への影響について解析する。
【００２５】
例えば、あるプレートの配列において、強度的に弱いことが分かっているプレートに荷重分布測定の結果、大きな荷重が掛かっていることが分かった場合、寿命への影響が大きいと判断する。
【００２６】
以上のように、本実施例のチェーンの荷重分布測定方法によれば、さまざまなプレートの配列の違いによる寿命や強度の影響が荷重分布と関連させて解析することができるので、さまざまなプレートの配列を有するチェーンについて、各プレートに要求される強度や、チェーンの寿命などを正確に求めることができる。
【符号の説明】
【００２７】
ＴＬ  ・・・  波長可変光源
Ｄ    ・・・  受光器
Ｒ    ・・・  全反射終端
ＦＢＧ・・・  ＦＢＧセンサ
ＳＣ  ・・・  サイレントチェーン
ＧＬＰ・・・  ガイドリンクプレート
ＩＬＰ・・・  内リンクプレート
Ｑ    ・・・  ピン
Ｆ    ・・・  光ファイバー
Ｃ    ・・・  引出線
Ｇ    ・・・  歪みゲージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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