ホットスポット応力測定用ひずみゲージおよびホットスポット応力測定センサ装置
【課題】 ホットスポット応力を測定するための位置決めおよび取り付けが容易で、作業性が高く、簡易に且つ適確にホットスポット応力の測定を実現する。
【解決手段】 ホットスポット応力測定用ひずみゲージ１は、ゲージベース１１、第１のグリッド部ＧＡおよび第２のグリッド部ＧＢからなるゲージパターン１２を有している。ゲージベース１１の長手方向の一端ＬＥから長手方向について第１の所定距離ＤＡに配置されるゲージ抵抗Ｒｇａの第１のグリッド部ＧＡ、並びに一端ＬＥから第１の所定距離ＤＡよりも長い第２の所定距離ＤＢに配置されるゲージ抵抗Ｒｇｂの第２のグリッド部ＧＢを有する。ブリッジアダプタ２は、第１の固定抵抗Ｒ１、第２の固定抵抗Ｒ２、および第３の固定抵抗Ｒ３を有し、これらとゲージ抵抗ＲｇａおよびＲｇｂとでブリッジ回路を構成する。測定器３は、ブリッジアダプタ２からホットスポット応力に対応する出力を取り出す。
【解決手段】 ホットスポット応力測定用ひずみゲージ１は、ゲージベース１１、第１のグリッド部ＧＡおよび第２のグリッド部ＧＢからなるゲージパターン１２を有している。ゲージベース１１の長手方向の一端ＬＥから長手方向について第１の所定距離ＤＡに配置されるゲージ抵抗Ｒｇａの第１のグリッド部ＧＡ、並びに一端ＬＥから第１の所定距離ＤＡよりも長い第２の所定距離ＤＢに配置されるゲージ抵抗Ｒｇｂの第２のグリッド部ＧＢを有する。ブリッジアダプタ２は、第１の固定抵抗Ｒ１、第２の固定抵抗Ｒ２、および第３の固定抵抗Ｒ３を有し、これらとゲージ抵抗ＲｇａおよびＲｇｂとでブリッジ回路を構成する。測定器３は、ブリッジアダプタ２からホットスポット応力に対応する出力を取り出す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物等の疲労寿命を予測するためにホットスポット応力を計測するためのホットスポット応力測定用ひずみゲージおよびホットスポット応力測定センサ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
橋脚やビルおよびクレーン等の構造物における疲労による損傷が問題となっており、このような構造物の寿命予測が重要視されてきている。構造物の疲労強度を検討し把握するためには、応力集中が損傷の原因となる溶接止端部の応力を把握することが必要となる。このような溶接止端部の疲労強度を検証するためにホットスポット応力が用いられる。ホットスポット応力を求めるためには、構造力学的にＦＥＭ（Finite Element Method：有限要素法）解析等を用いて算出する方法もあるが、最終的には実測によりホットスポット応力を求める方法を用いることが要求される。
実測によりホットスポット応力を求める方法には、例えば、溶接止端部から予め定められた間隔で２枚のひずみゲージを貼り付け、これら２点の応力の比から、いわゆる線形外挿法によって、ホットスポット応力、つまり溶接部の応力、を推定する方法がある。
この種のホットスポット応力を求める方法については、例えば、非特許文献１（「鋼構造物の疲労設計指針・同解説」、日本鋼構造協会発行、第２８３頁〜第２９１頁）に線形外挿法を用いる方法として具体的に説明されている。すなわち、２枚のひずみゲージを、溶接止端部からの距離の異なる予め定められた個所にそれぞれ貼り付け、これら２個所の応力から線形外挿法によってホットスポット応力を求めることが示されている。この非特許文献１には、線形外挿法を用いてホットスポット応力を求めるためのひずみゲージの貼り付け個所についてのいくつかの提案例も記載されており、２枚のひずみゲージを貼り付ける位置は、解析手法によって相違することが示されている。
【０００３】
また、非特許文献２（「ＪＷＥＳ 接合・溶接技術Ｑ＆Ａ１０００（Ｎｏ．Ｑ０４−２−１９）」、社団法人日本溶接協会のホームページ、http://www-it.jwes.or.jp/qa/details.jsp?pg_no=0040020190）には、ホットスポット応力を求めるために、溶接止端から板厚ｔの０．５倍（０．５ｔ）と１．５倍（１．５ｔ）の位置における応力値を直線で結び、溶接止端位置に外挿した応力値を推定する方法（ＳＲ２０２Ｂ法と表記されている）について記載されている。
これら非特許文献１（「鋼構造物の疲労設計指針・同解説」、日本鋼構造協会発行、第２８３頁〜第２９１頁）および非特許文献２（「ＪＷＥＳ 接合・溶接技術Ｑ＆Ａ１０００（Ｎｏ．Ｑ０４−２−１９）」、社団法人日本溶接協会のホームページ、http://www-it.jwes.or.jp/qa/details.jsp?pg_no=0040020190）に開示された方法は、解析手法に従って予め決定された所定個所における応力値を計測するためのひずみゲージを貼り付ける際に、ひずみゲージを正しく位置決めしなければならず、また該当位置にひずみゲージを適正に貼り付けなければならないなど、熟練の作業が必要となっていた。しかも、ホットスポット応力は、基本的に２個所の測定値に基づいて算出するため、このようなホットスポット応力を求めるためには、各ひずみゲージで測定されたデータに基づく測定後のデータ処理によって応力を算出する必要があり、測定中にリアルタイムで結果を得ることができなかった。
【０００４】
このような問題に対処するものとして、例えば、特許文献１（特開２００９−２６４８５６号）に開示されたものがある。すなわち、特許文献１（特開２００９−２６４８５６号）には、可撓性を有するフィルム状の絶縁体からなるゲージベースと、前記ゲージベースの所定方向の一端から前記所定方向についての第１の所定距離に配置されて前記ゲージベース上に設けられ前記第１の所定距離における前記所定方向についてのひずみに感応するゲージ抵抗からなる第１のゲージグリッド部と、前記ゲージベースの前記一端から前記所定方向についての第１の所定距離に配置されて前記ゲージベース上に設けられ前記第１の所定距離における前記所定方向についてのひずみに感応するゲージ抵抗からなる第２のゲージグリッド部と、前記ゲージベースの前記一端から前記所定方向についての第１の所定距離に配置されて前記ゲージベース上に設けられ前記第１の所定距離における前記所定方向についてのひずみに感応するゲージ抵抗からなる第３のゲージグリッド部と、前記ゲージベースの前記一端から前記所定方向についての前記第１の所定距離とは異なる第２の所定距離に配置されて前記ゲージベース上に設けられ前記第２の所定距離における前記所定方向についてのひずみに感応するゲージ抵抗からなる第４のゲージグリッド部と、前記第１のゲージグリッド部の一端と前記第２のゲージグリッド部の一端とを接続し、前記第２のゲージグリッド部の他端と前記第４のゲージグリッド部の一端とを接続し、前記第４のゲージグリッド部の他端と前記第３のゲージグリッド部の一端とを接続し、そして前記第１のゲージグリッド部の他端、前記第１のゲージグリッド部の一端と前記第２のゲージグリッド部の一端との接続個所、前記第４のゲージグリッド部の他端と前記第３のゲージグリッド部の一端との接続個所および前記第３のゲージグリッド部の他端、にそれぞれ接続するための導電路を形成する第１、第２、第３および第４の配線接続部と、を具備し、且つ前記第１の配線接続部は、固定抵抗の一端およびブリッジ入力の一端に接続され、前記第２の配線接続部は、ブリッジ出力の一端に接続され、前記第３の配線接続部は、前記ブリッジ入力の他端に接続され、そして前記第４の配線接続部は、前記固定抵抗の他端および前記ブリッジ出力の他端に接続されることにより、ホットスポット応力を測定するための位置決めおよび貼り付けが容易で、作業性が高く、簡易で且つ適確なホットスポット応力の測定を実現するようにしたホットスポット応力測定用ひずみゲージ等が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２６４８５６号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「鋼構造物の疲労設計指針・同解説」、日本鋼構造協会発行（第２８３頁〜第２９１頁）
【非特許文献２】「ＪＷＥＳ 接合・溶接技術Ｑ＆Ａ１０００（Ｎｏ．Ｑ０４−２−１９）」、社団法人日本溶接協会のホームページ、ＵＲＬ（http://www-it.jwes.or.jp/qa/details.jsp?pg_no=0040020190）、２００４年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１（特開２００９−２６４８５６号）に記載されたホットスポット応力測定用ひずみゲージは、ゲージ自体が大型化し、ホットスポット応力の測定対象である被溶接部材の取付部位の形状および寸法が制限されるなど、取り扱いが煩雑であった。また、ホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材の板厚毎にゲージを専用設計する必要があり、あらゆる寸法に対応するものを用意することが容易ではなかった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、ホットスポット応力を測定するための位置決めおよび取り付けが容易で、作業性が高く、簡易に且つ適確にホットスポット応力の測定を実現することを可能とするホットスポット応力測定用ひずみゲージおよびホットスポット応力測定センサ装置を提供することを目的としている。
本発明の請求項１の目的は、容易に、ホットスポット応力を測定するための適切な位置合わせを行うことができ、作業性が良く、簡易に且つ適確にホットスポット応力を測定することを可能とするホットスポット応力測定用ひずみゲージを提供することにある。
本発明の請求項２の目的は、被溶接部材の状況に応じて、簡易に、ブリッジ出力としてホットスポット応力を直接的に得ることを可能とするホットスポット応力測定用ひずみゲージを提供することにある。
【０００８】
本発明の請求項３の目的は、特に代表的な定義に従ったホットスポット応力の測定をより簡易に行うことを可能とするホットスポット応力測定用ひずみゲージを提供することにある。
本発明の請求項４の目的は、容易に、ホットスポット応力を測定するための適切な位置合わせを行うことができ、作業性が良く、簡易に且つ適確にホットスポット応力を測定することを可能とするホットスポット応力測定用ひずみゲージを提供することにある。
本発明の請求項５の目的は、被溶接部材の状況に応じて、簡単な構成で且つ容易に、ブリッジ出力としてホットスポット応力を直接的に得ることを可能とするホットスポット応力測定用ひずみゲージを提供することにある。
本発明の請求項６の目的は、特に代表的な定義に従ったホットスポット応力の測定をより簡易に行うことを可能とするホットスポット応力測定用ひずみゲージを提供することにある。
本発明の請求項７の目的は、簡単な構成で、しかも作業性が良く、適確にホットスポット応力を測定することを可能とするホットスポット応力測定センサ装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の請求項８の目的は、簡単な構成で、種々の被溶接部材の状況に容易に対応させることができ、しかも作業性が良く、適確にホットスポット応力を測定することを可能とするホットスポット応力測定センサ装置を提供することにある。
本発明の請求項９の目的は、より簡単な構成で、種々の被溶接部材の状況に対応させることができ、しかも適確にホットスポット応力を測定することを可能とするホットスポット応力測定センサ装置を提供することにある。
本発明の請求項１０の目的は、さらに、簡単な構成で、ホットスポット応力および所定の各位置における応力ひずみをも個々に測定することを可能とするホットスポット応力測定センサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載した本発明に係るホットスポット応力測定用ひずみゲージは、上述した目的を達成するために、
可撓性を有するフィルム状の絶縁体からなるゲージベースと、
第１の定格抵抗値を有し、前記ゲージベースの所定方向の一端から前記所定方向についての第１の所定距離に位置させて前記ゲージベース上に配設されており、前記所定方向についてのひずみを検出する第１のゲージ部と、
前記第１の定格抵抗値の１／３の第２の定格抵抗値を有し、前記ゲージベースの前記一端から前記所定方向についての前記第１の所定距離とは異なる第２の所定距離に位置させて前記ゲージベース上に配設されており、前記所定方向についてのひずみを検出する第２のゲージ部と、
を具備することを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載した本発明に係るホットスポット応力測定用ひずみゲージは、請求項１のホットスポット応力測定用ひずみゲージであって、
前記第１のゲージ部および前記第２のゲージ部を、ホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材の種々の板厚に対応する前記第１の所定距離および前記第２の所定距離に予め設定したものを用意し、これらを測定対象とする被溶接部材の種々の板厚に応じて使い分ける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ホットスポット応力測定用ひずみゲージは、請求項１または請求項２のホットスポット応力測定用ひずみゲージであって、
ホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材の板厚をＴとして、前記第１の所定距離を０．５Ｔとし、前記第２の所定距離を１．５Ｔとすることを特徴としている。
【００１２】
請求項４に記載した本発明に係るホットスポット応力測定用ひずみゲージは、上述した目的を達成するために、
可撓性を有するフィルム状の絶縁体からなるゲージベースと、
第１の定格抵抗値を有し、前記ゲージベースの所定方向の一端から前記所定方向についての第１の所定距離に配置して前記ゲージベース上に貼設し、前記所定方向についてのひずみを検出するための第１のゲージと、
前記第１の定格抵抗値の１／３の第２の定格抵抗値を有し、前記ゲージベースの前記一端から前記所定方向についての前記第１の所定距離とは異なる第２の所定距離に配置して前記ゲージベース上に貼設し、前記所定方向についてのひずみを検出するための第２のゲージと、
を具備す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ホットスポット応力測定用ひずみゲージは、請求項４のホットスポット応力測定用ひずみゲージであって、
前記第１のゲージおよび前記第２のゲージは、それぞれ前記第１の定格抵抗値および前記第２の定格抵抗値の汎用の単軸タイプのひずみゲージであり、使用時に、ホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材の種々の板厚に対応する前記第１の所定距離および前記第２の所定距離として前記ゲージベース上に貼着することを特徴としている。
【００１３】
請求項６に記載した本発明に係るホットスポット応力測定用ひずみゲージは、請求項４または請求項５のホットスポット応力測定用ひずみゲージであって、
ホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材の板厚をＴとして、前記第１の所定距離を０．５Ｔとし、前記第２の所定距離を１．５Ｔとす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ホットスポット応力測定センサ装置は、
溶接止端部に前記一端を当接して前記ゲージベースをホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材に貼着される請求項１〜請求項３のいずれか１項のホットスポット応力測定用ひずみゲージと、
前記ホットスポット応力測定用ひずみゲージの前記第１のゲージ部および前記第２のゲージ部の各両端に接続されてなり、一端が前記第２のゲージ部の一端に接続されて前記第１のゲージ部の定格抵抗値の２／３の抵抗値を有する第１の固定抵抗、一端が前記第１の固定抵抗の他端に接続されて前記第１のゲージ部の定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第２の固定抵抗、一端が前記第２の固定抵抗の他端に接続され他端が前記第１のゲージ部の一端に接続されて前記第１のゲージ部の定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第３の固定抵抗、前記第１のゲージ部の前記一端と前記第３の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第１の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記他端と前記第３の固定抵抗の前記一端との接続点を導出する第２の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記一端と前記第１の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第３の導出端子、並びに前記第１のゲージ部および前記第２のゲージ部の各他端を共通に接続して導出する第４の導出端子を有し、前記第１の導出端子と前記第３の導出端子との間にブリッジ入力が供給され、前記第２の導出端子と前記第４の導出端子との間からホットスポット応力に対応するブリッジ出力が取り出されるブリッジアダプタと、
を具備することを特徴としている。
【００１４】
請求項８に記載した本発明に係るホットスポット応力測定センサ装置は、
溶接止端部に前記一端を当接して前記ゲージベースをホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材に貼着される請求項４〜請求項６のいずれか１項のホットスポット応力測定用ひずみゲージと、
前記ホットスポット応力測定用ひずみゲージの前記第１のゲージおよび前記第２のゲージの各両端に接続されてなり、一端が前記第２のゲージの一端に接続されて前記第１のゲージの定格抵抗値の２／３の抵抗値を有する第１の固定抵抗、一端が前記第１の固定抵抗の他端に接続されて前記第１のゲージの定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第２の固定抵抗、一端が前記第２の固定抵抗の他端に接続され他端が前記第１のゲージの一端に接続されて前記第１のゲージの定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第３の固定抵抗、前記第１のゲージの前記一端と前記第３の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第１の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記他端と前記第３の固定抵抗の前記一端との接続点を導出する第２の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記一端と前記第１の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第３の導出端子、並びに前記第１のゲージおよび前記第２のゲージの各他端を共通に接続して導出する第４の導出端子を有し、前記第１の導出端子と前記第３の導出端子との間にブリッジ入力が供給され、前記第２の導出端子と前記第４の導出端子との間からホットスポット応力に対応するブリッジ出力が取り出されるブリッジアダプタと、
を具備することを特徴としている。
【００１５】
請求項９に記載した本発明に係るホットスポット応力測定センサ装置は、上述した目的を達成するために、
第１の定格抵抗値を有する汎用の単軸タイプのひずみゲージからなり、溶接止端部から第１の所定距離に貼着される第１のひずみゲージと、
前記第１の定格抵抗値の１／３の第２の定格抵抗値を有する汎用の単軸タイプのひずみゲージからなり、溶接止端部から前記第１の所定距離とは異なる第２の所定距離に貼着される第２のひずみゲージと、
前記第１のひずみゲージおよび前記第２のひずみゲージの各両端に接続されてなり、一端が前記第２のひずみゲージの一端に接続されて前記第１のひずみゲージの前記定格抵抗値の２／３の抵抗値を有する第１の固定抵抗、一端が前記第１の固定抵抗の他端に接続されて前記第１のゲージの定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第２の固定抵抗、一端が前記第２の固定抵抗の他端に接続され他端が前記第１のひずみゲージの一端に接続されて前記第１のひずみゲージの定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第３の固定抵抗、前記第１のひずみゲージの前記一端と前記第３の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第１の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記他端と前記第３の固定抵抗の前記一端との接続点を導出する第２の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記一端と前記第１の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第３の導出端子、並びに前記第１のひずみゲージおよび前記第２のひずみゲージの各他端を共通に接続して導出する第４の導出端子を有し、前記第１の導出端子と前記第３の導出端子との間にブリッジ入力が供給され、前記第２の導出端子と前記第４の導出端子との間からホットスポット応力に対応するブリッジ出力が取り出されるブリッジアダプタと、
を具備することを特徴としている。
【００１６】
請求項１０に記載した本発明に係るホットスポット応力測定センサ装置は、請求項７〜請求項９のいずれか１項のホットスポット応力測定センサ装置であって、
前記ブリッジアダプタは、前記第２のゲージ部または前記第２のひずみゲージの前記一端と、前記第１の固定抵抗の前記一端との接続点を導出する第５の導出端子をさらに有し、前記第１の導出端子と前記第４の導出端子との間から前記第１のゲージ部または前記第１のひずみゲージのひずみ抵抗値出力を、そして前記第５の導出端子と前記第４の導出端子との間から前記第２のゲージ部または前記第２のひずみゲージのひずみ抵抗値出力を、それぞれ個別に取り出すようにしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ホットスポット応力を測定するための位置決めおよび取り付けが容易で、作業性が高く、簡易に且つ適確にホットスポット応力の測定を実現することが可能なホットスポット応力測定用ひずみゲージおよびホットスポット応力測定センサ装置を提供することができる。
すなわち、本発明の請求項１のホットスポット応力測定用ひずみゲージによれば、
可撓性を有するフィルム状の絶縁体からなるゲージベースと、第１の定格抵抗値を有し、前記ゲージベースの所定方向の一端から前記所定方向についての第１の所定距離に位置させて前記ゲージベース上に配設されており、前記所定方向についてのひずみを検出する第１のゲージ部と、前記第１の定格抵抗値の１／３の第２の定格抵抗値を有し、前記ゲージベースの前記一端から前記所定方向についての前記第１の所定距離とは異なる第２の所定距離に位置させて前記ゲージベース上に配設されており、前記所定方向についてのひずみを検出する第２のゲージ部と、を具備することにより、
容易に、ホットスポット応力を測定するための適切な位置合わせを行うことができ、作業性が良く、簡易に且つ適確にホットスポット応力を測定することが可能となる。
【００１８】
また、本発明の請求項２のホットスポット応力測定用ひずみゲージによれば、請求項１のホットスポット応力測定用ひずみゲージにおいて、
前記第１のゲージ部および前記第２のゲージ部を、ホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材の種々の板厚に対応する前記第１の所定距離および前記第２の所定距離に予め設定したものを用意し、これらを測定対象とする被溶接部材の種々の板厚に応じて使い分けることにより、
被溶接部材の状況に応じて、簡易に、ブリッジ出力としてホットスポット応力を直接的に得ることが可能となる。
さらに、本発明の請求項３のホットスポット応力測定用ひずみゲージによれば、請求項１または請求項２のホットスポット応力測定用ひずみゲージにおいて、
ホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材の板厚をＴとして、前記第１の所定距離を０．５Ｔとし、前記第２の所定距離を１．５Ｔとすることにより、
特に、代表的な定義に従ったホットスポット応力の測定をより簡易に行うことが可能となる。
【００１９】
また、本発明の請求項４のホットスポット応力測定用ひずみゲージによれば、
可撓性を有するフィルム状の絶縁体からなるゲージベースと、第１の定格抵抗値を有し、前記ゲージベースの所定方向の一端から前記所定方向についての第１の所定距離に配置して前記ゲージベース上に貼設し、前記所定方向についてのひずみを検出するための第１のゲージと、前記第１の定格抵抗値の１／３の第２の定格抵抗値を有し、前記ゲージベースの前記一端から前記所定方向についての前記第１の所定距離とは異なる第２の所定距離に配置して前記ゲージベース上に貼設し、前記所定方向についてのひずみを検出するための第２のゲージと、を具備することにより、
容易に、ホットスポット応力を測定するための適切な位置合わせを行うことができ、作業性が良く、簡易に且つ適確にホットスポット応力を測定することが可能となる。
本発明の請求項５のホットスポット応力測定用ひずみゲージによれば、請求項４のホットスポット応力測定用ひずみゲージにおいて、
前記第１のゲージおよび前記第２のゲージは、それぞれ前記第１の定格抵抗値および前記第２の定格抵抗値の汎用の単軸タイプのひずみゲージであり、使用時に、ホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材の種々の板厚に対応する前記第１の所定距離および前記第２の所定距離として前記ゲージベース上に貼着することにより、
被溶接部材の状況に応じて、簡単な構成で且つ容易に、ブリッジ出力としてホットスポット応力を直接的に得ることが可能となる。
【００２０】
本発明の請求項６のホットスポット応力測定用ひずみゲージによれば、請求項４または請求項５のホットスポット応力測定用ひずみゲージにおいて、
ホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材の板厚をＴとして、前記第１の所定距離を０．５Ｔとし、前記第２の所定距離を１．５Ｔとすることにより、
特に、代表的な定義に従ったホットスポット応力の測定をより簡易に行うことが可能となる。
そして、本発明の請求項７のホットスポット応力測定センサ装置によれば、
溶接止端部に前記一端を当接して前記ゲージベースをホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材に貼着される請求項１〜請求項３のいずれか１項のホットスポット応力測定用ひずみゲージと、
前記ホットスポット応力測定用ひずみゲージの前記第１のゲージ部および前記第２のゲージ部の各両端に接続されてなり、一端が前記第２のゲージ部の一端に接続されて前記第１のゲージ部の定格抵抗値の２／３の抵抗値を有する第１の固定抵抗、一端が前記第１の固定抵抗の他端に接続されて前記第１のゲージ部の定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第２の固定抵抗、一端が前記第２の固定抵抗の他端に接続され他端が前記第１のゲージ部の一端に接続されて前記第１のゲージ部の定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第３の固定抵抗、前記第１のゲージ部の前記一端と前記第３の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第１の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記他端と前記第３の固定抵抗の前記一端との接続点を導出する第２の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記一端と前記第１の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第３の導出端子、並びに前記第１のゲージ部および前記第２のゲージ部の各他端を共通に接続して導出する第４の導出端子を有し、前記第１の導出端子と前記第３の導出端子との間にブリッジ入力が供給され、前記第２の導出端子と前記第４の導出端子との間からホットスポット応力に対応するブリッジ出力が取り出されるブリッジアダプタと、を具備することにより、
簡単な構成で、しかも作業性が良く、適確にホットスポット応力を測定することが可能となる。
【００２１】
本発明の請求項８のホットスポット応力測定センサ装置によれば、
溶接止端部に前記一端を当接して前記ゲージベースをホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材に貼着される請求項４〜請求項６のいずれか１項のホットスポット応力測定用ひずみゲージと、
前記ホットスポット応力測定用ひずみゲージの前記第１のゲージおよび前記第２のゲージの各両端に接続されてなり、一端が前記第２のゲージの一端に接続されて前記第１のゲージの定格抵抗値の２／３の抵抗値を有する第１の固定抵抗、一端が前記第１の固定抵抗の他端に接続されて前記第１のゲージの定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第２の固定抵抗、一端が前記第２の固定抵抗の他端に接続され他端が前記第１のゲージの一端に接続されて前記第１のゲージの定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第３の固定抵抗、前記第１のゲージの前記一端と前記第３の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第１の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記他端と前記第３の固定抵抗の前記一端との接続点を導出する第２の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記一端と前記第１の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第３の導出端子、並びに前記第１のゲージおよび前記第２のゲージの各他端を共通に接続して導出する第４の導出端子を有し、前記第１の導出端子と前記第３の導出端子との間にブリッジ入力が供給され、前記第２の導出端子と前記第４の導出端子との間からホットスポット応力に対応するブリッジ出力が取り出されるブリッジアダプタと、を具備することにより、
簡単な構成で、種々の被溶接部材の状況に容易に対応させることができ、しかも作業性が良く、適確にホットスポット応力を測定することが可能となる。
【００２２】
本発明の請求項９のホットスポット応力測定センサ装置によれば、
第１の定格抵抗値を有する汎用の単軸タイプのひずみゲージからなり、溶接止端部から第１の所定距離に貼着される第１のひずみゲージと、
前記第１の定格抵抗値の１／３の第２の定格抵抗値を有する汎用の単軸タイプのひずみゲージからなり、溶接止端部から前記第１の所定距離とは異なる第２の所定距離に貼着される第２のひずみゲージと、
前記第１のひずみゲージおよび前記第２のひずみゲージの各両端に接続されてなり、一端が前記第２のひずみゲージの一端に接続されて前記第１のひずみゲージの前記定格抵抗値の２／３の抵抗値を有する第１の固定抵抗、一端が前記第１の固定抵抗の他端に接続されて前記第１のゲージの定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第２の固定抵抗、一端が前記第２の固定抵抗の他端に接続され他端が前記第１のひずみゲージの一端に接続されて前記第１のひずみゲージの定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第３の固定抵抗、前記第１のひずみゲージの前記一端と前記第３の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第１の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記他端と前記第３の固定抵抗の前記一端との接続点を導出する第２の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記一端と前記第１の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第３の導出端子、並びに前記第１のひずみゲージおよび前記第２のひずみゲージの各他端を共通に接続して導出する第４の導出端子を有し、前記第１の導出端子と前記第３の導出端子との間にブリッジ入力が供給され、前記第２の導出端子と前記第４の導出端子との間からホットスポット応力に対応するブリッジ出力が取り出されるブリッジアダプタと、を具備することにより、
より簡単な構成で、種々の被溶接部材の状況に対応させることができ、しかも適確にホットスポット応力を測定することが可能となる。
【００２３】
さらに、本発明の請求項１０のホットスポット応力測定センサ装置によれば、請求項７〜請求項９のいずれか１項のホットスポット応力測定センサ装置において、
前記ブリッジアダプタは、前記第２のゲージ部または前記第２のひずみゲージの前記一端と、前記第１の固定抵抗の前記一端との接続点を導出する第５の導出端子をさらに有し、前記第１の導出端子と前記第４の導出端子との間から前記第１のゲージ部または前記第１のひずみゲージのひずみ抵抗値出力を、そして前記第５の導出端子と前記第４の導出端子との間から前記第２のゲージ部または前記第２のひずみゲージのひずみ抵抗値出力を、それぞれ個別に取り出すようにしたことにより、
さらに、簡単な構成で、ホットスポット応力および所定の各位置における応力ひずみをも個々に測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るホットスポット応力測定用ひずみゲージおよびそれを含むホットスポット応力測定センサ装置を用いてなるホットスポット応力測定システムの構成を示す模式図であり、ホットスポット応力測定用ひずみゲージを平面図として示し、ブリッジアダプタの構成を回路構成図として示している。
【図２】図１に示すホットスポット応力測定用ひずみゲージの使用状態を示す斜視図である。
【図３】図１に示すホットスポット応力測定センサ装置を構成するホットスポット応力測定用ひずみゲージおよびブリッジアダプタにより構成されるブリッジ回路の等価的な構成を模式的に示す回路構成図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るホットスポット応力測定用ひずみゲージおよびそれを含むホットスポット応力測定センサ装置を用いてなるホットスポット応力測定システムの構成を示す模式図であり、ホットスポット応力測定用ひずみゲージを平面図として示し、ブリッジアダプタの構成を回路構成図として示している。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るホットスポット応力測定用ひずみゲージおよびそれを含むホットスポット応力測定センサ装置を用いてなるスキャナタイプのホットスポット応力測定システムの構成を示す模式図であり、この場合も、ホットスポット応力測定用ひずみゲージを平面図として示し、ブリッジアダプタの構成を回路構成図として示している。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係るホットスポット応力測定用の２つの単軸タイプのひずみゲージおよびそれを含むホットスポット応力測定センサ装置を用いてなるホットスポット応力測定システムの構成を示す模式図であり、この場合も、ホットスポット応力測定用の２つのひずみゲージを平面図として示し、ブリッジアダプタの構成を回路構成図として示している。
【図７】本発明に係るホットスポット応力測定に用いられるホットスポット応力の定義の例を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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ホットスポット応力測定用ひずみゲージおよびホットスポット応力測定センサ装置を詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るホットスポット応力測定用ひずみゲージおよびそれを含むホットスポット応力測定センサ装置を用いたホットスポット応力測定システムの構成を示す模式図であり、ホットスポット応力測定用ひずみゲージを平面図として示し、ブリッジアダプタの構成を回路構成図として示している。図２は、図１に示したホットスポット応力測定用ひずみゲージの使用状態を示す斜視図である。
図１に示すホットスポット応力測定システムは、ホットスポット応力測定用ひずみゲージ１、ブリッジアダプタ２および測定器３を備えている。ホットスポット応力測定用ひずみゲージ１とブリッジアダプタ２は、ホットスポット応力測定センサ装置を構成している。
図１および図２に示すホットスポット応力測定用ひずみゲージ１は、ゲージベース１１およびゲージパターン１２を備えている。ゲージパターン１２は、ゲージグリッドからなる第１のゲージ部としての第１のグリッド部ＧＡ、ゲージグリッドからなる第２のゲージ部としての第２のグリッド部ＧＢ、適宜ゲージリードを介して第１のグリッド部ＧＡの両端に接続されるゲージタブＴＡ１、ＴＡ２、そして適宜ゲージリードを介して第２のグリッド部ＧＢの両端に接続されるゲージタブＴＢ１、ＴＢ２を有している。
【００２６】
図１に示すように、ゲージベース１１は、細長い長方形に形成された可撓性を有するフェノール樹脂、ポリイミド樹脂等の合成樹脂のフィルム状の絶縁体からなる。このゲージベース１１上に形成される金属箔からなるゲージパターン１２は、ゲージベース１１の長手方向の一端ＬＥから長手方向について第１の所定距離ＤＡに配置されるゲージ抵抗Ｒｇａの第１のグリッド部ＧＡおよびこの第１のグリッド部ＧＡの両端に適宜ゲージリードを介して接続されるゲージタブＴＡ１、ＴＡ２、並びに前記一端ＬＥから前記長手方向について前記第１の所定距離ＤＡよりも長い第２の所定距離ＤＢに配置されるゲージ抵抗Ｒｇｂの第２のグリッド部ＧＢおよびこの第２のグリッド部ＧＢの両端に適宜ゲージリードを介して接続されるゲージタブＴＢ１、ＴＢ２を有している。第２のグリッド部ＧＢのゲージ抵抗Ｒｇｂは、第１のグリッド部ＧＡのゲージ抵抗Ｒｇａの１／３の抵抗値（すなわちＲｇｂ＝（１／３）Ｒｇａ）を有する。
【００２７】
第１のグリッド部ＧＡは、例えば、ゲージベース１１の長手方向についての伸縮によって抵抗値が変化するように、長手方向に沿って細長く且つ幅が狭い部分を多数平行に折り返すように形成して、折り返すパターンを形成し、前記長手方向の一端ＬＥから第１の所定距離ＤＡにその折り返しの中心線を位置させるとともに、折り返し端部については、抵抗値が充分に低くなるように広い幅に形成するなどする。また、第２のグリッド部ＧＢは、やはり、ゲージベース１１の長手方向についての伸縮によって抵抗値が変化するように、長手方向に沿って細長く且つ幅が狭い部分を多数平行に形成して、繰り返し折り返すパターンを形成し、前記長手方向の一端ＬＥから第２の所定距離ＤＢにその折り返しの中心線を位置させるとともに、前記長手方向に直交する方向の折り返し端部については、抵抗値が充分に低くなるように広い幅に形成する。
第１のグリッド部ＧＡの両端は、ゲージベース１１の両側に沿って長手方向に延び抵抗値が充分に低くなるように幅広く形成したゲージリードを介して外部結線用のゲージタブＴＡ１およびＴＡ２にそれぞれ接続されている。このとき、第１のグリッド部ＧＡの両端からゲージタブＴＡ１およびＴＡ２へ引き出すゲージリードは、第２のグリッド部ＧＢと干渉しないように迂回して形成配置している。第２のグリッド部ＧＢの両端は、抵抗値が充分に低くなるように充分に短寸に形成したゲージリードを介して外部結線用のゲージタブＴＢ１およびＴＢ２にそれぞれ接続されている。
【００２８】
なお、この場合、第１のグリッド部ＧＡのゲージ抵抗Ｒｇａの定格抵抗値対第２のグリッド部ＧＢのゲージ抵抗Ｒｇｂの定格抵抗値の比を、先に述べたように、３対１として、Ｒｇｂ＝（１／３）Ｒｇａに設定する。
このとき、導通路となるゲージリードの配線パターンの幅を広くするだけでゲージリードの抵抗値を充分に低くすることができる場合には、ゲージパターン１２全体を抵抗性金属からなる金属箔を用いて形成してもよい。あるいは、第１のグリッド部ＧＡおよび第２のグリッド部ＧＢを伸縮により抵抗値が変化するニッケル−クロム合金、銅−ニッケル合金、等の抵抗性金属を用いて形成し、ゲージパターン１２の第１のグリッド部ＧＡおよび第２のグリッド部ＧＢ以外のゲージタブＴＡ１、ＴＡ２、ＴＢ１、ＴＢ２、並びにそれらと第１のグリッド部ＧＡおよび第２のグリッド部ＧＢとの間のゲージリードの部分を、より抵抗値の低い導電性金属を用いて形成するようにしても良い。
このようなホットスポット応力測定用ひずみゲージ１は、図２に示すように、測定対象とする被溶接部材に接着、融着、スパッタリング、蒸着、その他の手段により貼設（または添着）して用いられる。すなわち、板状の第１の部材Ｍ１上に、やはり板状の第２の部材Ｍ２の端部を鉛直にして溶接した典型的な構造において、溶接部Ｗの溶接止端部ＨＳに、ホットスポット応力測定用ひずみゲージ１の長手方向の一端ＬＥを突き合わせた状態で、ホットスポット応力測定用ひずみゲージ１を第１の部材Ｍ１上に貼り付ける。
【００２９】
このような状態で、ゲージタブＴＡ１とＴＡ２との間にあらわれる第１のグリッド部ＧＡによるゲージ抵抗ＲｇａおよびゲージタブＴＢ１とＴＢ２との間にあらわれる第２のグリッド部ＧＢによるゲージ抵抗Ｒｇｂをリード線等を介してブリッジアダプタ２のゲージ側端子ＴＧ１、ＴＧ２、ＴＧ３およびＴＧ４に接続して、溶接止端部ＨＳにおけるホットスポット応力の計測に供する。
ブリッジアダプタ２は、ゲージ側端子ＴＧ１、ＴＧ２、ＴＧ３およびＴＧ４と、測定器側端子ＴＭ１、ＴＭ２、ＴＭ３、ＴＭ４およびＴＭ５とを有し、これらの間に第１の固定抵抗Ｒ１、第２の固定抵抗Ｒ２、第３の固定抵抗Ｒ３および所定の導通路が接続される。すなわち、ホットスポット応力測定用ひずみゲージ１の第１のゲージ部としての第１のグリッド部ＧＡおよび第２のゲージ部としての第２のグリッド部ＧＢの各両端にそれぞれ接続されたゲージタブＴＡ１とＴＡ２およびゲージタブＴＢ１とＴＢ２には、ゲージ側端子ＴＧ１とＴＧ４およびゲージ側端子ＴＧ２とＴＧ３が接続される。
【００３０】
第１の固定抵抗Ｒ１は、第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａと第２のグリッド部ＧＢの定格抵抗値Ｒｇｂ（＝（１／３）Ｒｇａ）との差、つまり第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａの２／３の抵抗値を有し、その一端が、ゲージ側端子ＴＧ２およびゲージタブＴＢ１を介して第２のグリッド部ＧＢの一端に接続されている。第２の固定抵抗Ｒ２は、第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａと等しい抵抗値（Ｒｇａ）を有し、その一端が、第１の固定抵抗Ｒ１の他端に接続されている。第３の固定抵抗Ｒ３は、やはり第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａと等しい抵抗値（Ｒｇａ）を有しており、この第３の固定抵抗Ｒ３の一端が第２の固定抵抗Ｒ２の他端に接続され且つこの第３の固定抵抗Ｒ３の他端がゲージ側端子ＴＧ１およびゲージタブＴＡ１を介して第１のグリッド部ＧＡの一端に接続されている。
第１のグリッド部ＧＡの前記一端に接続されたゲージ側端子ＴＧ１と第３の固定抵抗Ｒ３の前記他端との接続点が第１の導出端子である測定器側端子ＴＭ１に導出され、第２の固定抵抗Ｒ２の前記他端と第３の固定抵抗Ｒ３の前記一端との接続点が第２の導出端子である測定器側端子ＴＭ２に導出され、第２の固定抵抗の前記一端と第１の固定抵抗Ｒ１の前記他端との接続点が第３の導出端子である測定器側端子ＴＭ３に導出され、そして、第１のグリッド部ＧＡの他端に接続されたゲージ側端子ＴＧ３と第２のグリッド部ＧＢの他端に接続されたゲージ側端子ＴＧ４とが共通に接続されて第４の導出端子である測定器側端子ＴＭ４に導出されている。
【００３１】
なお、この場合は使用されていないが、ブリッジアダプタ２には、第１の固定抵抗Ｒ１の前記一端とゲージタブＴＢ１を介して第２のグリッド部ＧＢの前記一端に接続されたゲージ側端子ＴＧ２との接続点を導出する測定器側端子ＴＭ５を設けている。
測定器３は、１つ以上の測定チャネルを有し、チャネル１にブリッジアダプタ２の測定器側端子ＴＭ１〜ＴＭ４を接続しており、この測定器３は、ブリッジアダプタ２の測定器側端子ＴＭ１と測定器側端子ＴＭ３との間にブリッジ入力を供給し、ブリッジアダプタ２の測定器側端子ＴＭ２と測定器側端子ＴＭ４との間からホットスポット応力に対応するブリッジ出力を取り出す。
次に、このようなホットスポット応力測定用ひずみゲージ１およびブリッジアダプタ２を有するホットスポット応力測定センサ装置におけるホットスポット応力の基本的な測定原理を図７を参照して説明する。
図７には、溶接部の断面および溶接止端部ＨＳからの距離に応じた応力の計測値並びに溶接止端部ＨＳにおけるホットスポット応力の推定値をそれぞれ組み合わせて模式的に示す模式図を示している。
【００３２】
図７に示すように、溶接止端部ＨＳから第１の所定距離ＤＡの位置ＰＡおよび該第１の所定距離ＤＡよりも長い第２の所定距離ＤＢの位置ＰＢそれぞれにおける応力εＡおよびεＢを直線で結び、その延長線上として溶接止端部ＨＳにおける応力εＨを推定する。ここで、溶接止端部ＨＳから位置ＰＡまでの第１の所定距離ＤＡおよび溶接止端部ＨＳから位置ＰＢまでの第２の所定距離ＤＢとしてそれぞれ設定すべき値は、解析手法によって異なり、且つ第１の部材Ｍ１および第２の部材Ｍ２等の材料の板厚ｔによっても変動する。例えば、図示のように、第１の所定距離ＤＡを０．５ｔとし、位置ＰＡと位置ＰＢとの間隔を１．０ｔとすれば、第２の所定距離ＤＢは、１．５ｔとなり、次式によって溶接止端部ＨＳにおけるホットスポット応力εＨを算出することができる。
εＨ＝｛（εＡ−εＢ）／ｔ｝×０．５ｔ｝＋εＡ
＝１．５εＡ−０．５εＢ （１）
例えば、第１の部材Ｍ１および第２の部材Ｍ２の板厚ｔが１０[mm]である場合には、溶接止端部ＨＳから５[mm]および１５[mm]の位置に第１のグリッド部ＧＡおよび第２のグリッド部ＧＢがそれぞれ位置するようにする。
【００３３】
この実施の形態に係るホットスポット応力測定用ひずみゲージ１は、図１に示されているように、予め１枚のゲージベース１１上にそれぞれゲージ部を形成する第１のグリッド部ＧＡおよび第２のグリッド部ＧＢをゲージパターン１２として配置している。すなわち第１のゲージ部である第１のグリッド部ＧＡおよび第２のゲージ部である第２のグリッド部ＧＢを、ゲージベース１１の長手方向の一端ＬＥから第１の所定距離ＤＡが５[mm]および第２の所定距離ＤＢが１５[mm]の位置にそれぞれ形成している。
したがって、このようなホットスポット応力測定用ひずみゲージ１を、図２に示すようにゲージベース１１の長手方向の一端ＬＥを溶接止端部ＨＳに突き合わせて、第１の部材Ｍ１上に貼り付けることにより、溶接止端部ＨＳから第１の所定距離ＤＡである５[mm]の位置ＰＡに第１のグリッド部２１が正しく配置され、そして溶接止端部ＨＳから第２の所定距離ＤＢである１５[mm]の位置ＰＢに第２のグリッド部２２が正しく配置される。
そして、このホットスポット応力測定用ひずみゲージ１は、先に述べたように、本発明に係るブリッジアダプタ２に接続されて、本発明に係るホットスポット応力測定センサ装置を構成している。これらホットスポット応力測定用ひずみゲージ１とブリッジアダプタ２で構成されるブリッジ回路の等価回路を示す図３を参照して、本発明の原理を説明する。
【００３４】
先に説明したように、第２のグリッド部ＧＢの定格抵抗値Ｒｇｂは、第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａの１／３の抵抗値、つまり（１／３）Ｒｇａ、としている。第１のグリッド部ＧＡおよび第２のグリッド部ＧＢの各々に、応力εが加えられた場合、第１のグリッド部ＧＡの出力がεであるとすると、第２のグリッド部ＧＢの出力は（１／３）εとなる。また、第１の固定抵抗Ｒ１の抵抗値は、第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａと第２のグリッド部ＧＢの定格抵抗値Ｒｇｂとの差Ｒｇａ−Ｒｇｂ、つまり第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａの２／３の抵抗値、つまり（２／３）Ｒｇａ、とし、第２の固定抵抗Ｒ２および第３の固定抵抗Ｒ３の抵抗値は、第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａと等しい抵抗値Ｒｇａとしている。第１〜第３の抵抗Ｒ１〜Ｒ３は、ブリッジアダプタ２内に設置された固定抵抗であり、応力を受けても抵抗値が変化することはない。
このような抵抗値に設定されたブリッジ回路において、第１のグリッド部ＧＡには応力εＡ、そして第２のグリッド部ＧＢには応力εＢなる応力が加えられた場合、図３のブリッジ回路全体における出力は、次式であらわされる。
εＡ−（１／３）εＢ （２）
そこで、ブリッジアダプタ２が接続された測定器３において、ブリッジアダプタ２から取り出されるブリッジ回路の出力を１．５倍すると次式となる。
【００３５】
εＨ＝１．５εＡ−０．５εＢ （３）
この式（３）は、式（１）と同一であり、ブリッジアダプタ２から得られるブリッジ出力として、溶接止端部ＨＳにおけるホットスポット応力εＨに応じた値を得ることができ、測定器３でゲイン調整するだけで、ホットスポット応力εＨを直接的に測定することができる。
したがって、この実施の形態に係るホットスポット応力測定用ひずみゲージ１を用いたホットスポット応力測定センサ装置は、板厚ｔの部材Ｍ１およびＭ２に最適に形成されたホットスポット応力測定センサ装置であるということができる。
これら第１の所定距離ＤＡおよび第２の所定距離ＤＢの最適位置は、解析手法により異なるが、溶接止端部ＨＳの近傍の２個所の応力を求めて、一端ＬＥにおけるホットスポット応力を推定する手法は、基本的に同様であるので、原理的には、どのような解析手法にも対応することが可能である。そこで、複数の解析手法および複数の溶接対象部材の板厚ｔに対応して、種々の第１の所定距離ＤＡおよび第２の所定距離ＤＢとしたホットスポット応力測定用ひずみゲージ１を多数用意しておき、それらから所望の解析手法および板厚ｔに対応するものを選択して、この実施の形態に従ったホットスポット応力測定センサ装置に適用することによって、種々の解析手法および板厚ｔに対応するホットスポット応力測定センサ装置を構成することができる。この場合、ホットスポット応力測定用ひずみゲージ１は、第１のゲージ部としての第１のグリッド部ＧＡと第２のゲージ部としての第２のグリッド部ＧＢとの２つのゲージ部のみを有する構成としているので、コンパクトに構成することができ、溶接対象部材の種々の形状および寸法に柔軟に対応することができる。
【００３６】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るホットスポット応力測定用ひずみゲージおよびそれを含むホットスポット応力測定センサ装置を用いたホットスポット応力測定システムの構成を示す模式図であり、ホットスポット応力測定用ひずみゲージを平面図として示し、ブリッジアダプタの構成を回路構成図として示している。
図４に示すホットスポット応力測定システムは、この第２の実施の形態に係るホットスポット応力測定用ひずみゲージ４、並びに図１に示した第１の実施の形態と同様のブリッジアダプタ２および測定器３を備えている。この場合もホットスポット応力測定用ひずみゲージ４とブリッジアダプタ２は、ホットスポット応力測定センサ装置を構成している。
図４に示すホットスポット応力測定用ひずみゲージ４は、ゲージベース４１、第１のひずみゲージ４２および第２のひずみゲージ４３を備えている。第１のひずみゲージ４２は、ゲージグリッドからなる第１のグリッド部ＧＡを形成するひずみゲージであり、単軸タイプの汎用のひずみゲージを用いることができる。第２のひずみゲージ４３は、ゲージグリッドからなる第２のグリッド部ＧＢを形成するひずみゲージであり、単軸タイプの汎用のひずみゲージを用いることができる。第１のグリッド部ＧＡを含む第１のひずみゲージ４２は、第１のグリッド部ＧＡの一端に接続したリード線ＬＡ１と、第１のグリッド部ＧＡの他端に接続したリード線ＬＡ２とを有している。第２のグリッド部ＧＢを含む第２のひずみゲージ４３は、第２のグリッド部ＧＢの一端に接続したリード線ＬＢ１と、第２のグリッド部ＧＢの他端に接続したリード線ＬＢ２とを有している。
【００３７】
図４に示すように、ゲージベース４１は、細長い長方形に形成された可撓性を有する、例えば、ポリエステル樹脂等の合成樹脂等のフィルム状の絶縁体からなる。第１のひずみゲージ４２は、抵抗値Ｒｇａなる定格抵抗値を有し、この第１のひずみゲージ４２を、ゲージベース４１の長手方向の一端ＬＥから長手方向について第１の所定距離ＤＡにゲージ抵抗Ｒｇａの第１のグリッド部ＧＡが位置するように配置して、ゲージベース４１上に貼着する。第２のひずみゲージ４３は、抵抗値Ｒｇｂ（＝（１／３）Ｒｇａなる定格抵抗値Ｒｇｂを有し、この第２のひずみゲージ４３を、ゲージベース４１の長手方向の一端ＬＥから長手方向について第２の所定距離ＤＢにゲージ抵抗Ｒｇｂの第２のグリッド部ＧＢが位置するように配置して、ゲージベース４１上に接着等の手段により貼着する。すなわち、この場合も、第２のグリッド部ＧＢのゲージ抵抗Ｒｇｂは、第１のグリッド部ＧＡのゲージ抵抗Ｒｇａの１／３の抵抗値を有する（すなわちＲｇｂ＝（１／３）Ｒｇａ）。
第１のグリッド部ＧＡを形成する第１のひずみゲージ４２は、この場合、ゲージベース４１の長手方向についての伸縮（ひずみ）によって第１のグリッド部ＧＡの抵抗値が変化するように、ゲージベース４１の長手方向に向きを合わせ、前記長手方向の一端ＬＥから第１の所定距離ＤＡにその中心線を位置させて、ゲージベース４１上に貼着する。
【００３８】
そして、第２のグリッド部ＧＢを形成する第２のひずみゲージ４３は、ゲージベース４１の長手方向についての伸縮（ひずみ）によって第２のグリッド部ＧＢの抵抗値が変化するように、ゲージベース４１の長手方向に向きを合わせ、前記長手方向の一端ＬＥから第２の所定距離ＤＢにその中心線を位置させて、ゲージベース４１上に貼着する。
このようなホットスポット応力測定用ひずみゲージ４も、図２と同様に、測定対象とする被溶接部材に貼設して用いられる。すなわち、板状の第１の部材Ｍ１上に、やはり板状の第２の部材Ｍ２の端部を鉛直にして溶接した典型的な構造において、溶接部Ｗの溶接止端部ＨＳに、ホットスポット応力測定用ひずみゲージ４の長手方向の一端ＬＥを突き合わせた状態で、ホットスポット応力測定用ひずみゲージ４を第１の部材Ｍ１上に貼り付ける。
このような状態で、第１のひずみゲージ４２の第１のグリッド部ＧＡによるゲージ抵抗Ｒｇａおよび第２のひずみゲージ４３の第２のグリッド部ＧＢによるゲージ抵抗Ｒｇｂをそれぞれリード線ＬＡ１、ＬＡ２およびリード線ＬＢ１、ＬＢ２を介してブリッジアダプタ２のゲージ側端子ＴＧ１、ＴＧ２、ＴＧ３およびＴＧ４に接続して、溶接止端部ＨＳにおけるホットスポット応力の計測に供する。
【００３９】
この第２の実施の形態においても、第１の実施の形態の場合と同様に、ブリッジアダプタ２は、ゲージ側端子ＴＧ１、ＴＧ２、ＴＧ３およびＴＧ４と、測定器側端子ＴＭ１、ＴＭ２、ＴＭ３、ＴＭ４およびＴＭ５とを有し、これらの間に第１の固定抵抗Ｒ１、第２の固定抵抗Ｒ２、第３の固定抵抗Ｒ３および所定の導通路が接続される。すなわち、ホットスポット応力測定用ひずみゲージ４の第１のゲージ部としての第１のグリッド部ＧＡを形成する第１のひずみゲージ４２の両端に接続されたリード線ＬＡ１およびＬＡ２は、ゲージ側端子ＴＧ１およびＴＧ４にそれぞれ接続され、第２のゲージ部としての第２のグリッド部ＧＢを形成する第２のひずみゲージ４３の両端に接続されたリード線ＬＢ１およびＬＢ２は、ゲージ側端子ＴＧ２およびＴＧ３にそれぞれ接続される。
第１の固定抵抗Ｒ１は、第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａと第２のグリッド部ＧＢの定格抵抗値Ｒｇｂ（＝（１／３）Ｒｇａ）との差、つまり第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａの２／３の抵抗値を有し、その一端が、ゲージ側端子ＴＧ２およびリード線ＬＢ１を介して第２のグリッド部ＧＢの一端に接続されている。第２の固定抵抗Ｒ２は、第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａと等しい抵抗値（Ｒｇａ）を有し、その一端が、第１の固定抵抗Ｒ１の他端に接続されている。第３の固定抵抗Ｒ３は、やはり第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａと等しい抵抗値（Ｒｇａ）を有しており、この第３の固定抵抗Ｒ３の一端が第２の固定抵抗Ｒ２の他端に接続され且つこの第３の固定抵抗Ｒ３の他端がゲージ側端子ＴＧ１およびリード線ＬＡ１を介して第１のグリッド部ＧＡの一端に接続されている。
【００４０】
第１のグリッド部ＧＡの前記一端に接続されたゲージ側端子ＴＧ１と第３の固定抵抗Ｒ３の前記他端との接続点が第１の導出端子である測定器側端子ＴＭ１に導出され、第２の固定抵抗Ｒ２の前記他端と第３の固定抵抗Ｒ３の前記一端との接続点が第２の導出端子である測定器側端子ＴＭ２に導出され、第２の固定抵抗の前記一端と第１の固定抵抗Ｒ１の前記他端との接続点が第３の導出端子である測定器側端子ＴＭ３に導出され、そして、第１のグリッド部ＧＡの他端に接続されたゲージ側端子ＴＧ４と第２のグリッド部ＧＢの他端に接続されたゲージ側端子ＴＧ３とが共通に接続されて第４の導出端子である測定器側端子ＴＭ４に導出されている。なお、この場合も使用されていないが、ブリッジアダプタ２には、第１の固定抵抗Ｒ１の前記一端とゲージタブＴＢ２を介して第２のグリッド部ＧＢの前記一端に接続されたゲージ側端子ＴＧ２との接続点を導出する測定器側端子ＴＭ５を設けている。
測定器３は、１つ以上の測定チャネルを有し、チャネル１にブリッジアダプタ２の測定器側端子ＴＭ１〜ＴＭ４を接続しており、この測定器３は、ブリッジアダプタ２の測定器側端子ＴＭ１と測定器側端子ＴＭ３との間にブリッジ入力を供給し、ブリッジアダプタ２の測定器側端子ＴＭ２と測定器側端子ＴＭ４との間からホットスポット応力に対応するブリッジ出力を取り出す。
【００４１】
このようなホットスポット応力測定用ひずみゲージ４およびブリッジアダプタ２を有するホットスポット応力測定センサ装置によれば、第１の実施の形態の場合と同様にしてホットスポット応力を測定することができる。
すなわち、製品製造時またはホットスポット応力測定時に、ホットスポット応力の定義方式や板厚毎に最適な位置関係に、第１のひずみゲージ４２および第２のひずみゲージ４３を位置調整して、ゲージベース４１上に貼着することにより、様々なニーズに容易に対応することが可能となる。ホットスポット応力の定義方式や板厚に応じて、第１のひずみゲージ４２および第２のひずみゲージ４３をゲージベース４１上の最適な位置に貼着するために、専用に作成した治具や定規を用いるようにしても良く、ゲージベース４１上に最適な位置に貼着するための目印等を適宜印刷しておくようにしても良い。
但し、先に述べたように、第１のひずみゲージ４２および第２のひずみゲージ４３の定格抵抗値は、第１のひずみゲージ４２による第１のグリッド部ＧＡの抵抗値に対して、第２のひずみゲージ４３による第２のグリッド部ＧＢの抵抗値が１／３となるように選択する必要がある。
【００４２】
一般に、汎用の単軸タイプのひずみゲージの定格抵抗値としては、６０Ω、１２０Ω、３５０Ω、７００Ω、…等のものがあるので、例えば、第１のグリッド部ＧＡの第１のひずみゲージ４２として、定格抵抗値が３５０Ωのひずみゲージを選択し、第２のグリッド部ＧＢの第２のひずみゲージ４３として、定格抵抗値が１２０Ωのひずみゲージを選択する。この場合のブリッジ回路の出力は、次式であらわされる。
εＡ−（１２０／３５０）εＢ （４）
測定器３において回路出力を１．５倍することにより、得られるホットスポット応力εＨは、次式のようになる。
εＨ＝１．５εＡ−０．５１εＢ （５）
この式（５）は、厳密には、式（１）のホットスポット応力の定義式と同一ではないが、その差は−０．０１εＢであり、この程度の誤差が許容されるならば、通常の仕様において問題のないレベルであると考えられる。
なお、第１の所定距離ＤＡおよび第２の所定距離ＤＢの最適位置は、解析手法により異なるが、溶接止端部ＨＳの近傍の２個所の応力を求めて、一端ＬＥにおけるホットスポット応力を推定する手法は、基本的に同様であるので、原理的には、どのような解析手法にも対応することが可能である。
【００４３】
そこで、複数の解析手法および複数の溶接対象部材の板厚ｔに対応して、種々の第１の所定距離ＤＡおよび第２の所定距離ＤＢとして、第１のひずみゲージ４２および第２のひずみゲージ４３をゲージベース４１上に貼着して、所望の解析手法および板厚ｔに対応するホットスポット応力測定用ひずみゲージ４を作成して、この実施の形態に従ったホットスポット応力測定センサ装置に適用することによって、種々の解析手法および板厚ｔに対応するホットスポット応力測定センサ装置を構成することができる。
図５は、本発明の第３の実施の形態に係るホットスポット応力測定用ひずみゲージおよびそれを含むホットスポット応力測定センサ装置を用いたホットスポット応力測定システムの構成を示す模式図であり、ホットスポット応力測定用ひずみゲージを平面図として示し、ブリッジアダプタの構成を回路構成図として示している。
図５に示すホットスポット応力測定システムは、図１に示した第１の実施の形態と同様のホットスポット応力測定用ひずみゲージ４およびブリッジアダプタ２、並びにこの第３の実施の形態に係る測定器５を備えている。この場合もホットスポット応力測定用ひずみゲージ４とブリッジアダプタ２は、図１と同様のホットスポット応力測定センサ装置を構成している。
【００４４】
図５に示す測定器５は、スキャナタイプの測定器であり、複数のチャネル、例えば図示のようにチャネル１〜チャネル３の３つのチャネル、を有し、これらのチャネルをスキャンし、逐次択一的に切り換えて測定することができる。このようなスキャナタイプの場合、一つのチャネルを測定する際には、他のチャネルの接続回路が遮断されており、複数のチャネルが同時に測定されることはない。
この第３の実施の形態においても、ブリッジアダプタ２は、第１および第２の実施の形態の場合と同様であるが、第１および第２の実施の形態においては、使用しなかった、第１の固定抵抗Ｒ１の前記一端とゲージタブＴＢ１を介して第２のグリッド部ＧＢの前記一端に接続されたゲージ側端子ＴＧ２との接続点を導出する測定器側端子ＴＭ５を用いる。
測定器５は、複数の測定チャネルを有し、これらを択一的に切り換えスキャンニングするスキャナタイプの測定器であり、チャネル１に第１および第２の実施の形態と同様にブリッジアダプタ２の測定器側端子ＴＭ１〜ＴＭ４を接続しており、チャネル２にブリッジアダプタ２の測定器側端子ＴＭ１およびＴＭ４を接続し、チャネル３にブリッジアダプタ２の測定器側端子ＴＭ５およびＴＭ４を接続する。
【００４５】
チャネル１の選択時には、この測定器５は、ブリッジアダプタ２の測定器側端子ＴＭ１と測定器側端子ＴＭ３との間にブリッジ入力を供給し、ブリッジアダプタ２の測定器側端子ＴＭ２と測定器側端子ＴＭ４との間からホットスポット応力に対応するブリッジ出力を取り出す。チャネル２の選択時には、この測定器５は、第１のひずみゲージ４２の第１のグリッド部ＧＡの両端に接続され、第１のひずみゲージ４２の第１のグリッド部ＧＡの出力により第１のグリッド部ＧＡの位置におけるひずみを測定し、そしてチャネル３の選択時には、この測定器５は、第２のひずみゲージ４３の第２のグリッド部ＧＢの両端に接続され、第２のひずみゲージ４３の第２のグリッド部ＧＢにより、第２のグリッド部ＧＢの位置におけるひずみを測定する。
このようなスキャナタイプの測定器５を用いたホットスポット応力測定センサ装置によれば、ホットスポット応力、第１の所定距離ＤＡにおけるひずみおよび第２の所定距離ＤＢにおけるひずみを個別に且つほぼ同時に測定することができ、ホットスポット応力に加えて、大まかな応力分布を測定することも可能となる。
さらに、図６は、本発明の第４の実施の形態に係るホットスポット応力測定センサ装置を用いたホットスポット応力測定システムの構成を示す模式図であり、ホットスポット応力測定用のひずみゲージを平面図として示し、ブリッジアダプタの構成を回路構成図として示している。
【００４６】
図６に示すホットスポット応力測定システムは、図４に示したホットスポット応力測定用ひずみゲージ４に代えて、２個の個別のひずみゲージを用いた第１のひずみゲージ６および第２のひずみゲージ７を用いており、さらに図１に示した第１の実施の形態と同様のブリッジアダプタ２および測定器３を備えている。
図６に示すように、センサ部として第１のひずみゲージ６および第２のひずみゲージ７を備えている。第１のひずみゲージ６は、ゲージグリッドからなる第１のグリッド部ＧＡを形成するひずみゲージであり、単軸タイプの汎用のひずみゲージを用いることができる。第２のひずみゲージ７は、ゲージグリッドからなる第２のグリッド部ＧＢを形成するひずみゲージであり、単軸タイプの汎用のひずみゲージを用いることができる。第１のグリッド部ＧＡを含む第１のひずみゲージ６は、第１のグリッド部ＧＡの一端に接続したリード線ＬＡ１と、第１のグリッド部ＧＡの他端に接続したリード線ＬＡ２とを有している。第２のグリッド部ＧＢを含む第２のひずみゲージ７は、第２のグリッド部ＧＢの一端に接続したリード線ＬＢ１と、第２のグリッド部ＧＢの他端に接続したリード線ＬＢ２とを有している。
【００４７】
図６に示すように、第１のひずみゲージ６は、抵抗値Ｒｇａなる定格抵抗値を有し、この第１のひずみゲージ６を、溶接止端部ＨＳから第１の所定距離ＤＡにゲージ抵抗Ｒｇａの第１のグリッド部ＧＡが位置するように配置して、測定対象とする被溶接部材に貼着する。第２のひずみゲージ７は、抵抗値Ｒｇｂ（＝（１／３）Ｒｇａなる定格抵抗値Ｒｇｂを有し、この第２のひずみゲージ７を、溶接止端部ＨＳから第２の所定距離ＤＢにゲージ抵抗Ｒｇｂの第２のグリッド部ＧＢが位置するように配置して、測定対象とする被溶接部材に貼着する。この場合も、第２のグリッド部ＧＢのゲージ抵抗Ｒｇｂは、第１のグリッド部ＧＡのゲージ抵抗Ｒｇａの１／３の抵抗値を有する（すなわちＲｇｂ＝（１／３）Ｒｇａ）。
第１のグリッド部ＧＡを形成する第１のひずみゲージ６は、この場合も、所定方向についての伸縮によって第１のグリッド部ＧＡの抵抗値が変化するように、所定方向に向きを合わせ、溶接止端部ＨＳから第１の所定距離ＤＡにその中心線を位置させて、測定対象とする被溶接部材に貼着する。そして、第２のグリッド部ＧＢを形成する第２のひずみゲージ７は、所定方向についての伸縮によって第２のグリッド部ＧＢの抵抗値が変化するように、所定方向に向きを合わせ、溶接止端部ＨＳから第２の所定距離ＤＢにその中心線を位置させて、測定対象とする被溶接部材に貼着する。
【００４８】
このような状態で、第１のひずみゲージ６の第１のグリッド部ＧＡによるゲージ抵抗Ｒｇａおよび第２のひずみゲージ７の第２のグリッド部ＧＢによるゲージ抵抗Ｒｇｂをそれぞれリード線ＬＡ１、ＬＡ２およびリード線ＬＢ１、ＬＢ２を介してブリッジアダプタ２のゲージ側端子ＴＧ１、ＴＧ２、ＴＧ３およびＴＧ４に接続して、溶接止端部ＨＳにおけるホットスポット応力の計測に供する。
この第４の実施の形態においても、第２の実施の形態の場合と同様に、ブリッジアダプタ２は、ゲージ側端子ＴＧ１、ＴＧ２、ＴＧ３およびＴＧ４と、測定器側端子ＴＭ１、ＴＭ２、ＴＭ３、ＴＭ４およびＴＭ５とを有し、これらの間に第１の固定抵抗Ｒ１、第２の固定抵抗Ｒ２、第３の固定抵抗Ｒ３および所定の導通路が接続される。すなわち、第１のゲージ部としての第１のグリッド部ＧＡを形成する第１のひずみゲージ６の両端に接続されたリード線ＬＡ１およびＬＡ２は、ゲージ側端子ＴＧ１およびＴＧ４にそれぞれ接続され、第２のゲージ部としての第２のグリッド部ＧＢを形成する第２のひずみゲージ７の両端に接続されたリード線ＬＢ１およびＬＢ２は、ゲージ側端子ＴＧ２およびＴＧ３にそれぞれ接続される。
【００４９】
第１の固定抵抗Ｒ１は、第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａと第２のグリッド部ＧＢの定格抵抗値Ｒｇｂ（＝（１／３）Ｒｇａ）との差、つまり第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａの２／３の抵抗値を有し、その一端が、ゲージ側端子ＴＧ２およびリード線ＬＢ１を介して第２のグリッド部ＧＢの一端に接続されている。第２の固定抵抗Ｒ２は、第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａと等しい抵抗値（Ｒｇａ）を有し、その一端が、第１の固定抵抗Ｒ１の他端に接続されている。第３の固定抵抗Ｒ３は、やはり第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａと等しい抵抗値（Ｒｇａ）を有しており、この第３の固定抵抗Ｒ３の一端が第２の固定抵抗Ｒ２の他端に接続され且つこの第３の固定抵抗Ｒ３の他端がゲージ側端子ＴＧ１およびリード線ＬＡ１を介して第１のグリッド部ＧＡの一端に接続されている。
第１のグリッド部ＧＡの前記一端に接続されたゲージ側端子ＴＧ１と第３の固定抵抗Ｒ３の前記他端との接続点が第１の導出端子である測定器側端子ＴＭ１に導出され、第２の固定抵抗Ｒ２の前記他端と第３の固定抵抗Ｒ３の前記一端との接続点が第２の導出端子である測定器側端子ＴＭ２に導出され、第２の固定抵抗の前記一端と第１の固定抵抗Ｒ１の前記他端との接続点が第３の導出端子である測定器側端子ＴＭ３に導出され、そして、第１のグリッド部ＧＡの他端に接続されたゲージ側端子ＴＧ４と第２のグリッド部ＧＢの他端に接続されたゲージ側端子ＴＧ３とが共通に接続されて第４の導出端子である測定器側端子ＴＭ４に導出されている。
【００５０】
なお、この場合も使用されていないが、ブリッジアダプタ２には、第１の固定抵抗Ｒ１の前記一端とゲージタブＴＢ１を介して第２のグリッド部ＧＢの前記一端に接続されたゲージ側端子ＴＧ２との接続点を導出する測定器側端子ＴＭ５を設けている。
測定器３は、１つ以上の測定チャネルを有し、チャネル１にブリッジアダプタ２の測定器側端子ＴＭ１〜ＴＭ４を接続しており、この測定器３は、ブリッジアダプタ２の測定器側端子ＴＭ１と測定器側端子ＴＭ３との間にブリッジ入力を供給し、ブリッジアダプタ２の測定器側端子ＴＭ２と測定器側端子ＴＭ４との間からホットスポット応力に対応するブリッジ出力を取り出す。
このようなホットスポット応力測定センサ装置によれば、第２の実施の形態の場合とほぼ同様にしてホットスポット応力を測定することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１，４ ホットスポット応力測定用ひずみゲージ
２ ブリッジアダプタ
３，５ 測定器
１１，４１ ゲージベース
１２ ゲージパターン
４２，６ 第１のひずみゲージ
４３，７ 第２のひずみゲージ
ＧＡ 第１のグリッド部
ＧＢ 第２のグリッド部
ＴＡ１，ＴＡ２，ＴＢ１，ＴＢ２ ゲージタブ
ＬＡ１，ＬＡ２，ＬＢ１，ＬＢ２ リード線
Ｒｇａ，Ｒｇｂ ゲージ抵抗値
Ｒ１〜Ｒ３ 固定抵抗（抵抗値）
ＴＧ１〜ＴＧ４ ゲージ側端子
ＴＭ１〜ＴＭ４ 測定器側端子
ＨＳ 溶接始端部
ＬＥ ゲージベースの長手方向の一端
Ｗ 溶接部
Ｍ１、Ｍ２ 板状の第１、第２の部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物等の疲労寿命を予測するためにホットスポット応力を計測するためのホットスポット応力測定用ひずみゲージおよびホットスポット応力測定センサ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
橋脚やビルおよびクレーン等の構造物における疲労による損傷が問題となっており、このような構造物の寿命予測が重要視されてきている。構造物の疲労強度を検討し把握するためには、応力集中が損傷の原因となる溶接止端部の応力を把握することが必要となる。このような溶接止端部の疲労強度を検証するためにホットスポット応力が用いられる。ホットスポット応力を求めるためには、構造力学的にＦＥＭ（Finite Element Method：有限要素法）解析等を用いて算出する方法もあるが、最終的には実測によりホットスポット応力を求める方法を用いることが要求される。
実測によりホットスポット応力を求める方法には、例えば、溶接止端部から予め定められた間隔で２枚のひずみゲージを貼り付け、これら２点の応力の比から、いわゆる線形外挿法によって、ホットスポット応力、つまり溶接部の応力、を推定する方法がある。
この種のホットスポット応力を求める方法については、例えば、非特許文献１（「鋼構造物の疲労設計指針・同解説」、日本鋼構造協会発行、第２８３頁〜第２９１頁）に線形外挿法を用いる方法として具体的に説明されている。すなわち、２枚のひずみゲージを、溶接止端部からの距離の異なる予め定められた個所にそれぞれ貼り付け、これら２個所の応力から線形外挿法によってホットスポット応力を求めることが示されている。この非特許文献１には、線形外挿法を用いてホットスポット応力を求めるためのひずみゲージの貼り付け個所についてのいくつかの提案例も記載されており、２枚のひずみゲージを貼り付ける位置は、解析手法によって相違することが示されている。
【０００３】
また、非特許文献２（「ＪＷＥＳ 接合・溶接技術Ｑ＆Ａ１０００（Ｎｏ．Ｑ０４−２−１９）」、社団法人日本溶接協会のホームページ、http://www-it.jwes.or.jp/qa/details.jsp?pg_no=0040020190）には、ホットスポット応力を求めるために、溶接止端から板厚ｔの０．５倍（０．５ｔ）と１．５倍（１．５ｔ）の位置における応力値を直線で結び、溶接止端位置に外挿した応力値を推定する方法（ＳＲ２０２Ｂ法と表記されている）について記載されている。
これら非特許文献１（「鋼構造物の疲労設計指針・同解説」、日本鋼構造協会発行、第２８３頁〜第２９１頁）および非特許文献２（「ＪＷＥＳ 接合・溶接技術Ｑ＆Ａ１０００（Ｎｏ．Ｑ０４−２−１９）」、社団法人日本溶接協会のホームページ、http://www-it.jwes.or.jp/qa/details.jsp?pg_no=0040020190）に開示された方法は、解析手法に従って予め決定された所定個所における応力値を計測するためのひずみゲージを貼り付ける際に、ひずみゲージを正しく位置決めしなければならず、また該当位置にひずみゲージを適正に貼り付けなければならないなど、熟練の作業が必要となっていた。しかも、ホットスポット応力は、基本的に２個所の測定値に基づいて算出するため、このようなホットスポット応力を求めるためには、各ひずみゲージで測定されたデータに基づく測定後のデータ処理によって応力を算出する必要があり、測定中にリアルタイムで結果を得ることができなかった。
【０００４】
このような問題に対処するものとして、例えば、特許文献１（特開２００９−２６４８５６号）に開示されたものがある。すなわち、特許文献１（特開２００９−２６４８５６号）には、可撓性を有するフィルム状の絶縁体からなるゲージベースと、前記ゲージベースの所定方向の一端から前記所定方向についての第１の所定距離に配置されて前記ゲージベース上に設けられ前記第１の所定距離における前記所定方向についてのひずみに感応するゲージ抵抗からなる第１のゲージグリッド部と、前記ゲージベースの前記一端から前記所定方向についての第１の所定距離に配置されて前記ゲージベース上に設けられ前記第１の所定距離における前記所定方向についてのひずみに感応するゲージ抵抗からなる第２のゲージグリッド部と、前記ゲージベースの前記一端から前記所定方向についての第１の所定距離に配置されて前記ゲージベース上に設けられ前記第１の所定距離における前記所定方向についてのひずみに感応するゲージ抵抗からなる第３のゲージグリッド部と、前記ゲージベースの前記一端から前記所定方向についての前記第１の所定距離とは異なる第２の所定距離に配置されて前記ゲージベース上に設けられ前記第２の所定距離における前記所定方向についてのひずみに感応するゲージ抵抗からなる第４のゲージグリッド部と、前記第１のゲージグリッド部の一端と前記第２のゲージグリッド部の一端とを接続し、前記第２のゲージグリッド部の他端と前記第４のゲージグリッド部の一端とを接続し、前記第４のゲージグリッド部の他端と前記第３のゲージグリッド部の一端とを接続し、そして前記第１のゲージグリッド部の他端、前記第１のゲージグリッド部の一端と前記第２のゲージグリッド部の一端との接続個所、前記第４のゲージグリッド部の他端と前記第３のゲージグリッド部の一端との接続個所および前記第３のゲージグリッド部の他端、にそれぞれ接続するための導電路を形成する第１、第２、第３および第４の配線接続部と、を具備し、且つ前記第１の配線接続部は、固定抵抗の一端およびブリッジ入力の一端に接続され、前記第２の配線接続部は、ブリッジ出力の一端に接続され、前記第３の配線接続部は、前記ブリッジ入力の他端に接続され、そして前記第４の配線接続部は、前記固定抵抗の他端および前記ブリッジ出力の他端に接続されることにより、ホットスポット応力を測定するための位置決めおよび貼り付けが容易で、作業性が高く、簡易で且つ適確なホットスポット応力の測定を実現するようにしたホットスポット応力測定用ひずみゲージ等が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２６４８５６号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「鋼構造物の疲労設計指針・同解説」、日本鋼構造協会発行（第２８３頁〜第２９１頁）
【非特許文献２】「ＪＷＥＳ 接合・溶接技術Ｑ＆Ａ１０００（Ｎｏ．Ｑ０４−２−１９）」、社団法人日本溶接協会のホームページ、ＵＲＬ（http://www-it.jwes.or.jp/qa/details.jsp?pg_no=0040020190）、２００４年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１（特開２００９−２６４８５６号）に記載されたホットスポット応力測定用ひずみゲージは、ゲージ自体が大型化し、ホットスポット応力の測定対象である被溶接部材の取付部位の形状および寸法が制限されるなど、取り扱いが煩雑であった。また、ホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材の板厚毎にゲージを専用設計する必要があり、あらゆる寸法に対応するものを用意することが容易ではなかった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、ホットスポット応力を測定するための位置決めおよび取り付けが容易で、作業性が高く、簡易に且つ適確にホットスポット応力の測定を実現することを可能とするホットスポット応力測定用ひずみゲージおよびホットスポット応力測定センサ装置を提供することを目的としている。
本発明の請求項１の目的は、容易に、ホットスポット応力を測定するための適切な位置合わせを行うことができ、作業性が良く、簡易に且つ適確にホットスポット応力を測定することを可能とするホットスポット応力測定用ひずみゲージを提供することにある。
本発明の請求項２の目的は、被溶接部材の状況に応じて、簡易に、ブリッジ出力としてホットスポット応力を直接的に得ることを可能とするホットスポット応力測定用ひずみゲージを提供することにある。
【０００８】
本発明の請求項３の目的は、特に代表的な定義に従ったホットスポット応力の測定をより簡易に行うことを可能とするホットスポット応力測定用ひずみゲージを提供することにある。
本発明の請求項４の目的は、容易に、ホットスポット応力を測定するための適切な位置合わせを行うことができ、作業性が良く、簡易に且つ適確にホットスポット応力を測定することを可能とするホットスポット応力測定用ひずみゲージを提供することにある。
本発明の請求項５の目的は、被溶接部材の状況に応じて、簡単な構成で且つ容易に、ブリッジ出力としてホットスポット応力を直接的に得ることを可能とするホットスポット応力測定用ひずみゲージを提供することにある。
本発明の請求項６の目的は、特に代表的な定義に従ったホットスポット応力の測定をより簡易に行うことを可能とするホットスポット応力測定用ひずみゲージを提供することにある。
本発明の請求項７の目的は、簡単な構成で、しかも作業性が良く、適確にホットスポット応力を測定することを可能とするホットスポット応力測定センサ装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の請求項８の目的は、簡単な構成で、種々の被溶接部材の状況に容易に対応させることができ、しかも作業性が良く、適確にホットスポット応力を測定することを可能とするホットスポット応力測定センサ装置を提供することにある。
本発明の請求項９の目的は、より簡単な構成で、種々の被溶接部材の状況に対応させることができ、しかも適確にホットスポット応力を測定することを可能とするホットスポット応力測定センサ装置を提供することにある。
本発明の請求項１０の目的は、さらに、簡単な構成で、ホットスポット応力および所定の各位置における応力ひずみをも個々に測定することを可能とするホットスポット応力測定センサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載した本発明に係るホットスポット応力測定用ひずみゲージは、上述した目的を達成するために、
可撓性を有するフィルム状の絶縁体からなるゲージベースと、
第１の定格抵抗値を有し、前記ゲージベースの所定方向の一端から前記所定方向についての第１の所定距離に位置させて前記ゲージベース上に配設されており、前記所定方向についてのひずみを検出する第１のゲージ部と、
前記第１の定格抵抗値の１／３の第２の定格抵抗値を有し、前記ゲージベースの前記一端から前記所定方向についての前記第１の所定距離とは異なる第２の所定距離に位置させて前記ゲージベース上に配設されており、前記所定方向についてのひずみを検出する第２のゲージ部と、
を具備することを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載した本発明に係るホットスポット応力測定用ひずみゲージは、請求項１のホットスポット応力測定用ひずみゲージであって、
前記第１のゲージ部および前記第２のゲージ部を、ホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材の種々の板厚に対応する前記第１の所定距離および前記第２の所定距離に予め設定したものを用意し、これらを測定対象とする被溶接部材の種々の板厚に応じて使い分ける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ホットスポット応力測定用ひずみゲージは、請求項１または請求項２のホットスポット応力測定用ひずみゲージであって、
ホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材の板厚をＴとして、前記第１の所定距離を０．５Ｔとし、前記第２の所定距離を１．５Ｔとすることを特徴としている。
【００１２】
請求項４に記載した本発明に係るホットスポット応力測定用ひずみゲージは、上述した目的を達成するために、
可撓性を有するフィルム状の絶縁体からなるゲージベースと、
第１の定格抵抗値を有し、前記ゲージベースの所定方向の一端から前記所定方向についての第１の所定距離に配置して前記ゲージベース上に貼設し、前記所定方向についてのひずみを検出するための第１のゲージと、
前記第１の定格抵抗値の１／３の第２の定格抵抗値を有し、前記ゲージベースの前記一端から前記所定方向についての前記第１の所定距離とは異なる第２の所定距離に配置して前記ゲージベース上に貼設し、前記所定方向についてのひずみを検出するための第２のゲージと、
を具備す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ホットスポット応力測定用ひずみゲージは、請求項４のホットスポット応力測定用ひずみゲージであって、
前記第１のゲージおよび前記第２のゲージは、それぞれ前記第１の定格抵抗値および前記第２の定格抵抗値の汎用の単軸タイプのひずみゲージであり、使用時に、ホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材の種々の板厚に対応する前記第１の所定距離および前記第２の所定距離として前記ゲージベース上に貼着することを特徴としている。
【００１３】
請求項６に記載した本発明に係るホットスポット応力測定用ひずみゲージは、請求項４または請求項５のホットスポット応力測定用ひずみゲージであって、
ホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材の板厚をＴとして、前記第１の所定距離を０．５Ｔとし、前記第２の所定距離を１．５Ｔとす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ホットスポット応力測定センサ装置は、
溶接止端部に前記一端を当接して前記ゲージベースをホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材に貼着される請求項１〜請求項３のいずれか１項のホットスポット応力測定用ひずみゲージと、
前記ホットスポット応力測定用ひずみゲージの前記第１のゲージ部および前記第２のゲージ部の各両端に接続されてなり、一端が前記第２のゲージ部の一端に接続されて前記第１のゲージ部の定格抵抗値の２／３の抵抗値を有する第１の固定抵抗、一端が前記第１の固定抵抗の他端に接続されて前記第１のゲージ部の定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第２の固定抵抗、一端が前記第２の固定抵抗の他端に接続され他端が前記第１のゲージ部の一端に接続されて前記第１のゲージ部の定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第３の固定抵抗、前記第１のゲージ部の前記一端と前記第３の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第１の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記他端と前記第３の固定抵抗の前記一端との接続点を導出する第２の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記一端と前記第１の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第３の導出端子、並びに前記第１のゲージ部および前記第２のゲージ部の各他端を共通に接続して導出する第４の導出端子を有し、前記第１の導出端子と前記第３の導出端子との間にブリッジ入力が供給され、前記第２の導出端子と前記第４の導出端子との間からホットスポット応力に対応するブリッジ出力が取り出されるブリッジアダプタと、
を具備することを特徴としている。
【００１４】
請求項８に記載した本発明に係るホットスポット応力測定センサ装置は、
溶接止端部に前記一端を当接して前記ゲージベースをホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材に貼着される請求項４〜請求項６のいずれか１項のホットスポット応力測定用ひずみゲージと、
前記ホットスポット応力測定用ひずみゲージの前記第１のゲージおよび前記第２のゲージの各両端に接続されてなり、一端が前記第２のゲージの一端に接続されて前記第１のゲージの定格抵抗値の２／３の抵抗値を有する第１の固定抵抗、一端が前記第１の固定抵抗の他端に接続されて前記第１のゲージの定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第２の固定抵抗、一端が前記第２の固定抵抗の他端に接続され他端が前記第１のゲージの一端に接続されて前記第１のゲージの定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第３の固定抵抗、前記第１のゲージの前記一端と前記第３の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第１の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記他端と前記第３の固定抵抗の前記一端との接続点を導出する第２の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記一端と前記第１の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第３の導出端子、並びに前記第１のゲージおよび前記第２のゲージの各他端を共通に接続して導出する第４の導出端子を有し、前記第１の導出端子と前記第３の導出端子との間にブリッジ入力が供給され、前記第２の導出端子と前記第４の導出端子との間からホットスポット応力に対応するブリッジ出力が取り出されるブリッジアダプタと、
を具備することを特徴としている。
【００１５】
請求項９に記載した本発明に係るホットスポット応力測定センサ装置は、上述した目的を達成するために、
第１の定格抵抗値を有する汎用の単軸タイプのひずみゲージからなり、溶接止端部から第１の所定距離に貼着される第１のひずみゲージと、
前記第１の定格抵抗値の１／３の第２の定格抵抗値を有する汎用の単軸タイプのひずみゲージからなり、溶接止端部から前記第１の所定距離とは異なる第２の所定距離に貼着される第２のひずみゲージと、
前記第１のひずみゲージおよび前記第２のひずみゲージの各両端に接続されてなり、一端が前記第２のひずみゲージの一端に接続されて前記第１のひずみゲージの前記定格抵抗値の２／３の抵抗値を有する第１の固定抵抗、一端が前記第１の固定抵抗の他端に接続されて前記第１のゲージの定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第２の固定抵抗、一端が前記第２の固定抵抗の他端に接続され他端が前記第１のひずみゲージの一端に接続されて前記第１のひずみゲージの定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第３の固定抵抗、前記第１のひずみゲージの前記一端と前記第３の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第１の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記他端と前記第３の固定抵抗の前記一端との接続点を導出する第２の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記一端と前記第１の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第３の導出端子、並びに前記第１のひずみゲージおよび前記第２のひずみゲージの各他端を共通に接続して導出する第４の導出端子を有し、前記第１の導出端子と前記第３の導出端子との間にブリッジ入力が供給され、前記第２の導出端子と前記第４の導出端子との間からホットスポット応力に対応するブリッジ出力が取り出されるブリッジアダプタと、
を具備することを特徴としている。
【００１６】
請求項１０に記載した本発明に係るホットスポット応力測定センサ装置は、請求項７〜請求項９のいずれか１項のホットスポット応力測定センサ装置であって、
前記ブリッジアダプタは、前記第２のゲージ部または前記第２のひずみゲージの前記一端と、前記第１の固定抵抗の前記一端との接続点を導出する第５の導出端子をさらに有し、前記第１の導出端子と前記第４の導出端子との間から前記第１のゲージ部または前記第１のひずみゲージのひずみ抵抗値出力を、そして前記第５の導出端子と前記第４の導出端子との間から前記第２のゲージ部または前記第２のひずみゲージのひずみ抵抗値出力を、それぞれ個別に取り出すようにしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ホットスポット応力を測定するための位置決めおよび取り付けが容易で、作業性が高く、簡易に且つ適確にホットスポット応力の測定を実現することが可能なホットスポット応力測定用ひずみゲージおよびホットスポット応力測定センサ装置を提供することができる。
すなわち、本発明の請求項１のホットスポット応力測定用ひずみゲージによれば、
可撓性を有するフィルム状の絶縁体からなるゲージベースと、第１の定格抵抗値を有し、前記ゲージベースの所定方向の一端から前記所定方向についての第１の所定距離に位置させて前記ゲージベース上に配設されており、前記所定方向についてのひずみを検出する第１のゲージ部と、前記第１の定格抵抗値の１／３の第２の定格抵抗値を有し、前記ゲージベースの前記一端から前記所定方向についての前記第１の所定距離とは異なる第２の所定距離に位置させて前記ゲージベース上に配設されており、前記所定方向についてのひずみを検出する第２のゲージ部と、を具備することにより、
容易に、ホットスポット応力を測定するための適切な位置合わせを行うことができ、作業性が良く、簡易に且つ適確にホットスポット応力を測定することが可能となる。
【００１８】
また、本発明の請求項２のホットスポット応力測定用ひずみゲージによれば、請求項１のホットスポット応力測定用ひずみゲージにおいて、
前記第１のゲージ部および前記第２のゲージ部を、ホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材の種々の板厚に対応する前記第１の所定距離および前記第２の所定距離に予め設定したものを用意し、これらを測定対象とする被溶接部材の種々の板厚に応じて使い分けることにより、
被溶接部材の状況に応じて、簡易に、ブリッジ出力としてホットスポット応力を直接的に得ることが可能となる。
さらに、本発明の請求項３のホットスポット応力測定用ひずみゲージによれば、請求項１または請求項２のホットスポット応力測定用ひずみゲージにおいて、
ホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材の板厚をＴとして、前記第１の所定距離を０．５Ｔとし、前記第２の所定距離を１．５Ｔとすることにより、
特に、代表的な定義に従ったホットスポット応力の測定をより簡易に行うことが可能となる。
【００１９】
また、本発明の請求項４のホットスポット応力測定用ひずみゲージによれば、
可撓性を有するフィルム状の絶縁体からなるゲージベースと、第１の定格抵抗値を有し、前記ゲージベースの所定方向の一端から前記所定方向についての第１の所定距離に配置して前記ゲージベース上に貼設し、前記所定方向についてのひずみを検出するための第１のゲージと、前記第１の定格抵抗値の１／３の第２の定格抵抗値を有し、前記ゲージベースの前記一端から前記所定方向についての前記第１の所定距離とは異なる第２の所定距離に配置して前記ゲージベース上に貼設し、前記所定方向についてのひずみを検出するための第２のゲージと、を具備することにより、
容易に、ホットスポット応力を測定するための適切な位置合わせを行うことができ、作業性が良く、簡易に且つ適確にホットスポット応力を測定することが可能となる。
本発明の請求項５のホットスポット応力測定用ひずみゲージによれば、請求項４のホットスポット応力測定用ひずみゲージにおいて、
前記第１のゲージおよび前記第２のゲージは、それぞれ前記第１の定格抵抗値および前記第２の定格抵抗値の汎用の単軸タイプのひずみゲージであり、使用時に、ホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材の種々の板厚に対応する前記第１の所定距離および前記第２の所定距離として前記ゲージベース上に貼着することにより、
被溶接部材の状況に応じて、簡単な構成で且つ容易に、ブリッジ出力としてホットスポット応力を直接的に得ることが可能となる。
【００２０】
本発明の請求項６のホットスポット応力測定用ひずみゲージによれば、請求項４または請求項５のホットスポット応力測定用ひずみゲージにおいて、
ホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材の板厚をＴとして、前記第１の所定距離を０．５Ｔとし、前記第２の所定距離を１．５Ｔとすることにより、
特に、代表的な定義に従ったホットスポット応力の測定をより簡易に行うことが可能となる。
そして、本発明の請求項７のホットスポット応力測定センサ装置によれば、
溶接止端部に前記一端を当接して前記ゲージベースをホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材に貼着される請求項１〜請求項３のいずれか１項のホットスポット応力測定用ひずみゲージと、
前記ホットスポット応力測定用ひずみゲージの前記第１のゲージ部および前記第２のゲージ部の各両端に接続されてなり、一端が前記第２のゲージ部の一端に接続されて前記第１のゲージ部の定格抵抗値の２／３の抵抗値を有する第１の固定抵抗、一端が前記第１の固定抵抗の他端に接続されて前記第１のゲージ部の定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第２の固定抵抗、一端が前記第２の固定抵抗の他端に接続され他端が前記第１のゲージ部の一端に接続されて前記第１のゲージ部の定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第３の固定抵抗、前記第１のゲージ部の前記一端と前記第３の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第１の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記他端と前記第３の固定抵抗の前記一端との接続点を導出する第２の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記一端と前記第１の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第３の導出端子、並びに前記第１のゲージ部および前記第２のゲージ部の各他端を共通に接続して導出する第４の導出端子を有し、前記第１の導出端子と前記第３の導出端子との間にブリッジ入力が供給され、前記第２の導出端子と前記第４の導出端子との間からホットスポット応力に対応するブリッジ出力が取り出されるブリッジアダプタと、を具備することにより、
簡単な構成で、しかも作業性が良く、適確にホットスポット応力を測定することが可能となる。
【００２１】
本発明の請求項８のホットスポット応力測定センサ装置によれば、
溶接止端部に前記一端を当接して前記ゲージベースをホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材に貼着される請求項４〜請求項６のいずれか１項のホットスポット応力測定用ひずみゲージと、
前記ホットスポット応力測定用ひずみゲージの前記第１のゲージおよび前記第２のゲージの各両端に接続されてなり、一端が前記第２のゲージの一端に接続されて前記第１のゲージの定格抵抗値の２／３の抵抗値を有する第１の固定抵抗、一端が前記第１の固定抵抗の他端に接続されて前記第１のゲージの定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第２の固定抵抗、一端が前記第２の固定抵抗の他端に接続され他端が前記第１のゲージの一端に接続されて前記第１のゲージの定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第３の固定抵抗、前記第１のゲージの前記一端と前記第３の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第１の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記他端と前記第３の固定抵抗の前記一端との接続点を導出する第２の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記一端と前記第１の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第３の導出端子、並びに前記第１のゲージおよび前記第２のゲージの各他端を共通に接続して導出する第４の導出端子を有し、前記第１の導出端子と前記第３の導出端子との間にブリッジ入力が供給され、前記第２の導出端子と前記第４の導出端子との間からホットスポット応力に対応するブリッジ出力が取り出されるブリッジアダプタと、を具備することにより、
簡単な構成で、種々の被溶接部材の状況に容易に対応させることができ、しかも作業性が良く、適確にホットスポット応力を測定することが可能となる。
【００２２】
本発明の請求項９のホットスポット応力測定センサ装置によれば、
第１の定格抵抗値を有する汎用の単軸タイプのひずみゲージからなり、溶接止端部から第１の所定距離に貼着される第１のひずみゲージと、
前記第１の定格抵抗値の１／３の第２の定格抵抗値を有する汎用の単軸タイプのひずみゲージからなり、溶接止端部から前記第１の所定距離とは異なる第２の所定距離に貼着される第２のひずみゲージと、
前記第１のひずみゲージおよび前記第２のひずみゲージの各両端に接続されてなり、一端が前記第２のひずみゲージの一端に接続されて前記第１のひずみゲージの前記定格抵抗値の２／３の抵抗値を有する第１の固定抵抗、一端が前記第１の固定抵抗の他端に接続されて前記第１のゲージの定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第２の固定抵抗、一端が前記第２の固定抵抗の他端に接続され他端が前記第１のひずみゲージの一端に接続されて前記第１のひずみゲージの定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第３の固定抵抗、前記第１のひずみゲージの前記一端と前記第３の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第１の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記他端と前記第３の固定抵抗の前記一端との接続点を導出する第２の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記一端と前記第１の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第３の導出端子、並びに前記第１のひずみゲージおよび前記第２のひずみゲージの各他端を共通に接続して導出する第４の導出端子を有し、前記第１の導出端子と前記第３の導出端子との間にブリッジ入力が供給され、前記第２の導出端子と前記第４の導出端子との間からホットスポット応力に対応するブリッジ出力が取り出されるブリッジアダプタと、を具備することにより、
より簡単な構成で、種々の被溶接部材の状況に対応させることができ、しかも適確にホットスポット応力を測定することが可能となる。
【００２３】
さらに、本発明の請求項１０のホットスポット応力測定センサ装置によれば、請求項７〜請求項９のいずれか１項のホットスポット応力測定センサ装置において、
前記ブリッジアダプタは、前記第２のゲージ部または前記第２のひずみゲージの前記一端と、前記第１の固定抵抗の前記一端との接続点を導出する第５の導出端子をさらに有し、前記第１の導出端子と前記第４の導出端子との間から前記第１のゲージ部または前記第１のひずみゲージのひずみ抵抗値出力を、そして前記第５の導出端子と前記第４の導出端子との間から前記第２のゲージ部または前記第２のひずみゲージのひずみ抵抗値出力を、それぞれ個別に取り出すようにしたことにより、
さらに、簡単な構成で、ホットスポット応力および所定の各位置における応力ひずみをも個々に測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るホットスポット応力測定用ひずみゲージおよびそれを含むホットスポット応力測定センサ装置を用いてなるホットスポット応力測定システムの構成を示す模式図であり、ホットスポット応力測定用ひずみゲージを平面図として示し、ブリッジアダプタの構成を回路構成図として示している。
【図２】図１に示すホットスポット応力測定用ひずみゲージの使用状態を示す斜視図である。
【図３】図１に示すホットスポット応力測定センサ装置を構成するホットスポット応力測定用ひずみゲージおよびブリッジアダプタにより構成されるブリッジ回路の等価的な構成を模式的に示す回路構成図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るホットスポット応力測定用ひずみゲージおよびそれを含むホットスポット応力測定センサ装置を用いてなるホットスポット応力測定システムの構成を示す模式図であり、ホットスポット応力測定用ひずみゲージを平面図として示し、ブリッジアダプタの構成を回路構成図として示している。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るホットスポット応力測定用ひずみゲージおよびそれを含むホットスポット応力測定センサ装置を用いてなるスキャナタイプのホットスポット応力測定システムの構成を示す模式図であり、この場合も、ホットスポット応力測定用ひずみゲージを平面図として示し、ブリッジアダプタの構成を回路構成図として示している。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係るホットスポット応力測定用の２つの単軸タイプのひずみゲージおよびそれを含むホットスポット応力測定センサ装置を用いてなるホットスポット応力測定システムの構成を示す模式図であり、この場合も、ホットスポット応力測定用の２つのひずみゲージを平面図として示し、ブリッジアダプタの構成を回路構成図として示している。
【図７】本発明に係るホットスポット応力測定に用いられるホットスポット応力の定義の例を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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ホットスポット応力測定用ひずみゲージおよびホットスポット応力測定センサ装置を詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るホットスポット応力測定用ひずみゲージおよびそれを含むホットスポット応力測定センサ装置を用いたホットスポット応力測定システムの構成を示す模式図であり、ホットスポット応力測定用ひずみゲージを平面図として示し、ブリッジアダプタの構成を回路構成図として示している。図２は、図１に示したホットスポット応力測定用ひずみゲージの使用状態を示す斜視図である。
図１に示すホットスポット応力測定システムは、ホットスポット応力測定用ひずみゲージ１、ブリッジアダプタ２および測定器３を備えている。ホットスポット応力測定用ひずみゲージ１とブリッジアダプタ２は、ホットスポット応力測定センサ装置を構成している。
図１および図２に示すホットスポット応力測定用ひずみゲージ１は、ゲージベース１１およびゲージパターン１２を備えている。ゲージパターン１２は、ゲージグリッドからなる第１のゲージ部としての第１のグリッド部ＧＡ、ゲージグリッドからなる第２のゲージ部としての第２のグリッド部ＧＢ、適宜ゲージリードを介して第１のグリッド部ＧＡの両端に接続されるゲージタブＴＡ１、ＴＡ２、そして適宜ゲージリードを介して第２のグリッド部ＧＢの両端に接続されるゲージタブＴＢ１、ＴＢ２を有している。
【００２６】
図１に示すように、ゲージベース１１は、細長い長方形に形成された可撓性を有するフェノール樹脂、ポリイミド樹脂等の合成樹脂のフィルム状の絶縁体からなる。このゲージベース１１上に形成される金属箔からなるゲージパターン１２は、ゲージベース１１の長手方向の一端ＬＥから長手方向について第１の所定距離ＤＡに配置されるゲージ抵抗Ｒｇａの第１のグリッド部ＧＡおよびこの第１のグリッド部ＧＡの両端に適宜ゲージリードを介して接続されるゲージタブＴＡ１、ＴＡ２、並びに前記一端ＬＥから前記長手方向について前記第１の所定距離ＤＡよりも長い第２の所定距離ＤＢに配置されるゲージ抵抗Ｒｇｂの第２のグリッド部ＧＢおよびこの第２のグリッド部ＧＢの両端に適宜ゲージリードを介して接続されるゲージタブＴＢ１、ＴＢ２を有している。第２のグリッド部ＧＢのゲージ抵抗Ｒｇｂは、第１のグリッド部ＧＡのゲージ抵抗Ｒｇａの１／３の抵抗値（すなわちＲｇｂ＝（１／３）Ｒｇａ）を有する。
【００２７】
第１のグリッド部ＧＡは、例えば、ゲージベース１１の長手方向についての伸縮によって抵抗値が変化するように、長手方向に沿って細長く且つ幅が狭い部分を多数平行に折り返すように形成して、折り返すパターンを形成し、前記長手方向の一端ＬＥから第１の所定距離ＤＡにその折り返しの中心線を位置させるとともに、折り返し端部については、抵抗値が充分に低くなるように広い幅に形成するなどする。また、第２のグリッド部ＧＢは、やはり、ゲージベース１１の長手方向についての伸縮によって抵抗値が変化するように、長手方向に沿って細長く且つ幅が狭い部分を多数平行に形成して、繰り返し折り返すパターンを形成し、前記長手方向の一端ＬＥから第２の所定距離ＤＢにその折り返しの中心線を位置させるとともに、前記長手方向に直交する方向の折り返し端部については、抵抗値が充分に低くなるように広い幅に形成する。
第１のグリッド部ＧＡの両端は、ゲージベース１１の両側に沿って長手方向に延び抵抗値が充分に低くなるように幅広く形成したゲージリードを介して外部結線用のゲージタブＴＡ１およびＴＡ２にそれぞれ接続されている。このとき、第１のグリッド部ＧＡの両端からゲージタブＴＡ１およびＴＡ２へ引き出すゲージリードは、第２のグリッド部ＧＢと干渉しないように迂回して形成配置している。第２のグリッド部ＧＢの両端は、抵抗値が充分に低くなるように充分に短寸に形成したゲージリードを介して外部結線用のゲージタブＴＢ１およびＴＢ２にそれぞれ接続されている。
【００２８】
なお、この場合、第１のグリッド部ＧＡのゲージ抵抗Ｒｇａの定格抵抗値対第２のグリッド部ＧＢのゲージ抵抗Ｒｇｂの定格抵抗値の比を、先に述べたように、３対１として、Ｒｇｂ＝（１／３）Ｒｇａに設定する。
このとき、導通路となるゲージリードの配線パターンの幅を広くするだけでゲージリードの抵抗値を充分に低くすることができる場合には、ゲージパターン１２全体を抵抗性金属からなる金属箔を用いて形成してもよい。あるいは、第１のグリッド部ＧＡおよび第２のグリッド部ＧＢを伸縮により抵抗値が変化するニッケル−クロム合金、銅−ニッケル合金、等の抵抗性金属を用いて形成し、ゲージパターン１２の第１のグリッド部ＧＡおよび第２のグリッド部ＧＢ以外のゲージタブＴＡ１、ＴＡ２、ＴＢ１、ＴＢ２、並びにそれらと第１のグリッド部ＧＡおよび第２のグリッド部ＧＢとの間のゲージリードの部分を、より抵抗値の低い導電性金属を用いて形成するようにしても良い。
このようなホットスポット応力測定用ひずみゲージ１は、図２に示すように、測定対象とする被溶接部材に接着、融着、スパッタリング、蒸着、その他の手段により貼設（または添着）して用いられる。すなわち、板状の第１の部材Ｍ１上に、やはり板状の第２の部材Ｍ２の端部を鉛直にして溶接した典型的な構造において、溶接部Ｗの溶接止端部ＨＳに、ホットスポット応力測定用ひずみゲージ１の長手方向の一端ＬＥを突き合わせた状態で、ホットスポット応力測定用ひずみゲージ１を第１の部材Ｍ１上に貼り付ける。
【００２９】
このような状態で、ゲージタブＴＡ１とＴＡ２との間にあらわれる第１のグリッド部ＧＡによるゲージ抵抗ＲｇａおよびゲージタブＴＢ１とＴＢ２との間にあらわれる第２のグリッド部ＧＢによるゲージ抵抗Ｒｇｂをリード線等を介してブリッジアダプタ２のゲージ側端子ＴＧ１、ＴＧ２、ＴＧ３およびＴＧ４に接続して、溶接止端部ＨＳにおけるホットスポット応力の計測に供する。
ブリッジアダプタ２は、ゲージ側端子ＴＧ１、ＴＧ２、ＴＧ３およびＴＧ４と、測定器側端子ＴＭ１、ＴＭ２、ＴＭ３、ＴＭ４およびＴＭ５とを有し、これらの間に第１の固定抵抗Ｒ１、第２の固定抵抗Ｒ２、第３の固定抵抗Ｒ３および所定の導通路が接続される。すなわち、ホットスポット応力測定用ひずみゲージ１の第１のゲージ部としての第１のグリッド部ＧＡおよび第２のゲージ部としての第２のグリッド部ＧＢの各両端にそれぞれ接続されたゲージタブＴＡ１とＴＡ２およびゲージタブＴＢ１とＴＢ２には、ゲージ側端子ＴＧ１とＴＧ４およびゲージ側端子ＴＧ２とＴＧ３が接続される。
【００３０】
第１の固定抵抗Ｒ１は、第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａと第２のグリッド部ＧＢの定格抵抗値Ｒｇｂ（＝（１／３）Ｒｇａ）との差、つまり第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａの２／３の抵抗値を有し、その一端が、ゲージ側端子ＴＧ２およびゲージタブＴＢ１を介して第２のグリッド部ＧＢの一端に接続されている。第２の固定抵抗Ｒ２は、第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａと等しい抵抗値（Ｒｇａ）を有し、その一端が、第１の固定抵抗Ｒ１の他端に接続されている。第３の固定抵抗Ｒ３は、やはり第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａと等しい抵抗値（Ｒｇａ）を有しており、この第３の固定抵抗Ｒ３の一端が第２の固定抵抗Ｒ２の他端に接続され且つこの第３の固定抵抗Ｒ３の他端がゲージ側端子ＴＧ１およびゲージタブＴＡ１を介して第１のグリッド部ＧＡの一端に接続されている。
第１のグリッド部ＧＡの前記一端に接続されたゲージ側端子ＴＧ１と第３の固定抵抗Ｒ３の前記他端との接続点が第１の導出端子である測定器側端子ＴＭ１に導出され、第２の固定抵抗Ｒ２の前記他端と第３の固定抵抗Ｒ３の前記一端との接続点が第２の導出端子である測定器側端子ＴＭ２に導出され、第２の固定抵抗の前記一端と第１の固定抵抗Ｒ１の前記他端との接続点が第３の導出端子である測定器側端子ＴＭ３に導出され、そして、第１のグリッド部ＧＡの他端に接続されたゲージ側端子ＴＧ３と第２のグリッド部ＧＢの他端に接続されたゲージ側端子ＴＧ４とが共通に接続されて第４の導出端子である測定器側端子ＴＭ４に導出されている。
【００３１】
なお、この場合は使用されていないが、ブリッジアダプタ２には、第１の固定抵抗Ｒ１の前記一端とゲージタブＴＢ１を介して第２のグリッド部ＧＢの前記一端に接続されたゲージ側端子ＴＧ２との接続点を導出する測定器側端子ＴＭ５を設けている。
測定器３は、１つ以上の測定チャネルを有し、チャネル１にブリッジアダプタ２の測定器側端子ＴＭ１〜ＴＭ４を接続しており、この測定器３は、ブリッジアダプタ２の測定器側端子ＴＭ１と測定器側端子ＴＭ３との間にブリッジ入力を供給し、ブリッジアダプタ２の測定器側端子ＴＭ２と測定器側端子ＴＭ４との間からホットスポット応力に対応するブリッジ出力を取り出す。
次に、このようなホットスポット応力測定用ひずみゲージ１およびブリッジアダプタ２を有するホットスポット応力測定センサ装置におけるホットスポット応力の基本的な測定原理を図７を参照して説明する。
図７には、溶接部の断面および溶接止端部ＨＳからの距離に応じた応力の計測値並びに溶接止端部ＨＳにおけるホットスポット応力の推定値をそれぞれ組み合わせて模式的に示す模式図を示している。
【００３２】
図７に示すように、溶接止端部ＨＳから第１の所定距離ＤＡの位置ＰＡおよび該第１の所定距離ＤＡよりも長い第２の所定距離ＤＢの位置ＰＢそれぞれにおける応力εＡおよびεＢを直線で結び、その延長線上として溶接止端部ＨＳにおける応力εＨを推定する。ここで、溶接止端部ＨＳから位置ＰＡまでの第１の所定距離ＤＡおよび溶接止端部ＨＳから位置ＰＢまでの第２の所定距離ＤＢとしてそれぞれ設定すべき値は、解析手法によって異なり、且つ第１の部材Ｍ１および第２の部材Ｍ２等の材料の板厚ｔによっても変動する。例えば、図示のように、第１の所定距離ＤＡを０．５ｔとし、位置ＰＡと位置ＰＢとの間隔を１．０ｔとすれば、第２の所定距離ＤＢは、１．５ｔとなり、次式によって溶接止端部ＨＳにおけるホットスポット応力εＨを算出することができる。
εＨ＝｛（εＡ−εＢ）／ｔ｝×０．５ｔ｝＋εＡ
＝１．５εＡ−０．５εＢ （１）
例えば、第１の部材Ｍ１および第２の部材Ｍ２の板厚ｔが１０[mm]である場合には、溶接止端部ＨＳから５[mm]および１５[mm]の位置に第１のグリッド部ＧＡおよび第２のグリッド部ＧＢがそれぞれ位置するようにする。
【００３３】
この実施の形態に係るホットスポット応力測定用ひずみゲージ１は、図１に示されているように、予め１枚のゲージベース１１上にそれぞれゲージ部を形成する第１のグリッド部ＧＡおよび第２のグリッド部ＧＢをゲージパターン１２として配置している。すなわち第１のゲージ部である第１のグリッド部ＧＡおよび第２のゲージ部である第２のグリッド部ＧＢを、ゲージベース１１の長手方向の一端ＬＥから第１の所定距離ＤＡが５[mm]および第２の所定距離ＤＢが１５[mm]の位置にそれぞれ形成している。
したがって、このようなホットスポット応力測定用ひずみゲージ１を、図２に示すようにゲージベース１１の長手方向の一端ＬＥを溶接止端部ＨＳに突き合わせて、第１の部材Ｍ１上に貼り付けることにより、溶接止端部ＨＳから第１の所定距離ＤＡである５[mm]の位置ＰＡに第１のグリッド部２１が正しく配置され、そして溶接止端部ＨＳから第２の所定距離ＤＢである１５[mm]の位置ＰＢに第２のグリッド部２２が正しく配置される。
そして、このホットスポット応力測定用ひずみゲージ１は、先に述べたように、本発明に係るブリッジアダプタ２に接続されて、本発明に係るホットスポット応力測定センサ装置を構成している。これらホットスポット応力測定用ひずみゲージ１とブリッジアダプタ２で構成されるブリッジ回路の等価回路を示す図３を参照して、本発明の原理を説明する。
【００３４】
先に説明したように、第２のグリッド部ＧＢの定格抵抗値Ｒｇｂは、第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａの１／３の抵抗値、つまり（１／３）Ｒｇａ、としている。第１のグリッド部ＧＡおよび第２のグリッド部ＧＢの各々に、応力εが加えられた場合、第１のグリッド部ＧＡの出力がεであるとすると、第２のグリッド部ＧＢの出力は（１／３）εとなる。また、第１の固定抵抗Ｒ１の抵抗値は、第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａと第２のグリッド部ＧＢの定格抵抗値Ｒｇｂとの差Ｒｇａ−Ｒｇｂ、つまり第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａの２／３の抵抗値、つまり（２／３）Ｒｇａ、とし、第２の固定抵抗Ｒ２および第３の固定抵抗Ｒ３の抵抗値は、第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａと等しい抵抗値Ｒｇａとしている。第１〜第３の抵抗Ｒ１〜Ｒ３は、ブリッジアダプタ２内に設置された固定抵抗であり、応力を受けても抵抗値が変化することはない。
このような抵抗値に設定されたブリッジ回路において、第１のグリッド部ＧＡには応力εＡ、そして第２のグリッド部ＧＢには応力εＢなる応力が加えられた場合、図３のブリッジ回路全体における出力は、次式であらわされる。
εＡ−（１／３）εＢ （２）
そこで、ブリッジアダプタ２が接続された測定器３において、ブリッジアダプタ２から取り出されるブリッジ回路の出力を１．５倍すると次式となる。
【００３５】
εＨ＝１．５εＡ−０．５εＢ （３）
この式（３）は、式（１）と同一であり、ブリッジアダプタ２から得られるブリッジ出力として、溶接止端部ＨＳにおけるホットスポット応力εＨに応じた値を得ることができ、測定器３でゲイン調整するだけで、ホットスポット応力εＨを直接的に測定することができる。
したがって、この実施の形態に係るホットスポット応力測定用ひずみゲージ１を用いたホットスポット応力測定センサ装置は、板厚ｔの部材Ｍ１およびＭ２に最適に形成されたホットスポット応力測定センサ装置であるということができる。
これら第１の所定距離ＤＡおよび第２の所定距離ＤＢの最適位置は、解析手法により異なるが、溶接止端部ＨＳの近傍の２個所の応力を求めて、一端ＬＥにおけるホットスポット応力を推定する手法は、基本的に同様であるので、原理的には、どのような解析手法にも対応することが可能である。そこで、複数の解析手法および複数の溶接対象部材の板厚ｔに対応して、種々の第１の所定距離ＤＡおよび第２の所定距離ＤＢとしたホットスポット応力測定用ひずみゲージ１を多数用意しておき、それらから所望の解析手法および板厚ｔに対応するものを選択して、この実施の形態に従ったホットスポット応力測定センサ装置に適用することによって、種々の解析手法および板厚ｔに対応するホットスポット応力測定センサ装置を構成することができる。この場合、ホットスポット応力測定用ひずみゲージ１は、第１のゲージ部としての第１のグリッド部ＧＡと第２のゲージ部としての第２のグリッド部ＧＢとの２つのゲージ部のみを有する構成としているので、コンパクトに構成することができ、溶接対象部材の種々の形状および寸法に柔軟に対応することができる。
【００３６】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るホットスポット応力測定用ひずみゲージおよびそれを含むホットスポット応力測定センサ装置を用いたホットスポット応力測定システムの構成を示す模式図であり、ホットスポット応力測定用ひずみゲージを平面図として示し、ブリッジアダプタの構成を回路構成図として示している。
図４に示すホットスポット応力測定システムは、この第２の実施の形態に係るホットスポット応力測定用ひずみゲージ４、並びに図１に示した第１の実施の形態と同様のブリッジアダプタ２および測定器３を備えている。この場合もホットスポット応力測定用ひずみゲージ４とブリッジアダプタ２は、ホットスポット応力測定センサ装置を構成している。
図４に示すホットスポット応力測定用ひずみゲージ４は、ゲージベース４１、第１のひずみゲージ４２および第２のひずみゲージ４３を備えている。第１のひずみゲージ４２は、ゲージグリッドからなる第１のグリッド部ＧＡを形成するひずみゲージであり、単軸タイプの汎用のひずみゲージを用いることができる。第２のひずみゲージ４３は、ゲージグリッドからなる第２のグリッド部ＧＢを形成するひずみゲージであり、単軸タイプの汎用のひずみゲージを用いることができる。第１のグリッド部ＧＡを含む第１のひずみゲージ４２は、第１のグリッド部ＧＡの一端に接続したリード線ＬＡ１と、第１のグリッド部ＧＡの他端に接続したリード線ＬＡ２とを有している。第２のグリッド部ＧＢを含む第２のひずみゲージ４３は、第２のグリッド部ＧＢの一端に接続したリード線ＬＢ１と、第２のグリッド部ＧＢの他端に接続したリード線ＬＢ２とを有している。
【００３７】
図４に示すように、ゲージベース４１は、細長い長方形に形成された可撓性を有する、例えば、ポリエステル樹脂等の合成樹脂等のフィルム状の絶縁体からなる。第１のひずみゲージ４２は、抵抗値Ｒｇａなる定格抵抗値を有し、この第１のひずみゲージ４２を、ゲージベース４１の長手方向の一端ＬＥから長手方向について第１の所定距離ＤＡにゲージ抵抗Ｒｇａの第１のグリッド部ＧＡが位置するように配置して、ゲージベース４１上に貼着する。第２のひずみゲージ４３は、抵抗値Ｒｇｂ（＝（１／３）Ｒｇａなる定格抵抗値Ｒｇｂを有し、この第２のひずみゲージ４３を、ゲージベース４１の長手方向の一端ＬＥから長手方向について第２の所定距離ＤＢにゲージ抵抗Ｒｇｂの第２のグリッド部ＧＢが位置するように配置して、ゲージベース４１上に接着等の手段により貼着する。すなわち、この場合も、第２のグリッド部ＧＢのゲージ抵抗Ｒｇｂは、第１のグリッド部ＧＡのゲージ抵抗Ｒｇａの１／３の抵抗値を有する（すなわちＲｇｂ＝（１／３）Ｒｇａ）。
第１のグリッド部ＧＡを形成する第１のひずみゲージ４２は、この場合、ゲージベース４１の長手方向についての伸縮（ひずみ）によって第１のグリッド部ＧＡの抵抗値が変化するように、ゲージベース４１の長手方向に向きを合わせ、前記長手方向の一端ＬＥから第１の所定距離ＤＡにその中心線を位置させて、ゲージベース４１上に貼着する。
【００３８】
そして、第２のグリッド部ＧＢを形成する第２のひずみゲージ４３は、ゲージベース４１の長手方向についての伸縮（ひずみ）によって第２のグリッド部ＧＢの抵抗値が変化するように、ゲージベース４１の長手方向に向きを合わせ、前記長手方向の一端ＬＥから第２の所定距離ＤＢにその中心線を位置させて、ゲージベース４１上に貼着する。
このようなホットスポット応力測定用ひずみゲージ４も、図２と同様に、測定対象とする被溶接部材に貼設して用いられる。すなわち、板状の第１の部材Ｍ１上に、やはり板状の第２の部材Ｍ２の端部を鉛直にして溶接した典型的な構造において、溶接部Ｗの溶接止端部ＨＳに、ホットスポット応力測定用ひずみゲージ４の長手方向の一端ＬＥを突き合わせた状態で、ホットスポット応力測定用ひずみゲージ４を第１の部材Ｍ１上に貼り付ける。
このような状態で、第１のひずみゲージ４２の第１のグリッド部ＧＡによるゲージ抵抗Ｒｇａおよび第２のひずみゲージ４３の第２のグリッド部ＧＢによるゲージ抵抗Ｒｇｂをそれぞれリード線ＬＡ１、ＬＡ２およびリード線ＬＢ１、ＬＢ２を介してブリッジアダプタ２のゲージ側端子ＴＧ１、ＴＧ２、ＴＧ３およびＴＧ４に接続して、溶接止端部ＨＳにおけるホットスポット応力の計測に供する。
【００３９】
この第２の実施の形態においても、第１の実施の形態の場合と同様に、ブリッジアダプタ２は、ゲージ側端子ＴＧ１、ＴＧ２、ＴＧ３およびＴＧ４と、測定器側端子ＴＭ１、ＴＭ２、ＴＭ３、ＴＭ４およびＴＭ５とを有し、これらの間に第１の固定抵抗Ｒ１、第２の固定抵抗Ｒ２、第３の固定抵抗Ｒ３および所定の導通路が接続される。すなわち、ホットスポット応力測定用ひずみゲージ４の第１のゲージ部としての第１のグリッド部ＧＡを形成する第１のひずみゲージ４２の両端に接続されたリード線ＬＡ１およびＬＡ２は、ゲージ側端子ＴＧ１およびＴＧ４にそれぞれ接続され、第２のゲージ部としての第２のグリッド部ＧＢを形成する第２のひずみゲージ４３の両端に接続されたリード線ＬＢ１およびＬＢ２は、ゲージ側端子ＴＧ２およびＴＧ３にそれぞれ接続される。
第１の固定抵抗Ｒ１は、第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａと第２のグリッド部ＧＢの定格抵抗値Ｒｇｂ（＝（１／３）Ｒｇａ）との差、つまり第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａの２／３の抵抗値を有し、その一端が、ゲージ側端子ＴＧ２およびリード線ＬＢ１を介して第２のグリッド部ＧＢの一端に接続されている。第２の固定抵抗Ｒ２は、第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａと等しい抵抗値（Ｒｇａ）を有し、その一端が、第１の固定抵抗Ｒ１の他端に接続されている。第３の固定抵抗Ｒ３は、やはり第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａと等しい抵抗値（Ｒｇａ）を有しており、この第３の固定抵抗Ｒ３の一端が第２の固定抵抗Ｒ２の他端に接続され且つこの第３の固定抵抗Ｒ３の他端がゲージ側端子ＴＧ１およびリード線ＬＡ１を介して第１のグリッド部ＧＡの一端に接続されている。
【００４０】
第１のグリッド部ＧＡの前記一端に接続されたゲージ側端子ＴＧ１と第３の固定抵抗Ｒ３の前記他端との接続点が第１の導出端子である測定器側端子ＴＭ１に導出され、第２の固定抵抗Ｒ２の前記他端と第３の固定抵抗Ｒ３の前記一端との接続点が第２の導出端子である測定器側端子ＴＭ２に導出され、第２の固定抵抗の前記一端と第１の固定抵抗Ｒ１の前記他端との接続点が第３の導出端子である測定器側端子ＴＭ３に導出され、そして、第１のグリッド部ＧＡの他端に接続されたゲージ側端子ＴＧ４と第２のグリッド部ＧＢの他端に接続されたゲージ側端子ＴＧ３とが共通に接続されて第４の導出端子である測定器側端子ＴＭ４に導出されている。なお、この場合も使用されていないが、ブリッジアダプタ２には、第１の固定抵抗Ｒ１の前記一端とゲージタブＴＢ２を介して第２のグリッド部ＧＢの前記一端に接続されたゲージ側端子ＴＧ２との接続点を導出する測定器側端子ＴＭ５を設けている。
測定器３は、１つ以上の測定チャネルを有し、チャネル１にブリッジアダプタ２の測定器側端子ＴＭ１〜ＴＭ４を接続しており、この測定器３は、ブリッジアダプタ２の測定器側端子ＴＭ１と測定器側端子ＴＭ３との間にブリッジ入力を供給し、ブリッジアダプタ２の測定器側端子ＴＭ２と測定器側端子ＴＭ４との間からホットスポット応力に対応するブリッジ出力を取り出す。
【００４１】
このようなホットスポット応力測定用ひずみゲージ４およびブリッジアダプタ２を有するホットスポット応力測定センサ装置によれば、第１の実施の形態の場合と同様にしてホットスポット応力を測定することができる。
すなわち、製品製造時またはホットスポット応力測定時に、ホットスポット応力の定義方式や板厚毎に最適な位置関係に、第１のひずみゲージ４２および第２のひずみゲージ４３を位置調整して、ゲージベース４１上に貼着することにより、様々なニーズに容易に対応することが可能となる。ホットスポット応力の定義方式や板厚に応じて、第１のひずみゲージ４２および第２のひずみゲージ４３をゲージベース４１上の最適な位置に貼着するために、専用に作成した治具や定規を用いるようにしても良く、ゲージベース４１上に最適な位置に貼着するための目印等を適宜印刷しておくようにしても良い。
但し、先に述べたように、第１のひずみゲージ４２および第２のひずみゲージ４３の定格抵抗値は、第１のひずみゲージ４２による第１のグリッド部ＧＡの抵抗値に対して、第２のひずみゲージ４３による第２のグリッド部ＧＢの抵抗値が１／３となるように選択する必要がある。
【００４２】
一般に、汎用の単軸タイプのひずみゲージの定格抵抗値としては、６０Ω、１２０Ω、３５０Ω、７００Ω、…等のものがあるので、例えば、第１のグリッド部ＧＡの第１のひずみゲージ４２として、定格抵抗値が３５０Ωのひずみゲージを選択し、第２のグリッド部ＧＢの第２のひずみゲージ４３として、定格抵抗値が１２０Ωのひずみゲージを選択する。この場合のブリッジ回路の出力は、次式であらわされる。
εＡ−（１２０／３５０）εＢ （４）
測定器３において回路出力を１．５倍することにより、得られるホットスポット応力εＨは、次式のようになる。
εＨ＝１．５εＡ−０．５１εＢ （５）
この式（５）は、厳密には、式（１）のホットスポット応力の定義式と同一ではないが、その差は−０．０１εＢであり、この程度の誤差が許容されるならば、通常の仕様において問題のないレベルであると考えられる。
なお、第１の所定距離ＤＡおよび第２の所定距離ＤＢの最適位置は、解析手法により異なるが、溶接止端部ＨＳの近傍の２個所の応力を求めて、一端ＬＥにおけるホットスポット応力を推定する手法は、基本的に同様であるので、原理的には、どのような解析手法にも対応することが可能である。
【００４３】
そこで、複数の解析手法および複数の溶接対象部材の板厚ｔに対応して、種々の第１の所定距離ＤＡおよび第２の所定距離ＤＢとして、第１のひずみゲージ４２および第２のひずみゲージ４３をゲージベース４１上に貼着して、所望の解析手法および板厚ｔに対応するホットスポット応力測定用ひずみゲージ４を作成して、この実施の形態に従ったホットスポット応力測定センサ装置に適用することによって、種々の解析手法および板厚ｔに対応するホットスポット応力測定センサ装置を構成することができる。
図５は、本発明の第３の実施の形態に係るホットスポット応力測定用ひずみゲージおよびそれを含むホットスポット応力測定センサ装置を用いたホットスポット応力測定システムの構成を示す模式図であり、ホットスポット応力測定用ひずみゲージを平面図として示し、ブリッジアダプタの構成を回路構成図として示している。
図５に示すホットスポット応力測定システムは、図１に示した第１の実施の形態と同様のホットスポット応力測定用ひずみゲージ４およびブリッジアダプタ２、並びにこの第３の実施の形態に係る測定器５を備えている。この場合もホットスポット応力測定用ひずみゲージ４とブリッジアダプタ２は、図１と同様のホットスポット応力測定センサ装置を構成している。
【００４４】
図５に示す測定器５は、スキャナタイプの測定器であり、複数のチャネル、例えば図示のようにチャネル１〜チャネル３の３つのチャネル、を有し、これらのチャネルをスキャンし、逐次択一的に切り換えて測定することができる。このようなスキャナタイプの場合、一つのチャネルを測定する際には、他のチャネルの接続回路が遮断されており、複数のチャネルが同時に測定されることはない。
この第３の実施の形態においても、ブリッジアダプタ２は、第１および第２の実施の形態の場合と同様であるが、第１および第２の実施の形態においては、使用しなかった、第１の固定抵抗Ｒ１の前記一端とゲージタブＴＢ１を介して第２のグリッド部ＧＢの前記一端に接続されたゲージ側端子ＴＧ２との接続点を導出する測定器側端子ＴＭ５を用いる。
測定器５は、複数の測定チャネルを有し、これらを択一的に切り換えスキャンニングするスキャナタイプの測定器であり、チャネル１に第１および第２の実施の形態と同様にブリッジアダプタ２の測定器側端子ＴＭ１〜ＴＭ４を接続しており、チャネル２にブリッジアダプタ２の測定器側端子ＴＭ１およびＴＭ４を接続し、チャネル３にブリッジアダプタ２の測定器側端子ＴＭ５およびＴＭ４を接続する。
【００４５】
チャネル１の選択時には、この測定器５は、ブリッジアダプタ２の測定器側端子ＴＭ１と測定器側端子ＴＭ３との間にブリッジ入力を供給し、ブリッジアダプタ２の測定器側端子ＴＭ２と測定器側端子ＴＭ４との間からホットスポット応力に対応するブリッジ出力を取り出す。チャネル２の選択時には、この測定器５は、第１のひずみゲージ４２の第１のグリッド部ＧＡの両端に接続され、第１のひずみゲージ４２の第１のグリッド部ＧＡの出力により第１のグリッド部ＧＡの位置におけるひずみを測定し、そしてチャネル３の選択時には、この測定器５は、第２のひずみゲージ４３の第２のグリッド部ＧＢの両端に接続され、第２のひずみゲージ４３の第２のグリッド部ＧＢにより、第２のグリッド部ＧＢの位置におけるひずみを測定する。
このようなスキャナタイプの測定器５を用いたホットスポット応力測定センサ装置によれば、ホットスポット応力、第１の所定距離ＤＡにおけるひずみおよび第２の所定距離ＤＢにおけるひずみを個別に且つほぼ同時に測定することができ、ホットスポット応力に加えて、大まかな応力分布を測定することも可能となる。
さらに、図６は、本発明の第４の実施の形態に係るホットスポット応力測定センサ装置を用いたホットスポット応力測定システムの構成を示す模式図であり、ホットスポット応力測定用のひずみゲージを平面図として示し、ブリッジアダプタの構成を回路構成図として示している。
【００４６】
図６に示すホットスポット応力測定システムは、図４に示したホットスポット応力測定用ひずみゲージ４に代えて、２個の個別のひずみゲージを用いた第１のひずみゲージ６および第２のひずみゲージ７を用いており、さらに図１に示した第１の実施の形態と同様のブリッジアダプタ２および測定器３を備えている。
図６に示すように、センサ部として第１のひずみゲージ６および第２のひずみゲージ７を備えている。第１のひずみゲージ６は、ゲージグリッドからなる第１のグリッド部ＧＡを形成するひずみゲージであり、単軸タイプの汎用のひずみゲージを用いることができる。第２のひずみゲージ７は、ゲージグリッドからなる第２のグリッド部ＧＢを形成するひずみゲージであり、単軸タイプの汎用のひずみゲージを用いることができる。第１のグリッド部ＧＡを含む第１のひずみゲージ６は、第１のグリッド部ＧＡの一端に接続したリード線ＬＡ１と、第１のグリッド部ＧＡの他端に接続したリード線ＬＡ２とを有している。第２のグリッド部ＧＢを含む第２のひずみゲージ７は、第２のグリッド部ＧＢの一端に接続したリード線ＬＢ１と、第２のグリッド部ＧＢの他端に接続したリード線ＬＢ２とを有している。
【００４７】
図６に示すように、第１のひずみゲージ６は、抵抗値Ｒｇａなる定格抵抗値を有し、この第１のひずみゲージ６を、溶接止端部ＨＳから第１の所定距離ＤＡにゲージ抵抗Ｒｇａの第１のグリッド部ＧＡが位置するように配置して、測定対象とする被溶接部材に貼着する。第２のひずみゲージ７は、抵抗値Ｒｇｂ（＝（１／３）Ｒｇａなる定格抵抗値Ｒｇｂを有し、この第２のひずみゲージ７を、溶接止端部ＨＳから第２の所定距離ＤＢにゲージ抵抗Ｒｇｂの第２のグリッド部ＧＢが位置するように配置して、測定対象とする被溶接部材に貼着する。この場合も、第２のグリッド部ＧＢのゲージ抵抗Ｒｇｂは、第１のグリッド部ＧＡのゲージ抵抗Ｒｇａの１／３の抵抗値を有する（すなわちＲｇｂ＝（１／３）Ｒｇａ）。
第１のグリッド部ＧＡを形成する第１のひずみゲージ６は、この場合も、所定方向についての伸縮によって第１のグリッド部ＧＡの抵抗値が変化するように、所定方向に向きを合わせ、溶接止端部ＨＳから第１の所定距離ＤＡにその中心線を位置させて、測定対象とする被溶接部材に貼着する。そして、第２のグリッド部ＧＢを形成する第２のひずみゲージ７は、所定方向についての伸縮によって第２のグリッド部ＧＢの抵抗値が変化するように、所定方向に向きを合わせ、溶接止端部ＨＳから第２の所定距離ＤＢにその中心線を位置させて、測定対象とする被溶接部材に貼着する。
【００４８】
このような状態で、第１のひずみゲージ６の第１のグリッド部ＧＡによるゲージ抵抗Ｒｇａおよび第２のひずみゲージ７の第２のグリッド部ＧＢによるゲージ抵抗Ｒｇｂをそれぞれリード線ＬＡ１、ＬＡ２およびリード線ＬＢ１、ＬＢ２を介してブリッジアダプタ２のゲージ側端子ＴＧ１、ＴＧ２、ＴＧ３およびＴＧ４に接続して、溶接止端部ＨＳにおけるホットスポット応力の計測に供する。
この第４の実施の形態においても、第２の実施の形態の場合と同様に、ブリッジアダプタ２は、ゲージ側端子ＴＧ１、ＴＧ２、ＴＧ３およびＴＧ４と、測定器側端子ＴＭ１、ＴＭ２、ＴＭ３、ＴＭ４およびＴＭ５とを有し、これらの間に第１の固定抵抗Ｒ１、第２の固定抵抗Ｒ２、第３の固定抵抗Ｒ３および所定の導通路が接続される。すなわち、第１のゲージ部としての第１のグリッド部ＧＡを形成する第１のひずみゲージ６の両端に接続されたリード線ＬＡ１およびＬＡ２は、ゲージ側端子ＴＧ１およびＴＧ４にそれぞれ接続され、第２のゲージ部としての第２のグリッド部ＧＢを形成する第２のひずみゲージ７の両端に接続されたリード線ＬＢ１およびＬＢ２は、ゲージ側端子ＴＧ２およびＴＧ３にそれぞれ接続される。
【００４９】
第１の固定抵抗Ｒ１は、第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａと第２のグリッド部ＧＢの定格抵抗値Ｒｇｂ（＝（１／３）Ｒｇａ）との差、つまり第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａの２／３の抵抗値を有し、その一端が、ゲージ側端子ＴＧ２およびリード線ＬＢ１を介して第２のグリッド部ＧＢの一端に接続されている。第２の固定抵抗Ｒ２は、第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａと等しい抵抗値（Ｒｇａ）を有し、その一端が、第１の固定抵抗Ｒ１の他端に接続されている。第３の固定抵抗Ｒ３は、やはり第１のグリッド部ＧＡの定格抵抗値Ｒｇａと等しい抵抗値（Ｒｇａ）を有しており、この第３の固定抵抗Ｒ３の一端が第２の固定抵抗Ｒ２の他端に接続され且つこの第３の固定抵抗Ｒ３の他端がゲージ側端子ＴＧ１およびリード線ＬＡ１を介して第１のグリッド部ＧＡの一端に接続されている。
第１のグリッド部ＧＡの前記一端に接続されたゲージ側端子ＴＧ１と第３の固定抵抗Ｒ３の前記他端との接続点が第１の導出端子である測定器側端子ＴＭ１に導出され、第２の固定抵抗Ｒ２の前記他端と第３の固定抵抗Ｒ３の前記一端との接続点が第２の導出端子である測定器側端子ＴＭ２に導出され、第２の固定抵抗の前記一端と第１の固定抵抗Ｒ１の前記他端との接続点が第３の導出端子である測定器側端子ＴＭ３に導出され、そして、第１のグリッド部ＧＡの他端に接続されたゲージ側端子ＴＧ４と第２のグリッド部ＧＢの他端に接続されたゲージ側端子ＴＧ３とが共通に接続されて第４の導出端子である測定器側端子ＴＭ４に導出されている。
【００５０】
なお、この場合も使用されていないが、ブリッジアダプタ２には、第１の固定抵抗Ｒ１の前記一端とゲージタブＴＢ１を介して第２のグリッド部ＧＢの前記一端に接続されたゲージ側端子ＴＧ２との接続点を導出する測定器側端子ＴＭ５を設けている。
測定器３は、１つ以上の測定チャネルを有し、チャネル１にブリッジアダプタ２の測定器側端子ＴＭ１〜ＴＭ４を接続しており、この測定器３は、ブリッジアダプタ２の測定器側端子ＴＭ１と測定器側端子ＴＭ３との間にブリッジ入力を供給し、ブリッジアダプタ２の測定器側端子ＴＭ２と測定器側端子ＴＭ４との間からホットスポット応力に対応するブリッジ出力を取り出す。
このようなホットスポット応力測定センサ装置によれば、第２の実施の形態の場合とほぼ同様にしてホットスポット応力を測定することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１，４ ホットスポット応力測定用ひずみゲージ
２ ブリッジアダプタ
３，５ 測定器
１１，４１ ゲージベース
１２ ゲージパターン
４２，６ 第１のひずみゲージ
４３，７ 第２のひずみゲージ
ＧＡ 第１のグリッド部
ＧＢ 第２のグリッド部
ＴＡ１，ＴＡ２，ＴＢ１，ＴＢ２ ゲージタブ
ＬＡ１，ＬＡ２，ＬＢ１，ＬＢ２ リード線
Ｒｇａ，Ｒｇｂ ゲージ抵抗値
Ｒ１〜Ｒ３ 固定抵抗（抵抗値）
ＴＧ１〜ＴＧ４ ゲージ側端子
ＴＭ１〜ＴＭ４ 測定器側端子
ＨＳ 溶接始端部
ＬＥ ゲージベースの長手方向の一端
Ｗ 溶接部
Ｍ１、Ｍ２ 板状の第１、第２の部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有するフィルム状の絶縁体からなるゲージベースと、
第１の定格抵抗値を有し、前記ゲージベースの所定方向の一端から前記所定方向についての第１の所定距離に位置させて前記ゲージベース上に配設されており、前記所定方向についてのひずみを検出する第１のゲージ部と、
前記第１の定格抵抗値の１／３の第２の定格抵抗値を有し、前記ゲージベースの前記一端から前記所定方向についての前記第１の所定距離とは異なる第２の所定距離に位置させて前記ゲージベース上に配設されており、前記所定方向についてのひずみを検出する第２のゲージ部と、
を具備することを特徴とするホットスポット応力測定用ひずみゲージ。
【請求項２】
前記第１のゲージ部および前記第２のゲージ部を、ホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材の種々の板厚に対応する前記第１の所定距離および前記第２の所定距離に予め設定したものを用意し、これらを測定対象とする被溶接部材の種々の板厚に応じて使い分けることを特徴とする請求項１に記載のホットスポット応力測定用ひずみゲージ。
【請求項３】
ホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材の板厚をＴとして、前記第１の所定距離を０．５Ｔとし、前記第２の所定距離を１．５Ｔとすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のホットスポット応力測定用ひずみゲージ。
【請求項４】
可撓性を有するフィルム状の絶縁体からなるゲージベースと、
第１の定格抵抗値を有し、前記ゲージベースの所定方向の一端から前記所定方向についての第１の所定距離に配置して前記ゲージベース上に貼設し、前記所定方向についてのひずみを検出するための第１のゲージと、
前記第１の定格抵抗値の１／３の第２の定格抵抗値を有し、前記ゲージベースの前記一端から前記所定方向についての前記第１の所定距離とは異なる第２の所定距離に配置して前記ゲージベース上に貼設し、前記所定方向についてのひずみを検出するための第２のゲージと、
を具備することを特徴とするホットスポット応力測定用ひずみゲージ。
【請求項５】
前記第１のゲージおよび前記第２のゲージは、それぞれ前記第１の定格抵抗値および前記第２の定格抵抗値の汎用の単軸タイプのひずみゲージであり、使用時に、ホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材の種々の板厚に対応する前記第１の所定距離および前記第２の所定距離として前記ゲージベース上に貼着することを特徴とする請求項４に記載のホットスポット応力測定用ひずみゲージ。
【請求項６】
ホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材の板厚をＴとして、前記第１の所定距離を０．５Ｔとし、前記第２の所定距離を１．５Ｔとすることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のホットスポット応力測定用ひずみゲージ。
【請求項７】
溶接止端部に前記一端を当接して前記ゲージベースをホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材に貼着される請求項１〜請求項３のいずれか１項のホットスポット応力測定用ひずみゲージと、
前記ホットスポット応力測定用ひずみゲージの前記第１のゲージ部および前記第２のゲージ部の各両端に接続されてなり、一端が前記第２のゲージ部の一端に接続されて前記第１のゲージ部の定格抵抗値の２／３の抵抗値を有する第１の固定抵抗、一端が前記第１の固定抵抗の他端に接続されて前記第１のゲージ部の定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第２の固定抵抗、一端が前記第２の固定抵抗の他端に接続され他端が前記第１のゲージ部の一端に接続されて前記第１のゲージ部の定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第３の固定抵抗、前記第１のゲージ部の前記一端と前記第３の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第１の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記他端と前記第３の固定抵抗の前記一端との接続点を導出する第２の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記一端と前記第１の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第３の導出端子、並びに前記第１のゲージ部および前記第２のゲージ部の各他端を共通に接続して導出する第４の導出端子を有し、前記第１の導出端子と前記第３の導出端子との間にブリッジ入力が供給され、前記第２の導出端子と前記第４の導出端子との間からホットスポット応力に対応するブリッジ出力が取り出されるブリッジアダプタと、
を具備することを特徴とするホットスポット応力測定センサ装置。
【請求項８】
溶接止端部に前記一端を当接して前記ゲージベースをホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材に貼着される請求項４〜請求項６のいずれか１項のホットスポット応力測定用ひずみゲージと、
前記ホットスポット応力測定用ひずみゲージの前記第１のゲージおよび前記第２のゲージの各両端に接続されてなり、一端が前記第２のゲージの一端に接続されて前記第１のゲージの定格抵抗値の２／３の抵抗値を有する第１の固定抵抗、一端が前記第１の固定抵抗の他端に接続されて前記第１のゲージの定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第２の固定抵抗、一端が前記第２の固定抵抗の他端に接続され他端が前記第１のゲージの一端に接続されて前記第１のゲージの定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第３の固定抵抗、前記第１のゲージの前記一端と前記第３の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第１の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記他端と前記第３の固定抵抗の前記一端との接続点を導出する第２の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記一端と前記第１の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第３の導出端子、並びに前記第１のゲージおよび前記第２のゲージの各他端を共通に接続して導出する第４の導出端子を有し、前記第１の導出端子と前記第３の導出端子との間にブリッジ入力が供給され、前記第２の導出端子と前記第４の導出端子との間からホットスポット応力に対応するブリッジ出力が取り出されるブリッジアダプタと、
を具備することを特徴とするホットスポット応力測定センサ装置。
【請求項９】
第１の定格抵抗値を有する汎用の単軸タイプのひずみゲージからなり、溶接止端部から第１の所定距離に貼着される第１のひずみゲージと、
前記第１の定格抵抗値の１／３の第２の定格抵抗値を有する汎用の単軸タイプのひずみゲージからなり、溶接止端部から前記第１の所定距離とは異なる第２の所定距離に貼着される第２のひずみゲージと、
前記第１のひずみゲージおよび前記第２のひずみゲージの各両端に接続されてなり、一端が前記第２のひずみゲージの一端に接続されて前記第１のひずみゲージの前記定格抵抗値の２／３の抵抗値を有する第１の固定抵抗、一端が前記第１の固定抵抗の他端に接続されて前記第１のゲージの定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第２の固定抵抗、一端が前記第２の固定抵抗の他端に接続され他端が前記第１のひずみゲージの一端に接続されて前記第１のひずみゲージの定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第３の固定抵抗、前記第１のひずみゲージの前記一端と前記第３の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第１の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記他端と前記第３の固定抵抗の前記一端との接続点を導出する第２の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記一端と前記第１の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第３の導出端子、並びに前記第１のひずみゲージおよび前記第２のひずみゲージの各他端を共通に接続して導出する第４の導出端子を有し、前記第１の導出端子と前記第３の導出端子との間にブリッジ入力が供給され、前記第２の導出端子と前記第４の導出端子との間からホットスポット応力に対応するブリッジ出力が取り出されるブリッジアダプタと、
を具備することを特徴とするホットスポット応力測定センサ装置。
【請求項１０】
前記ブリッジアダプタは、前記第２のゲージ部または前記第２のひずみゲージの前記一端と、前記第１の固定抵抗の前記一端との接続点を導出する第５の導出端子をさらに有し、前記第１の導出端子と前記第４の導出端子との間から前記第１のゲージ部または前記第１のひずみゲージのひずみ抵抗値出力を、そして前記第５の導出端子と前記第４の導出端子との間から前記第２のゲージ部または前記第２のひずみゲージのひずみ抵抗値出力を、それぞれ個別に取り出すようにしたことを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれか１項に記載のホットスポット応力測定センサ装置。
【請求項１】
可撓性を有するフィルム状の絶縁体からなるゲージベースと、
第１の定格抵抗値を有し、前記ゲージベースの所定方向の一端から前記所定方向についての第１の所定距離に位置させて前記ゲージベース上に配設されており、前記所定方向についてのひずみを検出する第１のゲージ部と、
前記第１の定格抵抗値の１／３の第２の定格抵抗値を有し、前記ゲージベースの前記一端から前記所定方向についての前記第１の所定距離とは異なる第２の所定距離に位置させて前記ゲージベース上に配設されており、前記所定方向についてのひずみを検出する第２のゲージ部と、
を具備することを特徴とするホットスポット応力測定用ひずみゲージ。
【請求項２】
前記第１のゲージ部および前記第２のゲージ部を、ホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材の種々の板厚に対応する前記第１の所定距離および前記第２の所定距離に予め設定したものを用意し、これらを測定対象とする被溶接部材の種々の板厚に応じて使い分けることを特徴とする請求項１に記載のホットスポット応力測定用ひずみゲージ。
【請求項３】
ホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材の板厚をＴとして、前記第１の所定距離を０．５Ｔとし、前記第２の所定距離を１．５Ｔとすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のホットスポット応力測定用ひずみゲージ。
【請求項４】
可撓性を有するフィルム状の絶縁体からなるゲージベースと、
第１の定格抵抗値を有し、前記ゲージベースの所定方向の一端から前記所定方向についての第１の所定距離に配置して前記ゲージベース上に貼設し、前記所定方向についてのひずみを検出するための第１のゲージと、
前記第１の定格抵抗値の１／３の第２の定格抵抗値を有し、前記ゲージベースの前記一端から前記所定方向についての前記第１の所定距離とは異なる第２の所定距離に配置して前記ゲージベース上に貼設し、前記所定方向についてのひずみを検出するための第２のゲージと、
を具備することを特徴とするホットスポット応力測定用ひずみゲージ。
【請求項５】
前記第１のゲージおよび前記第２のゲージは、それぞれ前記第１の定格抵抗値および前記第２の定格抵抗値の汎用の単軸タイプのひずみゲージであり、使用時に、ホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材の種々の板厚に対応する前記第１の所定距離および前記第２の所定距離として前記ゲージベース上に貼着することを特徴とする請求項４に記載のホットスポット応力測定用ひずみゲージ。
【請求項６】
ホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材の板厚をＴとして、前記第１の所定距離を０．５Ｔとし、前記第２の所定距離を１．５Ｔとすることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のホットスポット応力測定用ひずみゲージ。
【請求項７】
溶接止端部に前記一端を当接して前記ゲージベースをホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材に貼着される請求項１〜請求項３のいずれか１項のホットスポット応力測定用ひずみゲージと、
前記ホットスポット応力測定用ひずみゲージの前記第１のゲージ部および前記第２のゲージ部の各両端に接続されてなり、一端が前記第２のゲージ部の一端に接続されて前記第１のゲージ部の定格抵抗値の２／３の抵抗値を有する第１の固定抵抗、一端が前記第１の固定抵抗の他端に接続されて前記第１のゲージ部の定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第２の固定抵抗、一端が前記第２の固定抵抗の他端に接続され他端が前記第１のゲージ部の一端に接続されて前記第１のゲージ部の定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第３の固定抵抗、前記第１のゲージ部の前記一端と前記第３の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第１の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記他端と前記第３の固定抵抗の前記一端との接続点を導出する第２の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記一端と前記第１の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第３の導出端子、並びに前記第１のゲージ部および前記第２のゲージ部の各他端を共通に接続して導出する第４の導出端子を有し、前記第１の導出端子と前記第３の導出端子との間にブリッジ入力が供給され、前記第２の導出端子と前記第４の導出端子との間からホットスポット応力に対応するブリッジ出力が取り出されるブリッジアダプタと、
を具備することを特徴とするホットスポット応力測定センサ装置。
【請求項８】
溶接止端部に前記一端を当接して前記ゲージベースをホットスポット応力の測定対象とする被溶接部材に貼着される請求項４〜請求項６のいずれか１項のホットスポット応力測定用ひずみゲージと、
前記ホットスポット応力測定用ひずみゲージの前記第１のゲージおよび前記第２のゲージの各両端に接続されてなり、一端が前記第２のゲージの一端に接続されて前記第１のゲージの定格抵抗値の２／３の抵抗値を有する第１の固定抵抗、一端が前記第１の固定抵抗の他端に接続されて前記第１のゲージの定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第２の固定抵抗、一端が前記第２の固定抵抗の他端に接続され他端が前記第１のゲージの一端に接続されて前記第１のゲージの定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第３の固定抵抗、前記第１のゲージの前記一端と前記第３の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第１の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記他端と前記第３の固定抵抗の前記一端との接続点を導出する第２の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記一端と前記第１の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第３の導出端子、並びに前記第１のゲージおよび前記第２のゲージの各他端を共通に接続して導出する第４の導出端子を有し、前記第１の導出端子と前記第３の導出端子との間にブリッジ入力が供給され、前記第２の導出端子と前記第４の導出端子との間からホットスポット応力に対応するブリッジ出力が取り出されるブリッジアダプタと、
を具備することを特徴とするホットスポット応力測定センサ装置。
【請求項９】
第１の定格抵抗値を有する汎用の単軸タイプのひずみゲージからなり、溶接止端部から第１の所定距離に貼着される第１のひずみゲージと、
前記第１の定格抵抗値の１／３の第２の定格抵抗値を有する汎用の単軸タイプのひずみゲージからなり、溶接止端部から前記第１の所定距離とは異なる第２の所定距離に貼着される第２のひずみゲージと、
前記第１のひずみゲージおよび前記第２のひずみゲージの各両端に接続されてなり、一端が前記第２のひずみゲージの一端に接続されて前記第１のひずみゲージの前記定格抵抗値の２／３の抵抗値を有する第１の固定抵抗、一端が前記第１の固定抵抗の他端に接続されて前記第１のゲージの定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第２の固定抵抗、一端が前記第２の固定抵抗の他端に接続され他端が前記第１のひずみゲージの一端に接続されて前記第１のひずみゲージの定格抵抗値と等しい抵抗値を有する第３の固定抵抗、前記第１のひずみゲージの前記一端と前記第３の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第１の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記他端と前記第３の固定抵抗の前記一端との接続点を導出する第２の導出端子、前記第２の固定抵抗の前記一端と前記第１の固定抵抗の前記他端との接続点を導出する第３の導出端子、並びに前記第１のひずみゲージおよび前記第２のひずみゲージの各他端を共通に接続して導出する第４の導出端子を有し、前記第１の導出端子と前記第３の導出端子との間にブリッジ入力が供給され、前記第２の導出端子と前記第４の導出端子との間からホットスポット応力に対応するブリッジ出力が取り出されるブリッジアダプタと、
を具備することを特徴とするホットスポット応力測定センサ装置。
【請求項１０】
前記ブリッジアダプタは、前記第２のゲージ部または前記第２のひずみゲージの前記一端と、前記第１の固定抵抗の前記一端との接続点を導出する第５の導出端子をさらに有し、前記第１の導出端子と前記第４の導出端子との間から前記第１のゲージ部または前記第１のひずみゲージのひずみ抵抗値出力を、そして前記第５の導出端子と前記第４の導出端子との間から前記第２のゲージ部または前記第２のひずみゲージのひずみ抵抗値出力を、それぞれ個別に取り出すようにしたことを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれか１項に記載のホットスポット応力測定センサ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１８１０１（Ｐ２０１２−１８１０１Ａ）
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５６２４７（Ｐ２０１０−１５６２４７）
【出願日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【出願人】（０００１４２０６７）株式会社共和電業 (52)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【出願人】（０００１４２０６７）株式会社共和電業 (52)
【Ｆターム（参考）】
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