機械的過渡現象の多重写真撮影法
（昭和47年10月19日 原稿受理）
機械工学教室熊谷岩雄
〃 高 藤 和 樹 〃 盛 中 清 和 〃 和 田 知 之
Measurements of Mechanical Transient Deformation by Multiplex Photographing
by Iwao KUMAGAE Kazuki TAKAFUJI Kiyokazu MORINAKA，
T◎m◎yuki WADA
By this meth◎d， the h逗h speed and transie就phe刀omen◇n caロbe m沮tiplex−ph（）t◎．
graphed． This method， was developed uエ1der the study of high energy deformations，
is used tw◇Reぬys，◎ne Gate and◎ne Oscillator， which can be set up any relay−times and frequency． ，
tはじめに x滅管普馴〆ラ
釆 溌光用
高速度および過渡現象の観察，測定を写真撮影 電源
已賄な肪湖繰より枇考案されぴ、 籔羅 ・ 瀬物蹴励
後者は過渡現象の解析に便利であるが高価であ 図1 多重写真撮影の機器配置 る。そこで，欠点は多々あるが，市販のストロボ 任意数発生させ，発光露光させる方法である。
スコープに自作の補助装置を用い，多重写真撮影
を行なう事により過渡現象の解析を行なう事がで 5 遅延パルス発生法及び装置
きたので，ここに報告する。本方法は放電成形加 図2に遅延パルス発生装置の構成を示す。装置 工の研究中，その手段として開発した方法であ は2個のモノステーブル・マルチバイブレータ，
る。 1個のゲート，1個のアンステーブル・マルチバ イブレータから成っている。
2・多重写鄭撮影法 （1）のモノステ＿カレ．マ，レチバイブレ＿タ
写真撮影は図1に示す配置で行なった。撮影に に現象の開始信号を入れ，開始信号より任意設定 はシャックを開放しておき，万θ発光装置に，新 時間遅延したパルスを取り出す。次に（∬）のモ たに自作した遅延パルス発生装置を用い現象発生 ノステーブル・マルチバイブレータにより任意の 後任意時間遅らせた後，任意時間間隔のパルスを 設定時間（皿） のゲートを開いて （皿）の任意
T− 1 1．5μsec（入力コンデソサ0．07μF）
ロエH］コニ②鑑邊鑑サα゜2鍋
竃レ蹴＋ト鵜獣癒㌫繋管入力電力5w
図2 遅延パルス発生装置の構成
4． 精度の検定
に時間間隔を設定できるアンステーブル゜マルチ 現象の開始から発光の始まるまでの時間間隔，
バ・fブレータを発振させる・（皿）により発生し 発光数および発光の時間間隔の精度，誤差が主要 たパルスをストロボスコープの外部信号同期回路 である。図4の方法で使用範囲を測定し各要素の に入れて発光させる。 パルスの時間間隔および周波数を検定した。
各要素中のパルス波形は図3に示す。現象が開
始するときの信号を取り出し，図2の（1），（H）， 超鯛波発振器醍」M剖縄発牌電源Xe放謡
（皿）はあらかじめ観測したい現象に応じてτ1， 二 太 陽 丁，，τ、の時間を設定する。トリガパルスが遅延 蒐 パルス発生装置に入ると万e放電管はτ、時間後
に発光を開始しτ、の時間間隔で，r，時間発光 ○
させる。
ブラウン管才三ロスコー7°
、1 図4 検定の機器構成溌光ヒルス
起動パル
w
毛 た
超低周波発振器よりの起動パルスを遅延パルス 発生装置の入力端に入れその出力と起動パルスを ブラウン管オシロスコープで観測し，各要素の時 間間隔を測定した。また遅延パルス発生装置の出 ス カをストロボスコープに接続しXθ放電管の発光 図3 各要素のパルス を太陽電池で調べその両方をブラウン管オシロス 、 コープで観測し遅延パルス発生装置の出力パルス
、三鷲爲灘発光亘鷺蕪璽r、 と糊離の発光とが一致しているかを調べ
・へ@ ㌧畷▽ぢ 撫ぜぶ・パ，・㍉ メペ㌘ 。藩
工 丑 皿
写真1 遅延パルス発生装置とストロボスコープ
写真2（a）は起動パルスと遅延ハルス発生装置 の出力パルスの開始までの時間遅れであり，写真 2（b）はこの装置の出力パルスとXβ放電管の発 光を太陽電池で測定した一例である。
ブラウン管オシロスコープで各要素の時間間隔 を測定した結果を図5に，また使用範囲は表1に
示す。
写真1が遅延パルス発生装置で（1），（n）， 誤差はブラウン管オシロスコープの最小目盛と
（皿）がそれぞれT、，τ，，r、時間の粗および微 図5によって表1に示す。なお数回の測定を繰り 調整用ツマミである。 返した結果表1の誤差範囲内にあることが解っ なおストロボスコープは（株）菅原研究所製， た。
出力パルス 出力パルス 起動パルス
発光パルス
（a）起動パルスと出力パルス （b）出力パルスと発光パルス 写真2 検 定
100
鶴80
？60
主
臥40 20
0
● ①
o ／●
／
／o Φ
^
Φ
ー←
●
ﾚヒ
Φﾚ oAレンヅ怩aレンヅ
@Cレンヅ
LL．
80閨 田 レミ60
ぶ一 1
40 20
「］o ．一 1
ノL！
●^ Φ
1 ／
● Φ
oDレンヅ■Eレンゾ
^（） ／ ΦFレンヅ
o−● Φ
Tl 1ηsec ］乏 rη5ec
a b
100 80
皿会60
本40 20
0
o−○l I
戟@ l b 1
@1
〜D
ll−● Φ
㊥ 1
1 1 1 ｝ l l
1 1一●一Φ Φ ●
l I
」 l
戟@l ∫ o〔㌃レンヅ
l l
@1 ●卜｛レンヅ
一●一Φ 戟@l b ∫
E｛p｛1
●^ ● Φ1レ〉ヅ●Jレンジ1
怩jレ〉ヅ
O−●一Φ ⑲一Φ
1 ∫ P↓ ，｜ ，1｛1
／
●
0 1 2 3 4 5 6 T3 msec
c
図5 検 定 グ ラ フ
表1 使用範囲と誤差
（単位msec） 5．撮影の例
τ1
r2
τ3
1，2〜5．5 0．4〜6．1 1．3〜5．3
5．1球の速度測定
±o 1 球を圧縮空気で吹き飛ばし速度を測定した。図
＋0．ユ；0．1 6に示す装置で管の入口に球を詰め，圧縮機から のノズルを接続し，コックを開くことによって管 の中を球が通り，管の出口で起動パルスを取り出
む くハ む
d・ ﾊ遷鵠
遅延／、Ojレス 発光FR Xe放電管 圧 縮 機
発生装置 電 源
図6 球の速度測定
コ「1＝
2．9msec
T「3＝
1．4msec
T1二 5 4msec 写真4 多 重 写 真
丁3＝
1．4msec
電による外乱を用いた。ピストンが加工物に接触 写真3球の多重写真 してから静止するまでの速度を測った。多重写真
し多重写真撮影をした。起動パルスからX6放電 撮影を写真4に示す。
管の発光までの時間間隔τ、＿2．9msec，発光時 放電して最初の発光までの時間τ1＝0・5msec・
間間隔τ、−1．4msec，発光数5ケで，多重写真 発光時間間隔「・＝1・Omsec，発光の数5ケであ を写真3上に示す。次にτ、＿5．4msecにして同 り・各発光間の速度は最初が15 m／sec・2番目 様の撮影を行なった。この写真を写真3下に示 が30m／sec・3番目が15 m／sec・4番目はピ す。この多重写真より球の速度は11m／secであ ストンが動いていない・
る。 実際には荷重計を取り付けて・力と発光のパル 5．2 ピストンの速度測定 スをブラウン管オシロスコープで測定し・荷重と シリンダとピストンからなる容器内に水を注入 変位の関係を調べる。この例を写真5に示す・
しその中に電極を設け，数十万ボルトで放電させ 1
置を放電成形機といい高エネルギ加工機の一つで ある。このピストンの速度を測定した。
測定は図7によるが，ピストソ下端に反射板を
発 光 下端を設置する。遅延パルス発生装置の入力は放
写真5 荷重と発光パルス 万テナ
へXe放電管
鳶本装置で高速度の変位測定は前述の放電成形機
電 に用いた。
○ 氾発光綱は今の装置で約・msecカ・最少であ
り，これはストロボスコープ電源の容量不足であ 7，ラゥン管 る。遅延パルス発生装置はμsecのオーダまで可 才シロスコー7° 能であり，また万e放電管の発光時間は0．7msec 図7ピストンの速度測定 であるから，充電回路の時定数1msecを改良す
れば発光間隔は数μsecまで可能となり，もっと 佐々木敏の両氏，卒論生黒岩豊君の協力を得たこ 速い現象を測定することができる。 とを附記し感謝の意を表わす。
き裂の進展，切削における切粉の様，高速流体
中の異物の運動非定常振動の測定等で高速カメ 参考文献
ラを使用して，現象の測定が荒くてよいものに本 1）谷ロ 修：機械計測法（昭35年）養賢堂 装置を恥ることができる・ 2）Ml；㌫獣t°n：Tms st°「C 「cu t Des gn
なお，本装置の検定および撮影の例は辻徳夫，
