JP6810142B2 - 経験した引張ひずみ及び/又はせん断ひずみを測定する伸縮性ひずみゲージを備えるねじ - Google Patents
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Description
−実装されている装備が複雑であること、
−コントロールバーの場合に、ねじがねじ山が付いた部品の内部へと突き通されて、脆化すること、
−測定がねじの長さに依存し、ねじの各種類に従って応力を算出する必要があること、及び
−この技術を適用できるのは比較的大きなねじのみであり、また、引張応力しか計測できないこと。
−ゲージが、ねじと、概して金属製であるねじ留めされる部品との間に挟まれて送信が妨げられることから、ゲージと外部の表示装置との間の無線通信が困難であること、
−ゲージが締め付けの間に僅かしか変形しないため、測定可能な信号を得るにはヘッドを強く変形させなければならないこと、
−ゲージが、締め付け圧力が付加される領域内において、ヘッドの下方に配置されるため、破損しやすいこと、
−締め付けが完了するとゲージにアクセスできなくなってしまうこと、及び
−せん断といった、締め付け応力を判定するのに付随的な応力もゲージの変形の一因となってしまうため、ねじの長手方向に沿ったねじ内の引張応力のみに起因するゲージの変形に対応する、実際に付加されている締め付け応力が正しく測定できなくなってしまうこと。
実施例1
R1=R(12a);R2=R(12b);
R3=R(12c);及びR4=R(12d)
(2)Vs=[Ve.(R1.R3−R2.R4)]/[(R2+R1).(R3+R4)]
Vs=[Ve.(R2−R2)]/[(2R).(2R)]が得られる。
(3)R1.R3−R2.R4=0
引張のみの場合
R1.R3−R2.R4=(R+A)2−(R−B)2
=A2−B2+2RA+2RB≠0
せん断のみの場合
(3)=R2−(R−C)2
=R2−R2−C2+2RC
=−C2+2RC≠0
引張及びせん断が同時の場合
−ゲージ12a及び12cは引張の影響を受けて伸び、せん断によって生じるその変形が極めて低く無視できる程度であること、及び
−ゲージ12b及び12dは引張の影響を受けて縮み、せん断の影響を受けて更に縮むこと。
(3)=(R+A)2−(R−B−C)2
=R2+A2+2RA−R2−B2−C2+2RB+2RC−2BC
第2実施例
R1=R(14a)+R(14b);R2=R(14e)+R(14f);
R3=R(14c)+R(14d);及びR4=R(14g)+R(14h)
引張のみの場合
(3)=(2R+2D)2−(2R−2E)2
=4D2−4E2+8RD+8RE≠0
せん断のみの場合
R2=R4=R+F+R−G=2R+F−G;及び
R1=R3=2R
(3)=(2R)2−(2R+F−G)2
=−4RF+4RG+2FG−F2−G2
引張及びせん断が同時の場合
−ゲージ14a〜14dは引張の影響を受けて値Dだけ伸び、せん断はゲージ14a〜14dに影響を与えないこと、
−ゲージ14e及び14gは引張の影響を受けて値Eだけ縮み、値Fのせん断の影響を受けて値Fだけ延長すること、及び
−ゲージ14f及び14hは引張の影響を受けて値Eだけ縮み、値Gのせん断の影響を受けて値Gだけ更に縮むこと、
R1=R3=2R+2D、及び
R2=R4=R−E+F+R−E−G=2R−2E+F−G
(3)=(2R+2D)2−(2R−2E+F−G)2
=4R2+8RD+4D2−4R2+8RE−4RF+4RG+4EF−4EG+2FG−4E2−F2−G2
第3実施例
(4)R1=R(15a);R2=R(15c);
R3=R(15b);及びR4=R(15d)
引張のみの場合
(3)(R+H)2−(R+H)2=0
せん断のみの場合
(3)=(R+I)2−(R−J)2
=I2−J2+2RI+2RJ
(3)=(R+I).(R−J)−(R+I).(R−J)
=0
Claims (15)
- ねじヘッド(2)とねじ山付きの円筒状本体(3)とを有するねじ(1)であって、
前記ねじ(1)内の応力を測定するために、前記ねじヘッド(2)に、前記ねじヘッド(2)の変形と共に変形するように配置されたひずみゲージ(12a〜12d;14a〜14h;15a〜15d)が設けられ、
前記ひずみゲージ(12a〜12d;14a〜14h;15a〜15d)は、電源と、前記ねじ内の少なくとも1つの応力の値を前記ひずみゲージ(12a〜12d;14a〜14h;15a〜15d)の変形から判定するための判定手段とに接続され、又は接続可能であって、
前記ねじヘッド(2)は、その上面(2a)に、前記ねじ(1)の前記円筒状本体(3)の回転軸線と一直線上にある回転軸線を有する円錐状孔(10)を有し、
前記ひずみゲージ(12a〜12d;14a〜14h;15a〜15d)は、前記円錐状孔(10)の変形と共に変形するように、前記円錐状孔(10)の壁に配置され、
前記ひずみゲージ(12a〜12d;14a〜14h;15a〜15d)は、前記円筒状本体(3)内の応力を判定するために、引張及びせん断から選択される、前記ねじ(1)内の応力の少なくとも1種類を測定するように配向されることを特徴とする、ねじ(1)。 - 前記ねじヘッドに、所謂引張用のゲージである4つの第1ひずみゲージ(14a〜14d)と、同じく所謂引張用である4つの第2ひずみゲージ(14e〜14h)とが設けられ、
前記第1ひずみゲージ(14a〜14d)はそれぞれ、その主要測定方向が、前記円錐状孔(10)の母線と一直線上となるように配置され、互いの間の角度が等しくなるように配列され、
前記第2ひずみゲージ(14e〜14h)はそれぞれ、その主要測定方向が、前記円錐状孔(10)の前記壁と、前記ねじヘッド(2)の前記上面(2a)に平行な仮想平面との交線に形成される円上にあるように配置され、前記円の円周上に互いの距離が等しくなるように配列され、
前記第1ひずみゲージ(14a〜14d)は、隣接して直列に電気的に接続する2つの第1ゲージ(14a〜14d)をそれぞれが備える2つのゲージ群を形成し、前記第2ひずみゲージ(14e〜14h)は、隣接して直列に電気的に接続する2つの第2ゲージ(14e〜14h)をそれぞれが備える2つの他のゲージ群を形成し、
これら4つのゲージ群は、前記電源と前記判定手段とに接続され、又は接続可能であるホイートストン・ブリッジ(13)によって接続され、
前記第1及び第2ゲージ(14a〜14h)は、前記円筒状本体(3)内の応力を知るために、前記ねじヘッド(2)の内部引張応力を測定することを可能にすることを特徴とする、請求項1に記載のねじ(1)。 - 前記ねじヘッド(2)が六角形のヘッドであって、
前記第1ゲージ(14a〜14d)のそれぞれの前記主要測定方向は、前記円錐状孔(10)の頂点を、前記円錐状孔(10)の生成した前記円と前記ねじヘッド(2)の前記上面(2a)の輪郭を画成する六角形の対向する2つの頂点を結ぶ線分との交点まで結ぶ母線に対して、10〜30度の角度を形成することを特徴とする、請求項2に記載のねじ(1)。 - 前記第1ゲージ(14a〜14d)のそれぞれの前記主要測定方向は、前記円錐状孔(10)の頂点を、前記円錐状孔(10)の生成した前記円と前記ねじヘッド(2)の前記上面(2a)の輪郭を画成する六角形の対向する2つの頂点を結ぶ線分との交点まで結ぶ母線に対して、15度の角度を形成することを特徴とする、請求項3に記載のねじ(1)。
- 各第2ゲージ(14e〜14h)が、その中心が前記第1ゲージ(14a〜14d)のうちの対応する1つの前記主要測定方向上に位置付けられることを特徴とする、請求項2〜4のいずれか一項に記載のねじ(1)。
- 各第2ゲージ(14e〜14h)が、前記対応する第1ゲージ(14a〜14d)と、ダブルゲージロゼットの形態で一体であることを特徴とする、請求項5に記載のねじ(1)。
- 前記ねじヘッド(2)に、所謂せん断用のゲージである4つのひずみゲージ(15a〜15d)が設けられ、
第1(15a)及び第3(15c)ゲージは、前記円錐状孔(10)の主要母線の両側に45度に位置付けられる2つの母線に平行に配置され、
他の2つのゲージ(15b,15d)は、前記円錐状孔(10)の前記主要母線に対して直径方向に対向する前記円錐状孔(10)の他の主要母線の両側に45度に位置付けられる2つの母線に平行に配置され、
前記4つのゲージ(15a〜15d)は、前記電源と前記判定手段とに接続され、又は接続可能であるホイートストン・ブリッジ(18)によって接続され、
前記4つのゲージ(15a〜15d)は、前記円筒状本体(3)内の応力を知るために、前記ねじヘッド(2)の内部せん断応力を測定することを可能にすることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載のねじ(1)。 - 前記ねじヘッドに、所謂引張用のゲージである4つのひずみゲージ(12a〜12d)が設けられ、
2つのゲージ(12a,12c)はそれぞれ、その主要測定方向が前記円錐状孔(10)の母線と一直線上となるように配置され、これら2つの母線が直径方向に対向し、
他の2つのゲージ(12b,12d)はそれぞれ、その主要測定方向が、前記円錐状孔(10)の前記壁と、前記ねじヘッド(2)の前記上面(2a)に平行な仮想平面上との交線に形成される円上にあるように配置され、前記円の円周上に互いの距離が等しくなるように配列され、
前記4つのゲージ(12a〜12d)は、前記電源と前記判定手段とに接続され、又は接続可能であるホイートストン・ブリッジ(13)によって接続され、
前記4つのゲージ(12a〜12d)は、前記ねじヘッド(2)内にせん断が付加されない場合、内部引張応力を測定することを可能にすることを特徴とする、請求項1に記載のねじ(1)。 - 他の2つのゲージ(12b,12d)はそれぞれ、それぞれの中心が、前記2つの母線のうちの対応する母線上に位置付けられることを特徴とする、請求項8に記載のねじ(1)。
- 前記円錐状孔(10)は、前記ねじヘッド(2)の高さ以下の高さを有することを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載のねじ(1)。
- 前記円錐の頂点における角度は、70〜150度であることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載のねじ(1)。
- 前記円錐の頂点における角度は、75〜120度であることを特徴とする、請求項11に記載のねじ(1)。
- 前記円錐の頂点における角度は、90度であることを特徴とする、請求項11に記載のねじ(1)。
- 溝(11)が、前記ねじ山付きの円筒状本体(3)に対して同軸に隣接するように前記ねじヘッド(2)の下面に形成されていることを特徴とする、請求項1〜13のいずれか一項に記載のねじ(1)。
- 前記ひずみゲージ(12a〜12d;14a〜14h;15a〜15d)は、前記電源と前記判定手段とに無線で接続され、又は接続可能であって、
前記ひずみゲージ(12a〜12d;14a〜14h;15a〜15d)は、第1近距離無線通信(NFC)式無線トランシーバーに接続され、
前記電源と前記判定手段とは、第2NFC式無線トランシーバーに接続され、
前記第1及び第2トランシーバーは、それらの間で電力及び情報を無線送信することが可能であることを特徴とする、請求項1〜14のいずれか一項に記載のねじ(1)。
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