JP3837542B2 - ひずみ検出器の取付方法と取付構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、ひずみ検出器の材料及び取付方法に関し、より詳しくは、構造物疲労応力検出装置としてのひずみ検出器の材料及び取付方法とひずみ検出器の取付構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
従来より、構造物の疲労応力を一層の高信頼性を持って測定することが重要な課題になっている。この疲労応力の検出については、箔ひずみゲージとして知られているひずみ検出器を用いる方法がこれまでに実用化され、その改良の検討が行われてきてもいる。
【０００３】
しかしながら、従来のひずみ検出器を用いた構造物の疲労応力の検出法には、たとえば以下の従来法のように、測定対象とする構造物への取付けに問題があり、精度の高い測定が難しいのが実情であった。
（従来技術１）
従来技術では、ひずみ検出器を構造物に取り付ける方法として接着剤を用いる方法があった。このひずみ検出器の構造物への取り付けに接着剤を用いる方法においては、接着剤が風雨等に長期間曝されると、接着機能を失うという問題があった。
【０００４】
図２は、従来法によって、接着によるひずみ検出器の取付け状況を示すものであるが、図２（ａ）に示すように、ひずみ検出器を構成するひずみ検出用素子箔（１１）には、リード線（１２）が接続され、対象とする被測定金属板（１４）に対し、このものが、直接接着剤（１５）により接着接合され、その際、さらに、コーティング材（１３）により被覆されている。しかしながら、この取付け構造では、コーティング材（１３）や接着剤（１５）が水、海水に曝され、液が浸食して電気抵抗が変化したり、接着剤（１５）の剥離によって、１年程度以下でひずみ計測が不可能になるという事態も生じていた。
【０００５】
すなわち、たとえコーティング材（１３）による被覆が行われたとしても、海水と風雨に曝される実環境に置かれた場合には、海水や風雨により１年程度でコーティング機能や接着剤（１５）の接着力も失われ、ひずみ検出器（Ｄ）が感応しなくなるという問題があった。
（従来技術２）
また、被測定金属板（１４）に対するひずみ検出用素子箔（１１）の接合方法として、接着剤を被測定金属板（１４）に対して直接には使用しないで溶接を行う方法がある。この方法は、図２（ｂ）に示すように、ひずみ検出用素子箔（１１）が接着された鋼板（１６）を被測定金属板（１４）に対してたとえばアーク溶接（７）等により溶接するものである。このような溶接法を採用する場合には、前記の直接的接着の方法に比べて固定機能の長寿化が図られるものの、溶接によって溶接部には引張残留応力が誘起され、この引張残留応力の作用によって、構造物本体（１４）の疲労損傷を引き起こし疲労破壊を生じるという問題を有するものであった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、この出願の発明は、以上のような従来技術の問題点を解決するものとして、第１には、リード線が接続されて、低変態温度溶接材料に接着接合されるひずみ検出器であって、ひずみ検出器は剪断力を介してひずみを伝えるものであり、低変態温度溶接材料である金属片又は金属薄片の表面に接着された上で被覆が施こされ、被測定構造物本体に対して低変態温度溶接材料を介して溶接接合されていることを特徴とするひずみ検出器の取付構造を提供する。
【０００７】
また、この出願の発明は、第２には、ひずみ検出器が、低変態温度溶接材料であるひずみ検出用素子箔と、金属片又は金属薄片と、これにひずみ検出用素子箔を接着する接着剤と、低変態温度溶接材料である金属片又は金属薄片に接着されたひずみ検出用素子箔を密封する手段とにより構成されていることを特徴とする前記のひずみ検出器の取付構造をも提供する。
【００１１】
図１はこの出願の発明の実施の形態を示した例である。この例の場合には、金属薄板（６）は、低変態温度溶接材料と同一材質で作製している。この金属薄板（６）にひずみ検出用素子箔（１）を接着し、テフロン（登録商標）等のフッ素樹脂被覆（３）を施こす。前期と同様のひずみ検出器（Ｄ１）は、ひずみ検出用素子箔（１）、金属薄板（６）、金属薄板（６）にひずみ検出用素子箔（１）を接着する接着剤（５）、及び金属薄板（６）に接着されたひずみ検出用素子箔（１）を密封するフッ素樹脂被覆（３）とから構成されることになる。
【００１２】
耐環境性を満たすようにしたひずみ検出器（Ｄ２）はスポット溶接（７ａ）で被測定金属板（４）に接合される。したがって、実施例１と同様に、環境に起因する液の浸食、接着剤の剥離は生じない。
【００１３】
また、低変態温度溶接材料が溶接部（７ａ）に、圧縮残留応力を誘起するので、通常のスポット溶接のように、引張残留応力に起因する、疲労破壊の問題は生じない。その際、金属薄板（６）と被測定金属板（４）表面の間の距離はスポット溶接によって、零であるので、剪断力のみによって力が伝わり高精度性が保たれる
【００１４】
たとえば以上の第１および第２の実施の形態にも説明したように、低変態温度溶接材料を用いるこの出願の発明のひずみ検出器の取付けによれば、構造物、たとえば機器、設備、自動車等の運輸あるいは搬送機械、さらには建築物等に働く応用を長期にわたって高精度に検出することが可能になる。
【００１５】
なお、この出願の発明において用いられる低変態温度溶接材料としては、この出願の発明者らが開発したもの（特許第３０１０２１１号）をその代表的なものとして例示することができる。このような低変態温度溶接材料は、溶接部において引張残留応力とは反対の圧縮残留応力が誘起され、疲労破壊の問題が生じないものとして定義される。
【００１６】
そして、この出願の発明のひずみ検出器では、剪断力を介してひずみを伝える方法を採用することで、高精度のひずみ検出を実現することができる。
【００１７】
そこで、実際に、上記の実施の形態に沿ってひずみ検出器を取付けた場合について、その効果を検証してみる。従来法との比較結果はたとえば表１のとおりである。なお、低変態温度溶接材料としては表２の組成のものを用いた。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
以上の結果によれば、この出願の発明においては、従来の取付け方法に比較して疲労寿命が大幅に改善されている。スポット溶接の場合でも、従来溶接材料使用に対し低変態温度溶接材料を用いることにより１桁のオーダーで疲労寿命が伸びることがわかる。
【００２０】
【発明の効果】
以上、詳しく説明したとおり、この出願の発明によれば、溶接部に圧縮残留応力を誘起できる低変態温度の溶接材料を用いることにより、被測定構造物の疲労破壊の問題を解消し、克服することができる。
【００２１】
また、固定化機能が風雨等で劣化しない溶接を用いていることから、接着剤による直接的接合の場合に生じたような風雨等に長期間曝されたときの接着機能喪失問題を解決することができ、これによって、ひずみ検出器による長期にわたる構造物の疲労応力の測定が可能となる。
【００２２】
したがって、従来より飛躍的に長寿命の固定力を確保し、疲労問題を克服し、高精度化を実現し、鋼構造物等のモニタリングの長期信頼性を確保することができる。鋼構造物等のモニタリング技術に貢献することで、経済、社会活動に貢献することができ、また、長期信頼性を確保して鋼構造物のモニタリングを実現することで、鋼構造物の供用の経済性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この出願の発明の実施形態として、構造物疲労応力のためのひずみ検出器の被測定金属板に対する金属薄片を介したスポット溶接による取付けを示す概要図である。
【図２】 従来の、ひずみ検出器を被測定金属板に対する取付けの概要図であり、（ａ）は接着剤により直接取付け、（ｂ）は通常の溶接材料を用いてアーク溶接した取付けをそれぞれ示す。
【符号の説明】
１ ひずみ検出用素子箔
２ リード線
３ フッ素樹脂被覆
４ 被測定金属板
５ 接着剤
６ 金属薄片
７ アーク溶接
７ａ スポット溶接
１１ ひずみ検出用素子箔
１２ リード線
１３ コーティング材
１４ 被測定金属板
１５ 接着剤
１６ 鋼板
Ｄ１、Ｄ２ ひずみ検出器
Ｄ ひずみ検出器
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、ひずみ検出器の材料及び取付方法に関し、より詳しくは、構造物疲労応力検出装置としてのひずみ検出器の材料及び取付方法とひずみ検出器の取付構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
従来より、構造物の疲労応力を一層の高信頼性を持って測定することが重要な課題になっている。この疲労応力の検出については、箔ひずみゲージとして知られているひずみ検出器を用いる方法がこれまでに実用化され、その改良の検討が行われてきてもいる。
【０００３】
しかしながら、従来のひずみ検出器を用いた構造物の疲労応力の検出法には、たとえば以下の従来法のように、測定対象とする構造物への取付けに問題があり、精度の高い測定が難しいのが実情であった。
（従来技術１）
従来技術では、ひずみ検出器を構造物に取り付ける方法として接着剤を用いる方法があった。このひずみ検出器の構造物への取り付けに接着剤を用いる方法においては、接着剤が風雨等に長期間曝されると、接着機能を失うという問題があった。
【０００４】
図２は、従来法によって、接着によるひずみ検出器の取付け状況を示すものであるが、図２（ａ）に示すように、ひずみ検出器を構成するひずみ検出用素子箔（１１）には、リード線（１２）が接続され、対象とする被測定金属板（１４）に対し、このものが、直接接着剤（１５）により接着接合され、その際、さらに、コーティング材（１３）により被覆されている。しかしながら、この取付け構造では、コーティング材（１３）や接着剤（１５）が水、海水に曝され、液が浸食して電気抵抗が変化したり、接着剤（１５）の剥離によって、１年程度以下でひずみ計測が不可能になるという事態も生じていた。
【０００５】
すなわち、たとえコーティング材（１３）による被覆が行われたとしても、海水と風雨に曝される実環境に置かれた場合には、海水や風雨により１年程度でコーティング機能や接着剤（１５）の接着力も失われ、ひずみ検出器（Ｄ）が感応しなくなるという問題があった。
（従来技術２）
また、被測定金属板（１４）に対するひずみ検出用素子箔（１１）の接合方法として、接着剤を被測定金属板（１４）に対して直接には使用しないで溶接を行う方法がある。この方法は、図２（ｂ）に示すように、ひずみ検出用素子箔（１１）が接着された鋼板（１６）を被測定金属板（１４）に対してたとえばアーク溶接（７）等により溶接するものである。このような溶接法を採用する場合には、前記の直接的接着の方法に比べて固定機能の長寿化が図られるものの、溶接によって溶接部には引張残留応力が誘起され、この引張残留応力の作用によって、構造物本体（１４）の疲労損傷を引き起こし疲労破壊を生じるという問題を有するものであった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、この出願の発明は、以上のような従来技術の問題点を解決するものとして、第１には、リード線が接続されて、低変態温度溶接材料に接着接合されるひずみ検出器であって、ひずみ検出器は剪断力を介してひずみを伝えるものであり、低変態温度溶接材料である金属片又は金属薄片の表面に接着された上で被覆が施こされ、被測定構造物本体に対して低変態温度溶接材料を介して溶接接合されていることを特徴とするひずみ検出器の取付構造を提供する。
【０００７】
また、この出願の発明は、第２には、ひずみ検出器が、低変態温度溶接材料であるひずみ検出用素子箔と、金属片又は金属薄片と、これにひずみ検出用素子箔を接着する接着剤と、低変態温度溶接材料である金属片又は金属薄片に接着されたひずみ検出用素子箔を密封する手段とにより構成されていることを特徴とする前記のひずみ検出器の取付構造をも提供する。
【００１１】
図１はこの出願の発明の実施の形態を示した例である。この例の場合には、金属薄板（６）は、低変態温度溶接材料と同一材質で作製している。この金属薄板（６）にひずみ検出用素子箔（１）を接着し、テフロン（登録商標）等のフッ素樹脂被覆（３）を施こす。前期と同様のひずみ検出器（Ｄ１）は、ひずみ検出用素子箔（１）、金属薄板（６）、金属薄板（６）にひずみ検出用素子箔（１）を接着する接着剤（５）、及び金属薄板（６）に接着されたひずみ検出用素子箔（１）を密封するフッ素樹脂被覆（３）とから構成されることになる。
【００１２】
耐環境性を満たすようにしたひずみ検出器（Ｄ２）はスポット溶接（７ａ）で被測定金属板（４）に接合される。したがって、実施例１と同様に、環境に起因する液の浸食、接着剤の剥離は生じない。
【００１３】
また、低変態温度溶接材料が溶接部（７ａ）に、圧縮残留応力を誘起するので、通常のスポット溶接のように、引張残留応力に起因する、疲労破壊の問題は生じない。その際、金属薄板（６）と被測定金属板（４）表面の間の距離はスポット溶接によって、零であるので、剪断力のみによって力が伝わり高精度性が保たれる
【００１４】
たとえば以上の第１および第２の実施の形態にも説明したように、低変態温度溶接材料を用いるこの出願の発明のひずみ検出器の取付けによれば、構造物、たとえば機器、設備、自動車等の運輸あるいは搬送機械、さらには建築物等に働く応用を長期にわたって高精度に検出することが可能になる。
【００１５】
なお、この出願の発明において用いられる低変態温度溶接材料としては、この出願の発明者らが開発したもの（特許第３０１０２１１号）をその代表的なものとして例示することができる。このような低変態温度溶接材料は、溶接部において引張残留応力とは反対の圧縮残留応力が誘起され、疲労破壊の問題が生じないものとして定義される。
【００１６】
そして、この出願の発明のひずみ検出器では、剪断力を介してひずみを伝える方法を採用することで、高精度のひずみ検出を実現することができる。
【００１７】
そこで、実際に、上記の実施の形態に沿ってひずみ検出器を取付けた場合について、その効果を検証してみる。従来法との比較結果はたとえば表１のとおりである。なお、低変態温度溶接材料としては表２の組成のものを用いた。
【００１８】
【表１】
【表２】
【００２０】
【発明の効果】
以上、詳しく説明したとおり、この出願の発明によれば、溶接部に圧縮残留応力を誘起できる低変態温度の溶接材料を用いることにより、被測定構造物の疲労破壊の問題を解消し、克服することができる。
【００２１】
また、固定化機能が風雨等で劣化しない溶接を用いていることから、接着剤による直接的接合の場合に生じたような風雨等に長期間曝されたときの接着機能喪失問題を解決することができ、これによって、ひずみ検出器による長期にわたる構造物の疲労応力の測定が可能となる。
【００２２】
したがって、従来より飛躍的に長寿命の固定力を確保し、疲労問題を克服し、高精度化を実現し、鋼構造物等のモニタリングの長期信頼性を確保することができる。鋼構造物等のモニタリング技術に貢献することで、経済、社会活動に貢献することができ、また、長期信頼性を確保して鋼構造物のモニタリングを実現することで、鋼構造物の供用の経済性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この出願の発明の実施形態として、構造物疲労応力のためのひずみ検出器の被測定金属板に対する金属薄片を介したスポット溶接による取付けを示す概要図である。
【図２】 従来の、ひずみ検出器を被測定金属板に対する取付けの概要図であり、（ａ）は接着剤により直接取付け、（ｂ）は通常の溶接材料を用いてアーク溶接した取付けをそれぞれ示す。
【符号の説明】
１ ひずみ検出用素子箔
２ リード線
３ フッ素樹脂被覆
４ 被測定金属板
５ 接着剤
６ 金属薄片
７ アーク溶接
７ａ スポット溶接
１１ ひずみ検出用素子箔
１２ リード線
１３ コーティング材
１４ 被測定金属板
１５ 接着剤
１６ 鋼板
Ｄ１、Ｄ２ ひずみ検出器
Ｄ ひずみ検出器
Claims (2)
- リード線が接続されて、低変態温度溶接材料に接着接合されるひずみ検出器の取付構造であって、ひずみ検出器は剪断力を介してひずみを伝えるものであり、低変態温度溶接材料面に接着された上で被覆が施こされ、被測定構造物本体に対して低変態温度溶接材料を介して溶接接合されていることを特徴とするひずみ検出器の取付構造。
- 請求項１において、ひずみ検出器が、ひずみ検出用素子箔と、金属片又は金属薄片と、これにひずみ検出用素子箔を接着する接着剤と、金属片又は金属薄片に接着されたひずみ検出用素子箔を密封する手段とにより構成されていることを特徴とするひずみ検出器の取付構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003096411A JP3837542B2 (ja) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | ひずみ検出器の取付方法と取付構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003096411A JP3837542B2 (ja) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | ひずみ検出器の取付方法と取付構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004301746A JP2004301746A (ja) | 2004-10-28 |
| JP3837542B2 true JP3837542B2 (ja) | 2006-10-25 |
Family
ID=33408490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003096411A Expired - Lifetime JP3837542B2 (ja) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | ひずみ検出器の取付方法と取付構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3837542B2 (ja) |
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| JP4519703B2 (ja) * | 2005-04-19 | 2010-08-04 | 三菱重工業株式会社 | ひずみゲージ及びひずみゲージ取付方法 |
| JP2009053005A (ja) * | 2007-08-27 | 2009-03-12 | Hitachi Metals Ltd | 半導体歪センサーおよび半導体歪センサーの取付け方法 |
| JP5308060B2 (ja) * | 2008-04-25 | 2013-10-09 | 株式会社日立製作所 | 半導体歪センサー |
| WO2015132840A1 (ja) * | 2014-03-03 | 2015-09-11 | 株式会社日立製作所 | ひずみセンサモジュールまたはひずみ計測システム |
| JP2023067057A (ja) * | 2021-10-29 | 2023-05-16 | ミネベアミツミ株式会社 | 歪みゲージモジュール |
-
2003
- 2003-03-31 JP JP2003096411A patent/JP3837542B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004301746A (ja) | 2004-10-28 |
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