JP2686679B2 - 長さが変化する物体のひずみ測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、機械部品、
橋、スキーリフトの柱、クレーン車のストラップ及びジ
ブ、自動車用つり橋、鉄橋、レール等の長さが変化する
部材の伸び、縮み、応力及びねじれ、つまりひずみをひ
ずみ計を用いて測定する為の装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ひずみ計を用いて測定する為の装置とし
ては、例えば、ワイヤ式伸び計の原理を用いた装置は既
知である。これでは、測定する部材の長さの変化が測定
片内に設けられているワイヤ式伸び計へ伝達され、ワイ
ヤ式伸び計の物理的変形が電気信号に変換される。

【０００３】ワイヤ式伸び計原理を利用した既知の装置
の欠点は、測定する部材上へ装置を固定するのが困難な
ことである。この種のワイヤ式伸び計を接着して、もし
くは他の型にはめ込んで測定部材に定着させて使用する
が、取り外し後は再使用できず、１回きりの使用とな
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする課題
点は、上記従来技術による前示問題点である。

【０００５】即ち本発明の目的は、この種の装置を測定
すべき部材から必要に応じ何時でも取外し可能にし且つ
持ち運び可能に改善することにある。ひずみ測定装置を
測定部材へ１回だけ固定可能であるという欠点を解消し
ようというものである。

【０００６】本発明の目的は、容易に持ち運び可能であ
り、測定部材の小さな長さのひずみも検出でき、しかも
測定部材への固定が測定部材自体を破損することなしに
確実にできるようにした前述のタイプの装置を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決する為の手段】この課題は、機械部品、
橋、スキーリフトの柱、クレーン車のストラップ及びジ
ブ、自動車用つり橋、鉄橋、レール及びこれらに類す
る、長さが変化する物体の部材の伸び縮み、ねじれ等の
ひずみを測定する為の装置において、同装置は、ケーシ
ングを有しており、該ケーシング内には相互に間隔をあ
けて位置している二つの測定片が配置され、該測定片の
一方は前記ケーシングに固定され、他方の測定片は前記
被測定部材の長さの変化する方向においてスライド可能
に、或いは湾曲可能に前記ケーシングに取付けられ、前
記ケーシング内には昇降機構が備えられ、該昇降機構は
前記装置の降下に伴いマグネットを機能させるようにな
っており、そのマグネットは磁力により前記ケーシング
と被測定部材とを圧着させるようにされ、また前記測定
片のエッジは、前記被測定部材の表面へくい込むように
形成され、前記マグネットは前記装置の持上げられた位
置においては機能せず、前記測定片のエッジを被測定部
材表面から引上げられるようにされていることを特徴と
する装置により解決される。

【０００８】本発明の好ましい実施例においては、測定
片は、ケーシングの端面に近接して配置されており、ケ
ーシングの各端面付近には、第一実施例では一つの測定
片９又は１０、１１又は１２が設置され、第２実施例で
は、相互に間隔を保って２つの測定片９，１０、１１，
１２が並置されている。

【０００９】第２実施例においては、ケーシングの側面
上に２つの測定片が離れて並置している。それにより円
形、プリズム形、湾曲した表面を有する物体を測定でき
る他、本装置は管中へ挿入して、該管中において前述の
昇降機構により固定することができる利点がある。

【００１０】各測定片は、ディスク状測定片によるもの
が好ましく、該ディスク状測定片は、ケーシングに回動
可能に取付けられている。それにより、ディスク状測定
片の端が破損した場合でもケーシングに設けられている
ディスク状測定片の回動ロックを解除し、破損していな
い測定片縁を測定に使用できるよう、ディスク状測定片
を回動変位して測定片の縁の非破損箇所が下方に来るよ
うにセットできる。

【００１１】本発明の測定原理に関する幾つかの態様例
を詳述する。

【００１２】第一の例において、測定に用いられるディ
スク状測定片は、測定対象部材の縦方向の変位（ひず
み）時にたわみ、このたわみをケーシングに装備されて
いる１つ又は複数のワイヤ式伸び計が検出する。この為
に、本装置の側面に取付けられているディスク状測定片
は、Ｈ形の平坦な部材上に配置されて、該部材のＨ形の
一方のアーム上に取り付けられ、他方のアームは、ケー
シングに結合されている。両アーム間の連結領域におい
て、その前面と背面には各々ワイヤ式伸び計がはり付け
られている。従って、このＨ形アームのたわみが測定さ
れる。

【００１３】これら２つの測定片が上述の如く測定部材
に固定された後、測定すべき部材の縦方向のひずみが前
記Ｈ形部材のアームに直接伝達され、ワイヤ式伸び計に
よる測定が可能である。

【００１４】本発明の他の実施形態において、測定に用
いられる測定片は、ケーシング内において測定すべき部
材の縦軸方向（測定方向）にスライド可能に配置されて
おり、この測定片の変位が微量測定器又は電子スキャナ
ーを用いて検出される。

【００１５】測定片の変位を、ピエゾ原理に基づき機能
するか、又はワイヤ式伸び計の原理に基づき機能する圧
力計により検出することも可能である。

【００１６】他の測定原理としては測定片のしかるべき
変化をクオーツ測定器により検出する形式を挙げること
ができる。

【００１７】本発明において重要なことは、決められた
２箇所、つまり相互に離隔している２つの測定片が、実
際に測定対象物の表面に拘束的に結合できることであ
る。

【００１８】この拘束的な結合をなす為に重要なこと
は、測定位置において測定装置がマグネットにより測定
対象物の表面へしっかりと押付けられることと、その際
測定片のエッジが測定対象物の表面にくい込むことであ
る。

【００１９】測定部材の硬い表面を測定する場合には、
この部材の粗面の凹凸の存在を利用することで十分であ
る。そのためには、部材表面の粗面の凹凸面にくい込む
よう、ディスク状測定片は鋭利なエッジに研磨されてい
る。

【００２０】本発明の好ましい一実施例において、相互
に離隔している測定片間の測定距離は、２００ｍｍであ
ることが望ましい。

【００２１】より正確に測定する為に、この測定距離を
例えば４００ｍｍ又はそれ以上に延長することが可能で
ある。

【００２２】このタイプの測定装置を用いて、１／１０
０００ｍｍまで正確に測定が可能である

【００２３】測定装置内に組込まれている昇降機構は、
前記のように、マグネットの磁力を利用して結合を行な
うシステムである。そのシステムにおいては、制御レバ
ーによりマグネット全体が作動位置及び非作動位置へ変
位される。本装置においては、マグネットに付随するス
ライド機構が設けられている。本スライド機構は、制御
レバーを操作するとマグネットを非作動位置から作動位
置へスライドさせ、このスライド運動に伴い測定装置は
降下する。

【００２４】こうして測定装置は、測定対象物上の持上
げられた位置（ディスク状測定片はこの時点では測定対
象物と接触していない）から降下位置へシフトし、該装
置が測定対象物上へといっそう降下するに伴い、マグネ
ットが作動し始め、ケーシングは制御レバーによる切り
換え動作の間中、降下を保つ。この様にして、測定片の
エッジは、装置の降下に伴い測定対象物に確実にくい込
む。そのくい込む力は、装置が測定対象物上の降下位置
の限界に至るまで降下する間増加する。装置が測定対象
物と接触するとき、突然衝撃的に降下して測定片が破損
しないよう、装置は測定対象物上へ細心の注意を払いな
がら降下させることが重要である。

【００２５】また、降下位置（測定位置）における２つ
の測定片の間で、測定表面と測定装置下側との摩擦係合
がなされていることが重要である。この摩擦係合は、本
発明の良好な実施形態に従えば、相互に平行に配置され
て、本装置の溝に浮遊状態で挿入されているひと続きの
Ｏリングにより得られる。測定位置においてこのＯリン
グは機能し、測定表面に測定装置が摩擦係合する。それ
により、測定対象物が丸形の場合、測定装置がディスク
状測定片のまわりに滑って回動したり、水平方向に横た
わるシャフト等の場合にシャフトの下側に回り込んだり
するのを阻止する。このため測定装置を測定すべきシャ
フトのまわりで滑ったり移動したりすることなくシャフ
ト縦方向のひずみを測定することが可能である。

【００２６】

【実施例】本発明のその他の利点及び特徴を添付図面を
参照しながら詳細に説明する。

【００２７】図１は本発明に係る測定装置の概要を示す
断面図、図２は図１のII〜II線断面図、図３は同装置に
おける測定アームの側面図である。

【００２８】図１にはケーシング１が示されており、ケ
ーシングは、１枚の上及び側方覆い２を備えており、該
覆いはその下に位置している、エレクトロニクス解析回
路が付随されている電子部分３を覆っている。

【００２９】制御レバー２５の下方の底面には、バッテ
リー覆い４が配置されており、該覆いは測定装置を遠隔
操作する為の電源としてのバッテリーが配置されている
バッテリー室を覆っている。

【００３０】ケーシングの相互に垂直をなしている３つ
の壁上には、各々傾斜計２４が配置されており、それら
傾斜計は１個の傾斜測定用の球２３を有する。各傾斜計
２４は、円環状の溝から構成されており、その溝内に移
動自在の測定用の球２３が収容されている。

【００３１】円形シリンダー状溝の内部は、ロゼット形
をなしており、このロゼットを利用して、ロゼットに対
する測定用の球の位相の偏差を検出でき、それにより、
測定対象物上の測定装置の重力軸線方向に対する傾斜が
確認される。これに基づいて、測定表面の傾斜に伴う装
置自身の重量の影響を補正し排除できる。

【００３２】この種の傾斜計は、図１において前面、上
面、バッテリー覆い４の上部及び保護覆い５で囲まれた
領域の右側の面に配置されている。図１の正面に見られ
る傾斜計２４に対向した側で、ケーシングの側壁上にも
図面上では見えない１つの傾斜計２４が配置されてい
る。

【００３３】傾斜測定用の球２３の代わりに指針型のも
のを使用することも可能である。

【００３４】ケーシング１は、その下側内壁７を天面と
し装置長手方向を横切る断面においてほゞ半円状をなし
下方へ開く開口部を備えており、該開口部内で挿入部分
６がスライドされる。挿入部分６は、相互に離隔してい
る２つのディスク状測定片９，１０、１１，１２と昇降
機構とで構成されている。

【００３５】挿入部分６における測定装置のワイヤ式伸
び計２０，２１とそれに付随する解析電子機器との間の
電気的接続は、こゝでは差込み接続手段を介してなされ
る。

【００３６】半円状の開口部８は、図２に示されてい
る。挿入部分６は、相互に対向して位置している２対の
ディスク状測定片９，１０及び１１，１２から構成され
ている。図には１対のディスク状測定片のみが示されて
いる。

【００３７】挿入部分６へ固定されるディスク状測定片
１１，１２の固定はこゝではねじ１３によりなされてい
る。

【００３８】保護覆い５が取除かれると、前記挿入部分
はケーシング１から矢印３３の方向において引出しが可
能である。

【００３９】逆に、挿入部分は、開口部８に対し矢印３
２の方向において挿入ができる。

【００４０】挿入部分６とケーシング１との連結には、
ねじ１４が用いられる。

【００４１】可動のディスク状測定片９，１０の取付け
は図３から明らかである。２つのディスク状測定片９，
１０は、ケーシングに装着されたＨ形部材１６の１方の
アーム１７の両サイドの自由端上に配置されており、ね
じ１５により必要に応じて回動及び固定可能にアーム１
７に取付けられている。アーム１７は、１本の連結脚１
９を介して上側に同様に延びるアーム１８へ連結されて
いる。

【００４２】アーム１８は、ねじ２２（図１参照）によ
りケーシングにしっかりと固定されている。

【００４３】図１に示す測定位置においては、装置に固
定されているディスク状測定片１１、１２は、本装置の
降下位置（図１に図示の如し）において測定対象物の表
面へくい込んでいる。図１では測定対象物は、線４４で
示されている。同様に、ケーシング１の対向側のディス
ク状測定片９，１０も測定対象物の表面へくい込んでい
る。従って、測定対象物の長さが変化すると、ディスク
状測定片９，１０は矢印方向３２，３３へ移動し、それ
に伴い連結脚１９が湾曲し、連結脚上の前面及び背面に
しっかりと固定されているワイヤ式伸び計２０，２１が
機械的に湾曲し、それにより前記伸び計の電流値が変化
する。電流値の変化は、電子部分３内に付随されている
解析回路へ送られる。

【００４４】次に本測定装置の昇降機構について詳細に
説明する。

【００４５】昇降機構は、操作用の制御レバー２５と、
以下に説明するスライド部分とを備えている。制御レバ
ー２５は、腕２６により回動可能にケーシング１に取付
けられている。こゝでは腕２６は、軸２９を以ってケー
シングに回動可能に支持されている。腕２６の下側自由
端にはピン２８が備えられており、該ピンはねじ３０に
よりスライド部分の中央部分３１に固定されている二又
ヘッド２７にはまり込んでいる。このスライド部分は、
挿入部分６の一部分であり、矢印３２，３３方向にスラ
イドできるようにされている。

【００４６】スライド部分は、例えば真鍮、アルミニウ
ムのような非磁性体で形成されており、ねじ３０により
二又ヘッド２７と連結されている中央部分３１から主と
してなっている。

【００４７】スライド部分の中央部分３１は、図１に示
すように、ねじ３０により二又ヘッド２７と連結してい
る。この中央部分の両サイドには、相互に等間隔で平行
にディスク状マグネット３４が配置されており、それら
の間には非磁性体ディスク３５が配置されている。ディ
スク状マグネット３４及び非磁性体ディスク３５からな
る配列体全体は、ねじ３９により一まとめに結合されて
いる。またねじ３９により、中央部分３１の両サイドに
持上げ部分４０が固定されている。スライド部分は、こ
れら中央部分３１、ディスク状マグネット３４、非磁性
体ディスク３５、持ち上げ部分４０等からなっている。

【００４８】ディスク状マグネット３４の並列間の切れ
目と対向して鋼リング３６が、ケーシング１に固定され
ており、その固定はねじ１４によりしっかりなされてい
る。

【００４９】ディスク状マグネット３４が溝３７と対向
する位置にある状態が図１に示されている。この位置で
はディスク状マグネット３４は、鋼リング３６と対向し
ないので最大の吸引力が働く。

【００５０】制御レバー２５が矢印３３の方向へシフト
すると、二又ヘッド２７を介してスライド部分３１は矢
印３２の方向へ移動する。これにより、すべてのディス
ク状マグネット３４及びそれらの間に介在して一まとめ
に結合されている非磁性体ディスク７３５ならびに持上
げ部分４０を備えたスライド部分の全体が矢印３２の方
向へ移動する。それにより、ディスク状マグネット３４
は、鋼リング３６の対向位置に変位し、磁界は短絡状と
なり、測定対象物に対して非作動となる。同時に持上げ
部分４０の各々の円錐端４１は、凹所４２中に各々配置
されているＯリング４３の上に移動し、これを凹所４２
より下方へ押しやり、測定対象物（ライン４４）表面に
圧迫し、それにより測定装置全体を上方へ押し上げる。

【００５１】こうして、測定装置は測定対象物から持上
げられ、ディスク状測定片９，１０，及び１１，１２
は、測定対象物表面から離れる。

【００５２】制御レバー２５が逆方向に移動すると、前
記と逆の動作が同様に行われる。この場合、結果として
ディスク状マグネット３４は、溝３７と対向する位置に
変位する。この溝にはＯリング３８が挿入されている。

【００５３】この位置においては、ディスク状マグネッ
ト３４は最大の吸着力が働いている結果、測定すべき表
面と優れた吸着力による密着がなされる。同時にこの吸
着力により、ディスク状測定片９，１０及び１０，１１
は測定対象物（ライン４４）の表面へくい込む。

【００５４】このため、Ｏリング３８は測定対象物表面
に摩擦係合する。これは測定装置が該表面と摩擦係合
し、これと比較的ずれずに、特に、測定対象物が丸形で
も回動変位せずに結合することを可能にする。非磁性体
の測定対象物の縦方向のひずみを測定する場合には、装
置全体つまりケーシングを測定対象物と共にクランプバ
ンドにより係合すれば、ディスク状測定片９，１０、１
１，１２の測定対象物表面に対する不動下の結合が得ら
れる。

【００５５】測定装置は、わずかな長さのひずみを検知
しなければならないような場合も含め、あらゆるケース
において適用できる。装置の測定対象物への着脱は容易
である。

【００５６】上述した如く、硬い表面の長さのひずみを
確認することも可能である。それは、ディスク状測定片
が、鋭利であって、測定対象物表面の粗面の凹凸へくい
込んで定着するからである。

【００５７】

【発明の効果】上記のように本発明によれば、ひずみ測
定装置を必要に応じ何時でも測定対象物から取外し、容
易に持ち運びが可能であり、同対象物への固定を確実に
行い得るという効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る測定装置の概要を示す縦断正面図
である。

【図２】図１の装置の矢符II方向から見た図である。

【図３】図１の装置のIII−III線に沿う断面について、
ケーシングの上部及び制御レバーを省略して示す図であ
る。

【符号の説明】

１ ケーシング ６ 挿入部分 ７ 下側内壁 ９，１０，１１，１２ 測定片 ２０，２１ ワイヤ式伸び計 ３１ 中央部分 ３４ マグネット ３６ 鋼リング ３７ 溝 ３８ Ｏリング

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機械部品、橋、スキーリフトの柱、クレ
   ーン車のストラップ及びジブ、自動車用つり橋、鉄橋、
   レール及びこれらに類する、長さが変化する物体の部材
   の伸び縮み、ねじれ等のひずみを測定する為の装置にお
   いて、同装置は、ケーシングを有しており、該ケーシン
   グ内には相互に間隔をあけて位置している二つの測定片
   が配置され、該測定片の一方は前記ケーシングに固定さ
   れ、他方の測定片は前記被測定部材の長さの変化する方
   向においてスライド可能に、或いは湾曲可能に前記ケー
   シングに取付けられ、前記ケーシング内には昇降機構が
   備えられ、該昇降機構は前記装置の降下に伴いマグネッ
   トを機能させるようになっており、そのマグネットは磁
   力により前記ケーシングと被測定部材とを圧着させるよ
   うにされ、また前記測定片のエッジは、前記マグネット
   の磁力により前記被測定部材の表面へくい込むように形
   成され、前記マグネットは前記装置の持上げられた位置
   においては機能せず、前記測定片のエッジを被測定部材
   表面から引上げられるようにされていることを特徴とす
   る装置。
2. 【請求項２】 測定片はケーシングの両端面付近に配置
   されており、ケーシングの各端面付近には、１つの測定
   片が装備され、或いは２つの測定片が相互に間隔をあけ
   て並置されていることを特徴とする請求項１に記載の装
   置。
3. 【請求項３】 各々の測定片は１枚のディスク状測定片
   から構成されており、ディスク状測定片はケーシングに
   回動可能に取付けられていることを特徴とする請求項１
   に記載の装置。
4. 【請求項４】 測定に用いられる測定片は、被測定部材
   の長さが変化するとき、該測定片の固定の下に湾曲し
   て、その湾曲が、ケーシングに取り付けられている１本
   或いは複数本のワイヤ式伸び計により検出されるように
   なっていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 【請求項５】 測定片は、ケーシングに装着され上下に
   間隔をおいて水平に延びる２本のアーム及びこれらを連
   結する連結脚からなるＨ形の平坦部材上に備えられてお
   り、該測定片は、前記Ｈ形の部材の一方のアーム上に備
   えられ、他方のアームは、ケーシングに固定されてお
   り、前記両アーム間の連結脚領域にはワイヤ式伸び計が
   取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の
   装置。
6. 【請求項６】 測定に用いられる測定片は、被測定部材
   の縦軸方向にスライド可能にケーシング内に配置されて
   おり、そのスライドが、微量測定器又は電子スキャナー
   を用いて検出されるようになっていることを特徴とする
   請求項１に記載の装置。
7. 【請求項７】 測定片は、被測定部材上へ降下すること
   により、測定対象物の表面へしっかりと結合するように
   なっており、測定位置において装置はマグネットの力に
   より前記測定対象物を押すようにされていることを特徴
   とする請求項１に記載の装置。
8. 【請求項８】 測定片を昇降させるよう、昇降システム
   がスライド機構と連係して設けられており、制御レバー
   によりマグネット全体を作動位置もしくは非作動位置へ
   移動させるようになっていることを特徴とする請求項１
   に記載の装置。
9. 【請求項９】 測定装置の下面は、降下位置にある測定
   片と同装置における溝内のＯリングとにより測定対象物
   表面に対して摩擦係合がなされるようになっていること
   を特徴とする請求項１に記載の装置。
10. 【請求項１０】 ケーシングは、その下部に装置長手方
    向を横切る断面においてほゞ半円状をなし下方へ開く開
    口部を備え、該開口部に測定片と昇降機構とから形成さ
    れている挿入部分が挿入されるようになっていることを
    特徴とする請求項１に記載の装置。
11. 【請求項１１】 挿入部分はスライド部分を備えてお
    り、スライド部分には、交互に配置されて一まとめに結
    合された複数のディスク状マグネット及び非磁性体ディ
    スクが装備されており、ケーシングには、ディスク状マ
    グネット及び非磁性体ディスクのスライドによりこれら
    の一方の下面を覆うように間隔をおき相互間に溝を形成
    して配置された鋼リングが固着されており、ディスク状
    マグネットは、昇降機構による装置の降下の際にケーシ
    ングにおける溝に対向して位置し、装置の上昇の際に鋼
    リングの方向へスライドするようになっていることを特
    徴とする請求項１０に記載の装置。