(57)【要約】【課題】  荷重に対する変位量を拡大して、測定初期領域の測定精度を向上することができるプッシュプルゲージを備えた測定装置及びプッシュプルゲージ用アダプタを提供すること。【解決手段】  測定子２１で押すようにして荷重を測定するプッシュプルゲージ２と、プッシュプルゲージ２を上下動させ、プッシュプルゲージ２の上下動変位を測定するハイトゲージ７とを有し、少なくとも上下変位に対する荷重変化を測定するプッシュプルゲージ２を備えた測定装置１において、測定子２１と被測定物との接触初期では、スプリング３３を介するようにして、プッシュプルゲージ２側の荷重変化に対する位置変位を大きくするアダプタ部３を備えた。【選択図】        図１
2008267887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定子で押すようにして荷重を測定するプッシュプルゲージと、
前記プッシュプルゲージを上下動させる上下動手段と、
前記プッシュプルゲージの上下動変位を測定する上下変位測定手段と、
を有し、少なくとも上下変位に対する荷重変化を測定するプッシュプルゲージを備えた測定装置において、
前記測定子と被測定物との接触初期では、弾性体を介するようにして、前記プッシュプルゲージ側の荷重変化に対する位置変位を大きくする初期変位拡大手段を備えた、
ことを特徴とするプッシュプルゲージを備えた測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプッシュプルゲージを備えた測定装置において、
初期変位拡大手段は、
前記プッシュプルゲージの測定子に取り付けられるアダプタ本体と、
前記アダプタ本体から下方に突出し、前記アダプタ本体に対して進退自在な摺動部材と、
前記摺動部材の退行を当接により制限するよう前記アダプタ本体に設けられるストッパ部と、
前記摺動部材を前記アダプタ本体に対して退行側へ前記弾性体で付勢する付勢手段と、
前記摺動部材を前記アダプタ本体に対して進出させるよう前記付勢手段の付勢力に近い重量で前記摺動部材に設けられる重りと、
を備え、
初期から前記摺動部材が前記ストッパ部に当接するまでは、プッシュプルゲージの測定子の変位に伴って、前記アダプタ本体に対して前記摺動部材が摺動により変位することで、前記プッシュプルゲージ側の荷重変化に対する位置変位を大きくすることを特徴とするプッシュプルゲージを備えた測定装置。
【請求項３】
少なくとも上下変位に対する荷重変化を測定するプッシュプルゲージの測定子に取り付けられるアダプタ本体と、
前記アダプタ本体から下方に突出し、前記アダプタ本体に対して進退自在な摺動部材と、
前記摺動部材の退行を当接により制限するよう前記アダプタ本体に設けられるストッパ部と、
前記摺動部材を前記アダプタ本体に対して退行側へ付勢する付勢手段と、
前記摺動部材を前記アダプタ本体に対して進出させるよう前記付勢手段の付勢力に近い重量で前記摺動部材に設けられる重りと、
を備え、
初期から前記摺動部材が前記ストッパ部に当接するまでは、プッシュプルゲージの測定子の変位に伴って、前記アダプタ本体に対して前記摺動部材が摺動により変位することで、前記プッシュプルゲージ側の荷重変化に対する位置変位を大きくすることを特徴とするプッシュプルゲージ用アダプタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プッシュプルゲージを備えた測定装置及びプッシュプルゲージ用アダプタの技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、プッシュプルゲージの上下動を可能にする上下動移動部と、上下動移動部を上下動させる回転式ハンドルと、上下動移動部の上下動に連動してその移動量をダイヤル表示するダイヤルゲージとを備え、ばねのたわみ量とそれに伴うばね荷重の変化を同時に測定している（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−２１３４９５号公報（第２−４頁、全図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来にあって、プッシュプル等へ用いられている荷重測定の方式は、歪ゲージを用いたロードセル方式が一般的でありこの方式の場合、測定部は剛体に近いことから、測定荷重に対する変位量が極めて小さくなる。
そのため、測定対象も剛体に近い場合、測定初期領域、つまり測定側と被測定側の接触初期状態では、荷重が大きく変化し、荷重に対する諸特性は粗いデータとなり問題であった。
【０００４】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、荷重に対する変位量を拡大して、測定初期領域の測定精度を向上することができるプッシュプルゲージを備えた測定装置及びプッシュプルゲージ用アダプタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明では、測定子で押すようにして荷重を測定するプッシュプルゲージと、前記プッシュプルゲージを上下動させる上下動手段と、前記プッシュプルゲージの上下動変位を測定する上下変位測定手段と、を有し、少なくとも上下変位に対する荷重変化を測定するプッシュプルゲージを備えた測定装置において、前記測定子と被測定物との接触初期では、弾性体を介するようにして、前記プッシュプルゲージ側の荷重変化に対する位置変位を大きくする初期変位拡大手段を備えた、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
よって、本発明にあっては、荷重に対する変位量を拡大して、測定初期領域の測定精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明のプッシュプルゲージを備えた測定装置及びプッシュプルゲージ用アダプタを実現する実施の形態を、請求項１，２，３に係る発明に対応する実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、構成を説明する。
図１は実施例１のプッシュプルゲージを備えた測定装置の説明図である。
実施例１の測定装置１は、プッシュプルゲージ２、アダプタ部３、重り４、端子５、端子６、ハイトゲージ７、定盤８、接触抵抗測定系９からなる。
プッシュプルゲージ２は、棒状の測定子２１を押し付けるあるいは引っ張ることによりその際の荷重を測定するものであり、内部に歪ゲージを備えたものが一般的である。
アダプタ部３は、プッシュプルゲージ２の測定子２１の下端を下方に延長するように取り付けて、測定対象物を測定しやすくするものである。実施例１のアダプタ部３の詳細構造は後述する。
【０００９】
重り４は、所定の荷重を測定子２１側に加えるように設けられるものであり、具体的には、端子５を測定のために測定側に取り付ける取り付け部を兼ねるものである。この重り４は、アダプタ部３の下端を下方に延長するように取り付けられる。
端子５と端子６は、端子のオス、メスの関係にある。実施例１の測定装置１の測定対象物である。端子５は、重り４の下端に取り付けられ、端子６は端子５の下方対応位置となる定盤８の上面に配置される。
【００１０】
ハイトゲージ７は、定盤８上に設けられ、ダイヤル７２の回転操作により上下動する移動部７１を備えている。そして、この移動部７１の上下動変位を測定検出する。この移動部７１に押す側（プッシュ）で測定を行うべく、測定子２１を下方に突出させるようプッシュプルゲージ２を取り付ける。
定盤８は、測定機器や被測定物を安定して固定でき、且つ、作業する上面を均一な平面とするにする装置土台部分である。
接触抵抗測定系９は、端子５と端子６との接触抵抗を測定する回路等を備える部分である。
【００１１】
次に、アダプタ部の構造の詳細について説明する。
図２は実施例１の測定装置のアダプタ部の説明図である。
アダプタ部３は、ケース部３１、シャフト部３２、スプリング３３を主要な構成としている。
図３は実施例１の測定装置のアダプタ部のケース上部の上面図である。図４は実施例１の測定装置のアダプタ部のケース部の分解一部断面図である。図５は実施例１の測定装置のアダプタ部のケース下部の底面図である。
【００１２】
ケース部３１は、ケース上部３１１とケース下部３１２からなる。
ケース上部３１１は、ケース下部３１２の内穴の蓋となるようケース下部３１２に螺合で取り付ける径大な部分と、プッシュプルゲージ２の測定子２１の内穴に螺合で取り付ける径小な部分からなる。
ケース下部３１２は、上端を内穴と略同じ径で開口し、下端を小さく開口する筒型形状で、内穴上端部には、ケース上部３１１を螺合で取り付けるようねじ溝を設けている。
また、ケース下部３１２は、図５に示すように、６角柱形状であり、螺合等の取り扱いを容易にしている。
【００１３】
次にシャフト部３２について説明する。
図６は実施例１の測定装置のアダプタ部のシャフト部の上面図である。図７は実施例１の測定装置のアダプタ部のシャフト部の側面図である。
シャフト部３２は、棒形状部分の上端に、円板形状の頭部分を設け、下部に重り４と螺合で取り付けを行うようネジ溝を設けたものである。
シャフト部３２のこの円板形状の頭部分は、図２に示すようにケース部３１のケース下部３１２の内穴を上下動できる大きさ形状にする。
【００１４】
次にスプリング３３について説明する。
図８は実施例１の測定装置のアダプタ部のスプリングの側面図である。図９は実施例１の測定装置のアダプタ部のスプリングの特性を示すグラフ図である。
スプリング３３は、上方へ行くに従って巻径が小さくなる形状で、図９に示すように実施例１では、バネ高さが１２ｍｍ時に６０ｇｆ(588.37mN)、６ｍｍ時に１２０ｇｆ(1176.8mN)となる特性のものである。
【００１５】
そして、図２に示すように、スプリング３３をケース下部３１２の内穴に収容するように配置し、シャフト部３２をスプリング３３の内側を貫通させるようにして、シャフト部３２の径大な円盤部分と、ケース下部３１２の環状の部分でスプリング３３を引っ張り、圧縮する構造にする。
シャフト部３２の下部は、ケース下部３１２の下端の穴から下方へ突出させる。そして、ケース下部３１２の内穴上端部には、ケース上部３１１を螺合で取り付けるようにする。
【００１６】
次に作用を説明する。
[測定初期領域の測定精度を向上する作用]
図１０は実施例１の測定装置におけるアダプタ部の測定前の状態と測定中の状態を示す説明図である。図１１は実施例１の測定装置における測定前の状態と測定中の状態を示す説明図である。図１２は実施例１の測定装置における測定系のバネ特性を、アダプタ部有無で比較したグラフ図である。図１３は実施例１の測定装置における接触荷重と接触抵抗及び変位の関係を示す説明図である。
実施例１の測定装置１は、端子５と端子６の接触抵抗と荷重の関係を測定するものである。
この測定装置１においては、図１１に示すように、定盤８に設置した端子６に重り４の下部に取り付けた端子５をハイトゲージ７の移動部の下降により押し付けるようにし、その際の変位をハイトゲージ７で測定し、その際の荷重をプッシュプルゲージ２で測定し、その際の接触抵抗の変化を接触抵抗測定系９により測定する（図１１(a),(b)参照）。
【００１７】
このような測定を行う場合に、例えば測定装置１にアダプタ部３を設けない場合には、測定系のバネ特性は、プッシュプルゲージ２のバネ特性となる。
図１２に線１０１で示すのが、プッシュプルゲージ２の内蔵するバネの特性である変位と荷重の関係を示すものである。また、矩形で示すのが特性領域１０２である。
このように、プッシュプルゲージ２は、比較的測定変位に対して荷重が敏感である。このアダプタ部３がない測定装置１において、端子５と端子６の接触抵抗を測定する場合には、図１３に示すように、プッシュプルゲージ２の図１２における線１０１の特性によって、接触抵抗の変化開始荷重０．３９ｇｆ（符号Ａ１の位置）から接触抵抗の変化終了荷重２ｇｆ（符号Ａ２の位置）までの初期において、線２０３で示すように、変位量が０．００１６ｍｍしか得ることができない。そのため、変位の測定を複数点得ることが非常に困難となり、荷重に対する接触抵抗の測定点も同時に計測となるため多く得ることが困難になるため、線２０２で示すように得る特性は、粗いものとなる。
【００１８】
実施例１では、ハイトゲージ７により変位を測定しつつ、アダプタ部３を介して、プッシュプルゲージ２が端子５を下降させる。
なお、アダプタ部３では、シャフト部３２が１２０ｇｆの重り４により下方へ下降し、図１０(a)の状態で、端子５が端子６へ接触することになる。
また、アダプタ部３において、シャフト部３２が１２０ｇｆの重り４により下方へ下降した状態は、スプリング３３の図９に示すバネ高さ６ｍｍの状態とつりあう状態のため、この状態で、プッシュプルゲージ２の０点補正を行う。
そして、端子５，６の間の接触荷重が上昇すると、シャフト部３２が押し上げられ、図１０(b)の状態になるまでは、スプリング３３と、プッシュプルゲージ２に内蔵されたバネの両方が変位することになる。
さらに、図１０(b)の状態、つまりシャフト部３２がケース部３１のケース上部３１１へ当接した後は、押し付ける力が剛体、つまりシャフト部３２からケース上部３１１へ伝達するため、プッシュプルゲージ２に内蔵されたバネのみが変位することになる。
【００１９】
ここで、プッシュプルゲージ２に内蔵されたバネの特性は図１２に線１０１で示した変位に対して荷重変化が大きいものであり、アダプタ部３のスプリング３３の特性は図９に示すように変位に対して荷重変化が小さいものである。
そのため、図１０(a)の状態から図１０(b)の状態の間で、プッシュプルゲージ２に内蔵されたバネの両方が変位する際には、スプリング３３は、６ｍｍに圧縮された状態から、１２ｍｍの状態まで変化するのに対して、プッシュプルゲージ２に内蔵されたバネは、非常にわずかしか変化しない。
これにより、測定系全体では接触初期の変位が大きくなる。そのため、変位の測定点を複数又は多数得ることができ、これに伴い同時に測定される接触抵抗も測定点を複数又は多数得ることができる。
そのため、測定装置１の測定精度が特に接触初期領域において向上する。
【００２０】
言い換えて説明する。
図１０(a)の状態となる接触初期から、図１０(b)の状態の間では、スプリング３３と、プッシュプルゲージ２に内蔵されたバネの両方が変位することになる。
この状態は、スプリング３３とプッシュプルゲージ２に内蔵されるバネが直列に接続された状態と言える。スプリング３３のバネ定数をk1、プッシュプルゲージ２に内蔵されるバネのバネ定数をk2とすれば、合成バネ定数はk1×k2/(k1+k2)となる。
この合成状態は、図１２に線１０３で示すようになる。その特性領域は、符号１０４で示す。
【００２１】
また、図１０(b)以降では、プッシュプルゲージ２のみの特性となるため、図１２に線１０５で示すようになる。その特性領域は、符号１０６で示す。
つまり、実施例１の測定装置１では、アダプタ部３を設けることにより、図１２で線１０１の特性を、図１２の線１０３から線１０５へ接続される特性に変化させることができる。これにより、変位の初期、つまり接触初期に荷重に対する変位を大きくすることができる。
【００２２】
そのため、図１３の接触抵抗の変化開始荷重Ａ１から接触抵抗の変化終了荷重Ａ２までの間では、線２０３の特性を線２０４に変化させることができる。
そのため、接触初期において、アダプタ部３により増加した変位量は、-0.2mm〜-0.04mmまでの約0.16mmと言える。
これにより、多数の測定点を得られ、接触荷重に対する接触抵抗の測定データは、線２０２に示す粗いものから、詳細なデータである線２０１で示すものになる。このように、測定精度を向上したものになる。
【００２３】
次に、効果を説明する。
実施例１のプッシュプルゲージを備えた測定装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００２４】
(1)測定子２１で押すようにして荷重を測定するプッシュプルゲージ２と、プッシュプルゲージ２を上下動させ、プッシュプルゲージ２の上下動変位を測定するハイトゲージ７とを有し、少なくとも上下変位に対する荷重変化を測定するプッシュプルゲージ２を備えた測定装置１において、測定子２１と被測定物との接触初期では、スプリング３３を介するようにして、プッシュプルゲージ２側の荷重変化に対する位置変位を大きくするアダプタ部３を備えたため、荷重に対する変位量を拡大して、測定初期において複数の変位点への変更を容易にし、測定初期領域の測定精度を向上することができる。
【００２５】
さらに実施例１の測定装置１の作用効果について、付け加えて説明する。
プッシュプルゲージ２の単位荷重あたりの変位量は極めて小さいことから、測定対象が剛体に近いもの同士の場合、バネ性が少ないため、接触荷重は与えた変位量に対して急激に変化してしまう。よって、荷重を緩やかに変化させるためには、測定系に与える変位量を微細に制御しなければならなくなる。
実施例１の測定装置では、アダプタ部３を用いることにより、単位荷重あたりの変化量は、選定したバネ特性に従って拡大されるため、剛体同士の接触であっても、測定する対象間の接触荷重を緩やかに上昇させることができる。
よって、端子５，６の接触抵抗のように、接触後、極小荷重領域で大きく変化する特性を捉える場合、接触抵抗の変化領域に対応する特性を持ったバネを選定することで測定精度は向上する。
【００２６】
(2) 上記(1)において、アダプタ部３は、プッシュプルゲージ２の測定子２１に取り付けられるケース部３１と、ケース部３１から下方に突出し、ケース部３１に対して進退自在なシャフト部３２と、シャフト部３２の退行を当接により制限するようケース部３１に設けられるケース上部３１１と、シャフト部３２をケース部３１に対して退行側へ付勢するスプリング３３と、シャフト部３２をケース部３１に対して進出させるようスプリング３３の付勢力に近い重量でシャフト部３２に設けられる重り４を備え、初期からシャフト部３２がケース上部３１１に当接するまでは、プッシュプルゲージ２の測定子２１の変位に伴って、ケース部３１に対してシャフト部３２が摺動により変位することで、プッシュプルゲージ２の荷重変化に対する位置変位を大きくするため、測定初期において複数の変位点への変更を容易にし、測定初期領域の測定精度を向上することができる。
【００２７】
(3)少なくとも上下変位に対する荷重変化を測定するプッシュプルゲージ２の測定子２１に取り付けられるケース部３１と、ケース部３１から下方に突出し、ケース部３１に対して進退自在なシャフト部３２と、シャフト部３２の退行を当接により制限するようケース部３１に設けられるケース上部３１１と、シャフト部３２をケース部３１に対して退行側へ付勢するスプリング３３と、シャフト部３２をケース部３１に対して進出させるようスプリング３３の付勢力に近い重量でシャフト部３２に設けられる重り４を備え、初期からシャフト部３２がケース上部３１１に当接するまでは、プッシュプルゲージ２の測定子２１の変位に伴って、ケース部３１に対してシャフト部３２が摺動により変位することで、プッシュプルゲージ２側の荷重変化に対する位置変位を大きくするアダプタ部３にしたため、測定初期において複数の変位点への変更を容易にし、測定初期領域の測定精度を向上することができる。
【００２８】
以上、本発明のプッシュプルゲージを備えた測定装置及びプッシュプル用アダプタを実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
実施例１におけるスプリングや重りの特性は、被測定物や、測定項目により、適時変更すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例１のプッシュプルゲージを備えた測定装置の説明図である。
【図２】実施例１の測定装置のアダプタ部の説明図である。
【図３】実施例１の測定装置のアダプタ部のケース上部の上面図である。
【図４】実施例１の測定装置のアダプタ部のケース部の分解一部断面図である。
【図５】実施例１の測定装置のアダプタ部のケース下部の底面図である。
【図６】実施例１の測定装置のアダプタ部のシャフト部の上面図である。
【図７】実施例１の測定装置のアダプタ部のシャフト部の側面図である。
【図８】実施例１の測定装置のアダプタ部のスプリングの側面図である。
【図９】実施例１の測定装置のアダプタ部のスプリングの特性を示すグラフ図である。
【図１０】実施例１の測定装置におけるアダプタ部の測定前の状態と測定中の状態を示す説明図である。
【図１１】実施例１の測定装置における測定前の状態と測定中の状態を示す説明図である。
【図１２】実施例１の測定装置における測定系のバネ特性を、アダプタ部有無で比較したグラフ図である。
【図１３】実施例１の測定装置における接触荷重と接触抵抗及び変位の関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  測定装置
２  プッシュプルゲージ
２１  測定子
３  アダプタ部
３１  ケース部
３２  シャフト部
３３  スプリング
４  重り
５  端子
６  端子
７  ハイトゲージ
７１  移動部
７２  ダイヤル
８  定盤
９  接触抵抗測定系
１０１  （プッシュプルゲージ２の内蔵するバネの特性である変位と荷重の関係を示す）線
１０２  （プッシュプルゲージ２の内蔵するバネの特性である変位と荷重の関係を示す）特性領域
１０３  （スプリング３３とプッシュプルゲージ２に内蔵されるバネの合成特性である変位と荷重の関係を示す）線
１０４  （スプリング３３とプッシュプルゲージ２に内蔵されるバネの合成特性である変位と荷重の関係を示す）特性領域
１０５  （アダプタ部３を設けた場合のプッシュプルゲージ２の内蔵するバネの特性である変位と荷重の関係を示す）線
１０６  （アダプタ部３を設けた場合のプッシュプルゲージ２の内蔵するバネの特性である変位と荷重の関係を示す）特性領域
２０１  （アダプタ部３を設けた場合の接触荷重に対する接触抵抗の測定データを示す）線
２０２  （アダプタ部３を設けない場合の接触荷重に対する接触抵抗の測定データを示す）線
２０３  （アダプタ部３を設けた場合の接触荷重に対する測定方向の変位を示す）線
２０４  （アダプタ部３を設けない場合の接触荷重に対する測定方向の変位を示す）線
３１１  ケース上部
３１２  ケース下部
Ａ１  変化開始荷重
Ａ２  変化終了荷重
【図１】
2008267887.tif 000003
【図２】
2008267887.tif 000004
【図３】
2008267887.tif 000005
【図４】
2008267887.tif 000006
【図５】
2008267887.tif 000007
【図６】
2008267887.tif 000008
【図７】
2008267887.tif 000009
【図８】
2008267887.tif 000010
【図９】
2008267887.tif 000011
【図１０】
2008267887.tif 000012
【図１１】
2008267887.tif 000013
【図１２】
2008267887.tif 000014
【図１３】
2008267887.tif 000015