JP3230120B2 - カプセル型高温ひずみゲージのケーブル接続構造 - Google Patents
カプセル型高温ひずみゲージのケーブル接続構造Info
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Description
物、金属材料等のひずみ測定に用いるカプセル型高温ひ
ずみゲージのケーブルの接続構造に関するものである。
例えば図7に示すように、構造物、金属材料等の被測定
体6に発生するひずみと環境温度および、素子自体の線
膨張係数と被測定体の線膨張係数の差とにより電気抵抗
値が変化するアクティブゲージ素子(素線)1と、主に
環境温度により電気抵抗値が変化するダミーゲージ素子
2とを、金属製のシースチューブ部3内に挿入し、これ
ら2種類のゲージ素子1,2とシースチューブ部3との
間に、例えばMg Oのような適宜の絶縁物4を充填して
密閉構造のセンサー部7を構成し、さらに、これらの2
種類のゲージ素子1,2を、図8に示すように、ひずみ
測定回路であるホイートストンブリッジ回路の互いに隣
接する辺に接続して環境温度による影響を相殺するよう
に構成されている。
気抵抗値、Rdは、ダミーゲージ素子2の電気抵抗値、R3
およびR4はそれぞれアクティブゲージ素子1およびダミ
ーゲージ素子2の対辺に設けられた2つの固定抵抗体の
電気抵抗値である。
型高温ひずみゲージのような各種検出器と、その検出器
から離れた地点に置かれその検出器の出力を適宜処理し
所要のデータを得る各種計測機器との間を電気的に連結
し両者間の電気信号の伝達を司るケーブルは、熱によっ
て劣化したり溶融したりしないよう耐熱構造とする必要
がある。
ブル(mineral insulated meta
l sheathed cable)と称されるものが
ある。このMIケーブルは、いわゆるシースチューブ部
(鋼管)の中に酸化マグネシウムの粉が固く詰められ、
その中に信号線としての導体が複数本挿入保持されたも
のであり、燃焼する素材を使用していないので、炉の近
くのような高温に晒される場所に使用するのに好適なも
のである。
ーブル接続構造部を介してソフトケーブルが接続された
状態のカプセル型高温ひずみゲージの外観構成を示す平
面図である。このカプセル型高温ひずみゲージは、図7
に示したように被測定体6にフランジ部5を点溶接する
ことによって固着され、高温下における被測定体6に生
じるひずみをゲージ素子の抵抗値変化として検出するも
のである。
されたシースチューブ12の端部とMIケーブル13の
一端とがそれぞれ溶接された第1ケーブル接続構造部で
ある。この第1ケーブル接続構造部30において、シー
スチューブ12から導出されたひずみゲージ素子のゲー
ジリードと、MIケーブル13の一端から導出された信
号線とが接続されている。50は、MIケーブル13の
他端から導出された信号線と、ビニールまたはテフロン
の樹脂からなるソフトケーブル14によって被覆された
芯線14aの一端とを接続する第2ケーブル接続構造部
である。
おり、それぞれの外側がビニールまたはテフロンの絶縁
体によって被覆されており、他端側は、上記ゲージ素子
の出力を適宜増幅、演算等の処理をする計測機器(図示
せず)に接続される。
MIケーブル13の末端までが耐熱構造となっている。
しかしながら、MIケーブル13は、高価であるととも
に可撓性に乏しく且つ比較的重いという難点があるた
め、環境温度が室温付近の部分のケーブルとしては、安
価で、可撓性があり、比較的軽量なソフトケーブル14
が用いられる。このソフトケーブル14とMIケーブル
13とは、第2ケーブル接続構造部50によって接続さ
れている。
は、リード線やゲージ素子の絶縁低下等を生じないよう
に、外部より水分等が浸入するのを阻止する必要があ
る。
るべく、実公平1−35539号公報にて既に公知とな
っている耐熱ケーブルとフレキシブル(ソフト)ケーブ
ルとの接続構造に関する提案を行った。
等の耐熱材を素材とする管体とその内部に挿入保持され
た信号線よりなる耐熱ケーブルと、リード線がフレキシ
ブル素材によって被覆されてなるフレキシブルケーブル
とを接続するための接続構造において、一端が前記耐熱
ケーブルの端部外周に嵌挿され且つ気密状態にろう付ま
たは溶接された接続チューブと、前記耐熱ケーブル内の
信号線に一端が接続され前記フレキシブルケーブル内の
リード線に他端が接続される導電ピンが一面側から他面
側に挿通され且つ気密状態に固定されてなり前記接続チ
ューブの他端に気密状態にろう付または溶接された封止
部材と、前記導電ピンに前記リード線が接続された前記
フレキシブルケーブルの端部外周を被い一端部が前記接
続チューブにろう付または溶接された接続スリーブとを
具備してなるものである。
ケーブルの端部が密閉されるため、この耐熱ケーブル内
に水分等が侵入して絶縁低下が生じる虞れがなく、ま
た、耐熱ケーブルの端部に接続されるフレキシブルケー
ブルは、封止部材に挿通され気密状態に保持された導電
ピンを介して耐熱ケーブルに接続されているため、フレ
キシブルケーブルの修理、交換等を、耐熱ケーブルの絶
縁性を何等損うことなく容易に行うことができるように
なった。また、本出願人は、先に、高温下(特に750
℃)でのカプセル型高温ひずみゲージの特性安定化を図
るために、その前提となる温度による見掛けひずみの再
現性を実現して、測定回路上での自動的な温度補正を可
能にしたカプセル型高温ひずみゲージのケーブル接続構
造とその接続方法に係る発明(以下「先願発明」とい
う)を特願平5−142650号として提案した。
があるので、実施例の項にて詳細に説明する。
び上記先願発明のいずれにおいても、カプセル型高温ひ
ずみゲージのケーブル(あるいはリード線)は、高温に
晒される部分には、金属シース製の耐熱ケーブル(MI
ケーブル)を、また環境温度が室温付近の部分には、ビ
ニールまたはテフロン製のソフトケーブルを使用してい
る。
ブルとは、防水構造よりなるケーブル接続構造部で、機
械的且つ電気的に接続されている。
ジが被測定体に設置され、ケーブルが接続された状態に
おいて、作業者などがその作業中に不用意にケーブルに
引っ掛り、あるいは、計測機器の設置中にケーブルに大
きな引張力が加わったときなどに、接続強度の比較的弱
い耐熱ケーブルとソフトケーブルとのケーブル接続構造
部が切断される、という事故が時折生じていた。
ケーブルとは、防水処理が厄介なケーブル接続構造部で
複雑に接続されているため、計測現場での修復は、極め
て困難乃至は、不可能に近い状態であった。
を接続する上記第2のケーブル接続構造部において破断
事故が生じた場合、その内部は封止材が充填固化されて
いるため、修復は不能であり、そのためケーブル接続構
造部より先(センサ寄り側)の耐熱ケーブルの部位を切
断し、新たにケーブル接続構造部を製作しなければなら
ず、その修復は極く習熟した技術者に限られ、しかもそ
の接続作業中に耐熱ケーブルから湿気が浸入しないよう
に細心の注意を払い、例えば耐熱ケーブルの開口端をバ
ーナーで常時、あぶりながらその接続を行い、且つ封止
材を充填させなければならなかった。
度の技術をもって接続作業を行っても防湿が不充分とな
り、カプセル型高温ひずみゲージの性能劣化は阻止し得
ず、結局、ケーブル接続構造部が破断したときは、計測
現場での修復および再設置は事実上困難なこととされて
いた。
もので、その目的とするところは、万一、ケーブルに過
大な張力が加わった結果、ケーブルが破断した場合には
特殊な技能を有しない人でも現場でその修復が容易に且
つ迅速に行え、しかも耐熱ケーブルへの湿気の浸入など
が全く生じ得ないカプセル型高温ひずみゲージのケーブ
ル接続構造を提供することにある。
めに、請求項1に記載の発明は、金属製のチューブ内に
ひずみゲージを封入してなるカプセル型高温ひずみゲー
ジからの出力電気信号を外部の計測手段に接続するケー
ブルの接続構造において、金属等の耐熱性を素材とする
管体とその内部に絶縁材を介して挿入保持された信号線
よりなり一端側が第1ケーブル接続構造部を介して前記
カプセル型高温ひずみゲージの出力端と気密を保持され
た状態で電気的に接続された耐熱ケーブルと、リード線
がフレキシブル素材よりなる外側被覆によって被覆さ
れ、前記耐熱ケーブルの内部に外気が侵入するのを阻止
する封止手段が施こされた第2ケーブル接続構造部を介
して一端側が前記耐熱ケーブルと電気的に接続されたソ
フトケーブルと、前記ソフトケーブルの所定の個所に、
芯線を残すようにして、前記ソフトケーブルの外側被覆
とシールド線が所定長さにわたって除去され、その除去
された部分を橋架するようにその外周に硬質のチューブ
を嵌合し、さらに、そのチューブとその近傍の前記ソフ
トケーブルの部位を熱収縮チューブで被包してなる弱体
部を介在させ、前記耐熱ケーブルおよび前記ソフトケー
ブルに一定以上の張力が負荷されたとき、他の部位より
先行して前記弱体部で前記ソフトケーブルが切断される
ように構成したことを特徴とするものである。
ケーブル接続構造部は、前記耐熱ケーブルと前記ソフト
ケーブルとの間に配設され、自身の両端部において前記
耐熱ケーブルと前記ソフトケーブルとをほぼ気密的に保
持する金属製の接続チューブを有し、前記接続チューブ
の内部空間部内において、前記耐熱ケーブルと前記ソフ
トケーブルのそれぞれの芯線が電気的に接続され且つそ
の両芯線の接続個所が適宜の絶縁部材で被覆され且つ内
部に残留する空気量を可能な限り減少させる充填物が充
填されていることを特徴とするものである。
ケーブル接続構造部における前記耐熱ケーブルと前記ソ
フトケーブルとの接続部を被包するように設けられた前
記の接続チューブの一端側を前記耐熱ケーブルの前記菅
体に半田付けし、他端側を前記ソフトケーブルの前記シ
ールド線および1本の芯線にそれぞれ接続するように構
成したことを特徴とするものである。
記ソフトケーブルの弱体部に残された芯線のうちの1本
は、前記弱体部の前後においてシールド線にそれぞれ半
田付けされて前記弱体部において切断されたシールド線
同士を電気的に接続するように構成されていることを特
徴とするものである。
ゲージは、その出力端が第1ケーブル接続構造部におい
て耐熱ケーブルの一端と電気的に接続されると共に外気
が高温ひずみゲージおよび耐熱ケーブルのいずれにも侵
入しない状態で機械的に連結されている。
ブル接続構造部においてリード線がフレキシブル素材よ
りなる外側被覆によって被覆されたソフトケーブルと電
気的に接続されると共に、外気が耐熱ケーブルの内部に
侵入するのを阻止する状態で電気的に且つ機械的に連結
されている。
部を介在させ一定以上の張力が負荷されたとき他の部位
より先行してその弱体部でソフトケーブルが切断される
ようにしてある。
ケーブル内への外気の侵入は、二重に阻止されるところ
となり、高温下での高温ひずみゲージの特性安定化が図
られ、また、万一ケーブルに作業者が引っ掛かり過大な
張力が加わった場合、修復が簡単で、特別の技能を有し
なくとも修復が可能であり、防湿上の配慮をする必要の
ない上記弱体部でケーブルが破断することとなる。
セル型高温ひずみゲージにおけるケーブル接続構造を詳
細に説明する。図1は、本発明に係るカプセル型高温ひ
ずみゲージ全体の外観構成を示す外観図であり、図2
は、図1に示すカプセル型高温ひずみゲージのセンサー
部の概略構成を示す縦断面構成図である。
係るカプセル型高温ひずみゲージで、その先端部分に
は、適宜の固体材料から作られた板状のフランジ11に
固着されたセンサー部20が設けられている。
ー部20は、図7にて説明したものと同様に、板状のフ
ランジ11上に固着され且つ先端が閉塞されたシースチ
ューブ部3の中空部の中心部分にアクティブゲージ素子
21を配すると共にその後半領域の周囲をダミーゲージ
素子22で囲繞し、さらに、この2種類のゲージ素子2
1,22とシースチューブ部3の内周壁面との間を、例
えばMg Oのような絶縁物23で充填し且つ固めた密閉
構造のものとして構成されている。
ミーゲージ素子22とは、従来の場合と同様に、被測定
体(図示なし)に発生するひずみと環境温度によりその
電気抵抗値が変化する素子、並びに、主に環境温度によ
り電気抵抗値が変化する素子としてそれぞれ構成される
ことになる。すなわち、基本的には、図7に示した従来
型のカプセル型高温ひずみゲージのセンサー部と同じ構
造のものとして構成されている。なお、アクティブゲー
ジ素子21とダミーゲージ素子22とは、アクティブ−
ダミー法を用いて、環境温度による影響を相殺し得るよ
うなホイートストンブリッジ回路に結線される。
れ、後述する第1ケーブル接続構造部30との間を電気
的に接続するための金属製のシースチューブで、電気信
号伝達用の芯線12a(図3参照)、適宜のシース材、
絶縁物23から成る、例えば外径 1.0mm、長さ3cm 程度
の円形断面のチューブとして構成されている。
する第2ケーブル接続構造部50との間を電気的に接続
する耐熱性ケーブルとしてのMIケーブルで、電気信号
伝達用の芯線13a(図3参照)を内蔵した、例えば外
径 1.6mmの適宜長さのケーブルとして構成されている。
て左側端面から露出する芯線13aとシースチューブ1
2の端面から露出する芯線12aとは、後述する2つの
接続リング32,36が接続スリーブ31に溶接結合さ
れる前の段階において、例えばNi 材による蝋付け作業
により電気的に接続されることになる。
部の計測手段(図示なし)に電気的に接続するための適
宜長さのソフトケーブルで、電気信号伝達用の芯線14
a(図4および図6参照)を内蔵し、その端部外周面を
熱収縮チューブ55で被覆されたケーブルとして構成さ
れている。
4、図6において左端面)から露出する芯線14aは、
それぞれ長さを変えて切断され、端部から一定長さにわ
たり内側被覆が除去された後、MIケーブル13の右側
端面から露出する芯線13aとは、後述する接続チュー
ブ51の左端面とMIケーブル13の外周面に設定され
た接合個所13bとが半田付け結合される前の段階にお
いて、例えば半田付けにより電気的に接続されることに
なる。ソフトケーブル14内には、4本の芯線14aが
シールド線14cによって囲繞されており、1本の芯線
14aは、ソフトケーブル14の半田付け部14eに
て、シールド線14cと接続されている。
ゲージの第1ケーブル接続構造部30の構成を示す縦断
面図である。図中、31は第1ケーブル接続構造部30
の本体部を構成する接続スリーブで、適宜の金属材から
成る。
するセンサー側接続リングで、適宜の金属材、例えば接
続スリーブ31と同じ金属材から成る円筒状部材として
構成されている。このセンサー側接続リング32は、そ
の中心保持孔によりシースチューブ12の一端部外周領
域を精密に保持し、しかも、内側溶接個所33におい
て、センサー側接続リング32の内端面とシースチュー
ブ12の先端面とを適宜の手段により溶接するように構
成されている。
面を接続スリーブ31の内周面に精密に嵌合させると共
に、外側溶接個所34において、センサー側接続リング
32の外端面と接続スリーブ31の図3における左側端
面とをTIG(Tungsten Inert Gas)溶接するようにも構
成されている。
ューブ12の外周面に精密に嵌合させると共に、内側溶
接個所33において接続リング32の内周面とシースチ
ューブ12の図における右側端面とをTIG(Tungsten
Inert Gas)溶接するようにも構成されている。なお、図
示実施例では、内側溶接個所33と外側溶接個所34の
部分が他の面部分より突出するように形成されている
が、他の面部分と同一面として形成するようにしてもよ
い。
るシースチューブ側封止部で、シースチューブ12の芯
線12aを露出させながらシースチューブ12の先端面
を気密的に封止し得るように形成されている。
るMI側接続リングで、例えばセンサー側接続リング3
2の外径と同外径に形成され、例えば接続スリーブ31
と同じ金属材から成る、円筒状部材として構成されてい
る。
サー側接続リング32の場合と同様に、その中心保持孔
によりMIケーブル13の一端部外周領域を精密に保持
し、しかも、内側溶接個所37において、MI側接続リ
ング36の内端面とMIケーブル13の基端面とを、例
えばTIG溶接するように構成されている。
接続スリーブ31の内周面と精密に嵌合させると共に、
外側溶接個所38において、MI側接続リング36の外
端面と接続スリーブ31の図3における右側端面との間
をTIG溶接するようにも構成されている。なお、図示
実施例では、内側溶接個所37と外側溶接個所38の部
分が他の面部分より突出するように形成されているが、
他の面部分と同一面として形成するようにしてもよい。
5と同様に、例えばセラミック系封止材から成るMI側
封止部で、MIケーブル13の芯線13aを露出させな
がらMIケーブル13の先端面を気密的に封止し得るよ
うに形成されている。
の接続リング32,36とにより囲繞された接続スリー
ブ31の内部空間部で、各2個所の内側溶接個所33,
37と外側溶接個所34,38、並びに、2個所の封止
部35,39との存在によって大気から遮断された空間
になるように構成されている。
ング32の各外周面とは、精密に嵌合するように構成さ
れてはいるが、実際には機械的な加工誤差があるため、
たとえそれぞれが精密に嵌合されてはいても僅かな嵌合
隙間40bが存在することになる。従って、内部空間部
S1 に存在する残留空気は、嵌合隙間40bを通り、接
続リング32に加工された環状溝40aを介して、残留
空気排出孔42により外部へ排出される(ここで、42
は溶接結合後にシースチューブ12と、例えばセンサー
側接続リング32とに跨がって穿孔された残留空気排出
孔で、適宜の手段により、円孔として穿孔されてい
る)。
の閉塞ピンで、残留空気排出孔42内に固く嵌入し得る
外径を有する金属製のピンとして形成されている。この
閉塞ピン43は、接続スリーブ31の内部空間部S1 内
に不活性ガス44を封入した後に残留空気排出孔42内
に嵌入され、その後、閉塞ピン43をTIG溶接で溶か
し、残留空気排出孔42を閉塞する。44は接続スリー
ブ31の内部空間部S1 内に封入された、例えばアルゴ
ンガスのような不活性ガスである。
内に不活性ガスを封入する場合の第1ケーブル接続構造
部30の構成方法と、シースチューブ12とMIケーブ
ル13との接続方法について説明する。先ず、シースチ
ューブ12の一端部を図の左側よりセンサー側接続リン
グ32内に挿入して、シースチューブ12の外周面とセ
ンサー側接続リング32の内周面とを嵌合させ、シース
チューブ12の先端面とセンサー側接続リング32の内
端面とを同一面内に位置させた状態で、内側溶接個所3
3において両者32、12を適宜の手段により溶接す
る。
を露出させながら、シースチューブ側封止部35におい
てシースチューブ12の先端面を気密的に封止する[ス
テップ1]。
りMI側接続リング36内に挿入して、MIケーブル1
3の外周面とMI側接続リング36の内周面とを嵌合さ
せ、MIケーブル13の先端面とMI側接続リング36
の内端面とを同一面内に位置させた状態で、内側溶接個
所37において両者36、13を例えばTIG溶接す
る。
露出させながら、MI側封止部39においてMIケーブ
ル13の先端面を気密的に封止する[ステップ2]。
側よりセンサー側接続リング32の外周面を経てシース
チューブ12の外側部分にかぶせ、シースチューブ12
の中程領域に位置させる[ステップ3]。
ブ12の芯線12aとMIケーブル13の芯線13aと
を、適度の長さを保ちながら、例えばNi 材による蝋付
け作業により電気的に接続する[ステップ4]。
後、接続スリーブ31をシースチューブ12の中程領域
の位置からセンサー側接続リング32の外周面を滑らせ
ながら両方の芯線12a、13aの接続個所に移動さ
せ、接続スリーブ31の左端部内周面をセンサー側接続
リング32の端部外周面に嵌合させながら、接続スリー
ブ31の右端部内周面をMI側接続リング36の端部外
周面に嵌合させる[ステップ5]。
ンサー側接続リング32の外端面とを同一面内に位置さ
せた状態においてこれら両端面をTIG溶接し、同様
に、接続スリーブ31の右側端面とMI側接続リング3
6の外端面とを同一面内に位置させた状態においてこれ
ら両端面をTIG溶接する[ステップ6]。
続構造部30のセンサー側接続リング32側の領域に、
適宜の穿孔手段を用いて所定深さの残留空気排出孔42
を形成する[ステップ7]。但し、この穿孔作業は、こ
の段階で行う必要はなく、適宜の段階で予め行ってもよ
い。また、適宜の段階で、この残留空気排出孔42を閉
塞するための閉塞ピン43を製作する[ステップ8]。
は、接続スリーブ31の内部空間部S1 内の空気(大
気)を、例えばアルゴンガスのような不活性ガス44に
置換する作業を行う。この場合の置換作業は、例えば次
のような具体的な方法によって実施するものとする。
0、シースチューブ12、MIケーブル13を含むカプ
セル型高温ひずみゲージ10全体を、例えば真空のペル
ジャ(図示なし)内に装入し、適宜の真空引き手段(図
示なし)を用いてペルジャ内を真空状態にする。
部空間部S1 内の空気は、接続スリーブ31の内周面と
センサー側接続リング32の外周面との間に存在する僅
かな嵌合隙間40および残留空気排出孔42を通ってペ
ルジャ内に吸引され、さらに、ペルジャ内に吸引された
大気は真空引き手段によってペルジャ外部に排出される
ことになる[ステップ9]。
接続スリーブ31の内部空間部S1内が真空状態に移行
したと確認された後は、適宜の不活性ガス注入手段(図
示なし)を用いて、不活性ガス44を残留空気排出孔4
2から接続スリーブ31の内部空間部S1 内に注入す
る。この場合、不活性ガス44の注入圧力を大気圧より
も僅かに高目に設定するのが好ましい[ステップ1
0]。
43を残留空気排出孔42内に固く嵌入すると共に、大
気中において閉塞ピン43の閉塞部分をTIG溶接によ
り溶接して接続スリーブ31の内部空間部S1 を封止す
る。この状態では不活性ガス44は、各2個所の内側溶
接個所33、37と外側溶接個所34、38並びに2個
所の封止部35、39によって接続スリーブ31の内部
空間部S1 内に完全に封入されることになる[ステップ
11]。
S1 内は、合計4個所の溶接個所33、34、37、3
8並びにMIケーブル13側の封止部39の存在によ
り、大気圧または大気圧以上の圧力の不活性ガス44を
内蔵した状態で密閉されることになり、外部の大気は、
接続スリーブ31の左側端面とセンサー側接続リング3
2の外端面との境目部分、接続スリーブ31の右側端面
とMI側接続リング36の外端面との境目部分、シース
チューブ12の一端面とセンサー側接続リング32の内
端面との境目部分、MIケーブル13の一端面とMI側
接続リング36の内端面との境目部分のいずれからも、
また、MIケーブル13の内部からも接続スリーブ31
の内部空間部S1 内に入り込めない状態となる。従っ
て、接続スリーブ31の内部空間部S1 内の気密は、実
質的完全に保持されることになる。
5の存在により、接続スリーブ31の内部空間部S1 内
とシースチューブ12の内部との間も気密的に遮断され
るために、たとえ接続スリーブ31の内部空間部S1 に
僅かの残留空気ないし侵入空気があった場合でも、それ
がセンサー部20側に移動することも防止されることに
なる。
ダミーゲージ素子2の大気による絶縁抵抗の低下現象や
酸化現象の進行を防止することができ、カプセル型高温
ひずみゲージの長期に亘る測定精度の維持が可能にな
る。
の内部空間部S1 内に不活性ガス44を封入した例を示
したが、不活性ガス44を封入せずに接続スリーブ31
の内部空間部S1 内を真空のままの状態に保って使用す
るようにしてもよい。この場合、不活性ガス封入時と同
様に、予め残留空気排出孔42に閉塞ピン43をセット
した状態で内部空間部S1 内部の残留空気を、電子ビー
ム溶接( Electronic Beam Welder。以下「EBW溶接」
という。 )装置の内部で嵌合隙間40b、環状溝40a
を介して残留空気排出孔42により真空引きした後、閉
塞ピン43をEBW溶接で溶かし、残留空気排出孔42
を閉塞するか、または前述の合計4個所の溶接個所3
3,34,37,38をTIG溶接に代えてEBW溶接
するようにしてもよい。
説明する。この変形例は、2個所の封止部35,39を
設けた後、溶接個所33,37を溶接し、接続スリーブ
31の内部空間部S1 内の残留空気を可能な限り減少さ
せるための所定充填物(図示なし)、例えばMg Oのよ
うな電気絶縁性の充填物を内部空間部S1 内に充填して
から、前述した合計2個所の溶接個所34,38を溶接
して、接続スリーブ31の内部空間部S1 内に入り込め
る大気(残留空気)の絶対量を少なくするように構成し
たものである。
S1 内に所定充填物を充填する方法としては、例えば次
のような2種類の方法がある。
た後にシースチューブ12の芯線12aとMIケーブル
13の芯線13aとを電気的に接続し、内部空間部S1
内に所要量の所定充填物を充填し、この状態において、
シースチューブ12の中程領域の位置から内部空間部S
1 方向に移動させて、接続スリーブ31の両方の端部内
周面をセンサー側接続リング32の端部外周面およびM
I側接続リング36の端部外周面に嵌合させ、その後
に、前述した合計2個所の溶接個所34,38を溶接す
るという方法である。
に、内部空間部S1 に位置する接続スリーブ31の筒状
壁部に適宜の充填孔(図示なし)を形成し、前述した合
計4個所の溶接個所33,34,37,38を溶接した
後に、この充填孔から所要量の所定充填物を接続スリー
ブ31の内部空間部S1 内に充填し、その後に、閉塞ピ
ン43に代って用意した閉塞部材(図示なし)を用い
て、或いは、溶接部分で充填孔を閉塞するという方法で
ある。
大気がシースチューブ12およびMIケーブル13の内
部を通って接続スリーブ31の内部空間部S1 内に入り
込むとしても、入り込む大気の絶対量が極めて少なくな
るので、2つのゲージ素子、特にダミーゲージ素子2の
酸化現象や絶縁の劣化現象の進行を抑止することがで
き、カプセル型高温ひずみゲージの長期に亘る測定精度
の維持が可能になる。
の計測機器側に追加的に接続することにより、カプセル
型高温ひずみゲージの測定精度の維持がより長期に亘っ
て維持され得る第2ケーブル接続構造部50の構成につ
いて説明する。図4は、図1に示すカプセル型高温ひず
みゲージの第2ケーブル接続構造部50の構成を示す縦
断面構成図である。
の本体部を構成する接続チューブで、例えば各々の適宜
の金属材料から成る外側円筒体51aと内側円筒体51
bとの2重構造のチューブとして構成されている。な
お、接続チューブ51の図において左端面は、MIケー
ブル13の他端部の挿入後にMIケーブル13の外周面
との接合個所13bで半田付けされるように構成されて
いる。
Iケーブル13の他端部から露出した芯線13aとソフ
トケーブル14の一端部から露出した芯線14aとが結
線個所52において半田付けされ、この結線個所52の
外周部分を、例えばポリイミド材から成る被覆チューブ
53で覆うように構成されている。
5と同様に、例えばエポキシ系封止材から成る第3封止
部で、MIケーブル13の芯線13aを露出させながら
MIケーブル13の後方端面を気密的に封止し得るよう
に形成されている。14cはソフトケーブル14の一端
部を接続チューブ51の右端部内において半田付け式に
固定保持するときに使用するコイル状のシールド線であ
る。
ケーブル13の他端部とソフトケーブル14の一端部と
に囲繞された内部空間部で、その内部には、可能な限り
のエポキシ樹脂56を充填することにより、内部空間部
S2 内に入り込める大気(残留空気)の絶対量を少なく
するように構成されている。
方法とMIケーブル13とソフトケーブル14との接続
方法について説明する。先ず、MIケーブル13の芯線
13aを露出させた状態において、MIケーブル13の
他端面を第3封止部54により封止する[ステップ1
2]。
側よりMIケーブル13の外周面にかぶせて、接続チュ
ーブ51がMIケーブル13の、例えば中程領域に位置
するまで挿通させる[ステップ13]。
脂より成る被覆チューブ53を、例えばMIケーブル1
3の各芯線13aの中途位置にかぶせ、MIケーブル1
3とソフトケーブル14との間を適度の長さを保ちなが
ら、半田付けにより、MIケーブル13の芯線13aと
ソフトケーブル14の芯線14aとを電気的に接続し、
さらに、被覆チューブ53を各芯線13aの中途位置か
らそれぞれの接続個所を覆う位置まで移動させて、それ
ぞれの接続個所の絶縁状態を確保する[ステップ1
4]。
器等を用いて可能な限りの量のエポキシ樹脂56をこの
接続個所を含むMIケーブル13とソフトケーブル14
との間(接続チューブ51の内部空間部S2 内)に充填
する[ステップ15]。
ケーブル13の外周面に設定された接合個所13bとの
間を半田付けすると共に、ソフトケーブル14のシール
ド線14cと接続チューブ51の右端面とを半田付けす
る[ステップ16]。
S2 内は、内部にエポキシ樹脂56を充填した状態で2
個所の半田付け個所51c,55aより大気からほぼ遮
断された状態となって、外部の大気は、接続チューブ5
1の左端面とMIケーブル13の外周面との境目部分、
接続チューブ51の右端面とソフトケーブル14の外周
面との境目部分のいずれからも、接続チューブ51の内
部空間部S2 内に入り込めない状態となる。従って、接
続チューブ51の内部空間部S2 における残留空気は極
めて少ないものとなる。
54の存在により、接続チューブ51の内部空間部S2
内とMIケーブル13の内部との間も遮断されるため
に、接続チューブ51の内部空間部S2 に僅かに存在す
る残留空気ないし侵入空気がMIケーブル13の内部を
通ってそれがセンサー部20側に移動することが防止さ
れることにもなる。
1ケーブル接続構造部30を接続し、さらに、この第1
ケーブル接続構造部30に加えて図4に示す第2ケーブ
ル接続構造部50を接続した実施例では、アクティブゲ
ージ素子1およびダミーゲージ素子2の大気による劣化
現象の進行および、MIケーブル内部に大気中の水分が
浸入して起こる絶縁低下を、長期に亘って防止すること
ができ、カプセル型高温ひずみゲージの相当長期間の測
定精度の維持が可能になる。
る、ソフトケーブルの中間部に設けた弱体部の構成であ
る。
であり、図6は、その弱体部の形成過程を説明するため
の平面図である。
ケーブル接続構造部50にその一端側が接続されたソフ
トケーブル14は、その中間部において、図6に示すよ
うに、一定の幅(本実施例においては2mm )にわたり外
側被覆14bおよびシールド線14cが除去され、個別
に被覆された4本の芯線14aのみが残されている。こ
こでは、この外側被覆14bとシールド線14cが除去
された部分を、外被除去部14dと称することとする。
14aのうち、3本は、図4の実施例において説明した
ように、MIケーブル13の3本の芯線13aと接続さ
れており、残りの1本の芯線13aは、シールド線14
cと共に接続チューブ51の他端面(図4において右端
面)に半田付けにて接続されている。
の芯線14aは、ひずみ測定器等の計測機器の各入出力
端およびブリッジ電源端子等に直接接続されるが、残り
の1本の芯線14aは、半田付け部14e(図6参照)
にてシールド線14cに接続される。
の両側近傍の外側被覆14bには、金属製、例えばBs
BM製のソフトケーブル保護チューブ61が嵌入されて
おり、さらにその外側と外側被覆14bの外周にかけて
熱収縮チューブ62が被覆されている。
方法について説明する。
ソフトケーブル14の部位に所定の長さにわたって、芯
線14aを傷付けないように注意しながら、外側被覆1
4bとシールド線14cを切断し且つ除去する(図6の
状態)。
ブ61を外皮除去部14dの部位を橋架するように、外
皮除去部14dの両側の外側被覆14bにかけて嵌入さ
せる。さらにこのソフトケーブル保護チューブ61の外
周と、その近傍のソフトケーブル14の外側被覆14b
にかけて熱収縮チューブ62を被せた上、ヒートガン
(図示せず)で熱収縮チューブ62の周囲を熱すること
により、熱収縮チューブ62を収縮させ、ソフトケーブ
ル保護チューブ61をソフトケーブル14の外周に所定
の圧力をもって被覆させる。
ずみゲージ10のソフトケーブル14およびMIケーブ
ル13等に外力がかかり一定以上の引張力が負荷される
と、弱体部60における芯線14a(この実施例の場合
4本)が最も抗張力が小さいので、当該芯線14aの部
分が切断されることになる。
を破って除去し、ソフトケーブル保護チューブ61をソ
フトケーブル14の外皮除去部14dの部位からずら
し、切断されたソフトケーブル14の各端末を切断して
揃え、一定の長さに亘り芯線14aの被覆をそれぞれ剥
ぎ、互いに半田付けをし、さらにその外周に被覆チュー
ブを被せる。
護チューブ61をずらせて、この半田付けをした外皮除
去部14dの部位を橋架するように位置付け、その外周
部に熱収縮チューブ62を被せ、ヒートガンで加熱する
ことにより、ソフトケーブル保護チューブ61をソフト
ケーブル14の外周に包着して修復作業を終了する。
ーブル14の第2ケーブル接続構造部50の近くに弱体
部60を設けたから、ソフトケーブル14やMIケーブ
ル13等に無用の引張力が作用した場合、修復が困難乃
至は不可能な、第2ケーブル接続構造部50あるいは第
1ケーブル接続構造部30に過大な引張力がかからず、
修復が容易で、しかもMIケーブル13側に外気が侵入
することのない弱体部60における芯線14aが先行し
て切断されるため、その修復は、特別に熟練技術者によ
らずとも可能であり、しかも防湿上の配慮をせずに測定
現場において、容易且つ迅速に行うことができる。
bとシールド線14cを取り除いただけでなく、その外
周近傍を、ソフトケーブル保護チューブ61を熱収縮チ
ューブ62によって包着固定させてあるから、ソフトケ
ーブル14が、配線作業や測定作業中に頻繁に引きまわ
されても、弱体部60の部分に、曲げ力が集中される虞
れはなく、一定以上の過大な引張力が作用しない限り、
充分の耐久性を有するものである。
bのみでなく、シールド線14cも除去してあるので、
一定以上の引張力が作用した場合、必らず、弱体部60
における芯線14aが切断されるので、過大な引張力が
他のMIケーブル13や第1、第2ケーブル接続構造部
30,50、さらには被測定体に添着されたセンサー部
20には作用しない安全機能を確実に果たさせることが
できる。
いて切断してあるにも拘らず、ソフトケーブル14の芯
線のうちの1本の芯線14aによって、弱体部60の前
後のシールド線14c同士を接続してあるので、シール
ド機能を損なわれることはない。
高温ひずみゲージのケーブル接続構造によれば、弱体部
60からセンサー部20までの間を、ソフトケーブル1
4とMIケーブル13で接続し、シースチューブ12の
芯線とMIケーブル13の芯線との電気的接続個所を、
第1ケーブル接続構造部30で気密的に密閉すると共
に、この電気的接続個所を囲繞する内部空間部(S1 )
内の残留空気を可能な限り減少させるような手段を講じ
て、究極的にシースチューブ12の内部を経てセンサー
部20に侵入する大気を可能な限り減少させるように構
成し、さらに、MIケーブル13の芯線とソフトケーブ
ル14の芯線との電気的接続個所を、第2ケーブル接続
構造部50でも防湿し得る構成としたので、センサー部
20内に侵入した大気中の水分や酸素に起因して生じる
アクティブゲージ素子21およびダミーゲージ素子22
の絶縁の低下現象や酸化現象を長期に亘って防止するこ
とが可能になり、その結果、高温下、特に 500℃ 以上
750℃ 以下でのカプセル型高温ひずみゲージの長期に亘
る特性安定化を図ることができる。
実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲内で種々の変形実施をすることができる。
記ソフトケーブルの所定の個所に、芯線を残すようにし
て、前記ソフトケーブルの外側被覆とシールド線が所定
長さにわたって除去され、その除去された部分を橋架す
るようにその外周に硬質のチューブを嵌合し、さらに、
そのチューブとその近傍の前記ソフトケーブルの部位を
熱収縮チューブで被包してなる弱体部を介在させ、前記
耐熱ケーブルおよび前記ソフトケーブルに無用の過大な
引張力が加わった場合、真先に弱体部が切断されるた
め、修復が困難乃至は不可能な第1ケーブル接続構造部
および第2ケーブル接続部には何らの影響を及ぼさず、
修復が簡単な弱体部で迅速に行え、従って、計測現場で
もまた、特別な熟練技術を有しない者でも短時間で修復
することができ、しかも、切断事故が起きても、耐熱ケ
ーブルおよび高温ひずみゲージ側は、気密状態が保持さ
れるから、高温ひずみゲージの絶縁の低下現象や酸化現
象を長期に亘って確実に防止し得るカプセル型高温ひず
みゲージのケーブル接続構造を提供することができる。
ーブル接続構造の全体構成を示す平面図である。
サー部の概略構成を示す縦断面図である。
ケーブル接続構造部の構成を示す縦断面図である。
ケーブル接続構造部の構成を示す縦断面図である。
部の構成を拡大して示す拡大縦断面図である。
2ケーブル接続構造部と弱体部の製作過程を説明するた
めの平面図である。
説明するための縦断面図である。
ブゲージ素子およびダミーゲージ素子を、アクティブ−
ダミー法により結線したときのホイートストンブリッジ
回路図である。
接続構造の一例を示す平面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 金属製のチューブ内にひずみゲージを封
入してなるカプセル型高温ひずみゲージからの出力電気
信号を外部の計測手段に接続するケーブルの接続構造に
おいて、 金属等の耐熱性を素材とする管体とその内部に絶縁材を
介して挿入保持された信号線よりなり一端側が第1ケー
ブル接続構造部を介して前記カプセル型高温ひずみゲー
ジの出力端と気密を保持された状態で電気的に接続され
た耐熱ケーブルと、 リード線がフレキシブル素材よりなる外側被覆によって
被覆され、前記耐熱ケーブルの内部に外気が侵入するの
を阻止する封止手段が施こされた第2ケーブル接続構造
部を介して一端側が前記耐熱ケーブルと電気的に接続さ
れたソフトケーブルと、 前記ソフトケーブルの所定の個所に、芯線を残すように
して、前記ソフトケーブルの外側被覆とシールド線が所
定長さにわたって除去され、その除去された部分を橋架
するようにその外周に硬質のチューブを嵌合し、さら
に、そのチューブとその近傍の前記ソフトケーブルの部
位を熱収縮チューブで被包してなる弱体部を介在させ、
前記耐熱ケーブルおよび前記ソフトケーブルに一定以上
の張力が負荷されたとき、他の部位より先行して前記弱
体部で前記ソフトケーブルが切断されるように構成した
ことを特徴とするカプセル型高温ひずみゲージのケーブ
ル接続構造。 - 【請求項2】 前記第2ケーブル接続構造部は、前記耐
熱ケーブルと前記ソフトケーブルとの間に配設され、自
身の両端部において前記耐熱ケーブルと前記ソフトケー
ブルとをほぼ気密的に保持する金属製の接続チューブを
有し、 前記接続チューブの内部空間部内において、前記耐熱ケ
ーブルと前記ソフトケーブルのそれぞれの芯線が電気的
に接続され且つその両芯線の接続個所が適宜の絶縁部材
で被覆され且つ内部に残留する空気量を可能な限り減少
させる充填物が充填されていることを特徴とする請求項
1に記載のカプセル型高温ひずみゲージのケーブル接続
構造。 - 【請求項3】 前記第2ケーブル接続構造部における前
記耐熱ケーブルと前記ソフトケーブルとの接続部を被包
するように設けられた前記の接続チューブの一端側を前
記耐熱ケーブルの前記菅体に半田付けし、他端側を前記
ソフトケーブルの前記シールド線および1本の芯線にそ
れぞれ接続するように構成したことを特徴とする請求項
1または2に記載のカプセル型高温ひずみゲージのケー
ブル接続構造。 - 【請求項4】 前記ソフトケーブルの弱体部に残された
芯線のうちの1本は、前記弱体部の前後においてシール
ド線にそれぞれ半田付けされて前記弱体部において切断
されたシールド線同士を電気的に接続するように構成さ
れていることを特徴とする請求項1に記載のカプセル型
高温ひずみゲージのケーブル接続構造。
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JP33901193A JP3230120B2 (ja) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | カプセル型高温ひずみゲージのケーブル接続構造 |
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Family Applications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008196904A (ja) * | 2007-02-09 | 2008-08-28 | Kyowa Electron Instr Co Ltd | カプセル型高温ひずみゲージ用のブリッジアダプタおよびカプセル型高温ひずみゲージのケーブル接続構造 |
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- 1993-12-03 JP JP33901193A patent/JP3230120B2/ja not_active Expired - Fee Related
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