(57)【要約】【課題】ひずみゲージを測定対象物に接着することなくひずみ又は応力の測定を行うことができると共に、測定箇所の多少によらずに作業者の労力を多大に要することなく容易に測定作業を行うことができるひずみ測定器を提供する。【解決手段】ひずみゲージ１７に押し当てる押し当て面８を有する押し当て部材２と、押し当て部材２を押し当て面８の法線方向に移動可能に保持する保持部材１と、押し当て部材２を保持部材１の開口端部から突出する方向に付勢する弾性部材１６と、測定対象物Ｗと押し当て面８との間にひずみゲージ１７を介在させた状態で保持部材１を測定対象物Ｗに近づけるように移動させたとき、保持部材１を磁性材から成る測定対象物Ｗに吸着させる磁石３とを備える。弾性部材１６の付勢力は押し当て部材２の中央部に球体１１を介して付与される。ゴム材７により形成された押し当て面８にひずみゲージ１７が接着されている。【選択図】図１
2005114403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性材から成る測定対象物のひずみ又は応力をひずみゲージにより測定するひずみ測定器であって、
前記測定対象物に裏面を接触させたひずみゲージの表面に押し当てる押し当て面を有する押し当て部材と、該押し当て部材の外周囲を囲む側壁を有し、該押し当て部材をその押し当て面の略法線方向に移動可能に保持する保持部材と、該保持部材の一端から前記押し当て部材が突出する方向に該押し当て部材を付勢する弾性部材と、前記測定対象物にひずみゲージの裏面を接触させると共に該ひずみゲージの表面に前記押し当て部材の押し当て面を当接させた状態で前記保持部材を前記弾性部材の付勢力に抗してその一端が前記測定対象物に近づくように移動させたとき、該保持部材を磁力により該測定対象物に吸着させるように該保持部材と一体に設けられた磁石とを備えたことを特徴とするひずみ測定器。
【請求項２】
前記押し当て部材の、前記押し当て面と反対側の面部の中央部に球体を当接させ、前記弾性部材により該球体を介して前記押し当て部材を付勢するようにしたことを特徴とする請求項１記載のひずみ測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明をひずみゲージを用いてひずみ又は応力の測定を行う測定器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、種々様々の構造物のひずみ又は応力を測定するためにひずみゲージ（抵抗式ひずみゲージ）が用いられている。この測定においては、ひずみゲージを接着剤により測定対象物の所望の測定箇所に接着した後、該ひずみゲージの抵抗値変化をホイートストンブリッジ回路等を用いて検出し、その抵抗値変化に基づいてひずみ又は応力を測定することが一般に行われる。
【０００３】
ところが、上記のようにひずみゲージを接着剤により測定対象物に接着する測定手法では、ひずみゲージを測定箇所に接着する作業だけでなく、測定前に測定対象物の測定箇所から塗膜を除去する作業、接着したひずみゲージをコーティングする作業、測定後にひずみゲージを剥がす作業、測定箇所の塗膜の修復を行う作業等、測定に付随する作業が多くなる。また、ひずみゲージを測定対象物に接着する接着剤が硬化するまで、測定を開始することができないと共に、ひずみゲージを測定対象物に適切に接着するためには、熟練した作業技術も要する。
【０００４】
このため、ひずみゲージを測定対象物に接着することなく、簡易に測定を行うことができるひずみ測定器が望まれる場合も多々ある。このようなひずみ測定器としては、従来、例えば特公昭３５−１７１８６号公報（特許文献１）に見られるものが知られている。この特許文献１のひずみ測定器は、ひずみゲージをゴムブロックを介して手作業で測定対象物に押し当て、その状態で、ひずみゲージの抵抗値変化を検出して、ひずみ又は応力を測定するようにしたものである。このひずみ測定器によれば、ひずみゲージを接着剤により測定対象物に接着することなく、簡易にひずみ又は応力の測定を行うことができる。
【０００５】
しかしながら、特許文献１のひずみ測定器では、測定中に作業者が手作業でひずみゲージをゴムブロックを固定した掴み部分を測定対象物側に向かって押し付け続けなければならない。このため、作業者の継続的な力作業が必要となる。また、作業者による押し付け力が弱過ぎる場合もあり、このような場合には、ひずみゲージと測定対象物との密着性が損なわれて、精度のよい測定を行うことができない。さらに、複数の測定箇所での測定を行う場合には、作業者がひずみゲージを各測定箇所にゴムブロックを介して押し付ける作業を各測定箇所毎に順番に行わなければならない。このため、特に測定箇所が多い多点測定では、多大の労力と時間を必要とすることとなり、多点測定を行うことは実質的に困難であった。
【特許文献１】特公昭３５−１７１８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、ひずみゲージを測定対象物に接着することなくひずみ又は応力の測定を行うことができると共に、測定箇所の多少によらずに作業者の労力を多大に要することなく容易に測定作業を行うことができるひずみ測定器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のひずみ測定器は、鉄系金属等の磁性材からなる測定対象物のひずみ又は応力をひずみゲージにより測定するものである。そして、本発明のひずみ測定器は、前記測定対象物に裏面を接触させたひずみゲージの表面に押し当てる押し当て面を有する押し当て部材と、該押し当て部材の外周囲を囲む側壁を有し、該押し当て部材をその押し当て面の略法線方向に移動可能に保持する保持部材と、該保持部材の一端から前記押し当て部材が突出する方向に該押し当て部材を付勢する弾性部材と、前記測定対象物にひずみゲージの裏面を接触させると共に該ひずみゲージの表面に前記押し当て部材の押し当て面を当接させた状態で前記保持部材を前記弾性部材の付勢力に抗してその一端が前記測定対象物に近づくように移動させたとき、該保持部材を磁力により該測定対象物に吸着させるように該保持部材と一体に設けられた磁石とを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
かかる本発明によれば、測定に際しては、測定対象物にひずみゲージの裏面を接触させると共に該ひずみゲージの表面に前記押し当て部材の押し当て面を当接させた状態で前記保持部材を前記弾性部材の付勢力に抗してその一端が前記測定対象物に近づくように移動させる。これにより、ひずみゲージが測定対象物と押し当て部材との間に挟持されるようにして、押し当て部材の押し当て面がひずみゲージの表面に測定対象物に向かって押し付けられ、該ひずみゲージが測定対象物に密着する（圧接される）。このとき、該保持部材と一体に設けられた磁石と測定対象物との間に作用する磁力によって保持部材が測定対象物に吸着される。このため、その吸着後は、ひずみゲージが測定対象物に弾性部材の付勢力によって密着した状態に維持される。この場合、作業者は、保持部材が測定対象物に磁石によって吸着されるまで、保持部材を測定対象物に近づくように移動させた後は、保持部材を測定対象物側に押しつける作業を解除しても、ひずみゲージが測定対象物に密着した状態に維持される。したがって、その後は、保持部材を把持しておく必要はない。そして、この状態で、ひずみゲージの抵抗値変化を検出することで、測定対象物のひずみ又は応力の測定を支障なく行うことができる。
【０００９】
したがって、本発明によれば、ひずみゲージを測定対象物に接着することなくひずみ又は応力の測定を行うことができる他、保持部材を磁石により測定対象物に吸着させる作業を作業者が行うだけで、ひずみ又は応力の測定を行うことができる状態になるので、測定作業を容易に行うことができる。また、測定中に作業者が保持部材を把持しておく必要が無いため、測定対象物のひずみ又は応力の多点測定を行う場合には、本発明のひずみ測定器を複数用意して、それらのひずみ測定器の保持部材を測定対象物の各測定箇所に吸着して保持させる作業を行うことで、容易に多点測定を行うことができる。
【００１０】
なお、本発明のひずみ測定器で、保持部材を磁石により測定対象物に吸着させるためには、該測定対象物が磁性材からなることが必要となるが、ひずみ又は応力の測定対象とする物体は多くの場合、磁性材から成るので、本発明のひずみ測定器は、多くの測定対象物に適用できる。
【００１１】
かかる本発明では、前記押し当て部材の、前記押し当て面と反対側の面部の中央部に球体を当接させ、前記弾性部材により該球体を介して前記押し当て部材を付勢するようにすることが好ましい。
【００１２】
これによれば、弾性部材の付勢力を、押し当て部材の、前記押し当て面と反対側の面部の中央部に球体を介して加えることができるので、該押し当て部材と測定対象物との間のひずみゲージに偏荷重が作用して、該ひずみゲージの位置ずれが生じたり、測定対象物へのひずみゲージの部分的な密着性が損なわれたりするのを防止できる。したがって、ひずみ又は応力の測定の信頼性を高めることができる。
【００１３】
なお、本発明では、押し当て部材の押し当て面にひずみゲージをあらかじめ接着しておくことが好ましい。また、押し当て部材の押し当て面を板状のゴム材により形成しておくことが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の一実施形態を図１および図２を参照して説明する。図１は本実施形態のひぞみ測定器の縦断面図であり、図２は該ひずみゲージの動作説明図である。図１を参照して、１は有底筒状の保持部材、２は押し当て部材である。保持部材１の開口端部側（図では下端部側）の端面には、環状の磁石３を収容した環状の磁石ケース４が保持部材１と同心に固着され、該磁石ケース４および磁石３の中心部の貫通穴５が保持部材１の内部に連通している。磁石ケース４および磁石３の内径（貫通穴５の径）は、保持部材１の内径よりも小径であり、磁石ケース４および磁石３の内周縁部は保持部材１の軸心側に張り出している。
【００１５】
押し当て部材２は、金属等の剛体から円柱状の形成された基体ブロック６と、この基体ブロック６の一端面（図では下端面）にそのほぼ全面にわたって固着された円板状のゴム材７とから構成され、このゴム材７の表面（図では下面）が押し当て面８となっている。この押し当て部材２の基体ブロック６は、その軸心を保持部材１の軸心方向に向けて前記貫通穴５に挿入され、その軸心方向（押し当て面８の法線方向）に移動可能に設けられている。押し当て部材２の、前記押し当て面８と反対側の端部（図では上端部）は、貫通穴５から保持部材１の内部空間に突出しており、その保持部材１内の部分（押し当て部材２の基体ブロック６の上端部）の外周には、径方向外方に張り出したフランジ９が基体ブロック６と一体に形成されている。このフランジ９は、図１の如く、押し当て部材２の押し当て面８を含む下端部が保持部材１の開口端部の貫通穴５から外部に突出した状態で前記磁石ケース４の内周縁部（保持部材１の軸心側に張り出した部分）に当接して係止される。
【００１６】
押し当て部材２の基体ブロック６の上端面部（保持部材１の内部側の端面部）の中央箇所には凹部１０が形成されており、この凹部１０内に球体１１が収容されている。この球体１１は、凹部１０の底面の中央部に形成された浅い球面溝１２に下端部が当接されて支承されている。また、球体１２の上側には、筒状のバネ座部材１３が軸心を上下方向（保持部材１の軸心と同方向）に向けて配置されており、このバネ座部材１３の貫通孔１４の下端周縁が球体１２に当接されている。そして、バネ座部材１３の下端部外周に形成されたフランジ１５と、保持部材１の底面（図では上端の天板面）との間で弾性部材であるスプリング１６が若干圧縮された状態で介装されている。したがって、スプリング１６は、バネ座部材１３および球体１１を介して押し当て部材２を下方、すなわち、押し当て面８が保持部材１の開口端部の貫通穴５から突出する方向に付勢している。
【００１７】
押し当て部材２の押し当て面８（ゴム材７の下面）の中央箇所には、ひずみゲージ１７の表面（図では上面）がその法線方向を押し当て部材２の可動方向（押し当て部材２の軸心方向）に向けて接着剤（図示省略）を介して固着されている。該ひずみゲージ１７は公知のものであり、詳細な図示は省略するが、樹脂製のゲージベース上に銅・ニッケル合金等の細い抵抗線あるいは薄膜を固着したものである。そして、このひずみゲージ１７から導出されたリード線１８が押し当て部材２のゴム材７および基体ブロック６にあらかじめ穿設された貫通孔１９を通して保持部材１の内部に導入され、さらに保持部材１の側壁に穿設された貫通孔２０を介して外部に導出されている。
【００１８】
次に、かかる本実施形態のひずみ測定器による測定を行う手法を説明する。まず、作業者が保持部材１を把持した状態で、図１に示すように、鉄系材質などの磁性材からなる測定対象物Ｗに対し、そのひずみ又は応力を測定しようとする箇所にひずみゲージ１の裏面（図の下面）を接触させる。そして、この状態で保持部材１の開口端部を測定対象物Ｗに近づけるように該保持部材１を測定対象物Ｗに向かって押圧する。このとき、保持部材１の開口端部の磁石３が測定対象物Ｗにある程度近づくと、磁石３と測定対象物Ｗとの間に作用する磁力によって、該磁石３の下面（測定対象物Ｗ側端面）が測定対象物Ｗに吸着する。すなわち、図２に示す如く、保持部材１が磁石３を介して測定対象物Ｗに吸着された状態に保持される。なお、この状態では、作業者は、保持部材１の押圧を解除しても、保持部材１と測定対象物Ｗとの吸着状態は維持される。
【００１９】
一方、このとき、押し当て部材２がスプリング１６の付勢力に抗して保持部材１に対して上動して、スプリング１６が圧縮される。このため、図２に示す如く、前記ひずみゲージ１７は、押し当て部材２と測定対象物Ｗとの間に挟持されるようにして、測定対象物Ｗに圧接されて密着する。この場合、ひずみゲージ１７を測定対象物Ｗに圧接させる力は、スプリング１６から球体１１を介して押し当て部材２の凹部１０の底面の中央部に作用し、また、押し当て部材２の基体ブロック６が剛体状のものであるため、ひずみゲージ１７に偏荷重が作用したりすることなく、均一的に測定対象物Ｗに圧接される。したがって、測定対象物Ｗとひずみゲージ１７との一体性が充分に確保される。
【００２０】
これにより測定対象物Ｗのひずみ又は応力の測定を行うことができる状態となる。そして、この状態で、ひずみゲージ１７のリード線１８を測定用回路装置（図示省略）に接続して、ホイートストンブリッジ回路等を介してひずみゲージ１７に通電し、その抵抗値変化を検出することで、測定対象物Ｗのひずみ又は応力の測定が行われることとなる。
【００２１】
かかる本実施形態のひずみ測定器によれば、作業者は、保持部材１を磁石３を介して測定対象物Ｗに吸着させる作業を行えば、その後は、ひずみゲージ１７が測定対象物Ｗに密着して圧接された状態に維持されるので、ひずみゲージ１７を測定対象物Ｗに接着する作業が不要となり、測定作業を簡単に行うことができる。また、測定中に保持部材１を作業者が押圧しつづける必要がないことから、特に測定対象物Ｗの多数の箇所のひずみ又は応力の測定を行う多点測定では、本実施形態のひずみ測定器をその測定箇所の個数分用意して、それぞれのひずみ測定器を各測定箇所に設置することで、容易に多点測定を行うことができる。さらに、測定後には、ひずみ測定器を測定対象物から離脱させれば、そのひずみ測定器を繰り返し用いて他の測定箇所のひずみ又は応力の測定を行うこともできる。
【００２２】
なお、以上説明した実施形態では、保持部材１に、これと別体の磁石３を装着するようにしたが、保持部材１自体を磁石により構成するようにしてもよい。また、前記実施形態では、ひずみゲージ１７を押し当て部材２に接着しておくようにしたが、ひずみゲージ１７を押し当て部材２に接着せずに、それらを分離しておいてもよい。また、磁石３は電磁石により構成してもよい。さらに、スプリング１６のバネ圧を調整するためのネジ等をスプリング１６に係合しておき、必要に応じてスプリング１６のバネ圧を調整するようにしてもよい。
【００２３】
また、本発明のひずみ測定器は磁石を利用するものであるが、磁石が吸着できない測定対象物（コンクリート等）においては、本発明のひずみ測定器の磁石に代えて、吸盤を用い、あるいは、測定対象物を挟むクランプ手段（シャコ万力など）を用いることで、本発明のひずみ測定器と同様の効果を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のひずみ測定器の一実施形態の縦断面図。
【図２】図１のひずみ測定器の作動説明図。
【符号の説明】
【００２５】
１…保持部材、２…押し当て部材、３…磁石、１６…スプリング（弾性部材）、１７…ひずみゲージ、Ｗ…測定対象物。
【図１】
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【図２】
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