JP5541759B2 - ひずみゲージホルダー - Google Patents

Description

本発明は、ひずみゲージホルダーに関する。

ひずみゲージを配管に取り付けるためのゲージホルダーが、例えば特許文献１に開示されている。当該ゲージホルダーは、センサ取付済のセンサ取付金具と、配管の表面に該センサ取付金具をまっすぐに当接するように配管に固定される取付ベルトを備えた取付金具を有する。該取付金具は、センサ取付金具に備えられた段付ボルトが、取付ベルトに備えられた取付ボスにねじ入れられると、段付ボルトの段が取付ボスに当接して止まることによって、一定の圧力でセンサを測定対象物に押し付けるように構成されている。このゲージホルダーは、トルクレンチなどを用いることなく、一定の圧力でひずみゲージを配管に取り付ける。

特許文献２はヒンジにより開閉自在な２本の腕部を有するアタッチメントと、前記腕部の開閉端に設けられ、該腕部を閉方向に締め付ける締付手段を備えたゲージホルダーを開示する。このゲージホルダーでは、２本の腕部を締め付けると、腕部に取り付けられたセンサが配管に押し付けられる。

特許文献３はＵ字形のクランプが固定ねじで配管の側面に取り付けられる構造のゲージホルダーが開示されている。このゲージホルダーは、クランプの底部と配管の側面が接触する箇所にセンサを備える。

特許文献４は２個の半割リンク形状のフランジを備え、該フランジが備える凹所内が弾性物質で満たされた側面装着加圧力検出装置を開示する。この検出装置では、弾性物質が十分な力でセンサを配管の側面に押し付ける。

さらに、非特許文献１は、配管を挟み込むサンドイッチ式のゲージホルダーや配管にマグネットで固定する方式のゲージホルダーを開示する。

しかしながら、特許文献１が開示するゲージホルダーは、配管の軸方向に配置したセンサを、その上下に配置した段付ボルトで取付ベルトに固定する構造を有するので、センサの上下に測定ができない領域（取付ベルトにより隠される領域）が存在する。このため、配管を溶接で接続した配管溶接部の近傍や曲げ配管の曲がり角近傍ではひずみを測定できないという問題がある。

また、特許文献１が開示するゲージホルダーは、ひずみゲージを予め取り付けた取付金具を用いる構造であるので、多軸測定用のひずみゲージや剪断ひずみ用のひずみゲージ、高温用のひずみゲージなど、測定目的に応じたひずみゲージを取り付けた取付金具をそれぞれ用意しなければならなかった。このため、市販された箔ひずみゲージをそのまま取り付けることができず、汎用性が欠けるという問題もある。

また、配管の径と取付ベルトの径が一致しない場合、取付ベルトにゆがみを生じるので、配管の直径上にある２点における測定が正確にできないという問題もある。さらに、段付ボルトで一定の押付圧を確保するためには、取付ベルトが変形しないように取付ベルトの剛性を高める必要がある。一方、塑性変形させずに取付ベルトを配管に装着するためには取付ベルトの剛性を下げる必要がある。この２つの条件を満たすために、取付ベルトは、取付金具とほぼ９０度の角度をなす位置に切り欠きを備えている。従って、この位置にはひずみゲージを配置できず、同一平面における９０度をなす２点において測定できないという問題もある。

特許文献２が開示するゲージホルダーは、腕部の締め付けにより配管に取り付けられるので、配管溶接部の近傍や曲げ配管の曲がり角近傍でもセンサが配置され得る。しかしながら、配管の直径上にある２点における測定しかできないので、同一平面における９０度をなす２点において測定できないという問題がある。

また、特許文献２が開示するゲージホルダーは、腕部に設けられた切り溝にセンサが取り付けられる構造であるので、切り溝に応じたセンサを予め用意にしなければならない。このため、市販の箔ひずみゲージをそのまま取り付けることができず、汎用性が欠けるという問題もある。

特許文献３が開示するゲージホルダーは、ひずみゲージを押さえる力は、ボルトの挿入方向にしか働かない。そのため、ひずみゲージを均等に押さえつけることのできる位置は、ボルトから周方向９０度に位置する２点のみ、すなわち直径上の２点のみとなる。よって同一平面における９０度をなす２点において、ひずみを測定できないという問題がある。

また、特許文献３が開示するゲージホルダーは、予めひずみゲージが円筒状の固定部材に取り付けられたセンサが使用される構成である。このため、市販された箔ひずみゲージをそのまま取り付けることができず、使用者が所望のひずみゲージを用いるためには、ホルダーを加工する手間を必要とする。

特許文献４が開示するゲージホルダーは、２個の半割リング形状のブラケットを、配管に抱き合わせてボルトで取り付け、リング内側に形成された凹所内に充満した弾性物質がセンサを配管に押し付ける構造である。このホルダーは、特許文献３のホルダーと同様に、ひずみゲージを押さえる力はボルトの挿入方向にしか働かない。そのため、センサを均等に押さえつけることのできる位置は、ボルトから周方向９０度に位置する２点のみ、すなわち直径上の２点のみとなる。よって同一平面における９０度をなす２点において、ひずみを測定できないという問題がある。

非特許文献１が開示するサンドイッチ式のゲージホルダーは、装置が大型かつ装着が困難であるだけでなく、同一平面における９０度をなす２点において測定できないという問題がある。また、同文献が開示するマグネット式のゲージホルダーでは、同一平面にて複数のゲージホルダーを取り付ける場合には、同一の押付圧を確保するのが困難であるという問題もある。

さらに、非特許文献１が開示するゲージホルダーはいずれも剛性基板上にひずみゲージが形成された摩擦型ひずみゲージ用のゲージホルダーである。従って、多軸測定用のひずみゲージや剪断ひずみ用のひずみゲージ、高温用のひずみゲージなど、いわゆる箔ひずみゲージには適用できない。

特開２００７−２２５５１３号公報 特開２００３−１６６８８６号公報 特開２００２−１８８９７０号公報 米国特許第５６１６８４７号公報

森 圭史 Plant Engineer 2011 p16-24

本発明は上記背景技術に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、簡単な構造で、しかも、同一平面のほぼ９０度をなす複数の位置において同時にひずみを測定できるひずみゲージホルダーを提供することにある。

本発明のさらなる目的は、箔ひずみゲージの種類を問わず、また、ゲージホルダーに固有の特別な取付金具を用いることなく市販の箔ひずみゲージを用いることができる汎用性のあるひずみゲージホルダーを提供することにある。

そこで、本発明では、合わせ面を有する２つ以上のブラケット部材からなり筒状の測定対象物の側面に取り付けられるホルダー本体と、測定対象物の側面にひずみゲージを押し付けるゲージ押付部材と、前記ゲージ押付部材に押し付け力を付与する送り機構とからひずみゲージホルダーを構成し、すべての前記ブラケット部材を締結部材にて結合することにより形成される開口部に前記測定対象物を位置させてホルダー本体を測定対象物に取り付け、前記ブラケット部材の少なくとも１つに設けられた前記ゲージ押付部材を誘導する１つ又は２つ以上のガイド溝内にて、前記ゲージ押付部材を前記送り機構にて移動してひずみゲージを測定対象物の側面に押し付けることにしている。

本発明によると、簡単な構成で、９０度のなす角度で複数のガイド溝が形成されたひずみゲージホルダーが提供される。従って、同一平面において９０度をなす複数の位置にてひずみを同時に測定できる。また、本発明のひずみゲージホルダーは、ホルダー本体に設けられたガイド溝内にて誘導されるゲージ押付部材がひずみゲージを測定対象物の側面に押し付ける構造であるので、ホルダー本体は自然落下しない程度に取り付けることができればよい。また、送りねじで押付部材を押し付ける力に負けない程度の剛性を有すればよい。このため、ホルダー本体は金属製である必要はなく、ホルダー本体の軽量化が図られる。

さらに、本発明のひずみゲージホルダーは、ゲージ押付部材がひずみゲージを測定対象物の側面に押し付ける構造であるので、例えば、ゲージ押付部材の押付面に弾性体を設けることにより、その弾性体よりも小さい市販の箔ひずみゲージをそのまま用いることができる。また、ゲージ押付部材の押付面に凹所を設けることにより、剛性基板を有する摩擦型ひずみゲージを用いることもできる。このように、本発明は汎用性のあるひずみゲージホルダーでもある。

図１は本発明の一実施例であるひずみゲージホルダーの分解斜視図である。 図２はひずみゲージホルダーを配管に取り付けた状態を示す説明図である。 図３は同上のひずみゲージホルダーにおける送り機構の断面説明図である。 図４は緩衝材の作用を示す説明図であって、同図（ａ）はゲージ押付部材を押し付ける前の状態を示す図、同図（ｂ）はゲージ押付部材を押し付けた後の状態を示す図である。 図５は他の実施例であるひずみゲージホルダーの斜視図である。 図６は図５のひずみゲージホルダーの一部を拡大した平面図である。 図７は他の実施例であるひずみゲージホルダーの説明図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）はその右側面図である。 図８は他の実施例であるひずみゲージホルダーの斜視図である。 図９は他の実施例であるひずみゲージホルダーの平面図である。 図１０は他の実施例であるひずみゲージホルダーの平面図である。 図１１は他の実施例であるひずみゲージホルダーの説明図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）はその右側面図である。 図１２は他の実施例であるひずみゲージホルダーを一部省略した平面図である。 図１３は他の実施例であるひずみゲージホルダーを一部省略した平面図である。 図１４は他の実施例であるひずみゲージホルダーを一部省略した平面図である。 図１５は他の実施例であるひずみゲージホルダーを一部省略した平面図である。 図１６は本発明の他の実施例であるひずみゲージホルダーの分解斜視図である。 図１７は同上のひずみゲージホルダーにおける送り機構の断面説明図である。 図１８は同上のひずみゲージホルダーを一部省略した平面図である。

本発明のひずみゲージホルダー（以下単に「ゲージホルダー」と称する場合がある。）は、筒状の測定対象物の側面に取り付けられるホルダー本体と、測定対象物の側面にひずみゲージを押し付けるゲージ押付部材と、前記ゲージ押付部材に押し付け力を付与する送り機構を備える。

本明細書において、筒状の測定対象物とは、狭義の意味である内部が空洞となった筒状の測定対象物のみならず、内部が詰まった柱状の測定対象物を含む広義の意味で用いられる。また、その断面形状は、円形であり、矩形状でもあり得る。測定対象物は、例えば、配管であり得る。

本明細書において、ひずみゲージとは当業者が用いる通常の意味で用いられる。ひずみゲージは、薄い絶縁基板上に抵抗体が形成された箔ひずみゲージであり、また、剛性基板を有し、該剛性基板上に直接若しくは間接に抵抗体が形成された摩擦型ひずみケージであり得る。本明細書では、明記がない限り両者を含む広義の意味で用いられる。

ホルダー本体は複数のブラケット部材から構成される。各ブラケット部材は、複数のブラケット部材を結合した場合に測定対象物を配置する開口部が形成される合わせ面を有する。当該合わせ面を合わせて複数のブラケット部材を結合すると、そのほぼ中央に開口部を有する鍔状のホルダー本体が形成される。例えば、それぞれ湾曲した合わせ面を有する２つのブラケット部材を結合すると、その中央に円形の開口部を有するホルダー本体が形成される。この形成された開口部に測定対象物を位置させて、ホルダー本体は測定対象物の側面に取り付けられる。

ホルダー本体は自然落下しない程度に取り付けられればよい。本明細書において、自然落下しない程度に取り付けられるとは、ホルダー本体を測定対象物の側面に完全に密着させる必要がないという意味で用いられる。すなわち、接着剤や取付ねじ、マグネットなどの固定具を用いてホルダー本体を測定対象物の側面に取り付けるのではなく、鉛直方向に配設された配管に取り付けたホルダー本体が自然に（自重で）落ちない程度に取り付ければよいことを意味する。従って、取り付けられたホルダー本体と測定対象物の側面の間に多少の遊びがあってもよい。ひずみゲージは送り機構によって測定対象物の側面に押し付けられるからであり、送り機構によりゲージ押付部材を移動させている間に、ホルダー本体が自然落下しなければ、ひずみゲージを測定対象物の側面に押し付けることができるからである。もっとも、測定対象物の側面にホルダー本体を密接させてもよい。取付作業がより簡単になるからである。

ホルダー本体の材質は特に制約されない。ホルダー本体は、例えば、金属製であり、合成樹脂製である。軽量化のためには合成樹脂製のホルダー本体がより好ましい。用いられる合成樹脂として、例えば、アクリル樹脂、ナイロン樹脂、デルリン樹脂、ＰＥＥＫ樹脂（polyetheretherketone樹脂）が例示される。また、ＰＥＥＫ樹脂のような耐熱性に優れた樹脂が望ましい。本発明のひずみゲージホルダーは、送り機構がゲージ押付部材を移動させてひずみゲージを取り付ける機構であるので、金属に比較して小さな剛性しか有しない合成樹脂が採用し得る。

開口部の形状は、測定対象物の断面形状に応じて設計される。例えば、測定対象物が円柱状又は円筒状であれば開口部の形状は円形であり、測定対象物が角柱又は角筒状であれば矩形状である。もっとも、開口部の大きさと測定対象物の外径が完全に一致する必要はなく、上記の理由により開口部が測定対象物の外径よりも多少大きくても、小さくてもよい。

ブラケット部材を組みあわせて形成されるホルダー本体の平面形状は特に制約されず、例えば、略円形状、略矩形状、略六角形状であり得る。従って、例えば２つのブラケット部材からホルダー本体を構成する場合、各ブラケット部材はこれらを２つに分割した形状を有する。また、分割する位置は任意であり、ブラケット部材の平面形状は、対称又は非対称に分割された形状を有する。例えば、対称に分割した場合、各ブラケット部材の平面形状は、略半円状であり、矩形状であり、略台形状であり、略Ｌ形状であり得る。

ブラケット部材は、ガイド溝内にてゲージ押付部材が移動できる厚みを有する。その厚みはゲージ押付部材の厚みとほぼ等しい厚みであり、厚くてもよい。また、ゲージ押付部材の厚みよりも薄く、ゲージ押付部材がブラケット部材よりも飛び出る厚みでも差し支えない。

ブラケット部材を結合する締結部材は、結合した状態を保持できればその構造は問われず、例えば、ねじであり、ボルトとナットであり、スナップ錠であり得る。スナップ錠は、キャッチクリップ、パチン錠などとも称される。スナップ錠は、２つの部品から構成され、一方の部品はリング状の引っかけ部材を有し、他方の部品は該引っかけ部材を引っかける受け部材を有する。各ブラケット部材の側面に取り付けられた２つの部品を締結すると、２つのブラケット部材が互いに引き寄せられる。この作用により、ホルダー本体が測定対象物の側面に取り付けられる。また、スナップ錠はバネなどの弾性部材を有することもある。該スナップ錠では２つの部品を締結すると弾性部材に復元力が生じる。締結部材はこのようなスナップ錠でもあり得る。弾性部材を有するスナップ錠であれば、開口部が測定対象物の外径よりも小さくても、測定対象物にブラケット部材を取り付けることができるからである。

ホルダー本体は、例えば４つのブラケット部材からも構成され得る。この場合、ホルダー本体は、形状の異なる大小２種類のブラケット部材を有する。例えば、大きなブラケット部材は平面視でＴ字状の形状を有し、小さなブラケット部材は平面視で矩形状を有する。２つの大きなブラケット部材が２つの小さなブラケット部材を挟みながら結合すると、その中央に矩形状の開口部を有するホルダー本体が形成される。

また、ホルダー本体は、板状、好ましくは薄板状の枠形成部材から構成されたブラケット部材を組み合わせて構成され得る。枠形成部材は幅の細い部材であって、枠形成部材はガイド溝の淵を形成する。このようなブラケット部材を組み合わせて、ホルダー本体を構成し得る。ブラケット部材の水平断面（平面）を小さくして、ホルダー本体の小型化を図り、狭いスペースでも取り付け可能にするためである。

このように、ホルダー本体は２つ以上のブラケット部材の組み合わせにより形成される。なお、ホルダー本体を形成するブラケット部材の間は多少の隙間があってもよく、また、スナップ錠のような締結部材を用いた場合には、それによる結合力を補うために、ブラケット部材の合わせ面の間に板材のような隙間調整部材が配置される場合もある。

ホルダー本体はゲージ押付部材を誘導するガイド溝を有する。ガイド溝の数は少なくとも１つであり、好ましくは２つであり、３つであり、４つであり得る。２つ以上の場合には、好ましくはガイド溝のなす角度が９０度となるように、ガイド溝が設けられる。同一平面上における９０度をなす複数の点で、ひずみを同時に測定するためである。

各ガイド溝は、測定対象物の側面に向けて開放される。また、各ガイド溝は天面及び／または底面を備えていてもよい。すなわち、ガイド溝はその一部が孔状であってもよい。また、ガイド溝は、ゲージ押付部材のガイド溝内における自由な回転を抑え、ゲージ押付部材がガイド溝内をほぼまっすぐに移動できる幅を有する。

ガイド溝の位置は、ブラケット部材の構造や必要とされるガイド溝の数により適宜決められる。例えば２つのブラケット部材から構成されるホルダー本体は、例えば、それぞれ１つのガイド溝を有する２つのブラケット部材が組み合わされる。また、例えば９０度の角度をなす２つのガイド溝を有するブラケット部材とガイド溝を有しないブラケット部材が組み合わされる。また、２つのガイド溝を有する２つのブラケット部材が組み合わされる。さらに、４つのブラケット部材から構成されるホルダー本体では、例えば、それぞれ１つのガイド溝を有する４つのブラケット部材が組み合わされる。また、それぞれ１つのガイド溝を有する２つの大きなブラケット部材とガイド溝を有しない２つの小さなブラケット部材が組み合わされる。また、１つのガイド溝を有する大きなブラケット部材と、１つのガイド溝を有する小さなブラケット部材と、ガイド溝を有しない大きなブラケット部材と、ガイド溝を有しない小さなブラケット部材とが組み合わされる。そして、２つのブラケット部材を組み合わせて、ガイド溝が形成される場合もある。

このように、同一平面において９０度をなす複数点で同時にひずみを測定するために、１つ又は複数のガイド溝を有するブラケット部材やガイド溝を有しないブラケット部材が適宜組み合わせられる。また、２つのガイド溝のなす角度は必ずしも９０度でなく、適宜定めることもできる。

各ガイド溝には、ひずみゲージを測定対象物の側面に取り付けるためのゲージ押付部材及び該ゲージ押付部材を移動させる送り機構が任意的に備えられる。言い換えると、すべてのガイド溝がゲージ押付部材や送り機構を備える必要はない。ひずみゲージの取り付けに必要なガイド溝が送り機構等を備えていれば十分だからである。

ブラケット部材は、当該ガイド溝の延長線上に、送り機構を構成するブシュを挿通させるための貫通孔を有する。

ゲージ押付部材は、ガイド溝内を移動してひずみゲージを測定対象物の側面に押し付ける機能を果たす。ゲージ押付部材の厚みは、ひずみゲージの軸を測定対象物の軸方向に配置した場合にひずみゲージを均一な押付圧で測定対象物の押し付けることができる厚さである。より具体的に言えば、箔ひずみゲージを取り付ける場合には、ゲージ押付部材の押付面が箔ひずみゲージ全体を押し付けることができる厚さである。また、摩擦型ひずみゲージを取り付ける場合は、ゲージ押付部材の押付面が摩擦型ひずみゲージの一部を押し付けるだけでもよく、ひずみゲージの軸方向長さと同じ程度かそれよりも短い厚みである。

ゲージ押付部材は、その押付面（測定対象物に向かう面）には、箔ひずみゲージの取り付け用としてシリコーンゴムなどの弾性体からなる緩衝材が備えられる。緩衝材は、好ましくは接着剤でゲージ押付部材の押付面に固定される。箔ひずみゲージはこの緩衝材と測定対象物の間に挟まれる。緩衝材の厚みは、弾性体のヤング率や下記に述べる凹所の深さに応じて適宜調整される。また、緩衝材は、透明ないし半透明の弾性体が好ましい。箔ひずみゲージの向きや位置などの状態を目視で確認しながら、押し付けることができるからである。箔ひずみゲージは、ゲージホルダーを設置にする際に緩衝材と測定対象物の間に配置される場合や、また、予め緩衝材に接着剤などで箔ひずみゲージが固定された後に、ゲージホルダーが取り付けられる場合がある。

ゲージ押付部材はその押付面に緩衝材を配置するための凹所を有することがある。凹所は、好ましくは、逃げ空間を有する。逃げ空間は、ゲージホルダーを平面から見た場合に、凹所の左右方向（圧縮方向と交差する方向）に設けられる。逃げ空間は、緩衝材が測定対象物の側面に押し付けられた場合に、凹所の深さ（緩衝材の圧縮方向）と同じ厚さに変形するための空間、つまり圧縮変形した緩衝材を逃がすための空間である。ゲージ押付部材の先端が測定対象物の側面に当接した場合には、緩衝材が圧縮変形して、その厚さは凹所の深さと同じになる。この結果、複数の箇所に配置された各ひずみゲージは同一圧力で押し付けられ、作業者によらず一定の圧力で箔ひずみゲージが取り付けられる。すなわち、緩衝材の厚みをｄ、凹所の深さをｋｄ（０＜ｋ＜１）とすると、送り機構によりゲージ押付部材の先端が測定対象物の側面に当接すると、緩衝材の厚みはｋｄ（０＜ｋ＜１）となる。このとき、弾性体のヤング率がＥ（ＫＰａ）であると、ひずみゲージを押し付ける圧力は、理論上、Ｅ×（１−ｋ）（ＫＰａ）となる。このように、ゲージ押付部材の先端が当接するまで送り機構でゲージ押付部材を移動すると、常に同じ圧力でひずみゲージが測定対象物に押し付けられる。

逃げ空間を設けた場合、凹所の深さを逃げ空間の深さよりも深くするのが好ましい。両者の深さの違いによりできる段差が位置決めの役割を果たし、緩衝材の配置が容易になるからである。もっとも、凹所の深さと逃げ空間の深さが同一であってもよい。すなわち、凹所と逃げ空間の境界の段差をなくし、両者の底面を揃えてもよい。また、逃げ空間は任意的であり、ゲージ押付部材は緩衝材配置用の凹所のみを有する場合もあり得る。さらに、凹所も任意的であり、ゲージ押付部材は、平面となったゲージ押付部材の押付面に緩衝材を有する場合もあり得る。

また、上記のように凹所と逃げ空間によりひずみゲージの押付力を一定にするのではなく、送り機構の送りねじの長さを調整して、一定の圧力で測定対象物の側面にひずみゲージを押し付けることもできる。この場合には、一定の厚みを有する緩衝材を凹所内に備えたゲージ押付部材や凹所を有しない押付面に緩衝材が備えられたゲージ押付部材が用いられる。

ゲージ押付部材がその押付面に凹所を有しない場合、すなわち、押付面が平らな場合には、好ましくはガイド溝に幅広部である逃げ空間が備えられる。逃げ空間は、測定対象物の近い位置に備えられる。この逃げ空間はガイド溝の溝幅を広げることで形成される。逃げ空間は、緩衝材が測定対象物の側面に押し付けられた場合に、緩衝材がブラケット部材に当たることなく圧縮変形できる大きさを有する。この場合、ひずみゲージの押付力を一定にするために、例えば、ゲージ押付部材の押付位置を示す印がブラケット部材の表面に設けられる。

摩擦型ひずみゲージの取り付けのためには、ひずみゲージ取付用の凹所がゲージ押付部材に設けられる。この凹所の深さは摩擦型ひずみゲージの厚さよりも浅い。摩擦型ひずみゲージを取り付ける場合には、緩衝材を介さずにゲージ押付部材のひずみゲージの押付面と測定対象物の側面にひずみゲージが配置される。

ゲージ押付部材は、耐熱性や剛性を確保するため、例えば、アルミニウムや銅、鉄、アルミニウム合金やステンレス合金などの金属から作製される。軽量化の観点から、アルミニウム合金が好ましい。また更なる軽量化を図るために、ホルダー本体に用いられる材質と同様の合成樹脂も採用され得る。

送り機構は、ホルダー本体の外側から、ゲージ押付部材をガイド溝内にて移動させる機構である。送り機構は、例えば、送りねじとブシュを備える。ブシュは、円筒部と鍔状部を有する。円筒部の内面はねじ山を有する。鍔状部は円筒部の先端に備えられる。ブシュは、ブラケット部材に設けられた貫通孔にガイド溝の側から挿入される。鍔状部の存在によりその挿入は制約される。送りねじは、ブラケット部材の外側からブシュにねじ入れられる。ゲージ押付部材は、その背面（ひずみゲージの押付面の反対面）にねじ穴を有し、送りねじのナットの機能を有する。

送りねじを緩める方向（反時計方向）に回すと、ガイド溝によりその回転が制約されたゲージ押付部材がガイド溝内を測定対象物に向かって移動し、ひずみゲージを測定対象物の側面に押し付ける。このように、送り機構はゲージ押付部材に押し付け力を付与する。また、送りねじを締める方向（時計方向）に回すと、ゲージ押付部材がガイド溝内を反対方向に移動し、付与された押し付け力が緩められる。

送り機構は、送りねじと螺合するナットを有することがある。当該ナットはブシュとゲージ押付部材との間に備えられる。このナットにより、貫通孔内でブシュが緩むこと、すなわち送りネジだけが回転しブシュが回転しないことが抑えられ、ゲージ押付部材の移動が円滑に行われる。

本発明のひずみゲージホルダーは、ホルダー本体が有するガイド溝内においてゲージ押付部材を移動させてひずみゲージを押し付ける構造であるので、構成が比較的簡単であり、ホルダー本体の軽量化が図られる。また、ゲージホルダーを配管の側面方向から配管に取り付けることができるので、取付作業が容易である。そして、緩衝材の介在を問わず、ゲージ押付部材と測定対象物との間でひずみゲージが挟持されるので、専用の取付部材を使用することなく市販されている箔ひずみゲージを使用できる。

さらに、本発明のひずみゲージホルダーの厚みは、ひずみゲージの鉛直方向の長さとほぼ同じ程度の厚みに抑えられる。すなわち、ゲージホルダーの厚みは、ゲージ押付部材をガイド溝内にて移動させられる厚みを有していればよいので、ゲージホルダーの必要最小限の厚みはゲージ押付部材の厚みである。従って、箔ひずみゲージ取付用の場合、ゲージ押付部材の押付面が箔ひずみゲージの全面を押し付けることができなければならないので、ゲージホルダーに最小限必要な厚みは箔ひずみゲージの鉛直方向の長さよりもわずかに長い厚みである。また、摩擦型ひずみゲージ取付用の場合、ゲージ押付部材の押付面の厚みは摩擦型ひずみゲージよりも短くても差し支えないので、ゲージホルダーに最小限必要な厚みは、摩擦型ひずみゲージの鉛直方向の長さと同程度かそれよりもわずかに短い厚みに抑えられる。このように、ひずみゲージホルダーの上下にはひずみ量を測定できない領域がほとんど存在せず、配管接続部や配管の曲がり角の近傍においても測定が可能になる。

これらに加え、複数のガイド溝が同一平面上に設けられるので、簡単な構成のゲージホルダーでありながら、同一平面上における９０度をなす複数の点で、曲げ、圧縮・引っ張り、ねじりなどのひずみが同時に計測され得る。

次に下記の実施例に基づき本発明についてさらに詳細に説明する。もっとも、下記の実施例は例示であり、本発明は下記の実施例に限定されないのは言うまでもない。

図１は本発明の一実施例である箔ひずみゲージ取付用のゲージホルダーの分解斜視図、図２はゲージホルダーを配管に取り付けた状態を示す説明図、図３は当該ゲージホルダーの送り機構の断面説明図である。このゲージホルダー１は、箔ひずみ用のゲージホルダー１である。ホルダー本体１０はＰＥＥＫ樹脂製の２つのブラケット部材１１を有する。２つのブラケット部材１１は同じ大きさであり、各ブラケット部材１１の平面形状は略台形状である。各ブラケット部材１１の合わせ面はその中央に平面視で半円を描く曲面部１５を有している。２つのブラケット部材１１を結合すると、ほぼ中心に略円形の開口部１６を有するホルダー本体１０が形成される。ブラケット部材１１は、箔ひずみゲージ２の鉛直方向長さと同程度の厚みを有する。

２つのブラケット部材１１は、その側面に２組の締結部材であるスナップ錠１３を有する。図に示すスナップ錠１３は、リング部材とバネを備えた部品１３ａと、リング部材を係止するフック状部品１３ｂとから構成される。

各ブラケット部材１１は、それぞれ９０度をなす角度で２つのガイド溝１２を有している。それぞれのガイド溝１２はその一端を配管３の側面に向けて開放されている。２つのブラケット部材１１を結合すると、９０度をなす角度で４つのガイド溝１２を有するホルダー本体１０が形成される。また、ブラケット部材１１のガイド溝１２を構成する側面と配管３の側面に向かう面が交差する角は面取り加工が施されている。このため、ブラケット部材１１でひずみゲージに損傷を与えずに、ブラケット部材１１の周方向の位置調整が行いやすくなっている。ブラケット部材１１のガイド溝１２の延長線上には、ブシュ３２を挿通させるための貫通孔１４が設けられている。

各ガイド溝１２には、送りナットの機能を有するゲージ押付部材２１が備えられる。ゲージ押付部材２１は、アルミニウム合金から直方体状に作製されている。ゲージ押付部材２１は、ひずみゲージ２の押付面に凹所２２を有し、ゲージ押付部材２１のガイド溝１２と対向する側面とその押付面が交差する角は面取り加工が施されている。また、ゲージ押付部材２１は、その背面（押付面の反対面）に、送りねじ３１をねじ入れるねじ穴３３を有する。

ゲージ押付部材２１は、凹所２２の左右方向（緩衝材２４が広がる方向）に逃げ空間（切り欠き部）２３を有する。また、図４（ａ）に示すように、凹所２２の深さｋｄ（０＜ｋ＜１)は逃げ空間２３の深さよりも深くなっている。この結果、凹所２２の底面（深さ面）と逃げ空間２３の底面（深さ面）の境界には段差が生じている。凹所２２内には、半透明のシリコーンゴムからなる厚さｄの緩衝材２４（ヤング率Ｅ（ＫＰａ））が備えられている。逃げ空間２３は、同図（ｂ）に示すように、ゲージ押付部材２１が配管３の側面に押し付けられた際に、凹所２２内に配置された緩衝材２４が収まる大きさに設計されている。

送り機構は、図３に示すように、蝶ねじからなる送りねじ３１とブシュ３２を備える。ブシュ３２は、内面にねじ山が切られた円筒部３２ａと、円筒部３２ａの先端に備えられた鍔状部３２ｂを有する。ブシュ３２は、ガイド溝１２からブラケット部材１１の貫通孔１４に挿入され、ブラケット部材１１の外側から挿入された送りねじ３１にねじ止めされる。送りねじ３１は、ひずみゲージ２を配管３の側面に押し付けることができる十分な長さを有し、ブシュ３２から飛び出た送りねじ３１の先端はゲージ押付部材２１背面のねじ穴３３にねじ入れられる。

ゲージホルダー１は、２組のスナップ錠１３を結合して、図２に示すように、配管３の側面に取り付けられる。ホルダー本体１０は鉛直方向に配設された配管３の側面に緩やかに取り付けられるが、ゲージホルダー１は自然落下しない。送りねじ３１を締めることによって、実質的にホルダー本体１０が配管３の側面に押し付けられるからである。

このように本発明のゲージホルダー１は箔ひずみゲージ２の鉛直方向の長さとほぼ同じ程度の厚みしか有しないので、図２に示すように、配管３の径が膨らむことが多い配管接続部の近傍に困難なく取り付けられる。また、ブラケット部材１１の側面にて２つのブラケット部材１１を結合することで配管３に取り付けられるので、取付作業も容易である。

また、ゲージ押付部材２１の押付面には逃げ空間２３が設けられているので、ゲージ押付部材２１が配管３の側面に押し付けられた際には、箔ひずみゲージ２はＥ×（１−ｋ）（ＫＰａ）の押付圧で配管３の側面に押し付けられる。

図５は本発明の他の実施例であるゲージホルダー１の斜視図、図６は当該ゲージホルダー１の一部を省略した平面図である。このゲージホルダー１における２つのブラケット部材１１は、２つのブラケット部材１１を結合させるための対をなす結合部１７を備える点で、実施例１のゲージホルダー１と異なっている。一方の結合部１７はねじ穴３５を有し、２つのブラケット部材１１は固定ねじ３４で結合される。このように、固定ねじ３４からなる締結部材によってゲージホルダー１を配管３の側面に取り付けることもできる。

このゲージホルダー１では、逃げ空間２３の底面（深さ面）と緩衝材配置用の凹所２２の底面（深さ面）の境界に段差がなく、逃げ空間２３の底面が傾斜面となっている。このため、緩衝材２４の広がりが逃げ空間２３内で収まりやすく、圧縮した緩衝材２４が配管３の側面に密着しやすくなる。また、逃げ空間２３や凹所２２の加工も容易である。

図７（ａ）は他の実施例であるゲージホルダー１の平面図、同図（ｂ）はその正面図、同図（ｃ）はその右側面図である。このゲージホルダー１では、実施例１の蝶ねじによる送りねじ３１に変えて、キャップボルトによる送りねじ３１が用いられている。キャップボルトはアルミニウム合金から作製されており、実施例１のゲージホルダー１に比べて軽量化が図られている。このように、キャップボルトを送り機構に用いることもできる。なお、図７は締結部材であるスナップ錠が省略されて描かれている。

図８は他の実施例であるゲージホルダー１の斜視図である。このホルダー本体１０は、一方のブラケット部材１１が２つのガイド溝１２を有し、他方のブラケット部材１１はガイド溝１２を有しない点で、実施例１のホルダー本体１０と異なる。なお、図８には締結部材であるスナップ錠は描かれていない。このゲージホルダー１においても、２つのガイド溝１２は９０度をなす角度でブラケット部材１１に設けられているので、簡単な構造のゲージホルダーでありながら、同一平面上における９０度をなす２点におけるひずみを同時に計測できる。

図９は他の実施例であるゲージホルダー１の平面図である。ホルダー本体１０は２つのブラケット部材１１を有し、各ブラケット部材１１の平面形状は略Ｌ字形状である。２つのブラケット部材１１が締結部材である固定ねじ１３で結合されると、２つのブラケット部材１１で囲まれた矩形状の開口部１６を有するホルダー本体１０が形成される。

各ブラケット部材１１は２つのガイド溝１２を有する。１つのガイド溝１２はＬ字を形成する２辺のうち１辺に、１つのガイド溝１２は残る１辺に設けられ、２つのガイド溝１２は９０度をなす角度で設けられている。各ガイド溝１２の一端は矩形管３の側面に向けて開放されている。

このゲージホルダー１は、ブラケット部材１１の結合により形成された矩形状の開口部１６を有するので、断面が矩形状である測定対象物に対してひずみゲージ２が取り付けられる。

図１０は他の実施例であるゲージホルダー１の平面図である。ホルダー本体１０は４つのブラケット部材１１ａ，１１ｂを有する。２つの大きなブラケット部材１１ａは同形同寸であり、その平面形状は略Ｔ字形状である。残る２つの小さなブラケット部材１１ｂも同形同寸であり、その平面形状は略矩形状である。２つの大きなブラケット部材１１ａが２つの小さなブラケット部材１１ｂを挟みながら、ボルト１３で結合されると、４つのブラケット部材１１ａ，１１ｂで囲まれた矩形状の開口部１６を有するホルダー本体１０が形成される。４つのブラケット部材１１ａ，１１ｂはそれぞれガイド溝１２を有し、各ガイド溝１２の一端は矩形管（図示せず）の側面に向けて開放されている。このように４つのブラケット部材１１を組み合わせてホルダー本体１０を構成することもできる。

図１１（ａ）は他の実施例であるゲージホルダー１の平面図、同図（ｂ）はその正面図、同図（ｃ）はその側面図である。ホルダー本体１０は２つのブラケット部材１１ｃ，１１ｄを有する。それぞれのブラケット部材１１ｃ,１１ｄは薄板状の枠形成部材から形成されている。この枠形成部材は平面視では幅の細い部材である。一方のブラケット部材１１ｃは一つのガイド溝１２を有する。このブラケット部材１１ｃを形成する枠形成部材はガイド溝１２の淵を形成するように曲げられている。さらに、ブラケット部材１１ｃの合わせ面は、ガイド溝１２の左右に開口部１６を形成する湾曲面１５を有し、その先には外側に延びた平坦面となった合わせ部１５ａを有する。そして当該平坦面となった合わせ部１５ａの端部は、他方のブラケット部材１１ｄの突起１８を噛み合わせるための切り欠き１８ａを備える。

一方のブラケット部材１１ｄも薄板状の枠形成部材から形成されている。この枠形成部材も平面視で幅の細い部材であって、その合わせ面の中央には外側に膨らむ湾曲面１５を有する。また、ブラケット部材１１ｄはガイド溝を有さず、この湾曲面１５の両側にそれぞれ、他方のブラケット部材１１ｃの平坦となった合わせ面１５ａと合わせられてガイド溝１２を形成する平面視でＬ字状の突起１８を有する。突起１８は、ブシュ３２を挿通させる貫通孔１４を有する。

ブラケット部材１１ｃの切り欠き１８ａとブラケット部材１１ｄの突起１８が噛み合わされて、固定ねじ１３で２つのブラケット部材１１ｃ,１１ｄが結合されると、ブラケット部材１１ｃの湾曲面１５と、ブラケット部材１１ｄの湾曲面１５とから、その中央に配管３が配置される略円形状の開口部１６が形成されたホルダー本体１０が形成される。また、ブラケット部材１１ｃの合わせ面とブラケット部材１１ｄの突起１８を構成するブラケット部材１１ｄの内側の側面からガイド溝１２が形成される。こうして、２つのブラケット部材１１ｃ,１１ｄの組み合わせによって、ホルダー本体１０には３つのガイド溝１２が形成される。

ブラケット部材１１ｃは、枠形成部材がガイド溝１２を形成する箇所の外側側面と合わせ部１５ａが形成された箇所（湾曲面１５が形成された箇所）の枠形成部材の外側側面とで形成されるコーナに薄板状のリブ１９を有している。また、ブラケット部材１１ｄは、湾曲面１５が形成された箇所の外側側面と突起１８の外面とで形成されるコーナに薄板状のリブ１９を有している。これらのリブ１９はホルダー本体１０の強度を補強する。これらのリブ１９は必須のものではなく、必要に応じて設けられる。

このホルダー本体１０の厚みはゲージ押付部材２１の厚みよりも薄く、ホルダー本体１０は板状の枠形成部材から作製されているので、全体として小さなゲージホルダーとなっている。このために、実施例１のケージホルダー１に比べて全体として軽量化が図られている。また、ブラケット部材１１ｄは、突起１８を有するものの、全体としてはほぼ一本の柱状の部材から作製されているのと変わらない。このために、取り付ける配管３の背後に壁などの障害物が存在して配管３の背後のスペースが狭い場合などでも、配管３の背後にブラケット部材１１ｄを配置できる。その結果、ひずみゲージを極めて容易に取り付けることができる。

図１２は他の実施例であるゲージホルダー１の一部を省略した平面図である。このゲージホルダー１のゲージ押付部材２１は凹所２２を備えるが、逃げ空間２３を備えない。凹所２２には緩衝材２４が配置され、緩衝材２４がひずみゲージ（箔ひずみゲージ）２を配管３の側面に押し付ける。このような逃げ空間２３を備えないゲージ押付部材２１も使用され得る。

図１３は他の実施例であるゲージホルダー１の一部を省略した平面図である。このゲージホルダー１のゲージ押付部材２１における凹所２２の底面（深さ面）と逃げ空間２３の底面（深さ面）は同じ平面をなし、両者の境界には段差はない。つまり、このゲージ押付部材２１は、あたかも緩衝材２４の幅よりも広い幅を有する凹所に緩衝材２４が配置された構造をしている。このような単純な構造を有するゲージ押付部材２１も採用され得る。

図１４は他の実施例であるゲージホルダー１の一部を省略した平面図である。このゲージホルダー１のゲージ押付部材２１は凹所２２も逃げ空間２３も有さず、平坦面となった押付面に緩衝材２４が直接備えられている。また、緩衝材２４の押付面は測定対象物である配管の側面の曲率とほぼ等しい曲率を有する。このような単純構造のゲージ押付部材２１も採用され得る。

図１５は他の実施例であるゲージホルダー１の一部を省略した平面図である。このゲージホルダー１のゲージ押付部材２１は、摩擦型ひずみゲージ取付用のゲージ押付部材２１である。ゲージ押付部材２１の押付面はひずみゲージ２を配置するための凹所２５を備えている。凹所２５の深さは、摩擦型ひずみゲージ２の剛性基板２ａの厚さとほぼ同じである。ゲージ押付部材２１の厚みは、摩擦型ひずみゲージ２の軸方向の長さとほぼ等しい。このような凹所２５を備えたゲージ押付部材２１を用いれば、摩擦型ひずみゲージ２にも適したひずみゲージホルダー１が提供される。

図１６は他の実施例であるゲージホルダー１の分解斜視図である。このゲージホルダー１は２つのブラケット部材１１が、カバーボルト３６とブラケット部材１１に設けられたネジ孔３７とからなる２組の締結部材で配管３に取り付けられる。このゲージホルダー１における送り機構の構成は実施例１のゲージホルダー１の構成とほぼ同様であるが、次の点で異なっている。第１に、図１７に示すように逃げ空間（ガイド溝１２の幅広部）２３がガイド溝１２に設けられている。逃げ空間２３は、ガイド溝１２の溝幅を配管３に近い位置にて左右に広げることで形成されている。逃げ空間２３は、緩衝材２４が圧縮変形した場合に、緩衝材２４がブラケット部材１１に接触しない程度の大きさを有する。第２に、ゲージ押付部材２１の押付面は平坦な鉛直面であり、押付面に緩衝材２４が接着剤で固定されている。第３に、図１８に示すように、送り機構はブシュ３２の回転を抑えるための緩み止めナット３５を備えている。

このゲージホルダー１では、逃げ空間２３がゲージ押付部材２１ではなく、ガイド溝１２に設けられている。逃げ空間２３をゲージ押付部材２１に設けた場合では、一定の押圧力を得るために、緩衝材２４を設けるための凹所２２の深さと緩衝材２４の厚みと緩衝材２４のヤング率の関係を考慮しなければならない。一方、逃げ空間２３をガイド溝１２に設けた場合では、凹所２２の深さを考慮しなくてもよいので、緩衝材２４の材質選択が容易になる。この場合、ゲージ押付部材２１が箔ひずみゲージ２を配管３に押し付ける力を一定に担保するために、ブラケット部材１１の上面に、ゲージ押付部材２１の移動位置を示す印６が設けられている。この印６は例えば図示するような線状の印であり、三角マークでもよい。すなわち、このゲージホルダー１では、ゲージ押付部材２１の押付面を印６まで移動させることで、一定の押付力で箔ひずみゲージ２を配管３に押し付けることができる。また、箔ひずみゲージ２は緩衝材２４に接着剤に固定されている。このため、箔ひずみゲージ２の装着も容易に行える。

締結部材を構成する各ネジ孔３７は、その一部にカバーボルト３６と螺合する雌ねじを有する。２つのブラケット部材１１の結合時には、カバーボルト３６は予め一方のブラケット部材１１のネジ孔３７に螺合される。そして、２つのブラケット部材１１が配管３にあてがわれた後に、カバーボルト３６は他方のブラケット部材１１のネジ孔３７にねじ入れられる。カバーボルト３６と２つのネジ孔３７とからなる締結部材では、ブラケット部材１１のネジ孔３７に螺合された状態で２つのブラケット部材１１が結合されるので、ホルダー本体１０の装着時にカバーボルト３６を落下させるおそれがない。

また、ブラケット部材１１は、箔ひずみゲージ２のリード４を固定するための抑え具５を備える。そして、２つのブラケット部材１１は、それぞれ対となる挿入ピン４１と挿入ピン４１が挿入される孔４２を備えている。対となる挿入ピン４１と挿入ピンが挿入される孔４２が、ゲージホルダー１の配管３への装着を容易にしている。

なお、図１７では一つの箔ひずみゲージ２のみが描かれていないが、上記のように、必要な数の箔ひずみゲージ２が備えられる。また、ガイド溝１２やガイド溝１２に構成される送り機構の数、リード４の抑え具５の数も適宜決められる。また、実施例１〜１１に示したゲージホルダー１においても、それぞれブシュ３２の緩み止めナット３５やリード４の抑え具５が備えられることもある。

本発明によると、簡単な構成でしかも軽量のひずみゲージホルダーが提供される。しかも、同一平面において９０度をなす複数の点において同時にひずみが測定できるゲージホルダーが提供される。

２ ひずみゲージ
３ 測定対象物である配管又は矩形管
５ リードの抑え具
１１ ブラケット部材
１２ ガイド溝
２１ ゲージ押付部材
２２ 凹所
２３ 逃げ空間
２４ 緩衝材
３１ 送りねじ
３２ ブシュ

Claims (6)

1. 筒状の測定対象物の側面に取り付けられるホルダー本体と、
   測定対象物の側面にひずみゲージを押し付けるゲージ押付部材と、
   前記ゲージ押付部材に押し付け力を付与する送り機構を備え、
   前記ホルダー本体は２つ以上のブラケット部材からなり、
   それぞれの前記ブラケット部材は前記測定対象物を位置させる開口部を形成するための合わせ面を有し、当該合わせ面が合わせられてすべての前記ブラケット部材が締結部材にて結合することにより形成された開口部に前記測定対象物を位置させて、前記ホルダー本体が測定対象物に取り付けられ、
   前記ブラケット部材の少なくとも１つは、前記ゲージ押付部材を誘導する１つ又は２つ以上のガイド溝を有し、
   前記送り機構は、前記ガイド溝内で自由回転が抑えられた前記ゲージ押付部材の背面に備えられたねじ穴と、鍔状部を有し前記ブラケット部材に形成された貫通孔に挿通されるブシュと、当該ブシュにねじ入れられる送りねじを有し、
   前記ブシュにねじ入れられた送りねじが前記ゲージ押付部材の背面のねじ穴にねじ入れられることで、該ガイド溝内にて前記ゲージ押付部材を移動させてひずみゲージを測定対象物の側面に押し付けるひずみゲージホルダー。
2. 前記ゲージ押付部材は、ひずみゲージの押付面に弾性体からなる緩衝材を備えた請求項１に記載のひずみゲージホルダー。
3. 前記ゲージ押付部材は、ひずみゲージの押付面に前記緩衝材を配置する凹所を備えた請求項２に記載のひずみゲージホルダー。
4. 前記凹所は、圧縮された前記緩衝材を逃がすための切欠部を備えた請求項３に記載のひずみゲージホルダー。
5. 前記ゲージ押付部材は、ひずみゲージの押付面にひずみゲージ配置用の凹所を備えた請求項１に記載のひずみゲージホルダー。
6. 前記ガイド溝は、圧縮された前記緩衝材を逃がす幅広部を備えた請求項２に記載のひずみゲージホルダー。

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