JP7438060B2 - 応力検出装置 - Google Patents
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Description
(構成)
図1は本発明の第1実施形態の応力検出装置100を示す断面図である。図1において符号10はケーシングである。ケーシング10は、有底円筒状をなす金属製のもので、その開口部には金属製のキャップ11が螺合されている。キャップ11の中央部には、ボルト12が螺合され、ボルト12は例えば架線に接続される。
次に、上記構成の応力検出装置100の動作について説明する。
応力検出装置100を架線用テンションバランサに用いる場合には、架線用テンションバランサと架線との間に応力検出装置100を介装する。応力検出装置100には、架線(トロリーを含む)の重量により引張荷重が付加され、この引張荷重が予荷重となる。なお、予荷重が不十分な場合には、例えばボルト12にワイヤの端部を固定し、ワイヤの他端部に錘を固定して滑車に掛けるなどの手段を講ずることができる。
図4および図5は本発明の第2実施形態の応力検出装置200を示す図である。第2実施形態は、皿ばね14に代えてコイルバネ24を用いた点のみが上記第1実施形態と異なっている。そこで、以下の説明においては、上記第1実施形態と同等の構成要素には同符号を付してその説明を省略する。
図6~図8を参照して本発明の第3実施形態を説明する。図6は第3実施形態の応力検出装置300の側面図である。図6において符号30は円筒部材(磁歪部材)である。円筒部材30は純ニッケルで構成され、両開口部にはキャップ31が固定されている。また、キャップ31には、ボルト32が螺合されている。そして、円筒部材30には、軸方向の荷重が加えられたときにねじり変形するような加工が施されている。
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく以下のように種々の変更が可能である。
(1)磁歪部材として板ばねを用いることができる。その場合の押圧ロッドは、先端部のフランジに代えて板ばねの中央部に両側から係合するフックを有するものとする。
(2)前記実施形態では、引張応力検出用コイル17と圧縮応力検出用コイル18を用い
ているが、圧縮応力検出用コイル18のみを用いることができる。あるいは、引張応力検出用コイル17のみを用いることができる。
(3)本発明は架線用テンションバランサ以外の装置にも適用可能である。たとえば、引張試験機のロードセルなどにも適用可能である。
(4)前記実施形態では、電気回路によって透磁率の変化を検出しているが、磁気センサによって磁歪部材に生じる磁界の変化を検出して検出信号を信号処理部40で処理するように構成することができる。
Claims (13)
- 磁歪部材と、
前記磁歪部材に荷重が加えられることで所定の箇所に発生する圧縮応力と他の所定の箇所に発生する引張応力により生じる内部磁化の変化をそれぞれ検出する検出手段と、
前記内部磁化の変化に基づき前記磁歪部材の応力を検出する信号処理部とを備え、
前記磁歪部材は、ばね特性を有し、
前記磁歪部材は、外周にスリットを設けた円筒部材であり、
前記スリットは、前記円筒部材に引張荷重が加えられたときに前記円筒部材にねじり変形をもたらすものであることを特徴とする応力検出装置。 - 前記検出手段は、前記磁歪部材の圧縮応力を発生する箇所に近接して配置される第1のコイルと、前記磁歪部材の引張応力を発生する箇所に近接して配置される第2のコイルと、前記第1、第2のコイルに電流を供給する電源部とを備え、前記信号処理部は、前記コイルに電気的に接続され、前記コイルから出力される検出信号に基づいて前記磁歪部材に生じる応力を算出することを特徴とする請求項1に記載の応力検出装置。
- 前記第1、第2のコイルは、前記磁歪部材の複数箇所に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の応力検出装置。
- 前記信号処理部は、前記第1、第2のコイルから出力される検出信号を差動増幅することを特徴とする請求項2または3に記載の応力検出装置。
- 前記第1、第2のコイルは鉄心に巻回されており、前記鉄心は、略コ字をなして一端面と他端面が前記磁歪部材に対向し、前記第1、第2のコイルが発生する磁力線の磁路を構成することを特徴とする請求項2~4のいずれかに記載の応力検出装置。
- 前記第1、第2のコイルは前記鉄心の両端部に巻回され、一方のコイルから出た磁力線を他方のコイルが吸い込むようにしたことを特徴とする請求項5に記載の応力検出装置。
- 前記磁歪部材に調整可能な予荷重を設けたことを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載の応力検出装置。
- 磁歪部材と、
前記磁歪部材に荷重が加えられることで所定の箇所に発生する圧縮応力と他の所定の箇所に発生する引張応力により生じる内部磁化の変化をそれぞれ検出する検出手段と、
前記内部磁化の変化に基づき前記磁歪部材の応力を検出する信号処理部と、
を備え、
前記磁歪部材はコイルバネまたは円筒部材であり、前記検出手段を、コイルバネまたは円筒部材の内径側の面に近接して設けたことを特徴とする応力検出装置。 - 前記検出手段をホルダに支持し、前記ホルダを前記コイルバネの線材に固定したことを特徴とする請求項8に記載の応力検出装置。
- 前記磁歪部材はニッケルまたはニッケル合金であることを特徴とする請求項1~9のいずれかに記載の応力検出装置。
- 前記磁歪部材は、ばね材に磁歪材料を被覆または積層したものであることを特徴とする請求項1~10のいずれかに記載の応力検出装置。
- ケーシングに、
皿ばねと、
前記皿ばねの圧縮面を押圧するフランジ部を備え、前記皿ばねを貫通して前記ケーシングから突出する押圧ロッドと、
前記皿ばねの前記圧縮面と引張面とに近接して配置された検出手段と、
を備え、
前記検出手段は、前記押圧ロッドが前記ケーシングの外側へ引かれて前記皿ばねに荷重が加えられたときに、前記皿ばねの前記圧縮面に発生する圧縮応力と前記皿ばねの引張面に発生する引張応力により生じる内部磁化の変化をそれぞれ検出することを特徴とする応力検出装置。 - 前記内部磁化の変化に基づき前記皿ばねの応力を検出する信号処理部を備えた請求項12に記載の応力検出装置。
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