JP2006078236A - カプセル型ひずみゲージ、カプセル型ひずみゲージの製造方法およびカプセル型ひずみゲージの取付方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 このカプセル型ひずみゲージは、センサ部31と、このセンサ部31に接続されたシースチューブ32、第1の接続部、MIケーブル、第2の接続部およびフレキシブルケーブルを有する。センサ部31は、先端部32aが封止されたシースチューブ32内に充填された絶縁物13によりシースチューブ32内に保持されたひずみ感応抵抗体部12aを有している。フランジ14は、細長い矩形状を呈した薄板でなり、長手方向に添う略中央に溶接によりシースチューブ32が固着されている。シースチューブ32の先端部32aは、フランジ14と共に被測定物上に直接溶接により固着可能な厚さの平坦状に形成されている。
【選択図】 図2
Description
図7は、本出願人が先に提案した従来のカプセル型ひずみゲージの外観構成を示す拡大平面図、図8は、図7に示すセンサ部のさらに大きな拡大断面図、図9は、図7に示すセンサ部のさらに大きな拡大側面図である。このカプセル型ひずみゲージは、1ゲージ法の溶接型高温用であり、センサ部1と、第1の接続部2と、MIケーブル(mineral insulated metal sheathed cable)3と、第2の接続部4と、フレキシブルケーブル5とから構成されている。センサ部1は、図7〜図9に示すように、シースチューブ11と、ひずみ感応抵抗体部12aと、リード部12baと、リード部12bbと、絶縁物13と、フランジ14とから構成されている。
そこで、本発明者らは、フランジ14とシースチューブ11との剛性の差を小さくするために、フランジ14を従来より厚くしてフランジ14の剛性を高めることを試みた。即ち、本発明者らは、以下に示すように、フランジ14の厚さを0.1mm、0.2mm、1mmと変更して、上記センサ部1の端部からの距離に対するひずみ伝達率の変化を測定する実験を行った。
そこで、本発明者らは、フランジの厚さを変えずにひずみ伝達率を向上させることを鋭意探求した。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、ひずみ伝達率を低下させることなく小型化を実現すると共に、スポット溶接の巧拙に起因するゲージ率Ksのばらつき発生を抑制し得るカプセル型ひずみゲージ、カプセル型ひずみゲージの製造方法およびカプセル型ひずみゲージの取付方法を提供することを目的としている。
本発明の請求項2の目的は、ひずみ伝達率の向上を実現でき、特に、ひずみ伝達率の低下をもたらすことなく小型化を図り得ると共に、被測定物に固着するための溶接の巧拙にも拘わらずゲージ率Ksのばらつきが極めて小さいカプセル型ひずみゲージの製造方法を提供することにある。
本発明の請求項3の目的は、特に、カプセル型ひずみゲージを構成するシースチューブの先端部の被測定物の表面からの浮き上がりを抑制し、被測定物の挙動を忠実にひずみ感応抵抗体部に伝達し得るカプセル型ひずみゲージの取付方法を提供することにある。
本発明の請求項4の目的は、特に、カプセル型ひずみゲージを構成するシースチューブの先端部の被測定物の表面からの浮き上がりを抑制し、被測定物の挙動を忠実にひずみ感応抵抗体部に伝達し得るカプセル型ひずみゲージの取付方法を提供することにある。
先端部が封じられ且つ平坦部が形成されたシースチューブ内に充填された絶縁物からなる粉体により前記シースチューブ内に保持されたひずみ感応抵抗体部を有するセンサ部と、
薄肉で細長い矩形状を呈し、長手方向の中心に沿って前記シースチューブが固着されたフランジとを有し、
前記シースチューブの前記平坦部は、前記フランジと共に被測定物上に溶接により固着可能な厚さに形成されていることを特徴としている。
シースチューブの先端部を溶接により封止する封止工程と、
前記シースチューブの前記先端部をプレスしてその厚みを前記フランジと共に被測定物上に溶接により固着可能な厚さにまで平坦状に延伸するプレス工程と、
薄肉で細長い矩形状を呈するフランジの長手方向の中心に添って電子ビーム溶接により前記シースチューブを固着するシースチューブ溶接工程と、
前記シースチューブ内にひずみ感応抵抗体部を挿入し、前記ひずみ感応抵抗体部が前記シースチューブの内周面に接触しないように保持した状態で、前記シースチューブ内に絶縁物からなる粉体を充填するひずみ感応抵抗体部装填工程と
を有することを特徴としている。
前記シースチューブの両側面近傍の前記フランジを被測定物上に溶接により固着すると共に、前記シースチューブの前記先端部の平坦部を前記フランジと共に前記被測定物に溶接により直接固着することにより、請求項1に記載のカプセル型ひずみゲージを前記被測定物に取り付けることを特徴としている。
請求項4に記載した本発明に係るカプセル型ひずみゲージの取付方法は、上述した目的を達成するために、
前記シースチューブの両側面近傍の前記フランジを被測定物上に溶接により固着すると共に、前記シースチューブの前記先端部の平坦部を前記フランジと共に前記被測定物に溶接により直接固着することにより、請求項2に記載のカプセル型ひずみゲージの製造方法により製造されたカプセル型ひずみゲージを前記被測定物に取り付けることを特徴としている。
すなわち、本発明の請求項1のカプセル型ひずみゲージによれば、先端部が封じられ且つ平坦部が形成されたシースチューブ内に充填された絶縁物からなる粉体により前記シースチューブ内に保持されたひずみ感応抵抗体部を有するセンサ部と、薄肉で細長い矩形状を呈し、長手方向の中心に沿って前記シースチューブが固着されたフランジとを有し、前記シースチューブの前記平坦部は、前記フランジと共に被測定物上に溶接により固着可能な厚さに形成されていることにより、ひずみ伝達率延いてはゲージ率Ksの向上を実現し得、また、ひずみ伝達率の低下をもたらすことなく小型化を実現し得ると共に、被測定物に固着するための溶接の巧拙に拘わらず、ゲージ率Ksのばらつきを極めて小さく抑えることが可能となる。さらに、フランジの厚さを従来と同様に構成できるので、被測定物に固着させても被測定物の挙動を拘束することはなく、溶接電流による各構成要素の損傷を回避することができる。
本発明の請求項4のカプセル型ひずみゲージの取付方法によれば、前記シースチューブの両側面近傍の前記フランジを被測定物上に溶接により固着すると共に、前記シースチューブの前記先端部の平坦部を前記フランジと共に前記被測定物に溶接により直接固着することにより、請求項2に記載のカプセル型ひずみゲージの製造方法により製造されたカプセル型ひずみゲージを前記被測定物に取り付けることにより、カプセル型ひずみゲージを構成するシースチューブの先端部の被測定物の表面からの浮き上がりを抑制し、被測定物の挙動を効率良くひずみ感応抵抗体部に伝達することができる。
図1は、本発明の一つの実施の形態に係るカプセル型ひずみゲージの外観構成を示す拡大平面図、図2は、図1に示すセンサ部のさらに大きな拡大断面図、図3は、図1に示すセンサ部および第1の接続部の拡大斜視図、図4は、図1に示すセンサ部のさらに大きな拡大側面図、図5は、図1に示すセンサ部の被測定物への取付状態の外観構成を示すさらに大きな拡大平面図である。図1〜図5において、図7〜図10の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その詳細な説明を省略する。このカプセル型ひずみゲージは、1ゲージ法の溶接型高温用であり、狭義には、センサ部31を指称するが、広義には、センサ部31と、第1の接続部2と、MIケーブル3と、第2の接続部4と、フレキシブルケーブル5とを含んで構成されている。センサ部31は、図1〜図4に示すように、シースチューブ32と、ひずみ感応抵抗体部12aと、リード部12baと、リード部12bbと、絶縁物13と、フランジ14とから構成されている。
(1) 円筒状(あるいはパイプ状)を呈しているシースチューブ32の先端部を溶接により、完全に封止する。この工程を、「封止工程」と称する。
(2) シースチューブ32の先端部をプレスしてその厚さを0.1mm〜0.2mm程度まで平坦状に薄く延伸する。この工程を、「プレス工程」と称する。
(4) シースチューブ32内にひずみ感応抵抗体部12a、リード部12baの一部、リード部12bbの一部を挿入し、ひずみ感応抵抗体部12aの先端部がシースチューブ32の先端部32aの近傍に位置し、且つ、上記ひずみ感応抵抗体部12a等がシースチューブ32内周面に接触しないように保持した状態で、シースチューブ32内に絶縁物13を、ひずみ伝達率が高まるように固く充填する。この工程を、「ひずみ感応抵抗体部装填工程」と称する。
図6は、図1のセンサ部31を構成するシースチューブ32の先端部32aをスポット溶接によりフランジ14と共に被測定物33に固着した場合とシースチューブ32の先端部32aをスポット溶接によりフランジ14と共に被測定物33に固着しなかった場合のセンサ部31の端部からの距離に対するひずみ伝達率の変化特性の一例を示す図である。図6(a)の横軸における距離と図6(b)のセンサ部31の長さの縮尺は、一致(対応)している。
また、本発明の上述の実施の形態によれば、シースチューブ32の先端部を加熱して溶かした状態で封止した後、シースチューブ32の先端部をプレスして薄く平坦状に延伸しているので、シースチューブ32の先端部の封止が確実に行え、プレスによる割れや変形などの損傷が生ぜず、良好な封止状態を得ることができる。
例えば、上述した実施の形態では、本発明を、測温機能付きカプセル型ひずみゲージ、即ち、第1の接続部2において、熱電対を構成するアルメル線とクロメル線をリード部12baと12bbに接合する例を示したが、これに限定されるものではない。本発明は、測温機能が付いていないカプセル型ひずみゲージにも適用することができる。即ち、シースチューブ32を被測定物の温度の影響が受けない位置まで延長すると共に、シースチューブ32内のリード部12baおよび12bbも延長し、第1の接続部2の筒体2a内において、シースチューブ32の基端部32bから突出するリード部12baおよび12bb(図示略)の各一端と、フレキシブルケーブル5の一端部から突出する2本の芯線(共に図示略)の各一端とを半田付けでそれぞれ接続するように構成しても良い。
また、上述した実施の形態では、本発明を、1ゲージ法2線式の高温用ひずみゲージに適用する例を示したが、これに限定されず、本発明は、1ゲージ法3線式の高温用ひずみゲージに適用しても良い。この場合、図1に示す第1の接続部2の筒体2a内において、例えば、シースチューブ32の基端部32bから突出するリード部12ba(図示略)の一端と、MIケーブル3の一端部から突出する1本の金属線の一端とを接続すると共に、シースチューブ32の基端部32bから突出するリード部12bb(図示略)の一端と、MIケーブル3の一端部から突出する2本の金属線の各一端とをそれぞれ接続する。
また、本発明は、カプセル型ひずみゲージの小型化を実現する過程で生じた問題を解決すべくなされているため、上述した実施の形態において、本発明を小型なカプセル型ひずみゲージに適用する例を示したが、これに限定されるものではない。即ち、一般的な大きさのカプセル型ひずみゲージにおいても、シースチューブの先端部の厚さをフランジの厚さとほぼ等しくし、且つ、シースチューブの先端部の平坦部をフランジと共に被測定物にスポット溶接により強固に直接固着することにより、ひずみ伝達率延いてはゲージ率Ksを増大させることができる。
2a,4a 筒体
3 MIケーブル
4 第2の接続部
5 フレキシブルケーブル
12a ひずみ感応抵抗体部
12ba,12bb リード部
13 絶縁物
14 フランジ
31 センサ部
32 シースチューブ
32a 先端部
32b 基端部
33 被測定物
34,34a スポット溶接部
Claims (4)
- 先端部が封じられ且つ平坦部が形成されたシースチューブ内に充填された絶縁物からなる粉体により前記シースチューブ内に保持されたひずみ感応抵抗体部を有するセンサ部と、
薄肉で細長い矩形状を呈し、長手方向の中心に沿って前記シースチューブが固着されたフランジとを有し、
前記シースチューブの前記平坦部は、前記フランジと共に被測定物上に溶接により固着可能な厚さに形成されている
ことを特徴とするカプセル型ひずみゲージ。 - シースチューブの先端部を溶接により封止する封止工程と、
前記シースチューブの前記先端部をプレスしてその厚みを前記フランジと共に被測定物上に溶接により固着可能な厚さにまで平坦状に延伸するプレス工程と、
薄肉で細長い矩形状を呈するフランジの長手方向の中心に添って電子ビーム溶接により前記シースチューブと固着するシースチューブ溶接工程と、
前記シースチューブ内にひずみ感応抵抗体部を挿入し、前記ひずみ感応抵抗体部が前記シースチューブの内周面に接触しないように保持した状態で、前記シースチューブ内に絶縁物からなる粉体を充填するひずみ感応抵抗体部装填工程と
を有することを特徴とするカプセル型ひずみゲージの製造方法。 - 前記シースチューブの両側面近傍の前記フランジを被測定物上に溶接により固着すると共に、前記シースチューブの前記先端部の平坦部を前記フランジと共に前記被測定物に溶接により直接固着することにより、請求項1に記載のカプセル型ひずみゲージを前記被測定物に取り付けることを特徴とするカプセル型ひずみゲージの取付方法。
- 前記シースチューブの両側面近傍の前記フランジを被測定物上に溶接により固着すると共に、前記シースチューブの前記先端部の平坦部を前記フランジと共に前記被測定物に溶接により直接固着することにより、請求項2に記載のカプセル型ひずみゲージの製造方法により製造されたカプセル型ひずみゲージを前記被測定物に取り付けることを特徴とするカプセル型ひずみゲージの取付方法。
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