JP4600142B2 - Hardness measurement device on snow - Google Patents
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Description
本発明は、積雪路面など雪面上での硬度を測定する方法と装置に関し、さらに詳しくは、雪上硬度の変化を連続的に調べることができる雪上硬度測定方法及び装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for measuring hardness on a snow surface such as a snowy road surface, and more particularly to a method and apparatus for measuring hardness on snow that can continuously check changes in hardness on snow.
例えば、スノータイヤの性能は雪上硬度の影響を受けるため、性能の試験を行う際に、積雪路面の雪上硬度を測定するようにしている。従来、このような雪面上での硬度を測定する装置として、矢尻状に拡開した硬度測定用部材を用いた装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。矢尻状に拡開した硬度測定用部材を上方から雪面上に突き差し、その硬度測定用部材が雪面に沈下した沈下量を測定して雪上の硬さを求めるものである。 For example, since the performance of a snow tire is affected by the hardness on snow, the hardness on snow on a snowy road surface is measured when performing a performance test. 2. Description of the Related Art Conventionally, as an apparatus for measuring the hardness on the snow surface, an apparatus using a hardness measuring member that expands in an arrowhead shape is known (for example, see Patent Document 1). The hardness measurement member expanded in the shape of an arrowhead is pushed from above into the snow surface, and the hardness of the snow measurement member is determined by measuring the amount of subsidence that the hardness measurement member sinks onto the snow surface.
上述した測定方法は、測定領域の各ポイントで雪上硬度を測定するには有用であるが、測定領域において雪上硬度が連続的にどのように変化しているかを調べたい場合には、利用することができない。
本発明の目的は、雪上硬度の変化を連続的に調べることが可能な雪上硬度測定装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a snow hardness measuring TeiSo location capable of examining the change in snow hardness continuously.
上記目的を達成する本発明の雪上硬度測定装置は、雪面(7)を滑走可能な左右一対の橇板(31、31)のそれぞれの前後に立設された側板の上端を連結する上部フレーム(33a、33a)に、横断面が矩形状の円盤からなる硬度測定用部材(3)を回転中心軸が水平方向になるようにして回転自在に支持する支持部材(35、35)をそれぞれ垂設し、前記支持部材(35)を、前記上部フレーム(33a)に固定された上下に延びる円筒状の上側支持部(35a)と、前記上側支持部(35a)にバネ(41)により常時下方へ付勢されつつ摺動自在に挿入され、かつ前記回転中心軸に連結する支持ブロック(36)を下端に有する下側支持部(35b)とから構成し、前記上部フレーム(33a、33a)間に配設された中央の上部フレーム(33b)の下面の前後に非接触式センサ(43A、43B)をそれぞれ設置すると共に、前記上部フレーム(33a、33a)及び中央の上部フレーム(33b)の上に前記非接触式センサ(43A、43B)に接続する演算手段(45)を設け、前記演算手段(45)は、前側に設置された前記非接触式センサ(43A)が検出した前記雪面(7)までの距離(m)と、後側に設置された前記非接触式センサ(43B)が検出した前記硬度測定用部材(3)の通過後に形成された轍(21)の底面(21a)までの距離(n)との差(n−m)を計算し、その計算結果を雪上硬度に変換して表示部(47)に表示することを特徴とするものである。 The on-snow hardness measuring device of the present invention that achieves the above object is an upper frame that connects upper ends of side plates that are erected on the front and rear sides of a pair of left and right side plates (31, 31) that can slide on a snow surface (7). Support members (35, 35) for supporting the hardness measuring member (3), which is a disk having a rectangular cross section, so that the center axis of rotation is in the horizontal direction are respectively hung on (33a, 33a). The upper support portion (35a) is fixed to the upper frame (33a) and extends vertically, and the upper support portion (35a) is always lowered by a spring (41). A lower support portion (35b) having a lower end supporting block (36) that is slidably inserted while being urged to the lower end and is connected to the rotation center shaft, and between the upper frames (33a, 33a) Above the center arranged in Non-contact sensors (43A, 43B) are respectively installed on the front and back of the lower surface of the frame (33b), and the non-contact sensors (43A) are placed on the upper frame (33a, 33a) and the central upper frame (33b). , 43B), and a calculation means (45) connected to the snow surface (7) detected by the non-contact sensor (43A) installed on the front side (m). And the distance (n) to the bottom surface (21a) of the ridge (21) formed after passing the hardness measuring member (3) detected by the non-contact sensor (43B) installed on the rear side. The difference (nm) is calculated, and the calculation result is converted into snow hardness and displayed on the display unit (47) .
上述した本発明によれば、上下に移動自在に支持した硬度測定用部材を雪面に押圧し、その押圧した硬度測定用部材を連続的に雪面上を移動させ、その連続的に移動した硬度測定用部材が雪面に沈下した沈下量を測定するようにしたので、雪上硬度の変化を連続的に調べることが可能になる。 According to the present invention described above, the hardness measuring member supported so as to be movable up and down is pressed against the snow surface, the pressed hardness measuring member is continuously moved on the snow surface, and is continuously moved. Since the hardness measurement member measures the sinking amount that has sunk on the snow surface, it is possible to continuously check the change in hardness on the snow.
以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1,2は、本発明の雪上硬度測定装置の参考例を示し、この雪上硬度測定装置1Aは、雪上の硬さを測定するための硬度測定用部材3と、この硬度測定用部材3を支持する支持ロッド5と、硬度測定用部材3を雪面7に押圧する押圧手段9を備えている。
1 and 2 show a reference example of the on-snow hardness measuring apparatus of the present invention. This on-snow
硬度測定用部材3は、横断面矩形状の円盤から構成され、その外周面3aが雪面7に接して押圧する面になっている。このような円盤の一例として、例えば、外径170mm、厚さ(外周面3aの幅)5.5mm、重量1.5kgのものを挙げることができる。円盤は、横断面矩形状に限定されず、他の断面形状であってもよい。例えば、図3(a)〜(d)に示すように、横断面形状が6角形状、菱形状、長円形状、楕円形状の円盤を好ましく挙げることができる。これらの円盤から雪質より適宜選択するのがよい。
The
支持ロッド5が上下に延在し、その下端に支持ブロック11が固定されている。この支持ブロック11に軸受け13を介して硬度測定用部材3が回転中心軸xを水平方向にして回転自在に支持されている。
A
支持ロッド5の上端部に押圧手段9が設けられている。この押圧手段9は、重り9Aから構成され、この重り9Aが支持ロッド5の上端部に着脱自在に取り付けられている。重り9Aの荷重により、硬度測定用部材3の外周面3aが所定の圧力で雪面7を押圧できるようにしてあり、これにより硬度測定用部材3が図2に示すように雪面7に沈下する。
A pressing means 9 is provided at the upper end of the
支持ロッド5の中間部には、支持ロッド5を上下に摺動自在に支持するリング体15が設置され、このリング体15に測定者が把持する把持部17を備えた把持棒19が固定されている。支持ロッド5をリング体15に上下に摺動自在に取り付けることで、支持ロッド5の下端側に支持された硬度測定用部材3を上下に移動自在にしている。
A
以下、上述した雪上硬度測定装置1Aを用いて、雪上硬度を測定する方法について説明する。
Hereinafter, a method for measuring the hardness on snow using the above-described snow
先ず、測定者が把持部17を持って、硬度測定用部材3の外周面3aを雪面7に当接するようにして、測定装置1Aを雪面7上に配置する。この際に、重り9Aの荷重を受けて、硬度測定用部材3の外周面3aが雪面7を押圧し、硬度測定用部材3が雪面7内に沈下する。
First, the measurer holds the
この状態で、測定者が測定装置1Aを引いて雪面7上を移動させる。これにより雪面7を押圧する硬度測定用部材3が回転しながら連続的に雪面7上を移動し、この硬度測定用部材3の回転移動により雪面7に硬度測定用部材3が沈下した量に相当する轍21(図4参照)が連続的に形成される。この連続的に形成される轍21の深さdを順次測定する(例えば、測定者が測定機器を使って測定する)ことで、連続的に移動した硬度測定用部材3が雪面7に沈下した沈下量が測定される。これら得られた沈下量から予め用意した沈下量と雪上硬度との相関表を用いて、雪上硬度が求められる。
In this state, the measurer pulls the
従って、雪面7における雪上硬度の変化を連続的に調べることが可能になる。その結果、例えば、スノータイヤの試験の際に雪面を整備する路面整備車両へと雪上硬度情報をフィードバックして、雪面の硬さを安定化させることができるなどの利点がある。
Accordingly, it is possible to continuously check the change in hardness on the
図5は、本発明の雪上硬度測定装置の実施形態を示し、この雪上硬度測定装置1Bは、雪面7上を滑走可能な左右の橇板31を有し、この左右の橇板31上にフレーム33が立設されている。左右の橇板31はフレーム33に対して着脱自在に取り付けられ、雪質に応じた寸法の橇板31をフレーム33に取り付けることができるようにしている。フレーム33の前後に延在する左右の上部フレーム部33aから、硬度測定用部材3を回転自在に支持するための左右の支持部材35が垂設されている。
Figure 5 shows an implementation form of snow hardness measuring apparatus of the present invention, the snow
各支持部材35は、上部フレーム部33aに固定した上下に延在する円筒状の上側支持部35aと、この上側支持部35a内に上下に摺動自在に上部側が挿入され、上下に延在する下側支持部35bとから構成されている。左右の支持部材35の下側支持部35bの下端に支持ブロック36がそれぞれ固定されている。この支持ブロック36に固定した軸受け(不図示)間に回転軸(不図示)が回転自在に取り付けられ、この回転軸に上述した硬度測定用部材3が固定されている。
Each
上側支持部35aの下端に突設したフランジ37と下側支持部35bの中間部に突設したフランジ39との間にバネ(付勢手段)41が設置されている。このバネ41により硬度測定用部材3を下方側に付勢して雪面7に押圧できるようになっており、この実施形態ではバネ41が押圧手段9を構成している。コストの点から押圧手段9としてバネ41を好ましく用いることができるが、バネ41に代えて、油圧や空気圧などの流体圧により硬度測定用部材3を下方側に付勢して雪面7に押圧可能にしたシリンダ式の構造を採用してもよい。
A spring (biasing means) 41 is installed between a
左右の上部フレーム部33a間に配置され、硬度測定用部材3の上方に位置する中央の上部フレーム部33bには、硬度測定用部材3が雪面7に沈下した沈下量を検出するための非接触式センサ43A,43Bが前後に設けられている。
A central
図6に示すように、中央の上部フレーム部33bの前側に設置した非接触式センサ43Aが、硬度測定用部材3が通過する前の雪面7までの距離mを検出し、中央の上部フレーム部33bの後側に設置した非接触式センサ43Bが、沈下した硬度測定用部材3が移動(通過)した轍21の底面21aまでの距離nを検出するようになっている。非接触式センサ43A,43Bとしては、距離を検出することができれば、光学式、電波式、音波式など、いずれのタイプのものを用いてもよい。
As shown in FIG. 6, the
上部フレーム部33a,33b上には、非接触式センサ43A,43Bが接続される演算手段45が設けられている。演算手段45は、非接触式センサ43A,43Bの検出信号を用いて距離の差(n−m)を算出する。この差が轍21の深さd、即ち雪面7に沈下した硬度測定用部材3の沈下量である。
Arithmetic means 45 to which the
演算手段45には、予め沈下量と雪上硬度との相関データが入力されており、得られた沈下量の値を雪上硬度の値に変換して表示部47に表示するようになっている。また、算出された沈下量の値及び雪上硬度の値は、逐次不図示の記憶手段に記憶される。
Correlation data between the amount of settlement and the hardness on snow is input to the calculation means 45 in advance, and the obtained value of the amount of settlement is converted to a value of hardness on snow and displayed on the
上記雪上硬度測定装置1Bは、測定者が橇板31に固定したフレーム33を押すことにより雪面7上を滑走して移動するが、エンジンを搭載して自走する構成にしてもよい。
The on-snow
上述した雪上硬度測定装置1Bでは、装置を雪面7上に配置すると、バネ41により押圧された硬度測定用部材3の外周面3aが雪面7を押圧し、硬度測定用部材3が雪面7内に沈下する。測定者が橇板31に固定したフレーム33を押すことにより、雪上硬度測定装置1Bが移動し、これにより雪面7を押圧した硬度測定用部材3が回転しながら連続的に雪面7上を移動する。この硬度測定用部材3の回転移動により雪面7に硬度測定用部材3が沈下した量に相当する轍21が連続的に形成される。
In the above-described snow
非接触式センサ43Aから硬度測定用部材3が移動しない雪面7までの距離mの検出信号が、非接触式センサ43Bから沈下した硬度測定用部材3が移動した轍21の底面21aまでの距離nの検出信号が演算手段45に逐次入力され、連続的に移動する硬度測定用部材3の沈下量及びその雪上硬度が順次算出される。従って、雪面7における雪上硬度の変化を連続的に調べることが可能になる。
The detection signal of the distance m from the
また、図7に示すように、勾配のある雪面7上で硬度を測定する場合には、図1に示す雪上硬度測定装置1Aでは、硬度測定用部材3に加わる重り9Aの荷重が平地で測定する場合と異なるため、精度の良い雪上硬度を測定することができないが、図5に示す雪上硬度測定装置1Aでは、バネ41の力により押圧するため、硬度測定用部材3が雪面7を押圧する力が勾配のある雪面7でも殆ど変わらないため、勾配のある雪面7上においても精度の良い硬度測定が可能になる。
Further, as shown in FIG. 7, when measuring the hardness on a
傾斜角度が大きくなり、硬度測定用部材3の重量が測定に影響する(雪面7に加わる硬度測定用部材3の重量が減少する)ようになる場合には、バネ41の力を調整できるように構成するのがよい。好ましくは、雪面7の傾斜角度を測定する傾斜角度測定手段を設置する一方、バネ41の力を自動調整(バネ41の長さを自動調整)できる構成にし、傾斜角度測定手段で検出した角度信号に基づいて演算手段45で補正値を演算し、その補正値を用いてバネ41の力を自動調整するようにするのがよい。これにより平坦な雪面7であろうと勾配のある雪面7であろうと、常に一定の力Fで硬度測定用部材3が雪面7を押圧することができる。
When the inclination angle increases and the weight of the
本発明において、硬度測定用部材3は、上述したように円盤を好ましく用いることができるが、それに限定されず、測定する雪面7の雪質により、球状やローラ状の回転体を使用することも可能であり、更に橇や丸棒、角棒などの棒状体などを使用することもできる。
In the present invention, the
1A,1B 雪上硬度測定装置
3 硬度測定用部材
7 雪面
9 押圧手段
9A 重り
21 轍
41 バネ(押圧手段)
41A,43B 非接触式センサ
45 演算手段
d 深さ
1A, 1B Snow
41A,
Claims (3)
前記支持部材(35)を、前記上部フレーム(33a)に固定された上下に延びる円筒状の上側支持部(35a)と、前記上側支持部(35a)にバネ(41)により常時下方へ付勢されつつ摺動自在に挿入され、かつ前記回転中心軸に連結する支持ブロック(36)を下端に有する下側支持部(35b)とから構成し、
前記上部フレーム(33a、33a)間に配設された中央の上部フレーム(33b)の下面の前後に非接触式センサ(43A、43B)をそれぞれ設置すると共に、前記上部フレーム(33a、33a)及び中央の上部フレーム(33b)の上に前記非接触式センサ(43A、43B)に接続する演算手段(45)を設け、
前記演算手段(45)は、前側に設置された前記非接触式センサ(43A)が検出した前記雪面(7)までの距離(m)と、後側に設置された前記非接触式センサ(43B)が検出した前記硬度測定用部材(3)の通過後に形成された轍(21)の底面(21a)までの距離(n)との差(n−m)を計算し、その計算結果を雪上硬度に変換して表示部(47)に表示することを特徴とする雪上硬度測定装置。 Discs having a rectangular cross section on upper frames (33a, 33a) that connect upper ends of side plates erected on the front and rear sides of a pair of left and right side plates (31, 31) that can slide on the snow surface (7) Support members (35, 35) for supporting the hardness measuring member (3) consisting of:
The support member (35) is urged downward by a cylindrical upper support portion (35a) fixed to the upper frame (33a) and extending vertically, and a spring (41) on the upper support portion (35a). A lower support portion (35b) having a lower end of a support block (36) that is slidably inserted while being connected to the rotation center shaft,
Non-contact sensors (43A, 43B) are respectively installed before and after the lower surface of the central upper frame (33b) disposed between the upper frames (33a, 33a), and the upper frames (33a, 33a) and Arithmetic means (45) connected to the non-contact sensor (43A, 43B) is provided on the central upper frame (33b),
The calculation means (45) includes a distance (m) to the snow surface (7) detected by the non-contact sensor (43A) installed on the front side, and the non-contact sensor ( 43B) calculates the difference (n−m) from the distance (n) to the bottom surface (21a) of the ridge (21) formed after passing the hardness measuring member (3) detected by 43B). A device for measuring hardness on snow, which is converted into hardness on snow and displayed on the display unit (47) .
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