JP2002168710A - 軸体の歪み測定方法および装置 - Google Patents
軸体の歪み測定方法および装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 軸体に生じる長さ方向の歪みをより正確に測
定することが可能な歪み測定方法および測定装置を提供
する。 【解決手段】 回転軸１の長さ方向に離間する２箇所に
足場部材２，３を固定し、足場部材２には足場部材３に
向けて長さ方向に延在するように棒状部材４を固定し、
足場部材３と棒状部材４の先端との間にロードセル５を
介在させたうえで回転軸１に力を加えて歪みを生じさ
せ、足場部材２，３間に生じる歪み量に等しい足場部材
３と棒状部材４の先端との間の距離の変化をロードセル
５によって検出し、この距離の変化に基づいて回転軸１
の長さ方向の歪み量を算出する。
定することが可能な歪み測定方法および測定装置を提供
する。 【解決手段】 回転軸１の長さ方向に離間する２箇所に
足場部材２，３を固定し、足場部材２には足場部材３に
向けて長さ方向に延在するように棒状部材４を固定し、
足場部材３と棒状部材４の先端との間にロードセル５を
介在させたうえで回転軸１に力を加えて歪みを生じさ
せ、足場部材２，３間に生じる歪み量に等しい足場部材
３と棒状部材４の先端との間の距離の変化をロードセル
５によって検出し、この距離の変化に基づいて回転軸１
の長さ方向の歪み量を算出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、軸体に生じる長さ
方向の歪みを測定する歪み測定方法および測定装置に関
する。
方向の歪みを測定する歪み測定方法および測定装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】軸体に何らかの力が加えられたときに当
該軸体に生じる長さ方向の歪みは、トルクの伝達に伴う
捻れによるせん断歪みと比べると格段に小さく、測定が
非常に困難であることは周知の事実である。
該軸体に生じる長さ方向の歪みは、トルクの伝達に伴う
捻れによるせん断歪みと比べると格段に小さく、測定が
非常に困難であることは周知の事実である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
鑑みてなされたものであり、軸体に生じる長さ方向の歪
みをより正確に測定することが可能な歪み測定方法およ
び測定装置を提供することを目的としている。
鑑みてなされたものであり、軸体に生じる長さ方向の歪
みをより正確に測定することが可能な歪み測定方法およ
び測定装置を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段として、次のような構成の歪み測定方法および
測定装置を採用する。すなわち本発明に係る請求項１記
載の軸体の歪み測定方法は、軸体に力を加えたときに生
じる長さ方向の歪みを測定する歪み測定方法であって、
前記軸体の長さ方向に離間する２箇所に足場部材を固定
し、一方の足場部材には他方の足場部材に向けて前記長
さ方向に延在するように棒状部材を固定し、前記他方の
足場部材と前記棒状部材の先端との間にロードセルを介
在させたうえで前記軸体に力を加えて歪みを生じさせ、
両足場部材間に生じる歪み量に等しい前記他方の足場部
材と前記棒状部材の先端との間の距離の変化を前記ロー
ドセルによって検出し、この距離の変化に基づいて前記
軸体の長さ方向の歪み量を算出することを特徴とする。
めの手段として、次のような構成の歪み測定方法および
測定装置を採用する。すなわち本発明に係る請求項１記
載の軸体の歪み測定方法は、軸体に力を加えたときに生
じる長さ方向の歪みを測定する歪み測定方法であって、
前記軸体の長さ方向に離間する２箇所に足場部材を固定
し、一方の足場部材には他方の足場部材に向けて前記長
さ方向に延在するように棒状部材を固定し、前記他方の
足場部材と前記棒状部材の先端との間にロードセルを介
在させたうえで前記軸体に力を加えて歪みを生じさせ、
両足場部材間に生じる歪み量に等しい前記他方の足場部
材と前記棒状部材の先端との間の距離の変化を前記ロー
ドセルによって検出し、この距離の変化に基づいて前記
軸体の長さ方向の歪み量を算出することを特徴とする。
【０００５】本発明に係る請求項２記載の軸体の歪み測
定装置は、軸体に力を加えたときに生じる長さ方向の歪
みを測定する歪み測定装置であって、前記軸体の長さ方
向に離間する２箇所に固定された足場部材と、一方の足
場部材に、他方の足場部材に向けて前記長さ方向に延在
するように固定された棒状部材と、前記他方の足場部材
と前記棒状部材の先端との間に介在させたロードセルと
を備えることを特徴とする。
定装置は、軸体に力を加えたときに生じる長さ方向の歪
みを測定する歪み測定装置であって、前記軸体の長さ方
向に離間する２箇所に固定された足場部材と、一方の足
場部材に、他方の足場部材に向けて前記長さ方向に延在
するように固定された棒状部材と、前記他方の足場部材
と前記棒状部材の先端との間に介在させたロードセルと
を備えることを特徴とする。
【０００６】請求項３記載の軸体の歪み測定装置は、請
求項２記載の軸体の歪み測定装置において、前記棒状部
材の先端を先細に形成して前記ロードセルに対し点接触
させたことを特徴とする。
求項２記載の軸体の歪み測定装置において、前記棒状部
材の先端を先細に形成して前記ロードセルに対し点接触
させたことを特徴とする。
【０００７】請求項４記載の軸体の歪み測定装置は、請
求項２または３記載の軸体の歪み測定装置において、前
記棒状部材と前記ロードセルとの組み合わせが、２つの
前記足場部材間に複数設けられていることを特徴とす
る。
求項２または３記載の軸体の歪み測定装置において、前
記棒状部材と前記ロードセルとの組み合わせが、２つの
前記足場部材間に複数設けられていることを特徴とす
る。
【０００８】請求項５記載の軸体の歪み測定装置は、請
求項４記載の軸体の歪み測定装置において、前記複数の
棒状部材とロードセルとの組み合わせが、前記軸体の周
方向に等間隔に配置されていることを特徴とする。
求項４記載の軸体の歪み測定装置において、前記複数の
棒状部材とロードセルとの組み合わせが、前記軸体の周
方向に等間隔に配置されていることを特徴とする。
【０００９】本発明においては、２つの足場部材間に生
じる歪み量に等しい距離の変化を他方の足場部材と棒状
部材の先端との間に発現させ、この間の距離の変化をロ
ードセルによって検出する。２つの足場部材の間隔は如
何様にも設定可能であるから、間隔を広く確保すれば、
その分だけ距離の変化（歪み量に等しい）も大きくな
る。これにより、歪みの測定が容易に、かつ正確に行え
る。
じる歪み量に等しい距離の変化を他方の足場部材と棒状
部材の先端との間に発現させ、この間の距離の変化をロ
ードセルによって検出する。２つの足場部材の間隔は如
何様にも設定可能であるから、間隔を広く確保すれば、
その分だけ距離の変化（歪み量に等しい）も大きくな
る。これにより、歪みの測定が容易に、かつ正確に行え
る。
【００１０】なお、棒状部材の先端は先細に形成し、ロ
ードセルに対して点接触させることが望ましい。こうし
ておくことで、軸体に捻れや撓み、せん断方向の変形が
生じた場合でも、棒状部材の先端がロードセルの検出面
上を無理なく滑り、捻れや撓み、せん断方向の変形がロ
ードセルに影響を及ぼし難くなるので、歪みの測定が正
確に行える。
ードセルに対して点接触させることが望ましい。こうし
ておくことで、軸体に捻れや撓み、せん断方向の変形が
生じた場合でも、棒状部材の先端がロードセルの検出面
上を無理なく滑り、捻れや撓み、せん断方向の変形がロ
ードセルに影響を及ぼし難くなるので、歪みの測定が正
確に行える。
【００１１】また、本発明においては、棒状部材とロー
ドセルとの組み合わせを、２つの足場部材間に複数設け
ることが望ましい。さらに、複数の棒状部材とロードセ
ルとの組み合わせは軸体の周方向に等間隔に配置される
ことが望ましい。棒状部材とロードセルとを１基ずつし
か設置していないと、軸体に捻れや撓みが生じた場合、
これによる変形があたかも長さ方向の歪みであるように
検出されてしまう。そこで、棒状部材とロードセルとの
組み合わせを、２つの足場部材間に複数設け、個々のロ
ードセルの検出結果から捻れや撓みによる変形を知見す
ることで、正確な歪みの測定が可能となる。
ドセルとの組み合わせを、２つの足場部材間に複数設け
ることが望ましい。さらに、複数の棒状部材とロードセ
ルとの組み合わせは軸体の周方向に等間隔に配置される
ことが望ましい。棒状部材とロードセルとを１基ずつし
か設置していないと、軸体に捻れや撓みが生じた場合、
これによる変形があたかも長さ方向の歪みであるように
検出されてしまう。そこで、棒状部材とロードセルとの
組み合わせを、２つの足場部材間に複数設け、個々のロ
ードセルの検出結果から捻れや撓みによる変形を知見す
ることで、正確な歪みの測定が可能となる。
【００１２】本発明に係る請求項６記載の軸体の歪み測
定方法は、軸体を回転させたときに生じる長さ方向の歪
みを測定する歪み測定方法であって、前記軸体表面のあ
る箇所に、前記軸体の周方向の歪みを検出する第１の歪
みゲージを貼設するとともに前記長さ方向の歪みを検出
する第２の歪みゲージを貼設し、前記第１、第２の歪み
ゲージの貼設箇所から前記周方向の一方に１／４周した
箇所に、前記周方向の歪みを検出する第３の歪みゲージ
を貼設するとともに前記長さ方向の歪みを検出する第４
の歪みゲージを貼設し、前記第３、第４の歪みゲージの
貼設箇所から前記周方向の一方に１／４周した箇所に、
前記周方向の歪みを検出する第５の歪みゲージを貼設す
るとともに前記長さ方向の歪みを検出する第６の歪みゲ
ージを貼設し、前記第５、第６の歪みゲージの貼設箇所
から前記周方向の一方に１／４周した箇所に、前記周方
向の歪みを検出する第７の歪みゲージを貼設するととも
に前記長さ方向の歪みを検出する第８の歪みゲージを貼
設し、前記第１、第５、第６、第２、第３、第７、第
８、第４の歪みゲージの順に配列されたブリッジを構成
したうえで前記軸体を回転させて歪みを生じさせ、前記
第１、第４の歪みゲージ間の接点、および前記第２、第
３の歪みゲージ間の接点の両接点間に電圧を印加し、前
記第５、第６の歪みゲージ間の接点、および前記第７、
第８の歪みゲージ間の接点の両接点間の出力電圧を測定
し、該出力電圧の大きさに基づいて前記軸体の長さ方向
の歪みを算出することを特徴とする。
定方法は、軸体を回転させたときに生じる長さ方向の歪
みを測定する歪み測定方法であって、前記軸体表面のあ
る箇所に、前記軸体の周方向の歪みを検出する第１の歪
みゲージを貼設するとともに前記長さ方向の歪みを検出
する第２の歪みゲージを貼設し、前記第１、第２の歪み
ゲージの貼設箇所から前記周方向の一方に１／４周した
箇所に、前記周方向の歪みを検出する第３の歪みゲージ
を貼設するとともに前記長さ方向の歪みを検出する第４
の歪みゲージを貼設し、前記第３、第４の歪みゲージの
貼設箇所から前記周方向の一方に１／４周した箇所に、
前記周方向の歪みを検出する第５の歪みゲージを貼設す
るとともに前記長さ方向の歪みを検出する第６の歪みゲ
ージを貼設し、前記第５、第６の歪みゲージの貼設箇所
から前記周方向の一方に１／４周した箇所に、前記周方
向の歪みを検出する第７の歪みゲージを貼設するととも
に前記長さ方向の歪みを検出する第８の歪みゲージを貼
設し、前記第１、第５、第６、第２、第３、第７、第
８、第４の歪みゲージの順に配列されたブリッジを構成
したうえで前記軸体を回転させて歪みを生じさせ、前記
第１、第４の歪みゲージ間の接点、および前記第２、第
３の歪みゲージ間の接点の両接点間に電圧を印加し、前
記第５、第６の歪みゲージ間の接点、および前記第７、
第８の歪みゲージ間の接点の両接点間の出力電圧を測定
し、該出力電圧の大きさに基づいて前記軸体の長さ方向
の歪みを算出することを特徴とする。
【００１３】本発明においては、軸体を回転させたと
き、軸体の捻れに伴って軸体表面に生じる引張応力およ
び圧縮応力がすべての歪みゲージによって検出される
が、これらはブリッヂ内ですべて相殺されてしまう。ま
た、軸体に撓みが生じると、これに伴って軸体表面には
１／２周だけ離間した位置にそれぞれ引張応力と圧縮応
力とが生じるが、これらもブリッジ内で互いに相殺され
てしまう。
き、軸体の捻れに伴って軸体表面に生じる引張応力およ
び圧縮応力がすべての歪みゲージによって検出される
が、これらはブリッヂ内ですべて相殺されてしまう。ま
た、軸体に撓みが生じると、これに伴って軸体表面には
１／２周だけ離間した位置にそれぞれ引張応力と圧縮応
力とが生じるが、これらもブリッジ内で互いに相殺され
てしまう。
【００１４】しかしながら、軸体に生じる長さ方向の歪
みだけは第２、第４、第６、第８の歪みゲージで検出さ
れてしかもブリッジ内で相殺されず、実際の歪みを示す
値の４倍の電圧を出力する。つまり、長さ方向の歪みだ
けを検出し、さらに通常の出力電圧を４倍に増幅して出
力することになるので、測定が容易に、かつ正確に行え
る。
みだけは第２、第４、第６、第８の歪みゲージで検出さ
れてしかもブリッジ内で相殺されず、実際の歪みを示す
値の４倍の電圧を出力する。つまり、長さ方向の歪みだ
けを検出し、さらに通常の出力電圧を４倍に増幅して出
力することになるので、測定が容易に、かつ正確に行え
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明に係る第１の実施形態を図
１に示して説明する。以下では、本発明を、船舶が推進
力を生むためのプロペラについて、このプロペラが発揮
し得る推力を計測するために、回転軸１に作用する圧縮
方向の歪みを測定する場合に適用した例について説明す
る。図１はプロペラの回転軸に設置した測定装置の構成
を示す。図において、符号１は回転軸（軸体）、２，３
は回転軸１の長さ方向に離間する２箇所に固定された足
場部材、４は足場部材２に基端を固定されて足場部材３
に向けて長さ方向に延在する棒状部材、５は足場部材３
と棒状部材４の先端との間に介在させたロードセル、６
はロードセル５の出力を信号に変換する変換器、７は変
換された信号を送信するアンテナ、８は受信機、９は演
算機能を備える測定システムである。
１に示して説明する。以下では、本発明を、船舶が推進
力を生むためのプロペラについて、このプロペラが発揮
し得る推力を計測するために、回転軸１に作用する圧縮
方向の歪みを測定する場合に適用した例について説明す
る。図１はプロペラの回転軸に設置した測定装置の構成
を示す。図において、符号１は回転軸（軸体）、２，３
は回転軸１の長さ方向に離間する２箇所に固定された足
場部材、４は足場部材２に基端を固定されて足場部材３
に向けて長さ方向に延在する棒状部材、５は足場部材３
と棒状部材４の先端との間に介在させたロードセル、６
はロードセル５の出力を信号に変換する変換器、７は変
換された信号を送信するアンテナ、８は受信機、９は演
算機能を備える測定システムである。
【００１６】足場部材２，３はいずれも環形状をなし、
ともに２分割されるようになっており、回転軸１を両側
から挟むようにして取り付けられ、両分割体２ａ，２
ｂ、および両分割体３ａ，３ｂをそれぞれボルト・ナッ
ト（図示略）で締結することによって回転軸１に固定さ
れている。
ともに２分割されるようになっており、回転軸１を両側
から挟むようにして取り付けられ、両分割体２ａ，２
ｂ、および両分割体３ａ，３ｂをそれぞれボルト・ナッ
ト（図示略）で締結することによって回転軸１に固定さ
れている。
【００１７】棒状部材４とロードセル５の組み合わせ
は、回転軸１の周方向に１８０゜離間して２組配置され
ている。棒状部材４の先端は先細に形成されており、ロ
ードセル５の検出面に対し点接触している。また、ロー
ドセル５は足場部材３に固定されている。
は、回転軸１の周方向に１８０゜離間して２組配置され
ている。棒状部材４の先端は先細に形成されており、ロ
ードセル５の検出面に対し点接触している。また、ロー
ドセル５は足場部材３に固定されている。
【００１８】上記の装置を用いて回転軸１に生じる長さ
方向の歪みを測定する手順を説明する。言うまでもな
く、歪みの測定はプロペラによる推進力によって船舶を
航行させながら行う。そして、高速で回転する回転軸１
に２つの足場部材２，３間に生じる歪み量に等しい距離
の変化を、足場部材３と棒状部材４の先端との間に発現
させ、この間の距離の変化をロードセル５によって検出
する。ロードセル５の出力は変換器６によって信号に変
換されてアンテナ７から発信され、受信機８に受信さて
測定システム９によって演算処理され、正確な歪み量が
算出される。
方向の歪みを測定する手順を説明する。言うまでもな
く、歪みの測定はプロペラによる推進力によって船舶を
航行させながら行う。そして、高速で回転する回転軸１
に２つの足場部材２，３間に生じる歪み量に等しい距離
の変化を、足場部材３と棒状部材４の先端との間に発現
させ、この間の距離の変化をロードセル５によって検出
する。ロードセル５の出力は変換器６によって信号に変
換されてアンテナ７から発信され、受信機８に受信さて
測定システム９によって演算処理され、正確な歪み量が
算出される。
【００１９】足場部材２，３の間隔は、例えば歪みゲー
ジ等を用いて歪みを検出する場合に対象となるエリアよ
りも格段に広く確保することができるので、その分、歪
み量も大きい。したがって、これに等しい足場部材３と
棒状部材４の先端との間の距離の変化も大きくなるか
ら、ロードセル５によっても捉え易く、歪みの測定が容
易に、かつ正確に行える。
ジ等を用いて歪みを検出する場合に対象となるエリアよ
りも格段に広く確保することができるので、その分、歪
み量も大きい。したがって、これに等しい足場部材３と
棒状部材４の先端との間の距離の変化も大きくなるか
ら、ロードセル５によっても捉え易く、歪みの測定が容
易に、かつ正確に行える。
【００２０】回転軸１にはトルクの伝達に伴う捻れや撓
みも生じるが、棒状部材４の先端を先細に形成し、ロー
ドセル５に対して点接触させているので、棒状部材４が
ロードセル５の検出面上を無理なく滑り、捻れや撓み、
せん断方向の変形がロードセル５に影響を及ぼし難くな
る。これにより、歪みの測定がさらに正確に行える。
みも生じるが、棒状部材４の先端を先細に形成し、ロー
ドセル５に対して点接触させているので、棒状部材４が
ロードセル５の検出面上を無理なく滑り、捻れや撓み、
せん断方向の変形がロードセル５に影響を及ぼし難くな
る。これにより、歪みの測定がさらに正確に行える。
【００２１】また、本実施形態では、棒状部材４とロー
ドセル５との組み合わせを、足場部材２，３間に２組設
け、かつそれらを等間隔に配置している。棒状部材４と
ロードセル５とを１基ずつしか設置していないと、捻れ
や撓みによる変形があたかも圧縮方向の歪みであるよう
に検出されてしまう。そこで、上記のように構成し、個
々のロードセル５の検出結果から捻れや撓みによる変形
を知見することで正確な歪みの測定が可能となる。具体
的には、個々のロードセル５の検出結果から、足場部材
３と棒状部材４の先端との間の距離の変化の平均値を求
めてこれを回転軸１の圧縮方向の歪み量と見なすように
する。撓みによる変形は、回転軸１表面で周方向に１８
０゜離間した箇所どうしなら相殺されるからである。
ドセル５との組み合わせを、足場部材２，３間に２組設
け、かつそれらを等間隔に配置している。棒状部材４と
ロードセル５とを１基ずつしか設置していないと、捻れ
や撓みによる変形があたかも圧縮方向の歪みであるよう
に検出されてしまう。そこで、上記のように構成し、個
々のロードセル５の検出結果から捻れや撓みによる変形
を知見することで正確な歪みの測定が可能となる。具体
的には、個々のロードセル５の検出結果から、足場部材
３と棒状部材４の先端との間の距離の変化の平均値を求
めてこれを回転軸１の圧縮方向の歪み量と見なすように
する。撓みによる変形は、回転軸１表面で周方向に１８
０゜離間した箇所どうしなら相殺されるからである。
【００２２】以上のことから、回転軸１に生じる長さ方
向の歪みをより正確に測定して、プロペラが発揮し得る
推力を計測することができる。
向の歪みをより正確に測定して、プロペラが発揮し得る
推力を計測することができる。
【００２３】なお、本実施形態では棒状部材４とロード
セル５との組み合わせを２組設けたが、それ以上、例え
ば３組、４組設けても構わない。ただしいずれの場合も
各組が回転軸１の周方向に等間隔に配置されることが望
ましい。
セル５との組み合わせを２組設けたが、それ以上、例え
ば３組、４組設けても構わない。ただしいずれの場合も
各組が回転軸１の周方向に等間隔に配置されることが望
ましい。
【００２４】次に、本発明に係る第２の実施形態を図２
ないし図５に示して説明する。本実施形態では、図２に
示すように、回転軸１表面のある箇所に、回転軸１の周
方向の歪みを検出する第１の歪みゲージ１１を貼設する
とともに長さ方向の歪みを検出する第２の歪みゲージ１
２を貼設する。
ないし図５に示して説明する。本実施形態では、図２に
示すように、回転軸１表面のある箇所に、回転軸１の周
方向の歪みを検出する第１の歪みゲージ１１を貼設する
とともに長さ方向の歪みを検出する第２の歪みゲージ１
２を貼設する。
【００２５】同じく、第１、第２の歪みゲージ１１，１
２の貼設箇所から周方向の一方に１／４周した箇所に、
周方向の歪みを検出する第３の歪みゲージ１３を貼設す
るとともに長さ方向の歪みを検出する第４の歪みゲージ
１４を貼設する。同じく、第３、第４の歪みゲージ１
３，１４の貼設箇所から周方向の一方に１／４周した箇
所に、周方向の歪みを検出する第５の歪みゲージ１５を
貼設するとともに長さ方向の歪みを検出する第６の歪み
ゲージ１６を貼設する。
２の貼設箇所から周方向の一方に１／４周した箇所に、
周方向の歪みを検出する第３の歪みゲージ１３を貼設す
るとともに長さ方向の歪みを検出する第４の歪みゲージ
１４を貼設する。同じく、第３、第４の歪みゲージ１
３，１４の貼設箇所から周方向の一方に１／４周した箇
所に、周方向の歪みを検出する第５の歪みゲージ１５を
貼設するとともに長さ方向の歪みを検出する第６の歪み
ゲージ１６を貼設する。
【００２６】さらに、第５、第６の歪みゲージ１５，１
６の貼設箇所から周方向の一方に１／４周した箇所に、
周方向の歪みを検出する第７の歪みゲージ１７を貼設す
るとともに長さ方向の歪みを検出する第８の歪みゲージ
１８を貼設する。そして、これら第１〜第８の各歪みゲ
ージ１１〜１８を、図３に示すように第１、第５、第
６、第２、第３、第７、第８、第４の順に配列したブリ
ッジ回路を構成する。
６の貼設箇所から周方向の一方に１／４周した箇所に、
周方向の歪みを検出する第７の歪みゲージ１７を貼設す
るとともに長さ方向の歪みを検出する第８の歪みゲージ
１８を貼設する。そして、これら第１〜第８の各歪みゲ
ージ１１〜１８を、図３に示すように第１、第５、第
６、第２、第３、第７、第８、第４の順に配列したブリ
ッジ回路を構成する。
【００２７】上記のような機器の設置を終えたら、第１
の実施形態と同様に、プロペラによる推進力によって船
舶を航行させながら測定を行う。まず、回転軸１を高速
で回転させながら、第１、第４の歪みゲージ１１，１４
間の接点Ａ、および第２、第３の歪みゲージ１２，１３
間の接点Ｂの両接点間に電圧を印加し、第５、第６の歪
みゲージ１５，１６間の接点Ｃ、および第７、第８の歪
みゲージ１７，１８間の接点Ｄの両接点間の出力電圧を
測定する。そして、接点Ｃ，Ｄ間の出力電圧の大きさに
基づいて回転軸１の長さ方向の歪みを算出する。
の実施形態と同様に、プロペラによる推進力によって船
舶を航行させながら測定を行う。まず、回転軸１を高速
で回転させながら、第１、第４の歪みゲージ１１，１４
間の接点Ａ、および第２、第３の歪みゲージ１２，１３
間の接点Ｂの両接点間に電圧を印加し、第５、第６の歪
みゲージ１５，１６間の接点Ｃ、および第７、第８の歪
みゲージ１７，１８間の接点Ｄの両接点間の出力電圧を
測定する。そして、接点Ｃ，Ｄ間の出力電圧の大きさに
基づいて回転軸１の長さ方向の歪みを算出する。
【００２８】図４には、トルクの伝達に伴う捻れによっ
て回転軸１の表面に生じる引張応力αｔまたは圧縮応力
αｃ、撓みによって回転軸１の表面に生じる引張応力β
ｔまたは圧縮応力βｃ、推力の伝達に伴う圧縮によって
回転軸１の表面に生じる圧縮応力γｃが、いずれの歪み
ゲージにどのように検出されるかを示し、図５には、上
記の各引張応力、および各圧縮応力が作用する方向を示
している。
て回転軸１の表面に生じる引張応力αｔまたは圧縮応力
αｃ、撓みによって回転軸１の表面に生じる引張応力β
ｔまたは圧縮応力βｃ、推力の伝達に伴う圧縮によって
回転軸１の表面に生じる圧縮応力γｃが、いずれの歪み
ゲージにどのように検出されるかを示し、図５には、上
記の各引張応力、および各圧縮応力が作用する方向を示
している。
【００２９】第１、第２、第３、第４の歪みゲージ１
１，１２，１３，１４には、引張応力αｔの＋（プラ
ス）周方向成分が、第５、第６、第７、第８の歪みゲー
ジ１５，１６，１７，１８には、圧縮応力αｃの−（マ
イナス）周方向成分がそれぞれ検出される。しかしなが
ら、引張応力αｔの＋周方向成分と圧縮応力αｃの−周
方向成分とは、作用する方向が１８０゜異なり、かつ大
きさが等しいから、すべて相殺されてしまう。
１，１２，１３，１４には、引張応力αｔの＋（プラ
ス）周方向成分が、第５、第６、第７、第８の歪みゲー
ジ１５，１６，１７，１８には、圧縮応力αｃの−（マ
イナス）周方向成分がそれぞれ検出される。しかしなが
ら、引張応力αｔの＋周方向成分と圧縮応力αｃの−周
方向成分とは、作用する方向が１８０゜異なり、かつ大
きさが等しいから、すべて相殺されてしまう。
【００３０】また、第２、第４、第６、第８の歪みゲー
ジ１２，１４，１６，１８には、引張応力βｔまたは圧
縮応力βｃが交互に検出される。ただし、第２の歪みゲ
ージ１２で圧縮応力βｃ（または引張応力βｔ）が検出
されるときには第６の歪みゲージ１６に引張応力βｔ
（または圧縮応力βｃ）が検出されるのみで第４、第８
の歪みゲージ１４，１８には何ら検出されず、第４の歪
みゲージ１４で圧縮応力βｃ（または引張応力βｔ）が
検出されるときには第８の歪みゲージ１８に引張応力β
ｔ（または圧縮応力βｃ）が検出されるのみで第２、第
６の歪みゲージ１２，１６には何ら検出されない。この
ように、回転軸１の回転に伴って各応力の作用の仕方と
タイミングが交互に入れ替わる特性がある。この場合
も、圧縮応力βｃ（または引張応力βｔ）と引張応力β
ｔ（または圧縮応力βｃ）とは、作用する方向が１８０
゜異なり、かつ大きさが等しいから、ブリッジ内で互い
に相殺されてしまう。
ジ１２，１４，１６，１８には、引張応力βｔまたは圧
縮応力βｃが交互に検出される。ただし、第２の歪みゲ
ージ１２で圧縮応力βｃ（または引張応力βｔ）が検出
されるときには第６の歪みゲージ１６に引張応力βｔ
（または圧縮応力βｃ）が検出されるのみで第４、第８
の歪みゲージ１４，１８には何ら検出されず、第４の歪
みゲージ１４で圧縮応力βｃ（または引張応力βｔ）が
検出されるときには第８の歪みゲージ１８に引張応力β
ｔ（または圧縮応力βｃ）が検出されるのみで第２、第
６の歪みゲージ１２，１６には何ら検出されない。この
ように、回転軸１の回転に伴って各応力の作用の仕方と
タイミングが交互に入れ替わる特性がある。この場合
も、圧縮応力βｃ（または引張応力βｔ）と引張応力β
ｔ（または圧縮応力βｃ）とは、作用する方向が１８０
゜異なり、かつ大きさが等しいから、ブリッジ内で互い
に相殺されてしまう。
【００３１】さらに、第２、第４、第６、第８の歪みゲ
ージ１２，１４，１６，１８には、圧縮応力γｃがそれ
ぞれ検出される。これについては、大きさも作用する方
向も等しいから、ブリッジ回路内で相殺されず、実際の
歪みを示す値の４倍の電圧を出力する。つまり、長さ方
向の歪みだけを検出し、さらに通常の出力電圧を４倍に
増幅して出力することになるので、測定が容易に、かつ
正確に行える。
ージ１２，１４，１６，１８には、圧縮応力γｃがそれ
ぞれ検出される。これについては、大きさも作用する方
向も等しいから、ブリッジ回路内で相殺されず、実際の
歪みを示す値の４倍の電圧を出力する。つまり、長さ方
向の歪みだけを検出し、さらに通常の出力電圧を４倍に
増幅して出力することになるので、測定が容易に、かつ
正確に行える。
【００３２】以上のことから、回転軸１に生じる長さ方
向の歪みをより正確に測定して、プロペラが発揮し得る
推力を計測することができる。
向の歪みをより正確に測定して、プロペラが発揮し得る
推力を計測することができる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２つの足場部材間に生じる歪み量に等しい距離の変化を
他方の足場部材と棒状部材の先端との間に発現させ、こ
の間の距離の変化をロードセルによって検出するように
したことで、２つの足場部材間のより大きな歪み量を伴
う変化を捉えることが可能となるので、軸体に生じる長
さ方向の歪みをより正確に測定することができる。
２つの足場部材間に生じる歪み量に等しい距離の変化を
他方の足場部材と棒状部材の先端との間に発現させ、こ
の間の距離の変化をロードセルによって検出するように
したことで、２つの足場部材間のより大きな歪み量を伴
う変化を捉えることが可能となるので、軸体に生じる長
さ方向の歪みをより正確に測定することができる。
【００３４】また、本発明によれば、軸体の捻れや撓み
によって軸体表面に生じる引張応力および圧縮応力が相
殺されるが、軸体に生じる長さ方向の歪みだけはブリッ
ジ内で相殺されず、実際の歪みを示す値の４倍の電圧を
出力する。つまり、長さ方向の歪みだけを検出し、通常
の４倍に増幅して出力することになるので、軸体に生じ
る長さ方向の歪みをより正確に測定することができる。
によって軸体表面に生じる引張応力および圧縮応力が相
殺されるが、軸体に生じる長さ方向の歪みだけはブリッ
ジ内で相殺されず、実際の歪みを示す値の４倍の電圧を
出力する。つまり、長さ方向の歪みだけを検出し、通常
の４倍に増幅して出力することになるので、軸体に生じ
る長さ方向の歪みをより正確に測定することができる。
【図１】 本発明に係る第１の実施形態を示す図であっ
て、回転軸に取り付けられた歪み測定装置の概略構成を
示す図である。
て、回転軸に取り付けられた歪み測定装置の概略構成を
示す図である。
【図２】 本発明に係る第２の実施形態を示す図であっ
て、回転軸に取り付けられた第１〜第８の各歪みゲージ
の配置を示す略視図である。
て、回転軸に取り付けられた第１〜第８の各歪みゲージ
の配置を示す略視図である。
【図３】 第１〜第８の各歪みゲージを備えて構成され
るブリッジ回路を示す図である。
るブリッジ回路を示す図である。
【図４】 第１〜第８の各歪みゲージによって検出され
る各応力とその大きさを示す図表である。
る各応力とその大きさを示す図表である。
【図５】 回転軸に各引張応力、および各圧縮応力が作
用する方向を示す説明図である。
用する方向を示す説明図である。
１ 回転軸（軸体） ２，３ 足場部材 ４ 棒状部材 ５ ロードセル １１〜１８ 第１〜第８の各歪みゲージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F051 AA00 AB09 AC01 2F063 AA27 BA04 BC03 CA08 DA01 DA02 DA05 DD03 DD06 EC22 EC25 LA27 2F073 AA35 AB02 AB12 BB01 BC02 CC01 GG04
Claims (6)
- 【請求項１】 軸体に力を加えたときに生じる長さ方向
の歪みを測定する歪み測定方法であって、 前記軸体の長さ方向に離間する２箇所に足場部材を固定
し、 一方の足場部材には他方の足場部材に向けて前記長さ方
向に延在するように棒状部材を固定し、 前記他方の足場部材と前記棒状部材の先端との間にロー
ドセルを介在させたうえで前記軸体に力を加えて歪みを
生じさせ、 両足場部材間に生じる歪み量に等しい前記他方の足場部
材と前記棒状部材の先端との間の距離の変化を前記ロー
ドセルによって検出し、 この距離の変化に基づいて前記軸体の長さ方向の歪み量
を算出することを特徴とする軸体の歪み測定方法。 - 【請求項２】 軸体に力を加えたときに生じる長さ方向
の歪みを測定する歪み測定装置であって、 前記軸体の長さ方向に離間する２箇所に固定された足場
部材と、 一方の足場部材に、他方の足場部材に向けて前記長さ方
向に延在するように固定された棒状部材と、 前記他方の足場部材と前記棒状部材の先端との間に介在
させたロードセルとを備えることを特徴とする軸体の歪
み測定装置。 - 【請求項３】 前記棒状部材の先端を先細に形成して前
記ロードセルに対し点接触させたことを特徴とする請求
項２記載の軸体の歪み測定装置。 - 【請求項４】 前記棒状部材と前記ロードセルとの組み
合わせが、２つの前記足場部材間に複数設けられている
ことを特徴とする請求項２または３記載の軸体の歪み測
定装置。 - 【請求項５】 前記複数の棒状部材とロードセルとの組
み合わせが、前記軸体の周方向に等間隔に配置されてい
ることを特徴とする請求項４記載の軸体の歪み測定装
置。 - 【請求項６】 軸体を回転させたときに生じる長さ方向
の歪みを測定する歪み測定方法であって、 前記軸体表面のある箇所に、前記軸体の周方向の歪みを
検出する第１の歪みゲージを貼設するとともに前記長さ
方向の歪みを検出する第２の歪みゲージを貼設し、 前記第１、第２の歪みゲージの貼設箇所から前記周方向
の一方に１／４周した箇所に、前記周方向の歪みを検出
する第３の歪みゲージを貼設するとともに前記長さ方向
の歪みを検出する第４の歪みゲージを貼設し、 前記第３、第４の歪みゲージの貼設箇所から前記周方向
の一方に１／４周した箇所に、前記周方向の歪みを検出
する第５の歪みゲージを貼設するとともに前記長さ方向
の歪みを検出する第６の歪みゲージを貼設し、 前記第５、第６の歪みゲージの貼設箇所から前記周方向
の一方に１／４周した箇所に、前記周方向の歪みを検出
する第７の歪みゲージを貼設するとともに前記長さ方向
の歪みを検出する第８の歪みゲージを貼設し、 前記第１、第５、第６、第２、第３、第７、第８、第４
の歪みゲージの順に配列されたブリッジを構成したうえ
で前記軸体を回転させて歪みを生じさせ、 前記第１、第４の歪みゲージ間の接点、および前記第
２、第３の歪みゲージ間の接点の両接点間に電圧を印加
し、 前記第５、第６の歪みゲージ間の接点、および前記第
７、第８の歪みゲージ間の接点の両接点間の出力電圧を
測定し、 該出力電圧の大きさに基づいて前記軸体の長さ方向の歪
みを算出することを特徴とする軸体の歪み測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000364914A JP2002168710A (ja) | 2000-11-30 | 2000-11-30 | 軸体の歪み測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000364914A JP2002168710A (ja) | 2000-11-30 | 2000-11-30 | 軸体の歪み測定方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002168710A true JP2002168710A (ja) | 2002-06-14 |
Family
ID=18835775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000364914A Withdrawn JP2002168710A (ja) | 2000-11-30 | 2000-11-30 | 軸体の歪み測定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002168710A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106840265A (zh) * | 2017-02-23 | 2017-06-13 | 云南云岭高速公路工程咨询有限公司 | 一种脚手架安全预警系统 |
| CN107014546A (zh) * | 2017-06-15 | 2017-08-04 | 沈阳建筑大学 | 基于轴力计的钢管脚手杆受力监测装置 |
| CN107976267A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-05-01 | 中国石油大学(北京) | 一种隔水管外力测量装置及测量方法 |
| CN107989357A (zh) * | 2018-01-22 | 2018-05-04 | 晋江万芯晨电子科技有限公司 | 可测应力的智能脚手架钢管 |
| CN109780980A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-05-21 | 洛阳理工学院 | 一种机械式线应变测量装置 |
-
2000
- 2000-11-30 JP JP2000364914A patent/JP2002168710A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106840265A (zh) * | 2017-02-23 | 2017-06-13 | 云南云岭高速公路工程咨询有限公司 | 一种脚手架安全预警系统 |
| CN106840265B (zh) * | 2017-02-23 | 2020-04-07 | 云南云岭公路工程注册安全工程师事务所有限公司 | 一种脚手架安全预警系统 |
| CN107014546A (zh) * | 2017-06-15 | 2017-08-04 | 沈阳建筑大学 | 基于轴力计的钢管脚手杆受力监测装置 |
| CN107976267A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-05-01 | 中国石油大学(北京) | 一种隔水管外力测量装置及测量方法 |
| CN107976267B (zh) * | 2017-12-18 | 2023-05-05 | 中国石油大学(北京) | 一种隔水管外力测量装置及测量方法 |
| CN107989357A (zh) * | 2018-01-22 | 2018-05-04 | 晋江万芯晨电子科技有限公司 | 可测应力的智能脚手架钢管 |
| CN109780980A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-05-21 | 洛阳理工学院 | 一种机械式线应变测量装置 |
| CN109780980B (zh) * | 2019-03-28 | 2023-09-12 | 洛阳理工学院 | 一种机械式线应变测量装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080205 |