JP3403840B2 - 最大変形量検出センサ - Google Patents

最大変形量検出センサ

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JP3403840B2
JP3403840B2 JP32323794A JP32323794A JP3403840B2 JP 3403840 B2 JP3403840 B2 JP 3403840B2 JP 32323794 A JP32323794 A JP 32323794A JP 32323794 A JP32323794 A JP 32323794A JP 3403840 B2 JP3403840 B2 JP 3403840B2
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博明 柳田
純一 吉池
正人 市川
博一 中曾根
郁也 戸田
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Taiyo Kogyo Co Ltd
Nagano Keiki Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、例えば建物、橋梁、膜
構造物などの地上構造物、あるいは航空機や船舶のよう
な非地上構造物等の各種構造物における構造材や膜材等
の構成部材に地震などの外力の経時的負荷で生じている
強度変化を非破壊的に検出して構造物の破壊可能性の予
知的診断を行なう技術に関し、特にそのために構成部材
に過去に掛かった最大負荷に対応する最大変形量を検出
するのに用いる最大変形量検出センサに関する。 【0002】 【従来の技術】最大変形量検出センサとしては、特願平
5−138977号や特願平5−297609号として
提案されたものがある。これらは、例えば炭素繊維のよ
うに適当な電気抵抗値を持った複数の導電性要素をそれ
ぞれの弛み程度を僅かずつ変化させて一対の端子間に並
列的に接続した構造を有し、構造物における検出対象の
構成部材に対し当該構成部材に生じる変形に応じて各導
電性要素に張力が加わるように取り付けて用いる。そし
て張力が加わるとその程度に応じてそれぞれ弛み程度が
異なっている導電性要素が弛みの小さい順に順次破断
し、この結果を両端子間での電気抵抗の変化として検出
する。つまり両端子間での電気抵抗値がどの導電性要素
までが破断したかを示し、どの導電性要素までが破断し
たかにより、構成部材に生じた変形における最大値を知
ることができるようになっている。 【0003】これらの最大変形量検出センサは、各種の
構造物について汎用的に用いることができるし、その検
出精度もかなり高いものを期待でき、しかもその構造が
簡単であるなどの多くの利点を持っている。しかし、そ
の基本として導電性要素に僅かずつ異なる弛みを与え、
この弛み程度の相違を利用して検出対象の構成部材にお
ける変形に応じた順次的な自己破断を生じさせることで
過去の最大変形量を検出する、という原理を用いている
ため、検出精度の安定性を必ずしも十分に保ち得ないと
いう短所を持っている。即ちこれらの最大変形量検出セ
ンサでは、各導電性要素の弛み程度の設定が検出精度の
安定化の上で重要な要素となり、また各導電性要素の引
張強度のバラツキにより検出精度に影響を受け易いが、
微妙に異なる弛み程度を各導電性要素に設定することは
比較的難しく、そのために検出対象の構成部材における
変形に応じた各導電性要素の順次的な破断が必ずしも確
実に生じない場合があり得るし、また各導電性要素の引
張強度の均一性を保つことが意外と難しく、検出精度の
安定性を十分に保ち得なくなる。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】このような事情を背景
になされたのが本発明で、上記のような複数の導電性要
素を持つ導電体に変形と比例的な電気抵抗変化を固定的
に生じさせて過去の最大変形量の検出を行なう最大変形
量検出センサについて、より安定して高い検出精度を得
られるようにすることを目的としている。 【0005】 【課題を解決するための手段】上記目的を実現する本発
明の最大変形量検出センサは、それぞれ所定の電気抵抗
値を持つ線状体で形成され且つ中間部に曲折部が与えら
れた複数の導電性要素を所定の配列状態で設けると共
に、各導電性要素の順次的な切断に応じて比例的な抵抗
値の変化を与える回路をなすように形成した導電体、及
びこの導電体の導電性要素を切断可能とする切断手段を
備え、そして構造物における検出対象の構成部材に対し
当該構成部材に生じる変形に応じて加わる張り上げ力で
導電体の各導電性要素の曲折部が張り上がるように取り
付けて用いられ、この変形対応の張り上がりに応じて各
導電性要素の曲折部が順次切断手段の刃部に押接して切
断するようにしてなっている。 【0006】この本発明の最大変形量検出センサは、変
形対応の張り上がりに応じて導電体の各導電性要素の曲
折部を順次的に切断手段の刃部に押接させる構造が主眼
となるが、このような構造の代表的な態様としては、曲
折部を横一線に並べる一方で、所定の角度で一方向にあ
るいは両方向から連続的に傾斜する刃部を切断手段に形
成し、この刃部がその刃先を曲折部の先端に向ける状態
とする構造を挙げることができる。 【0007】このような本発明による最大変形量検出セ
ンサにおける検出精度は、主に導電性要素の曲折部がそ
の張り上がりにより順次切断手段の刃部に押接する精度
で決まることになる。つまり上記の一態様例で見ると、
主に導電性要素の配列精度、特にその曲折部の横一線並
びの精度と切断手段が横一線並びの曲折部に順次的に押
接する精度で決まることになるが、導電性要素の曲折部
に横一線並びの配列を高い精度で与えることは容易であ
り、また切断手段に上記のような刃部を形成することも
容易である。したがって本発明による最大変形量検出セ
ンサは、何れも高精度な加工が容易である要素により検
出精度の安定性が与えられることになり、高い検出精度
を安定的に得ることが可能となる。 【0008】上記のような最大変形量検出センサについ
ては、各導電性要素の曲折部を鋭角的に形成するのが好
ましい。即ち、曲折部を鋭角的に形成すると、導電性要
素の切断を“折れ”として生じさせることができ、切断
に要する切断手段への押接力が小さくて済む。つまり検
出対象の構成部材に生じる変形への反応がより敏感にな
り、より安定した作動性が得られる。 【0009】また上記のような最大変形量検出センサに
ついては、各導電性要素にダミー抵抗を付加するように
すると、端子における抵抗変化のリニア性がよくなり、
出力の処理が容易となる。 【0010】また初期設定用の導電性要素を設け、これ
を切断手段で切断することで導電性要素の張り上がり状
態を所定の状態に設定できるようにすると、実際に使用
する際の初期設定を正確に行なう上で便利である。 【0011】さらに切断手段による切断を受けない導電
性要素を検査用として設け、この検査用導電性要素で出
力回路の断線の有無を検査することができるようにする
ことで、信頼性を一層高めることができる。 【0012】 【実施例】以下、本発明の一実施例を説明する。図1及
び図2に本実施例による最大変形量検出センサを示す。
図に見られるように、本実施例の最大変形量検出センサ
1は、フレーム部材2に導電体3、切断手段4、及びス
ライダー5を組み付け、これらをベース部材6に取り付
けた構造となっている。 【0013】導電体3は、200μΩ/cm程度の電気
抵抗を持つ炭素繊維束を用いた複数の導電性要素7、7
……を備えている。ここで炭素繊維を導電性要素に用い
ることの利点であるが、炭素繊維は引っ張り強度が高く
伸びにくい一方で、折れによる切断に比較的弱いので後
述のような切断を敏感に生じさせることができるという
こと、及び適当な電気抵抗を持つ導電体であるというこ
とが挙げられる。これらの導電性要素7、7……は、図
2に見られるように、1本の炭素繊維束を一定の間隔で
設けたターンピン8、8、……に絡めてジグザグ状とす
ることでそれぞれが一定の間隔で横並びとなるようにさ
れ、且つ分離壁9をそれぞれの間に介在させて配列間隔
の正確な保持と互いの絶縁性を確保できるようにされて
いる。また各導電性要素7は、受入れ溝10を有する支
持部材11により支持され、その中間部に、受入れ溝1
0の底に向けて鋭角的に曲折する曲折部12が形成され
(図1)、この曲折部12の先端12eが横一線で並ぶ
ようにされている(図3)。また各導電性要素7は、各
端が端子13、13に接続、固定されており、図4の等
価回路で表される回路をなしている。ここで、曲折部1
2の先端12eに横一線の並びを与えるには、曲折部1
2を形成する際に適当な治具などを用いてその先端12
eを揃えるようにすれば、十分に高精度な加工を簡単に
行なうことができる。 【0014】切断手段4は、図3に示すように、所定の
角度で連続的に傾斜した刃部14を有しており、この刃
部14がその刃先を導電性要素7の曲折部12の先端1
2eに向ける状態で臨まされている。 【0015】スライダー5は、矢印Xの如き移動を行な
えるようにされており、その後端が導電体3の一端に接
続され、上記移動に伴って導電体3を引っ張ってその各
導電性要素7を移動量に応じて張り上げるようになって
いる。またスライダー5にはセッティングケーブル15
が接続されている。このセッティングケーブル15は、
圧締プレート16にて圧締することでスライダー5と接
続されており、また調整ネジ17によりその見掛け長さ
を調整できるようにされている。具体的には、セッティ
ングケーブル15に蛇行部15sを設け、この蛇行部1
5sにおける蛇行程度を調整ネジ17で調整できるよう
にしてある。 【0016】図5に示すのは他の例による導電体の等価
回路で、各導電性要素7にダミー抵抗18を接続する場
合の回路構成の一例である。このようにダミー抵抗を用
いると希望どおりの抵抗値を選べる出力における抵抗変
化のリニア性がよくなり、出力の処理が容易となる。 【0017】以上の最大変形量検出センサ1は図6に模
式化して示すようにして用いられる。先ずセッティング
であるが、それには、最大変形量検出センサ1を検出対
象の構造物の構成部材Pの一方の端近くにそのベース部
材6を介して固定すると共に、セッティングケーブル1
5の先端を構成部材Pの他方の端近くに固定する。セッ
ティングの向きは、構成部材Pに発生が予想される変形
の主な発生方向に平行にするのが通常である。 【0018】次いで初期設定を行なう。それには、セッ
ティングケーブル15の見掛け長さを調整することでス
ライダー5に若干の移動を生じさせ、切断手段4の刃部
14との間隔が最も小さい導電性要素7、具体的には図
3において左端の導電性要素7を刃部14に押接させて
切断させる。 【0019】この状態で構成部材Pに変形が生じると、
これに応じてセッティングケーブル15に張力が掛か
り、その結果スライダー5が移動し、この移動量に応じ
て各導電性要素7の曲折部12が同条件で張り上がり、
この張り上がりで切断手段4の刃部14に順次各導電性
要素7の曲折部12の先端12eが押接してそこから切
断する。この切断は、一般的な刃物による切断とはやや
異なり、曲折部12の鋭角的な曲折が折れ切断を発生し
易くしており、ここに刃部14の押接力が加わること
で、折れて切断するものである。 【0020】刃部14に押接して切断される導電性要素
7は、張り上がりの程度、つまり変形の程度に応じて図
3において順次右側に移って行き、これに応じて導電体
3における抵抗値が徐々に大きくなる。この抵抗値の変
化は、構成部材Pの変形と相関しており、この相関関係
はフレーム部材2に取り付けてある電子回路を用いた処
理ユニット19で処理され、定期的にあるいは必要な時
期にそれを取り出して用いる。 【0021】 【発明の効果】以上説明したように本発明による最大変
形量検出センサは、導電体における各導電性要素を検出
対象の構成部材に発生する変形に応じて張り上げて押接
させつつ切断手段で順次切断する構造になっており、何
れも高精度な加工が容易である要素により検出精度の安
定性が与えられることができるので、高い検出精度を安
定的に発揮することができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例による最大変形量検出センサ
の断面図。 【図2】ベース部材を取り外した状態で図1の矢示DA
方向から見た平面図。 【図3】切断手段と導電性要素の曲折部の関係を示す部
分拡大図。 【図4】導電体における回路の等価回路図。 【図5】他の例による導電体における回路の等価回路
図。 【図6】図1の最大変形量検出センサの使用状態の模式
図。 【符号の説明】 1 最大変形量検出センサ 3 導電体 4 切断手段 7 導電性要素 12 曲折部 14 刃部 P 構成部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉池 純一 長野県小県郡丸子町御岳堂2480株式会社 長野計器製作所丸子工場内 (72)発明者 市川 正人 長野県小県郡丸子町御岳堂2480株式会社 長野計器製作所丸子工場内 (72)発明者 中曾根 博一 長野県小県郡丸子町御岳堂2480株式会社 長野計器製作所丸子工場内 (72)発明者 戸田 郁也 東京都目黒区東山3−22−1太陽工業株 式会社東京支店内 (56)参考文献 特開 平6−331581(JP,A) 特開 平4−109102(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01L 1/00 G01L 1/20 G01N 27/00 G01B 5/30

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 構造物の構成部材における最大変形量を
    検出するための最大変形量検出センサにおいて、それぞ
    れ所定の電気抵抗値を持つ線状体で形成され且つ中間部
    に曲折部が与えられた複数の導電性要素を所定の配列状
    態で設けると共に、各導電性要素の順次的な切断に応じ
    て比例的な抵抗値の変化を与える回路をなすように形成
    した導電体、及びこの導電体の導電性要素を切断可能と
    する切断手段を備え、そして構造物における検出対象の
    構成部材に対し当該構成部材に生じる変形に応じて加わ
    る張り上げ力で導電体の各導電性要素の曲折部が張り上
    がるように取り付けて用いられ、この変形対応の張り上
    がりに応じて各導電性要素の曲折部が順次切断手段の刃
    部に押接して切断するようになっていることを特徴とす
    る最大変形量検出センサ。
JP32323794A 1994-12-26 1994-12-26 最大変形量検出センサ Expired - Lifetime JP3403840B2 (ja)

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JP3821456B2 (ja) * 1997-11-14 2006-09-13 日本工営株式会社 変位検知装置
JP2007198756A (ja) * 2006-01-23 2007-08-09 Univ Nagoya 最大値記憶型光ファイバセンサ、最大値記憶型光ファイバセンサユニットおよび最大値記憶型光ファイバセンサシステム

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