(57)【要約】      （修正有）【課題】被測定物全体が加圧された状況下での変形状態を形状データと分布圧力データとして瞬時に測定する装置を提供する。【解決手段】ベース４０と、前記ベース４０の上部に取り付けられた面圧シート１０と、前記面圧シート１０の上部に複数取り付けられたプローブピン２０と、複数の前記プローブピン２０を各々覆うように取り付けられた複数のガイド筒３０から構成されており、前記プローブピン２０は下側ピン２２と前記下側ピン２２を覆うように配置されたプローブカップ２４と前記下側ピン２２とプローブカップ２４の間に挟まるように配置された弾性体とから構成されており、前記面圧シート１０と前記下側ピンと２２が接触している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、前記ベースの上部に取り付けられた面圧シートと、前記面圧シートの上部に複数取り付けられたプローブピンと、複数の前記プローブピンを各々覆うように取り付けられた複数のガイド筒から構成されており、
前記プローブピンは下側ピンと前記下側ピンを覆うように配置されたプローブカップと前記下側ピンと前記プローブカップの間に挟まるように配置された弾性体とから構成されており、
前記面圧シートと前記下側ピンとが接触していることを特徴とする変形状態測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の変形状態測定装置であって、
前記弾性体としてはコイルバネであることを特徴とする変形状態測定装置。
【請求項３】
ベースと、前記ベースの上部に取り付けられた複数のプローブピンと、空圧レギュレータから構成されており、
前記プローブピンは先端プローブロッドと前記先端プローブロッドを覆うように配置された前記空圧シリンダーと変位センサから構成されており、
前記空気レギュレータと前記空圧シリンダーとが接続されていることを特徴とする変形状態測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧状況下における物体の変形状態を測定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加圧状況下における被測定物の変形状態を測定する装置としては被測定物の変形時の形状を測定するもの、被測定物の変形時の圧力分布を測定するものがある。このような例としては特許文献１に記載の形状測定装置や特許文献２に記載の圧力分布測定装置が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載された形状測定装置では平板状プローブの上部に一定の接触荷重を生み出すウェイトを載せ、そのウェイト上部をマイクロメータ（変位センサ）で測定するものである。これにより、加圧状況下（ウェイトの加重）での被測定物の変形状態を形状として得ることができる。
【０００４】
特許文献２に記載された圧力分布測定装置では翼形状の被測定物を対象としており、被測定物内部の複数の薄膜部にひずみゲージを配置し、外部から被測定物に風を当てた際のひずみゲージの値を測定することで被測定物の表面圧力分布を得るものである。これにより、加圧状況下（風を当てる）での被測定物の変形状態を圧力分布として得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２０２６３０号公報
【特許文献２】特開２００５−２２１４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら特許文献１に記載の形状測定装置においては、被測定物全体を測定するためには走査を要するため時間がかかる。また、測定箇所は一点であるため、測定箇所の周辺部に対しては加圧されていない状況下での測定となり、被測定物全体が加圧された状況下での変形状態を測定することはできないという問題がある。
【０００７】
また特許文献２に記載の圧力分布測定装置においては、被測定物の内部にセンサを要するため、測定対象が限定されてしまう。また、外部から別途風を送る装置が必要となり、装置全体が大掛かりなものとなってしまう。さらに、変形状態を形状のデータとして得ることができない。
【０００８】
そこで、本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、被測定物全体が加圧された状況下での変形状態を形状データと分布圧力データとして瞬時に測定する装置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】
【０００９】
（１）請求項１に係る変形状態測定装置は、
ベースと、前記ベースの上部に取り付けられた面圧シートと、前記面圧シートの上部に複数取り付けられたプローブピンと、複数の前記プローブピンを各々覆うように取り付けられた複数のガイド筒から構成されており、
前記プローブピンは下側ピンと前記下側ピンを覆うように配置されたプローブカップと前記下側ピンと前記プローブカップの間に挟まるように配置された弾性体とから構成されており、
前記面圧シートと前記下側ピンとが接触していることを特徴とする。
【００１０】
前記プローブピンと前記プローブカップの材質としてはカーボン、ステンレス、ポリプロピレン、ポリカーボネートであることが好ましい。
【００１１】
さらに前記ベースは弾性素材であっても良い。
【００１２】
（２）請求項２に係る変形状態測定装置は、
請求項１に記載の変形状態測定装置であって、
前記弾性体としてはコイルバネであることを特徴とする。
【００１３】
（３）請求項３に係る変形状態測定装置は、
ベースと、前記ベースの上部に取り付けられた複数のプローブピンと、空圧レギュレータから構成されており、
前記プローブピンは先端プローブロッドと前記先端プローブロッドを覆うように配置された前記空圧シリンダーと変位センサから構成されており、
前記空圧レギュレータと前記空圧シリンダーとが接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、以上のように構成されることにより次の効果を奏する。
請求項１では以下の効果を奏する。
（Ａ）各々の前記プローブピンが前記弾性体を介して伸縮自在となっていることから、前記プローブピンの長さ（変形量）は前記プローブピンが被測定物から受ける力に比例する。さらに前記下側ピンと前記面圧シートが接触していることから、前記プローブピンの長さ（変形量）に比例した圧力データを前記面圧シートから取り出すことができる。これにより、形状データと圧力データを同時に測定することができる。
【００１５】
（Ｂ）また、複数の前記プローブピンを有していることを特徴とする。被測定物を当該変形状態測定装置に載せた場合には、被測定物の自重により被測定物全体が加圧された状況下での変形状態を測定することができる。
【００１６】
（Ｃ）また、被測定物を当該変形状態測定装置に接触させ、当該変形状態測定装置を介して任意の力を被測定物全体に与えた場合には、被測定物全体が任意の力で加圧された状況下での変形状態を測定することができる。
【００１７】
（Ｄ）また、複数の前記ガイド筒を有していることから、複数の前記プローブカップは前記面圧シートに対して垂直方向の動きに規制され、測定の信頼性が向上する。
【００１８】
（Ｅ）また、前記ベースを弾性素材とすれば、前記面圧シートの両面からの加圧状況下における圧力データと、前記プローブピン側の被測定物の形状データを得ることができる。
さらに、当該変形状態測定装置を２つ用い、前記ベース面を合わせて使用すれば、前記面圧シートの両面からの加圧状況下における圧力データと両側の被測定物の形状データを得ることができる。
【００１９】
請求項２では上記効果に加え次の効果を奏する。
（Ｆ）前記弾性体として前記コイルバネであることを特徴とする。コイルバネは安価で購入しやすい弾性体であるため、装置全体としても安価にできる。
【００２０】
請求項３では次の効果を奏する。
（Ｇ）前記空圧レギュレータにより前記空圧シリンダー内を任意の圧力に設定できるので、複数の前記先端プローブロッドすべてに同じ圧力を掛けることができる。
【００２１】
（Ｈ）また、前記プローブピンは伸縮自在となっており前記変位センサを有していることを特徴とする。被測定物を当該変形状態測定装置に載せた場合には、被測定物の自重による下向きの圧力と複数の前記先端プローブロッドの上向きの圧力が釣り合った位置で前記プローブピンの長さ（変位量）がきまる。この長さ（変位量）を前記変位センサで測定することで、加圧状況下での変形状態を測定することができる。
【００２２】
以上の通り、被測定物全体が加圧された状況下での変形状態を形状データと分布圧力データとして瞬時に測定する装置が実現された。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例１に係る変形状態測定装置１００を説明するために示す斜視図である。
【図２】実施例１に係る変形状態測定装置１００のプローブピン２０を説明するために示す断面斜視図である。
【図３】実施例１に係る変形状態測定装置１００の測定状況１を示す図である。
【図４】実施例１に係る変形状態測定装置１００の測定状況２を示す図である。
【図５】実施例２に係る変形状態測定装置２００を説明するために示す斜視図である。
【図６】実施例２に係る変形状態測定装置２００のプローブピン７０を説明するために示す断面斜視図である。
【図７】実施例２に係る変形状態測定装置２００の測定状況を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１は実施例１に係る変形状態測定装置１００を説明するために示す斜視図である。
図２は実施例１に係る変形状態測定装置１００のプローブピン２０を説明するために示す断面斜視図である。
図３は実施例１に係る変形状態測定装置１００の測定状況１を示す図である。
図４は実施例１に係る変形状態測定装置１００の測定状況２を示す図である。
【００２６】
実施例１に係る変形状態測定装置１００は、図１に示すように、
ベース４０と、ベース４０の上部に取り付けられた面圧シート１０と、面圧シート１０の上部に複数取り付けられたプローブピン２０と、複数のプローブピン２０を各々覆うように取り付けられた複数のガイド筒３０から構成されている。
【００２７】
さらに図２に示すようにプローブピン２０は下側ピン２２と下側ピン２２を覆うように配置されたプローブカップ２４と下側ピン２２とプローブカップ２４の間に挟まるように配置されたコイルバネ２６とから構成されており、面圧シート１０と下側ピン２２とが接触している。
【００２８】
プローブカップ２４と下側ピン２２の材質はカーボン、ステンレス、ポリプロピレン、ポリカーボネートであることが好ましい。
【００２９】
プローブカップ２４は内径１ｍｍ〜５ｍｍ程度、長さは５ｍｍ〜１５０ｍｍ程度である。
【００３０】
下側ピン２２は外径１ｍｍ〜５ｍｍ程度、長さは５ｍｍ〜１５０ｍｍ程度である。
【００３１】
実施例１に係る変形状態測定装置１００のプローブピン２２は弾性体としてコイルバネ２６を有するが、本発明はこれに限定されるものではない。例えばスポンジやゴムのように弾性体であれさえすれば、利用可能である。
【００３２】
実施例１に係る変形状態測定装置１００の各々のプローブピン２２のベース４０からの高さはすべて一定としているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、装置中心付近のプローブピン２２のベース４０からの高さについては外側付近に比べて短くしたり、長くしたりすることも可能である。これにより測定面を平面に限定せず、曲面や凹凸面とすることも可能である。
【００３３】
以上のように構成された実施例１に係る変形状態測定装置１００によれば、
（Ａ）各々のプローブピン２０がコイルバネ２６を介して伸縮自在となっていることから、プローブピン２０の長さ（変形量）はプローブピン２０が被測定物から受ける力に比例する。さらに下側ピン２２と面圧シート１０が接触していることから、プローブピン２２の長さ（変形量）に比例した圧力データを面圧シート１０から取り出すことができる。これにより、形状データと圧力データを同時に測定することができる。
【００３４】
（Ｂ）また、図３に示すように複数のプローブピン２０を有していることを特徴とする。被測定物８０を変形状態測定装置１００に載せた場合には、被測定物８０の自重により被測定物８０全体が加圧された状況下での変形状態を測定することができる。
【００３５】
（Ｃ）また、図４に示すように被測定物８０を変形状態測定装置１００に接触させ、変形状態測定装置１００を介して任意の力を被測定物８０全体に与えた場合には、被測定物８０全体が任意の力で加圧された状況下での変形状態を測定することができる。
【００３６】
（Ｄ）また、複数のガイド筒３０を有していることから、複数のプローブカップ２４は面圧シート１０に対して垂直方向の動きに規制され、測定の信頼性が向上する。
【００３７】
以上の通り、被測定物全体が加圧された状況下での変形状態を形状データと分布圧力データとして瞬時に測定する装置が実現された。
【実施例２】
【００３８】
図５は、実施例２に係る変形状態測定装置２００を説明するために示す斜視図である。
図６は、実施例２に係る変形状態測定装置２００のプローブピン７０を説明するために示す断面斜視図である。
図７は、実施例２に係る変形状態測定装置２００の測定状況を示す図である。
【００３９】
実施例１に係る変形状態測定装置２００は、図５に示すように、
ベース５０と、ベース５０の上部に取り付けられた複数のプローブピン７０と、空圧レギュレータ６０から構成されている。
【００４０】
さらに図６に示すように、プローブピン７０は先端プローブロッド７４と先端プローブロッド７４を覆うように配置された空圧シリンダー７２とレーザー変位センサ７６から構成されており、
空気レギュレータ６０と空圧シリンダー７２とがチューブ６２を介して接続されている。
実施例２に係る変形状態測定装置２００のレーザー変位センサ７４を有するが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、磁気を利用した変位センサであっても良い。
【００４１】
実施例１に係る変形状態測定装置２００の先端プローブロッド７４は空圧シリンダー７２に覆われる構造を有しており、空圧シリンダー７２内部に収まることで伸縮できるが、これに限定されるものではない。例えば、空圧シリンダー７２をさらに覆うようなシリンダーを複数有することで、伸縮率を上げた構造を利用することも可能である。
【００４２】
以上のように構成された実施例２に係る変形状態測定装置２００によれば、以下の効果を奏する。
【００４３】
（Ｇ）レギュレータ６０により空圧シリンダー７２内を任意の圧力に設定できるので、複数の先端プローブロッド７４すべてに同じ圧力を掛けることができる。
【００４４】
（Ｈ）また、図７に示すようにプローブピン７０は伸縮自在となっておりレーザー変位センサ７６を有していることを特徴とする。被測定物８０を変形状態測定装置２００に載せた場合には、被測定物８０の自重による下向きの圧力と複数の先端プローブロッド７４の上向きの圧力が釣り合った位置でプローブピン７０の長さ（変位量）きまる。この長さ（変位量）をレーザー変位センサ７６で測定することで、加圧状況下での変形状態を測定することができる。
【００４５】
以上の通り、被測定物全体が加圧された状況下での変形状態を形状データと分布圧力データとして瞬時に測定する装置が実現された。
【符号の説明】
【００４６】
１０…面圧シート、２０,７０…プローブピン、２２…下側ピン、２４…プローブカップ、２６…コイルバネ、３０…ガイド筒、４０,５０…ベース、６０…空圧レギュレータ、６２…チューブ、７２…空圧シリンダー、７４…先端プローブロッド、７６…レーザー変位センサ、８０…被測定物、１００,２００…変形状態測定装置
【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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