JP3070022U - Welding type strain gauge - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 測定対象物との固着部におけるせん断応力を
抑制してゲージ特性のばらつきを低減できる溶着型ひず
みゲージを提供すること。
【解決手段】 空隙部13が形成されたゲージベース1
0と、ゲージベース10の一方面において空隙部13を
介して連続的に形成された第1及び第2の溝14,15
と、第1及び第2の溝14,15に固定されて延びる光
ファイバ11と、第1及び第2の溝14,15内におけ
る光ファイバ11の軸方向と直交する方向に延びて空隙
部13の両側に形成された段差部16によりゲージベー
ス10に区画形成され、空隙部13の周囲に位置する薄
肉部17とこの薄肉部17より厚さの厚い厚肉部18
と、ゲージベース10の薄肉部17に形成されたくびれ
部20とを有し、段差部16に沿って薄肉部17側に
(スポット)溶接部12を施すことにより、ゲージベー
ス10と測定対象物19とが固定される。
(57) [Problem] To provide a welding type strain gauge capable of suppressing a shear stress at a fixing portion with a measurement object and reducing a variation in gauge characteristics. SOLUTION: A gauge base 1 having a void portion 13 formed therein.
0 and the first and second grooves 14 and 15 formed continuously on one surface of the gauge base 10 through the gap 13.
An optical fiber 11 fixedly extending in the first and second grooves 14 and 15, and a gap 13 extending in a direction orthogonal to the axial direction of the optical fiber 11 in the first and second grooves 14 and 15. Are formed in the gauge base 10 by step portions 16 formed on both sides of the thin portion 17, and a thin portion 17 located around the void portion 13 and a thick portion 18 thicker than the thin portion 17.
And a constricted portion 20 formed in the thin portion 17 of the gauge base 10, and by applying the (spot) welded portion 12 to the thin portion 17 along the step 16, the gauge base 10 and the object to be measured are provided. 19 are fixed.
Description
【0001】[0001]
本考案は、ひずみゲージに関し、特に、工業プロセス計測、リニアモータカー ・送電線・発電機等におけるひずみ測定等、強電磁界ノイズ環境下の計測、落雷 環境下の土木関連計測等に用いられるひずみゲージに関する。 The present invention relates to strain gauges, and more particularly to strain gauges used in industrial process measurement, strain measurement in linear motor cars, transmission lines, generators, etc., in strong electromagnetic field noise environments, and in civil engineering related measurements in lightning strike environments. .
【0002】[0002]
光ファイバ式ひずみゲージには、図8、9に示す様なものがあり、図8に示す 構造は、ひずみによる光の波長変化を検出するFBG(Fiber Bragg Grating)型光ファイバ式ひずみゲージや光ファイバ端とミラー間の空 隙変化を光強度又は干渉で検出するFPI(Fabry Perot Inte rferometer)型の光ファイバ式ひずみゲージで採用されている。また 、図9に示す構造は、光ファイバの曲げ損失を検出するマイクロベンド方式の光 ファイバ式ひずみゲージで採用されている。これら光ファイバ式ひずみゲージに おいては、従来、光ファイバから成るセンシング素子101が取り付けられたゲ ージベース100を、センシング素子101の軸方向に沿ってスポット溶接を施 して測定対象物に固定していた。 There are optical fiber type strain gauges as shown in FIGS. 8 and 9. The structure shown in FIG. 8 has an FBG (Fiber Bragg Grating) type optical fiber type strain gauge which detects a wavelength change of light due to strain. This is adopted in an FPI (Fabry Perot Interferometer) type optical fiber type strain gauge which detects a change in air gap between a fiber end and a mirror by light intensity or interference. The structure shown in FIG. 9 is employed in a microbend type optical fiber type strain gauge for detecting bending loss of an optical fiber. In these optical fiber strain gauges, conventionally, a gauge base 100 to which a sensing element 101 made of an optical fiber is attached is fixed to an object to be measured by performing spot welding along an axial direction of the sensing element 101. I was
【0003】[0003]
ここで、測定対象物がひずむと、ゲージベース100の引っ張り剛性に見合っ た力が付加されてスポット溶接部102が付加分の荷重を受け持つようになるの で、スポット溶接部102のせん断応力が増加する。したがって、センシング素 子101に測定対象物のひずみを正しく伝達させるには、ゲージベース100の 引っ張り剛性を極力小さくすることが望ましい。確かに、図9に示すように、空 隙部103を形成すれば剛性が低くなるが、依然としてひずみを適正に伝達する には不足している。 Here, when the object to be measured is distorted, a force corresponding to the tensile rigidity of the gauge base 100 is applied, and the spot welded portion 102 bears the added load, so that the shear stress of the spot welded portion 102 increases. I do. Therefore, in order to transmit the strain of the measurement object to the sensing element 101 correctly, it is desirable to reduce the tensile rigidity of the gauge base 100 as much as possible. Certainly, as shown in FIG. 9, if the voids 103 are formed, the rigidity is reduced, but it is still insufficient to properly transmit the strain.
【0004】 また、従来のひずみゲージは、前述のように軸方向に溶接箇所を設けているた めに、外力に釣り合う力以外の力、つまり内力が発生する。Further, in the conventional strain gauge, since a welding portion is provided in the axial direction as described above, a force other than a force balanced with an external force, that is, an internal force is generated.
【0005】 このように、従来のひずみゲージでは、スポット溶接部102である固着部に 高いせん断応力が発生して塑性変形や剥離等が生じ易く、ひずみゲージ間で特性 のばらつきがあった。そして、このような特性のばらつきは溶接技量の差として 処理され、具体的な対策がなされていなかった。[0005] As described above, in the conventional strain gauge, high shear stress is generated in the fixed portion, which is the spot welded portion 102, so that plastic deformation or peeling is liable to occur, and characteristics of the strain gauge vary. Such variations in characteristics were treated as differences in welding skills, and no specific countermeasures were taken.
【0006】 本考案の目的は、測定対象物との固着部におけるせん断応力を抑制してゲージ 特性のばらつきを低減できるひずみゲージを提供することにある。[0006] An object of the present invention is to provide a strain gauge capable of suppressing a shear stress at a portion where the gauge is fixed to an object to be measured and reducing variations in gauge characteristics.
【0007】[0007]
上記目的を解決するため、本考案に係るひずみゲージは、空隙部が形成された ゲージベースと、前記ゲージベースの一方面において前記空隙部を介して連続的 に形成された第1及び第2の溝と、前記第1及び第2の溝に固定されて延びるセ ンシング素子と、前記ゲージベースと測定対象物とを固定する固定手段により前 記第1及び第2の溝内における前記センシング素子の軸方向と直交する方向に沿 って固着力を加えられる溶着部を有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned object, a strain gauge according to the present invention includes a gauge base having a gap formed therein and first and second continuously formed through the gap on one surface of the gauge base. A groove, a sensing element extending fixedly in the first and second grooves, and a fixing means for fixing the gauge base and the object to be measured by the sensing element in the first and second grooves. It is characterized by having a welded part to which a fixing force can be applied along a direction perpendicular to the axial direction.
【0008】 また、本考案に係るひずみゲージは、空隙部が形成されたゲージベースと、 前記ゲージベースの一方面において前記空隙部を介して連続的に形成された第1 及び第2の溝と、前記第1及び第2の溝に固定されて延びるセンシング素子と、 前記第1及び第2の溝内における前記センシング素子の軸方向と直交する方向に 沿って設けられた溶接部とを有することを特徴とする。The strain gauge according to the present invention includes a gauge base having a gap formed therein, and first and second grooves formed continuously on one surface of the gauge base through the gap. A sensing element fixed to the first and second grooves and extending; and a welded portion provided in the first and second grooves along a direction orthogonal to an axial direction of the sensing element. It is characterized by.
【0009】 さらに、本考案に係るひずみゲージは、空隙部が形成されたゲージベースと 、前記ゲージベースの一方面において前記空隙部を介して連続的に形成された第 1及び第2の溝と、前記第1及び第2の溝に固定されて延びるセンシング素子と 、前記第1及び第2の溝内における前記センシング素子の軸方向と直交する方向 に延びて前記空隙部の両側に形成された段差部により前記ゲージベースに区画形 成され、前記空隙部の周囲に位置する薄肉部とこの薄肉部より厚さの厚い厚肉部 とを有することを特徴とする。Further, the strain gauge according to the present invention includes a gauge base having a gap formed therein, and first and second grooves formed continuously on one surface of the gauge base through the gap. A sensing element fixedly extended in the first and second grooves; and a sensing element extending in a direction orthogonal to an axial direction of the sensing element in the first and second grooves and formed on both sides of the gap. The gauge base is defined by a step, and has a thin portion located around the gap and a thick portion thicker than the thin portion.
【0010】 さらに、本考案に係るひずみゲージは、空隙部が形成されたゲージベースと 、前記ゲージベースの一方面において前記空隙部を介して連続的に形成された第 1及び第2の溝と、前記第1及び第2の溝に固定されて延びるセンシング素子と 、前記第1及び第2の溝内における前記センシング素子の軸方向と直交する方向 に延びて前記空隙部の両側に形成された段差部により前記ゲージベースに区画形 成され、前記空隙部の周囲に位置する薄肉部とこの薄肉部より厚さの厚い厚肉部 と、前記ゲージベースの前記薄肉部に形成されたくびれ部とを有することを特徴 とする。[0010] Further, the strain gauge according to the present invention includes a gauge base having a gap formed therein, and first and second grooves formed continuously on one surface of the gauge base through the gap. A sensing element fixedly extended in the first and second grooves; and a sensing element extending in a direction orthogonal to an axial direction of the sensing element in the first and second grooves and formed on both sides of the gap. A thin portion positioned around the gap portion, a thick portion thicker than the thin portion, and a constricted portion formed in the thin portion of the gauge base. It is characterized by having.
【0011】 そして、本考案に係るひずみゲージは、空隙部が形成されたゲージベースと 、前記ゲージベースの一方面において前記空隙部を介して連続的に形成された第 1及び第2の溝と、前記第1及び第2の溝に固定されて延びるセンシング素子と 、前記ゲージベースの幅方向に延びて前記空隙部の両側に形成された段差部によ り前記ゲージベースに区画形成され、前記空隙部の周囲に位置する薄肉部とこの 薄肉部より厚さの厚い厚肉部とを有し、前記第1及び第2の溝内における前記セ ンシング素子の軸方向と直交する方向に沿って挟着力を加えるクリップにより前 記ゲージベースと測定対象物とが固定されることを特徴とする。The strain gauge according to the present invention includes a gauge base having a gap formed therein, and first and second grooves formed continuously on one surface of the gauge base through the gap. A sensing element fixed to the first and second grooves and extending, and a step portion extending in the width direction of the gauge base and formed on both sides of the gap portion, and formed in the gauge base in a partitioned manner; It has a thin portion located around the gap and a thick portion thicker than the thin portion, and extends along a direction orthogonal to the axial direction of the sensing element in the first and second grooves. The invention is characterized in that the gauge base and the object to be measured are fixed by a clip for applying a clamping force.
【0012】 このような考案によれば、センシング素子の軸方向と直交する方向に沿って 働く固着力によってひずみゲージと測定対象物とが固定されているので、ゲージ 長がセンシング素子の軸方向における固着部間距離となる。これにより、引っ張 り剛性が低下して内力が小さくなるので、測定対象物との固着部におけるせん断 応力が抑制されてゲージ特性のばらつきを低減することが可能になる。According to such a device, the strain gauge and the object to be measured are fixed by the fixing force acting along the direction orthogonal to the axial direction of the sensing element. This is the distance between the fixed portions. As a result, the tensile stiffness is reduced and the internal force is reduced, so that the shear stress at the portion fixed to the object to be measured is suppressed, and variations in gauge characteristics can be reduced.
【0013】[0013]
以下、本考案の実施の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。こ こで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複し た説明は省略されている。なお、考案の実施の形態は、本考案が実施される特に 有用な形態としてのものであり、本考案がその実施の形態に限定されるものでは ない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. Here, in the attached drawings, the same members are denoted by the same reference numerals, and duplicate description is omitted. The embodiment of the present invention is a particularly useful form in which the present invention is implemented, and the present invention is not limited to the embodiment.
【0014】 図1は本考案の一実施の形態であるひずみゲージを示す平面図、図2は図1の ひずみゲージを測定対象物とともに示す側面図、図3は図1のひずみゲージの負 荷特性の測定結果を示すグラフ、図4は比較例である従来のひずみゲージの負荷 特性の測定結果を示すグラフ、図5は図1のひずみゲージと従来のひずみゲージ とのスポット溶接部におけるせん断力分布を示すグラフ、図6は本考案の他の実 施の形態であるひずみゲージを示す平面図、図7は図6のひずみゲージを測定対 象物とともに示す側面図である。FIG. 1 is a plan view showing a strain gauge according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view showing the strain gauge of FIG. 1 together with an object to be measured, and FIG. 3 is a load on the strain gauge of FIG. FIG. 4 is a graph showing measurement results of load characteristics of a conventional strain gauge as a comparative example, and FIG. 5 is a shear force at a spot weld between the strain gauge of FIG. 1 and a conventional strain gauge. FIG. 6 is a plan view showing a strain gauge according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a side view showing the strain gauge of FIG. 6 together with an object to be measured.
【0015】 図1および図2に示すように、本実施の形態のひずみゲージは、H型の空隙部 13が形成されて全体として矩形状を有するゲージベース10と、ゲージベース 10の一方面において空隙部13を介して連続的に形成された第1及び第2の溝 14,15と、たとえば接着剤によりこれらの溝に固定されて延びる光ファイバ (センシング素子)11とを備えている。なお、光ファイバ11は空隙部13で 屈曲して第1及び第2の溝14,15に固定されている。As shown in FIGS. 1 and 2, a strain gauge according to the present embodiment has a gauge base 10 having an H-shaped void portion 13 formed therein and having a rectangular shape as a whole, and one surface of the gauge base 10. There are provided first and second grooves 14 and 15 formed continuously with a gap 13 therebetween, and an optical fiber (sensing element) 11 which is fixed to these grooves by, for example, an adhesive and extends. The optical fiber 11 is bent in the gap 13 and fixed to the first and second grooves 14 and 15.
【0016】 また、ゲージベース10には、第1及び第2の溝14,15内における光ファ イバ11の軸方向と直交する方向に延びて空隙部13の両側に形成された段差部 16により、空隙部13の周囲に位置する薄肉部17とこの薄肉部17より厚さ の厚い厚肉部18とが区画形成されている。そして、薄肉部17側には、ゲージ ベース10と鋼材などの測定対象物19とを、例えば、スポット溶接により固定 するための溶接部12が段差部16に沿って形成されている。The gauge base 10 has a step 16 formed in the first and second grooves 14 and 15 in a direction perpendicular to the axial direction of the optical fiber 11 and formed on both sides of the gap 13. A thin portion 17 located around the gap 13 and a thick portion 18 thicker than the thin portion 17 are defined. A welded portion 12 for fixing the gauge base 10 and a measurement object 19 such as a steel material by spot welding, for example, is formed along the step 16 on the thin portion 17 side.
【0017】 さらに、ゲージベース10の薄肉部17にはくびれ部20が形成されている。 これにより、薄肉部17の剛性が低下され、測定対象物19のひずみに応じてゲ ージベース10が変形しやすくなっている。Further, a constricted portion 20 is formed in the thin portion 17 of the gauge base 10. Thereby, the rigidity of the thin portion 17 is reduced, and the gauge base 10 is easily deformed according to the strain of the measurement object 19.
【0018】 なお、ゲージベース10と測定対象物19とを固定するための溶接には種々の 形態を採用することができ、本実施の形態のスポット溶接やガス圧接のような圧 接のみならず、種々の融接およびろう付け技術で両者を固定することが可能であ る。It should be noted that various forms can be adopted for welding for fixing the gauge base 10 and the measuring object 19, and not only welding such as spot welding and gas welding of the present embodiment but also welding. It is possible to fix both by various fusion welding and brazing techniques.
【0019】 ここで、本実施の形態では、ゲージベース10の長手方向の寸法は20mm〜 30mm程度、厚肉部18の肉厚は0.6mm、薄肉部17の肉厚は0.2mm となっている。また、第1の溝14と第2の溝15との間隔Gは3mmとなって いる。なお、本考案はこのような寸法に限定されるものではない。Here, in the present embodiment, the length of the gauge base 10 in the longitudinal direction is about 20 mm to 30 mm, the thickness of the thick portion 18 is 0.6 mm, and the thickness of the thin portion 17 is 0.2 mm. ing. The distance G between the first groove 14 and the second groove 15 is 3 mm. Note that the present invention is not limited to such dimensions.
【0020】 次に、本実施の形態のひずみゲージの使用方法について説明する。Next, a method of using the strain gauge of the present embodiment will be described.
【0021】 本実施の形態のひずみゲージは、測定対象物19のひずみを、検出部として設 けた光ファイバ11の屈曲部Aに伝えて検出する。即ち、本実施の形態のひずみ ゲージを用いるには、図1及び図2に示すように、測定対象物19にゲージベー ス10を固定し、光ファイバ11の一端をLED等の光源側(図示せず)に接続 し、他端をPD等の光検出側(図示せず)に接続して用いる。The strain gauge according to the present embodiment transmits the strain of the measurement object 19 to the bent portion A of the optical fiber 11 provided as a detection unit and detects the strain. That is, in order to use the strain gauge of the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, a gauge base 10 is fixed to an object 19 to be measured, and one end of an optical fiber 11 is connected to a light source side such as an LED (not shown). ), And the other end is connected to a light detection side (not shown) such as a PD.
【0022】 測定対象物19に応力が作用してひずみが生じると、ゲージベース10も同じ ように引っ張り又は圧縮される。この結果、空隙部13の間隔Gが、引っ張りの 場合には増加し、圧縮の場合には減少する(図3参照)。そして、空隙部13の 間隔Gが増減することにより空隙部13における光ファイバ11の曲げ量が変化 し、光の透過光量に変化をもたらす。即ち、引っ張りの場合には屈曲部Aの曲率 半径が増加するため損失が小さくなる結果、透過光量が増加するのに対し、圧縮 の場合には屈曲部Aの曲率半径が減少するため損失が大きくなる結果、透過光量 が減少する。従って、この光量変化をPD等を含む検出手段にて検出することに より、ひずみ量を計測することができる。When a stress is applied to the measurement object 19 to generate a strain, the gauge base 10 is similarly pulled or compressed. As a result, the gap G between the gaps 13 increases in the case of tension and decreases in the case of compression (see FIG. 3). When the gap G between the gaps 13 increases or decreases, the amount of bending of the optical fiber 11 in the gaps 13 changes, and the amount of transmitted light changes. That is, in the case of tension, the radius of curvature of the bent portion A increases, and the loss decreases. As a result, the amount of transmitted light increases. On the other hand, in the case of compression, the radius of curvature of the bent portion A decreases, and the loss increases. As a result, the amount of transmitted light decreases. Therefore, the amount of distortion can be measured by detecting this change in the amount of light with a detecting means including a PD or the like.
【0023】 このように、本実施の形態のひずみゲージによれば、引っ張りひずみだけでな く圧縮ひずみの測定も可能であり、更に、クラックの変位測定も可能である。As described above, according to the strain gauge of the present embodiment, not only tensile strain but also compressive strain can be measured, and furthermore, crack displacement can be measured.
【0024】 なお、空隙部13の間隔G内の光ファイバ11の曲率半径を変え、測定対象物 19の種類に応じて検出感度を変化させることもできる。例えば、測定対象物1 9がひずみの小さいコンクリートの場合には曲率半径を小さくとり、ひずみの大 きい鉄の場合には曲率半径を大きくとれば良い。Note that the radius of curvature of the optical fiber 11 within the gap G between the gaps 13 may be changed to change the detection sensitivity according to the type of the measurement object 19. For example, when the measurement object 19 is concrete with small strain, the radius of curvature may be small, and when the measurement object 19 is iron with large strain, the radius of curvature may be large.
【0025】 ここで、本実施の形態のひずみゲージでは、図1及び図2に示すように、第1 及び第2の溝14,15内における光ファイバ11の軸方向と直交する方向に延 びて形成された段差部16に沿って薄肉部17側に形成された溶接部12にスポ ット溶接を行うことによりゲージベース10と測定対象物19とが固定される。Here, in the strain gauge of the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the strain gauge extends in a direction orthogonal to the axial direction of the optical fiber 11 in the first and second grooves 14 and 15. The gauge base 10 and the object 19 to be measured are fixed by performing spot welding on the welded portion 12 formed on the thin portion 17 side along the step portion 16 formed as described above.
【0026】 このように光ファイバ11の軸方向と直交する方向に沿って働く固着力によっ てひずみゲージと測定対象物19とが固定されると、ゲージ長が光ファイバ11 の軸方向における固着部間距離となる。これにより、引っ張り剛性が低下して内 力が小さくなるので、測定対象物19との固着部におけるせん断応力が抑制され てゲージ特性のばらつきが低減される。When the strain gauge and the measuring object 19 are fixed by the fixing force acting in the direction orthogonal to the axial direction of the optical fiber 11 as described above, the gauge length is fixed in the axial direction of the optical fiber 11. It is the distance between clubs. As a result, the tensile stiffness is reduced and the internal force is reduced, so that the shear stress at the portion where the measurement object 19 is fixed is suppressed, and the variation in gauge characteristics is reduced.
【0027】 また、ゲージ長が光ファイバ11の軸方向における固着部間距離となるので、 線膨張を用いた温度補償におけるゲージ長の不確実さがなくなる。Further, since the gauge length is the distance between the fixed portions in the axial direction of the optical fiber 11, the uncertainty of the gauge length in temperature compensation using linear expansion is eliminated.
【0028】 さらに、段差部16に、例えば、スポット溶接機を沿わせて動かすだけで第1 及び第2の溝14,15内における光ファイバ11の軸方向と直交する方向に沿 った溶接部12を測定対象物19に溶着できるので、ひずみゲージ取り付け作業 の容易化を図ることが可能になる。Further, the welded portion along the direction orthogonal to the axial direction of the optical fiber 11 in the first and second grooves 14 and 15 only by moving the spot welder along the stepped portion 16, for example. Since 12 can be welded to the measurement object 19, the work of attaching the strain gauge can be facilitated.
【0029】 次に、本実施の形態のひずみゲージについて、その特性を確認するため以下の ような2種類の実験を行った。Next, the following two types of experiments were performed on the strain gauge of the present embodiment to confirm its characteristics.
【0030】 即ち、上述した図1のひずみゲージを同一の手順で3個製作したものの負荷特 性を調べた。ここでは、比較例として、図9に示す従来のひずみゲージを同一の 手順で3個製作したものの負荷特性を調べた。図1のひずみゲージの負荷特性の 測定結果を図3に、図9のひずみゲージの負荷特性の測定結果を図4にそれぞれ 示す。That is, the load characteristics of three strain gauges shown in FIG. 1 described above were manufactured by the same procedure. Here, as a comparative example, load characteristics of three conventional strain gauges shown in FIG. 9 manufactured by the same procedure were examined. The measurement results of the load characteristics of the strain gauge of FIG. 1 are shown in FIG. 3, and the measurement results of the load characteristics of the strain gauge of FIG. 9 are shown in FIG.
【0031】 これらの図から明らかなように、従来のひずみゲージに比べ、本実施の形態の ひずみゲージでは特性のばらつきが極めて少ないのが分かる。As is clear from these figures, it can be seen that the variation in characteristics of the strain gauge of the present embodiment is extremely smaller than that of the conventional strain gauge.
【0032】 また、図1のひずみゲージと図9のひずみゲージとの溶接部におけるせん断力 分布を調べた。その結果を図5に示す。なお、図5において、Tはゲージベース の厚さ(mm)を、直角方向とは光ファイバの軸方向に直交する方向を、fre eとはゲージベースの中央部を削り取ったことをそれぞれ意味する。また、グラ フ中における○印が本願のひずみゲージにおけるデータで、他は従来のひずみゲ ージにおける測定データである。Further, the distribution of the shearing force in a weld between the strain gauge of FIG. 1 and the strain gauge of FIG. 9 was examined. The result is shown in FIG. In FIG. 5, T indicates the thickness (mm) of the gauge base, the perpendicular direction indicates the direction orthogonal to the axial direction of the optical fiber, and the free indicates that the central portion of the gauge base has been removed. . The circles in the graph indicate the data on the strain gauge of the present application, and the others are the measured data on the conventional strain gauge.
【0033】 図5から明らかなように、溶接部の受けるせん断力は、従来のひずみゲージよ り本実施の形態のひずみゲージの方が圧倒的に少ないのが分かる。As is apparent from FIG. 5, it is understood that the shear force applied to the welded portion is much smaller in the strain gauge of the present embodiment than in the conventional strain gauge.
【0034】 なお、ひずみ量1000με負荷時の反力に関し、従来のひずみゲージでは、 ゲージベースの厚さが0.2mmのときに7.5kgf、0.1mmのときに3 .7kgf、0.2mmでゲージベースの中央部を削り取ったときに0kgf、 0.2mmで光ファイバの軸方向に直交する方向に対しては10.2kgfであ った。また、本願のひずみゲージでは、ゲージベースの厚さが0.2mmのとき 、光ファイバの軸方向に直交する方向に対して0.42kgfであった。Regarding the reaction force when a strain amount of 1000 με is applied, in a conventional strain gauge, 7.5 kgf when the thickness of the gauge base is 0.2 mm and 3 kg when the thickness of the gauge base is 0.1 mm. When the central portion of the gauge base was shaved off at 7 kgf and 0.2 mm, it was 0 kgf and 0.2 mm at 10.2 kgf in the direction perpendicular to the axial direction of the optical fiber. Further, in the strain gauge of the present application, when the thickness of the gauge base was 0.2 mm, it was 0.42 kgf in the direction orthogonal to the axial direction of the optical fiber.
【0035】 これにより、本実施の形態のひずみゲージは、従来のひずみゲージに比べて大 幅に溶接部の応力が低減されているのが分かる。Thus, it can be seen that the strain gauge of the present embodiment has significantly reduced stress at the welded portion as compared with the conventional strain gauge.
【0036】 次に、本考案の他の実施の形態のひずみゲージについて、図6および図7を用 いて説明する。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG.
【0037】 図示するように、他の実施の形態のひずみゲージは、空隙部13が形成された ゲージベース10と、空隙部13を介して連続的に形成された第1及び第2の溝 14,15と、第1及び第2の溝14,15に固定された光ファイバ11と、ゲ ージベース10の幅方向に延びて空隙部13の両側に形成された段差部16によ り区画形成された薄肉部17および厚肉部18と、ゲージベース10の薄肉部1 7に形成されたくびれ部20とを備えている。As shown in the drawing, a strain gauge according to another embodiment includes a gauge base 10 having a cavity 13 formed therein, and first and second grooves 14 formed continuously through the cavity 13. , 15, an optical fiber 11 fixed to the first and second grooves 14, 15, and a stepped portion 16 extending in the width direction of the gauge base 10 and formed on both sides of the gap 13. The gauge portion 10 includes a thin portion 17 and a thick portion 18, and a narrow portion 20 formed in the thin portion 17 of the gauge base 10.
【0038】 この実施の形態のひずみゲージは、例えば、製品の特性検査において、クリッ プし易い厚肉部18側に、光ファイバ11の軸方向と直交する方向に沿ってクリ ップ(固定手段)21が取り付けられ挟着力を加えることにより、ゲージベース 10と測定対象物19とを仮固定する。The strain gauge according to the present embodiment is configured such that, for example, in a characteristic inspection of a product, a clip (fixing means) is provided along the direction perpendicular to the axial direction of the optical fiber 11 on the side of the thick portion 18 where clipping is easy. ) 21 is attached, and the gauge base 10 and the measurement object 19 are temporarily fixed by applying a clamping force.
【0039】 このように、ゲージベース10と測定対象物19とを固定する固定手段として は、既に説明した溶接や接着だけでなく、クリップ21を用いることもできる。 そして、クリップ21を用いれば、このクリップ21を取り外すだけでひずみゲ ージが測定対象物19から離脱されるので、このように製品の特性検査に使用し たひずみゲージを再使用することも可能になる。尚、図6では、厚肉部18側に クリップ(固定手段)21を取り付けたが、段差部16に沿って薄肉部17側に 取り付けても良いのは、勿論である。As described above, as the fixing means for fixing the gauge base 10 and the object 19 to be measured, not only the welding and bonding described above but also the clip 21 can be used. If the clip 21 is used, the strain gauge is detached from the measurement object 19 just by removing the clip 21, and thus the strain gauge used for the characteristic inspection of the product can be reused. become. In FIG. 6, the clip (fixing means) 21 is attached to the thick portion 18, but it goes without saying that the clip 21 may be attached to the thin portion 17 along the step 16.
【0040】 さらに、本考案において、固定手段は溶接やクリップ21のみに限定されるも のではなく、例えば接着剤など他の種々の部材を適用することができる。すなわ ち、本考案における固定手段は、第1及び第2の溝14,15内における光ファ イバ11の軸方向と直交する方向に沿って固着力を加えてゲージベース10と測 定対象物19とを固定するものであればよい。Further, in the present invention, the fixing means is not limited to the welding or the clip 21 alone, and various other members such as an adhesive can be applied. That is, the fixing means in the present invention applies a fixing force along the direction orthogonal to the axial direction of the optical fiber 11 in the first and second grooves 14 and 15 to apply the fixing force to the gauge base 10 and the object to be measured. 19 may be fixed.
【0041】 以上、本考案について実施の形態をもとに説明したが、本考案は上記実施の形 態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更することが できる。As described above, the present invention has been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously changed without departing from the gist of the present invention.
【0042】 たとえば、くびれ部20や段差部16に区画された薄肉部17及び厚肉部18 は形成されていなくてもよい。但し、これらが形成されていれば、測定対象物1 9のひずみに伴ってゲージベース10が変形しやすくなるので、より精度の高い ひずみ量の計測を行うことができる。For example, the thin portion 17 and the thick portion 18 defined by the constricted portion 20 and the stepped portion 16 may not be formed. However, if these are formed, the gauge base 10 is likely to be deformed due to the strain of the measurement object 19, so that a more accurate measurement of the strain amount can be performed.
【0043】 また、本明細書において光ファイバ11の軸方向と直交する方向とは、光ファ イバ11の軸方向と厳密な意味で直角に交わる方向のみを指すのではない。すな わち、測定対象物19で発生したひずみに伴う内力がゲージベース10に発生し ない角度内であれば、光ファイバ11の軸方向と直角に近い角度で交わる方向も 含まれる。Further, in this specification, the direction perpendicular to the axial direction of the optical fiber 11 does not mean only a direction that intersects the axial direction of the optical fiber 11 at right angles in a strict sense. That is, if the internal force due to the strain generated in the measurement object 19 is within an angle at which the gauge base 10 does not generate, the direction intersecting the axis direction of the optical fiber 11 at an angle close to a right angle is included.
【0044】 さらに、本実施の形態においては、ゲージベース10には連続的な第1及び第 2の溝14,15を形成しているが、本考案において溝数は本実施の形態に限定 されるものではない。すなわち、空隙部13を介して他の連続的に形成された溝 をさらに設け、光ファイバ11を複数本配置するようにしてもよい。Further, in the present embodiment, the continuous first and second grooves 14 and 15 are formed in the gauge base 10. However, in the present invention, the number of grooves is limited to the present embodiment. Not something. That is, another continuously formed groove may be further provided through the gap 13 to arrange a plurality of optical fibers 11.
【0045】 なお、第1及び第2の溝14,15は、必ずしも本実施の形態のように相互に 一直線上に形成されていなくてもよい。つまり、第1及び第2の溝14,15を 相互に異なる直線上に形成したり、ゲージベース10の長手方向に対して傾斜さ せて形成してもよい。Note that the first and second grooves 14 and 15 do not necessarily have to be formed in a straight line with each other as in the present embodiment. That is, the first and second grooves 14 and 15 may be formed on mutually different straight lines, or may be formed so as to be inclined with respect to the longitudinal direction of the gauge base 10.
【0046】 また、本実施の形態において、光ファイバ11は空隙部13で屈曲するように 第1及び第2の溝14,15に固定されているが、空隙部13で真っ直ぐになる ように固定してもよい。In this embodiment, the optical fiber 11 is fixed to the first and second grooves 14 and 15 so as to be bent at the gap 13, but is fixed so as to be straight at the gap 13. May be.
【0047】 さらに、発光側と受光側との2本の光ファイバ11を、その端面が空隙部13 を臨むようにして略平行に取り付けるとともに空隙部13を挟んで当該端面の対 向位置に発光側の光ファイバ11からの照射光を反射して受光側の光ファイバ1 1に導く反射板を取り付け、反射光の変化によりひずみ量を計測するようにして もよい。Further, two optical fibers 11 on the light emitting side and the light receiving side are attached substantially in parallel with their end faces facing the gap 13, and the light emitting side of the light emitting side is positioned opposite the end face with the gap 13 interposed therebetween. It is also possible to mount a reflector that reflects the irradiation light from the optical fiber 11 and guides the irradiation light to the optical fiber 11 on the light receiving side, and measures the amount of distortion based on a change in the reflected light.
【0048】 そして、本実施の形態では、センシング素子として光ファイバ11が用いられ 、光ファイバ11の曲げ損失を利用した光ファイバ式ひずみゲージについて説明 されているが、センシング素子としては、たとえば金属などの導電体を用いても よい。この場合には、測定対象物19から伝達されたひずみに伴う当該導体の電 気抵抗の変化を利用してひずみ量が計測される。In the present embodiment, the optical fiber 11 is used as the sensing element, and an optical fiber type strain gauge using the bending loss of the optical fiber 11 is described. May be used. In this case, the amount of strain is measured using the change in the electrical resistance of the conductor caused by the strain transmitted from the measuring object 19.
【0049】[0049]
以上の説明から明らかなように、本考案によれば以下の効果を奏することがで きる。 As is clear from the above description, the present invention has the following effects.
【0050】 すなわち、第1及び第2の溝内におけるセンシング素子の軸方向と直交する方 向に沿って固着力を加えてゲージベースと測定対象物とを固定しているので、ゲ ージ長がセンシング素子の軸方向における固着部間距離となって引っ張り剛性が 低下して内力が小さくなるので、測定対象物との固着部におけるせん断応力が抑 制されてゲージ特性のばらつきが低減される。That is, since the fixing force is applied along the direction orthogonal to the axial direction of the sensing element in the first and second grooves to fix the gauge base and the object to be measured, the gauge length is increased. Is the distance between the fixed parts in the axial direction of the sensing element, the tensile rigidity is reduced, and the internal force is reduced. Therefore, the shear stress at the fixed part with the object to be measured is suppressed, and the variation in gauge characteristics is reduced.
【0051】 また、ゲージ長がセンシング素子の軸方向における固着部間距離となるので、 線膨張を用いた温度補償におけるゲージ長の不確実さがなくなる。Further, since the gauge length is the distance between the fixed portions in the axial direction of the sensing element, the uncertainty of the gauge length in temperature compensation using linear expansion is eliminated.
【0052】 くびれ部や薄肉部を形成すれば、測定対象物のひずみに伴ってゲージベースが 変形しやすくなるので、より精度の高いひずみ量の計測を行うことが可能になる 。If a constricted portion or a thin portion is formed, the gauge base is easily deformed in accordance with the distortion of the object to be measured, so that it is possible to measure the strain amount with higher accuracy.
【0053】 段差部に溶接機を沿わせて薄肉部内を動かすだけで第1及び第2の溝内におけ るセンシング素子の軸方向と直交する方向に沿った溶接部を溶着し得るので、ひ ずみゲージ取り付け作業の容易化を図ることが可能になる。By simply moving the welding machine along the step portion and moving the inside of the thin portion, the welding portion along the direction orthogonal to the axial direction of the sensing element in the first and second grooves can be welded. It becomes possible to facilitate the mounting work of the pendulum gauge.
【0054】 そして、製品検査等において、仮の固定手段としてクリップを用いれば、クリ ップを取り外すだけでひずみゲージが測定対象物から離脱されるので、そのひず みゲージを再使用することが可能になる。In a product inspection or the like, if a clip is used as a temporary fixing means, the strain gauge is detached from the measurement target simply by removing the clip, so that the strain gauge can be reused. Will be possible.
【図1】本考案の一実施の形態であるひずみゲージを示
す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing a strain gauge according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1のひずみゲージを測定対象物とともに示す
側面図である。FIG. 2 is a side view showing the strain gauge of FIG. 1 together with an object to be measured.
【図3】図1のひずみゲージの負荷特性の測定結果を示
すグラフである。FIG. 3 is a graph showing measurement results of load characteristics of the strain gauge of FIG.
【図4】比較例である従来のひずみゲージの負荷特性の
測定結果を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing measurement results of load characteristics of a conventional strain gauge as a comparative example.
【図5】図1のひずみゲージと従来のひずみゲージとの
スポット溶接部におけるせん断力分布を示すグラフであ
る。FIG. 5 is a graph showing a shear force distribution in a spot weld between the strain gauge of FIG. 1 and a conventional strain gauge.
【図6】本考案の他の実施の形態であるひずみゲージを
示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing a strain gauge according to another embodiment of the present invention.
【図7】図6のひずみゲージを測定対象物とともに示す
側面図である。FIG. 7 is a side view showing the strain gauge of FIG. 6 together with an object to be measured.
【図8】従来のひずみゲージの一例を示す平面図であ
る。FIG. 8 is a plan view showing an example of a conventional strain gauge.
【図9】従来のひずみゲージの他の一例を示す平面であ
る。FIG. 9 is a plan view showing another example of a conventional strain gauge.
10 ゲージベース 11 光ファイバ(センシング素子) 12 (スポット)溶接部 13 空隙部 14 第1の溝 15 第2の溝 16 段差部 17 薄肉部 18 厚肉部 19 測定対象物 20 くびれ部 21 クリップ(固定手段) 100 ゲージベース 101 センシング素子 102 スポット溶接部 103 空隙部 A 屈曲部 G 間隔 Reference Signs List 10 Gauge base 11 Optical fiber (sensing element) 12 (Spot) welded part 13 Air gap part 14 First groove 15 Second groove 16 Step part 17 Thin part 18 Thick part 19 Object to be measured 20 Constricted part 21 Clip (fixed) Means) 100 Gauge base 101 Sensing element 102 Spot welded part 103 Void part A Bent part G Interval
フロントページの続き (72)考案者 上杉 太郎 東京都調布市調布ヶ丘3丁目5番地1 株 式会社共和電業内 (72)考案者 藤島 絵里子 東京都調布市調布ヶ丘3丁目5番地1 株 式会社共和電業内Continued on the front page (72) Inventor Taro Uesugi 3-5-1, Chofugaoka, Chofu-shi, Tokyo Inside Kyowa Dengyo Co., Ltd. (72) Eriko Fujishima 3-5-1, Chofugaoka, Chofu-shi, Tokyo Kyowa Dengyo Co., Ltd.
Claims (5)
記ゲージベースの一方面において前記空隙部を介して連
続的に形成された第1及び第2の溝と、前記第1及び第
2の溝に固定されて延びるセンシング素子と、前記ゲー
ジベースと測定対象物とを固定する固定手段により前記
第1及び第2の溝内における前記センシング素子の軸方
向と直交する方向に沿って固着力を加えられる溶着部を
有することを特徴とする溶着型ひずみゲージ。A gauge base having a gap formed therein; first and second grooves formed continuously on one surface of the gauge base through the gap; The sensing element fixed to the groove and the fixing means for fixing the gauge base and the measuring object reduce the fixing force along the direction orthogonal to the axial direction of the sensing element in the first and second grooves. A welding type strain gauge having a welded portion to be added.
記ゲージベースの一方面において前記空隙部を介して連
続的に形成された第1及び第2の溝と、前記第1及び第
2の溝に固定されて延びるセンシング素子と、前記第1
及び第2の溝内における前記センシング素子の軸方向と
直交する方向に沿って設けられた溶接部とを有すること
を特徴とする溶着型ひずみゲージ。2. A gauge base having a gap formed therein, first and second grooves formed continuously on one surface of the gauge base through the gap, and a first and a second groove formed on the gauge base. A sensing element fixed to the groove and extending;
And a welded portion provided along a direction orthogonal to the axial direction of the sensing element in the second groove.
記ゲージベースの一方面において前記空隙部を介して連
続的に形成された第1及び第2の溝と、前記第1及び第
2の溝に固定されて延びるセンシング素子と、前記第1
及び第2の溝内における前記センシング素子の軸方向と
直交する方向に延びて前記空隙部の両側に形成された段
差部により前記ゲージベースに区画形成され、前記空隙
部の周囲に位置する薄肉部とこの薄肉部より厚さの厚い
厚肉部とを有することを特徴とする溶着型ひずみゲー
ジ。3. A gauge base having a gap formed therein, first and second grooves formed continuously through the gap on one surface of the gauge base, and a first and second groove. A sensing element fixed to the groove and extending;
A thin portion extending in a direction orthogonal to the axial direction of the sensing element in the second groove and defined in the gauge base by a step formed on both sides of the gap, and located around the gap; And a thick part thicker than the thin part.
記ゲージベースの一方面において前記空隙部を介して連
続的に形成された第1及び第2の溝と、前記第1及び第
2の溝に固定されて延びるセンシング素子と、前記第1
及び第2の溝内における前記センシング素子の軸方向と
直交する方向に延びて前記空隙部の両側に形成された段
差部により前記ゲージベースに区画形成され、前記空隙
部の周囲に位置する薄肉部とこの薄肉部より厚さの厚い
厚肉部と、前記ゲージベースの前記薄肉部に形成された
くびれ部とを有することを特徴とする溶着型ひずみゲー
ジ。4. A gauge base having a gap formed therein, first and second grooves formed continuously on one surface of the gauge base through the gap, and a first and a second groove. A sensing element fixed to the groove and extending;
A thin portion extending in a direction orthogonal to the axial direction of the sensing element in the second groove and defined in the gauge base by a step formed on both sides of the gap, and located around the gap; And a thick part thicker than the thin part and a constricted part formed in the thin part of the gauge base.
記ゲージベースの一方面において前記空隙部を介して連
続的に形成された第1及び第2の溝と、前記第1及び第
2の溝に固定されて延びるセンシング素子と、前記ゲー
ジベースの幅方向に延びて前記空隙部の両側に形成され
た段差部により前記ゲージベースに区画形成され、前記
空隙部の周囲に位置する薄肉部とこの薄肉部より厚さの
厚い厚肉部とを有し、前記第1及び第2の溝内における
前記センシング素子の軸方向と直交する方向に沿って挟
着力を加えるクリップにより前記ゲージベースと測定対
象物とが固定されることを特徴とする溶着型ひずみゲー
ジ。5. A gauge base having a gap formed therein, first and second grooves formed continuously on one surface of the gauge base through the gap, and a first and second groove. A sensing element fixed to the groove and extending in the width direction of the gauge base, formed in the gauge base by a step formed on both sides of the gap, and a thin portion positioned around the gap; A thickness portion having a thickness greater than the thickness of the thin portion, and measuring the gauge base with the clip by applying a clamping force along a direction orthogonal to an axial direction of the sensing element in the first and second grooves. A welding type strain gauge, wherein an object is fixed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1999009888U JP3070022U (en) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | Welding type strain gauge |
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---|---|
JP3070022U true JP3070022U (en) | 2000-07-14 |
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ID=43203439
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP1999009888U Expired - Lifetime JP3070022U (en) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | Welding type strain gauge |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3070022U (en) |
-
1999
- 1999-12-28 JP JP1999009888U patent/JP3070022U/en not_active Expired - Lifetime
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