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JP4568145B2 - 衝撃検知光ファイバセンサ、荷重集中板及びその製造方法 - Google Patents
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JP4568145B2 - 衝撃検知光ファイバセンサ、荷重集中板及びその製造方法 - Google Patents

衝撃検知光ファイバセンサ、荷重集中板及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、衝撃を検知するための衝撃検知光ファイバセンサに係り、特に、衝撃を検知するための光ファイバに衝撃荷重を付与するための荷重集中板及びその製造方法に関する。
衝撃検知光ファイバセンサは、自動車等の車両に備えられ、他の車両や障害物等との衝突時の衝撃を検知(センシング)するためのものである。
例えば、図10に示すように、衝撃検知光ファイバセンサ50は、衝撃を検知するための光ファイバ51と、光ファイバ51の一端に接続された発光素子(図示せず)と、光ファイバ51の他端に接続された受光素子(図示せず)と、光ファイバ51の長手方向に沿って設けられた荷重集中板52とを備えている。光ファイバ51と荷重集中板52とはモールド材53によりモールドされて一体化されており、これら光ファイバ51、荷重集中板52及びモールド材53がセンサ50のセンサ部54を構成している。
荷重集中板52の片面(図10(a)中の上側)には、光ファイバ51に衝撃荷重を付与すべく、長手方向に所定間隔を隔てて複数の突起55が形成されている。各突起55の高さは全て等しく、光ファイバ51と各突起55とが接触するようになっている。一般的に、突起55はR形状に形成される。
他の車両や障害物等との衝突によってセンサ50のセンサ部54に衝撃荷重が加わると、光ファイバ51が荷重集中板52の突起55側に押しつけられて曲がる。そうなると、光ファイバ51に衝撃に応じた曲げ損失が発生するので、その損失量から衝撃の有無、大きさを検知することができる。光ファイバ51の損失量は、光ファイバ51を伝搬する光の透過光量の変化を観測することで測定できる。
特表2002−531812号公報
ところで、従来、複数の突起55を有する荷重集中板52を製造する場合には、突起55を形成するのに十分な厚さを有するリボン状の板を、液中ワイヤ放電等により山形状に切削していた。
しかしながら、液中ワイヤ放電は水槽内で行う必要があるため、その水槽の大きさに依存して製造可能な荷重集中板52の長さが制限される(一般的には、最大長さで50cm以下)。そこで、水槽に入れることができない長尺の荷重集中板52を製造する際には、複数の短尺の荷重集中板52を液中ワイヤ放電により形成し、それらを溶接等により長手方向に連結していた。これでは、複数の短尺の荷重集中板52を連結する工程を追加する必要があり、製造コストが上昇するという問題があった。また、複数の短尺の荷重集中板52を連結する際の荷重集中板52同士の位置精度が低く、長尺の荷重集中板52を寸法精度良く製造することが困難であるという問題があった。
そこで、本発明の目的は、長尺の荷重集中板であっても、低コストで且つ寸法精度良く製造することができる荷重集中板及びその製造方法、及びそれを備えた衝撃検知光ファイバセンサを提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、衝撃を検知するための光ファイバと、該光ファイバの一端に接続された発光素子と、上記光ファイバの他端に接続された受光素子と、上記光ファイバに沿って設けられ、その光ファイバに衝撃荷重を付与すべく長手方向に沿って複数の突起が形成される荷重集中板とを備えた衝撃検知光ファイバセンサにおいて、上記荷重集中板が、リボン状の板の長手方向に孔明用パンチで所定間隔を隔てて形成された複数の孔と、それら孔間に形成された接続部とを備え、上記接続部の長手方向両端部の上面がプレスにて曲面状に形成され、その接続部が上記突起をなすことを特徴とする衝撃検知光ファイバセンサである。
請求項2の発明は、上記接続部の長手方向両端部が、平面視鳩尾形状或いは平面視四角形状に形成された請求項1記載の衝撃検知光ファイバセンサである。
請求項3の発明は、光ファイバに沿って設けられ、その光ファイバに衝撃荷重を付与すべく長手方向に沿って複数の突起が形成される荷重集中板において、リボン状の板の長手方向に孔明用パンチで所定間隔を隔てて形成された複数の孔と、それら孔間に形成された接続部とを備え、上記接続部の長手方向両端部の上面がプレスにて曲面状に形成され、その接続部が上記突起をなすことを特徴とする荷重集中板である。
請求項4の発明は、上記接続部の長手方向両端部が、平面視鳩尾形状或いは平面視四角形状に形成された請求項3記載の荷重集中板である。
請求項5の発明は、光ファイバに沿って設けられ、その光ファイバに衝撃荷重を付与すべく長手方向に沿って複数の突起が形成される荷重集中板の製造方法において、リボン状の板に、長手方向に所定間隔を隔てて複数の孔を形成し、それら孔間に形成された接続部の長手方向両端部をプレスにて曲面状に加工し、その接続部を上記突起とすることを特徴とする荷重集中板の製造方法である。
請求項6の発明は、上記複数の孔が略I字状であり、それら略I字状の孔間に形成された接続部が、その長手方向両端部に突出部を有し、その突出部の上面をプレスにて曲面状に加工する請求項5記載の荷重集中板の製造方法である。
請求項7の発明は、上記突出部を曲面加工用パンチで押し拡げ、その上面を曲面状に形成すると共に、平面視鳩尾形状に形成する請求項6記載の荷重集中板の製造方法である。
請求項8の発明は、上記複数の孔が略四角形状であり、それら略四角形状の孔間に形成された接続部の長手方向両端部の上面をプレスにて曲面状に加工する請求項5記載の荷重集中板の製造方法である。
請求項9の発明は、上記接続部の長手方向両端部を曲面加工用パンチで押しつぶして、上記リボン状の板を幅方向外側に押し拡げ、その後、そのリボン状の板の幅方向両端部を直線状に切断する請求項8記載の荷重集中板の製造方法である。
本発明によれば、長尺の荷重集中板であっても、低コストで且つ寸法精度良く製造することができるという優れた効果を奏する。
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
図1は、本発明の第一実施形態に係る荷重集中板を備えた衝撃検知光ファイバセンサを示し、(a)は側面断面図であり、(b)は図1(a)のIb−Ib線矢視断面図である。図2は、第一実施形態に係る荷重集中板を示し、(a)は側面断面図であり、(b)は平面図である。
図1に示すように、衝撃検知光ファイバセンサ10は、衝撃を検知するための光ファイバ1と、光ファイバ1の一端に接続された半導体レーザ等の発光素子(図示せず)と、光ファイバ1の他端に接続されたフォトダイオード等の受光素子(図示せず)と、光ファイバ1の長手方向に沿って延出させて設けられた荷重集中板11とを備えている。光ファイバ1と荷重集中板11とは、モールド材3によりモールドされて一体化されており、これら光ファイバ1、荷重集中板11及びモールド材3がセンサ10のセンサ部4を構成している。
光ファイバ1は、光を伝搬するための断面略円形状のコア5と、コア5の外周面に被覆させて設けられた断面略円形状のクラッド層6とから構成されている。クラッド層6は、コア5に対して同心上に設けられる。
光ファイバ1としては、プラスチック光ファイバ(POF)を用いることができる。その場合、POF1のコア5は、耐熱性に優れた合成樹脂(例えば、アクリル樹脂、架橋アクリル樹脂(熱硬化アクリル樹脂)、或いは、シリコーン樹脂)からなり、POF1のクラッド層6は、耐熱性、耐水性及び機械的特性に優れた合成樹脂(例えば、ふっ化エチレンプロピレン樹脂(FEP)等のふっ素樹脂)からなる。
荷重集中板11は、鉄(例えば、冷間圧延鋼板(SPCC−SD))からなる。
図1及び図2に示すように、荷重集中板11は、リボン状の板12の長手方向に所定間隔を隔てて形成された複数の略I字状の孔13(図2(b)参照)と、それら隣接する孔13間に形成された接続部14とを備えている。接続部14の長手方向両端部には、上面が曲面状に形成された突出部15が設けられている。突出部15は、平面視鳩尾形状(或いは平面視台形状)に形成されている(図2(b)参照)。
各接続部14の長手方向中央部の上面がPOF1と接触するようになっている。これら接続部14がPOF1に衝撃荷重を付与するための突起を構成している。
以下、荷重集中板11の製造方法を図3及び図4により説明する。
図3は、第一実施形態に係る荷重集中板の製造方法の第一工程を示し、(a)は側面断面図であり、(b)は平面図である。図4は、第一実施形態に係る荷重集中板の製造方法の第二工程を示し、(a)は側面断面図であり、(b)は平面図である。
まず、図3に示すリボン状の板12に、長手方向に所定間隔を隔てて複数の略I字状の孔13(図4(b)参照)をプレスにて形成する。板12に孔13を形成するための孔形成用金型は、板12を設置するためのダイ(図示せず)と、このダイよりも上方に上下動自在に設けられた孔明用パンチ21と、孔明用パンチ21の側方に上下動自在に設けられ、板12をダイ上に押えるためのパッド(図示せず)とを備えている。孔明用パンチ21の下端部には、板12に略I字状の孔13を形成すべく、下方から見て略I字状に形成されたプレス部22が設けられる。なお、図3においては、一つの孔明用パンチ21のみが示されているが、板12の長手方向に孔明用パンチ21を複数配置しても良い。
板12をダイの上に設置した状態で孔明用パンチ21及びパッドを板12上へと下降させ、ダイとパッドとで板を挟み込むと共に、板12に孔明用パンチ21のプレス部22を押しつけることで、板12に略I字状の孔13を形成する。同様に、板12の長手方向にわたって、孔13を順次形成していく。これにより、図4に示すように、隣接する孔13間に接続部14が形成される。本実施形態においては、孔13を略I字状に形成したため、各接続部14の長手方向両端部には突出部15が設けられると共に、その突出部15の両側(図4(b)中の上下方向)には、後述する曲面加工の際に押し拡げられた材料を逃がすための材料逃部23が形成される。
次に、接続部14の突出部15の上面をプレスにて曲面状に加工する。突出部15の上面を曲面状に加工するための曲面加工用金型は、板12を設置するためのダイ(図示せず)と、このダイよりも上方に上下動自在に設けられた曲面加工用パンチ24と、曲面加工用パンチ24の側方に上下動自在に設けられ、板12をダイ上に押えるためのパッド(図示せず)とを備えている。なお、図4においては、一つの曲面加工用パンチ24のみが示されているが、板12の長手方向に曲面加工用パンチ24を複数配置しても良い。
曲面加工用パンチ24の幅は、突出部15の幅よりも大きく形成される。本実施形態においては、曲面加工用パンチ24の幅は、孔13の幅よりもわずかに小さく形成される。曲面加工用パンチ24の下端部には、プレス部25が凹設されている。プレス部25の長手方向中央部26は平面状に形成されており、プレス部25の長手方向両端部27(図4(a)中の左右端部)は突出部15の上面を曲面状に押しつぶすべく、R形状に形成されている。
板12をダイの上に設置した状態で曲面加工用パンチ24及びパッドを板12上へと下降させ、ダイとパッドとで板を挟み込むと共に、接続部14の突出部15の上面に曲面加工用パンチ24のプレス部25の長手方向端部27を押しつける。これにより、突出部15が曲面加工用パンチ24で押し拡げられて、その突出部15の上面のみが曲面状に加工される。その際、押し拡げられた材料が材料逃部23へと逃げるため、突出部15が幅方向外側に押し拡げられて平面視鳩尾形状に形成される。同様に、板12の長手方向にわたって、突出部15の上面を曲面状に加工していく。これにより、図1及び図2で示した荷重集中板11を得ることができる。
以上、本実施形態においては、リボン状の板12に、長手方向に所定間隔を隔てて複数の略I字状の孔13を形成し、それら孔13間に形成された接続部14の長手方向両端部に設けられる突出部15の上面をプレスにて曲面状に加工し、その接続部14をPOF1に衝撃荷重を付与するための突起としている。プレス加工は、液中ワイヤ放電のように水槽内で行う必要はなく、比較的長尺の板12であってもプレスする位置を適宜ずらしていくことで加工することが可能である。従って、本実施形態によれば、長尺の荷重集中板であっても、複数の短尺の荷重集中板を溶接等により長手方向に連結する必要がないので、低コストで且つ寸法精度良く製造することができる。
ところで、センサ10を製造すべく、荷重集中板11等をモールド材3によりモールドする際には、押出し工法を用いる場合がある。この押出し工法は、荷重集中板11を押出し機(図示せず)の挿入口から差し込んで、生ゴム(モールド材3)で覆われた荷重集中板11を押出し機の排出口側へと押し出すようにするものである。
この押出し工法を行う際、押出し機の排出口側には、モールド材3の形状を制御するための心口金が設けられる。よって、押出し工法を行う際には、荷重集中板11と心口金との寸法誤差(位置ズレ)を小さくしておく必要がある。そこで、本実施形態によれば、荷重集中板11を寸法精度良く製造することができるため、感度バラツキが小さく、且つ、寸法精度が良いセンサ10を製造することができる。
次に、第二実施形態に係る荷重集中板を備えた衝撃検知光ファイバセンサについて説明する。
図5は、本発明の第二実施形態に係る荷重集中板を備えた衝撃検知光ファイバセンサを示し、(a)は側面断面図であり、(b)は図5(a)のVb−Vb線矢視断面図である。図6は、第二実施形態に係る荷重集中板を示し、(a)は側面断面図であり、(b)は平面図である。
図5に示す衝撃検知光ファイバセンサ30は、荷重集中板31の形状が図1の荷重集中板11とは一部異なる。センサ30のその他の構成は、図1で示したセンサ10と同じである。従って、同一部材には同一符号を付して、その説明を省略する。
図5及び図6に示すように、荷重集中板31は、リボン状の板32の長手方向に所定間隔を隔てて形成された複数の略四角形状の孔33(図6(b)参照)と、それら隣接する孔33間に形成された接続部34とを備えている。接続部34の長手方向両端部には、上面が曲面状に形成された曲面部35が設けられている。曲面部35は、平面視四角形状に形成されている(図6(b)参照)。
各接続部34の長手方向中央部の上面がPOF1と接触するようになっている。これら接続部34がPOF1に衝撃荷重を付与するための突起を構成している。
以下、荷重集中板31の製造方法を図7から図9により説明する。
図7は、第二実施形態に係る荷重集中板の製造方法の第一工程を示し、(a)は側面断面図であり、(b)は平面図である。図8は、第二実施形態に係る荷重集中板の製造方法の第二工程を示し、(a)は側面断面図であり、(b)は平面図である。図9は、第二実施形態に係る荷重集中板の製造方法の第三工程を示し、(a)は側面断面図であり、(b)は平面図である。
まず、図7に示すリボン状の板32に、長手方向に所定間隔を隔てて複数の略四角形状の孔33(図8(b)参照)をプレスにて形成する。板32に孔33を形成するための孔形成用金型は、板32を設置するためのダイ(図示せず)と、このダイよりも上方に上下動自在に設けられた孔明用パンチ41と、孔明用パンチ41の側方に上下動自在に設けられ、板32をダイ上に押えるためのパッド(図示せず)とを備えている。孔明用パンチ41の下端部には、板32に略四角形状の孔33を形成すべく、下方から見て略四角形状に形成されたプレス部42が設けられる。なお、図7においては、一つの孔明用パンチ41のみが示されているが、板32の長手方向に孔明用パンチ41を複数配置しても良い。
板32をダイの上に設置した状態で孔明用パンチ41及びパッドを板32上へと下降させ、ダイとパッドとで板32を挟み込むと共に、板32に孔明用パンチ41のプレス部42を押しつけることで、板41に略四角形状の孔33を形成する。同様に、板32の長手方向にわたって、孔33を順次形成していく。これにより、図8に示すように、隣接する孔33間に接続部34が形成される。
次に、接続部34の長手方向両端部の上面をプレスにて曲面状に加工する。接続部34の長手方向両端部の上面を曲面状に加工するための曲面加工用金型は、板32を設置するためのダイ(図示せず)と、このダイよりも上方に上下動自在に設けられた曲面加工用パンチ44と、曲面加工用パンチ44の側方に上下動自在に設けられ、板32をダイ上に押えるためのパッド(図示せず)とを備えている。なお、図8においては、一つの曲面加工用パンチ44のみが示されているが、板32の長手方向に曲面加工用パンチ44を複数配置しても良い。
本実施形態においては、曲面加工用パンチ44の幅は、孔33の幅よりもわずかに小さく形成される。曲面加工用パンチ44の下端部には、プレス部45が凹設されている。プレス部45の長手方向中央部46は平面状に形成されており、プレス部45の長手方向両端部47(図8(a)中の左右端部)は接続部34の長手方向両端部の上面を曲面状に押しつぶすべく、R形状に形成されている。
板32をダイの上に設置した状態で曲面加工用パンチ44及びパッドを板32上へと下降させ、ダイとパッドとで板32を挟み込むと共に、接続部34の長手方向両端部の上面に曲面加工用パンチ44のプレス部45の長手方向端部47を押しつける。これにより、接続部34の長手方向両端部が曲面加工用パンチ44で押しつぶされて、その長手方向両端部の上面のみが曲面状に加工される。同様に、板32の長手方向にわたって、接続部34の長手方向両端部の上面を曲面状に加工していく。
これにより、図9に示すように、接続部34の長手方向両端部に平面視四角形状の曲面部35が形成される。また、曲面部35の両側には図4で示したような材料逃部23(図4(b)参照)が存在しないため、板32が幅方向外側に押し拡げられて、リボン状の板32の幅方向両端部に変形部48が形成される。
次に、板32の幅方向両端部に形成された変形部48を除去すべく、板32の幅方向両端部をプレスにて直線状に切断する。板32の幅方向両端部の切断に用いる切断用金型は、板32を設置するためのダイ(図示せず)と、このダイよりも上方に上下動自在に設けられた切刃(図示せず)と、この切刃の側方に上下動自在に設けられ、板32をダイ上に押えるためのパッド(図示せず)とを備えている。
板32をダイの上に設置した状態で切刃及びパッドを板32上へと下降させ、ダイとパッドとで板32を挟み込むと共に、板32の幅方向両端部を直線状に切断する。これにより、変形部48を板32から除去して、図5及び図6で示した荷重集中板31を得ることができる。
以上、本実施形態においては、リボン状の板32に、長手方向に所定間隔を隔てて複数の略四角形状の孔33を形成し、それら孔33間に形成された接続部34の長手方向両端部の上面をプレスにて曲面状に加工し、その接続部34をPOF1に衝撃荷重を付与するための突起としている。プレス加工は、液中ワイヤ放電のように水槽内で行う必要はなく、比較的長尺の板32であってもプレスする位置を適宜ずらしていくことで加工することが可能である。従って、本実施形態によれば、長尺の荷重集中板であっても、複数の短尺の荷重集中板を溶接等により長手方向に連結する必要がないので、低コストで且つ寸法精度良く製造することができる。
ここで、本明細書及び請求の範囲における「リボン状の板」は、全長が幅に比べて長い板、すなわち、細長い板を示す。
本発明は以上説明した実施形態には限定はされない。
例えば、荷重集中板11、31の材質は上述の実施形態には限定はされない。例えば、硬質性のプラスチック、真ちゅう(BS)或いはステンレス鋼(SUS)等を用いることができる。
また、リボン状の板32の幅方向両端部の切断は、プレス加工には限定されず、切削加工等の他の手段により行っても良い。
さらに、光ファイバ1のコア5及びクラッド層6の断面形状は上述の実施形態には限定はされない。例えば、断面矩形状や断面楕円形状等の他の形状であっても良い。
本発明の第一実施形態に係る荷重集中板を備えた衝撃検知光ファイバセンサを示し、(a)は側面断面図であり、(b)は図1(a)のIb−Ib線矢視断面図である。 第一実施形態に係る荷重集中板を示し、(a)は側面断面図であり、(b)は平面図である。 第一実施形態に係る荷重集中板の製造方法の第一工程を示し、(a)は側面断面図であり、(b)は平面図である。 第一実施形態に係る荷重集中板の製造方法の第二工程を示し、(a)は側面断面図であり、(b)は平面図である。 本発明の第二実施形態に係る荷重集中板を備えた衝撃検知光ファイバセンサを示し、(a)は側面断面図であり、(b)は図5(a)のVb−Vb線矢視断面図である。 第二実施形態に係る荷重集中板を示し、(a)は側面断面図であり、(b)は平面図である。 第二実施形態に係る荷重集中板の製造方法の第一工程を示し、(a)は側面断面図であり、(b)は平面図である。 第二実施形態に係る荷重集中板の製造方法の第二工程を示し、(a)は側面断面図であり、(b)は平面図である。 第二実施形態に係る荷重集中板の製造方法の第三工程を示し、(a)は側面断面図であり、(b)は平面図である。 従来の荷重集中板を備えた衝撃検知光ファイバセンサを示し、(a)は側面断面図であり、(b)は図10(a)のXb−Xb線矢視断面図である。
符号の説明
1 光ファイバ
10、30 衝撃検知光ファイバセンサ
11、31 荷重集中板
12、32 板
13、33 孔
14、34 接続部
15 突出部
24、44 曲面加工用パンチ

Claims (9)

  1. 衝撃を検知するための光ファイバと、該光ファイバの一端に接続された発光素子と、上記光ファイバの他端に接続された受光素子と、上記光ファイバに沿って設けられ、その光ファイバに衝撃荷重を付与すべく長手方向に沿って複数の突起が形成される荷重集中板とを備えた衝撃検知光ファイバセンサにおいて、上記荷重集中板が、リボン状の板の長手方向に孔明用パンチで所定間隔を隔てて形成された複数の孔と、それら孔間に形成された接続部とを備え、上記接続部の長手方向両端部の上面がプレスにて曲面状に形成され、その接続部が上記突起をなすことを特徴とする衝撃検知光ファイバセンサ。
  2. 上記接続部の長手方向両端部が、平面視鳩尾形状或いは平面視四角形状に形成された請求項1記載の衝撃検知光ファイバセンサ。
  3. 光ファイバに沿って設けられ、その光ファイバに衝撃荷重を付与すべく長手方向に沿って複数の突起が形成される荷重集中板において、リボン状の板の長手方向に孔明用パンチで所定間隔を隔てて形成された複数の孔と、それら孔間に形成された接続部とを備え、上記接続部の長手方向両端部の上面がプレスにて曲面状に形成され、その接続部が上記突起をなすことを特徴とする荷重集中板。
  4. 上記接続部の長手方向両端部が、平面視鳩尾形状或いは平面視四角形状に形成された請求項3記載の荷重集中板。
  5. 光ファイバに沿って設けられ、その光ファイバに衝撃荷重を付与すべく長手方向に沿って複数の突起が形成される荷重集中板の製造方法において、リボン状の板に、長手方向に所定間隔を隔てて複数の孔を形成し、それら孔間に形成された接続部の長手方向両端部をプレスにて曲面状に加工し、その接続部を上記突起とすることを特徴とする荷重集中板の製造方法。
  6. 上記複数の孔が略I字状であり、それら略I字状の孔間に形成された接続部が、その長手方向両端部に突出部を有し、その突出部の上面をプレスにて曲面状に加工する請求項5記載の荷重集中板の製造方法。
  7. 上記突出部を曲面加工用パンチで押し拡げ、その上面を曲面状に形成すると共に、平面視鳩尾形状に形成する請求項6記載の荷重集中板の製造方法。
  8. 上記複数の孔が略四角形状であり、それら略四角形状の孔間に形成された接続部の長手方向両端部の上面をプレスにて曲面状に加工する請求項5記載の荷重集中板の製造方法。
  9. 上記接続部の長手方向両端部を曲面加工用パンチで押しつぶして、上記リボン状の板を幅方向外側に押し拡げ、その後、そのリボン状の板の幅方向両端部を直線状に切断する請求項8記載の荷重集中板の製造方法。
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