JP2005114403A - Strain measuring instrument - Google Patents
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Description
本発明をひずみゲージを用いてひずみ又は応力の測定を行う測定器に関する。 The present invention relates to a measuring instrument for measuring strain or stress using a strain gauge.
従来より、種々様々の構造物のひずみ又は応力を測定するためにひずみゲージ(抵抗式ひずみゲージ)が用いられている。この測定においては、ひずみゲージを接着剤により測定対象物の所望の測定箇所に接着した後、該ひずみゲージの抵抗値変化をホイートストンブリッジ回路等を用いて検出し、その抵抗値変化に基づいてひずみ又は応力を測定することが一般に行われる。 Conventionally, strain gauges (resistance strain gauges) have been used to measure the strain or stress of various structures. In this measurement, after a strain gauge is bonded to a desired measurement location of an object to be measured with an adhesive, a change in the resistance value of the strain gauge is detected using a Wheatstone bridge circuit or the like, and a strain is detected based on the change in resistance value. Or it is common to measure stress.
ところが、上記のようにひずみゲージを接着剤により測定対象物に接着する測定手法では、ひずみゲージを測定箇所に接着する作業だけでなく、測定前に測定対象物の測定箇所から塗膜を除去する作業、接着したひずみゲージをコーティングする作業、測定後にひずみゲージを剥がす作業、測定箇所の塗膜の修復を行う作業等、測定に付随する作業が多くなる。また、ひずみゲージを測定対象物に接着する接着剤が硬化するまで、測定を開始することができないと共に、ひずみゲージを測定対象物に適切に接着するためには、熟練した作業技術も要する。 However, in the measurement method in which the strain gauge is bonded to the measurement object with an adhesive as described above, the coating film is removed not only from the work of bonding the strain gauge to the measurement position but also from the measurement position of the measurement object before the measurement. There are many operations associated with the measurement, such as an operation, an operation of coating the adhered strain gauge, an operation of removing the strain gauge after the measurement, and an operation of repairing the coating film at the measurement location. In addition, measurement cannot be started until the adhesive that bonds the strain gauge to the measurement object is cured, and skilled work techniques are required to appropriately bond the strain gauge to the measurement object.
このため、ひずみゲージを測定対象物に接着することなく、簡易に測定を行うことができるひずみ測定器が望まれる場合も多々ある。このようなひずみ測定器としては、従来、例えば特公昭35−17186号公報(特許文献1)に見られるものが知られている。この特許文献1のひずみ測定器は、ひずみゲージをゴムブロックを介して手作業で測定対象物に押し当て、その状態で、ひずみゲージの抵抗値変化を検出して、ひずみ又は応力を測定するようにしたものである。このひずみ測定器によれば、ひずみゲージを接着剤により測定対象物に接着することなく、簡易にひずみ又は応力の測定を行うことができる。
For this reason, there are many cases where a strain measuring instrument that can easily perform the measurement without adhering the strain gauge to the measurement object is desired. As such a strain measuring device, what is conventionally seen, for example in Japanese Patent Publication No. 35-17186 (patent document 1) is known. The strain measuring instrument disclosed in
しかしながら、特許文献1のひずみ測定器では、測定中に作業者が手作業でひずみゲージをゴムブロックを固定した掴み部分を測定対象物側に向かって押し付け続けなければならない。このため、作業者の継続的な力作業が必要となる。また、作業者による押し付け力が弱過ぎる場合もあり、このような場合には、ひずみゲージと測定対象物との密着性が損なわれて、精度のよい測定を行うことができない。さらに、複数の測定箇所での測定を行う場合には、作業者がひずみゲージを各測定箇所にゴムブロックを介して押し付ける作業を各測定箇所毎に順番に行わなければならない。このため、特に測定箇所が多い多点測定では、多大の労力と時間を必要とすることとなり、多点測定を行うことは実質的に困難であった。
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、ひずみゲージを測定対象物に接着することなくひずみ又は応力の測定を行うことができると共に、測定箇所の多少によらずに作業者の労力を多大に要することなく容易に測定作業を行うことができるひずみ測定器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, and can measure strain or stress without adhering a strain gauge to an object to be measured, and can reduce the labor of an operator regardless of the number of measurement points. An object of the present invention is to provide a strain measuring instrument that can easily perform a measuring operation without requiring much.
本発明のひずみ測定器は、鉄系金属等の磁性材からなる測定対象物のひずみ又は応力をひずみゲージにより測定するものである。そして、本発明のひずみ測定器は、前記測定対象物に裏面を接触させたひずみゲージの表面に押し当てる押し当て面を有する押し当て部材と、該押し当て部材の外周囲を囲む側壁を有し、該押し当て部材をその押し当て面の略法線方向に移動可能に保持する保持部材と、該保持部材の一端から前記押し当て部材が突出する方向に該押し当て部材を付勢する弾性部材と、前記測定対象物にひずみゲージの裏面を接触させると共に該ひずみゲージの表面に前記押し当て部材の押し当て面を当接させた状態で前記保持部材を前記弾性部材の付勢力に抗してその一端が前記測定対象物に近づくように移動させたとき、該保持部材を磁力により該測定対象物に吸着させるように該保持部材と一体に設けられた磁石とを備えたことを特徴とするものである。 The strain measuring instrument of the present invention measures strain or stress of a measuring object made of a magnetic material such as iron-based metal with a strain gauge. The strain measuring instrument of the present invention includes a pressing member having a pressing surface that presses against the surface of the strain gauge whose back surface is in contact with the measurement object, and a side wall that surrounds the outer periphery of the pressing member. A holding member that holds the pressing member movably in a direction substantially normal to the pressing surface, and an elastic member that urges the pressing member in a direction in which the pressing member protrudes from one end of the holding member. And the back surface of the strain gauge is brought into contact with the object to be measured and the holding member is resisted against the biasing force of the elastic member in a state where the pressing surface of the pressing member is in contact with the surface of the strain gauge. And a magnet integrally provided with the holding member so that the holding member is attracted to the measurement object by a magnetic force when one end thereof is moved so as to approach the measurement object. Is a thing
かかる本発明によれば、測定に際しては、測定対象物にひずみゲージの裏面を接触させると共に該ひずみゲージの表面に前記押し当て部材の押し当て面を当接させた状態で前記保持部材を前記弾性部材の付勢力に抗してその一端が前記測定対象物に近づくように移動させる。これにより、ひずみゲージが測定対象物と押し当て部材との間に挟持されるようにして、押し当て部材の押し当て面がひずみゲージの表面に測定対象物に向かって押し付けられ、該ひずみゲージが測定対象物に密着する(圧接される)。このとき、該保持部材と一体に設けられた磁石と測定対象物との間に作用する磁力によって保持部材が測定対象物に吸着される。このため、その吸着後は、ひずみゲージが測定対象物に弾性部材の付勢力によって密着した状態に維持される。この場合、作業者は、保持部材が測定対象物に磁石によって吸着されるまで、保持部材を測定対象物に近づくように移動させた後は、保持部材を測定対象物側に押しつける作業を解除しても、ひずみゲージが測定対象物に密着した状態に維持される。したがって、その後は、保持部材を把持しておく必要はない。そして、この状態で、ひずみゲージの抵抗値変化を検出することで、測定対象物のひずみ又は応力の測定を支障なく行うことができる。 According to the present invention, at the time of measurement, the elastic member is placed in a state where the back surface of the strain gauge is brought into contact with the measurement object and the pressing surface of the pressing member is in contact with the surface of the strain gauge. The member is moved so that one end thereof approaches the measurement object against the biasing force of the member. Thus, the pressing surface of the pressing member is pressed against the surface of the strain gauge so that the strain gauge is sandwiched between the measuring object and the pressing member, and the strain gauge is Adheres closely to the object to be measured. At this time, the holding member is attracted to the measurement object by the magnetic force acting between the magnet provided integrally with the holding member and the measurement object. For this reason, after the adsorption, the strain gauge is maintained in close contact with the measurement object by the biasing force of the elastic member. In this case, the operator releases the operation of pressing the holding member against the measurement object side after moving the holding member closer to the measurement object until the holding member is attracted to the measurement object by the magnet. Even so, the strain gauge is maintained in close contact with the object to be measured. Therefore, after that, it is not necessary to hold the holding member. In this state, by detecting a change in the resistance value of the strain gauge, it is possible to measure the strain or stress of the measurement object without hindrance.
したがって、本発明によれば、ひずみゲージを測定対象物に接着することなくひずみ又は応力の測定を行うことができる他、保持部材を磁石により測定対象物に吸着させる作業を作業者が行うだけで、ひずみ又は応力の測定を行うことができる状態になるので、測定作業を容易に行うことができる。また、測定中に作業者が保持部材を把持しておく必要が無いため、測定対象物のひずみ又は応力の多点測定を行う場合には、本発明のひずみ測定器を複数用意して、それらのひずみ測定器の保持部材を測定対象物の各測定箇所に吸着して保持させる作業を行うことで、容易に多点測定を行うことができる。 Therefore, according to the present invention, the strain or stress can be measured without adhering the strain gauge to the measurement object, and the operator only needs to perform the work of attracting the holding member to the measurement object by the magnet. Since the strain or stress can be measured, the measurement work can be easily performed. In addition, since it is not necessary for the operator to hold the holding member during measurement, when performing multipoint measurement of strain or stress of the measurement object, prepare a plurality of strain measuring instruments of the present invention. Multi-point measurement can be easily performed by performing an operation of adsorbing and holding the holding member of the strain measuring instrument at each measurement location of the measurement object.
なお、本発明のひずみ測定器で、保持部材を磁石により測定対象物に吸着させるためには、該測定対象物が磁性材からなることが必要となるが、ひずみ又は応力の測定対象とする物体は多くの場合、磁性材から成るので、本発明のひずみ測定器は、多くの測定対象物に適用できる。 In the strain measuring instrument of the present invention, in order for the holding member to be attracted to the object to be measured by the magnet, the object to be measured needs to be made of a magnetic material, but the object to be measured for strain or stress. Is often made of a magnetic material, the strain measuring device of the present invention can be applied to many measuring objects.
かかる本発明では、前記押し当て部材の、前記押し当て面と反対側の面部の中央部に球体を当接させ、前記弾性部材により該球体を介して前記押し当て部材を付勢するようにすることが好ましい。 In the present invention, a sphere is brought into contact with the central portion of the surface of the pressing member opposite to the pressing surface, and the pressing member is urged through the sphere by the elastic member. It is preferable.
これによれば、弾性部材の付勢力を、押し当て部材の、前記押し当て面と反対側の面部の中央部に球体を介して加えることができるので、該押し当て部材と測定対象物との間のひずみゲージに偏荷重が作用して、該ひずみゲージの位置ずれが生じたり、測定対象物へのひずみゲージの部分的な密着性が損なわれたりするのを防止できる。したがって、ひずみ又は応力の測定の信頼性を高めることができる。 According to this, the urging force of the elastic member can be applied to the central portion of the surface portion of the pressing member opposite to the pressing surface via the sphere, so that the pressing member and the measurement object It is possible to prevent the strain gauge from being displaced due to an unbalanced load acting on the strain gauge in the meantime, or the partial adhesion of the strain gauge to the measurement object from being impaired. Therefore, the reliability of strain or stress measurement can be improved.
なお、本発明では、押し当て部材の押し当て面にひずみゲージをあらかじめ接着しておくことが好ましい。また、押し当て部材の押し当て面を板状のゴム材により形成しておくことが好ましい。 In the present invention, it is preferable that a strain gauge is bonded in advance to the pressing surface of the pressing member. Moreover, it is preferable to form the pressing surface of the pressing member with a plate-shaped rubber material.
本発明の一実施形態を図1および図2を参照して説明する。図1は本実施形態のひぞみ測定器の縦断面図であり、図2は該ひずみゲージの動作説明図である。図1を参照して、1は有底筒状の保持部材、2は押し当て部材である。保持部材1の開口端部側(図では下端部側)の端面には、環状の磁石3を収容した環状の磁石ケース4が保持部材1と同心に固着され、該磁石ケース4および磁石3の中心部の貫通穴5が保持部材1の内部に連通している。磁石ケース4および磁石3の内径(貫通穴5の径)は、保持部材1の内径よりも小径であり、磁石ケース4および磁石3の内周縁部は保持部材1の軸心側に張り出している。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a strain measuring instrument of the present embodiment, and FIG. 2 is an operation explanatory view of the strain gauge. With reference to FIG. 1, 1 is a bottomed cylindrical holding member, and 2 is a pressing member. An
押し当て部材2は、金属等の剛体から円柱状の形成された基体ブロック6と、この基体ブロック6の一端面(図では下端面)にそのほぼ全面にわたって固着された円板状のゴム材7とから構成され、このゴム材7の表面(図では下面)が押し当て面8となっている。この押し当て部材2の基体ブロック6は、その軸心を保持部材1の軸心方向に向けて前記貫通穴5に挿入され、その軸心方向(押し当て面8の法線方向)に移動可能に設けられている。押し当て部材2の、前記押し当て面8と反対側の端部(図では上端部)は、貫通穴5から保持部材1の内部空間に突出しており、その保持部材1内の部分(押し当て部材2の基体ブロック6の上端部)の外周には、径方向外方に張り出したフランジ9が基体ブロック6と一体に形成されている。このフランジ9は、図1の如く、押し当て部材2の押し当て面8を含む下端部が保持部材1の開口端部の貫通穴5から外部に突出した状態で前記磁石ケース4の内周縁部(保持部材1の軸心側に張り出した部分)に当接して係止される。
The pressing
押し当て部材2の基体ブロック6の上端面部(保持部材1の内部側の端面部)の中央箇所には凹部10が形成されており、この凹部10内に球体11が収容されている。この球体11は、凹部10の底面の中央部に形成された浅い球面溝12に下端部が当接されて支承されている。また、球体12の上側には、筒状のバネ座部材13が軸心を上下方向(保持部材1の軸心と同方向)に向けて配置されており、このバネ座部材13の貫通孔14の下端周縁が球体12に当接されている。そして、バネ座部材13の下端部外周に形成されたフランジ15と、保持部材1の底面(図では上端の天板面)との間で弾性部材であるスプリング16が若干圧縮された状態で介装されている。したがって、スプリング16は、バネ座部材13および球体11を介して押し当て部材2を下方、すなわち、押し当て面8が保持部材1の開口端部の貫通穴5から突出する方向に付勢している。
A
押し当て部材2の押し当て面8(ゴム材7の下面)の中央箇所には、ひずみゲージ17の表面(図では上面)がその法線方向を押し当て部材2の可動方向(押し当て部材2の軸心方向)に向けて接着剤(図示省略)を介して固着されている。該ひずみゲージ17は公知のものであり、詳細な図示は省略するが、樹脂製のゲージベース上に銅・ニッケル合金等の細い抵抗線あるいは薄膜を固着したものである。そして、このひずみゲージ17から導出されたリード線18が押し当て部材2のゴム材7および基体ブロック6にあらかじめ穿設された貫通孔19を通して保持部材1の内部に導入され、さらに保持部材1の側壁に穿設された貫通孔20を介して外部に導出されている。
At the central portion of the
次に、かかる本実施形態のひずみ測定器による測定を行う手法を説明する。まず、作業者が保持部材1を把持した状態で、図1に示すように、鉄系材質などの磁性材からなる測定対象物Wに対し、そのひずみ又は応力を測定しようとする箇所にひずみゲージ1の裏面(図の下面)を接触させる。そして、この状態で保持部材1の開口端部を測定対象物Wに近づけるように該保持部材1を測定対象物Wに向かって押圧する。このとき、保持部材1の開口端部の磁石3が測定対象物Wにある程度近づくと、磁石3と測定対象物Wとの間に作用する磁力によって、該磁石3の下面(測定対象物W側端面)が測定対象物Wに吸着する。すなわち、図2に示す如く、保持部材1が磁石3を介して測定対象物Wに吸着された状態に保持される。なお、この状態では、作業者は、保持部材1の押圧を解除しても、保持部材1と測定対象物Wとの吸着状態は維持される。
Next, a method for performing measurement using the strain measuring instrument of the present embodiment will be described. First, as shown in FIG. 1, with the operator holding the holding
一方、このとき、押し当て部材2がスプリング16の付勢力に抗して保持部材1に対して上動して、スプリング16が圧縮される。このため、図2に示す如く、前記ひずみゲージ17は、押し当て部材2と測定対象物Wとの間に挟持されるようにして、測定対象物Wに圧接されて密着する。この場合、ひずみゲージ17を測定対象物Wに圧接させる力は、スプリング16から球体11を介して押し当て部材2の凹部10の底面の中央部に作用し、また、押し当て部材2の基体ブロック6が剛体状のものであるため、ひずみゲージ17に偏荷重が作用したりすることなく、均一的に測定対象物Wに圧接される。したがって、測定対象物Wとひずみゲージ17との一体性が充分に確保される。
On the other hand, at this time, the pressing
これにより測定対象物Wのひずみ又は応力の測定を行うことができる状態となる。そして、この状態で、ひずみゲージ17のリード線18を測定用回路装置(図示省略)に接続して、ホイートストンブリッジ回路等を介してひずみゲージ17に通電し、その抵抗値変化を検出することで、測定対象物Wのひずみ又は応力の測定が行われることとなる。
Thereby, it will be in the state which can measure the distortion or the stress of the measuring object W. In this state, the
かかる本実施形態のひずみ測定器によれば、作業者は、保持部材1を磁石3を介して測定対象物Wに吸着させる作業を行えば、その後は、ひずみゲージ17が測定対象物Wに密着して圧接された状態に維持されるので、ひずみゲージ17を測定対象物Wに接着する作業が不要となり、測定作業を簡単に行うことができる。また、測定中に保持部材1を作業者が押圧しつづける必要がないことから、特に測定対象物Wの多数の箇所のひずみ又は応力の測定を行う多点測定では、本実施形態のひずみ測定器をその測定箇所の個数分用意して、それぞれのひずみ測定器を各測定箇所に設置することで、容易に多点測定を行うことができる。さらに、測定後には、ひずみ測定器を測定対象物から離脱させれば、そのひずみ測定器を繰り返し用いて他の測定箇所のひずみ又は応力の測定を行うこともできる。
According to the strain measuring instrument of this embodiment, if the operator performs an operation of attracting the holding
なお、以上説明した実施形態では、保持部材1に、これと別体の磁石3を装着するようにしたが、保持部材1自体を磁石により構成するようにしてもよい。また、前記実施形態では、ひずみゲージ17を押し当て部材2に接着しておくようにしたが、ひずみゲージ17を押し当て部材2に接着せずに、それらを分離しておいてもよい。また、磁石3は電磁石により構成してもよい。さらに、スプリング16のバネ圧を調整するためのネジ等をスプリング16に係合しておき、必要に応じてスプリング16のバネ圧を調整するようにしてもよい。
In the embodiment described above, the
また、本発明のひずみ測定器は磁石を利用するものであるが、磁石が吸着できない測定対象物(コンクリート等)においては、本発明のひずみ測定器の磁石に代えて、吸盤を用い、あるいは、測定対象物を挟むクランプ手段(シャコ万力など)を用いることで、本発明のひずみ測定器と同様の効果を得ることが可能である。 Moreover, although the strain measuring instrument of the present invention uses a magnet, in a measurement object (concrete etc.) that the magnet cannot adsorb, a suction cup is used instead of the magnet of the strain measuring instrument of the present invention, or By using a clamping means (such as a giant clam vise) that sandwiches the measurement object, it is possible to obtain the same effect as the strain measuring instrument of the present invention.
1…保持部材、2…押し当て部材、3…磁石、16…スプリング(弾性部材)、17…ひずみゲージ、W…測定対象物。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記測定対象物に裏面を接触させたひずみゲージの表面に押し当てる押し当て面を有する押し当て部材と、該押し当て部材の外周囲を囲む側壁を有し、該押し当て部材をその押し当て面の略法線方向に移動可能に保持する保持部材と、該保持部材の一端から前記押し当て部材が突出する方向に該押し当て部材を付勢する弾性部材と、前記測定対象物にひずみゲージの裏面を接触させると共に該ひずみゲージの表面に前記押し当て部材の押し当て面を当接させた状態で前記保持部材を前記弾性部材の付勢力に抗してその一端が前記測定対象物に近づくように移動させたとき、該保持部材を磁力により該測定対象物に吸着させるように該保持部材と一体に設けられた磁石とを備えたことを特徴とするひずみ測定器。 A strain measuring instrument for measuring strain or stress of a measuring object made of a magnetic material with a strain gauge,
A pressing member having a pressing surface that presses against the surface of the strain gauge whose back surface is in contact with the measurement object, and a side wall that surrounds the outer periphery of the pressing member, and the pressing member is pressed against the pressing surface. A holding member that is movable in a substantially normal direction, an elastic member that urges the pressing member in a direction in which the pressing member protrudes from one end of the holding member, and a strain gauge on the measurement object. The holding member is opposed to the urging force of the elastic member in a state where the back surface is in contact and the pressing surface of the pressing member is in contact with the surface of the strain gauge so that one end of the holding member approaches the object to be measured. And a magnet provided integrally with the holding member so that the holding member is attracted to the measurement object by magnetic force when moved to the position.
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