JP2015004672A - ファイバグレイティングとボルトとを同時に前置引張可能な感知ネジデバイス及びシステム - Google Patents
ファイバグレイティングとボルトとを同時に前置引張可能な感知ネジデバイス及びシステム Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】本発明は、ファイバグレイティングとボルトとを同時に前置引張可能な感知ネジ及びそれを利用して感知特性からなるデバイスを提供するにあり、大型公共工事構造の測定或いは精密機器の帰還制御を行うことで、精密素子の製品製造を達成し、より精確な制御及び製造工程の記録が発揮できる。この感知ネジデバイスからなる精密システム構成によって、製品のますますの向上を期待して、さらに充分且つ詳細に完全な製造過程及び製造工程における重要な位置、物理的性質を記録し、現状且つデータの累積或いはパラメータの予期反応を行い、間違った累積を防ぎ、さらに効率の向上或いは大型構造の安全を図っている。
【選択図】図4
Description
f=(Δ1/1)(A1/Ah)E=εkE (1)
1はボルトの有効作動長さ、
Δ1はボルトが延伸した後の長さ、
Eはボルトの材質の弾性係数、
A1はボルトの断面積、
Ahはボルトの作用面積である。
また、kはA1/Ah、即ち、ボルトの断面積と作用面積との比であって、εはΔ1/1、即ち、ボルトの相対的延伸度が歪みの値である。上記数式のボルト毎に受ける引張力fは、ボルトの相対的延伸度であるεと、ボルトの断面積と作用面積との比であるkと、ボルトの材質の弾性係数であるEとにしか関係していない。歪みの定義に基づくと、歪み(Strain)は作用力によって起こる主体変形の総称である。従って、歪みεはボルトの長さの局部変化であると定義することができ、その歪みの力の方向と前記ボルトの軸心方向とは同一の方向である。既定のボルトに対して、ボルトに対して実施する分離力の大きさfの値と相対的延伸度εとは正比例している。また、ボルトの相対的延伸度は、即ち、ε=Δ1/1であって、前置締結力Q0との関係式は、
Q0=(Δ1/1)EAs (2)
1はボルトの力を受ける部分の長さ(mm)、Δ1はボルトの変形による延伸長さ(mm)、Eは弾性係数(MPa)、Asはボルトの平均断面積(mm2)であって、ボルトの前置締結力Q0は、引張力を受ける接合物体A及びBで発生する相対的延伸度εによって求めることができる。
λB=2nΛ (3)
Λはファイバブラッググレーティングの周期長、nは光ファイバ有効屈折率であって、ファイバグレーティングが外力を受けて歪みを発生すると、原間隔Λの変化量がΔΛになり、数式(3)に代入して以下のような数式になる。
ΔλB=2nΔΛ (4)
歪みの定義に基づき、且つ1を力を受ける物体の長さ、Δ1を力を受けて変化する長さとすると、
ε=Δ1/1=ΔΛ/Λ (5)
となって、以下のように求められる。
Δ1=(ΔΛ/Λ)1=(ΔλB/2n)/(λB/2n)1
従って、
ε=Δ1/1=ΔλB/λB (6)
となる。
Q0=(Δ1/1)EAs (2)
11 中央穴
12 上縁から深さ1インチの箇所
13 交差孔
14 交差孔
15 ボルト上端
16 エポキシ樹脂からなるコア
17 電気抵抗線
20 リード線
21 リード線
22 鋲着端
23 鋲着端
24 配線ギャップ
201 ボルト
202 ナット
203 ボルトパッキン
204 ナットパッキン
205 接合物体A
206 接合物体B
301 ファイバブラッググレーティング
302 軸心を貫通するボルト
303 光ファイバ前置引張固定ポイント
304 光ファイバ前置引張固定ポイント
305 周期長Λ
306 コア
307 クラッディング
308 外部被覆材
309 ファイバ固定具
501 ファイバグレーティング
601 ファイバグレーティング
Claims (10)
- 締結装置に、力によって起きる歪みの属性値の表示或いは歪みの値を出力する構成を有し、
ファイバグレイティングを内設するボルトと、
ボルトの上端に接合してボルトと接合物体の力を受けるボルトパッキンと、
ボルトと自己固着作用を形成するナットと、
ナットに接合して接合物体の力を受けるナットパッキンと、
ボルト内に内設するファイバグレイティングと、を包括するファイバグレイティングとボルトとを同時に前置引張可能な感知ネジデバイスであって、
接合物体がボルトとナットとの締付トルクの作用によって、ボルト長手方向の歪みのボルト延伸長さに変化して長さを感知し、ボルト長手方向の軸心に内設するファイバグレイティングの長さの変化によって、出力する波長変化の変化量を測定するネジ感知構成であり、且つ締結装置の前置締結力及びボルトに内設するファイバグレイティングの前置引張力でブラッグ波長を測定し、二つの力が同時に或いは段階的に達成する締結感知デバイスであることを特徴とするファイバグレイティングとボルトとを同時に前置引張可能な感知ネジデバイス。 - ボルト内に内設するファイバグレイティングが、ファイバブラッググレイティング構成であることを特徴とする請求項1に記載のファイバグレイティングとボルトとを同時に前置引張可能な感知ネジデバイス。
- 二つのファイバグレイティングとボルトの軸心とが等間隔に相対し、ボルトの軸心に平行するファイバブラッググレイティングで感知する構成であることを特徴とする請求項2に記載のファイバグレイティングとボルトとを同時に前置引張可能な感知ネジデバイス。
- 四つのファイバグレイティングとボルトの軸心とが等間隔に相対し、直交してボルトの軸心に平行するファイバブラッググレイティングで感知する構成であることを特徴とする請求項2に記載のファイバグレイティングとボルトとを同時に前置引張可能な感知ネジデバイス。
- ボルト内に内設するファイバグレイティングが、チャープファイバグレティング(Chirped Fiber Grating,CFG)構成であることを特徴とする請求項1に記載のファイバグレイティングとボルトとを同時に前置引張可能な感知ネジデバイス。
- ボルト内に内設するファイバグレイティングが、固定式前置引張力からなるボルト構成であることを特徴とする請求項1に記載のファイバグレイティングとボルトとを同時に前置引張可能な感知ネジデバイス。
- ボルト内に内設するファイバグレイティングが、微調整式前置引張力からなるボルト構成であることを特徴とする請求項1に記載のファイバグレイティングとボルトとを同時に前置引張可能な感知ネジデバイス。
- ファイバグレイティングを内接するボルトが、高トルク制御T.C(Torque Control)のボルト構成であることを特徴とする請求項1に記載のファイバグレイティングとボルトとを同時に前置引張可能な感知ネジデバイス。
- ファイバグレイティングを内接するボルトが、調整可能トルク制御T.C(Torque Control)のボルト構成であることを特徴とする請求項1に記載のファイバグレイティングとボルトとを同時に前置引張可能な感知ネジデバイス。
- 請求項1にある複数の感知ネジデバイスと、複数の部分が複数の感知ネジデバイスに接合する通信用直列接続光ファイバと、光モニタリング機器と、モニタリングソフトウェアと、信号伝送線路からなるファイバグレイティングとボルトとを同時に前置引張可能な感知ネジシステムであって、
複数の感知ネジデバイスが直列接続光ファイバ測定ネットワークを構成することを特徴とするファイバグレイティングとボルトとを同時に前置引張可能な感知ネジシステム。
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