JP2013032918A - ひずみゲージ用ブリッジボックス - Google Patents

Abstract

【課題】 取り換えを要するひずみゲージおよび当該ひずみゲージに接続されたリード線の取り換え作業を確実かつ容易にすること。
【解決手段】 被測定物の、どの測定個所のひずみゲージを交換すべきかについては、ＣＰＵ２４で解析され、Ｉ／Ｏ２５を介して出力された各チャネル対応のひずみ量に関する数値データと、ひずみゲージと測定個所との対応表等とを参照することで特定する。被測定物の現場作業者は、特定された被測定個所のひずみゲージを、新しいひずみゲージに交換し、そのリード線１３をＬＥＤ１２が点灯したブリッジボックス１において、当該リード線１３の古い方を取り外し、交換したひずみゲージが接続された新しいリード線１３をコネクタに接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ひずみゲージ用ブリッジボックスに関し、より詳しくは、被測定個所に添着されるひずみゲージを含んでホイートストンブリッジを構成する抵抗および先端側に前記ひずみゲージが接続されたリード線の基端を接続するためのコネクタ並びに基端側にひずみ測定器が接続されるケーブルの先端側を接続するための接続部を有するひずみゲージ用ブリッジボックスに関するものである。

従来、ひずみ測定システムは、ひずみセンサがひずみゲージで構成されている場合に、被測定物（被測定対象）の複数の被測定個所の各々に、それぞれ個別のひずみゲージを貼り付け、この複数のひずみゲージの各々に対応して接続されたリード線の各々を、ひずみ測定器とはケーブルで接続されたひずみゲージ用ブリッジボックス（以下、「ブリッジボックス」と略称する場合がある）に接続している。即ち、複数のひずみゲージの各々を、複数のリード線と複数のブリッジボックスと複数のケーブルとを順に介してひずみ測定器に接続している。
図２は、一般的なひずみ測定システムの全体構成を示す結線図である。
図２において、被測定物９５に接着剤等を用いて貼り付けた複数のひずみゲージ９４とブリッジボックス９１との間の距離は、数ｍから数１０ｍにも及ぶ場合があり、また、リード線９３の本数（チャネル数）も数チャンネルから数百チャンネルと非常に多いので、ひずみゲージ９４とブリッジボックス９１との間を結ぶ複数のリード線９３は、通常は互いに束ねられた束線となっている。また、ブリッジボックス９１とひずみ測定器９２との間を接続する電気ケーブル（以下、単に「ケーブル」と略称する場合がある）９６も、通常は束線となっている。

従来は、図２に示すようなひずみゲージ９４を用いて、被測定物９５の多点測定（通常は数チャネル〜数百チャネル）を実施する場合、ひずみゲージ９４と被測定物９５の被測定個所との対応関係を示す対応表や対応図を作成すると共に、被測定個所の識別文字、説明等をひずみ測定器９２に記憶させておき、これによって、ひずみ測定器９１の各チャネルと測定個所との対応付けを把握している。
しかしながら、この対応付け方法では、ひずみゲージ９４と、ひずみゲージ９４とブリッジボックス９１との間のリード線９３の接続状況までは把握できない。
よって、ひずみゲージ９４を交換する際などには、作業者は、リード線９３を束ねている結束線を取り外し、ひずみゲージ９４側から手繰ることにより、個々のひずみゲージ９４に接続されているブリッジボックス９２を探し当てて確認してから、ひずみゲージ９４やリード線９３の交換を行っていた。
そこで、本発明においては、ひずみゲージとブリッジボックスとの接続状況を簡単に把握できる手段を提供することが１つの課題であった。

この分野の公知技術としては、例えば、特許文献１（特開２０００−２３１８６３号公報）には、簡便に検出スイッチの検査を可能とするコネクタ付き検出スイッチ用端子箱が開示されている。具体的には、この端子箱は、制御装置等と検出スイッチ等を接続するケーブルの中途に設置するものであって、ランプを点灯可能なランプ回路が装着してあり、そのランプ回路の端子は検出スイッチの端子に接続した構成としている。
また、例えば、特許文献２（特開２００８−１３４２０３号公報）には、折れ曲がった狭い個所や高温雰囲気下でも自由に屈曲させてリード線を配設でき、かつ曲げ変形や衝撃荷重が作用したとしても折損することもなく、試験対象に貼付されたひずみゲージ位置を識別する機能を有する簡便な貼付位置識別機能付ひずみゲージおよびひずみ測定装置が開示されている。具体的には、ひずみゲージのゲージ面端部に印加電圧によって発光する発光体を設けると共に、前記ひずみゲージのリード線に沿ってこの発光体に電圧を印加するための導線を沿わせてなる貼付位置識別機能付ひずみゲージが開示されている。また、前記貼付位置識別機能付ひずみゲージの発光体に電圧を印加するための導線に、電源と導通開閉手段とを接続して発光体点灯回路を形成し、前記発光体に前記電源電圧を印加または遮断する機能を付与した貼付位置識別機能付ひずみ測定装置が開示されている。

また、例えば、特許文献３（特開平９−２３７５２４号公報）には、主電気機器のチャンネルと副電気機器の設定位置との対応付けを容易に行い得ると共に複数の副電気機器の中の特定のものが主電気機器のどのチャンネルに接続されているかを容易・迅速且つ確実に識別し得るリードケーブルが開示されている。具体的には、主電気機器の端子盤と複数のひずみセンサとをリードケーブルで接続する。リードケーブルは、３本の導線と光ファイバーとを一体化して形成する。光ファイバーの端子盤側に光導入部を設け、ひずみセンサ側に光放出部を設ける。ひずみセンサの設定位置を確認する場合には、確認しようとするチャンネルに対応する光ファイバーの光導入部に光源の光を導入すると、光ファイバーの内部を光が進行し、端部の光放出部から拡散光が放出される。この光放出部は、前述のようにひずみセンサの近傍に露呈されているため、目的とするひずみセンサが一目瞭然に認識できるものである。
さらに、例えば、特許文献４（特開２０１０−１６９４２９号公報）には、ひずみゲージの貼付作業ミスの排除、ひずみゲージ貼付け後の配線、設定作業ミスのチェック、動作チェックの容易・確実化、ひずみ測定器における各種情報の読込みによる自動設定等の実現を図る技術が開示されている。具体的には、ＩＤリーダ／ライタ機能付きのデータロガーに、コネクタとプラグとを介してひずみゲージを接続し、データロガーのリーダ部を介してＩＤタグラベルに記載されているデータを読み取る。ここで読み取ったデータと、ＩＤタグラベル作成時の情報とを照合して作業ミスの有無を確認し、両者のデータが合致すれば、読み取ったデータをＩＤチップに読み込み、合致しなければ、何らかの警告を発するものとしている。

特開２０００−２３１８６３号公報 特開２００８−１３４２０３号公報 特開平９−２３７５２４号公報 特開２０１０−１６９４２９号公報

ところで、上記背景技術で述べた従来のひずみ測定システムにあっては、前述のとおり、ひずみゲージとひずみ測定器との間を中継するブリッジボックスとの接続状況およびブリッジボックスの当該個所までは容易には把握できないという問題点が有った。
なお、ブリッジボックスと被測定個所との対応付け方法として、前述の、ひずみゲージと被測定個所との対応関係をひずみ測定器に記憶させて把握する方法を参考にし、この方法に準じた把握方法を開発することは、ブリッジボックスとひずみ測定器との距離が近くない場合が一般であるので、良好な解決方法とはならない。
即ち、例えば、ひずみゲージを交換する場合を考えると、ひずみゲージを貼り付けた位置については、作業者は、ひずみ測定器と被測定個所との対応表や対応図を記載して参照することで知ることができるとしても、複数のひずみゲージと複数のブリッジボックスとの対応関係（接続状況）までは知ることができない。その理由は、ブリッジボックスは、通常、ひずみゲージとひずみ測定器とを結ぶ長く且つ束ねられた状態の配線の途中に設置されるものであるから、ブリッジボックスは容易には覗き見ることができないためである。

また、ひずみゲージとゲージボックスとの間に接続されているリード線およびブリッジボックスとひずみ測定器間を結んでいるケーブルは、通常は束線となっているために、この束線を外したり手繰ったりすることで、ひずみゲージとブリッジボックスとの接続関係を把握する方法は、ひずみゲージに接続されているリード線の長さを考慮すると、多大の労力を要することになり、また、束線を元の状態に戻すことにも多大の工数を必要とするため、実施が困難であった。
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、複数のひずみゲージの各々とこれに対応するひずみゲージ用ブリッジボックスとが複数のリード線で接続されている全体構成で、被測定物の被測定個所に貼り付けられたひずみゲージが取り換えられた際に、該取り換えられた元のひずみゲージが、どのひずみゲージ用ブリッジボックスと接続されていたかを、ひずみセンサ用ブリッジボックスにおいて明確に視認可能とすることで、ひずみゲージの取り換え作業を確実かつ容易にすることができるひずみゲージ用ブリッジボックスを提供することを目的としている。

請求項１に記載した発明は、上述した目的を達成するために、被測定個所に添着されるひずみゲージを含んでホイートストンブリッジを構成する抵抗および先端側に前記ひずみゲージが接続されたリード線の基端を接続するためのコネクタ並びに基端側にひずみ測定器が接続されるケーブルの先端側を前記コネクタに接続するための接続部を有するひずみゲージ用ブリッジボックスにおいて、
前記ケーブルを介してＯＮ／ＯＦＦ信号を受けて点灯／消灯を行う発光体を設け、
前記の如く接続されたブリッジボックスが複数チャンネルに亘って使用される場合において、取り換えを要するひずみゲージを特定する手段と、該特定されたひずみゲージに対応するチャンネルに対してＯＮ／ＯＦＦ信号を送出する手段を備えた前記ひずみ測定器から前記特定されたチャンネルに対し前記ケーブルを介して前記ＯＮ信号が伝達されたとき、当該チャンネルのブリッジボックスに設けられた発光体が点灯するように構成したことを特徴としている。

また、請求項２に記載した発明は、前記特定手段が、前記ひずみ出力が予想した値と異なる結果を示した場合に当該ひずみゲージが取り換えを要するものと判定し、当該ひずみゲージと被測定個所との対応表を参照することで、前記取り換えを要するひずみゲージおよび／または当該ひずみゲージと接続された当該リード線を特定することを特徴としている。
また、請求項３に記載した発明は、前記発光体は、前記ホイートストンブリッジ回路に供給するブリッジ電源入力ラインおよびひずみ出力ラインとは、別途のラインを介して通電を受けるように構成したことを特徴としている。
さらに、請求項４に記載した発明は、前記発光体は、ＬＥＤランプであることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、被測定個所に添着されるひずみゲージを含んでホイートストンブリッジを構成する抵抗および先端側に前記ひずみゲージが接続されたリード線の基端を接続するためのコネクタ並びに基端側にひずみ測定器が接続されるケーブルの先端側を前記コネクタに接続するための接続部を有するひずみゲージ用ブリッジボックスにおいて、
前記ケーブルを介してＯＮ／ＯＦＦ信号を受けて点灯／消灯を行う発光体を設け、
前記の如く接続されたブリッジボックスが複数チャンネルに亘って使用される場合において、取り換えを要するひずみゲージを特定する手段と、該特定されたひずみゲージに対応するチャンネルに対してＯＮ／ＯＦＦ信号を送出する手段を備えた前記ひずみ測定器から前記特定されたチャンネルに対し前記ケーブルを介して前記ＯＮ信号が伝達されたとき、当該チャンネルのブリッジボックスに設けられた発光体が点灯するように構成したので、広範囲あるいは密集した領域に添着されたひずみゲージのうち、正常に応答せず、取り換えを要するひずみゲージを特定し、当該ひずみゲージが接続されているチャンネルのゲージボックスの発光体を点灯させて、視認可能とすることができ、当該チャンネルのひずみゲージの交換作業および当該チャンネルのリード線のゲージボックスに対する接続作業が容易に、迅速に且つ確実に行い得るひずみゲージ用ゲージボックスを提供することができる。

さらに、複数のひずみゲージの各々とひずみゲージ用ブリッジボックスとが複数のリード線で接続されている全体構成で、取り換えを要するひずみゲージに対応したひずみゲージ用ブリッジボックスを、ひずみ測定器側で特定できるので、被測定物の被測定個所に添着されたひずみゲージが取り換えられた際に、該取り換えられた元のひずみゲージが、どのひずみゲージ用ブリッジボックスと接続されていたかを、当該ひずみセンサ用ブリッジボックスにおいて、例えばＬＥＤランプの如き発光体を点灯させて明示させることができるので、従来のように、多数本束ねられたリード線をバラバラにほどき、ひずみゲージ側から手繰り、ゲージボックスを探し当てるという難儀な作業を行うことなく、ひずみゲージの取り換え作業を確実かつ容易にすることが可能となるひずみゲージ用ゲージボックスを提供することができる。

本発明の一つの実施の形態に係るひずみ測定システムの要部の構成を示す結線図である。 一般的なひずみ測定システムの全体構成を示す結線図である。

以下、本発明に係るひずみゲージ用ブリッジボックスの最良の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一つの実施の形態に係るひずみ測定システムの要部の構成を示す結線図である。
図１において、本実施の形態のひずみ測定システムは、要部の構成として、ひずみゲージ用ブリッジボックス１（以下、単に「ブリッジボックス」ということもある）と、ひずみ測定器２を備えて構成される。
なお、本実施の形態のひずみ測定システムは、上記構成要素以外に、ひずみゲージＳＧを備える。
ブリッジボックス１は、発光体としてのＬＥＤランプ１２と、被測定個所に添着されるひずみゲージＳＧを含んでホイートストンブリッジ回路１１を構成する抵抗と、先端側にひずみゲージが接続されたリード線１３の基端を接続するためのコネクタ（図示せず）と、を有し、基端がひずみ測定器２に接続されたケーブル２８の先端が挿入され、ケーブル２８の心線とコネクタとの電気的接続が施される接続部を有している。

ひずみ測定器２は、コネクタ部２１と、ひずみ量を増幅する演算増幅回路２２（オペアンプ）と、アナログ信号表現のひずみ量をディジタル信号表現のひずみ量に変換するＡ／Ｄ変換回路２３と、各チャネルのひずみ量を入力して解析するＣＰＵ２４と、ＣＰＵ２４が出力する各チャネルのひずみ量の記録や表示を入出力装置（図示は省略）に指令するための周辺制御回路であるＩ／Ｏ２５と、各チャンネルに対応して設けられた押しボタン式のＯＮ／ＯＦＦスイッチ２６（ここではチャネルＮに対応する部分を図示している）と、前記ＯＮ／ＯＦＦスイッチ２６の押下によりＬＥＤランプ点灯用の駆動電流を出力するトランジスタ２７と、を具備する。
コネクタ部２１は、ブリッジ回路１１の入・出力に対応したコネクタ（Ａ〜Ｄ）と、接地のコネクタＥに加えて、トランジスタ２７からの駆動電流（ＯＮ／ＯＦＦ信号）をブリッジボックス１の発光体としてのＬＥＤランプ１２に伝達するためのコネクタ（Ｆ，Ｇ）を具備する。
上記の構成において、本発明に特徴的な構成要素は、ＬＥＤランプ１２と、押しボタン式のＯＮ／ＯＦＦスイッチ２６と、駆動電流を出力するスイッチ作用を司るトランジスタ２７と、コネクタ（Ｆ，Ｇ）である。
よって、以下の説明では、上記の、本発明に特徴的な構成要素を中心にして説明する。

また、以下では、ひずみ測定器２が設置されている現場において、被測定物に接着、融着、蒸着等の手段により添着されたひずみゲージＳＧの内、どの被測定個所のひずみゲージを交換すべきかを把握した上で、必要なひずみゲージの交換を実施するものとする。
まず、被測定物に添着されたひずみゲージＳＧの内、どの測定個所のひずみゲージＳＧを交換すべきかについては、ひずみ測定器２が設置されている現場の作業者が、ＣＰＵ２４で解析され、Ａ／Ｄ変換器を介して出力された各チャネル対応のひずみ（ひずみ量やひずみ方向）に関する数値データと、または、ひずみ測定器２側から見た抵抗値データによりひずみゲージＳＧと測定個所との対応表等とを参照することで容易に特定することができる。また、この段階では、勿論、交換されるひずみゲージに対応するチャネル番号も把握される。
これにより、ひずみ測定器２が設置されている現場の作業者からは、被測定物が存在する現場に対して、交換すべきひずみゲージＳＧが設置されている被測定個所を、別途の通信手段（例えば、公衆電話回線網、Ｅメール、ＬＡＮ回線網等）を介して通知するか、測定者自身が被測定物が存在する現場に赴く。

この通知の応答を受けた被測定物が存在する現場の作業者または、ひずみ測定器２側にいた作業者は、指示どおりの被測定個所のひずみゲージＳＧを、新しいひずみゲージＳＧに交換し、そのリード線の基端側をブリッジボックス１が設置されている現場まで引き込む。この一連の作業が完了すると、被測定物が存在する現場の作業者からは、前記通知に対応する応答として、ひずみゲージＳＧの交換作業が完了したことをひずみ測定器２が設置されている現場に通知する。
ひずみ測定器２が設置されている現場では、この応答を受けて、指示した測定個所が新しいひずみゲージＳＧに交換されたことが確認されると、作業者は、前述の、交換されるひずみゲージＳＧに対応するチャンネル番号（ここではＮ）に対応するＯＮ／ＯＦＦスイッチ２６を押下する。なお、ここでは、このＯＮ／ＯＦＦスイッチ２６はハードウェアとして設置されるものとする。
これにより、該押下されたＯＮ／ＯＦＦスイッチ２６に対応するトランジスタ２７が駆動電流を出力し、当該ブリッジボックス１ではＬＥＤランプ１２が点灯する。
このように、ブリッジボックス１が設置されている現場の作業者は、ブリッジボックス１においてＬＥＤランプ１２が点灯したことを目視すると、ブリッジボックス１に接続されているリード線を取り外し、代わりに、前述の新しいひずみゲージに接続されているリード線の基端側を接続することになる。

以上で、ひずみゲージＳＧの交換作業は完了し、ひずみ測定器２は、この新しいひずみゲージＳＧについての測定データを収集してひずみ測定処理を開始することができるようになる。
この実施の形態に係るひずみセンサ用ブリッジボックスによれば、被測定物に添着されているひずみゲージＳＧを新しいひずみゲージＳＧに交換する交換作業を迅速に完了させることができると共に、この新しいひずみゲージＳＧによって測定された測定データを確実に記録することができる新たな態勢に迅速に移行することができる効果が得られる。
図１の結線図からも分かるように、識別用のＬＥＤランプ１２に対しては、ホイートストンブリッジ回路に供給するブリッジ電源入力ラインおよびひずみ出力ラインとは別途のライン（即ち、端子Ｆ，Ｇ）を介して通電を受けるようにしたので、センサ出力に影響を与えることがない。

（他の実施形態）
前述の実施の形態では、取り換えを要するひずみゲージをひずみ測定器２が特定する構成としたが、他の実施の形態として、この取り換えを要するひずみゲージを、作業実施前に作成されたタイムスケジュールを各現場に持参して参照する実施の形態も可能である。この場合にも、該タイムスケジュールに従って、それぞれのひずみゲージに対応するひずみゲージ用ブリッジボックスに対してひずみ測定器２側からＬＥＤランプ１２を点灯させる信号を送出するように構成してもよい。
また、前述の実施の形態では、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ２６をハードウェアとして設置されるものとしたが、他の実施形態として、このＯＮ／ＯＦＦスイッチ２６は、周辺制御回路であるＩ／Ｏ２５が制御するタッチパネル等の接触型の表示装置上にスイッチ画像として示されたものとし、作業者が、このスイッチ画像（アイコン等）をクリックして選択するものとしても良い。この場合は、このスイッチ画像による選択結果は、選択情報としてＣＰＵ２４にも入力され、ＣＰＵ２４からＩ／Ｏ２５を介してトランジスタ２７を駆動することになる。
尚、ブリッジボックス１は、ひずみゲージをホイートストンブリッジ回路に組むためのもので、１ゲージ法、２ゲージ法、４ゲージ法、１ゲージ法３線式、２ゲージ法アクティブ−アクティブ３線式の接続ができるようになっている。
ひずみ測定器２によって取得した測定データは、通信用ＩＣ３０を介して接続されたパーソナルコンピュータ（以下、「パソコン」と称する）に伝送して、パソコン２９の画面上にて表示させることができ、パソコン２９側からも測定を制御することも可能である。ＣＰＵ２４には、制御プログラムや制御パラメータ等が格納されるＲＯＭ（リードオンメモリ）３１が付設される他、測定データや必要な制御データ等を一時的に保存するＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３２が付設されている。

１ ひずみゲージ用ブリッジボックス
２ ひずみ測定器
１１ ブリッジ回路
１２ ＬＥＤランプ
１３ リード線
２１ コネクタ部
２２ 演算増幅回路（オペアンプ）
２３ Ａ／Ｄ変換回路
２４ ＣＰＵ
２５ Ｉ／Ｏ（周辺制御回路）
２６ ＯＮ／ＯＦＦスイッチ
２７ トランジスタ
２８ ケーブル
２９ パーソナルコンピュータ
３０ ＲＯＭ
３１ ＲＡＭ
Ａ〜Ｇ コネクタ

Claims (4)

1. 被測定個所に添着されるひずみゲージを含んでホイートストンブリッジを構成する抵抗および先端側に前記ひずみゲージが接続されたリード線の基端を接続するためのコネクタ並びに基端側にひずみ測定器が接続されるケーブルの先端側を前記コネクタに接続するための接続部を有するひずみゲージ用ブリッジボックスにおいて、
   前記ケーブルを介してＯＮ／ＯＦＦ信号を受けて点灯／消灯を行う発光体を設け、
   前記の如く接続されたブリッジボックスが複数チャンネルに亘って使用される場合において、取り換えを要するひずみゲージを特定する手段と、該特定されたひずみゲージに対応するチャンネルに対してＯＮ／ＯＦＦ信号を送出する手段を備えた前記ひずみ測定器から前記特定されたチャンネルに対し前記ケーブルを介して前記ＯＮ信号が伝達されたとき、当該チャンネルのブリッジボックスに設けられた発光体が点灯するように構成したことを特徴とするひずみゲージ用ブリッジボックス。
2. 前記特定手段は、前記ひずみ出力が予想した値と異なる結果を示した場合に当該ひずみゲージが取り換えを要するものと判定し、当該ひずみゲージと測定個所との対応表を参照することで、前記取り換えを要するひずみゲージおよび／または当該ひずみゲージと接続された当該リード線を特定することを特徴とする請求項１に記載のひずみ測定システム。
3. 前記発光体は、前記ホイートストンブリッジ回路に供給するブリッジ電源入力ラインおよびひずみ出力ラインとは、別途のラインを介して通電を受けるように構成したことを特徴とする請求項１に記載のひずみゲージ用ブリッジボックス。
4. 前記発光体は、ＬＥＤランプであることを特徴とする請求項３に記載のひずみゲージ用ブリッジボックス。

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