JPH041446Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (a) 技術分野 本考案は、溶接型高温ひずみゲージに係り、よ
り詳細には、ひずみを受けてそのひずみに応じた
電気信号を出力するアクテイブ素子と該ひずみに
不感なダミー素子とを有するゲージセンサーに被
測定対象物へ溶着するためのフランジ部が設けら
れ、高温下の被測定対象物に生じるひずみを前記
フランジ部を介して検出し得るようになした溶接
型高温ひずみゲージに関するものである。

(b) 従来技術 高温ひずみゲージは、高温下（例えば100〜650
℃程度）において被測定対象物に生じるひずみ
（または応力、以下同じ）を検出するものである。
近来、高圧容器、ガスタービン、ロケツト、ミサ
イルおよび原子炉などで高温下における研究が活
発になつており、高温ひずみゲージの必要性が
益々高まつているとともにそのひずみ検出精度の
向上の要求も強まつてきている。その検出精度を
確保するためには、温度に対する種々の対策を施
す必要がある。

例えば、高温ひずみゲージを被測定対象物に固
着する場合には、熱により劣化し接着強度が低下
したり絶縁抵抗が低下したりするような有機系接
着剤を使用することはできないため、代りに無機
系接着剤が用いられる。しかしながら、この無機
系接着剤も完全に温度影響を無くすることはでき
ない。このような接着型高温ひずみゲージの問題
点を解決するために開発された高温ひずみゲージ
として、ゲージセンサーの周縁にフランジ部を形
成し、このフランジ部を被測定対象物に点溶接に
よつて固着する溶接型高温ひずみゲージと称され
るものがある。

ところで、高温ひずみゲージの検出出力に及ぼ
す温度の影響の要因としては、接着剤の影響とは
別に、主として次の４つの因子が挙げられる。

第１の因子は、ひずみを検出するゲージ素子の
抵抗温度係数、第２の因子は、ゲージ素子のひず
み感度（ゲージフアクタ）、第３の因子は、ゲー
ジ素子の線膨張係数、第４の因子は、被測定対象
物の線膨張係数である。そして、これらの因子の
影響により、高温ひずみゲージは、被測定対象物
に生じるひずみ以外にも温度による見かけひずみ
を検出することとなる。この見かけひずみとは、
高温ひずみゲージが被測定対象物に固着され、ひ
ずみが加えられない状態でも、温度変化により抵
抗値が変化することをいう。従つて、被測定対象
物に生じるひずみを正確に測定するためには、正
確な見かけひずみを知る必要がある。

従来から、この見かけひずみを測定するため、
高温ひずみゲージを高温試験炉中において加熱
し、所定の温度における高温ひずみゲージの出力
を測定する方法が採られている。

この見かけひずみの測定方法の１つとして、例
えば被測定対象物に固着させない状態、つまり単
体の高温ひずみゲージを例えば20個程度束ねて、
高温試験炉に入れ、所定の各温度毎の高温ひずみ
ゲージの出力を計測することによつて見かけひず
みを測定するという方法が採られていた。

しかしながら、この測定方法の場合、実際に被
測定対象物と同様な材質に固着されていないた
め、加熱時にフランジ部等が変形し、また実際に
被測定対象物に固着したときの見かけひずみとは
大きな差を生じ、到底高精度が要求されるひずみ
測定には用いることができなかつた。

また、従来の他の測定方法として、同時に製造
されるロツトから20個程度の高温ひずみゲージを
抽出し、そのうち10数個を高温試験炉中で単体で
加熱し、残余の幾つかを被測定対象物と同材質の
試験片上に点溶接により固着させた状態で同時に
加熱し見かけひずみの測定を行い、この測定値を
同時に加熱した他の高温ひずみゲージの見かけひ
ずみの代表値と推定するという方法も採用されて
いた。

しかしながら、この後者の測定方法の場合、測
定に用いた高温ひずみゲージは、点溶接されてい
るから高温ひずみゲージを試験片から取外し実際
の被測定対象物上に再び溶接して使用すること
は、現実には著しく困難乃至は不可能であつた。

また、この後者の方法による測定値は、あくま
でも代表値であり、各高温ひずみゲージが有する
固有の見かけひずみとは異なるため、特に高精度
を必要とするひずみを測定する場合問題であつ
た。

(c) 目的 本考案は、上記事情に鑑みなされたもので、そ
の目的とするところは、温度による見かけひずみ
を被測定対象物に溶接したと同様の条件で試験片
に溶着して高精度に測定することができ、またこ
の測定を行つたものをゲージ特性を損うことなく
試験片から切離し被測定対象物へ溶着することが
可能で、高温下における正確なひずみ測定を行う
ことのできる溶接型高温ひずみゲージを提供する
ことにある。

(d) 構成 本考案は、上記の目的を達成させるため、ひず
みを受けてそのひずみに応じた電気信号を出力す
るアクテイブゲージ素子と該ひずみに不感なダミ
ーゲージ素子とを有するゲージセンサーに被測定
対象物へ溶着するためのフランジ部が設けられ、
高温下の被測定対象物に生じるひずみを前記フラ
ンジ部を介して検出し得るようになした溶接型高
温ひずみゲージにおいて、前記フランジ部のうち
前記ゲージセンサー寄りの両側部位に前記被測定
対象物へ点溶接すべき箇所を示す第１の溶接マー
クを縦列状に設け、前記フランジ部の前記第１の
溶接マークから外側に所定間隔離れた部位に温度
による見かけひずみ測定用の試験片へ点溶接すべ
き箇所を示す第２の溶接マークを縦列状に設ける
とともに前記第１の溶接マークと前記第２の溶接
マークとの中間に裁断ラインを設けてなり、前記
試験片へ前記フランジ部を前記第２の溶接マーク
上から点溶接した後に前記裁断ライン上を擦る如
く電子ビームまたは裁断機にて裁断して前記試験
片から前記フランジ部を切離し得るように構成し
たことを特徴としたものである。

以下、本考案を添付図面に示す実施例に基づき
詳細に説明する。

第１図は、本考案に係る溶接型高温ひずみゲー
ジ（以下単に「高温ゲージ」という）の一実施例
の構成を示す平面図である。

同図において、１は、ステンレス鋼等よりなる
ゲージベースであり、その中央部には箔状の抵抗
体であつて、ひずみを受けてそのひずみに応じた
電気信号を出力するアクテイブゲージ素子と該ひ
ずみに不感なるように配置されたダミーゲージ素
子とからなるゲージセンサー２がセラミツクセメ
ントまたはアルミナなどによつて接着されてい
る。３は、一端側がゲージセンサ２に接続され他
端側がリード線（図示せず）を介して計測器と接
続されるゲージリードである。４ａ，４ｂは、ゲ
ージベース１のうちゲージセンサー２の両側方に
張出したフランジ部１ａ，１ｂ上のゲージセンサ
ー２寄りの部位に縦列状に表示された第１の溶接
マークであり、高温ゲージは、ひずみ測定に際
し、この第１の溶接マーク４ａ，４ｂ上から点溶
接することにより被測定対象物に固着される。５
ａ，５ｂは、該第１の溶接マーク４ａ，４ｂに平
行に且つ該第１の溶接マーク４ａ，４ｂの外側に
所定間隔離れた部位（フランジ部１ａ，１ｂの周
縁側）に表示された第２の溶接マークである。高
温ゲージは、この第２の溶接マーク５ａ，５ｂ上
から点溶接することにより試験片（後述）上に固
着される。６ａ，６ｂは、第１の溶接マーク４
ａ，４ｂと第２の溶接マーク５ａ，５ｂとの間に
それぞれ表示された裁断ラインである。ゲージベ
ース１は、この裁断ライン６ａ，６ｂを擦るよう
にして電子ビームあるいはフライス盤等の工作機
械で裁断される。

次に、以上のように構成された高温ゲージの温
度による見かけひずみの測定手順を、第１図、第
２図を参照しつつ説明する。

第２図は、第１図に示した高温ゲージを試験片
７上に点溶接によつて固着した状態を示す中央縦
断面図である。

試験片７は、被測定対象物とは少なくとも線膨
張係数が等しいと見做せる素材により形成されて
いる。高温ゲージは、ゲージベース１のフランジ
１ａ，１ｂの第２の溶接マーク５ａ，５ｂ上から
点溶接することにより試験片７に固着される。高
温ゲージが固着された試験片７は、高温試験炉中
において例えば、常温から600℃程度まで100℃お
きに加熱され、所定の温度毎に見かけひずみが測
定される。測定の終了した高温ゲージは、高温試
験炉から取出され、ゲージベース１上の裁断ライ
ン６ａ，６ｂに沿つて電子ビーム等により裁断さ
れ、試験片７から切離される。切離された高温ゲ
ージは高温下のひずみの測定を行うため、被測定
対象物に第１の溶接マーク４ａ，４ｂ上を点溶接
することにより再び固着される。

このように、試験片７上に取付けられた高温ゲ
ージは、被測定対象物上に固着された場合と殆ん
ど同じ状態となつており、温度による試験片７の
膨張の影響および点溶接による影響を加味した見
かけひずみの測定を行うことができるため、極め
た正確な温度による見かけひずみを測定すること
ができる。

また、温度による見かけひずみの測定を終えた
高温ゲージは、裁断ライン６ａ，６ｂ上を擦るよ
うにして裁断機等で裁断され試験片から切離され
るので、被測定対象物に再使用することができ非
常に経済的である。

また、すべての高温ゲージに試験片７が取付け
られた状態で見かけひずみの測定が行われるの
で、高温試験炉内での加熱によつてゲージベース
１が変形して著しく精度を損つたり、再使用でき
なくなる等の虞れがなく、また、各高温ゲージ毎
の固有の見かけひずみを精度よく測定することが
できる。

さらに、見かけひずみが高精度で測定されるた
め、その見かけひずみの値を補正することによつ
て高温下において被測定対象物に生じた外力によ
る負荷ひずみあるいは熱による熱応力を精度よく
検出することができる。

尚、本考案は上述した実施例にのみ限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内にお
いて種々変形して実施することができる。

例えば、溶接型高温ひずみゲージとしては、ゲ
ージセンサーの両側部にフランジ状の部位を有
し、この部位を被測定対象物に溶接することによ
つてゲージセンサーが被測定対象物に固着され得
るものであればよく、その構造、形状等は問わな
い。

また、第１図に示した裁断ライン６ａ，６ｂ
は、裁断時の目安であり、第１の溶接マーク４
ａ，４ｂと第２の溶接マーク５ａ，５ｂとの間を
正確に裁断し得るような治具を特別に用いるよう
にした場合には、必らずしも設ける必要はない
が、この裁断ライン６ａ，６ｂを設けておいた方
が一般的には便宜である。

(e) 効果 以上詳述したように本考案によれば、高温ひず
みゲージを被測定対象物に溶着したと同一の条件
で試験片に溶着して温度による見かけひずみを精
度よく測定することができ、従つて高精度が要求
される高温下の負荷ひずみ測定あるいは熱応力の
測定に充分に対応することができ、温度による見
かけひずみの測定を終えた後当該高温ひずみゲー
ジを前記試験片より切離し被測定対象物へ溶着す
ることができ、従つて、従来例の如く温度による
見かけひずみ測定のためにのみ高温ひずみゲージ
が無駄に消費されるというような不経済な問題も
一挙に解決し得る溶接型高温ひずみゲージを提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例である溶接型高温
ひずみゲージの構成を示す平面図、第２図は、同
実施例の溶接型高温ひずみゲージを試験片に溶着
した状態を示す中央縦断面図である。 １……ゲージベース、１ａ，１ｂ……フランジ
部、２……ゲージセンサー、３……ゲージリー
ド、４ａ，４ｂ……第１の溶接マーク、５ａ，５
ｂ……第２の溶接マーク、６ａ，６ｂ……裁断ラ
イン、７……試験片。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ひずみを受けてそのひずみに応じた電気信号を
   出力するアクテイブゲージ素子と該ひずみに不感
   なダミーゲージ素子とを有するゲージセンサーに
   被測定対象物へ溶着するためのフランジ部が設け
   られ、高温下の被測定対象物に生じるひずみを前
   記フランジ部を介して検出し得るようになした溶
   接型高温ひずみゲージにおいて、前記フランジ部
   のうち前記ゲージセンサー寄りの両側部位に前記
   被測定対象物へ点溶接すべき箇所を示す第１の溶
   接マークを縦列状に設け、前記フランジ部の前記
   第１の溶接マークから外側に所定間隔離れた部位
   に温度による見かけひずみ測定用の試験片へ点溶
   接すべき箇所を示す第２の溶接マークを縦列状に
   設けるとともに前記第１の溶接マークと前記第２
   の溶接マークとの中間に裁断ラインを設けてな
   り、前記試験片へ前記フランジ部を前記第２の溶
   接マーク上から点溶接した後に前記裁断ライン上
   を擦る如く電子ビームまたは裁断機にて裁断して
   前記試験片から前記フランジ部を切離し得るよう
   に構成したことを特徴とする溶接型高温ひずみゲ
   ージ。