JP2000028310A - 樹脂埋設型の歪み量計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】歪み量計測用エレメントの樹脂層への埋設が可
能な歪み量計測装置を提供する。 【解決手段】試験片１は、金属丸棒材製で矩形状の有底
穴２１などを形成した試験片本体２、ポリアミド樹脂フ
ィルム材製で有底穴２１の底部に嵌込まれる下側電気絶
縁層３、下側電気絶縁層３上に配設されたストレインゲ
ージ９１、ふっ素樹脂被覆シールド線を用いたリード線
９２、２個のはんだ付け用の端子９４を持つ端子台９
３、ストレインゲージ９１などを覆って配置されて下側
電気絶縁層３と同一の材質・寸法を持つ上側電気絶縁層
４、上側電気絶縁層４の上面などを覆って常温硬化型シ
リコーンゴム材を用いて形成されたバッファ層５、絶縁
テープをバッファ層５の上面を含めた試験片本体２の周
囲に巻き付けて形成した絶縁テープ巻回層に液状のエポ
キシ樹脂を真空含浸後，約１５０〔℃〕で加熱硬化処理
を施すことで形成された電気絶縁模擬層６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ストレインゲー
ジ等の歪み量計測用エレメントを用いる歪み量計測装置
に係わり、歪み量計測用エレメントの樹脂層への埋設が
可能となるように改良したその構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種の機器に発生する歪み量や応力量の
実際値を把握するために、ストレインゲージ等の歪み量
計測用エレメントを用いた歪み量計測装置が広く用いら
れている。ストレインゲージを歪み量計測用エレメント
に採用した歪み量計測装置では、各種の機器の歪み量を
計測すべき部位に公知のストレインゲージを貼り付け、
ストレインゲージの電気出力をリード線を介して取り出
し、公知の歪み計で歪み量の実際値を計測するようにし
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来技術による歪み量計測装置では、ストレインゲー
ジが樹脂層に埋設されることが考慮されていない。この
ために、例えば、エポキシ樹脂等を用いて樹脂処理され
る電気機械などの要部の歪み量をストレインゲージを用
いて計測しようとすると、樹脂層に特有の公知の硬化時
応力などに係わる影響をストレインゲージが受けてしま
うことで、計測誤差が極めて大きくなっていた。また、
電気機械に適用するストレインゲージ用としては、前記
リード線に合成樹脂材で被覆された絶縁電線を用いるこ
とが必要になるが、このリード線の導体部と被覆層との
隙間に真空含浸処理される前記樹脂処理用の樹脂が侵入
してリード線の柔軟性が失われることで、リード線の歪
み計への接続作業が極めて困難になっていた。

【０００４】前記のような理由で、樹脂処理される機器
に対しては、ストレインゲージを用いての歪み量や応力
量の実際値の把握はほとんど実施されていない。しかし
ながら、各種の機器の一層の高性能化や小型化を追求す
る上から、機器に発生する歪み量や応力量の実際値を把
握することの必要性が増大してきている。このようなこ
とから、樹脂処理される機器に対して適用が可能な、ス
トレインゲージ等の歪み量計測用エレメントを用いる歪
み量計測装置が強く要望されるようになってきている。

【０００５】この発明は、前述の従来技術の問題点に鑑
みなされたものであり、その目的は、歪み量計測用エレ
メントの樹脂層への埋設が可能な歪み量計測装置を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明では前述の目的
は、 １）歪み量を計測する部位に装着されると共に樹脂層に
埋設される歪み量計測用エレメントと、歪み量計測用エ
レメントに接続されると共に樹脂層を貫通して配設され
るリード線と、リード線の歪み量計測用エレメント側の
端部と歪み量計測用エレメントとを覆うバッファ層とを
備え、バッファ層に前記樹脂層に対しての親和性が小さ
くしかもゴム弾性を有する材料を用いる構成とするこ
と、により達成される。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を、歪
み量検定用の試験片に適用した事例を対象として図１〜
図３を参照して詳細に説明する。ここで、図１は、この
発明の実施の形態の一例による樹脂埋設型の歪み量計測
装置を備えた試験片の後記する図２におけるＡ−Ａ断面
破断部を含む側面図である。また、図２は一部破断した
図１におけるＢ矢視図であり、図３は、図１に用いた歪
み量計測装置を説明する説明図である。なお図２におけ
る破断部は、図１における、電気絶縁模擬層，バッファ
層および上側電気絶縁層を除去して示している。

【０００８】図１〜図３において、１は、試験片本体２
と、試験片本体２の歪み量を計測する部位に配置された
公知のストレインゲージ９１と、リード線９２と、端子
台９３と、下側電気絶縁層３と、上側電気絶縁層４と、
バッファ層５と、電気絶縁模擬層６とを備えた試験片で
ある。試験片１では、試験片本体２には金属丸棒材が用
いられ、ストレインゲージ９１を装着する部位に矩形状
の有底穴２１と、有底穴２１に連通してリード線９２を
収納するための凹溝２２が形成されている。下側電気絶
縁層３は、ポリイミド樹脂フィルム材を用いて矩形状に
形成され、有底穴２１の底部に装着されている。ストレ
インゲージ９１は、この下側電気絶縁層３上に配設され
ている。

【０００９】リード線９２には、ふっ素樹脂材製の被覆
層と導体としてより線を用いた柔軟な口出線が採用され
ている。リード線９２の被覆層にふっ素樹脂材を用いた
理由は、電気絶縁模擬層６の形成時の高温に耐えるよう
にするためである。また、リード線９２には、３本の導
体を持つ口出線（図３を参照）が選定されている。端子
台９３は、２個のはんだ付け用の端子９４を持ち、スト
レインゲージ９１とリード線９２の導体とを接続する。
この端子台９３も、下側電気絶縁層３上に配設されてい
る。上側電気絶縁層４は、下側電気絶縁層３と同様にポ
リイミド樹脂フィルム材を用いて下側電気絶縁層３と同
形に形成され、ストレインゲージ９１，端子台９３およ
びリード線９２の端末部を覆って配置されている。

【００１０】バッファ層５には、電気絶縁模擬層６に用
いられるエポキシ樹脂との親和性が小さく，しかもゴム
弾性とエポキシ樹脂と同等の耐熱度とを持ちながら施工
が容易なことで、常温硬化型シリコーンゴム材が選定さ
れ使用されている。このバッファ層５は、有底穴２１内
の上側電気絶縁層４の上面と，凹溝２２内のリード線９
２の端子台９３側の端末部とを覆って形成されている。
電気絶縁模擬層６は、電気機械が持つ電気絶縁用の樹脂
層を模擬したものであって、前記樹脂層が持つものと同
等の構成に設定されている。すなわち、試験片１では、
電気絶縁模擬層６では、公知の絶縁テープをバッファ層
５の上面部を含めた試験片本体２の周囲に巻き付けて、
まず、絶縁テープの巻回層が形成される。この絶縁テー
プ巻回層にエポキシ樹脂モノマーと硬化剤からなる液状
のエポキシ樹脂を真空含浸し、液状のエポキシ樹脂を含
む絶縁テープ巻回層に約１５０〔℃〕の温度で加熱硬化
処理を施すことで電気絶縁模擬層６が完成される。

【００１１】また試験片１では、ストレインゲージ９１
は、図３に示したように、共に公知のブリッジヘッド９
９，歪み計９８，ゲージブリッジ用電源９７と共に歪み
量計測装置９を構成している。そうして、リード線９２
は、端子台９３を介してストレインゲージ９１をブリッ
ジヘッド９９に接続しており、歪み量計測装置９は、い
わゆる１ゲージ法（３線式）のホイートストンブリッジ
を形成している。したがって、リード線９２の反端子台
９３側の端末は、電気絶縁模擬層６を貫通して試験片１
から引き出されている。

【００１２】図１〜図３に示すこの発明の実施の形態の
一例による樹脂埋設型の歪み量計測装置を備えた試験片
１では前述の構成としたので、電気絶縁模擬層６の形成
時においては、シリコーンゴム材がエポキシ樹脂に対す
る親和性が小さいことで、バッファ層５と電気絶縁模擬
層６とは密着することはない。したがって、バッファ層
５はゴム弾性をそのまま保持することができる。そうし
て、シリコーンゴム材がゴム弾性を持つことで、エポキ
シ樹脂の硬化時に発生する公知の硬化収縮に伴う硬化時
応力などのストレインゲージに加わる外力がバッファ層
５で吸収されて大幅に低減される。

【００１３】発明者らは、試験片１に対して、電気絶縁
模擬層６への液状のエポキシ樹脂の真空含浸前（樹脂含
浸前）の時点と、電気絶縁模擬層６の加熱硬化処理後
（樹脂硬化後）の時点のそれぞれにおいて、引張試験を
実施した。これ等試験の結果を総合して、図１による試
験片の引張試験結果を示すグラフとして図４に示す。図
４では、横軸に試験片１に加えた引張荷重Ｐの値を、縦
軸に引張荷重Ｐに対応して歪み量計測装置９で得られた
歪み量εの値を示している。図４を視察すると、ストレ
インゲージ９１で得られる歪み量εは樹脂含浸前と樹脂
硬化後とで実質的に同等であり、電気絶縁模擬層６に特
有の公知の硬化時応力がストレインゲージ９１に影響を
与えていないことを確認することができた。

【００１４】また、リード線９２の端子台９３側の端末
がバッファ層５によって覆われているので、電気絶縁模
擬層６の形成時に、液状のエポキシ樹脂がリード線９２
の導体部と被覆層との隙間に侵入することはない。これ
によりリード線９２は、電気絶縁模擬層６を貫通して引
き出されるにもかかわらず、その柔軟性を保つことがで
きる。このことで、リード線９２のブリッジヘッド９９
への接続を容易に行うことができた。

【００１５】なお、前述した試験片１が持つと同様の構
成方法は、任意の構造の樹脂層に埋設されて各種の機器
に用いられるストレインゲージ９１に適用が可能であ
り、これによって、ストレインゲージ９１が樹脂層に埋
設されることを考慮していない前記従来技術の問題点の
解決が可能となる。その際、リード線９２の被覆層，バ
ッファ層５，下側電気絶縁層３，上側電気絶縁層４など
に用いる材料としては、各種の機器が持つ樹脂層の構造
・使用材料などに対応させた適切なものを選択するべき
ことは勿論のことである。

【００１６】

【発明の効果】この発明になる樹脂埋設型の歪み量計測
装置においては、前記課題を解決するための手段の項で
述べた構成とすることにより、バッファ層によって樹脂
層の形成時に発生する硬化時応力のストレインゲージ９
１への影響が防止され、歪み量の高精度な計測が可能と
なり、また、バッファ層によってリード線の導体部と被
覆層との隙間への樹脂層用の樹脂の侵入が防止され、リ
ード線の柔軟性の維持が可能となる、との効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態の一例による樹脂埋設型
の歪み量計測装置を備えた試験片の後記する図２におけ
るＡ−Ａ断面破断部を含む側面図

【図２】一部破断した図１におけるＢ矢視図

【図３】図１に用いた歪み量計測装置を説明する説明図

【図４】図１による試験片の引張試験結果を示すグラフ

【符号の説明】

１ 試験片 ２ 試験片本体 ２１ 有底穴 ３ 下側電気絶縁層 ４ 上側電気絶縁層 ５ バッファ層 ６ 電気絶縁模擬層 ９１ ストレインゲージ ９２ リード線 ９３ 端子台 ９４ 端子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】歪み量を計測する部位に装着されると共に
   樹脂層に埋設される歪み量計測用エレメントと、歪み量
   計測用エレメントに接続されると共に樹脂層を貫通して
   配設されるリード線と、リード線の歪み量計測用エレメ
   ント側の端部と歪み量計測用エレメントとを覆うバッフ
   ァ層とを備え、バッファ層に前記樹脂層に対しての親和
   性が小さくしかもゴム弾性を有する材料を用いることを
   特徴とする樹脂埋設型の歪み量計測装置。