JP2003075107A - Conductive fiber bundle-included plastic composite material, strain-stress detection device and strain-stress detection method - Google Patents

Conductive fiber bundle-included plastic composite material, strain-stress detection device and strain-stress detection method

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JP2003075107A
JP2003075107A JP2001272760A JP2001272760A JP2003075107A JP 2003075107 A JP2003075107 A JP 2003075107A JP 2001272760 A JP2001272760 A JP 2001272760A JP 2001272760 A JP2001272760 A JP 2001272760A JP 2003075107 A JP2003075107 A JP 2003075107A
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JP
Japan
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conductive fiber
fiber bundle
plastic composite
composite material
strain
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Withdrawn
Application number
JP2001272760A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Yanagida
博明 柳田
Tetsuo Yamaguchi
哲生 山口
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Sekisui Kasei Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Plastics Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that development of technology having higher detection sensitivity, capable of detecting even the direction of a strain or a stress is required, as a sensor for detecting the strain or the stress caused in a structure or a member. SOLUTION: This conductive fiber bundle-included plastic composite material 10 is constituted by burying integrally conductive fiber bundles 11 extending along the longitudinal direction of a plastic material 12 on positions shifted to the outside by avoiding the sectional center part of the long cylindrical plastic material 12. In this strain-stress detection device, an electric resistance is measured by connecting a resistance measuring device to a sensing circuit formed by connecting each conductive fiber bundle 11 between the plastic composite materials 10. In this strain-stress detection method, the directivity of the strain or the stress is grasped by comparing electric resistances of the plural conductive fiber bundles 11 installed in the plastic composite material 12.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、歪みや応力の作用
を導電性繊維束の電気抵抗値の変化として検知するセン
サとして機能し、また、導電性繊維束への通電によって
発熱体としても機能する導電性繊維束含有プラスチック
複合材及び歪み・応力検知装置及び歪み・応力検知方法
に係り、特に、棒状に形成され、曲げ方向の歪み・応力
の検知に優れる導電性繊維束含有プラスチック複合材及
び歪み・応力検知装置及び歪み・応力検知方法に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention functions as a sensor for detecting the action of strain or stress as a change in the electrical resistance value of a conductive fiber bundle, and also as a heating element by energizing the conductive fiber bundle. The present invention relates to a conductive fiber bundle-containing plastic composite material, a strain / stress detection device, and a strain / stress detection method, and in particular, a conductive fiber bundle-containing plastic composite material which is formed in a rod shape and is excellent in detecting strain / stress in a bending direction, and The present invention relates to a strain / stress detection device and a strain / stress detection method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、部材内部に生じた応力を知る手段
として例えば抵抗線歪み計を用いる方法が知られてい
る。抵抗線歪み計は、周知の如く、蛇行配置された白金
等からなる抵抗線を有した通常平板状のものであり、こ
れを取り付けた対象物の歪みに起因する抵抗線の形状変
化(長さ変化および断面積変化)に伴う抵抗値変化によ
り対象物の歪みを把握し、該歪みより応力を算出する。
しかしながら、この抵抗線歪み計による応力検知では、
測定される歪みと付加された荷重とが直線的関係である
ため、一時的に大きな活荷重が付加された場合でもその
活荷重が除荷された状態においては歪み表示が0(ゼ
ロ)となり、万一測定のタイミングを逸すると、実際に
は過大な応力が生じたにも拘わらずその事実を認識でき
ないといった重大な欠点がある。しかも、前記歪み計は
対象物の外面部にしか設けることができず、また、歪み
計自体が高価であるといった問題もある。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a method using a resistance line strain gauge is known as a means for knowing the stress generated inside a member. As is well known, a resistance strain gauge is a generally flat plate-shaped one having a resistance wire made of platinum or the like arranged in a meandering shape, and changes in the shape of the resistance wire (length The strain of the object is grasped by the change of the resistance value due to the change and the change of the sectional area, and the stress is calculated from the strain.
However, in the stress detection by this resistance wire strain gauge,
Since the measured strain and the applied load have a linear relationship, even when a large live load is temporarily added, the strain display becomes 0 (zero) in the state where the live load is unloaded, If the timing of the measurement is missed, there is a serious drawback that the fact cannot be recognized despite the fact that excessive stress is actually generated. Moreover, there is a problem that the strain gauge can be provided only on the outer surface of the object, and the strain gauge itself is expensive.

【0003】これに鑑みて、本発明者の一人である柳田
博明等は、部材内部にも簡単に設けることができ、構造
物の歪みや応力度状態を高精度に検出できる手段とし
て、炭素繊維等からなる導電性繊維束をプラスチック材
中に埋設、一体化してなる導電性繊維束含有プラスチッ
ク複合材を提案しており、これに関する発明として、特
開平6−50830号「導電性繊維束含有プラスチック
複合材による歪・応力探知方法およびそれに用いる導電
性繊維束含有プラスチック複合材」、特開平7−182
571号「構造物用破壊検知警報装置および構造物の破
壊検知警報方法」を既に提案している。前述のいずれの
発明でも、導電性繊維束含有プラスチック複合材は、導
電性繊維束としての炭素繊維束を格子状に配置してプラ
スチック材に埋設、一体化して、全体として格子状に構
成したものであり、導電性繊維束の電気抵抗値を測定
し、導電性繊維束の歪みに対応する電気抵抗値の変化を
検出することで、この導電性繊維束を有して構成された
プラスチック複合材自体又はこの導電性繊維の付設され
た場所の歪みあるいは応力度状態を知ることを可能とし
ている。特開平6−50830号は、導電性繊維が歪み
との関係で特異な電気抵抗値を呈することを利用して、
プラスチック複合材において自身の耐力限界を自己診断
的に通知したり、地盤の破壊監視に利用することを可能
としたものである。特開平7−182571号記載の発
明は、導電性繊維を破断を検出することで建物等への侵
入者や構造物の人為的な破壊の検知に利用できるように
したものである。
In view of this, Hiroaki Yanagida, who is one of the inventors of the present invention, can use carbon fiber as a means which can be easily provided inside a member and can detect the strain and stress state of a structure with high accuracy. We have proposed a conductive fiber bundle-containing plastic composite material in which a conductive fiber bundle made of, for example, is embedded in a plastic material and integrated, and as an invention relating to this, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-50830 “Plastic fiber bundle-containing plastic” is disclosed. Strain / stress detection method using composite material and conductive fiber bundle-containing plastic composite material used therefor ", JP-A-7-182
No. 571 “Structure destruction alarm device and structure destruction alarm method” has already been proposed. In any of the above-mentioned inventions, the conductive fiber bundle-containing plastic composite material is formed by arranging carbon fiber bundles as conductive fiber bundles in a grid shape, embedding them in the plastic material, and integrating them into a grid shape as a whole. That is, by measuring the electric resistance value of the conductive fiber bundle and detecting the change in the electric resistance value corresponding to the strain of the conductive fiber bundle, the plastic composite material having the conductive fiber bundle is configured. It is possible to know the strain or stress state of the conductive fiber itself or the place where the conductive fiber is attached. Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-50830 utilizes that the conductive fiber exhibits a peculiar electric resistance value in relation to strain,
It is possible to notify the limit of proof strength of plastic composite materials by self-diagnosis and to use it for ground damage monitoring. The invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-182571 is adapted to detect breakage of a conductive fiber so that it can be used for detecting an intruder into a building or the like or an artificial breakage of a structure.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
いずれの発明(特開平6−50830号、特開平7−1
82571号)も、構造物に働く応力や破壊を検知でき
るものの、応力を受けた方向を検知することはできない
といった課題が残されていた。例えば、ビル等の大型構
造物の破壊予知等では、構造物全体での歪みの向き、分
布等を把握する必要があり、応力の方向を検知できる技
術が求められる。また、前述のビル等の大型化構造物の
破壊予知等では、構造物の広範囲にわたって非常に微小
な歪みを検知する必要があり、高い検知感度が要求され
る。しかしながら、従来提供されている導電性繊維束含
有プラスチック複合材は、図23に示すように、プラス
チック材1の断面中央部に導電性繊維束2を配置して埋
設したものを網目状に連続させた構造になっているた
め、外力によって導電性繊維束含有プラスチック複合材
が曲げ変形を受けても導電性繊維束の曲げ変形が少な
く、特に導電性繊維束含有プラスチック複合材の曲げ方
向に働く応力に対して検知感度が低く、適用範囲が限ら
れてしまうといった課題があった。
However, any of the above-mentioned inventions (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 6-50830 and 7-1).
No. 82571), the stress and the breakage acting on the structure can be detected, but the problem that the direction in which the stress is applied cannot be detected remains. For example, in predicting damage to a large structure such as a building, it is necessary to grasp the direction and distribution of strain in the entire structure, and a technique capable of detecting the stress direction is required. Further, in predicting damage to a large structure such as a building as described above, it is necessary to detect a very small strain over a wide range of the structure, and high detection sensitivity is required. However, as shown in FIG. 23, the conventionally provided conductive fiber bundle-containing plastic composite material has a structure in which the conductive fiber bundle 2 is arranged and embedded in the central portion of the cross section of the plastic material 1 and is continuous in a mesh shape. Due to this structure, even if the conductive fiber bundle-containing plastic composite material undergoes bending deformation due to an external force, the conductive fiber bundle does not bend much, and the stress acting especially in the bending direction of the conductive fiber bundle-containing plastic composite material However, there is a problem that the detection sensitivity is low and the applicable range is limited.

【0005】また、前述のいずれの発明でも、格子状に
配置した導電性繊維をプラスチック材に埋設、一体化し
た構成であるため、量産化が難しく、低コスト化が困難
であるといった課題もある。さらに、前記導電性繊維束
含有プラスチック複合材としては導電性繊維として炭素
繊維を用いたものが一般的であり、導電性繊維に付加電
圧をかけて発熱させ、導電性繊維束含有プラスチック複
合材を発熱体として機能させる場合がある。この場合、
前述のように導電性繊維を格子状に配置した構成の導電
性繊維束含有プラスチック複合材では、導電性繊維に屈
曲部が存在すると、この屈曲部が局所加熱し、温度分布
にばらつきが出るといった課題があった。このため、発
熱体としての用途を考慮した場合は、導電性繊維の配置
に制約がある。また、この導電性繊維束含有プラスチッ
ク複合材を雪止め柵等として使用した場合は長期の設置
によって変形を受けやすく、導電性繊維の屈曲変形によ
って通電時に局所加熱を生じやすくなるといった課題も
ある。
Further, in any of the above-mentioned inventions, since the conductive fibers arranged in a lattice shape are embedded and integrated in a plastic material, there is a problem that mass production is difficult and cost reduction is difficult. . Furthermore, as the conductive fiber bundle-containing plastic composite material, one using carbon fiber as the conductive fiber is generally used, and the conductive fiber bundle-containing plastic composite material is heated by applying an additional voltage to the conductive fiber. It may function as a heating element. in this case,
In the conductive fiber bundle-containing plastic composite material in which the conductive fibers are arranged in a grid as described above, when the conductive fibers have a bent portion, the bent portion is locally heated, and the temperature distribution varies. There were challenges. Therefore, when the use as a heating element is taken into consideration, there are restrictions on the arrangement of the conductive fibers. In addition, when the conductive fiber bundle-containing plastic composite material is used as a snow stop fence or the like, there is a problem in that it is easily deformed by long-term installation, and the bending deformation of the conductive fiber easily causes local heating during energization.

【0006】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、棒状に形成され、特に曲げ方向の歪みや応力に対
して優れた検知感度を確保でき、しかも、作用した応力
の方向をも検知でき、製造が容易で低コスト化できる導
電性繊維束含有プラスチック複合材及び歪み・応力検知
装置及び歪み・応力検知方法を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is formed in a rod shape, which can ensure excellent detection sensitivity particularly to strain and stress in the bending direction, and also the direction of the applied stress An object of the present invention is to provide a conductive fiber bundle-containing plastic composite material, a strain / stress detection device, and a strain / stress detection method that can be detected, can be manufactured easily, and can be manufactured at low cost.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
発明は、1本又は複数本の導電性繊維束が棒状のプラス
チック材に該プラスチック材の長手方向と並行させて埋
設、一体化され、しかも前記導電性繊維束は前記プラス
チック材の長手方向に直交する断面の中央部を避けて外
側にずらされた位置に配置されるとともに、前記プラス
チック材の長手方向両端部には前記導電性繊維束の通電
用端子部が設けられていることを特徴とする導電性繊維
束含有プラスチック複合材を前記課題の解決手段とし
た。請求項2記載の発明は、請求項1記載の導電性繊維
束含有プラスチック複合材は、前記プラスチック材が断
面円形に形成され、このプラスチック材の長手方向に直
交する断面の中心から外周に向かって該断面の半径の二
分の一の位置或いはそれよりも外側の領域に前記導電性
繊維束が配置されていることを特徴とする。請求項3記
載の発明は、請求項1又は2に記載の導電性繊維束含有
プラスチック複合材において、複数本の導電性繊維束
が、前記プラスチック材の長手方向に直交する断面の周
方向の複数箇所にほぼ均等に分散配置されていることを
特徴とする。請求項4記載の発明は、請求項1〜3のい
ずれかに記載の導電性繊維束含有プラスチック複合材に
おいて、前記導電性繊維束が、前記プラスチック材の長
手方向に直交する断面の周方向のほぼ均等に分散された
4カ所に配置されていることを特徴とする。請求項5記
載の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の導電性繊
維束含有プラスチック複合材において、前記プラスチッ
ク材に複数本埋設されている導電性繊維束の断面形状が
一定であることを特徴とする。請求項6記載の発明は、
請求項1〜5のいずれかに記載の導電性繊維束含有プラ
スチック複合材において、プラスチック材には、前記導
電性繊維束に加えて、該導電性繊維束よりも伸び率が大
きい強化繊維束が前記導電性繊維束にほぼ沿って延在さ
せて埋設されていることを特徴とする。請求項7記載の
発明の歪み・応力検知装置は、請求項1〜6のいずれか
に記載の導電性繊維束含有プラスチック複合材を複数本
用いて構成され、該導電性繊維束含有プラスチック複合
材間にて導電性繊維束同士が電気導通可能に接続されて
複数本の導電性繊維束含有プラスチック複合材の導電性
繊維束が直列に接続されてなるセンサユニットと、この
センサユニットの両端の各通電用端子部と接続された抵
抗測定器とを有することを特徴とする。請求項8記載の
発明の歪み・応力検知方法は、請求項3又は4記載の導
電性繊維束含有プラスチック複合材の複数本の導電性繊
維束の電気抵抗を測定し、一部の導電性繊維束に導電性
繊維束に抵抗値の上昇が検知されたときに、各導電性繊
維束について測定した抵抗値の分布から前記導電性繊維
束含有プラスチック複合材に生じた歪みの方向を判定す
ることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, one or a plurality of conductive fiber bundles are embedded and integrated in a rod-shaped plastic material in parallel with the longitudinal direction of the plastic material. In addition, the conductive fiber bundles are arranged at positions displaced outward so as to avoid the central portion of the cross section orthogonal to the longitudinal direction of the plastic material, and the conductive material is provided at both longitudinal end portions of the plastic material. A conductive fiber bundle-containing plastic composite material, which is characterized in that an energizing terminal portion of the fiber bundle is provided, is a means for solving the above problems. According to a second aspect of the present invention, in the conductive fiber bundle-containing plastic composite material according to the first aspect, the plastic material is formed in a circular cross section, and the plastic material is formed from the center of the cross section orthogonal to the longitudinal direction toward the outer periphery. It is characterized in that the conductive fiber bundle is arranged at a position ½ of the radius of the cross section or in an area outside thereof. According to a third aspect of the present invention, in the conductive fiber bundle-containing plastic composite material according to the first or second aspect, a plurality of conductive fiber bundles are provided in a circumferential direction of a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the plastic material. It is characterized in that it is almost evenly distributed in the locations. The invention according to claim 4 is the conductive fiber bundle-containing plastic composite material according to any one of claims 1 to 3, wherein the conductive fiber bundle is in a circumferential direction of a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the plastic material. It is characterized in that it is arranged at four locations that are almost evenly distributed. According to a fifth aspect of the present invention, in the conductive fiber bundle-containing plastic composite material according to any of the first to fourth aspects, a plurality of conductive fiber bundles embedded in the plastic material have a constant cross-sectional shape. It is characterized by The invention according to claim 6 is
The conductive fiber bundle-containing plastic composite material according to any one of claims 1 to 5, wherein the plastic material includes, in addition to the conductive fiber bundle, a reinforcing fiber bundle having a larger elongation than the conductive fiber bundle. It is characterized in that it is embedded so as to extend substantially along the conductive fiber bundle. A strain / stress detection device according to a seventh aspect of the present invention is configured by using a plurality of the conductive fiber bundle-containing plastic composite materials according to any one of the first to sixth aspects, and the conductive fiber bundle-containing plastic composite material. A sensor unit in which conductive fiber bundles are electrically connected to each other so as to be electrically conductive and conductive fiber bundles of a plurality of conductive fiber bundle-containing plastic composite materials are connected in series, and each of both ends of this sensor unit It has a resistance measuring device connected to the energizing terminal portion. The strain / stress detection method according to the invention of claim 8 measures the electrical resistance of a plurality of conductive fiber bundles of the conductive fiber bundle-containing plastic composite material according to claim 3 or 4, and a part of the conductive fibers is measured. When an increase in the resistance value of the conductive fiber bundle is detected, the direction of the strain generated in the conductive fiber bundle-containing plastic composite material is determined from the distribution of the resistance value measured for each conductive fiber bundle. Is characterized by.

【0008】本発明では、棒状の導電性繊維束含有プラ
スチック複合材が曲げ変形を受けたとき、導電性繊維束
の電気抵抗の増大を検知することで、歪み発生を敏感に
検知できる。導電性繊維束は、連続する多数本の導電性
繊維を一体化したものであり、曲げ方向の歪みによって
導電性繊維の一部又は全部が破断することで、導電性繊
維束について測定した電気抵抗の増大が観測される。ま
た、複数本(例えば4本)の導電性繊維束が断面周方向
に分散配置されている構成(請求項3、4)の導電性繊
維束含有プラスチック複合材では、各導電性繊維束の電
気抵抗の分布から、歪みや応力の方向性をも検知でき
る。この導電性繊維束含有プラスチック複合材は、導電
性繊維束がプラスチック材の補強材として機能する上、
別途の補強繊維束の埋設(請求項6)によって、充分な
強度を確保できる。そのため、この導電性繊維束含有プ
ラスチック複合材自体を、構造物として組み立てたり補
強材として用いることも可能である。また、導電性繊維
束としては、例えば炭素繊維束等の通電によって発熱す
るものを採用することも可能である。この場合、この導
電性繊維束含有プラスチック複合材自体を発熱体として
利用することも可能である。
According to the present invention, when the rod-shaped conductive fiber bundle-containing plastic composite material is bent and deformed, the increase in the electrical resistance of the conductive fiber bundle can be detected to detect the occurrence of strain sensitively. The conductive fiber bundle is an integration of a large number of continuous conductive fibers, and the electrical resistance measured for the conductive fiber bundle is obtained by breaking some or all of the conductive fibers due to strain in the bending direction. Is observed. In addition, in the conductive fiber bundle-containing plastic composite material having a configuration (claims 3 and 4) in which a plurality of (for example, four) conductive fiber bundles are dispersed and arranged in the circumferential direction of the cross section, the electrical conductivity of each conductive fiber bundle is increased. The direction of strain and stress can also be detected from the distribution of resistance. This conductive fiber bundle-containing plastic composite material, the conductive fiber bundle functions as a reinforcing material for the plastic material,
Sufficient strength can be secured by embedding a separate reinforcing fiber bundle (claim 6). Therefore, the conductive fiber bundle-containing plastic composite material itself can be assembled as a structure or used as a reinforcing material. Further, as the conductive fiber bundle, it is possible to employ, for example, a carbon fiber bundle or the like that generates heat when energized. In this case, the conductive fiber bundle-containing plastic composite material itself can be used as a heating element.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施の形態を図面
を参照して説明する。図1(a)、(b)は、本発明に
係る導電性繊維束含有プラスチック複合材(以下「プラ
スチック複合材」と略称する場合がある)を示す図であ
って、(a)は正面図、(b)は(a)のA−A線断面
矢視図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 (a) and 1 (b) are diagrams showing a conductive fiber bundle-containing plastic composite material (hereinafter sometimes abbreviated as "plastic composite material") according to the present invention, in which (a) is a front view. , (B) is a sectional view taken along line AA of (a).

【0010】このプラスチック複合材10は、断面円形
の真っ直ぐな棒状に成形されたプラスチック材12中に
導電性繊維束11が埋設されている構成であり、前記導
電性繊維束11は、プラスチック材12の長手方向(プ
ラスチック複合材10の長手方向と同じ)と並行させて
該プラスチック材12中に直線状に配置して埋設、一体
化されている。また、このプラスチック複合材10で
は、プラスチック材12の長手方向に直交する断面の周
方向のほぼ均等に分散された4カ所に導電性繊維束11
を1本ずつ配置している(図1(b)参照)。但し、導
電性繊維束11の配置位置は、プラスチック材12の長
手方向に直交する断面の中心から外周に向かって該断面
の半径の二分の一のよりも外側の領域(図1(b)中、
仮想線Dよりも径方向外側の領域)であり、特に、図1
(b)の例では、導電性繊維束11の外側に1mm程
度、あるいはそれよりも小さい僅かな被り厚を確保し
て、プラスチック材12の外面近傍に配置、埋設してい
る。なお、プラスチック複合材10の断面径は8mmか
ら数十mm程度に形成される。
The plastic composite material 10 has a construction in which a conductive fiber bundle 11 is embedded in a plastic material 12 formed into a straight rod shape having a circular cross section, and the conductive fiber bundle 11 is made of a plastic material 12. Are arranged linearly in the plastic material 12 in parallel with the longitudinal direction thereof (the same as the longitudinal direction of the plastic composite material 10) and embedded and integrated. Further, in this plastic composite material 10, the conductive fiber bundles 11 are provided at four locations in the cross section of the plastic material 12 which is orthogonal to the longitudinal direction and which are substantially evenly distributed in the circumferential direction.
Are arranged one by one (see FIG. 1B). However, the conductive fiber bundle 11 is arranged at a position outside the half of the radius of the cross section of the plastic material 12 from the center of the cross section orthogonal to the longitudinal direction toward the outer periphery (in the region shown in FIG. 1 (b)). ,
1 is a region radially outside of the imaginary line D).
In the example of (b), the conductive fiber bundle 11 is arranged and buried near the outer surface of the plastic material 12 with a slight covering thickness of about 1 mm or less secured to the outside. The cross-sectional diameter of the plastic composite material 10 is formed to be about 8 mm to several tens of mm.

【0011】前記導電性繊維束11としては、連続する
炭素長繊維を多数本集合して樹脂で一体化した炭素繊維
束を導電性繊維束11として採用している。このプラス
チック複合材10において導電性繊維束11は、プラス
チック材12の長手方向全長にわたって延在させて埋設
されており、プラスチック複合材10の強化繊維として
の機能も果たす。
As the conductive fiber bundle 11, a carbon fiber bundle in which a large number of continuous carbon fibers are collected and integrated with a resin is used as the conductive fiber bundle 11. In the plastic composite material 10, the conductive fiber bundles 11 are embedded so as to extend over the entire length of the plastic material 12 in the longitudinal direction, and also serve as the reinforcing fibers of the plastic composite material 10.

【0012】プラスチック材12は、ここでは、基材と
してのプラスチックに強化繊維束13としてガラス繊維
束を埋設、一体化したFRP(繊維強化プラスチック)
を採用している。この強化繊維束13は、前記導電性繊
維束11にほぼ沿って延在させてプラスチック基材中に
埋設一体化されている。この強化繊維束13の素材とし
ては、前述のガラス繊維以外、例えば、ボロン繊維、ア
ラミド繊維等も採用可能である。但し、強化繊維束とし
ては、前記導電性繊維束11よりも伸び率が大きいもの
が採用される。
The plastic material 12 here is FRP (fiber reinforced plastic) in which a glass fiber bundle is embedded as a reinforced fiber bundle 13 in a plastic as a base material.
Has been adopted. The reinforcing fiber bundle 13 extends almost along the conductive fiber bundle 11 and is embedded and integrated in a plastic substrate. As the material of the reinforcing fiber bundle 13, for example, boron fiber, aramid fiber, or the like can be adopted other than the above-mentioned glass fiber. However, as the reinforcing fiber bundle, one having a larger elongation than the conductive fiber bundle 11 is adopted.

【0013】図4に示すように、このプラスチック複合
材10の長手方向両端部に設けられた通電用端子部14
は、該プラスチック複合材10の外部の電気回路と導電
性繊維束11とを電気導通可能に接続するためのもので
ある。通電用端子部14としては、例えば、プラスチッ
ク複合材10の長手方向端部に位置する導電性繊維束1
1先端部や、導電性繊維束11先端部に接続されたピン
端子等、各種構成が採用可能であるが、ここでは図4に
示すように、プラスチック材12の長手方向端部の端面
12aへのはんだ等の導電性金属の被着、導電性金属薄
板片の接着固定などによって膜状あるいはパッド状に形
成した導電層を採用している。この通電用端子部14
は、プラスチック材12に埋設されている複数本の導電
性繊維束11毎に個別に形成されており、通電用端子部
14間は導電層が形成されていない領域16を介して電
気絶縁されている。
As shown in FIG. 4, current-carrying terminal portions 14 provided at both longitudinal ends of the plastic composite material 10.
Is for electrically connecting the electric circuit outside the plastic composite material 10 and the conductive fiber bundle 11 so as to be electrically conductive. The energizing terminal portion 14 is, for example, the conductive fiber bundle 1 located at the longitudinal end of the plastic composite material 10.
Although various configurations such as 1 tip portion and a pin terminal connected to the tip portion of the conductive fiber bundle 11 can be adopted, here, as shown in FIG. 4, to the end surface 12a of the longitudinal end portion of the plastic material 12. The conductive layer is formed in a film shape or a pad shape by depositing a conductive metal such as solder or adhering and fixing a conductive metal thin plate piece. This energizing terminal portion 14
Are individually formed for each of the plurality of conductive fiber bundles 11 embedded in the plastic material 12, and the current-carrying terminal portions 14 are electrically insulated from each other through the region 16 in which the conductive layer is not formed. There is.

【0014】このプラスチック複合材10の長手方向両
端部に位置するプラスチック材12外周部を加工して形
成されたネジ部17は、例えば、図2〜図4に示すよう
な電気接続用部品20のコネクタC1、C2を螺着によ
って接続できるようにしたものである。前記電気接続用
部品20のコネクタに限定されず、同様にネジ部17へ
の螺着によって接続されるコネクタを採用すれば、この
コネクタを介して、各種電気機器、電気回路等をプラス
チック複合材10の導電性繊維束11に簡単に接続でき
る。なお、図3(a)、(b)、図4は、プラスチック
複合材10の長手方向の一方の端部を例示しているが、
プラスチック複合材10の他方の端部も同様の構成にな
っている。
The screw portion 17 formed by processing the outer peripheral portion of the plastic material 12 located at the both ends in the longitudinal direction of the plastic composite material 10 is, for example, as shown in FIGS. The connectors C1 and C2 can be connected by screwing. Not limited to the connector of the electrical connection component 20, if a connector which is similarly connected by screwing to the screw portion 17 is adopted, various electric devices, electric circuits, etc. can be connected to the plastic composite material 10 through this connector. Can be easily connected to the conductive fiber bundle 11. 3A, 3B, and 4 exemplify one end portion of the plastic composite material 10 in the longitudinal direction,
The other end of the plastic composite material 10 has the same structure.

【0015】本発明に係るプラスチック複合材は棒状で
あるため、引抜成形によって容易に量産化でき、低コス
ト化できる。すなわち、図5に示すように、プラスチッ
ク複合材のプラスチック材の成型用の型枠30に樹脂注
入機31を接続し、この樹脂注入機31から前記型枠3
0に樹脂(プラスチック材)を必要量だけ連続的に圧入
し、導電性繊維束11及び強化繊維束13を型枠30の
入り口32から出口33に向かって送り出す(引き抜
く)。これにより、型枠30の出口33から、導電性繊
維束11及び強化繊維束13を内蔵しかつ目的の断面形
状に成形された棒状のプラスチック複合材(棒材34)
が引抜成形物として送り出されてくる。この引抜成形を
利用したプラスチック複合材の製造では、プラスチック
複合材の1本の長さに相当する棒材を1本ずつ引抜成形
によって形成しても良いが、長尺棒状の引抜成形物から
目的の長さのプラスチック複合材を切り出すようにする
ことで、プラスチック複合材のより一層の製造能率の向
上、低コスト化を図ることができる。そして、1本分の
長さの引抜成形物(棒材)の両端にねじ切り(ネジ部1
7の形成)、通電用端子部の形成等を行うことで、目的
のプラスチック複合材を形成できる。また、棒状のプラ
スチック複合材であれば、押し出し成形によっても連続
的な製造を容易に実現でき、製造能率の向上、低コスト
化を実現できる。
Since the plastic composite material according to the present invention is rod-shaped, it can be easily mass-produced by pultrusion and cost reduction. That is, as shown in FIG. 5, a resin injection machine 31 is connected to a mold 30 for molding a plastic material of a plastic composite material, and the resin injection machine 31 is used to form the mold 3
A required amount of resin (plastic material) is continuously pressed into 0, and the conductive fiber bundle 11 and the reinforcing fiber bundle 13 are sent out (pulled out) from the inlet 32 of the mold 30 toward the outlet 33. As a result, a rod-shaped plastic composite material (bar material 34) containing the conductive fiber bundles 11 and the reinforcing fiber bundles 13 and molded into an intended cross-sectional shape from the outlet 33 of the mold 30.
Is sent out as a pultruded product. In the production of a plastic composite material using this pultrusion molding, rods corresponding to one length of the plastic composite material may be formed by pultrusion molding one by one. By cutting out the plastic composite material having the length of, it is possible to further improve the manufacturing efficiency of the plastic composite material and reduce the cost. Then, a pultruded product (bar material) having a length of one is threaded at both ends (screw portion 1
7) and the formation of the energizing terminal portion, and the like, so that the intended plastic composite material can be formed. In addition, if it is a rod-shaped plastic composite material, continuous manufacturing can be easily realized even by extrusion molding, and manufacturing efficiency can be improved and cost can be reduced.

【0016】図6(a)、(b)〜図8は、長尺の構造
物40(ここではフェンス。以下「フェンス40」と称
する場合がある)に沿って多数本のプラスチック複合材
10を配列して取り付け、隣り合うプラスチック複合材
10間にて導電性繊維束11同士を電気導通可能に接続
して複数本のプラスチック複合材10の導電性繊維束1
1が直列に接続されたセンサユニット41を構成し、こ
のセンサユニット41の両端にて抵抗測定器60を導電
性繊維束11と接続して、前記フェンス40に生じた歪
みや応力を検知する歪み・応力検知装置42を組み立て
た例を示す。図9、図10は、多数本のプラスチック複
合材10同士を連結して格子状のセンサユニット50を
組み立てるとともに、隣り合うプラスチック複合材10
間にて導電性繊維束11同士を電気導通可能に接続して
複数本のプラスチック複合材10の導電性繊維束11が
直列に接続されたセンサユニット50を構成し、このセ
ンサユニット50にて複数本の導電性繊維束11が直列
に接続されてなる回路の両端に抵抗測定器60を接続し
て、センサユニット50に生じた歪みや応力を検知する
歪み・応力検知装置51を組み立てた例を示す。また、
図11は、この歪み・応力検知装置51のセンサユニッ
ト50を骨組みとしてコンクリートを打設して構築した
構造物の一例としての壁52、図12は歪み・応力検知
装置51のセンサユニット50自体を土留め柵や雪止め
柵等を兼ねたフェンス状のセンサ体として地山Tの斜面
に立設した状態を示す図である。
6 (a) and 6 (b) to FIG. 8 show a plurality of plastic composite materials 10 along a long structure 40 (here, a fence, which may be referred to as a "fence 40" hereinafter). The conductive fiber bundles 1 of a plurality of plastic composite materials 10 are arranged and mounted, and the conductive fiber bundles 11 are electrically connected to each other between the adjacent plastic composite materials 10.
1 constitutes a sensor unit 41 connected in series, and a resistance measuring device 60 is connected to the conductive fiber bundle 11 at both ends of the sensor unit 41 to detect strain or stress generated in the fence 40. -The example which assembled the stress detection apparatus 42 is shown. 9 and 10 show that a large number of plastic composite materials 10 are connected to each other to assemble a sensor unit 50 in a grid shape and the plastic composite materials 10 adjacent to each other are assembled.
The conductive fiber bundles 11 are electrically connected to each other between the conductive fiber bundles 11 to form a sensor unit 50 in which the conductive fiber bundles 11 of the plurality of plastic composite materials 10 are connected in series. An example in which a resistance measuring instrument 60 is connected to both ends of a circuit in which the conductive fiber bundles 11 of the book are connected in series, and a strain / stress detection device 51 for detecting strain or stress generated in the sensor unit 50 is assembled. Show. Also,
11 shows a wall 52 as an example of a structure constructed by placing concrete using the sensor unit 50 of the strain / stress detection device 51 as a framework, and FIG. 12 shows the sensor unit 50 itself of the strain / stress detection device 51. It is a figure which shows the state erected on the slope of the ground T as a fence-shaped sensor body which doubled as an earth retaining fence or a snow retaining fence.

【0017】前記歪み・応力検知装置42、51は、抵
抗測定器60によって測定される抵抗値の増大が観測さ
れることによって、センサユニット41、50を設置し
た構造物に生じた歪みや応力、センサユニット41、5
0に生じた歪みや応力を検知できる。すなわち、歪み・
応力検知装置42、51は、抵抗測定器60によってプ
ラスチック複合材10の導電性繊維束11(ここでは炭
素繊維束)の抵抗値を常時或いは定期的に測定するよう
になっている。センサユニットを構成するプラスチック
複合材10に生じた曲げ方向の歪み(曲げ歪み)によっ
て該プラスチック複合材10内の導電性繊維束11にも
曲げ方向が歪みが与えられ、導電性繊維束11を構成す
る導電性繊維(ここでは炭素繊維)の一部又は全部が破
断すると、抵抗値の増大が観測され、歪みや応力の発生
が検知される。
The strain / stress detecting devices 42 and 51 are arranged so that the strain and stress generated in the structure in which the sensor units 41 and 50 are installed by observing an increase in the resistance value measured by the resistance measuring device 60, Sensor unit 41, 5
The strain and stress generated at 0 can be detected. That is, distortion
The stress detecting devices 42 and 51 are configured to measure the resistance value of the conductive fiber bundle 11 (here, carbon fiber bundle) of the plastic composite material 10 constantly or periodically by the resistance measuring device 60. The bending direction is given to the conductive fiber bundle 11 in the plastic composite material 10 due to the bending direction distortion (bending strain) generated in the plastic composite material 10 constituting the sensor unit, and the conductive fiber bundle 11 is formed. When a part or all of the conductive fibers (here, carbon fibers) that operate are broken, an increase in resistance value is observed, and generation of strain or stress is detected.

【0018】例えば、図6〜図8に例示した歪み・応力
検知装置42では、センサユニット41を構成する各プ
ラスチック複合材10は、フェンス40上端にてフェン
ス40の延在方向(左右方向。図7左右)に沿って連続
させて配置されている上枠材43の下面側に配置され、
上枠材43と一体的に固定されている。また、センサユ
ニット41を構成する全てのプラスチック複合材10
は、内蔵する4本の導電性繊維束11が上下左右の4箇
所となる向きでフェンス40に設置されており(図6
(a)、(b)参照)、隣り合うプラスチック複合材1
0間での導電性繊維束11同士の接続は、プラスチック
複合材10での配置位置が一致するもの同士、つまり、
下側の導電性繊維束11(図6(a)中、符号111)
同士、上側の導電性繊維束11(図6(a)中、符号1
12)同士、左側の導電性繊維束11(図6(a)中、
符号113)同士、右側の導電性繊維束11(図6
(a)中、符号114)同士が接続される。これによ
り、図13に示した模式図のように、センサユニット4
1では、複数本のプラスチック複合材10の同じ位置
(プラスチック複合材10の断面の上下左右のいずれ
か)の導電性繊維束11同士を接続してなるセンシング
回路71〜74(電気回路)が4本並行に形成されてい
る。センシング回路71は下側の導電性繊維束111同
士を接続したもの、センシング回路72は上側の導電性
繊維束112同士を接続したもの、センシング回路73
は左側の導電性繊維束113同士を接続したもの、セン
シング回路74は右側の導電性繊維束114同士を接続
したものとする。
For example, in the strain / stress detection device 42 illustrated in FIGS. 6 to 8, each plastic composite material 10 constituting the sensor unit 41 is extended at the upper end of the fence 40 in the extending direction of the fence 40 (left-right direction. 7 left and right) is arranged on the lower surface side of the upper frame member 43 that is continuously arranged,
It is fixed integrally with the upper frame member 43. In addition, all the plastic composite materials 10 constituting the sensor unit 41
Are installed on the fence 40 in such a manner that the four built-in conductive fiber bundles 11 are arranged at four positions in the vertical and horizontal directions (see FIG. 6).
(See (a) and (b)), adjacent plastic composite materials 1
The conductive fiber bundles 11 are connected to each other between 0, which are arranged at the same position in the plastic composite material 10, that is,
Lower conductive fiber bundle 11 (reference numeral 111 in FIG. 6A)
And the upper conductive fiber bundle 11 (reference numeral 1 in FIG. 6A)
12) each other, the conductive fiber bundle 11 on the left side (in FIG. 6 (a),
Reference numeral 113), the conductive fiber bundle 11 on the right side (see FIG. 6).
In (a), reference numeral 114) are connected to each other. As a result, as shown in the schematic diagram of FIG.
In 1, the number of sensing circuits 71 to 74 (electrical circuits) formed by connecting the conductive fiber bundles 11 at the same position of the plurality of plastic composite materials 10 (either up, down, left or right of the cross section of the plastic composite material 10) is four. The books are formed in parallel. The sensing circuit 71 is one in which the lower conductive fiber bundles 111 are connected, the sensing circuit 72 is one in which the upper conductive fiber bundles 112 are connected, and the sensing circuit 73.
Is a connection between the conductive fiber bundles 113 on the left side, and the sensing circuit 74 is a connection between the conductive fiber bundles 114 on the right side.

【0019】各センシング回路71〜74は、その両端
が、電線等からなる接続回路61(図7参照)を介して
抵抗測定器60と接続されており、この抵抗測定器60
によって電気抵抗が測定される。但し、図7において接
続回路61は1本の線で図示しているが、各接続回路6
1は例えば1本又は複数本の電線によってセンシング回
路の本数と同じ芯数を確保したものであり、各センシン
グ回路71〜74を個別に抵抗測定器60と接続するよ
うになっている(図13参照)。なお、隣り合うプラス
チック複合材10間での導電性繊維束11同士の接続に
は、例えば図2〜図4に例示した電気接続用部品20が
使用され、隣り合うプラスチック複合材10の導電性繊
維束11が下側同士、上側同士、左側同士、右側同士と
なるように正しく接続される。電気接続用部品20の具
体的構成については、後で詳述する。
Both ends of each of the sensing circuits 71 to 74 are connected to the resistance measuring device 60 via a connection circuit 61 (see FIG. 7) composed of an electric wire or the like.
Measures the electrical resistance. However, although the connection circuit 61 is shown by a single line in FIG. 7, each connection circuit 6
Reference numeral 1 denotes, for example, one or a plurality of electric wires to secure the same number of cores as the number of sensing circuits, and each sensing circuit 71 to 74 is individually connected to the resistance measuring device 60 (FIG. 13). reference). For connecting the conductive fiber bundles 11 between the adjacent plastic composite materials 10, for example, the electrical connection component 20 illustrated in FIGS. 2 to 4 is used, and the conductive fibers of the adjacent plastic composite materials 10 are connected. The bundles 11 are properly connected so that they are on the lower side, on the upper side, on the left side, and on the right side. The specific configuration of the electrical connection component 20 will be described later in detail.

【0020】例えば図8に示すように、倒木44によっ
て上枠材43が局所的に下方へ湾曲する変形を受けた場
合、この変形位置に設置されているプラスチック複合材
10も上枠材43と一体に変形(曲げ歪み)を受ける。
そして、このプラスチック複合材10の変形に伴い、導
電性繊維束11を構成する導電性繊維(ここでは炭素繊
維)の一部又は全部が破断すると、抵抗測定器60での
電気抵抗の測定値の増大が観測されるから、これにより
構造物40に変形(歪み)が生じたことが検知される。
抵抗測定器60は、抵抗値の増大を検知すると、無線信
号、電気信号等によって異常検知信号を管理事務所62
に出力、伝送する。管理事務所62では、この異常検知
信号を変形箇所の補修等に活かすことができる。但し、
抵抗測定器60はセンシング回路71〜74単位で抵抗
値の増大を監視しており、該抵抗測定器60に接続され
ている複数本のセンシング回路71〜74の内のいずれ
か一つに測定値(抵抗値)の増大を検知した場合に、異
常検知信号を出力するようになっている。なお、異常検
知信号は、センシング回路71〜74を特定する情報、
並びに、各センシング回路71〜74についての測定値
(抵抗値)も含むか、これら情報や測定値に対応する信
号が管理事務所62へ伝送すること自体を異常検知信号
とする。
For example, as shown in FIG. 8, when the fallen tree 44 locally deforms the upper frame member 43 to bend downward, the plastic composite material 10 installed at this deformed position also changes to the upper frame member 43. Receives deformation (bending strain) as a unit.
When some or all of the conductive fibers (here, carbon fibers) forming the conductive fiber bundle 11 are broken due to the deformation of the plastic composite material 10, the measured value of the electric resistance measured by the resistance measuring device 60 Since the increase is observed, it is detected that the structure 40 is deformed (strained).
When the resistance measuring device 60 detects an increase in the resistance value, it outputs an abnormality detection signal by a radio signal, an electric signal, or the like to the management office 62.
To output and transmit. In the management office 62, this abnormality detection signal can be utilized for repairing the deformed portion. However,
The resistance measuring device 60 monitors the increase of the resistance value in units of the sensing circuits 71 to 74, and measures the measured value in any one of the plurality of sensing circuits 71 to 74 connected to the resistance measuring device 60. An abnormality detection signal is output when an increase in (resistance value) is detected. The abnormality detection signal is information for identifying the sensing circuits 71 to 74,
In addition, whether the measured value (resistance value) of each of the sensing circuits 71 to 74 is included, or the signal corresponding to the information or the measured value is transmitted to the management office 62 itself is the abnormality detection signal.

【0021】ところで、プラスチック複合材10に曲げ
歪み(湾曲又は屈曲の変形)が与えられた場合、プラス
チック複合材10の湾曲又は屈曲の外周側が引っ張り
側、湾曲又は屈曲の内周側が圧縮側となり、変形の外周
側に配置されている導電性繊維束11には引っ張り力、
変形の内周側に配置されている導電性繊維束11には圧
縮力が作用する。したがい、プラスチック複合材10の
ように、複数本の導電性繊維束を断面周方向に沿った複
数箇所に分散配置して埋設した構成の棒状のプラスチッ
ク複合材では、曲げ歪みが与えられた場合に各導電性繊
維束に与えられる歪みは一様では無い。前述の歪み・応
力検知装置42でも、例えば前述の倒木44等によって
プラスチック複合材10の長手方向の一部に下方への荷
重が局所的に作用して曲げ歪みを生じた場合、4本の導
電性繊維束11に与えられる歪みは一様ではなく、図6
において下側に配置されている導電性繊維束11には引
っ張り力による伸び歪み、上側に配置されている導電性
繊維束11には圧縮力により座屈が生じやすい。
By the way, when a bending strain (deformation of bending or bending) is applied to the plastic composite material 10, the outer peripheral side of the bending or bending of the plastic composite material 10 is the pulling side, and the inner peripheral side of the bending or bending is the compression side, The conductive fiber bundle 11 arranged on the outer peripheral side of the deformation has a tensile force,
A compressive force acts on the conductive fiber bundle 11 arranged on the inner peripheral side of the deformation. Therefore, like the plastic composite material 10, in the case of a rod-shaped plastic composite material having a configuration in which a plurality of conductive fiber bundles are dispersed and embedded in a plurality of locations along the circumferential direction of the cross section when bending strain is applied. The strain applied to each conductive fiber bundle is not uniform. Also in the above-described strain / stress detection device 42, when the downward load locally acts on a part of the plastic composite material 10 in the longitudinal direction by the above-described fallen tree 44 or the like to cause bending strain, four conductive materials are used. The strain applied to the natural fiber bundle 11 is not uniform, and
In, the conductive fiber bundle 11 arranged on the lower side is likely to be stretched and distorted by the tensile force, and the conductive fiber bundle 11 arranged on the upper side is likely to buckle due to the compressive force.

【0022】本発明者等は、プラスチック複合材10に
係る試験片と、比較例の試験片とについて曲げ試験を行
い、歪み、応力の検知感度を比較した。この曲げ試験
は、図14(a)に示すように、棒状の試験片80を、
スパンLを確保して配置した一対の下圧子81、82上
に載置し、試験片80の各下圧子81、82による支持
位置の中間位置を、一定速度で移動させた上圧子83に
よって下方に押圧して試験片80に曲げ歪みを与える3
点曲げであり、試験片80の曲げ歪み、及び、試験片8
0に埋設されている導電性繊維束の電気抵抗を測定し
た。その結果を図15〜図19に示す。なお、導電性繊
維束の抵抗値は、試験片80に埋設されている導電性繊
維束に接続した抵抗測定器60による測定値、試験片8
0の曲げ歪みは、試験片80に取り付けた歪みゲージ8
4の測定データに基づいて算出した計算値である。歪み
ゲージ84は、上圧子83による試験片80の押圧位置
に対向させて試験片80の下面側に取り付けており、こ
の位置の試験片80の伸び歪みを精度良く測定する。
The present inventors conducted a bending test on the test piece of the plastic composite material 10 and the test piece of the comparative example, and compared the detection sensitivity of strain and stress. In this bending test, as shown in FIG. 14A, a rod-shaped test piece 80 was
The test piece 80 is placed on a pair of lower indenters 81 and 82 arranged so as to secure the span L, and an intermediate position between the supporting positions of the lower indenters 81 and 82 of the test piece 80 is moved downward by the upper indenter 83 moved at a constant speed. Pressing to give bending strain to the test piece 80 3
It is point bending, the bending strain of the test piece 80, and the test piece 8
The electrical resistance of the conductive fiber bundle embedded in 0 was measured. The results are shown in FIGS. The resistance value of the conductive fiber bundle is measured by the resistance measuring device 60 connected to the conductive fiber bundle embedded in the test piece 80, and the test piece 8
The bending strain of 0 is the strain gauge 8 attached to the test piece 80.
It is a calculated value calculated based on the measurement data of 4. The strain gauge 84 is attached to the lower surface side of the test piece 80 so as to face the pressing position of the test piece 80 by the upper indenter 83, and the elongation strain of the test piece 80 at this position is accurately measured.

【0023】まず、図14(b)に示す断面構造の試験
片80(比較例。試験片の区別のため図14(b)中、
符号80aを付す)と、図14(c)に示す断面構造の
試験片80(実施例。本発明に係るプラスチック複合材
10。試験片の区別のため図14(c)中、符号80b
を付す)とについて行った曲げ試験の試験結果の比較を
説明する。以下に試験条件を示す。
First, a test piece 80 having a sectional structure shown in FIG. 14B (comparative example. In FIG. 14B for distinguishing the test piece,
14C, and a test piece 80 having a cross-sectional structure shown in FIG. 14C (example: plastic composite material 10 according to the present invention. Reference numeral 80b in FIG. 14C for distinguishing the test piece)
The comparison of the test results of the bending test performed for The test conditions are shown below.

【0024】(実施例) 試験片80b:本発明に係る前記プラスチック複合材1
0を径10mmの断面円形の棒状に成形したもの。プラ
スチック材12中に埋設、一体化されている4本の導電
性繊維束11は、それぞれ、連続する多数本の炭素長繊
維を樹脂で一体化して、径1mmの断面円形ロッド状に
形成したもの。また、4本の導電性繊維束11を、断面
円形のプラスチック複合材10の断面周方向の4箇所に
均等配置した配置位置や、プラスチック複合材10の外
面近傍に埋設、配置された各導電性繊維束11の外側を
覆うプラスチック材12の被り厚等は、図1(a)、
(b)等を参照して先に説明した通りである。
(Example) Test piece 80b: the plastic composite material 1 according to the present invention
0 is molded into a rod shape with a circular cross section having a diameter of 10 mm. The four conductive fiber bundles 11 embedded and integrated in the plastic material 12 are each formed by integrating a large number of continuous carbon filaments with a resin to form a circular rod shape with a diameter of 1 mm. . In addition, the four conductive fiber bundles 11 are evenly arranged at four positions in the circumferential direction of the cross section of the plastic composite material 10 having a circular cross section, and each conductive material embedded and arranged near the outer surface of the plastic composite material 10. The covering thickness and the like of the plastic material 12 that covers the outside of the fiber bundle 11 is as shown in FIG.
This is as described above with reference to (b) and the like.

【0025】(比較例) 試験片80a:径10mmの断面円形棒状のプラスチッ
ク材12の断面中央に導電性繊維束11が1本のみ埋設
されている断面構造。プラスチック材12の材質及び導
電性繊維束11の構成は、実施例の試験片80bと同じ
である。
(Comparative Example) Test piece 80a: A cross section structure in which only one conductive fiber bundle 11 is embedded in the center of the cross section of a plastic material 12 having a circular cross section with a diameter of 10 mm. The material of the plastic material 12 and the configuration of the conductive fiber bundle 11 are the same as those of the test piece 80b of the example.

【0026】試験:図14(a)に示したように、試験
治具を構成する3つの圧子81〜83の間に試験片80
を配置し、3点曲げ試験を行った。上圧子83の移動速
度は1.0mm/minである。試験治具は、JIS
K−7055の曲げ試験に準拠した構成になっており、
圧子81〜83は径5mmの断面円形ロッド状のもので
あり、下圧子81、82間のスパンLは100mmであ
る。比較例の試験片80aの試験結果を図15、実施例
の試験片80bの試験結果を図16に示す。
Test: As shown in FIG. 14 (a), a test piece 80 is provided between the three indenters 81 to 83 forming the test jig.
Was placed and a three-point bending test was performed. The moving speed of the upper indenter 83 is 1.0 mm / min. The test jig is JIS
It has a configuration based on the bending test of K-7055,
The indenters 81 to 83 have a circular rod shape with a diameter of 5 mm, and the span L between the lower indenters 81 and 82 is 100 mm. The test result of the test piece 80a of the comparative example is shown in FIG. 15, and the test result of the test piece 80b of the example is shown in FIG.

【0027】但し、図16(図17〜図19でも共通)
では、図14(c)に示すように、4本の導電性繊維束
11が上下左右に配置される向きで試験片80bを、試
験治具にセットしている。図16〜図19のΔR−bo
ttom、ΔR−top、ΔR−front、ΔR−b
ackは、それぞれ、試験片80bの4本の導電性繊維
束11の抵抗増加率(後述)の測定結果を示すものであ
り、ΔR−bottomは図14(c)下側に配置され
た導電性繊維束11(図14(c)中、符号11b)、
ΔR−topは図14(c)上側に配置された導電性繊
維束11(図14(c)中、符号11t)、ΔR−fo
rontは図14(c)中符号「11cf」の導電性繊
維束11、ΔR−backは図14(c)中符号「11
cb」の導電性繊維束11にそれぞれ対応している。
However, FIG. 16 (also common to FIGS. 17 to 19)
Then, as shown in FIG. 14C, the test piece 80b is set on the test jig in a direction in which the four conductive fiber bundles 11 are arranged vertically and horizontally. ΔR-bo in FIGS.
tm, ΔR-top, ΔR-front, ΔR-b
ack shows the measurement results of the resistance increase rate (described later) of the four conductive fiber bundles 11 of the test piece 80b, and ΔR-bottom is the conductivity arranged on the lower side in FIG. 14 (c). Fiber bundle 11 (reference numeral 11b in FIG. 14 (c)),
ΔR-top is the conductive fiber bundle 11 (reference numeral 11t in FIG. 14C) arranged on the upper side of FIG. 14C, ΔR-fo.
14 (c) is a conductive fiber bundle 11 having a reference numeral “11cf”, and ΔR-back is a reference numeral “11” in FIG. 14 (c).
It corresponds to the conductive fiber bundle 11 of "cb".

【0028】なお、図15〜図19において、縦軸の曲
げ応力(MPa)は試験片80に作用している曲げ応力
(計算値)である。抵抗増加率ΔR(%)は導電性繊維
束11について抵抗測定器60にて測定された抵抗値の
増加率であり、曲げ荷重を与える前の測定値(抵抗値R
0)と、曲げ荷重を作用によって上昇した測定値(R)
の増加分(R−R0)とから、 抵抗増加率ΔR(%)=(R−R0)/R0 の計算式によって算出したものである。
In FIGS. 15 to 19, the bending stress (MPa) on the vertical axis is the bending stress (calculated value) acting on the test piece 80. The resistance increase rate ΔR (%) is the increase rate of the resistance value of the conductive fiber bundle 11 measured by the resistance measuring device 60, and is the measured value (resistance value R
0 ) and the measured value (R) in which the bending load was increased by the action.
From the increase (R−R 0 ), the resistance increase rate ΔR (%) = (R−R 0 ) / R 0 is calculated.

【0029】図15に示すように、比較例の試験片80
aは曲げ歪みが2.4%で破壊し始めている。導電性繊
維束11の電気抵抗は、曲げ歪み3.2%付近から上昇
しはじめ、試験片80aの破壊がかなり進行した5%付
近で大きく上昇している。
As shown in FIG. 15, a test piece 80 of a comparative example.
In the case of a, the bending strain started to break at 2.4%. The electric resistance of the conductive fiber bundle 11 starts to increase from around 3.2% in bending strain, and greatly increases to around 5% at which breakage of the test piece 80a has progressed considerably.

【0030】図16に示すように、本発明に係るプラス
チック複合材10である試験片80bは、曲げ歪みが
2.8%付近で最大強度を示している。また、曲げ歪み
が1.7%付近で、特にΔR−bottom及びΔR−
topに急激な上昇が見られる。図示していないが、複
数の試験片80bについて同じ条件で試験を行った結
果、ΔR−front及びΔR−backは、試験片8
0bの曲げ歪みが1.8%付近で上昇するものとしない
ものとがあり、ばらつきがある。ΔR−bottomの
上昇は試験片80bの引っ張り側の伸び歪みに伴う導電
性繊維束11bの導電性繊維(ここでは炭素繊維)の破
断の進行に起因するものであり、ΔR−topの上昇は
試験片80bの圧縮側の座屈に伴う導電性繊維束11t
の導電性繊維(ここでは炭素繊維)の破断の進行に起因
するものであり、ΔR−bottom及びΔR−top
の同時上昇は、試験片80bの引っ張り側及び圧縮側の
変形が同時に進行していることを示す。試験片80bの
曲げ歪みが1.7%を超え5.0〜5.4%で試験片8
0b全体が折れ曲がる(屈曲)まで、ΔR−botto
mのみは曲げ歪みの増大に伴って上昇を続けるが、他の
ΔR−top、ΔR−front、ΔR−backに
は、試験片80b全体が折れ曲がってしまう直前まで、
はっきりとした上昇傾向は認められない。
As shown in FIG. 16, the test piece 80b which is the plastic composite material 10 according to the present invention exhibits the maximum strength when the bending strain is around 2.8%. In addition, when the bending strain is around 1.7%, especially ΔR-bottom and ΔR-
There is a sharp rise in top. Although not shown in the drawing, as a result of performing the test on the plurality of test pieces 80b under the same condition, ΔR-front and ΔR-back are the test pieces 8
The bending strain of 0b may or may not increase in the vicinity of 1.8%, and there is variation. The increase in ΔR-bottom is due to the progress of breakage of the conductive fibers (here, carbon fibers) of the conductive fiber bundle 11b due to the elongation strain on the tensile side of the test piece 80b, and the increase in ΔR-top is the test. Conductive fiber bundle 11t due to buckling of the piece 80b on the compression side
This is due to the progress of breakage of the conductive fibers (here, carbon fibers), and ΔR-bottom and ΔR-top
Simultaneous rise of No. indicates that the deformation of the test piece 80b on the tensile side and the compression side proceed at the same time. When the bending strain of the test piece 80b exceeds 1.7% and is 5.0 to 5.4%, the test piece 8b
Until the entire 0b bends (bends), ΔR-botto
Only m continues to rise as the bending strain increases, but for other ΔR-top, ΔR-front, and ΔR-back, until just before the entire test piece 80b bends,
No clear upward trend is observed.

【0031】次に、実施例の試験片80bについて、圧
子81〜83の断面半径r、下圧子81、82間のスパ
ンLを変更して曲げ試験を行った。その結果を図17〜
図19に示す。図17〜図19では、下圧子81、82
間にスパンL=120mmを確保している。図17〜図
19では使用した圧子81〜83の断面半径rが異な
り、図16は5mm、図18は10mm、図19は20
mmである。下圧子81、82間のスパンL、圧子81
〜83の断面半径rを調整したこと以外の試験条件は、
図16と同様である。
Next, the test piece 80b of the example was subjected to a bending test by changing the sectional radius r of the indenters 81 to 83 and the span L between the lower indenters 81 and 82. The result is shown in FIG.
It shows in FIG. In FIGS. 17 to 19, the lower indenters 81 and 82 are shown.
A span L = 120 mm is secured between them. 17 to 19, the cross-sectional radius r of the indenters 81 to 83 used is different, 5 mm in FIG. 16, 10 mm in FIG. 18, and 20 in FIG.
mm. Span L between lower indenters 81 and 82, indenter 81
Test conditions other than adjusting the cross-sectional radius r of ~ 83 are:
It is similar to FIG.

【0032】図16〜図19の結果から、傾向として、
曲げ歪みの増大に伴う抵抗値(抵抗増加率)の上昇はΔ
R−bottomが最も大きく、次いでΔR−topが
大きくなっており、ΔR−front及びΔR−bac
kは試験片80bの破壊が進行して試験片80b全体の
座屈が開始(全ての導電性繊維束11の抵抗増加率が無
限大に至る急激な上昇により非常に大きくなっていると
ころ。概ね4.0%歪み以上。)されるまで、曲げ歪み
の増加に伴う抵抗増加率の上昇の関係が明瞭に現れな
い。また、図16〜図18では、曲げ歪み1.6〜1.
8%でΔR−bottom及びΔR−topに急激な上
昇(該当の同時上昇箇所に符号85を付した。以下「初
期上昇」)が見られるが、図19ではこの曲げ歪みの領
域でΔR−bottomのみに急激な上昇(図19中、
この急激な上昇を示す箇所に符号85aを付した)が見
られ、ΔR−topのはっきりとした上昇傾向は曲げ歪
みが3.0%付近に達するまで認められない。
From the results of FIGS. 16 to 19, as a tendency,
The increase in resistance value (resistance increase rate) due to the increase in bending strain is Δ
R-bottom is the largest, followed by ΔR-top, and ΔR-front and ΔR-bac
At k, the fracture of the test piece 80b progresses and the buckling of the entire test piece 80b starts (where the rate of increase in resistance of all the conductive fiber bundles 11 becomes very large due to a rapid increase to infinity. 4.0% strain or more), the relationship of increase in resistance increase rate with increase in bending strain does not appear clearly. In addition, in FIGS. 16 to 18, bending strains 1.6 to 1.
At 8%, a sharp rise in ΔR-bottom and ΔR-top (the corresponding simultaneous rising portions are denoted by reference numeral 85. Hereinafter referred to as “initial rise”) is seen, but in FIG. 19, the ΔR-bottom is in this bending strain region. A sharp rise (in Fig. 19,
The portion showing this rapid increase is denoted by reference numeral 85a), and a clear increase tendency of ΔR-top is not recognized until the bending strain reaches around 3.0%.

【0033】図16〜図18にて前記初期上昇85が確
認されたところで試験を中断し、試験片80bを確認し
たところ、試験片80b上部の上圧子83との接触部分
に局所的な破壊が認められ、一方、図19の試験にてΔ
R−bottomのみの急激な上昇85aが確認された
試験片80bでは上圧子83との接触部分の局所的な破
壊はきわめて小さいものであった。このことから、前述
の初期上昇85は、試験片80b上部の上圧子83と点
接触されている部分付近の応力集中による局所的な破壊
に起因するものと考えられる。図16〜図18の試験条
件にて複数の試験片80bについて試験を行った結果、
前述の初期上昇85が見られない場合もあり、また、初
期上昇85時のΔR−topの値にもばらつきが大き
い。断面半径rの小さい圧子81〜83を用いた場合に
は初期上昇85の発現頻度が高く、断面半径rの大きい
圧子81〜83を用いた場合には初期上昇85の発現頻
度が低くなる。初期上昇85が発現しない場合は、図1
9に示すように、ΔR−bottomのみに急激な上昇
が確認される。
When the initial rise 85 was confirmed in FIGS. 16 to 18, the test was stopped and the test piece 80b was confirmed. As a result, a local breakage was observed in the contact portion with the upper indenter 83 on the test piece 80b. On the other hand, Δ in the test of FIG.
In the test piece 80b in which the rapid rise 85a of only the R-bottom was confirmed, the local destruction of the contact portion with the upper indenter 83 was extremely small. From this, it is considered that the above-mentioned initial rise 85 is caused by local fracture due to stress concentration in the vicinity of the point contact with the upper indenter 83 on the upper portion of the test piece 80b. As a result of performing a test on a plurality of test pieces 80b under the test conditions of FIGS. 16 to 18,
In some cases, the above-described initial rise 85 may not be seen, and the value of ΔR-top at the time of the initial rise 85 also varies widely. When the indenters 81 to 83 having a small cross-section radius r are used, the frequency of the initial rise 85 is high, and when the indenters 81 to 83 having a large cross-section radius r are used, the frequency of the initial rise 85 is low. When the initial elevation 85 is not expressed, FIG.
As shown in FIG. 9, a sharp rise is confirmed only in ΔR-bottom.

【0034】図16〜図19の結果、曲げ歪みに対して
試験片80bの引っ張り側の破壊が、他の箇所に比べて
先行して進行していくことが明瞭に判る。したがい、プ
ラスチック複合材10の4本の導電性繊維束11の内の
1本のみに抵抗値の上昇が検知された場合、プラスチッ
ク複合材10において該導電性繊維束11が埋設されて
いる側を引っ張り側、プラスチック複合材10の断面中
央を介して前記導電性繊維束11と対向する側を圧縮側
とする曲げ歪みがプラスチック複合材10に作用してい
ることが判る。つまり、4本の導電性繊維束11につい
て抵抗値の分布を把握することで、プラスチック複合材
10に生じた歪みの方向や、作用している応力の方向を
も検知することが可能であり、これら歪みや応力の方向
から、これら歪みや応力の原因となっている荷重の向き
も把握できる。
From the results shown in FIGS. 16 to 19, it can be clearly understood that the fracture on the tensile side of the test piece 80b with respect to the bending strain progresses ahead of other places. Therefore, when an increase in the resistance value is detected in only one of the four conductive fiber bundles 11 of the plastic composite material 10, the side in which the conductive fiber bundle 11 is embedded in the plastic composite material 10 is detected. It can be seen that bending strain acts on the plastic composite material 10 with the side facing the conductive fiber bundle 11 being the compression side through the tensile side and the center of the cross section of the plastic composite material 10. That is, by grasping the distribution of the resistance values of the four conductive fiber bundles 11, it is possible to detect the direction of the strain generated in the plastic composite material 10 and the direction of the acting stress. From the directions of these strains and stresses, the direction of the load causing these strains and stresses can also be grasped.

【0035】さらに、引っ張り側、圧縮側の導電性繊維
束11の電気抵抗の測定値に基づいて、その比較から、
プラスチック複合材10の変形や破壊の状況を割り出す
ことも可能である。つまり、前述の曲げ試験の結果(図
16〜図19)、プラスチック複合材10が曲げ歪みの
増大に伴って破壊していく過程で、引っ張り側、圧縮側
の導電性繊維束11の電気抵抗の測定値の関係が以下の
ような4段階で変化することに着目して、引っ張り側、
圧縮側の導電性繊維束11の電気抵抗の測定値の比較か
ら、プラスチック複合材10の変形や破壊の状況を割り
出すことができる。前述の4段階とは以下の通りであ
る。 (1)引っ張り側、圧縮側の導電性繊維束11のいずれ
も破断前であり、しかも、引っ張り側の導電性繊維束1
1の抵抗値のみが曲げ歪みの増大に伴って上昇する第1
段階。 (2)引っ張り側、圧縮側の導電性繊維束11のいずれ
も破断前であり、しかも、引っ張り側及び圧縮側の導電
性繊維束11の抵抗値が曲げ歪みの増大に伴って上昇す
る第2段階。 (3)引っ張り側の導電性繊維束11のみが破断に至っ
ており、圧縮側の導電性繊維束11の抵抗値が前記曲げ
歪みの増大に伴って上昇する第3段階。 (4)引っ張り側及び圧縮側の導電性繊維束11が破断
に至っており、プラスチック複合材10も折れ曲がるよ
うにして座屈している第4段階。
Further, based on the measured values of the electric resistance of the conductive fiber bundles 11 on the tension side and the compression side, from the comparison,
It is also possible to determine the state of deformation or destruction of the plastic composite material 10. That is, as a result of the above-described bending test (FIGS. 16 to 19), in the process in which the plastic composite material 10 breaks as the bending strain increases, the electrical resistance of the conductive fiber bundle 11 on the pulling side and the compressing side increases. Paying attention to the fact that the relationship between measured values changes in the following four stages,
From the comparison of the measured values of the electrical resistance of the conductive fiber bundle 11 on the compression side, the state of deformation or destruction of the plastic composite material 10 can be determined. The above-mentioned four stages are as follows. (1) Both of the pulling-side and compression-side conductive fiber bundles 11 have not yet been broken, and the pulling-side conductive fiber bundle 1
Only the resistance value of 1 increases with increasing bending strain.
Stages. (2) Both of the pulling-side and compression-side conductive fiber bundles 11 have not yet been broken, and the resistance values of the pulling-side and compression-side conductive fiber bundles 11 increase as the bending strain increases. Stages. (3) The third stage in which only the conductive fiber bundle 11 on the pulling side has broken, and the resistance value of the conductive fiber bundle 11 on the compression side rises as the bending strain increases. (4) The fourth stage in which the conductive fiber bundles 11 on the pulling side and the compressing side have been broken, and the plastic composite material 10 is also buckling like bending.

【0036】以下、プラスチック複合材10が曲げ歪み
の増大に伴って破壊していく過程での、引っ張り側、圧
縮側の導電性繊維束11の電気抵抗の測定値の関係の変
化をやや詳しく説明する。図16〜図19から判るよう
に、プラスチック複合材10に曲げ歪みが与えられる
と、まず、引っ張り側の導電性繊維束11の抵抗値が前
記曲げ歪みの増大に伴ってプラスチック複合材の応力
(MPa)が最大となるところまで上昇を継続する。こ
こで、圧縮側の導電性繊維束11の抵抗値については前
述の初期上昇85が発生する場合があるものの、曲げ歪
みの増大に伴う継続的な上昇傾向は見られない。最大応
力付近、詳細には曲げ歪みが最大応力を発生するあたり
或いはそれよりもやや大きいところでは、プラスチック
複合材10の破壊開始によって、曲げ歪みの増大に伴う
引っ張り側の導電性繊維束11の抵抗値の継続的な上昇
は一旦停止状態となる(抵抗値が不安定になる場合があ
る)が、その後、プラスチック複合材10の曲げ歪みの
さらなる増大によって応力が下降を開始し、プラスチッ
ク複合材10の破壊が顕在化してくると、この導電性繊
維束11の抵抗値が急激な上昇を開始し、無限大(破
断)に至る(図16〜図19では曲げ歪みが3.8〜
4.2%程度)。一方、圧縮側の導電性繊維束11の抵
抗値は、プラスチック複合材の応力(MPa)が最大と
なった後、引っ張り側の導電性繊維束11が破断する前
に、曲げ歪みが最大応力を発生するあたり或いはそれよ
りもやや大きいところから上昇を開始し、曲げ歪みの増
大に伴って上昇していく上昇傾向が、引っ張り側の導電
性繊維束11が破断した後も暫く継続される。そして、
圧縮側の導電性繊維束11の抵抗値は、引っ張り側の導
電性繊維束11が破断した後、さらなる曲げ歪みの増大
によってプラスチック複合材10の破壊(応力の低下)
が進行することで、上昇が急激になり無限大(破断)に
至る。
The change in the relationship between the measured values of the electric resistances of the conductive fiber bundles 11 on the pulling side and the compressing side during the process in which the plastic composite material 10 breaks as the bending strain increases will be described in a little more detail below. To do. As can be seen from FIGS. 16 to 19, when a bending strain is applied to the plastic composite material 10, first, the resistance value of the conductive fiber bundle 11 on the pull side increases the stress of the plastic composite material as the bending strain increases ( (MPa) continues to rise until it reaches the maximum. Here, although the resistance value of the conductive fiber bundle 11 on the compression side may have the above-described initial increase 85, a continuous increase tendency due to an increase in bending strain is not observed. In the vicinity of the maximum stress, specifically, where the bending strain is at or slightly higher than the maximum stress, the resistance of the conductive fiber bundle 11 on the tensile side due to the increase of the bending strain due to the start of the fracture of the plastic composite material 10. The continuous increase of the value temporarily stops (the resistance value may become unstable), but thereafter, the stress starts to decrease due to the further increase of the bending strain of the plastic composite material 10, and the plastic composite material 10 When the breakage becomes apparent, the resistance value of the conductive fiber bundle 11 starts to rapidly increase and reaches infinity (breakage) (in FIGS. 16 to 19, the bending strain is 3.8 to
4.2%). On the other hand, the resistance value of the conductive fiber bundle 11 on the compression side is such that after the stress (MPa) of the plastic composite material becomes maximum and before the conductive fiber bundle 11 on the tension side breaks, the bending strain shows the maximum stress. The ascending tendency, which starts to rise around where it occurs or slightly larger than it, and rises with an increase in bending strain, continues for a while even after the conductive fiber bundle 11 on the tension side is broken. And
The resistance value of the conductive fiber bundle 11 on the compression side is such that, after the conductive fiber bundle 11 on the pull side is broken, the plastic composite material 10 is broken (reduction in stress) due to a further increase in bending strain.
As a result of progressing, the rise becomes sharp and reaches infinity (rupture).

【0037】前述の第1〜第4段階は曲げ歪みの値の領
域によって区分けすることができる。引っ張り側の導電
性繊維束11の抵抗値の上昇開始から圧縮側の導電性繊
維束11の抵抗値の上昇が開始されるまでが第1段階の
曲げ歪みの領域(第1領域ε1)であり、圧縮側の導電
性繊維束11の抵抗値の上昇開始から引っ張り側の導電
性繊維束11の破断前までが第2段階の曲げ歪みの領域
(第2領域ε2)であり、引っ張り側の導電性繊維束1
1の破断から圧縮側の導電性繊維束11の破断前までが
第3段階の曲げ歪みの領域(第3領域ε3)であり、圧
縮側の導電性繊維束11の破断後が第4段階の曲げ歪み
の領域(第4領域ε4)である。なお、第1〜第4領域
ε1〜ε4の具体例を図19に記載した。
The above-mentioned first to fourth stages can be classified according to the area of the bending strain value. From the start of the increase in the resistance value of the conductive fiber bundle 11 on the pull side to the start of the increase in the resistance value of the conductive fiber bundle 11 on the compression side is the region of the first stage bending strain (first region ε1). The region from the start of the increase in the resistance value of the conductive fiber bundle 11 on the compression side to the time before the breakage of the conductive fiber bundle 11 on the tension side is the region of the second-order bending strain (second region ε2), and the conductivity on the tension side is Sex fiber bundle 1
The region from the rupture of No. 1 to the rupture of the conductive fiber bundle 11 on the compression side is the third stage bending strain region (third region ε3), and the rupture of the electrically conductive fiber bundle 11 on the compression side is the fourth stage. It is a region of bending strain (fourth region ε4). A specific example of the first to fourth regions ε1 to ε4 is shown in FIG.

【0038】第1〜第4の各段階の曲げ歪みの領域(第
1〜第4領域ε1〜ε4)に対応するプラスチック複合
材10の変形や破壊の状況は以下の通りである。第1段
階の領域の曲げ歪み(第1領域ε1)では、プラスチッ
ク複合材10の破壊は微小又は破壊が無い。第2段階の
領域の曲げ歪み(第2領域ε2)では、プラスチック複
合材10の座屈破壊が進行し始める。第3段階の領域の
曲げ歪み(第3領域ε3)では、プラスチック複合材1
0の引っ張り側の破壊が進行しており、第4段階の領域
の曲げ歪み(第4領域ε4)では、プラスチック複合材
10全体を折り曲げたような座屈破壊を生じている。
The states of deformation and breakage of the plastic composite material 10 corresponding to the bending strain regions (first to fourth regions ε1 to ε4) at the first to fourth stages are as follows. In the bending strain (first region ε1) in the region of the first stage, the fracture of the plastic composite material 10 is minute or there is no fracture. At the bending strain in the second stage region (second region ε2), buckling failure of the plastic composite material 10 begins to progress. In the bending strain of the third stage region (third region ε3), the plastic composite material 1
The fracture on the pulling side of 0 is progressing, and the bending strain in the region of the fourth stage (fourth region ε4) causes buckling fracture as if the entire plastic composite material 10 was bent.

【0039】引っ張り側、圧縮側の導電性繊維束11の
電気抵抗の測定値の関係から、プラスチック複合材10
に生じている曲げ歪みが第1〜第4領域ε1〜ε4のど
れに該当するかを特定できれば、上述したように第1〜
第4領域ε1〜ε4とプラスチック複合材10の変形、
破壊状況との対応関係により、プラスチック複合材10
の変形、破壊状況を割り出すことができる。引っ張り側
及び圧縮側の導電性繊維束11のいずれも破断前であ
り、かつ、引っ張り側の導電性繊維束11にのみ抵抗値
の増大が検知されれば、プラスチック複合材11に生じ
ている曲げ歪みは第1領域ε1であり、プラスチック複
合材10の破壊は微小又は破壊が無い。引っ張り側及び
圧縮側の導電性繊維束11のいずれも破断前であり、か
つ、引っ張り側及び圧縮側の両方の導電性繊維束11に
抵抗値の増大が検知されれば、プラスチック複合材11
に生じている曲げ歪みは第2領域ε2であり、プラスチ
ック複合材10の座屈破壊が進行し始めていることが想
定される。引っ張り側の導電性繊維束11が破断されて
おり、しかも圧縮側の導電性繊維束11に抵抗値の増大
(ここでの抵抗値は破断時の値よりも小さい値)が検知
されれば、プラスチック複合材11に生じている曲げ歪
みは第3領域ε3であり、プラスチック複合材10の引
っ張り側の破壊が進行していることが想定される。引っ
張り側及び圧縮側の導電性繊維束11の破断が検知され
れば、プラスチック複合材11に生じている曲げ歪みは
第4領域ε4であり、プラスチック複合材10全体を折
り曲げたような座屈破壊を生じていることが想定され
る。これにより、プラスチック複合材10の破壊の程度
や、プラスチック複合材10を設置した構造物の変形や
破壊の程度等を、直接、プラスチック複合材10を観察
しなくても把握することが可能となる。
From the relationship of the measured values of the electric resistance of the conductive fiber bundle 11 on the pulling side and the compressing side, the plastic composite material 10
If it is possible to identify which of the first to fourth regions ε1 to ε4 the bending strain occurring in
Deformation of the fourth region ε1 to ε4 and the plastic composite material 10,
Depending on the relationship with the state of destruction, the plastic composite material 10
The deformation and destruction status of can be determined. If both the pulling-side and compression-side conductive fiber bundles 11 have not yet been broken, and if an increase in the resistance value is detected only in the pulling-side conductive fiber bundles 11, the bending of the plastic composite material 11 has occurred. The strain is in the first region ε1 and the fracture of the plastic composite material 10 is minute or non-destructive. If both the pulling-side and compression-side conductive fiber bundles 11 have not been broken, and an increase in the resistance value is detected in both the pulling-side and compression-side conductive fiber bundles 11, the plastic composite material 11 is detected.
The bending strain generated in the second region is the second region ε2, and it is assumed that the buckling failure of the plastic composite material 10 has started to progress. If the pulling-side conductive fiber bundle 11 is broken and the increase in the resistance value of the conductive side fiber bundle 11 on the compression side (the resistance value here is smaller than the value at break) is detected, The bending strain generated in the plastic composite material 11 is the third region ε3, and it is assumed that the tensile side of the plastic composite material 10 is being broken. When the breakage of the conductive fiber bundles 11 on the pulling side and the compression side is detected, the bending strain occurring in the plastic composite material 11 is the fourth region ε4, and buckling failure occurs as if the entire plastic composite material 10 was bent. Is assumed to occur. This makes it possible to grasp the degree of destruction of the plastic composite material 10, the degree of deformation or destruction of the structure in which the plastic composite material 10 is installed, etc. without directly observing the plastic composite material 10. .

【0040】前述の初期上昇85のように、プラスチッ
ク複合材10の断面中心を介して対向する一対の導電性
繊維束11に抵抗値の上昇が検知されたときは、2本の
導電性繊維束11のどちらが引っ張り側に位置するかは
不明であるものの、いずれか一方の導電性繊維束11の
側を引っ張り側、他方の導電性繊維束11の側を圧縮側
とする曲げ歪み、曲げ応力が作用していることになり、
これら歪みや応力の原因となっている荷重の向きも概略
把握できる。
When an increase in the resistance value is detected in the pair of conductive fiber bundles 11 facing each other through the cross-sectional center of the plastic composite material 10 as in the above-described initial rise 85, two conductive fiber bundles are detected. Although it is unclear which one of 11 is located on the pulling side, bending strain and bending stress with one of the conductive fiber bundles 11 being the pulling side and the other conductive fiber bundle 11 being the compression side are Is working,
The direction of the load that causes these strains and stresses can be roughly understood.

【0041】しかも、図16〜図19のΔR−bott
omは、図15の測定結果に比べて非常に早い段階(曲
げ歪みが小さい段階)で上昇が顕在化しており、図14
(b)の試験片80aに比べて図14(c)の試験片8
0b(但し、図14(c)のように、試験片の曲げ変形
による引っ張り側に導電性繊維束11が配置されている
場合)の方が、歪み、応力の検知感度が優れていること
が判る。
Moreover, the ΔR-bott shown in FIGS.
As for the om, the increase becomes apparent at an extremely early stage (stage where bending strain is small) as compared with the measurement result of FIG.
Compared to the test piece 80a of (b), the test piece 8 of FIG. 14 (c)
0b (however, as shown in FIG. 14C, when the conductive fiber bundle 11 is arranged on the pulling side due to bending deformation of the test piece), the strain and stress detection sensitivity is superior. I understand.

【0042】図8は、歪み・応力検知装置42を鉄道線
路91の管理システムに利用した例を示すものであり、
地山T斜面等、鉄道線路91近傍に存在する危険箇所
に、鉄道線路91への土砂の侵入防止等の機能を果たす
フェンス40を適宜設置し、各フェンス40に設けられ
たセンサユニット41のセンシング回路71〜74を抵
抗測定器60に接続して、各フェンス40毎に歪み・応
力検知装置42を構成している。図8では明示していな
いが、フェンス40は、鉄道線路91の延在方向に沿っ
た方向にも連設されており、それぞれ抵抗測定器60と
の間に構成された歪み・応力検知装置42が設けられて
いる。
FIG. 8 shows an example in which the strain / stress detection device 42 is used in a management system for a railway line 91.
A fence 40 that performs a function of preventing intrusion of sediment into the railroad track 91 is appropriately installed in a dangerous place near the railroad track 91, such as a slope of natural ground T, and sensing of a sensor unit 41 provided in each fence 40 is performed. The circuits 71 to 74 are connected to the resistance measuring device 60, and the strain / stress detecting device 42 is configured for each fence 40. Although not explicitly shown in FIG. 8, the fence 40 is also continuously provided in the direction along the extending direction of the railroad track 91, and the strain / stress detecting device 42 is formed between the fence 40 and the resistance measuring device 60. Is provided.

【0043】この管理システムでは、抵抗測定器60に
複数のセンサユニット41のセンシング回路71〜74
が接続されており、いずれかのセンシング回路71〜7
4に電気抵抗の増大が検知されたときに、管理事務所6
2にて、電気抵抗の増大が検知(異常の検知)されたセ
ンシング回路が存在する該当のセンサユニット41の位
置情報、該当のセンサユニット41に係る4本のセンシ
ング回路71〜74の抵抗測定値の情報がパネル表示や
音声等によって出力される。センサユニット41の位置
情報によって異常の発生箇所を特定できるため、異常解
消のために派遣する作業員が異常発生箇所の発見に要す
る時間を短縮できるといった利点がある。また、異常を
検知したセンサユニット41に係る4本のセンシング回
路71〜74の抵抗測定値情報は、異常の発生状況の把
握等に利用できるから、異常を解消するための復旧用基
材等を迅速に準備できる等の利点がある。例えば、異常
検知時の位置情報から、異常が発生箇所が地山T斜面に
設けられているフェンス40であることが判明している
場合、このセンサユニット41の4本のセンシング回路
71〜74の内、電気抵抗の増大が検知されているの
が、プラスチック複合材10の下側(図6(a)、
(b)下側)の導電性繊維束111が接続されているセ
ンシング回路71のみであれば、例えば図8に示すよう
にフェンス40への倒木44の倒れ込み等の何等かの外
力によってプラスチック複合材10に下向きの曲げ変形
(プラスチック複合材10の長手方向の一部分の下押し
による曲げ変形)が与えられていることが想定される。
また、電気抵抗の増大が検知されているのが、図6
(a)、(b)左側の導電性繊維束113が接続されて
いるセンシング回路72のみであれば、例えば図8のよ
うに地山T斜面にて落下した土砂T1や岩石T2等によ
ってフェンス40が押圧され、変形が与えられているこ
とが想定される。また、異常発生を検知したセンサユニ
ット41の4本のセンシング回路71〜74の全部に抵
抗値の増大が検知されていれば、フェンス40が大きく
崩壊していることが想定される。したがい、このような
想定される異常に対応して、倒木44の切断機や、土砂
移動用の重機等の機器を調達することで、異常を解消す
るまでの作業時間を短縮できる。
In this management system, the resistance measuring device 60 has a plurality of sensing circuits 71 to 74 of the sensor units 41.
Are connected to one of the sensing circuits 71 to 7
When an increase in electrical resistance is detected at 4, the management office 6
2, the position information of the corresponding sensor unit 41 in which the sensing circuit in which the increase of the electric resistance is detected (abnormality detection) exists, and the resistance measurement values of the four sensing circuits 71 to 74 related to the corresponding sensor unit 41 Information is output by a panel display or voice. Since the location of the abnormality can be specified by the position information of the sensor unit 41, there is an advantage that a worker dispatched to resolve the abnormality can reduce the time required to find the location of the abnormality. In addition, the resistance measurement value information of the four sensing circuits 71 to 74 related to the sensor unit 41 that has detected the abnormality can be used for grasping the occurrence state of the abnormality and so on. There are advantages such as quick preparation. For example, when it is known from the position information at the time of abnormality detection that the location where the abnormality occurs is the fence 40 provided on the slope T of the natural ground T, the four sensing circuits 71 to 74 of the sensor unit 41 are detected. Among them, the increase in the electric resistance is detected on the lower side of the plastic composite material 10 (Fig. 6 (a),
If only the sensing circuit 71 to which (b) the lower side) conductive fiber bundle 111 is connected, the plastic composite material is applied by some external force such as the fall of the fallen tree 44 into the fence 40 as shown in FIG. It is assumed that 10 is subjected to downward bending deformation (bending deformation due to downward pressing of a part of the plastic composite material 10 in the longitudinal direction).
In addition, the fact that the increase in the electric resistance is detected is shown in FIG.
(A), (b) If there is only the sensing circuit 72 to which the conductive fiber bundle 113 on the left side is connected, for example, as shown in FIG. 8, the fence 40 is formed by the earth and sand T1 and the rock T2 that have fallen on the slope of the natural ground T. It is assumed that is deformed by being pressed. Moreover, if an increase in the resistance value is detected in all of the four sensing circuits 71 to 74 of the sensor unit 41 that has detected the occurrence of an abnormality, it is assumed that the fence 40 has largely collapsed. Therefore, by procuring equipment such as a cutting machine for the fallen tree 44 and a heavy machine for moving earth and sand in response to such an assumed abnormality, it is possible to shorten the work time until the abnormality is resolved.

【0044】ところで、プラスチック複合材10を複数
本用いて組み立てたセンサユニットを有する歪み・応力
検知装置は、センサユニットの4本のセンシング回路7
1〜74の抵抗値の分布によって、歪みや応力の向きを
検知するようになっているため、プラスチック複合材1
0間にて接続する導電性繊維束11の組み合わせが問題
となる(例として前述した図13のセンサユニット41
を参照)。図2〜図4に例示した電気接続部品20は、
プラスチック複合材10間で導電性繊維束11を4対4
で簡単に一括接続できる。この電気接続部品20は、プ
ラスチック複合材10の端部に連結して通電端子部と電
気導通可能に接続されるコネクタC1、C2を電線21
の両端に取り付けた構成になっている。なお、コネクタ
C1、C2の構成は同じであるため、両コネクタC1、
C2に共通の構成を説明する場合、「コネクタC」と称
する場合がある。
By the way, a strain / stress detecting device having a sensor unit assembled by using a plurality of plastic composite materials 10 has four sensing circuits 7 of the sensor unit.
The distribution of the resistance values of 1 to 74 is adapted to detect the direction of strain and stress, so that the plastic composite material 1
The combination of the conductive fiber bundles 11 connected between 0 becomes a problem (as an example, the sensor unit 41 of FIG.
See). The electrical connection component 20 illustrated in FIGS.
4 to 4 conductive fiber bundles 11 between the plastic composite materials 10
You can easily connect all at once. In this electrical connecting component 20, connectors C1 and C2, which are connected to an end portion of the plastic composite material 10 and are electrically connected to an energizing terminal portion, are provided with an electric wire 21.
It is attached to both ends of. Since the connectors C1 and C2 have the same configuration, both connectors C1 and C2
When describing the configuration common to C2, it may be referred to as "connector C".

【0045】このコネクタCは、雌ネジを構成するリン
グ部22の内側に、可動端子部23と、付勢部材24
(ここではスプリング。以下「スプリング24」と称す
る場合がある)とを収容した構成になっている。前記可
動端子部23は、リング部22内にて該リング部22の
中心軸線回りに回転自在かつリング部22の中心軸線に
沿って移動自在になっている端子部本体27の前面27
a側(図3(a)、(b)左側)に、位置決めピン25
と4本のピン端子26a〜26dとを突設させた構成に
なっている。但し、端子部本体27ではピン端子26a
〜26d間の電気絶縁性を確保している。このコネクタ
Cをプラスチック複合材10の端部に接続するには、ま
ず、プラスチック材12の端面12aに穿設されている
位置決め穴12bに位置決めピン25を挿入し、次い
で、ネジ部17にリング部22をねじ込んでいけば良
い。ここで、各ピン端子26a〜26dは端子部本体2
7からの突出長を一定に揃えているが、位置決めピン2
5の端子部本体27からの突出長は各ピン端子26a〜
26dに比べて数mm〜十数mm程度長い。しかも、接
続前の状態では、可動端子部23は、スプリング24に
よってリング部22の接続方向前端(図3(a)、
(b)左側)へ押し出された状態になっており、位置決
めピン25がリング部22から接続方向前側に突出状態
になっているから、位置決め穴12bへの位置決めピン
25の挿入作業は、位置決め穴12b及び位置決めピン
25を目視確認しながら効率良く行える。
This connector C has a movable terminal portion 23 and a biasing member 24 inside a ring portion 22 which constitutes a female screw.
(Here, a spring, which may be referred to as a “spring 24” hereinafter). The movable terminal portion 23 is rotatable in the ring portion 22 about the central axis of the ring portion 22 and is movable along the central axis of the ring portion 22 in the front surface 27 of the terminal body 27.
A positioning pin 25 is provided on the a side (the left side in FIGS. 3A and 3B).
And four pin terminals 26a to 26d are projected. However, in the terminal body 27, the pin terminal 26a
The electrical insulation between ~ 26d is secured. To connect the connector C to the end of the plastic composite material 10, first, the positioning pin 25 is inserted into the positioning hole 12b formed in the end surface 12a of the plastic material 12, and then the threaded portion 17 is joined to the ring portion. 22 should be screwed in. Here, each of the pin terminals 26a to 26d corresponds to the terminal portion main body 2
The protrusion length from 7 is uniform, but the positioning pin 2
The protrusion length of 5 from the terminal portion main body 27 is from each pin terminal 26a to
It is several mm to ten and several mm longer than 26d. Moreover, in the state before connection, the movable terminal portion 23 is connected to the front end of the ring portion 22 in the connection direction by the spring 24 (see FIG. 3A).
(B) The positioning pin 25 is pushed out to the left side and the positioning pin 25 projects from the ring portion 22 to the front side in the connecting direction. 12b and the positioning pin 25 can be efficiently checked while visually confirming.

【0046】プラスチック材12の端面12aの位置決
め穴12bに位置決めピン25を挿入すると、コネクタ
20の4本のピン端子26a〜26dが、プラスチック
複合材12の端面12aの4つの通電端子部14に個別
に位置決めされる。そして、ネジ部17にリング部22
をねじ込んでいくと、各導電性繊維束11個別に設けら
れている通電端子部14に各ピン端子26a〜26dが
1対1で当接される。また、ネジ部17へのリング部2
2のねじ込みによって、可動端子部23がスプリング2
4を押し縮めつつリング部22後ろ側に向けて押し込ま
れ、このスプリング24の付勢力が各ピン端子26a〜
26dの通電端子部14に対する押し付け力として作用
するため、各ピン端子26a〜26dの通電端子部14
との間の電気導通可能な接続状態が確実に確保される。
When the positioning pin 25 is inserted into the positioning hole 12b of the end surface 12a of the plastic material 12, the four pin terminals 26a to 26d of the connector 20 are individually attached to the four energizing terminal portions 14 of the end surface 12a of the plastic composite material 12. Be positioned at. Then, the screw portion 17
As the screws are screwed in, the pin terminals 26a to 26d are brought into contact with the energizing terminal portions 14 provided individually for the conductive fiber bundles 11 in a one-to-one correspondence. Also, the ring portion 2 to the screw portion 17
By screwing in 2, the movable terminal portion 23 becomes the spring 2
4 is pressed toward the rear side of the ring portion 22 while being compressed, and the urging force of the spring 24 causes the pin terminals 26a to
26d acts on the energizing terminal portion 14 against the energizing terminal portion 14, and therefore the energizing terminal portion 14 of each of the pin terminals 26a to 26d.
A connection state in which electrical conduction can be established between and is reliably ensured.

【0047】図2に示すように、各コネクタC1、C2
の可動端子部23からリング部22後端に突出されたブ
ーツ部28の側面には、可動端子部23の向きを示す表
示28aが形成されている。図3(c)の模式図に示す
ように、電気接続部品20では、各コネクタC1、C2
における位置決めピン25及びピン端子26a〜26d
と表示28aとの位置関係が一致され、しかも、表示2
8aに対する位置関係が対応するピン端子同士が電線2
1の芯線21a〜21dを介して接続されている。この
ため、該電気接続部品20の2つのコネクタC1、C2
をそれぞれプラスチック複合材10の導電性繊維束11
と接続すると、各プラスチック複合材10の導電性繊維
束11の内、表示28aに対する位置関係が同じ導電性
繊維束11同士が電線21の芯線21a〜21dを介し
て接続される。
As shown in FIG. 2, each connector C1, C2
A display 28a indicating the direction of the movable terminal portion 23 is formed on the side surface of the boot portion 28 protruding from the movable terminal portion 23 to the rear end of the ring portion 22. As shown in the schematic view of FIG. 3C, in the electrical connection component 20, the connectors C1 and C2 are provided.
Positioning pin 25 and pin terminals 26a to 26d in
And the display 28a have the same positional relationship with each other, and the display 2
8a is a wire 2
It is connected via one core wire 21a-21d. Therefore, the two connectors C1 and C2 of the electrical connection component 20 are
The conductive fiber bundle 11 of the plastic composite material 10
When connected to each other, among the conductive fiber bundles 11 of each plastic composite material 10, the conductive fiber bundles 11 having the same positional relationship to the display 28a are connected via the core wires 21a to 21d of the electric wire 21.

【0048】図3(c)は、電気接続部品20を、図6
(a)、(b)、図7に例示したセンサユニット41を
構成する隣り合うプラスチック複合材10間の接続に利
用した場合を例示している。電気接続部品20の2つの
コネクタC1、C2をそれぞれプラスチック複合材10
の導電性繊維束11と接続した後、電線21の可撓性等
を利用して、各コネクタC1、C2の表示28aが同じ
側、例えば図6(a)右側を向くように向きを統一する
と、この電気接続部品20を介して接続されている各プ
ラスチック複合材10の向きが位置決めされる。この状
態では、前述のように、表示28aに対する位置関係が
同じ導電性繊維束11同士が電線21の芯線21a〜2
1dを介して接続されているから、例えば、各プラスチ
ック複合材10の下側の導電性繊維束111同士が電線
21の芯線21aを介して接続され、各プラスチック複
合材10の上側の導電性繊維束112同士が電線21の
芯線21bを介して接続されている。
FIG. 3C shows the electric connecting part 20 as shown in FIG.
(A), (b), the case where it utilized for the connection between the adjacent plastic composite materials 10 which comprise the sensor unit 41 illustrated in FIG. 7 is illustrated. The two connectors C1 and C2 of the electrical connection component 20 are connected to the plastic composite material 10 respectively.
After connecting with the conductive fiber bundle 11 of FIG. 6, if the indications 28a of the connectors C1 and C2 are oriented to the same side, for example, the right side of FIG. The orientation of each plastic composite material 10 connected via the electrical connection component 20 is determined. In this state, as described above, the conductive fiber bundles 11 having the same positional relationship with respect to the display 28a are connected to the core wires 21a to 2 of the electric wire 21.
Since they are connected via 1d, for example, the conductive fiber bundles 111 on the lower side of each plastic composite material 10 are connected via the core wire 21a of the electric wire 21, and the conductive fibers on the upper side of each plastic composite material 10 are connected. The bundles 112 are connected to each other via the core wire 21b of the electric wire 21.

【0049】図9に例示した歪み・応力検知装置51の
格子状のセンサユニット50は、プラスチック複合材1
0同士の交差部分を固定継手53(図10参照)で固定
しており、センサユニット50自体に優れた強度を確保
している。このセンサユニット50でも、該センサユニ
ット50を構成するプラスチック複合材10間で導電性
繊維束11同士を接続してなるセンシング回路が形成さ
れていることは、図7等に例示した歪み・応力検知装置
42と同じである。詳細には、このセンサユニット50
は、縦方向(図9上下)に配置された複数本のプラスチ
ック複合材10(以下「縦材54」)をジョイント5
5、L字ジョイント56、連結横材57を介して連結し
て1つの組み立て平面上に組み立てた連続する1本の縦
ユニット50Aと、横方向(図9左右)に配置された複
数本のプラスチック複合材10(以下「横材58」)を
ジョイント55、L字ジョイント56、連結縦材59を
介して連結して前記縦ユニット50Aの組み立て平面と
並行する組み立て平面上に組み立てた連続する1本の縦
ユニット50Bとを有して構成されている。但し、横ユ
ニット50Bは、縦ユニット50Aに対して図9中紙面
奥側にずらして構築されており、ユニット接続部50c
(後述)にて接続されている(図10参照)。なお、連
結横材57及び連結縦材59は、縦材54や横材58を
構成するプラスチック複合材10よりも長さの短いプラ
スチック複合材10である。
The lattice-shaped sensor unit 50 of the strain / stress detection device 51 illustrated in FIG.
The intersections of 0s are fixed by the fixed joint 53 (see FIG. 10), and the sensor unit 50 itself has excellent strength. In this sensor unit 50 as well, the sensing circuit formed by connecting the conductive fiber bundles 11 to each other between the plastic composite materials 10 constituting the sensor unit 50 is formed. Same as device 42. Specifically, this sensor unit 50
Is a joint 5 of a plurality of plastic composite materials 10 (hereinafter referred to as "vertical members 54") arranged in the vertical direction (up and down in FIG. 9).
5. One continuous vertical unit 50A assembled on one assembly plane by connecting through the L-shaped joint 56 and the connecting horizontal member 57, and a plurality of plastics arranged in the horizontal direction (left and right in FIG. 9) A continuous single piece in which the composite material 10 (hereinafter referred to as "horizontal member 58") is connected through a joint 55, an L-shaped joint 56, and a connecting vertical member 59 and assembled on an assembly plane parallel to the assembly plane of the vertical unit 50A. The vertical unit 50B of FIG. However, the horizontal unit 50B is constructed so as to be displaced from the vertical unit 50A toward the back side of the paper in FIG.
They are connected (see below) (see FIG. 10). The connecting horizontal members 57 and the connecting vertical members 59 are the plastic composite material 10 having a shorter length than the plastic composite material 10 forming the vertical members 54 and the horizontal members 58.

【0050】縦・横ユニット50A、50Bの接続端5
0a、50bは、このセンサユニット50のセンシング
回路の両端に相当し、それぞれ、プラスチック複合材1
0の導電性繊維束 11と抵抗測定器60との配線を接
続するためのコネクタになっている。縦ユニット50A
の接続端50aに対向する終端と、横ユニット50Bの
接続端50bに対向する終端とはユニット接続部50c
で導電性繊維束11同士が接続されている。これによ
り、このユニット接続部50cを介して両ユニット50
A、50Bを構成する各プラスチック複合材10の導電
性繊維束11間が電気的に接続されて、縦・横ユニット
50A、50Bの接続端50a、50b間を接続するセ
ンシング回路が構成されている。
Connection end 5 of the vertical / horizontal units 50A, 50B
0a and 50b correspond to both ends of the sensing circuit of the sensor unit 50, and the plastic composite 1
It is a connector for connecting the wiring between the conductive fiber bundle 11 of 0 and the resistance measuring device 60. Vertical unit 50A
Of the horizontal unit 50B and the terminal end of the lateral unit 50B facing the connecting end 50b of the horizontal unit 50B.
Thus, the conductive fiber bundles 11 are connected to each other. As a result, both units 50 are connected via this unit connecting portion 50c.
The conductive fiber bundles 11 of the respective plastic composite materials 10 constituting A and 50B are electrically connected to each other to form a sensing circuit for connecting the connection ends 50a and 50b of the vertical and horizontal units 50A and 50B. .

【0051】ジョイント55やL字ジョイント56やユ
ニット接続部50cは、縦材54や横材58、連結横材
57や連結縦材59であるプラスチック複合材10の導
電性繊維束11同士を電気的に接続する。これらジョイ
ント55、L字ジョイント56、ユニット接続部50c
としては、固定継手53等によってセンサユニットに充
分な強度が確保されている場合は例えば前述の電気接続
部品20等も採用可能であるが、センサユニット自体を
構造体として用いる場合等では強度確保のためプラスチ
ック複合材10間を固定する継手を兼ねることが好まし
い。但し、継手タイプのジョイント55、L字ジョイン
ト56、ユニット接続部50cを採用する場合も、プラ
スチック複合材10の4本の導電性繊維束11同士を目
的の組み合わせで接続できる構成を採用する。
The joint 55, the L-shaped joint 56 and the unit connecting portion 50c electrically connect the conductive fiber bundles 11 of the plastic composite material 10 which are the vertical members 54, the horizontal members 58, the connecting horizontal members 57 and the connecting vertical members 59. Connect to. These joints 55, L-shaped joints 56, unit connecting portions 50c
For example, when sufficient strength is secured in the sensor unit by the fixed joint 53 or the like, for example, the above-mentioned electrical connection component 20 or the like can be adopted, but in the case where the sensor unit itself is used as a structure, the strength is secured. Therefore, it is preferable to also serve as a joint for fixing the plastic composite materials 10. However, even when the joint type joint 55, the L-shaped joint 56, and the unit connecting portion 50c are adopted, a configuration in which the four conductive fiber bundles 11 of the plastic composite material 10 can be connected in a desired combination is adopted.

【0052】継手タイプのジョイント55、L字ジョイ
ント56、ユニット接続部50c(以下、これらを「電
気接続部品20A」と総称する場合がある)としては、
例えば、図20に模式的に示すように、一本の継手パイ
プ29の両端に、電気接続部品20の一対のコネクタC
1、C2のリング部22を回転自在に設け、各リング部
22の内部に該リング部22の中心軸線に沿って移動自
在の可動端子部23と付勢部材24とを収容した構成等
が採用可能である。但し、継手パイプ29と可動端子部
23との間は、継手パイプ29からリング部22内に突
設したガイド部材29bに沿った可動端子部23の移動
によって、該可動端子部23のリング部22中心軸線方
向への移動を許可するとともに、継手パイプ29に対す
る回転を規制する。この場合、継手パイプ29に設けた
表示29aや各プラスチック複合材10に設けた表示等
によって、電気接続部品20Aを介して接続される各プ
ラスチック複合材10の導電性繊維束11間の組み合わ
せや位置関係が判るようにしておく。
As the joint type joint 55, the L-shaped joint 56, and the unit connecting portion 50c (hereinafter, these may be collectively referred to as "electrical connecting part 20A"),
For example, as schematically shown in FIG. 20, a pair of connectors C of the electrical connection component 20 are provided at both ends of one joint pipe 29.
The configuration is such that the ring portions 22 of 1 and C2 are rotatably provided, and the movable terminal portion 23 and the urging member 24, which are movable along the central axis of the ring portion 22, are housed inside each ring portion 22. It is possible. However, between the joint pipe 29 and the movable terminal portion 23, the ring portion 22 of the movable terminal portion 23 is moved by the movement of the movable terminal portion 23 along the guide member 29b protruding from the joint pipe 29 into the ring portion 22. The movement in the central axis direction is permitted, and the rotation with respect to the joint pipe 29 is restricted. In this case, the combination or position between the conductive fiber bundles 11 of each plastic composite material 10 connected via the electrical connection component 20A is indicated by the display 29a provided on the joint pipe 29 or the display provided on each plastic composite material 10. Make sure you understand the relationship.

【0053】センサユニット50を構成する各プラスチ
ック複合材10間での4本の導電性繊維束11同士の接
続は、この導電性繊維束11同士の接続によって構成さ
れる4本のセンシング回路が、歪み・応力検知装置51
が検知対象とする歪み・応力の検知に適した配置となる
ように調整される。例えば、図11に例示した壁52で
は、縦ユニット50Aと横ユニット50Bとが該壁52
の厚さ方向に連設されるようにしてセンサユニット50
を内蔵しており、壁52の歪みや破壊の検知、歪みや応
力の方向の検知を効率良く行うには、縦ユニット50A
を構成する全ての縦材54で4本の導電性繊維束11の
配置を一致させ(例えば壁52の厚さ方向側とこれに直
交する水平方向の両側(左右)となる向きに配置)、横
ユニット50Bを構成する全ての横材58で4本の導電
性繊維束11の配置を一致させ(例えば壁52の厚さ方
向両側と上下となる向きに配置)、さらに、縦ユニット
50A全長にわたってセンシング回路の配置を統一(例
えば、各縦材54において対向する一対のセンシング回
路の一方を壁52の厚さ方向一側、他方を壁52の厚さ
方向他側に統一)させ、横ユニット50Bでもその全長
にわたってセンシング回路の配置を統一(例えば、各横
材58において対向する一対のセンシング回路の一方を
上側、他方を下側に統一)させることが考えられる。
The four conductive fiber bundles 11 are connected to each other between the plastic composite materials 10 constituting the sensor unit 50 by the four sensing circuits constituted by the connection of the conductive fiber bundles 11 to each other. Strain / stress detector 51
Are adjusted so that the arrangement is suitable for detecting the strain / stress to be detected. For example, in the wall 52 illustrated in FIG. 11, the vertical unit 50A and the horizontal unit 50B are the wall 52.
Of the sensor units 50 so that they are connected in the thickness direction of the sensor unit 50.
The vertical unit 50A is installed to efficiently detect the strain and breakage of the wall 52 and the direction of the strain and stress.
The four conductive fiber bundles 11 constituting all the vertical members 54 are arranged in the same arrangement (for example, arranged in the thickness direction side of the wall 52 and on both sides (left and right) in the horizontal direction orthogonal to the thickness direction side), The arrangement of the four conductive fiber bundles 11 is made to be the same in all the horizontal members 58 constituting the horizontal unit 50B (for example, they are arranged on both sides in the thickness direction of the wall 52 and in the vertical direction), and further, over the entire length of the vertical unit 50A. The arrangement of the sensing circuits is unified (for example, one of a pair of sensing circuits facing each other in each vertical member 54 is unified on one side in the thickness direction of the wall 52, and the other is arranged on the other side in the thickness direction of the wall 52), and the horizontal unit 50B. However, it is conceivable to unify the arrangement of the sensing circuits over the entire length (for example, one of the pair of sensing circuits facing each other in each lateral member 58 is on the upper side and the other is on the lower side).

【0054】なお、センサユニットの具体的構成は、図
9、図10等に例示したものに限定されず、プラスチッ
ク複合材10の連結によって構造、規模等を自在に変更
できる。また、プラスチック複合材10間にて接続する
導電性繊維束11の組み合わせによって、センサユニッ
トにおけるセンシング回路の配置を、目的の歪みや応力
の検知に有利なように自在に変更できる。例えば高層ビ
ル等の大型構造物における局所的な歪みや応力の検知、
ドーム屋根状のコンクリート壁に作用する歪みや応力の
検知等にこの歪み・応力検知装置を応用する場合、セン
シング回路の配置を歪みや応力の検知に有利なように設
定する。
The specific structure of the sensor unit is not limited to that illustrated in FIGS. 9 and 10, and the structure, scale, etc. can be freely changed by connecting the plastic composite material 10. Further, by combining the conductive fiber bundles 11 connected between the plastic composite materials 10, it is possible to freely change the arrangement of the sensing circuits in the sensor unit so as to advantageously detect the target strain or stress. For example, detecting local strain and stress in large structures such as high-rise buildings,
When this strain / stress detection device is applied to the detection of strain or stress acting on a dome roof concrete wall, the layout of the sensing circuit is set to be advantageous for the detection of strain or stress.

【0055】ところで、このプラスチック複合材10
は、導電性繊維束11を通電によって発熱させることが
できることから、発熱体としても利用できる。例えば、
図12に示すように、歪み・応力検知装置51のセンサ
ユニット50自体を雪止め柵を兼ねたフェンス状のセン
サ体として用いた場合、このセンサユニット50が、崩
落した雪塊の落下を防ぐ防護柵としての機能と、雪塊の
崩落を検知するセンサ体とのして機能を兼ねる上、雪塊
を融解させる融雪体としても機能させることができる。
雪止め柵以外、例えば、このプラスチック複合材を多数
接続してなるセンサユニットを橋梁に設置すれば、橋梁
の歪み・応力を検知するためのセンサ体としての機能に
加えて、前述の発熱機能によって橋梁に付着した雪を融
雪する融雪体としても機能させることができ、雪の付着
による橋梁の歪み等を防止できる。さらに、例えば工事
現場等に設置した立ち入り禁止区域の入り口を塞ぐよう
にして格子状、簾状等にセンサユニットを構築し侵入者
検知センサとして機能させた場合、融雪によって入り口
が雪に埋没することを防止できる等の利点もある。な
お、導電性繊維束11に通電する通電手段としては、例
えば、前記抵抗測定器60を兼ねるものを採用すること
が、抵抗測定器60とセンサユニットの両端の通電端子
部(つまりセンサユニットの各センシング回路の端末)
との間を接続する接続回路を共用できるなどの点で好ま
しい。また、抵抗測定器60と通電手段とが切替スイッ
チを介して選択的に前記接続回路と接続されるようにし
た構成も、前述の接続回路を共用できる点で好ましい。
By the way, this plastic composite material 10
Since the conductive fiber bundle 11 can generate heat by energization, it can also be used as a heating element. For example,
As shown in FIG. 12, when the sensor unit 50 of the strain / stress detection device 51 itself is used as a fence-shaped sensor body that also serves as a snow stop fence, the sensor unit 50 protects the fallen snow block from falling. In addition to having a function as a fence and a sensor body for detecting the collapse of snowflakes, it can also function as a snowmelt body for melting snowflakes.
If, for example, a sensor unit consisting of a large number of plastic composite materials connected to each other is installed on a bridge other than a snow stop fence, in addition to the function as a sensor body for detecting strain / stress of the bridge, It can also function as a snow melting body that melts snow adhering to the bridge, and can prevent the bridge from being distorted due to snow adhering. Furthermore, for example, if a sensor unit is constructed in a grid or blind shape so as to block the entrance of a restricted area installed at a construction site and it functions as an intruder detection sensor, the entrance will be buried in snow due to snow melting. There is also an advantage that it can be prevented. As the energizing means for energizing the conductive fiber bundle 11, for example, a device that also serves as the resistance measuring device 60 may be adopted, that is, energizing terminal portions at both ends of the resistance measuring device 60 and the sensor unit (that is, each of the sensor units). Sensing circuit terminal)
It is preferable in that it can share a connection circuit for connecting between and. Further, a configuration in which the resistance measuring device 60 and the energizing means are selectively connected to the connection circuit via a changeover switch is also preferable in that the connection circuit can be shared.

【0056】図21(a)〜(e)、図22(a)〜
(e)は、本発明に係るプラスチック複合材の断面構造
の例を示す。ここに例示したプラスチック複合材は全て
断面円形になっている。図21(a)〜(e)は、この
プラスチック複合材の断面外周部(側面近傍)に導電性
繊維束11を配置してプラスチック材12に埋設した例
であり、(a)は8本の導電性繊維束11を断面周方向
の複数箇所にほぼ均等に分散配置した例、(b)は前述
の図1(b)等に例示したプラスチック複合材10の断
面である。(c)は3本の導電性繊維束11を断面周方
向の複数箇所にほぼ均等に分散配置した例、(d)は2
本の導電性繊維束11を断面径方向に対向配置した例、
(e)は1本の導電性繊維束11をプラスチック複合材
の断面外周部(側面近傍)に配置した例である。図22
(a)〜(e)は、このプラスチック複合材の断面の中
心から外周に向かって半径の二分の一の位置(図22
(a)〜(e)中の仮想線18)に導電性繊維束11を
配置してプラスチック材12に埋設した例であり、
(a)は8本の導電性繊維束11を断面周方向の複数箇
所にほぼ均等に分散配置した例、(b)は4本の導電性
繊維束11を断面周方向の複数箇所にほぼ均等に分散配
置した例、(c)は3本の導電性繊維束11を断面周方
向の複数箇所にほぼ均等に分散配置した例、(d)は2
本の導電性繊維束11を断面径方向に対向配置した例、
(e)は導電性繊維束11を1本のみ配置した例であ
る。
21 (a) to 21 (e) and FIG. 22 (a) to
(E) shows an example of a cross-sectional structure of the plastic composite material according to the present invention. The plastic composite materials exemplified here all have a circular cross section. 21 (a) to 21 (e) show an example in which the conductive fiber bundles 11 are arranged on the outer peripheral portion (near the side surface) of the cross section of this plastic composite material and embedded in the plastic material 12, and FIG. An example in which the conductive fiber bundles 11 are distributed substantially uniformly in a plurality of locations in the circumferential direction of the cross section, (b) is a cross section of the plastic composite material 10 illustrated in FIG. (C) is an example in which three conductive fiber bundles 11 are distributed substantially uniformly at a plurality of locations in the circumferential direction of the cross section, and (d) is 2
An example in which the conductive fiber bundles 11 of the book are arranged to face each other in the radial direction of the cross section,
(E) is an example in which one conductive fiber bundle 11 is arranged on the outer peripheral portion (near the side surface) of the cross section of the plastic composite material. FIG. 22
(A) to (e) show positions of a half of the radius from the center of the cross section of this plastic composite material to the outer circumference (Fig. 22).
It is an example in which the conductive fiber bundle 11 is arranged in the virtual line 18 in (a) to (e) and embedded in the plastic material 12,
(A) is an example in which eight conductive fiber bundles 11 are distributed substantially uniformly in a plurality of locations in the circumferential direction of the cross section, and (b) is four conductive fiber bundles 11 are substantially evenly distributed in a plurality of locations in the circumferential direction of the cross section. In the example, (c) is an example in which the three conductive fiber bundles 11 are evenly distributed in a plurality of locations in the circumferential direction of the cross section, and (d) is 2
An example in which the conductive fiber bundles 11 of the book are arranged to face each other in the radial direction of the cross section,
(E) is an example in which only one conductive fiber bundle 11 is arranged.

【0057】ここで、図21(a)、(b)、図22
(a)、(b)に示す断面構造では、検知しようとする
歪みや応力に対する方向性が殆ど無いため、各種方向の
曲げ歪み、曲げ応力に対応して検知が可能である。ま
た、この断面構造のプラスチック複合材では、導電性繊
維束11の抵抗値の増大によって曲げ歪みの発生が検知
されたときに、各導電性繊維束11の抵抗値を比較し
て、抵抗値の増加が大きい導電性繊維束11の分布、位
置を把握することで、歪み、応力の方向をより詳細かつ
正確に把握、判定できるといった利点もある。
Here, FIGS. 21 (a), (b), and FIG.
In the cross-sectional structures shown in (a) and (b), since there is almost no directivity for the strain or stress to be detected, it is possible to detect bending strain and bending stress in various directions. In addition, in the plastic composite material having this cross-sectional structure, when the occurrence of bending strain due to an increase in the resistance value of the conductive fiber bundle 11 is detected, the resistance values of the conductive fiber bundles 11 are compared and By grasping the distribution and the position of the conductive fiber bundle 11 that greatly increases, there is also an advantage that the directions of strain and stress can be grasped and judged in more detail and accurately.

【0058】図21(c)〜(e)、図22(c)〜
(e)の断面構造のプラスチック複合材は、歪みや応力
の検知感度の方向性が強いことから、特定の方向の歪み
や応力の検知に適しており、検知しようとする特定方向
以外の歪みや応力を誤検知しにくいといった利点があ
る。このプラスチック複合材は、施工にあたって、検知
しようとする歪みや応力の向きに対応して、プラスチッ
ク複合材に曲げ歪みが与えられたときに引っ張り側とな
る位置に導電性繊維束11が配置される向きで設置す
る。つまり、図21(c)、(d)、図22(c)、
(d)の断面構造のプラスチック複合材は、複数本の導
電性繊維束11の内の一本が引っ張り側となる向きで設
置する。図21(e)、図22(e)の断面構造のプラ
スチック複合材は、プラスチック材に埋設されている1
本の導電性繊維束11が引っ張り側となる向きで設置す
る。
21C to 21E and 22C to 22C.
The plastic composite material having the cross-sectional structure of (e) is suitable for detecting strain and stress in a specific direction because the directionality of strain and stress detection sensitivity is strong. There is an advantage that it is difficult to erroneously detect stress. In this plastic composite material, the conductive fiber bundle 11 is arranged at a position on the pulling side when bending distortion is applied to the plastic composite material in correspondence with the direction of strain or stress to be detected during construction. Install in the orientation. That is, FIG. 21 (c), (d), FIG. 22 (c),
The plastic composite material having the sectional structure of (d) is installed so that one of the plurality of conductive fiber bundles 11 is on the pulling side. The plastic composite material having the cross-sectional structure shown in FIGS. 21 (e) and 22 (e) is embedded in the plastic material 1
The book is installed so that the conductive fiber bundle 11 of the book is on the pulling side.

【0059】図21(a)〜(e)に例示した断面構造
の方が、図22(a)〜(e)に例示した断面構造に比
べて、導電性繊維束11の埋設位置がプラスチック複合
材の断面中心からの離間距離を大きく確保できる。然る
に、プラスチック複合材に曲げ歪みが与えられた場合に
は、図21(a)〜(e)に例示した断面構造の方が、
図22(a)〜(e)に例示した断面構造に比べて、引
っ張り側の導電性繊維束11に効率良く歪みが与えられ
ることとなり、前記曲げ歪みをより敏感に検知できる。
また、導電性繊維束11が複数本埋設されている図21
(a)〜(d)と図22(a)〜(d)との対比では、
図21(a)〜(d)の断面構造の方が、曲げ歪みが与
えられたプラスチック複合材の引っ張り側の導電性繊維
束と圧縮側の導電性繊維束との間の距離をより大きく確
保できるため、プラスチック複合材に曲げ歪みが生じた
ときの引っ張り側と圧縮側とで導電性繊維束の抵抗値の
違いがより明瞭に現れるようになり、プラスチック複合
材の歪みや応力の方向の検知をより確実に行えるように
なる。
Compared with the cross-sectional structure illustrated in FIGS. 22A to 22E, the cross-sectional structure illustrated in FIG. 21A to FIG. It is possible to secure a large distance from the center of the cross section of the material. However, when bending strain is applied to the plastic composite material, the cross-sectional structures illustrated in FIGS.
As compared with the cross-sectional structures illustrated in FIGS. 22A to 22E, the conductive fiber bundle 11 on the pulling side is efficiently strained, and the bending strain can be detected more sensitively.
In addition, a plurality of conductive fiber bundles 11 are embedded in FIG.
In comparison between (a) to (d) and FIGS. 22 (a) to (d),
The cross-sectional structures of FIGS. 21 (a) to 21 (d) ensure a larger distance between the conductive fiber bundle on the tensile side and the conductive fiber bundle on the compression side of the plastic composite material subjected to bending strain. Therefore, when bending strain occurs in the plastic composite material, the difference in the resistance value of the conductive fiber bundle on the tensile side and the compression side becomes more apparent, and the direction of strain and stress of the plastic composite material can be detected. Can be performed more reliably.

【0060】なお、本発明は、前記実施の形態に限定さ
れず、各種変更が可能であることは言うまでも無い。例
えば、プラスチック複合材の断面構造は、前述の図21
(a)〜(e)並びに図22(a)〜(e)に例示した
ものに限定されず、他の構成も採用可能である。また、
プラスチック複合材の断面形状(断面外形)は円形に限
定されず、例えば、正方形や正六角形等の正多角形、楕
円形、長方形等も採用可能である。
It is needless to say that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment and various modifications can be made. For example, the cross-sectional structure of the plastic composite material is shown in FIG.
The configurations are not limited to those illustrated in (a) to (e) and FIGS. 22 (a) to (e), and other configurations can be adopted. Also,
The cross-sectional shape (cross-sectional outer shape) of the plastic composite material is not limited to a circular shape, and for example, a regular polygon such as a square or a regular hexagon, an ellipse, a rectangle, or the like can be used.

【0061】また、前記実施の形態の図7等(フェンス
への適用例)では複数本のプラスチック複合材を一次元
的に連結した構成、図9等では複数本のプラスチック複
合材を二次元的に連結した構成を例示したが、本発明に
係る歪み・応力検知装置を構成するセンサユニットとし
ては、複数本のプラスチック複合材を三次元的に連結し
た構成も採用可能である。この場合も、センサユニット
を構成するプラスチック複合材間での導電性繊維束同士
の接続によって、複数本のプラスチック複合材の導電性
繊維束が電気的に直列に接続されてなるセンシング回路
を形成することがより好ましい。
Further, in FIG. 7 etc. of the above-mentioned embodiment (application example to a fence), a plurality of plastic composite materials are connected one-dimensionally, and in FIG. 9 etc. a plurality of plastic composite materials are two-dimensionally connected. Although a configuration in which a plurality of plastic composite materials are connected three-dimensionally can be adopted as the sensor unit constituting the strain / stress detection device according to the present invention. Also in this case, by connecting the conductive fiber bundles between the plastic composite materials forming the sensor unit, a sensing circuit is formed in which the conductive fiber bundles of the plurality of plastic composite materials are electrically connected in series. Is more preferable.

【0062】通電用端子部としては、プラスチック材の
長手方向の端面に形成した導電層に限定されず、例え
ば、プラスチック材の長手方向端面に突出させた導電性
繊維束自体、導電性繊維束先端に接続されたピン端子、
プラスチック材の長手方向端面から窪んだ凹所内に露出
された導電性繊維束先端等、各種構成が採用可能であ
る。通電用端子部に接続するコネクタ等も、この通電用
端子部の具体的構成に対応して電気導通可能に接続でき
る構成のものを採用することは言うまでも無い。
The energizing terminal portion is not limited to the conductive layer formed on the end face in the longitudinal direction of the plastic material, and for example, the conductive fiber bundle itself projected on the end face in the longitudinal direction of the plastic material or the end of the conductive fiber bundle. A pin terminal connected to
Various configurations such as the tip of the conductive fiber bundle exposed in the recess depressed from the longitudinal end surface of the plastic material can be adopted. It goes without saying that a connector or the like connected to the energizing terminal portion also has a structure capable of being electrically connected in correspondence with the specific configuration of the energizing terminal portion.

【0063】本発明の歪み・応力検知装置の適用対象と
しては、前述のフェンスや、ビル等の大型構造物の歪み
検知に限定されず、地山斜面の歪み検知等にも利用でき
る。例えば、崩壊の危険のある地山斜面(崖等)の複数
箇所にプラスチック複合材を埋設し、このプラスチック
複合材の導電性繊維束の電気抵抗の増大を監視するよう
にすれば、地山斜面の崩壊前の前兆現象としての歪み発
生の検知や、崩壊の検知に利用することができる。
The strain / stress detection device of the present invention is not limited to the above-mentioned fences and strain detection of large structures such as buildings, but can also be used for strain detection of natural slopes. For example, by embedding a plastic composite material in multiple locations on a rock slope (cliff, etc.) where there is a risk of collapse, and monitoring the increase in the electrical resistance of the conductive fiber bundle of this plastic composite material, It can be used to detect the occurrence of strain as a precursory phenomenon before the collapse of, and to detect the collapse.

【0064】[0064]

【発明の効果】本発明の導電性繊維束含有プラスチック
複合材によれば、棒状に成形されたプラスチック材中に
該プラスチック材の長手方向に沿わせて導電性繊維束を
埋設、一体化した構成であるため、引抜成形、押し出し
成形によって連続的に形成することが可能であり、低コ
スト化できる。また、導電性繊維束の電気抵抗の増大を
検知することで、この導電性繊維束含有プラスチック複
合材の曲げ歪みの発生を検知できるが、導電性繊維束が
プラスチック材の断面中央部を避けて外側にずらされて
いるため、この導電性繊維束の埋設位置を該導電性繊維
束含有プラスチック複合材の曲げ変形の引っ張り側とす
る曲げ歪みが生じた場合には、この導電性繊維束の破断
の進行による電気抵抗の増大が生じやすくなり、前記曲
げ歪みの検知感度が向上する。さらに、複数本(例えば
4本)の導電性繊維束が断面周方向に分散配置されてい
る構成(請求項3、4)の導電性繊維束含有プラスチッ
ク複合材では、各導電性繊維束の電気抵抗の分布から、
歪みや応力の方向をも判定、検知できる(請求項8)。
According to the conductive fiber bundle-containing plastic composite material of the present invention, a conductive fiber bundle is embedded and integrated in a rod-shaped plastic material along the longitudinal direction of the plastic material. Therefore, it is possible to continuously form by pultrusion molding and extrusion molding, and the cost can be reduced. Also, by detecting an increase in the electrical resistance of the conductive fiber bundle, it is possible to detect the occurrence of bending strain in this conductive fiber bundle-containing plastic composite material, but avoid the conductive fiber bundle from avoiding the central portion of the cross section of the plastic material. Since it is offset to the outside, when a bending strain occurs in which the embedded position of the conductive fiber bundle is the tensile side of the bending deformation of the conductive fiber bundle-containing plastic composite material, the conductive fiber bundle is broken. The electric resistance is likely to increase due to the progress of, and the detection sensitivity of the bending strain is improved. Furthermore, in the conductive fiber bundle-containing plastic composite material having a configuration (claims 3 and 4) in which a plurality of (for example, four) conductive fiber bundles are dispersed and arranged in the circumferential direction of the cross section, the electrical conductivity of each conductive fiber bundle is increased. From the distribution of resistance,
The direction of strain or stress can also be determined and detected (claim 8).

【0065】本発明の歪み・応力検知装置によれば、セ
ンサユニットを構成する複数本の導電性繊維束含有プラ
スチック複合材を、歪みや応力の検知対象の構造物に外
付け、埋設等によって一本ずつ個別に前記構造物に一体
的に設置したり、それ自体が構造物として機能し得るよ
うに組み立てられたセンサユニットを構造物に一体に設
けるだけで、構造物に発生した歪みや応力を検知できる
ようになる。複数本の導電性繊維束含有プラスチック複
合材を用いて構成されるセンサユニットであれば、導電
性繊維束含有プラスチック複合材のサイズ、本数等の選
択によって、構造物の大きさや構造等に幅広く対応して
設置することができ、優れた汎用性が得られる。また、
複数本の導電性繊維束含有プラスチック複合材間を連結
固定して一次元的あるいは二次元的あるいは三次元的に
組み立てたセンサユニットを構成することもでき、この
場合は、センサユニット自体を構造物として機能させた
り、構造物の補強材として構造物に外付け、埋設等によ
って一体に設けたりすることも可能である。それ自体が
構造物として機能し得るように組み立てたセンサユニッ
トは、複数本の導電性繊維束含有プラスチック複合材の
サイズ、本数等の選択によって、その規模、形状、構造
等の設計が自在であるといった利点がある。
According to the strain / stress detection device of the present invention, a plurality of conductive fiber bundle-containing plastic composite materials constituting the sensor unit are externally attached to a structure whose strain or stress is to be detected by burying or the like. Distortion and stress generated in the structure can be achieved by installing the individual sensor units individually into the structure, or by simply providing the structure of the sensor unit assembled so that the structure itself can function as the structure. It becomes possible to detect. If the sensor unit is composed of multiple plastic composite materials containing conductive fiber bundles, it can be used in a wide range of sizes and structures by selecting the size and number of plastic composite materials containing conductive fiber bundles. It is possible to install it with high versatility. Also,
It is also possible to construct a sensor unit which is assembled one-dimensionally, two-dimensionally or three-dimensionally by connecting and fixing a plurality of plastic composite materials containing conductive fiber bundles. In this case, the sensor unit itself is a structure. It is also possible to externally attach to the structure as a reinforcing material of the structure, or to integrally provide it by embedding or the like. The sensor unit assembled so that it can function as a structure itself can be freely designed in terms of scale, shape, structure, etc. by selecting the size, number, etc. of a plurality of conductive fiber bundle-containing plastic composite materials. There are advantages such as.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の導電性繊維束含有プラスチック複合
材(以下「プラスチック複合材」略称する場合がある)
を示す図であって、(a)は正面図、(b)は(a)の
A−A線断面矢視図である。
FIG. 1 is a plastic composite material containing a conductive fiber bundle of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “plastic composite material”)
FIG. 4A is a front view, and FIG. 6B is a sectional view taken along the line AA of FIG.

【図2】 図1のプラスチック複合材の長手方向端部の
ネジ部に螺着可能な構成のコネクタを有する電気接続部
品を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing an electrical connection component having a connector configured to be screwed into a threaded portion at a longitudinal end portion of the plastic composite material of FIG.

【図3】 (a)〜(c)は、図2の電気接続部品の構
成を示す断面図であって、(a)はプラスチック複合材
の通電端子部とコネクタとの接続前、(b)は接続状
態、(c)は一対のプラスチック複合材間を接続した状
態を示す。
3 (a) to 3 (c) are cross-sectional views showing a configuration of the electrical connecting component of FIG. 2, in which FIG. 3 (a) is before connecting the current-carrying terminal portion of the plastic composite material to the connector, and FIG. Shows a connected state, and (c) shows a state in which a pair of plastic composite materials are connected.

【図4】 図2の電気接続部品の可動端子部を示す斜視
図である。
FIG. 4 is a perspective view showing a movable terminal portion of the electrical connecting component of FIG.

【図5】 本発明のプラスチック複合材の製造設備の一
例を示す図であって、引抜成形用の製造設備を示す。
FIG. 5 is a diagram showing an example of the manufacturing equipment for the plastic composite material of the present invention, showing the manufacturing equipment for pultrusion molding.

【図6】 図1のプラスチック複合材をフェンスに一体
的に取り付けた状態を示す図であって、(a)は断面
図、(b)は斜視図である。
6A and 6B are diagrams showing a state in which the plastic composite material of FIG. 1 is integrally attached to a fence, wherein FIG. 6A is a sectional view and FIG. 6B is a perspective view.

【図7】 図6のプラスチック複合材の導電性繊維束に
抵抗測定器を接続してなる歪み・応力検知装置を模式的
に示す図である。
7 is a diagram schematically showing a strain / stress detection device in which a resistance measuring device is connected to the conductive fiber bundle of the plastic composite material of FIG.

【図8】 地山斜面に複数設置した構造物(フェンス)
にそれぞれ一体的に設けられたセンサユニットと、抵抗
測定器とを接続して構成した歪み・応力検知装置を模式
的に示す図である。
[Fig. 8] Structures (fences) installed on multiple slopes
FIG. 3 is a diagram schematically showing a strain / stress detection device configured by connecting a sensor unit integrally provided in each and a resistance measuring device.

【図9】 多数本のプラスチック複合材同士を連結して
格子状に組み立てた構成のセンサユニットを示す平面図
である。
FIG. 9 is a plan view showing a sensor unit having a configuration in which a large number of plastic composite materials are connected to each other and assembled into a lattice shape.

【図10】 図9のセンサユニットを構成する縦材と横
材との連結固定構造を示す斜視図である。
10 is a perspective view showing a structure for connecting and fixing a vertical member and a horizontal member that constitute the sensor unit of FIG.

【図11】 図9のセンサユニットを骨組みとして内蔵
した壁(コンクリート壁)を示す斜視図である。
FIG. 11 is a perspective view showing a wall (concrete wall) in which the sensor unit of FIG. 9 is built in as a framework.

【図12】 図9のセンサユニット自体を土留め柵や雪
止め柵等を兼ねたフェンス状のセンサ体として地山Tの
斜面に立設した状態を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a state in which the sensor unit itself of FIG. 9 is erected on the slope of the ground T as a fence-shaped sensor body that also serves as an earth retaining fence, a snow retaining fence, and the like.

【図13】 図7の歪み・応力検知装置を模式的に示す
図であって、特に、センサユニットの複数本のプラスチ
ック複合材間にて導電性繊維束同士を電気導通可能に接
続して形成された複数本のセンシング回路を示す。
FIG. 13 is a diagram schematically showing the strain / stress detection device of FIG. 7, in which conductive fiber bundles are electrically connected so as to be electrically conductive between a plurality of plastic composite materials of a sensor unit. 3 shows a plurality of sensing circuits that have been processed.

【図14】 プラスチック複合材の曲げ試験を示す図で
あって、(a)は試験治具でのプラスチック複合材の設
置状態、(b)〜(c)は試験片のプラスチック複合材
の断面構造を示す図である。
14A and 14B are views showing a bending test of a plastic composite material, wherein FIG. 14A is an installation state of the plastic composite material on a test jig, and FIGS. 14B to 14C are cross-sectional structures of the plastic composite material of the test piece. FIG.

【図15】 図14の曲げ試験における比較例の試験片
の試験結果を示すグラフである。
15 is a graph showing the test results of the test piece of the comparative example in the bending test of FIG.

【図16】 図14の曲げ試験における実施例の試験片
の試験結果を示すグラフである。
16 is a graph showing the test results of the test piece of the example in the bending test of FIG.

【図17】 図14の曲げ試験における実施例の試験片
の試験結果を示すグラフであり、下圧子間のスパンLを
変更した場合を示す。
FIG. 17 is a graph showing the test results of the test piece of the example in the bending test of FIG. 14, showing a case where the span L between the lower indenters is changed.

【図18】 図14の曲げ試験における実施例の試験片
の試験結果を示すグラフであり、下圧子間のスパンLと
圧子断面半径とを変更した場合を示す。
FIG. 18 is a graph showing the test results of the test piece of the example in the bending test of FIG. 14, showing a case where the span L between the lower indenters and the indenter cross-sectional radius are changed.

【図19】 図14の曲げ試験における実施例の試験片
の試験結果を示すグラフであり、下圧子間のスパンLと
圧子断面半径とを変更した場合を示す。
FIG. 19 is a graph showing the test results of the test piece of the example in the bending test of FIG. 14, showing the case where the span L between the lower indenters and the indenter cross-sectional radius are changed.

【図20】 図9のセンサユニットにて用いられる電気
接続部品の一例を模式的に示した図である。
20 is a diagram schematically showing an example of an electrical connection component used in the sensor unit of FIG.

【図21】 (a)〜(e)は、本発明に係るプラスチ
ック複合材の断面構造の別態様を示す断面図である。
21A to 21E are cross-sectional views showing another embodiment of the cross-sectional structure of the plastic composite material according to the present invention.

【図22】 (a)〜(e)は、本発明に係るプラスチ
ック複合材の断面構造の別態様を示す断面図であり、特
に、断面中心から該プラスチック複合材の半径の二分の
一の位置に導電性繊維束を配置した例を示す。
22 (a) to (e) are cross-sectional views showing another embodiment of the cross-sectional structure of the plastic composite material according to the present invention, and in particular, the position of half the radius of the plastic composite material from the center of the cross-section. An example in which a conductive fiber bundle is arranged is shown below.

【図23】 従来例のプラスチック複合材の一例を示す
断面斜視図である。
FIG. 23 is a sectional perspective view showing an example of a conventional plastic composite material.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…導電性繊維束含有プラスチック複合材、11,1
11〜114,11b,11t,11cf,11cb…
導電性繊維束(炭素繊維束)、12…プラスチック材、
13…強化繊維束(ガラス繊維)14…通電用端子部、
34…棒材(導電性繊維束含有プラスチック複合材)、
41…センサユニット、42…歪み・応力検知装置、5
0…センサユニット、51…歪み・応力検知装置、54
…導電性繊維束含有プラスチック複合材(縦材)、57
…導電性繊維束含有プラスチック複合材(連結横材)、
58…導電性繊維束含有プラスチック複合材(横材)、
59…導電性繊維束含有プラスチック複合材(連結縦
材)、60…抵抗測定器。
10 ... Plastic composite material containing conductive fiber bundle, 11, 1
11-114, 11b, 11t, 11cf, 11cb ...
Conductive fiber bundle (carbon fiber bundle), 12 ... Plastic material,
13 ... Reinforcing fiber bundle (glass fiber) 14 ... Current-carrying terminal portion,
34 ... bar material (plastic composite material containing conductive fiber bundles),
41 ... Sensor unit, 42 ... Strain / stress detection device, 5
0 ... Sensor unit, 51 ... Strain / stress detection device, 54
... Plastic composite material containing conductive fiber bundle (vertical member), 57
... Plastic composite material containing conductive fiber bundle (connecting cross member),
58 ... Plastic composite material containing conductive fiber bundle (horizontal material),
59 ... Plastic composite material containing conductive fiber bundle (connecting vertical member), 60 ... Resistance measuring instrument.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 哲生 神奈川県横浜市都筑区中川中央1−5−9 −1002 Fターム(参考) 2F063 AA25 BA17 DA02 DA05 DD07 EC02 EC05 KA01 2F076 BA01 BB09 BD02 BD10 BD17 BE01    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Tetsuo Yamaguchi             1-5-9 Nakagawa-chuo, Tsuzuki-ku, Yokohama-shi, Kanagawa             −1002 F term (reference) 2F063 AA25 BA17 DA02 DA05 DD07                       EC02 EC05 KA01                 2F076 BA01 BB09 BD02 BD10 BD17                       BE01

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 1本又は複数本の導電性繊維束が棒状の
プラスチック材に該プラスチック材の長手方向と並行さ
せて埋設、一体化され、しかも前記導電性繊維束は前記
プラスチック材の長手方向に直交する断面の中央部を避
けて外側にずらされた位置に配置されるとともに、前記
プラスチック材の長手方向両端部には前記導電性繊維束
の通電用端子部が設けられていることを特徴とする導電
性繊維束含有プラスチック複合材。
1. One or a plurality of conductive fiber bundles are embedded and integrated in a rod-shaped plastic material in parallel with the longitudinal direction of the plastic material, and the conductive fiber bundles are arranged in the longitudinal direction of the plastic material. It is arranged at a position shifted to the outside while avoiding the central portion of the cross section orthogonal to, and at the both ends in the longitudinal direction of the plastic material, the energizing terminal portions of the conductive fiber bundle are provided. A plastic composite material containing a conductive fiber bundle.
【請求項2】 前記プラスチック材が断面円形に形成さ
れ、このプラスチック材の長手方向に直交する断面の中
心から外周に向かって該断面の半径の二分の一の位置或
いはそれよりも外側の領域に前記導電性繊維束が配置さ
れていることを特徴とする請求項1記載の導電性繊維束
含有プラスチック複合材。
2. The plastic material is formed to have a circular cross section, and the plastic material is formed at a position ½ of the radius of the cross section from the center of the cross section orthogonal to the longitudinal direction of the plastic material to the outer periphery or an area outside the radius. The conductive fiber bundle-containing plastic composite material according to claim 1, wherein the conductive fiber bundle is arranged.
【請求項3】 複数本の導電性繊維束が、前記プラスチ
ック材の長手方向に直交する断面の周方向の複数箇所に
ほぼ均等に分散配置されていることを特徴とする請求項
1又は2に記載の導電性繊維束含有プラスチック複合
材。
3. A plurality of conductive fiber bundles are substantially evenly distributed and arranged at a plurality of locations in a circumferential direction of a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the plastic material. The conductive fiber bundle-containing plastic composite material described.
【請求項4】 前記導電性繊維束が、前記プラスチック
材の長手方向に直交する断面の周方向のほぼ均等に分散
された4カ所に配置されていることを特徴とする請求項
1〜3のいずれかに記載の導電性繊維束含有プラスチッ
ク複合材。
4. The conductive fiber bundles are arranged at four locations which are substantially evenly distributed in a circumferential direction of a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the plastic material. The electrically conductive fiber bundle-containing plastic composite material according to any one of claims 1.
【請求項5】 前記プラスチック材に複数本埋設されて
いる導電性繊維束の断面形状が一定であることを特徴と
する請求項1〜4のいずれかに記載の導電性繊維束含有
プラスチック複合材。
5. The conductive fiber bundle-containing plastic composite material according to claim 1, wherein a plurality of conductive fiber bundles embedded in the plastic material have a constant cross-sectional shape. .
【請求項6】 プラスチック材には、前記導電性繊維束
に加えて、該導電性繊維束よりも伸び率が大きい強化繊
維束が前記導電性繊維束にほぼ沿って延在させて埋設さ
れていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記
載の導電性繊維束含有プラスチック複合材。
6. In addition to the conductive fiber bundle, a reinforcing fiber bundle having a larger elongation than the conductive fiber bundle is embedded in the plastic material so as to extend substantially along the conductive fiber bundle. The conductive fiber bundle-containing plastic composite material according to any one of claims 1 to 5, wherein
【請求項7】 請求項1〜6のいずれかに記載の導電性
繊維束含有プラスチック複合材を複数本用いて構成さ
れ、該導電性繊維束含有プラスチック複合材間にて導電
性繊維束同士が電気導通可能に接続されて複数本の導電
性繊維束含有プラスチック複合材の導電性繊維束が直列
に接続されてなるセンサユニットと、このセンサユニッ
トの両端の各通電用端子部と接続された抵抗測定器とを
有することを特徴とする歪み・応力検知装置。
7. A plurality of conductive fiber bundle-containing plastic composite materials according to claim 1 are used, and conductive fiber bundles are formed between the conductive fiber bundle-containing plastic composite materials. A sensor unit that is electrically connected so that a plurality of conductive fiber bundles of a plastic composite material containing conductive fiber bundles are connected in series, and a resistor connected to each energizing terminal section at both ends of this sensor unit. A strain / stress detection device comprising: a measuring instrument.
【請求項8】 請求項3又は4記載の導電性繊維束含有
プラスチック複合材の複数本の導電性繊維束の電気抵抗
を測定し、一部の導電性繊維束に導電性繊維束に抵抗値
の上昇が検知されたときに、各導電性繊維束について測
定した抵抗値の分布から前記導電性繊維束含有プラスチ
ック複合材に生じた歪みの方向を判定することを特徴と
する歪み・応力検知方法。
8. The electric resistance of a plurality of conductive fiber bundles of the conductive fiber bundle-containing plastic composite material according to claim 3 or 4, and the resistance value of a part of the conductive fiber bundles is measured. When the rise of the conductive fiber bundle is detected, the direction of the strain generated in the conductive fiber bundle-containing plastic composite material is determined from the distribution of resistance values measured for the conductive fiber bundles. .
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005043316A (en) * 2003-07-25 2005-02-17 Japan Aviation Electronics Industry Ltd Force sensor
JP2010127772A (en) * 2008-11-27 2010-06-10 Kuraray Co Ltd Fibrous deformation sensor and cloth-like deformation sensor
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CN105136014A (en) * 2015-07-07 2015-12-09 宁波工程学院 Producing and preparing technology of strain gauge
KR101932017B1 (en) 2017-10-31 2018-12-24 주식회사 에니에스 A series connection structure of carbon fiber bundles

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