(57)【要約】【課題】簡単な構成で、一対からなる締結部材の他方が締結される一方と支持部材とを結合してなる結合構造物において、荷重と変位量との関係を求めたり、締結部材の一方と支持部材との結合の良否を判定するなど、結合構造物の剛性を容易に且つ正確に評価することができる結合構造物の剛性評価装置およびその剛性評価方法を提供する。【解決手段】本発明の結合構造物の剛性評価装置は、締結部材の一方Ａａに対して締結されて荷重を付与する荷重付与手段１と、この荷重付与手段1より荷重が付与されたときの支持部材Ｂに対する荷重付与手段１の変位量を測定する変位量測定手段２と、荷重付与手段１により付与された荷重とそのときの変位量とに基づいて結合構造物の剛性を評価する処理手段３とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対からなる締結部材の一方と支持部材とを結合してなる結合構造物の剛性を評価する装置であって、
前記一対からなる締結部材の一方に対して締結されて荷重を付与する荷重付与手段と、
該荷重付与手段により荷重が付与されたときの前記支持部材に対する前記荷重付与手段の変位量を測定する変位量測定手段と、
前記荷重付与手段により付与された荷重と前記変位量とに基づいて前記結合構造物の剛性を評価する処理手段とを備えたことを特徴とする結合構造物の剛性評価装置。
【請求項２】
前記荷重付与手段に付与される荷重を測定する荷重測定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の結合構造物の剛性評価装置。
【請求項３】
一対からなる締結部材の一方と支持部材とを結合してなる結合構造物の剛性を評価する方法であって、
前記一対からなる締結部材の一方に荷重付与手段を締結して荷重を付与し、
荷重付与手段により荷重が付与されたときの前記支持部材に対する前記荷重付与手段の変位量を測定し、
前記荷重付与手段により付与された荷重と前記変位量とに基づいて前記結合構造物の剛性を評価することを特徴とする結合構造物の剛性評価方法。
【請求項４】
前記荷重付与手段が付与する荷重を測定することを特徴とする請求項３に記載の結合構造物の剛性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結合構造物の剛性評価装置およびその剛性評価方法に関し、さらに詳しくは、一対からなる締結部材の一方と支持部材とを結合してなる結合構造物の剛性を評価する装置およびその剛性評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
剛性の評価に関する従来の技術として、例えば特許文献１が知られている。特許文献１には、地盤上に載架されるセンサ部と、該センサ部上に設置された緩衝部材とを有し、該緩衝部材上に錘体を落下させ、その落下に伴い前記センサ部に加わる荷重と該荷重によるセンサ部の上下方向の変位量とに応じた信号を該センサ部から出力するようにしたＦＷＤ（Falling Weight Deflectmeter）の評価用装置であって、剛体状の床面に載架される剛体状の基体ブロックと、該基体ブロック上に金属ばねを介して支持されて、該金属ばねの弾性変形により該基体ブロックに対して上下方向に可動に設けられ、且つ前記ＦＷＤのセンサ部を載架するためのＦＷＤ載架面が上面部に形成された可動ブロックと、該可動ブロックの前記基体ブロックに対する上下方向の変位量を検出し、その検出信号を出力する変位センサとを備え、前記可動ブロックに作用する上下方向の荷重と該可動ブロックの変位量との間の線形関係を規定する比例定数の値があらかじめ特定されていることなどを特徴とするＦＷＤの評価用装置が開示されている。また、特許文献１には、このようなＦＷＤの評価用装置を使用して、前記ＦＷＤを評価する方法であって、前記評価用装置の基体ブロックを前記剛体状の床面に載架すると共に、該評価用装置の前記可動ブロックのＦＷＤ載架面に前記ＦＷＤのセンサ部を載架する第１ステップと、次いで、前記ＦＷＤの錘体を落下させる第２ステップと、該錘体の落下時における前記センサ部の出力信号に基づき、前記センサ部に作用する荷重と該センサ部の変位量とを計測すると共に、前記評価用装置の変位センサの検出信号に基づき、前記可動ブロックの変位量を計測する第３ステップとを備えると共に、前記ＦＷＤの錘体の重量と該錘体の落下開始時の高さとのうちの少なくともいずれか一方を変更して、前記第２ステップおよび第３ステップの処理を複数回実行し、前記第３ステップで前記センサ部の出力信号に基づき計測された前記センサ部への作用荷重および該センサ部の変位量から把握される前記比例定数の計測値と前記あらかじめ特定された該比例係数の値との比較と、前記第３ステップで計測された変位センサの検出信号に基づき計測された前記可動ブロックの変位量と前記センサ部の出力信号に基づき計測された該センサ部の変位量との比較とに基づき、前記ＦＷＤを評価するようにしたことを特徴とするＦＷＤの評価方法が開示されている。
【０００３】
ところで、一対からなる締結部材の一方と支持部材とを結合してなる結合構造物として、例えば自動車の車体において、図１８に示すように、ネジ孔Ａａが形成されたブロックＡ（一対からなる締結部材の一方に相当する）が、ボデーなどの表層や車体骨格部材を構成する炭素繊維強化プラスチック（支持部材に相当するもので、以下、ＣＦＲＰという）などの板材Ｂの裏面に接着剤Ｓによって接着されたものがある。この場合には、車体骨格部材に取付ける部品ＤにボルトＣ（一対からなる締結部材の他方に相当する）を挿通してネジ孔Ａａに螺合し締め付けることにより締結する。そして、このような自動車においては、ブロックＡが一体または複数により構成された板材Ｂによってその周囲を取り囲まれたものがある。なお、この場合には、ブロックＡをインサートということもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０５９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１においては、ＦＷＤ地盤の剛性を検査するためのＦＷＤ（Falling Weight Deflectmeter）を評価するための装置、およびその評価方法に関するものであり、ＦＷＤの評価（ＦＷＤにより得られる計測値が地盤の剛性を検査する上で適切なものとなるか否かの評価）を簡便且つ適切に行なうことができる評価用装置および評価方法を提供することを目的としたものである。そして、特許文献１に開示されたＦＷＤは、地盤上に載架されるセンサ部と、該センサ部上に設置された緩衝部材とを有し、この緩衝部材上に錘体を落下させ、その落下に伴いセンサ部に加わる荷重とこの荷重によるセンサ部の上下方向の変位量とに応じた信号をセンサ部から出力するようにしたものであった。すなわち、特許文献１では、図１８に示したように、一対からなる締結部材の一方Ａと支持部材Ｂとを結合してなる結合構造物の剛性を評価することはできない。
【０００６】
そして、図１８に示したように、一対からなる締結部材の一方Ａと支持部材Ｂとを結合してなる結合構造物の剛性、特に、ボルトＣを取り付け部品Ｄと板材Ｂとに挿通してブロックＡのネジ孔Ａａに締結する場合において、ボルトＣをブロックＡのネジ孔Ａａに螺合し締結する方向（図１８では左右方向）に対して垂直な方向（図１８では上下方向や紙面に対して垂直な方向など）の荷重に対する剛性を評価することができるような従来の技術は、存在しなかった。そしてさらに、仮にこのような荷重に対する剛性の評価が可能な技術があったとしても、特に図１８に示したようにブロックＡの周囲が板材Ｂで取り囲まれた状態では、ブロックＡが板材Ｂの裏面に確実に接着剤Ｓによって接着されているか、また、ブロックＡを板材Ｂの裏面に接着してなる締結構造が所定の剛性を有しているか否かの検査など、板材Ｂの裏面とブロックＡとを接着剤Ｓにより結合した後工程でその結合構造体の剛性を評価することは困難となる。
【０００７】
本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、一対からなる締結部材の他方が締結される一方と支持部材とを結合してなる結合構造物において、荷重と変位量との関係を求めたり、締結部材の一方と支持部材との結合の良否を判定するなど、結合構造物の剛性を容易に且つ正確に評価することができる結合構造物の剛性評価装置およびその剛性評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の結合構造物の剛性評価装置に係る発明は、上記目的を達成するため、一対からなる締結部材の一方と支持部材とを結合してなる結合構造物の剛性を評価する装置であって、前記一対からなる締結部材の一方に対して締結されて荷重を付与する荷重付与手段と、該荷重付与手段により荷重が付与されたときの前記支持部材に対する前記荷重付与手段の変位量を測定する変位量測定手段と、前記荷重付与手段により付与された荷重と前記変位量とに基づいて前記結合構造物の剛性を評価する処理手段とを備えたことを特徴とするものである。
請求項２の結合構造物の剛性評価装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明において、前記荷重付与手段に付与される荷重を測定する荷重測定手段をさらに備えたことを特徴とするものである。
また、請求項３の結合構造物の剛性評価方法に係る発明は、上記目的を達成するため、一対からなる締結部材の一方と支持部材とを結合してなる結合構造物の剛性を評価する方法であって、前記一対からなる締結部材の一方に荷重付与手段を締結して荷重を付与し、荷重付与手段により荷重が付与されたときの前記支持部材に対する前記荷重付与手段の変位量を測定し、前記荷重付与手段により付与された荷重と前記変位量とに基づいて前記結合構造物の剛性を評価することを特徴とするものである。
請求項４の結合構造物の剛性評価方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項３に記載の発明において、前記一対からなる締結部材の一方に前記荷重付与手段が付与する荷重を測定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、一対からなる締結部材の一方に対して締結されて、前記一対からなる締結部材の一方に荷重を付与する荷重付与手段と、該荷重付与手段により荷重が付与されたときの前記支持部材に対する前記荷重付与手段の変位量を測定する変位量測定手段と、前記荷重付与手段により付与された荷重と前記変位量とに基づいて前記結合構造物の剛性を評価する処理手段とを備えたという簡単な構成で、荷重付与手段を一対からなる締結部材の一方に締結して荷重を付与し、このときの支持部材に対する荷重付与手段の変位量を変位量測定手段によって測定し、処理手段によって荷重付与手段による荷重と前記変位量とに基づいて結合構造物の剛性を容易に且つ正確に評価することができる。
請求項２の発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記荷重付与手段に付与される荷重を測定する荷重測定手段をさらに備えたことにより、荷重付与手段に付与する荷重を変化させる場合や、荷重付与手段に付与する荷重が既知でないなどの場合であっても、荷重付与手段に付与する荷重を正確に測定することができ、したがって、処理手段によって結合構造物の剛性を容易に且つ正確に評価することができる。
また、請求項３の発明によれば、一対からなる締結部材の一方に荷重付与手段を締結して荷重を付与し、荷重付与手段により荷重が付与されたときの前記支持部材に対する前記荷重付与手段の変位量を測定し、前記荷重付与手段により付与された荷重と前記変位量とに基づいて前記結合構造物の剛性を評価するという簡単な構成により、一方の締結部材が接着された板材の剛性や、板材の裏面と締結部材の一方との接着の良否などを容易に且つ確実に非破壊で検査することができる。
請求項４の発明によれば、請求項３に記載の発明において、前記一対からなる締結部材の一方に前記荷重付与手段が付与する荷重を測定することにより、荷重付与手段に付与する荷重を変化させる場合や、荷重付与手段に付与する荷重が既知でないなどの場合であっても、荷重付与手段に付与する荷重を正確に測定して、結合構造物の剛性を容易に且つ正確に評価することができる。
【００１０】
（発明の態様）
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。請求可能発明は、少なくとも、請求の範囲に記載された発明である「本発明」ないし「本願発明」を含むが、本願発明の下位概念発明や、本願発明の上位概念あるいは別概念の発明を含むこともある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載、実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の各項において、（１）項が請求項１に相当し、（４）項が請求項２に相当し、（１１）項が請求項３に相当し、（１２）項が請求項４に相当する。
【００１１】
（１）  一対からなる締結部材の一方と支持部材とを結合してなる結合構造物の剛性を評価する装置であって、
前記一対からなる締結部材の一方に対して締結されて荷重を付与する荷重付与手段と、
該荷重付与手段により荷重が付与されたときの前記支持部材に対する前記荷重付与手段の変位量を測定する変位量測定手段と、
前記荷重付与手段により付与された荷重と前記変位量とに基づいて前記結合構造物の剛性を評価する処理手段とを備えたことを特徴とする結合構造物の剛性評価装置。
【００１２】
（１）項の発明では、荷重付与手段を一対からなる締結部材の一方に締結して荷重を付与し、このときの支持部材に対する荷重付与手段の変位量を変位量測定手段によって測定し、処理手段によって荷重付与手段による荷重と前記変位量とに基づいて結合構造物の剛性を容易に且つ正確に評価することができる。
【００１３】
（２）  （２）  前記荷重付与手段の締結方向の軸周りにおける任意の位相で保持されるホルダをさらに備えており、該ホルダに前記変位量測定手段が取付けられていることを特徴とする（１）項に記載の結合構造物の剛性評価装置。
【００１４】
（２）項の発明では、（１）項に記載の発明において、変位量測定手段をホルダに取付けることにより、荷重付与手段を一対からなる締結部材の一方に締結したときに、荷重付与手段の締結方向の軸周りにおける位相に関わりなく、変位量測定手段を任意の位相に保持することができ、したがって、荷重付与手段により任意の方向に荷重を付与することができる。
【００１５】
（３）  前記変位量測定手段が、前記荷重付与手段の断面において直交する位置に対で設けられていることを特徴とする（１）または（２）項のいずれかに記載の結合構造物の剛性評価装置。
【００１６】
（３）項の発明では、（１）または（２）項のいずれかに記載の発明において、変位量測定手段を、荷重付与手段の断面において直交する位置に対で設けることにより、荷重付与手段により付与する任意の荷重の方向に応じて、容易に変位量を測定することができる。
【００１７】
（４）  前記荷重付与手段に付与される荷重を測定する荷重測定手段をさらに備えたことを特徴とする（１）〜（３）項のいずれかに記載の結合構造物の剛性評価装置。
【００１８】
（４）項の発明では、（１）〜（３）項のいずれかに記載の発明において、荷重測定手段をさらに備えたことにより、荷重付与手段に付与される荷重を正確に測定することができるため、荷重付与手段に付与する荷重を変化させる場合や、荷重付与手段に付与する荷重が既知でないなどの場合であっても、処理手段によって結合構造物の剛性を容易に且つ正確に評価することができる。
【００１９】
（５）  前記荷重測定手段が、前記荷重付与手段の断面において直交する位置に対で設けられていることを特徴とする（４）項に記載の結合構造物の剛性評価装置。
【００２０】
（５）項の発明では、（４）項に記載の発明において、荷重測定手段を、荷重付与手段の断面において直交する位置に対で設けることにより、荷重付与手段により付与する任意の荷重の方向に応じて、容易にその荷重値を測定することができる。
【００２１】
（６）  前記変位量測定手段と前記荷重測定手段との、前記荷重付与手段の断面における位相を示す位相表示手段を設けたことを特徴とする（４）または（５）項のいずれかに記載の結合構造物の剛性評価装置。
【００２２】
（６）項の発明では、（４）または（５）項のいずれかに記載の発明において、変位量測定手段と荷重測定手段とにそれぞれ、荷重付与手段の断面における位相を示す位相表示手段を設けることにより、変位量測定手段と荷重測定手段とを容易且つ正確に適切な位相に相対的に位置させることができるため、荷重付与手段により付与する任意の荷重の方向に応じて、容易に且つ正確に変位量と荷重値を測定することができる。
【００２３】
（７）  前記荷重付与手段が、前記一対からなる締結部材の一方に応じて締結される締結部と、該締結部に接合されて荷重を付与する作動部とを備えていることを特徴とする（１）〜（６）項のいずれかに記載の結合構造物の剛性評価装置。
【００２４】
（７）項の発明では、（１）〜（６）項のいずれかに記載の発明において、荷重付与手段を、一対からなる締結部材の一方に応じて締結される締結部と、この締結部に接合されて荷重を付与する作動部とを備えた構成とすることにより、剛性を評価する結合構造物の一方の締結部材に応じた締結部をその締結部材の一方に締結し、この締結部に作動部を接合する。そのため、一方の締結部材に応じてその結合構造物の剛性を評価することができる。
【００２５】
（８）  前記荷重付与手段が、その締結方向の軸周りに荷重を付与するものであり、前記変位量測定手段が、前記一対からなる締結部材の一方と荷重付与手段との締結方向の軸周りの相対的な捻り変位量を測定するものであることを特徴とする（１）〜（７）項のいずれかに記載の結合構造物の剛性評価装置。
【００２６】
（８）項の発明では、（１）〜（７）項のいずれかに記載の発明において、荷重付与手段が、その締結方向の軸周りに荷重を付与するものであり、変位量測定手段が、一対からなる締結部材の一方と荷重付与手段との締結方向の軸周りの相対的な捻り変位量を測定するものであることにより、締結部材の締結方向の軸周りに作用する荷重に対する結合構造物の剛性を評価することができる。
【００２７】
（９）  前記処理手段は、前記荷重付与手段により付与された荷重と前記変位量とに基づいて、前記結合構造物の剛性の良否を判定するものであることを特徴とする（１）〜（８）項のいずれかに記載の結合構造物の剛性評価装置。
【００２８】
（９）項の発明では、（１）〜（８）項のいずれかに記載の発明において、荷重付与手段により付与された荷重と前記変位量とに基づいて、結合構造物の剛性の良否を処理手段が判定するため、結合構造物が所定の剛性を有しているかの検査に用いることができる。
【００２９】
（１０）  前記処理手段は、前記一対からなる締結部材の一方に付与された荷重に対する前記変位量のしきい値を記憶し、前記一対からなる締結部材の一方に付与された荷重に対する前記変位量を前記しきい値とを比較することによって、前記結合構造物の剛性の良否を判定するものであることを特徴とする（９）項に記載の結合構造物の剛性評価装置。
【００３０】
（１０）項の発明では、（９）項に記載の発明において、処理手段には、一対からなる締結部材の一方に付与された荷重に対する変位量が、結合構造物の剛性を良否の判定基準となる設定されたしきい値として記憶されており、このしきい値と一対からなる締結部材の一方に付与された荷重に対する変位量を比較することによって、容易に且つ正確に結合構造物の剛性の良否検査を行うことができる。
【００３１】
（１１）  一対からなる締結部材の一方と支持部材とを結合してなる結合構造物の剛性を評価する方法であって、
前記一対からなる締結部材の一方に荷重付与手段を締結して荷重を付与し、
荷重付与手段により荷重が付与されたときの前記支持部材に対する前記荷重付与手段の変位量を測定し、
前記荷重付与手段により付与された荷重と前記変位量とに基づいて前記結合構造物の剛性を評価することを特徴とする結合構造物の剛性評価方法。
【００３２】
（１１）項の発明では、荷重付与手段を一対からなる締結部材の一方に締結して荷重を付与し、このときの支持部材に対する荷重付与手段の変位量を測定し、荷重付与手段による荷重と変位量とに基づいて結合構造物の剛性を容易に且つ正確に評価することができる。
【００３３】
（１２）  前記荷重付与手段が付与する荷重を測定することを特徴とする（１１）項に記載の結合構造物の剛性評価方法。
【００３４】
（１２）項の発明では、（１１）項に記載の発明において、一対からなる締結部材の一方に荷重付与手段が付与する荷重を正確に測定することができるため、荷重付与手段に付与する荷重を変化させる場合や、荷重付与手段に付与する荷重が既知でないなどの場合であっても、結合構造物の剛性を容易に且つ正確に評価することができる。
【００３５】
（１３）  付与された荷重と前記変位量とに基づいて、前記結合構造物の剛性の良否を判定することを特徴とする（１１）または（１２）項のいずれかに記載の結合構造物の剛性評価方法。
【００３６】
（１３）項の発明では、（１１）または（１２）項のいずれかに記載の発明において、一対からなる締結部材の一方に付与された荷重と変位量とに基づいて、結合構造物の剛性の良否を処理手段が判定するため、結合構造物が所定の剛性を有しているかの検査を行うことができる。
【００３７】
（１４）  付与された荷重に対する前記変位量のしきい値を記憶し、付与された荷重に対する前記変位量を前記しきい値と比較することによって、前記結合構造物の剛性の良否を判定することを特徴とする（１３）項に記載の結合構造物の剛性評価方法。
【００３８】
（１４）項の発明では、（１３）項に記載の発明において、一対からなる締結部材の一方に付与された荷重に対する変位量のしきい値を記憶し、一対からなる締結部材の一方に付与された荷重に対する変位量をしきい値と比較することによって、容易に且つ正確に結合構造物の剛性の良否検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】結合構造物と、本発明の剛性評価装置における変位量測定手段、および荷重測定手段が設けられた荷重付与手段との、実施の一形態を説明するために示した概念図である。
【図２】本発明の、変位量測定手段、荷重測定手段、および処理手段を含む結合構造物の剛性評価装置の実施の一形態の構成を説明するために示したブロック図である。
【図３】図１のＡ‐Ａ線における断面図である。
【図４】図１に示した結合構造物の一対からなる締結部材の一方に対して荷重付与手段を締結した状態を説明するために示した部分拡大断面図である。
【図５】変位量測定手段の第２の実施の形態を説明するために示した部分拡大断面図である。
【図６】変位量測定手段の第３の実施の形態を説明するために示した部分拡大断面図である。
【図７】変位量測定手段の第３の実施の形態を示した図６の断面図である。
【図８】変位量測定手段の第４の実施の形態を説明するために示した部分拡大断面図である。
【図９】本発明の剛性評価装置のさらに別の実施の形態を説明するために示した概念図である。
【図１０】荷重測定手段の第２の実施の形態を説明するために示した部分拡大図である。
【図１１】荷重が既知であるために荷重測定手段を設ける必要がない場合の実施の形態を説明するために示した本発明の剛性評価装置の概念図である。
【図１２】荷重付与手段が、締結部材の一方に締結される締結部と、この締結部に接合される作動部とを備えてなる、第２の実施の形態を説明するために示した概念図である。
【図１３】荷重付与手段が、締結部材の一方に締結される締結部と、この締結部に接合される作動部とを備えてなる、図１２とは別の実施の形態を説明するために示した概念図である。
【図１４】荷重付与手段が、締結部材の一方に締結される締結部と、この締結部に接合される作動部とを備えてなる場合において、締結部が締結される締結部材の一方に応じて複数用意されており、交換可能であることを説明するために示した概念図である。
【図１５】結合構造物の締結部材の一方がネジ軸であり、荷重付与手段にネジ孔が形成されている場合の実施の形態を説明するために示した部分拡大断面図である。
【図１６】荷重付与手段が、その締結方向の軸周りに荷重を付与するものであり、変位量測定手段が、締結部材の一方と荷重付与手段との締結方向の軸周りの相対的な捻り変位量を測定するものである場合の実施の形態を説明するために示した断面図である。
【図１７】本発明の結合構造物の剛性評価方法の実施の一形態を説明するために示したフローチャートである。
【図１８】本発明により剛性を評価する結合構造物の実施の一形態を説明するために示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
最初に、本発明を適用する結合構造物と、本発明の剛性評価装置の実施の形態における主な構成を図１〜４に基づいて詳細に説明する。なお、図において同様または相当する構成については同じまたは対応する符号を付すこととする。
【００４１】
本発明が適用される結合構造物は、一対からなる締結部材の一方Ａと支持部材Ｂとを結合してなるものである。なお、この実施の形態における結合構造物は、図１８に示したものと同様に、締結部材の一方が、ネジ孔Ａａが形成されたブロックＡであり、支持部材が、ボデーなどの表層や車体骨格部材を構成するＣＦＲＰなどの板材Ｂであり、この板材Ｂの裏面にブロックＡが接着剤Ｓにより接着されて結合されている。図１８に示したように、部品ＤにボルトＣを挿通し、ボルトＣをブロックＡのネジ孔Ａａに螺合し締め付けることにより部品Ｄを締結するための結合構造物となっている。
【００４２】
本発明の結合構造物の剛性評価装置は、概略、締結部材の一方Ａａに対して締結されて荷重を付与する荷重付与手段１と、この荷重付与手段1より荷重が付与されたときの支持部材Ｂに対する荷重付与手段１の変位量を測定する変位量測定手段２と、荷重付与手段１により付与された荷重とそのときの変位量とに基づいて結合構造物の剛性を評価する処理手段３とを備えている。
さらに、この実施の形態においては、荷重付与手段１に付与される荷重を測定する荷重測定手段４を備えている。
さらにまた、この実施の形態においては、荷重付与手段１の締結方向の軸周りにおける任意の位相で保持され、変位量測定手段２を支持するホルダ５を備えている。
【００４３】
荷重付与手段（以下、レバーと称する）１は、全体が略棒状に成形されてなるもので、一方の先端には、ブロックＡのネジ孔Ａａに螺合されるネジ軸１ａがレバー１の中心軸の延長線上に設けられており、他方端の近傍には、この実施の形態では荷重を付与する操作を行うべく手で把持するためのグリップ１０が形成されている。レバー１は、ブロックＡに締結した状態で荷重を付与するときに撓みが殆ど発生しない剛体により構成されている。レバー１の外径は、板材Ｂに形成された孔Ｂａよりも小さく成形されている。ネジ軸１ａは、部品Ｄを締結するボルトＣ（図１８）と同じ呼び径とされる。ここで、レバー１の締結方向とは、そのネジ軸１ａがブロックＡのネジ孔Ａａに螺合されることにより進入する方向（図１では左右方向）であり、この締結方向の軸周りとはネジ軸１ａと同心であるレバー１の中心軸の周り（レバー１の周方向ともいうことができる）を意味する。レバー１には、そのネジ軸１ａをブロックＡのネジ孔Ａａに螺合するときに、レンチなどの工具を係合するためのナット部などのような係合部を形成しておくこともできる。
【００４４】
変位量測定手段は、この実施の形態では、プローブ２０を有する変位計２が採用されている。また、ホルダ５は、レバー１の締結方向から見た場合の形状がほぼ矩形であり、４つの平面からなる側面を有しており、互いに隣接する側面の角度が直角に形成されてなるもので、その中心には、レバー１の外径よりも僅かに大きい内径を有する嵌合部５０が形成されており、レバー１のネジ軸１ａ側近傍の所定の位置に、レバー１の断面における中心軸を中心として周方向に回動可能に外嵌される。また、ホルダ５には、レバー１の周方向に所定の位相で固定するためのネジ５１が設けられている。図３に示したように、ホルダ５には、その互いに隣接する一対の側面に変位計２，２がそれぞれ取付け保持されている。すなわち、変位計２は、図３に示した実施の形態では、ホルダ５の下側面と右側面に一対で、レバー１の断面において互いに直交する位置に設けられている。そして、変位計２は、図４に示すように、レバー１がブロックＡに締結された状態で、それぞれプローブ２０の先端が板材Ｂの表面に当接するよう設けられている。従って、この実施の形態における変位計２は、ブロックＡにレバー１を締結し、荷重を付与しない状態で、板材Ｂに対して面直方向の距離Ｌを基準として（変位量＝０）、荷重を付与したときの距離Ｌの増減変化を測定する。本発明では、レバー１に対して周方向に回動可能に外嵌されたホルダ５に変位計２，２を設けており、ネジ５１によってホルダ５をレバー１の周方向に任意の位相で固定することができるため、レバー１の中心軸回りの位相に関わりなく、変位計２，２の周方向の位相を任意に配置することができる。変位計２は一対で設ける場合に限定されることはなく、二対以上で設けることもできる。この場合には、設ける対の数に応じて、レバー１の断面における中心軸から互いに所定の角度で、所定の位相となるように各変位計２，２，・・・を周方向に配設することができる。
【００４５】
さらに、レバー１のネジ軸１ａ側近傍の所定の位置には、荷重付与手段１に付与される荷重を測定する荷重測定手段として、歪ゲージ４が取付けられている。歪ゲージ４は、図３に示した実施の形態では、レバー１の外周側面における上位置と左位置とに一対で、レバー１の断面において互いに直交する位置に設けられている。なお、本発明では、変位計２を必ずしもホルダ５に取付けることなく、レバー１に直接取付けることもできる。この場合、変位計２を設ける位相と歪ゲージ４を設ける周方向の位相とは、レバー１の断面における中心軸から見てそれぞれ相対的に直交する位相、または、同じ位相とすることが好ましい。また、歪ゲージ４は一対で設ける場合に限定されることはなく、二対以上で設けることもできる。この場合には、設ける対の数に応じて、レバー１の断面における中心軸から互いに所定の角度で、所定の位相となるように各歪ゲージ４，４・・・を周方向に配設することができる。
【００４６】
剛性評価装置は、さらに、図２に示すように、変位計２と歪ゲージ４とから出力された信号を増幅する増幅手段３０と、この増幅された信号に所定の処理をして結合構造物の剛性を評価する処理手段３と、この処理手段３が剛性を評価した結果を表示する表示手段３１とを備えている。処理手段３は、歪ゲージ４より測定された荷重に対して、変位計２により測定された変位量を求める演算処理部（この求め方については、さらに後述する）と、荷重と変位量の関係を蓄積し記憶する記憶部とを備えている。また、処理手段３は、本装置により剛性を評価した結合構造物について、実際に剛性を検査した結果がどのようであったか（剛性の良否など）を入力し記憶部に格納させる入力部を備えている。さらに、演算処理部は、蓄積された荷重と変位量の関係のデータと、実際に剛性を検査した結果とから、荷重と変位量との関係により剛性の良否の判定基準となるしきい値を設定する機能を含めることができる。この機能により設定されたしきい値は、記憶部に記憶される。しかしながら、本発明はこの実施の形態に限定されることはなく、しきい値を予め設定することができる場合には、かかるしきい値を入力部から入力して記憶部に記憶させることもできる。
【００４７】
ここで、処理手段３の演算処理部による荷重と変位量の演算処理を簡単に説明する。この実施の形態では、上述したようにレバー１のネジ軸１ａをブロックＡのネジ孔Ａａに螺合して、グリップ１０を手で把持して荷重を付与する。そのため、図３に矢印で示したように、レバー１によって付与される荷重の方向が、変位計２，２のうちの一つおよび歪ゲージ４，４のうちの一つが設けられた位相と一致しないことがある。しかしながら、本発明では、変位計２と歪ゲージ４とを、それぞれ一対で、しかも、各対がレバー１の断面において中心軸から直交する位相に配置されているため、各対の変位計２と歪ゲージ４からの出力データをそれぞれ合成することにより、変位量と荷重の値を容易に且つ正確に求めることができる。
【００４８】
次に本発明に採用される変位量測定手段の別の実施の形態を図５〜図９に基づいて説明する。なお、以下の実施の形態では、他の実施の形態と同様または相当する部分については同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみ説明することとする。図５に示した変位計２の第２の実施の形態は、例えばレーザなどの光を板材Ｂの表面に照射し、その反射光を感知する非接触式の距離計を採用したもので、上述した実施の形態と同様に、荷重を付与したときの板材Ｂに対する面直方向の距離Ｌの増減変化を測定するものである。
【００４９】
図６および図７に示した変位計２の第３の実施の形態は、板材Ｂの表面と平行な移動を検知するものであり、例えば板材Ｂの表面に設けられたマークＢｂなどの位置の変位を検知する光学センサにより構成することができる。
【００５０】
図８に示した変位計２の第４の実施の形態は、例えば超音波探傷装置により構成されたもので、超音波を発振し、反射エコーを受信するまでの時間やその大きさを測定することにより、荷重を付与したときの板材ＢまたはブロックＡの表面までの距離の増減変化を測定するものである。このように超音波探傷装置を採用した場合には、図８に示したように板材ＢとブロックＡを結合する接着剤Ｓが剥離することにより発生する空洞Ｔ、あるいは、板材ＢがＣＦＲＰなどの積層材により構成されている場合の板材Ｂの積層剥離も同時に検出することができる。
【００５１】
図９に示した実施の形態は、レバー１の後端にロボットなどのアクチュエータ６が接続されている。この実施の形態では、アクチュエータ６に内蔵されているロータリエンコーダなどによって計測される作動量から、レバー１の変位量を測定することができる。そのため、図９に示した実施の形態では、上述した実施の形態のような変位計２を設けることなく、アクチュエータ６自体を変位量測定手段２として機能させることができる。
【００５２】
次に、本発明に採用される荷重測定手段２の別の実施の形態を図９および図１０に基づいて説明する。なお、以下の実施の形態では、他の実施の形態と同様または相当する部分については同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみ説明することとする。図９に示した実施の形態では、上述したようにレバー１の後端にロボットなどのアクチュエータ６が接続されている。この実施の形態では、アクチュエータ６を駆動する電流を測定するための電流計によって、その作動時の電力消費量の変化などから計測される負荷から、レバー１に付与されている荷重を測定することができる。そのため、図９に示した実施の形態では、上述した実施の形態のような歪ゲージ４を設けることなく、アクチュエータの電流計を荷重測定手段４として機能させることができる。
【００５３】
図１０に示した荷重測定手段２の第２の実施の形態では、中空の筒状の胴体４０の内面に複数の歪ゲージ２，２・・・が設けられた分力型ロードセルが採用されている。このような分力型ロードセルは、工業製品として市販されており、その両端に分割されたレバー先方部１ｂとレバー後方部１ｃを接合することにより、レバー１全体を構成することができる。
【００５４】
次に、本発明の剛性評価装置の別の実施の形態を図１１に基づいて説明する。なお、以下の実施の形態では、他の実施の形態と同様または相当する部分については同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみ説明することとする。図１１に示した実施の形態では、所定の重さを有する錘７がレバー１の所定の位置（図１１では後方端）に吊設されている。この錘７の重さとレバー１に取付けられる位置（すなわち、ブロックＡからの距離）は既知である。そのため、レバー１によって付与される荷重も既知となっている。従って、この実施の形態では、上述した実施の形態のように歪ゲージなどからなる荷重測定手段４を設ける必要がない。
【００５５】
次に、本発明に採用される荷重付与手段１の別の実施の形態を図１２〜図１４に基づいて説明する。なお、以下の実施の形態では、他の実施の形態と同様または相当する部分については同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみ説明することとする。
【００５６】
図１２に示したレバー１の第２の実施の形態では、ブロックＡのネジ孔Ａａに応じたネジ軸１ａを有する締結部１１と、この締結部１１に接合されて荷重を付与する作動部１２とを備えている。締結部１１には、嵌合孔１１ａが形成されており、作動部１２の先端面には嵌合孔１１ａに嵌合される軸部１２ａが形成されている。そして、この実施の形態では、変位計２を支持するホルダ５が締結部１１に取付けられており、歪ゲージ４が作動部１２の先端近傍に取付けられている。さらに、ホルダ５および締結部１１と作動部１２とには、変位計２と歪ゲージ４との周方向の位相を合わせるための印（位相表示手段）１５，１６，１７が形成されている。
【００５７】
図１３に示したレバー１の図１２とは別の実施の形態では、締結部１１には、ネジ孔１１ｂが形成されており、作動部１２の先端面にはネジ孔１１ｂに螺合されるネジ軸１２ｂが形成されており、さらにネジ軸１２ｂにはロックナット１２ｃが螺合されている。
【００５８】
ここで、剛性を評価する結合構造物は、そのブロックＡのネジ孔Ａａの呼び径や長さ（深さ）が異なる場合がある。そのため、図１２および図１３に示した実施の形態における締結部１１は、図１４に示すように、各ブロックＡのネジ孔Ａａの異なる呼び径や長さ（深さ）などに応じて、呼び径が小さい（細い）ネジ軸１ａを有するもの（ａ）、呼び径が大きい（太い）ネジ軸１ａを有するもの（ｂ）、長さが短いネジ軸１ａを有するもの（ｃ）、長さが長いネジ軸１ａを有するもの（ｄ）など、複数用意されており、剛性を評価する結合構造物のブロックＡのネジ孔Ａａに応じて交換することができるよう構成されている。
【００５９】
なお、図１２および図１３に示した実施の形態においては、レバー１が締結部１１と作動部１２に分かれて構成されており、締結部１１と作動部１２の周方向の位相を容易に変更することができることから、ホルダ５に変位計２を設けることなく、締結部１１に変位計２を直接設けることもできる。この場合においては、締結部１１と作動部１２とに、変位計２と歪ゲージ４との周方向の位相を合わせるための印１５，１６が形成される。
【００６０】
次に、本発明の剛性評価装置の別の実施の形態を図１５に基づいて説明する。なお、以下の実施の形態では、他の実施の形態と同様または相当する部分については同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみ説明することとする。図１５に示した実施の形態では、結合構造物の、一対からなる締結部材の一方がネジ軸Ａａ’であり、支持部材が板材Ｂに接着されたブロックＡ’により構成されている。ネジ軸Ａａ’とブロックＡ’とは、例えば接着、溶接、摩擦圧接、螺合、圧入、焼きばめなどにより結合することができる。そして、本発明の剛性評価装置におけるレバー１’は、ネジ軸Ａａ’に螺合可能なネジ孔１ａ’を有している。すなわち、本発明では、剛性を評価する対象となる結合構造物は、上述した実施の形態のようにネジ孔Ａａを有するブロックＡと板材Ｂとを接着してなるものに限定されることはない。
【００６１】
次に、本発明の剛性評価装置のさらに別の実施の形態を図１６に基づいて説明する。なお、以下の実施の形態では、他の実施の形態と同様または相当する部分については同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみ説明することとする。上述した実施の形態では、レバー１によりその締結方向と直交する方向（板材Ｂの表面と平行な方向と言い換えることもできる）に、または、レバー１のブロックＡと接する先端面を中心としてモーメントを与えるように荷重を付与していたのに対して、図１６に示した実施の形態では、ブロックＡと締結されるレバー１が、その締結方向の軸周りに荷重を付与するものであり、変位計２が、レバー１と板材Ｂとの相対的な捻り変位量を測定するものにより構成されている。この実施の形態におけるレバー１は、ネジ軸１ａにロックナット１ｂが螺合されるなどして、ブロックＡのネジ孔Ａａに螺合されたネジ軸１ａが周方向に荷重を付加したときにブロックＡに対して回動することがないように構成されている。一方、変位計２は、例えば図６および図７に示したように、板材Ｂの表面に設けられたマークＢｂなどの位置の変位を検知する光学センサにより構成することができる。
【００６２】
次に、本発明の結合構造物の剛性評価方法を主に図１７に基づいて、上述したように構成された装置を用いる場合により、その作動と共に説明する。なお、図において同様または相当する構成については同じまたは対応する符号を付すこととする。
【００６３】
本発明が適用される結合構造物は、上述したように、一対からなる締結部材の一方Ａと支持部材Ｂとを結合してなるものであり、この実施の形態においては、図１８に示したものと同様に、締結部材の一方がネジ孔Ａａを形成されたブロックＡであり、支持部材が板材Ｂであり、この板材Ｂの裏面にブロックＡが接着剤Ｓにより接着されて結合されたもので、部品ＤにボルトＣを挿通し、ボルトＣをブロックＡのネジ孔Ａａに螺合し締め付けることにより部品Ｄを締結するものである。
【００６４】
本発明の結合構造物の剛性評価方法は、概略、一対からなる締結部材の一方Ａと支持部材Ｂとを結合してなる結合構造物の剛性を評価する方法であって、一対からなる締結部材の一方Ａに荷重付与手段１を締結して荷重を付与し、荷重付与手段１より荷重が付与されたときの支持部材Ｂに対する荷重付与手段１の変位量を測定し、荷重付与手段１により付与された荷重と変位量とに基づいて結合構造物の剛性を評価するものである。
そして、本発明の結合構造物の剛性評価方法は、さらに、荷重付与手段１が付与する荷重を測定するものである。
【００６５】
結合構造物の剛性を評価するに際して、最初に、図１、図４〜６、図８〜１１に示した実施の形態の場合には、ブロックＡのネジ軸Ａａにレバー１のネジ軸１ａを螺合し締め付けて締結する。また、図１２および図１３に示したレバー１の場合、図１４に示すように、ブロックＡのネジ孔Ａａに応じた締結部１１を選択し、締結部１１のネジ軸１ａをブロックＡのネジ孔Ａａに螺合し締め付けて締結し、図１２の場合には、作動部１２の軸部１２ａを締結部１１の嵌合孔１１ａに挿入して接合し、また、図１３の場合には、締結部１１のネジ孔１１ｂに作動部１２のネジ軸１２ｂを螺合してロックナット１２ｃを締結部１１に対して締め付け、接合する。これに対して、図１５に示した実施の形態の場合には、ブロックＡに設けられたネジ軸Ａａ’にレバー１のネジ孔１ａ’を螺合し締め付けて締結する。また、図１６に示した実施の形態では、レバー１のネジ軸１ａをブロックＡのネジ孔Ａａに螺合し、ネジ軸１ａに螺合されたロックナット１ｂをブロックＡに対して締め付けて、レバー１にその中心軸回りの荷重を付与したときに、ブロックＡに対してレバー１が周方向に回動しないに固定する。
【００６６】
レバー１をブロックＡに締結したとき、例えば歪ゲージ４，４の位相が図３における上と左に位置している場合に、変位計２，２の位相が図３における右と下に位置するよう、ホルダ５をレバー１に対して周方向に位置決めしネジ５１によって固定する。つまり、この場合には、それぞれ一対の歪ゲージ４，４と変位計２，２が、互いにレバー１の中心軸から直交するよう全て異なる位相に配置されている。しかしながら、本発明は、この実施の形態に限定されることはなく、一対の歪ゲージ４，４と変位計２，２とをそれぞれ同じ位相となるように配置することもできる。なお、図１２〜図１４に示したようにレバー１を締結部１１と作動部１２により構成し、各部１１と１２に変位計２と歪ゲージ４を分けて配設する場合には、締結部１１と作動部１２とホルダ５に形成された表示部１５，１６，１７により、各変位計２と歪ゲージ４との周方向の位相を所定の位置に容易にかつ正確に合わせることができる。
【００６７】
そして、レバー１の荷重が付与されていない状態で、各変位計２と歪ゲージ４をゼロ補正し、その後、レバー１に荷重を付与し（図１７のＳ1）、変位計２と歪ゲージ４から出力された信号を増幅手段３０に送り、増幅された信号を処理手段３に送る。荷重の付与は、図１などの実施の形態では、レバー１のグリップ１０を把持して、手でレバー１に荷重を加える操作を行い、図９に示した実施の形態では、アクチュエータ６を接続してこれを駆動し、また、図１１に示した実施の形態では、錘７をレバー１の所定の位置に吊設する。これらの実施の形態では、レバー１には、ブロックＡのネジ孔Ａａへの締結方向に対して直交する方向に、または、レバー１のブロックＡと接する先端面を中心としてモーメントが与えられるように、荷重が付与される。一方、図１６に示した実施の形態では、レバー１の中心軸回りに回転させるように荷重が付与される。この場合の荷重の付与には、レバー１を手で把持して捻るように付与してもよく、また、回転モータなどを駆動源として機械的に付与することもできる。
【００６８】
これらの付与された荷重によるレバー１の板材Ｂに対する変位量は、図１および図４や図５、図８に示した変位計２の場合、板材Ｂに対するレバー１の締結方向における距離Ｌの変化（移動）を測定し、図６および７、並びに図１６に示した変位計２の場合、板材Ｂに対するレバー１の板材１Ｂ表面方向の移動を測定し、図９に示したアクチュエータ６を使用する場合、アクチュエータ６のロータリエンコーダなどによって計測される作動量を測定する。
【００６９】
また、レバー１に付与された荷重は、図１、図３、図４、図１０、図１２および図１３に示した実施の形態の場合、歪ゲージ２によって測定され、図９に示した実施の形態の場合、アクチュエータ６の電流計によってその作動時の電力消費量の変化などから計測される負荷により、レバー１に付与されている荷重を測定する。
【００７０】
処理手段３は、一対からなる変位計２，２および歪ゲージ４，４（以下、これらをまとめて各センサという）からそれぞれ送られ増幅された各信号を受け取ると、最初に、荷重が付与された方向と各センサ２，４が配置されている位相（位置）とが一致しているか否かを判定する（図１７のＳ２）。すなわち、レバー１に荷重を付与したときに、一対で設けられた変位計２，２および歪ゲージ４，４のそれぞれの一方のみが変化を示し且つ他方が変化を示さない場合には、荷重方向と各センサ２，４の位置が一致していると判定し、一対で設けられた変位計２，２および歪ゲージ４，４のそれぞれが変化を示した場合には、荷重方向と各センサ２，４の位置が一致していないと判定する。
【００７１】
荷重方向と各センサ２，４の位置が一致していると判定した場合（図１７のＳ２でＹＥＳの場合）には、処理手段３は、各センサ２，４のそれぞれ一方のみから出力された信号により変位量と荷重の値を測定する（図１７のＳ３）。一方、荷重方向と各センサ２，４の位置が一致していないと判定した場合（図１７のＳ２でＮＯの場合）には、処理手段３は、その演算処理部により、一対の変位計２，２および歪ゲージ４，４から出力された信号をそれぞれ合成するよう演算して荷重の値と変位量とを求める（図１７のＳ４）。一対の変位計２，２および歪ゲージ４，４がそれぞれ互いに直交する位相（互いに９０゜）に配置されているため、処理手段３の演算処理部は、各センサ２，４から出力された信号を合成する演算により、変位量と荷重の値を容易にかつ正確に求めることができる。
【００７２】
次いで、処理手段３は、測定された荷重の値に対する変位量の関係を記録部に記録するとともに、この関係がしきい値の範囲内か否か、つまりしきい値を超えるか否かを判定する（図１７のＳ５）。ここで、しきい値は、予め設定することができる場合には、この設定されたしきい値を入力部から入力して、記憶部に記憶させる。また、処理手段３は、本装置により既に剛性を評価した結合構造物について、実際に剛性の良否を検査した結果が記録部に蓄積されており、この蓄積された結果と荷重−変位量の関係のデータから、演算処理部に結合構造物の剛性の良否判定基準となるしきい値を設定させることもできる。
【００７３】
荷重の値に対する変位量の関係がしきい値の範囲内である場合（図１７のＳ５でＹＥＳの場合）には、処理手段３は、その結合構造物の剛性が良（ＯＫ）であると評価し（図１７のＳ６）、荷重の値に対する変位量の関係がしきい値の範囲内でない場合（図１７のＳ５でＮＯの場合）には、処理手段３は、その結合構造物の剛性が良でない（ＮＧ）と評価し（図１７のＳ７）、その評価結果を表示手段３１に出力して表示させる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、自動車のボデーなどの表層や車体骨格部材を構成する炭素繊維強化プラスチック（支持部材に相当するもので、以下、ＣＦＲＰという）とブロックとを接着してなる結合構造物の剛性を評価する場合に限定されることはなく、他の形状の一対からなる締結部材の一方と支持部材とを、他の手法により結合してなる結合構造物の剛性を評価する場合にも適用することができる。
【符号の説明】
【００７５】
Ａ：ブロック（一対からなる締結部材の一方）、  Ａａ：ネジ孔、  Ａ’：ブロック（支持部材）、  Ａａ’：ネジ軸（一対からなる締結部材の一方）、  Ｂ：板材（支持部材）、  Ｃ：ボルト、  Ｄ：部品、  Ｓ：接着剤、  １：レバー、  １ａ：ネジ軸、  １ａ’：ネジ孔、  ２：変位計（変位量測定手段）、  ３：処理手段、  ４：歪ゲージ（荷重測定手段）、５：ホルダ、  １１：締結部、  １２：作動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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