(57)【要約】【課題】            安全性を保ちつつ、大きなひずみ出力が得られ、構成が簡単であると共に小型化が可能で、防水性が高く、引張り力、圧縮力および曲げモーメントの長期に亘る計測を可能とする。【解決手段】        分力計本体３６は、鋼管などの管状部材の端部に結合された一対の継手フランジに連結される一対のフランジ部３６ｂと３６ｃを有する。各フランジ部３６ｂと３６ｃの外周部にそれぞれ形成された凹溝に変位計２０の各端部である第１の取付ベース２１と第２の取付ベース２２を固定ボルト３８によって固定する。このように固定された変位計２０は、分力計本体３６の外周に、９０度間隔で４個設けられているので、各変位計２０のそれぞれの出力に基づき、一対のフランジ部３６ｂと３６ｃ間に作用する、引張り力、圧縮力および曲げモーメントを計測することができる。【選択図】          図６
2010151620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中間に所定長さ且つ所定肉厚の円筒部が形成され、前記円筒部の両端に一体に円環状をなす一対のフランジ部が形成された分力計本体と、前記一対のフランジ部のそれぞれの外周またはその近傍の複数個所に等角度間隔でそれぞれ各端部が固定されてなる複数の変位計と、
を備え、
前記複数個の前記変位計のひずみ出力をもとに、前記一対のフランジ部間に作用する軸方向の引張力または圧縮力および軸方向に対して直角な曲げモーメントを測定し得るように構成したことを特徴とする分力計。
【請求項２】
内部に円孔を有する円筒体を素材とし、前記円筒体の中間部の外周面から所定の深さに達する回転断面凹状の凹溝を削成することで、前記中間部に可撓性を有する起歪部が形成され、両端部に剛性大なる一対のフランジ部が形成されてなる分力計本体と、前記一対のフランジ部のそれぞれの外周またはその近傍の複数個所に等角度間隔でそれぞれの各端部が固定されてなる複数の変位計と、
を備え、
前記複数個の前記変位計のひずみ出力をもとに、前記一対のフランジ部間に作用する軸方向の引張力または圧縮力および軸方向に対して直角な曲げモーメントを測定し得るように構成したことを特徴とする分力計。
【請求項３】
前記一対のフランジ部両端が、被測定対象としてのホース、パイプ等の管状部材同士を接続するための一対の継手フランジの各端部にそれぞれ水密的に接続されることにより、前記一対の管状部材を前記継手フランジおよび前記分力計本体を介して連通可能なるように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の分力計。
【請求項４】
前記分力計本体は、少なくとも前記継手フランジと同じ材質で構成したことを特徴とする請求項３に記載の分力計。
【請求項５】
前記変位計は、前記一対のフランジ部の外周に形成された各凹溝に全体が嵌入された状態で両端が前記フランジ部に、ねじ固定手段により固定されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の分力計。
【請求項６】
前記変位計は、前記フランジ部の外周に９０度間隔で４個配設されていることを特徴とする請求項５に記載の分力計。
【請求項７】
前記変位計は、一方の前記フランジ部に第１の取付ベースを介して取付けられるヘッドと、他方の前記フランジ部に第２の取付ベースを介して取付けられる気密端子と、
ひずみゲージが添着されたダイアフラムと、前記ヘッドに基端が固定され先端が前記ダイアフラムの中心部に固定された力伝達部材と、前記気密端子に基端が固定され、中間部が前記ダイアフラムの周縁部に固着された円筒状の連接部材と、
を具備することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の分力計。
【請求項８】
前記ヘッドと前記連接部材の先端との間に伸縮自在なベローズを連接し、前記ダイアフラムに添着された前記ひずみゲージを外気より遮断し得るように構成したことを特徴とする請求項１〜７に記載の分力計。
【請求項９】
前記ヘッドと前記第１の取付ベースとの間および前記気密端子と前記第２の取付ベースとの間に、Ｏリングを介挿したことを特徴とする請求項８に記載の分力計。
【請求項１０】
前記第１の取付ベースと前記第２の取付ベースとの間には、両者の端部同士が接近および離反が可能なるようにそれぞれ嵌合する防水カバーが設けられ、前記防水カバーと前記第１の取付ベースおよび前記第２の取付ベースとの間が、Ｏリングが介挿されることによって水密状態に保たれていることを特徴とする請求項９に記載の分力計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分力計に関し、より詳しくは、パイプ、ホース、シャフトなどの管状部材の接続部に作用する軸方向の引張力または圧縮力および曲げモーメントを測定し得る分力計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、例えば、各種フラントや水道・都市ガスなどの配管用鋼管やホースなどの管状部材自体または、その接続部に引張り力、圧縮力、曲げ力、捩り力などが作用する。
一般に、上述の各種管状部材を新設する時は、管状部材に過大な応力が負荷されないよう設計され、施工上の配慮がなされている。
しかしながら、施工後に地盤沈下などの地盤変動やその他の外的要因によって管状部材に想定以上の引張り力、曲げモーメントなどが作用し過大な応力が負荷される場合が起こる。過大な応力が負荷された管状部材をそのまま放置すると設備保全上や安全上の観点から問題となるため、施工後において、管状部材やその接続部分の引っ張り力、圧縮力、曲げモーメントを計測する必要がある。
図９は、特許文献１（特開２００２−１６２２９８号）に記載されたプラントの母管から分岐する配管の分岐部分に作用する応力の評価装置に係る説明図である。
【０００３】
同図に示すように、配管１は、母管から分岐しており、その途中を支持部材３で壁面４に固定してあり、配管１の途中には、弁９が設けられている。この配管１の母管２からの分岐部分の表面には、ひずみゲージ５ａ、５ｂが接着してある。各ひずみゲージ５ａ、５ｂの出力信号は、アンプ６ａ、６ｂを介してデータレコーダ７に供給され、このデータレコーダ７で所定の処理をすることにより、配管１の分岐部分に作用する振動応力を測定している。この測定結果は、プリンタ８に出力され、このプリンタ８で印刷される。
【０００４】
図１０は、配管同士を継手フランジを介して接続する場合における接続部近傍のひずみをひずみゲージにより検出する従来のひずみ検出装置の構成を示す外観図である。
図１０において、一対の配管２ａ、２ｂは、それぞれの端部に溶接等により一体的に形成された継手フランジ１０ａ、１０ｂを複数の締付ねじ１０ｃ、１０ｄにより緊締することにより機械的に連接されている。この接続部の近傍の配管１のひずみを検出するためのひずみゲージ５ａが接着されている。
このような構成からなるひずみ検出装置においても、上述した図９に示すものと同様に、ひずみゲージ５ａによって、配管１の接続部の応力を計測するようにしている。
しかしながら、このような配管応力評価装置を用いる評価方法は、ひずみゲージ５ａ、５ｂを直接配管１の外表面に接着するものであるため、ひずみ出力が極めて小さいという難点がある。
すなわち、配管には、一般に安全率を十分にとってあるので、配管状態のままの配管１の表面に生ずるひずみは、従って、そのひずみ出力は、小さくならざるを得ないのである。
【０００５】
このひずみ出力を大きくするために、配管に薄肉部分を設けようとすると、強度が低下し、安全が確保できなくなる、という新たな問題が生じる。
さらには、仮にひずみゲージを配管表面に貼着しても、配管に加わる外力とひずみ出力の関係の実証試験は、難しい。
そこで、荷重校正され、検証可能な従来方式の分力計を、配管系に用いたとしても、次の問題がある。
第１に、耐腐食性や安全性の検討が必要があり、起歪部の材料が配管系の材料と異なる場合には、検証のための多くの時間と費用が嵩む。
第２に、形状が複雑化且つ大型化し、コストが大幅に上昇する。
第３に、防水処理が難しく、長期に及ぶ計測のために、風雨を防ぐ覆い手段が必要となる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１６２２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、安全性を犠牲にすることなく、大きなひずみ出力を得ることができ、
第２の目的は、変位計が装着された分圧計本体を荷重校正することで、作用力と出力の関係を検証することが可能であり、
第３の目的は、構造が簡単で、従来方式に比べ小型で且つ安価に製造することが可能であり、
第４の目的は、安全性や耐食性について、材料に関する検証が不要であり、また、管状部材の内部を流動する流体にも何ら影響を与えることがなく、
第５の目的は、防水処理が容易で、厳しい環境下での長期間の計測にも使用可能であり、
第６に、高感度、高精度で、軸方向の引張り力、圧縮力および曲げモーメントを検出可能な、分力計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載した本発明に係る分力計は、
中間に所定長さ且つ所定肉厚の円筒部が形成され、前記円筒部の両端に一体に円環状をなす一対のフランジ部が形成された分力計本体と、前記一対のフランジ部のそれぞれの外周またはその近傍の複数個所に等角度間隔でそれぞれ各端部が固定されてなる複数の変位計と、
を備え、
前記複数個の前記変位計のひずみ出力をもとに、前記一対のフランジ部間に作用する軸方向の引張力または圧縮力および軸方向に対して直角な曲げモーメントを測定し得るように構成したことを特徴としている。
【０００９】
請求項２に記載した本発明に係る分力計は、
内部に円孔を有する円筒体を素材とし、前記円筒体の中間部の外周面から所定の深さに達する回転断面凹状の凹溝を削成することで、前記中間部に可撓性を有する起歪部が形成され、両端部に剛性大なる一対のフランジ部が形成されてなる分力計本体と、前記一対のフランジ部のそれぞれの外周またはその近傍の複数個所に等角度間隔でそれぞれの各端部が固定されてなる複数の変位計と、
を備え、
前記複数個の前記変位計のひずみ出力をもとに、前記一対のフランジ部間に作用する軸方向の引張力または圧縮力および軸方向に対して直角な曲げモーメントを測定し得るように構成したことを特徴としている。
請求項３に記載した本発明に係る分力計は、
前記一対のフランジ部両端が、被測定対象としてのホース、パイプ等の管状部材同士を接続するための一対の継手フランジの各端部にそれぞれ水密的に接続されることにより、前記一対の管状部材を前記継手フランジおよび前記分力計本体を介して連通可能なるように構成したことを特徴としている。
【００１０】
請求項４に記載した本発明に係る分力計は、
前記分力計本体が、少なくとも前記継手フランジと同じ材質で構成されていることを特徴としている。
請求項５に記載した本発明に係る分力計は、
前記変位計が、前記一対のフランジ部の外周に形成された各凹溝に全体が嵌入された状態で両端が前記フランジ部に、ねじ固定手段により固定されていることを特徴としている。
請求項６に記載した本発明に係る分力計は、
前記変位計が、前記フランジ部の外周に９０度間隔で４個配設されていることを特徴としている。
請求項７に記載した本発明に係る分力計は、
前記変位計が、一方の前記フランジ部に第１の取付ベースを介して取付けられるヘッドと、他方の前記フランジ部に第２の取付ベースを介して取付けられる気密端子と、ひずみゲージが添着されたダイアフラムと、前記ヘッドに基端が固定され先端が前記ダイアフラムの中心部に固定された力伝達部材と、前記気密端子に基端が固定され、中間部が前記ダイアフラムの周縁部に固着された円筒状の連接部材と、
を具備することを特徴としている。
【００１１】
請求項８に記載した本発明に係る分力計は、
前記ヘッドと前記連接部材の先端との間に伸縮自在なベローズを連接し、前記ダイアフラムに添着された前記ひずみゲージを外気より遮断し得るように構成されていることを特徴としている。
請求項９に記載した本発明に係る分力計は、
前記ヘッドと前記第１の取付ベースとの間および前記気密端子と前記第２の取付ベースとの間に、Ｏリングを介挿していることを特徴としている。
請求項１０に記載した本発明に係る分力計は、
前記第１の取付ベースと前記第２の取付ベースとの間には、両者の端部同士が接近および離反が可能なるようにそれぞれ嵌合する防水カバーが設けられ、前記防水カバーと前記第１の取付ベースおよび前記第２の取付ベースとの間が、Ｏリングが介挿されることによって水密状態に保たれていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１に記載の分力計によれば、中間に所定長さ且つ所定肉厚の円筒部が形成され、前記円筒部の両端に一体に円環状をなす一対のフランジ部が形成された分力計本体と、前記一対のフランジ部のそれぞれの外周またはその近傍の複数個所に等角度間隔でそれぞれ各端部が固定されてなる複数の変位計と、
を備え、
前記複数個の前記変位計のひずみ出力をもとに、前記一対のフランジ部間に作用する軸方向の引張力または圧縮力および軸方向に対して直角な曲げモーメントを測定し得るように構成したので、管状部材自体および継手フランジ自体には、肉厚を減少させるなどの加工を一切加えることなく、従って安全性を低下させることなく、高精度で、大きなひずみ出力を得ることができ、変位計が装着された分圧計本体を、荷重校正することで、作用力と出力の関係を容易に検証することができ、さらには、構造が簡単で従来の分力計を用いる場合に比べ、小型で、且つ安価に製造することができる。
【００１３】
本発明の請求項２に記載の分力計によれば、内部に円孔を有する円筒体を素材とし、前記円筒体の中間部の外周面から所定の深さに達する回転断面凹状の凹溝を削成することで、前記中間部に可撓性を有する起歪部が形成され、両端部に剛性大なる一対のフランジ部が形成されてなる分力計本体と、前記一対のフランジ部のそれぞれの外周またはその近傍の複数個所に等角度間隔でそれぞれの各端部が固定されてなる複数の変位計と、
を備え、
前記複数個の前記変位計のひずみ出力をもとに、前記一対のフランジ部間に作用する軸方向の引張力または圧縮力および軸方向に対して直角な曲げモーメントを測定し得るように構成したので、管状部材自体および継手フランジ自体には、肉厚を減少させるなどの加工を一切加えることなく、従って、安全性を全く低下させることなく、高精度で大きなひずみ出力を得ることができ、変位計が装着された分圧計本体を荷重校正することで、作用力と出力との関係を容易に検証することでき、
さらには、構造が簡単で従来の分力計を用いる場合に比べ、小型で且つ安価に製造することができる。
【００１４】
本発明の請求項３に記載の分力計によれば、前記一対のフランジ部両端が、被測定対象としてのホース、パイプ等の管状部材同士を接続するための一対の継手フランジの各端部にそれぞれ水密的に接続されることにより、前記一対の管状部材を前記継手フランジおよび前記分力計本体を介して連通可能なるように構成したので、上記請求項１または２に記載の分力計の効果に加えて、分力計本体を介して、一対の管状部材を機械的に且つ水密的に接続することができると共に、管状部材の内部を流動する流体の移動を何ら支障なく連通させることができる。
本発明の請求項４に記載の分力計によれば、少なくとも前記継手フランジと同じ材質で構成したので、内圧による影響や温度による影響が生じない。また、応力集中もないため、管状部材と同等の安全性を有し、部分的に破壊されることもなく、十分な安全性を確保した上で、従来のものより、高精度に分力を計測することができる。
本発明の請求項５に記載の分力計によれば、前記変位計が、前記一対のフランジ部の外周に形成された各凹溝に全体が嵌入された状態で両端が前記フランジ部に、ねじ固定手段により固定されてなるので、増幅された大きな変位に基づく、大きなひずみ出力が得られ、ひずみ計は、簡単に装着および離脱が可能であると共に、その着脱作業が容易であるため、保守作業が極めて容易である。
【００１５】
本発明の請求項６に記載の分力計によれば、
前記ひずみ計が、前記フランジ部の外周に９０度間隔で４個配設されてなるので、軸方向の引張り力、圧縮力を確実に検出できると共に、軸方向に対して直角な曲げ荷重（モーメント）が加わった場合、曲げの加わっていない部分の変位計の出力は変化せず、曲げの加わった部分では、引張り力と、圧縮の変形が生じ、この対辺の変位計の出力差を見ることで、曲げモーメントを計測することができる。
本発明の請求項７に記載の分力計によれば、前記ひずみ計が、一方の前記フランジ部に第１の取付ベースを介して取付けられるヘッドと、他方の前記フランジ部に第２の取付ベースを介して取付けられる気密端子と、ひずみゲージが添着されたダイアフラムと、前記ヘッドに基端が固定され先端が前記ダイアフラムの中心部に固定された力伝達部材と、前記気密端子に基端が固定され、中間部が前記ダイアフラムの周縁部に固着された円筒状の連接部材と、
を具備する構成としたので、防水処理が容易で、変位計の小型化を実現することができる。
【００１６】
本発明の請求項８に記載の分力計によれば、前記ヘッドと前記連接部材の先端との間に伸縮自在なベローズを連接し、前記ダイアフラムに添着された前記ひずみゲージを外気より遮断し得るように構成したので、ひずみゲージに対する防水を確実に行うことができる。
本発明の請求項９に記載の分力計によれば、前記ヘッドと前記第１の取付ベースとの間および前記気密端子と前記第２の取付ベースとの間に、Ｏリングを介挿したので、より一層の防水機能を付与させることができる。
本発明の請求項１０に記載の分力計によれば、前記第１の取付ベースと前記第２の取付ベースとの間には、両者の端部同士が接近および離反が可能なるようにそれぞれ嵌合する防水カバーが設けられ、前記防水カバーと前記第１の取付ベースおよび前記第２の取付ベースとの間が、Ｏリングが介挿されることによって水密状態に保たれているので、さらに、確実な防水効果が得られ、厳しい環境下での長期間の計測にも耐えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明に係る分力計につき詳細に説明する。
図１〜図８は、本発明の実施の形態に係る分力計の一部または全体の構成を示すものである。
このうち、図１は、分力系の機能の一部を担う、変位検出部の構成を示す断面図、図２は、上記変位検出部を保持する第１，第２の取付ベースおよびアンプケースを含む変位計の平面図、図３は、上記変位計の断面構成を示す縦断面図、図４は、図２に示す変位計の右側面、図５は、本発明に係る分力計の一部を構成する分力計本体の構成を一部破断して示す正面部分断面図、図６は、分力計本体に変位計を取付けた状態（分力計）を一部破断して示す正面図、図７は、図５に示す分力計本体のＸ−Ｘ線矢視方向断面図、図８は、一対の管状部材を、本発明に係る分力計を介して連接した状態を示す正面図である。
【００１８】
図１において、１１は、２点間の変位を検出する変位検出部（センサ）であり、変位の一方を受けるヘッド１２と他方の変位を受ける気密端子１３と、ヘッド１２の先端側に基端が固定され、先端がダイアフラム１４の中心部を貫通し、ナット１５によってダイアフラム１４に固定された力伝達棒１６と、気密端子１３の一端側（左端側）には、薄肉の円管状の連接部材１７と、ヘッド１２の一部と連接部材１７の間に介挿された防水用のベローズ１８とを具備している。
ダイアフラム１４の一方の面（両方の面であってもよい）、例えば、ヘッド１２側（図１において左面側）には、ひずみゲージＳＧが、例えば、４枚、接着、蒸着、スパッタリング、等の手段により添着されている。尚、ひずみゲージＳＧは、ダイアフラム１４の片面側だけでなく、両面側に添着してもよい。
ダイアフラム１４の外周縁は、連接部材１７の中間部の内周壁にろう付け、溶接等の手段により固着されている。
ヘッド１２の基端側には、後述する第１の取付ベースにヘッド１２を取付けるための固定ねじ用の雌ねじ穴１２ａが形成されている。気密端子１３の外側には、リード線１９を電気的に接続するための接続ピン１３ａが突設されている。
【００１９】
図２〜図４に示される変位計２０は、上述した変位検出部１１と、この変位検出部１１
のヘッド１２を固定支持する第１の取付ベース２１と、気密端子１３（または連接部材１７）を固定支持する第２の取付ベース２２とを有し、さらに、第２の取付ベース２２の下端側に連結固定されたアンプケース２３とを有している。
第１の取付ベース２１には、上記変位検出部１１のヘッド１２が嵌入するヘッド収納部２１ａと４つの変位計取付ねじ挿通用の貫通孔２１ｂが穿設されると共に、変位検出部１１のヘッド１２を固定する固定ねじ２４の貫通孔が穿設されている。
一方、第２の取付ベース２２には、変位計２０を後述する分力計本体に固定する固定ねじ挿通用の貫通孔２２ｂが穿設されると共に、アンプケース２３を第２の取付ベース２２に固定する固定ねじ２５の挿通用の貫通孔２２ａが穿設されている。
変位検出部１１のヘッド１２とベローズ１８の部分は、第１の取付ベース２１に形成されたヘッド収納部２１ａ内に嵌入され、固定ねじ２４の雄ねじ部がヘッド１２の雌ねじ穴１２ａに螺合し、これを締付けることにより、ヘッド１２と第１の取付ベース２１とが一体的に結合される。
この際、固定ねじ２４と第１の取付ベース２１との間には、Ｏリング２６を介挿してあるので、外部からヘッド１２には、水分等が侵入するのが阻止される。
【００２０】
一方、気密端子１３は、第２の取付ベース２２に形成された収納部内に嵌入され、この気密端子１３と一体の連接部材１７の外周に形成された雄ねじ部と収納部内壁に形成された雌ねじ部とが、螺合することによって、両者は固定される。
この際、気密端子１３と収納部との間には、Ｏリング２７を介挿してあるので、ダイアフラム１４側へ外部から水分が侵入するのが阻止される。
第１の取付ベース２１と第２の取付ベース２２とは、両者の端部同士が微小な距離、接近および離反が可能なように、防水カバー２８で包囲（嵌合）され、防水カバー２８と第１の取付ベース２１の端部および第２の取付ベース２２の端部との間にはＯリング２９が介挿され、変位計２０の外部から変位検出部１１側へ水分が侵入するのが阻止される。
この防水カバー２８は、第２の取付ベース２２の段部に係止されて、軸方向（図３において、左右方向）への移動は阻止されているため、たとえ、第１の取付ベース２１が軸方向に所定範囲内で移動しても、脱落することはない。
【００２１】
尚、図示は省略したが、変位計２０が、分力計本体３６に取付けられるまでの間に第１の取付ベース２１と第２の取付ベース２２との間隔が、不用意に大きく、引張られることによる損傷を防止するために、分力計本体３６に取付けられるまでの間だけ、第１の取付ベース２１と、第２の取付ベース２２との間を橋絡（橋渡し）するように、１枚の剛性板を渡して、その剛性板の各端部を、第１の取付ベース２１と第２の取付ベース２２にそれぞれねじ手段によって、一時的に固定しておくことが望ましい。
第２の取付ベース２２の下端には、アンプケース２３が固定ねじ２５によって、取付けられている。
この際、第２の取付ベース２２とアンプケース２３との接合部には、Ｏリング３０が介挿され、外部から気密端子１３側への水分の侵入が阻止される。
アンプケース２３の内部には、回路基板に実装されたアンプ（ひずみ出力の増幅、Ａ／Ｄ変換、無線送受信回路等を含む）を内蔵される収納室２３ａが形成されている。この収納室２３ａを開放または閉鎖するためのアンプケース蓋３１が設けられている。
【００２２】
このアンプケース蓋３１は、４本の固定ねじ３２によってアンプケース２３と一体的に固定されている。
このアンプケース蓋３１の中央部には、ケーブルグランド３３によって防水処理されたケーブル３４が収納室２３ａ内から、外部へと引出されている。
即ち、アンプケース蓋３１とアンプケース２３との間には、Ｏリング３５が介挿され、ケーブル３４とアンプケース蓋３１との間には、ケーブルグランド３３のユニットとして、ゴムブッシュ、ワッシャ、リングナット、Ｏリング等が介挿され、それぞれ外部から収納室２３ａ内に水分等が侵入しないように構成されている。
図５は、本発明に係る分力計の一部を構成する分力計本体の構成を半断面（一部破断面を含む）にて示す正面部分断面図である。
この分力計本体３６は、中間に所定幅で且つ所定肉厚の起歪部としての円筒部３６ａが形成され、その円筒部３６ａの両端に一体に円環状をなす一対のフランジ部３６ｂ、３６ｃが形成されている。
フランジ部３６ｂ、３６ｃのそれぞれの外周（またはその近傍）の複数個所（図示の実施の形態においては、４個所）に等角度間隔（図６〜図８の場合、９０度間隔）で、前記変位計２０の各端部が固定される凹溝３６ｄが形成してある。
【００２３】
この分力計本体３６の製造方法として、内部に円孔（管状部材の内径に相当）を有する円筒体を素材として、円筒体の中間部の外周面から所定の幅で且つ所定の深さに達する回転断面凹状の凹溝３６ｇを削成（旋削）する。この際、円筒体の内周壁３６ｅと回転断面凹状の凹溝３６ｇの底部３６ｆとで形成される円筒部３６ａの薄肉部分は、可撓性を有する起歪部として機能する。この円筒部３６ａに続く両端部には、剛性大なる一対のフランジ部３６ｂ、３６ｃが形成される。
この分力計本体３６のフランジ部３６ｂ、３６ｃの同心円上には、図７に示すように、複数（図７においては、１６個）のフランジ連結ボルト３７を挿通し得る貫通孔３６ｈがそれぞれ穿設されている。
次に、本発明に係る変位計２０を分力計本体３６に取り付ける手順につき説明する。
図３に示される変位計２０のアンプケース２３側から分力計本体３６の凹溝３６ｇに挿入し、図６に示すように、第１の取付ベース２１をフランジ部３６ｂに形成された凹溝３６ｄに嵌入し、第２の取付ベース２２をフランジ部３６ｃに形成された凹溝３６ｄに嵌入した後、それぞれ４本の固定ボルト３８を貫通孔２１ｂおよび２２ｂに挿通させ、分力計本体３６の凹溝３６ｄおよび３６ｄに形成した雌ねじ部に螺合し、強くねじ込むことにより変位計２０を、分力計本体３６に取付けることができる。
【００２４】
次に、このようにして分力計本体３６と変位計２０とが組み立てられてなる分力計３９を、管状部材としての一対の鋼管４０および４１に、連結する要領について説明する。
先ず、一対の鋼管４０および４１の各端部には、継手フランジ４２および４３が溶接等により結合されているものとし、本発明に係る分力計本体３６の各フランジ部３６ｂおよび３６ｅには、継手フランジ４２および４３と同一直径上に同一個数、同一直径の貫通孔３６ｈが穿設されているものとする。
そこで、鋼管４０側の継手フランジ４２の貫通孔（図示せず）に、フランジ部３６ｂの貫通孔３６ｈを合致させ、フランジ連結ボルト３７を挿通させ、フランジ継手ボルト３７の雄ねじ部先端にナット４４を螺合させ、強く緊締する。
次に、鋼管４１側の継手フランジ４３の貫通孔（図示せず）にフランジ部３６ｃの貫通孔３６ｈを合致させ、フランジ連結ボルト３７を挿通させ、フランジ継手ボルト３７の雄ねじ部先端にナット４４を螺合させ、強く緊締する。
このようにして、一対のフランジ部３６ｂおよび３６ｃの両端が、被測定対象としてのホース、パイプ等の管状部材（４０、４１）同士を接続するための一対の継手フランジ４２、４３の各端部にそれぞれ水密的に接続することができ、一対の管状部材（４０、４１）を一対の継手フランジ４２、４３および分力計本体３６を介して連通させることができる。
【００２５】
次に、このような構成よりなる本発明の分力計の作用につき、説明する。
先ず、図８に示すようにして、一対の鋼管４０および４１が継手フランジ４２→フランジ部３６ｂ→円筒部（起歪部）３６ａ→フランジ部３６ｃ→継手フランジ４３→鋼管４１の経路を介して連結されており且つフランジ部３６ｂとフランジ部３６ｃとの間には、図３に詳しく説明する変位計２０が連結されているので、一対の鋼管４０と４１間に引張り力、圧縮力、曲げモーメントが負荷されると、変位計２０の変位検出部１１がそれぞれの挙動に応じたひずみ出力を発する。
本実施の形態の場合、変位計２０を、フランジ部３６ｂ、３６ｃの円周上に９０度の等間隔で図７に示すように、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４個所で軸方向の変位を計測できるように取り付けてあるので、次のように分力を計測することができる。
即ち、変位計２０に軸方向（図８のＦｚ方向）の引張り力または圧縮力が加わった場合、４個の全ての変位計２０にほぼ均等に変形が生じるので、各変位計２０のＡ部位の出力ＦＡ、Ｂ部位の出力ＦＢ、Ｃ部位の出力ＦＣ、Ｄ部位の出力ＦＤとすると、軸方向の分力Ｆｚは、
Ｆｚ＝ＦＡ＋ＦＢ＋ＦＣ＋ＦＤ／４となる。
【００２６】
また、変位計２０の軸方向に対して直角な曲げ荷重（モーメント；Ｍｘ，Ｍｙ）が加わった場合、曲げが加わっていない部位の変位計２０の出力は変化せず、曲げが加わった変位計２０の部分では、引張り力と圧縮力による変形が生じ、この対辺の変位計の出力差を見ることで曲げ荷重（モーメント；Ｍｘ，Ｍｙ）を計測することができる。
即ち、図７のような状態においてｘ方向の曲げモーメントＭｘは、
Ｍｘ＝ＦＢ−ＦＤ、
ｙ方向の曲げモーメントＭｙは、
Ｍｘ＝ＦＡ−ＦＣ
という関係で、引張り力、圧縮力、曲げモーメントを計測することができる。
尚、計測したひずみ値を変位データ（物理量）に変換するには、出力ひずみ値に校正係数を乗じることにより求めることができる。
鋼管４０、４１管に生じる、引張り力または圧縮力、さらには、曲げモーメントは、一対の継手フランジ４２、４３→フランジ部３６ｂ、３６ｃ→第１、第２の取付ベース２１、２２→ヘッド１２、気密端子１３へとそれぞれ伝達され、究極的には、ダイアフラム１４への変位として伝達される。このダイアフラム１４には、ひずみゲージＳＧが複数枚（例えば４枚）添着されているため、ひずみ量に応じた抵抗値変化が行われ、これをホイートストンブリッジにより電圧（または電流）に変換して出力し、これがひずみ測定器により物理量（変位力、応力）が計測される。
【００２７】
以上のように構成された分力計は、次のような特徴を有する。
第１には、管状部材の表面に直接ひずみゲージを添着する場合に比べ、変位計取付位置をフランジ部分に取付けることで変位が増幅されるため、安全性を犠牲にすることなく、著しく高出力が得られる。
これは、所定の間隔に離間されたフランジ部３６ｂ、３６ｃに変位計を取付けることで増幅された変位を、変位計２０によって検出するためである。
第２に、分力計本体３６を、汎用の管状部材（パイプ、ホース等）または継手フランジと同一の材質で構成し且つ、しかも同一の寸法（肉厚）とすることにより、安全性や耐食性は、検証されているので、新たに耐食性や安全性の検証が不要となり、時間と費用の大幅な削減が達成できる。
第３に、変位計２０は、小さな変位検出部１１を、第１の取付ベース２１と第２の取付ベース２２とで保持し、これを分力計本体３６のフランジ部３６ｂ、３６ｃにねじ固定するだけの簡単な構成であるから、従来の分力計に比べ、安価に製造が可能である。
【００２８】
第４に、分力計本体３６に変位計２０を組付けた状態で、荷重校正することで、作用力と出力の関係を容易且つ正確に検討することができる。
第５に、変位検出部１１は、自体がベローズ１８によって、防水されているため、ひずみゲージＳＧが添着されたダイアフラム１４に設けられた空間内には、水分等が浸入することが阻止され、しかも変位検出部１１を収納する第１の第１の取付ベース２１、第２の取付ベース２２、これらの間をカバーする防水用カバー２８、固定ねじ２４、アンプケース２３との間には、それぞれＯリングが介挿され、防水処理が確実に行われているため、例えば、風雨を防ぐ覆いは不要であり、このため、地上はおろか地中、水中など、厳しい環境下での長期間の計測にも使用が可能である。
【００２９】
尚、本発明は、上述し且つ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく種々の変形実施が可能である。
例えば、分力計本体３６の外周部に配設する変位計２０の個数、取付位置等は４個（４個所）に限らず、６個、８個、１０個というように適宜、複数個増設することができる。
また、変位計を分力計本体に取付ける場合において、フランジ部に限らず、円筒部３６ａから取付脚を立設し、その取付脚の先端に取り付けることで同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る分力計の機能の一部を担う、変位検出部の構成を示す断面図である。
【図２】変位検出部を保持する第１、第２の取付ベースおよびアンプケースを含む、変位計の平面図である。
【図３】図２に示す変位計の構成を詳細に示す縦断面図である。
【図４】図２に示す変位計の右側面図である。
【図５】本発明に係る分力計の一部を構成する分力計本体の半断面および部分断面を示す正面図である。
【図６】本発明に係る分力計の構成を一部破断して示す正面図である。
【図７】図５に示す分力計本体のＸ−Ｘ線矢視方向断面図である。
【図８】一対の管状部材を、本発明に係る分力計を介して連接した状態を示す正面図である。
【図９】プラントの母管から分岐する配管の分岐部分に作用する応力を評価するための従来技術に係る応力評価装置の説明図である。
【図１０】配管同士を継手を介して接続する場合における接続部近傍のひずみをひずみゲージにより検出する従来のひずみ検出装置の構成を示す外観図である。
【符号の説明】
【００３１】
１１    変位検出部
１２    ヘッド
１３    気密端子
１４    ダイアフラム
１５    ナット
１６    力伝達棒
１７    連接部材
１８    ベローズ
１９    リード線
ＳＧ    ひずみゲージ
２０    変位計
２１    第１の取付ベース
２２    第２の取付ベース
２３    アンプケース
２４，２５，３２    固定ねじ
２６，２７，２９，３０，３５    Ｏリング
２８    防水カバー
３１    アンプケース蓋
３３    ケーブルグランド
３４    ケーブル
３６    分力計本体
３６ａ    円筒部（起歪部）
３６ｂ，３６ｃ    フランジ部
３７    フランジ連結ボルト
３８    固定ボルト
３９    分力計
４０，４１    鋼管
４２，４３    継手フランジ
４４    ナット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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