ホットスポット応力測定用ひずみゲージ
【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貼り付けが容易で、作業性が高く、簡易迅速に且つ適確なホットスポット応力の測定を実現する。
【解決手段】 やや細長い長方形に形成された可撓性を有する合成樹脂等のフィルム状の絶縁体からなるゲージベース１上に金属箔からなるゲージパターン２が形成される。ゲージベース１の長手方向の一端ＬＥから第１の所定距離ＤＡに配置される第１のグリッド部２１（ＧＡ）およびこの第１のグリッド部２１の両端に接続されるゲージタブ２３ａ、２３ｂを有する。さらに、ゲージベース１の長手方向の一端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に配置される第２のゲージ部ＧＢとしての第２のグリッド部２２およびこの第２のグリッド部２２の両端に接続されるゲージタブ２４ａ、２４ｂを有する。
【解決手段】 やや細長い長方形に形成された可撓性を有する合成樹脂等のフィルム状の絶縁体からなるゲージベース１上に金属箔からなるゲージパターン２が形成される。ゲージベース１の長手方向の一端ＬＥから第１の所定距離ＤＡに配置される第１のグリッド部２１（ＧＡ）およびこの第１のグリッド部２１の両端に接続されるゲージタブ２３ａ、２３ｂを有する。さらに、ゲージベース１の長手方向の一端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に配置される第２のゲージ部ＧＢとしての第２のグリッド部２２およびこの第２のグリッド部２２の両端に接続されるゲージタブ２４ａ、２４ｂを有する。
【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。
【０００４】
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような方法は、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。
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ことの可能な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を目的としている。
本発明の請求項１の目的は、ゲージベースの先端を溶接止端部に合わせて貼り付けるだけで、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が行われ、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。
【０００６】
本発明の請求項２の目的は、特に、簡単な構造で、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３の目的は、特に、ゲージベース上に所定の抵抗値を有する固定抵抗を設けることにより、ホットスポット応力を算出するブリッジ回路を形成し、ゲージベースの先端を溶接止端部に合わせて貼り付けるだけで、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が行われ、且つ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でき、簡単な構成で、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４の目的は、特に、ゲージベース上にそれ自体でホットスポット応力を算出するブリッジ回路を形成し、ゲージベースの先端を溶接止端部に合わせて貼り付けるだけで、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が行われ、且つ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でき、極めて作業性が良く、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。
【０００７】
本発明の請求項５の目的は、特に、ゲージ機能を阻害することなく、ゲージベース上にホットスポット応力を算出するブリッジ回路を形成することができ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、簡単な構成で、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でき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、特に、被溶接部材の状況に合わせて、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でき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。
【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、
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。
【０００９】
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のゲージ部および第２のゲージ部が、前記ゲージベース上に配置されたそれぞれ前記第１の所定距離におけるひずみを検出するためのゲージ抵抗からなる第１のグリッド部および前記第２の所定距離におけるひずみを検出するためのゲージ抵抗からなる第２のグリッド部並びにこれら第１のグリッド部および第２のグリッド部に接続するための導電路を形成する配線接続部を有するゲージパターンにより形成されていることを特徴としている。
【００１０】
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、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、
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を特徴としている。
【００１１】
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、
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、
前記第１の配線接続部と前記第４の配線接続部との間に接続されて前記ゲージベース上に設けられた固定抵抗と、
を具備し、且つ
前記第１の配線接続部は、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、前記ブリッジ出力の他端に接続されることを特徴としている。
【００１２】
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３または請求項４のホットスポット応力測定用ひずみゲージであって、
前記固定抵抗は、ゲージベース上に添設される、いわゆるチップ抵抗であ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ホットスポット応力測定用ひずみゲージは、請求項３〜５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であって、
前記第１のゲージグリッド部および前記第３のゲージグリッド部の定格抵抗値は前記固定抵抗の抵抗値とほぼ等しく且つ前記第２のゲージグリッド部および前記第４のゲージグリッド部の定格抵抗値は前記固定抵抗の半分の抵抗値であ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用ひずみゲージは、請求項１〜６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であって、
ホットスポット応力の測定対象とする非溶接部材の板厚を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としたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
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ことの可能な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、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、
ゲージベースの先端を溶接止端部に合わせて貼り付けるだけで、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が行われ、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。
【００１４】
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のゲージ部および第２のゲージ部が、前記ゲージベース上に配置されたそれぞれ前記第１の所定距離におけるひずみを検出するためのゲージ抵抗からなる第１のグリッド部および前記第２の所定距離におけるひずみを検出するためのゲージ抵抗からなる第２のグリッド部並びにこれら第１のグリッド部および第２のグリッド部に接続するための導電路を形成する配線接続部を有するゲージパターンにより形成されるようにすることにより、
特に、簡単な構造で、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。
【００１５】
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、
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ようにすることにより、
特に、ゲージベース上に所定の抵抗値を有する固定抵抗を設けることによって、ホットスポット応力を算出するブリッジ回路を形成し、ゲージベースの先端を溶接止端部に合わせて貼り付けるだけで、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が行われ、且つ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でき、簡単な構成で、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。
【００１６】
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、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、前記第１の配線接続部と前記第４の配線接続部との間に接続されて前記ゲージベース上に設けられた固定抵抗と、を具備し、且つ
前記第１の配線接続部は、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、前記ブリッジ出力の他端に接続されるようにすることにより、
特に、ゲージベース上にそれ自体でホットスポット応力を算出するブリッジ回路を形成し、ゲージベースの先端を溶接止端部に合わせて貼り付けるだけで、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が行われ、且つ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でき、極めて作業性が良く、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。
【００１７】
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３または請求項４のホットスポット応力測定用ひずみゲージにおいて、
前記固定抵抗は、ゲージベース上に添設される、いわゆるチップ抵抗であることにより、
特に、ゲージ機能を阻害することなく、ゲージベース上にホットスポット応力を算出するブリッジ回路を形成することが可能となる。
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３〜５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において、
前記第１のゲージグリッド部および前記第３のゲージグリッド部の定格抵抗値は前記固定抵抗の抵抗値とほぼ等しく且つ前記第２のゲージグリッド部および前記第４のゲージグリッド部の定格抵抗値は前記固定抵抗の半分の抵抗値であることにより、
特に、簡単な構成で、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。
【００１８】
本発明の請求項７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１〜６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において、
ホットスポット応力の測定対象とする非溶接部材の板厚を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、非溶接部材の状況に合わせて、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る実施の形態に基づき、図面を参照して本発明のホットスポット応力測定用ひずみゲージを詳細に説明する。
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の構成を示す平面図であり、図２は、図１の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Ｇ１は、ゲージベース１およびゲージパターン２を備えている。ゲージパターン２は、第１のゲージリードグリッド部としての第１のグリッド部２１、第２のゲージリードグリッド部としての第２のグリッド部２２、ゲージタブ２３ａ、２３ｂ、２４ａおよび２４ｂを有している。
図１に示すように、ゲージベース１は、やや細長い長方形に形成された可撓性を有する合成樹脂等のフィルム状の絶縁体からなる。このゲージベース１上に形成される金属箔からなるゲージパターン２は、ゲージベース１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（図３（ａ）および（ｂ）参照）に配置されるゲージ抵抗ＧＡの第１のグリッド部２１およびこの第１のグリッド部２１の両端に接続されるゲージタブ２３ａ、２３ｂ、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（図３（ａ）および（ｂ）参照）に配置されるゲージ抵抗ＧＢの第２のグリッド部２２およびこの第２のグリッド部２２の両端に接続されるゲージタブ２４ａ、２４ｂを有している。
【００２０】
第１のグリッド部２１は、ゲージベース１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、図１に示すごとく、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。第２のグリッド部２２は、やはり、ゲージベース１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、図１に示すごとく、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２１の両端は、抵抗値が充分に低くなるように幅広く形成した導通路を介して外部結線用のゲージタブ２３ａおよび２３ｂにそれぞれ接続されている。このとき、第１のグリッド部２１の両端からゲージタブ２３ａおよび２３ｂへ引き出す導通路は、図１のように第２のグリッド部２２と干渉しないように迂回して配置している。第２のグリッド部２２の両端は、抵抗値が充分に低くなるように幅広く形成した導通路を介して外部結線用のゲージタブ２４ａおよび２４ｂにそれぞれ接続されている。
【００２１】
なお、この場合、第１のグリッド部２１のゲージ抵抗ＧＡの定格抵抗値と第２のグリッド部２２のゲージ抵抗ＧＢの定格抵抗値は、通常の構成であれば、外部に接続される測定回路および演算を簡単にするためにも、等しい値に設定することが望ましい。
このとき、導通路の配線パターンの幅を広くするだけで導通路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２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２１および第２のグリッド部２２を伸縮により抵抗値が変化する抵抗性金属を用いて形成し、ゲージパターン２の第１のグリッド部２１および第２のグリッド部２２以外のゲージタブ２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ、並びにそれらと第１のグリッド部２１および第２のグリッド部２２との間の導通路の部分を、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Ｇ１は、図２に示すようにして用いられる。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Ｇ１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Ｇ１を第１の部材Ｍ１上に貼り付ける。
【００２２】
このような状態で、ゲージタブ２３ａと２３ｂとの間にあらわれる第１のグリッド部２１によるゲージ抵抗ＧＡおよびゲージタブ２４ａと２４ｂとの間にあらわれる第２のグリッド部２２によるゲージ抵抗ＧＢをリード線等を介して外部のブリッジ回路等を構成する計測回路に接続し、溶接止端部ＨＳにおけるホットスポット応力を計測する。
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Ｇ１におけるホットスポット応力の測定原理を図３を参照し具体的な例に基づいて説明する。
図３には、（ａ）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と、（ｂ）図３（ａ）の模式図における適正な貼り付け位置に対応して示された図１と同様のホットスポット応力測定用ひずみゲージＧ１の平面図とを示している。
図３（ａ）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を次式より推定する。
【００２３】
εＨ＝（εＡ−εＢ）／２＋εＡ （１）
なお、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[mm]によっても変動する。
例えば、第１の所定距離ＤＡを０．５Ｔ[mm]とし、第２の所定距離ＤＢを１．５Ｔ[mm]とすると、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を算出することができる。
εＨ＝１．５εＡ−０．５εＢ （２）
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]と１５[mm]の位置に第１のゲージ部と第２のゲージ部を配置する。本実施例に係るホットスポット応力測定用ひずみゲージＧ１は、図１および図３（ｂ）に示されているように、予め１枚のひずみゲージにおけるゲージベース１上に２つのゲージ部を配置している。すなわち第１のゲージ部である第１のグリッド部２１および第２のゲージ部である第２のグリッド部２２を、ゲージベース１の長手方向の一端ＬＥから５[mm]および１５[mm]の位置にそれぞれ形成している。
【００２４】
このようなホットスポット応力測定用ひずみゲージＧ１は、ゲージベース１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。したがって、本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Ｇ１は、板厚Ｔ[mm]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用ひずみゲージ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。
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の構成を示す平面図である。
【００２５】
図４に示すホットスポット応力測定用ひずみゲージＧ２は、ゲージベース３およびゲージパターン４を備えている。ゲージパターン４は、第１のグリッド部４１、第２のグリッド部４２、第３のグリッド部４３、第４のグリッド部４４、第１のゲージタブ（Ａ）４５、第２のゲージタブ（Ｂ）４６、第３のゲージタブ（Ｃ）４７、第４のゲージタブ（Ｄ）４８および第５のゲージタブ（Ｅ）４９を有している。
図４に示すように、ゲージベース３は、やや細長い長方形に形成された可撓性を有する合成樹脂等のフィルム状の絶縁体からなる。ゲージパターン４は、ゲージベース３上に敷設される金属箔により形成されている。ゲージパターン４における第１のゲージ部としての第１のグリッド部４１は、ゲージベース３の長手方向の一端ＬＥから該長手方向について第１の所定距離ＤＡ（図５（ａ）および（ｂ）参照）に配置される。ゲージパターン４における第２のゲージ部としての第２のグリッド部４２は、やはり一端ＬＥから長手方向について第１の所定距離ＤＡに、第１のグリッド部４１の一端に隣接して配置される。ゲージパターン４における第３のゲージ部としての第３のグリッド部４３も、一端ＬＥから長手方向について第１の所定距離ＤＡに、第１のグリッド部４１の他端に隣接して配置される。
【００２６】
すなわち、これら第１のグリッド部４１、第２のグリッド部４２および第３のグリッド部４３は、いずれも一端ＬＥから長手方向について第１の所定距離ＤＡに配置されるので、図４に示されるように、共通の中心軸に対して第２のグリッド部４２−第１のグリッド部４１−第３のグリッド部４３の順で順次配置される。ゲージパターン４における第４のゲージ部としての第４のグリッド部４４は、ゲージベース３の長手方向の一端ＬＥから該長手方向について第１の所定距離ＤＡよりも長い第２の所定距離ＤＢ（図５（ａ）および（ｂ）参照）に配置される。第１のグリッド部４１の一端は、第１のゲージタブ（Ａ）４５に接続され、第１のグリッド部４１の他端は、第２のゲージタブ（Ｂ）４６に接続される。第３のグリッド部４３の一端は、第３のゲージタブ（Ｃ）４７に接続され、第３のグリッド部４３の他端は、第４のゲージタブ（Ｄ）４８に接続される。第２のグリッド部４２の一端は、第１のグリッド部４１から第２のゲージタブ（Ｂ）４６への導通路に共通に接続され、そして第２のグリッド部４２の他端は、第５のゲージタブ（Ｅ）４９に接続される。第４のグリッド部４４の一端は、第３のゲージタブ（Ｃ）４７に共通に接続され、そして第４のグリッド部４４の他端は、第５のゲージタブ（Ｅ）４９に接続される。
【００２７】
第１のグリッド部４１、第２のグリッド部４２および第３のグリッド部４３は、ゲージベース３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、図４に示すごとく、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１の所定距離ＤＡにそ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４のグリッド部４４は、やはり、ゲージベース１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、図４に示すごとく、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、ジグザグ状に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にそのジグザグ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４１の両端は、抵抗値が充分に低くなるように幅広く形成した導通路を介して第１および第２のゲージタブ４５および４６にそれぞれ接続されている。第２のグリッド部４２の一端は、抵抗値が充分に低くなるように幅広く形成した第１のグリッド部４１から第２のゲージタブ４６への導通路に接続され、第２のグリッド部４２の他端は、抵抗値が充分に低くなるように幅広く形成した導通路を介して第５のゲージタブ４９に接続されている。
【００２８】
第３のグリッド部４３の一端は、抵抗値が充分に低くなるように幅広く形成した導通路を介して第３のゲージタブ４７に接続され、第３のグリッド部４３の他端は、抵抗値が充分に低くなるように幅広く形成した導通路を介して第４のゲージタブ４８に接続されている。第４のグリッド部４４の一端は、抵抗値が充分に低くなるように幅広く形成した導通路を介して第３のゲージタブ４７に接続され、第４のグリッド部４４の他端は、抵抗値が充分に低くなるように幅広く形成した導通路を介して第５のゲージタブ４９に接続されている。このとき、第１〜第４のグリッド部４１〜４４の両端から第１〜第５のゲージタブ４５〜４９へ引き出す導通路および各ゲージタブ４５〜４９は、図４のように互いに干渉したり、第１〜第４のグリッド部４１〜４４と干渉したりしないように適宜迂回して配置している。
なお、この場合、第１のグリッド部４１のゲージ抵抗ＧＡ１の定格抵抗値と第３のグリッド部４３のゲージ抵抗ＧＡ３の定格抵抗値は互いに等しく、第２のグリッド部４２のゲージ抵抗ＧＡ２の定格抵抗値は、第１のグリッド部４１のゲージ抵抗ＧＡ１の定格抵抗値の１／２とし、そして第２のグリッド部４２のゲージ抵抗ＧＡ２の定格抵抗値と第４のグリッド部４４のゲージ抵抗ＧＢ１の定格抵抗値は互いに等しく設定する。
【００２９】
この場合にも、導通路の配線パターンの幅を広くするだけで導通路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４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く、ゲージパターン４の第１〜第４のグリッド部４１〜４４を伸縮により抵抗値が変化する抵抗性金属を用いて形成し、ゲージパターン４の第１〜第４のグリッド部４１〜４４以外のゲージタブ４５〜４９およびそれらと第１〜第４のグリッド部４１〜４４との間の導通路の部分を、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Ｇ２は、ホットスポット応力測定用ひずみゲージＧ１とほぼ同様に図２に示すようにして用いられる。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Ｇ２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Ｇ２を第１の部材Ｍ１上に貼り付ける。このような状態で、第１〜第５のゲージタブ４５〜４９に固定抵抗およびリード線等を接続してブリッジ回路からなる計測回路を構成し、溶接止端部ＨＳにおけるホットスポット応力を計測する。
【００３０】
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Ｇ２におけるホットスポット応力の測定原理を図５および図６を参照し具体的な例に基づいて説明する。
図５には、（ａ）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と、（ｂ）図５（ａ）の模式図における適正な貼り付け位置に対応して示された図４と同様のホットスポット応力測定用ひずみゲージＧ２の平面図とを示している。図５のホットスポット応力測定用ひずみゲージＧ２は、ゲージパターン４自体でホイートストンブリッジ回路をほぼ構成し、外部からブリッジ電源入力を与えるだけで、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を直接的に得るものであり、図６に、図５のホットスポット応力測定用ひずみゲージＧ２を用いたホイートストンブリッジ回路の回路構成を示している
この場合、第１のゲージタブ（Ａ）４５と第４のゲージタブ（Ｄ）４８の間に、第１のグリッド部４１のゲージ抵抗ＧＡ１および第３のグリッド部４３のゲージ抵抗ＧＡ３の定格抵抗値と等しい抵抗値を有する固定抵抗Ｒを接続する必要があり、予めゲージベース３上にチップ抵抗素子等を実装しておくことが望ましい。この固定抵抗Ｒは、ホットスポット応力測定用ひずみゲージＧ２の外部回路への接続時に、通常の抵抗素子を外部接続によって接続するようにしてもよい。
【００３１】
この場合も、図５（ａ）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。但し、この場合は、予め図６に示すようなホイートストンブリッジを構成しており、第１のグリッド部４１のゲージ抵抗ＧＡ１および第３のグリッド部４３のゲージ抵抗ＧＡ３の定格抵抗値と、第１のゲージタブ（Ａ）４５と第４のゲージタブ（Ｄ）４８の間に接続される固定抵抗Ｒの抵抗値とが等しく、第２のグリッド部４２のゲージ抵抗ＧＡ２および第４のグリッド部４４のゲージ抵抗ＧＢ１の定格抵抗値が、固定抵抗Ｒの抵抗値の１／２に設定されている。
図６に示すホイートストンブリッジは、第１のゲージタブ（Ａ）４５と第２のゲージタブ（Ｂ）４６との間に第１のグリッド部４１のゲージ抵抗ＧＡ１が接続され、第２のゲージタブ（Ｂ）４６と第３のゲージタブ（Ｃ）４７との間に第２のグリッド部４２のゲージ抵抗ＧＡ２と第４のグリッド部４４のゲージ抵抗ＧＢ１の直列回路が接続され、第３のゲージタブ（Ｃ）４７と第４のゲージタブ（Ｄ）４８との間に第３のグリッド部４３のゲージ抵抗ＧＡ３が接続され、第４のゲージタブ（Ｄ）４８と第１のゲージタブ（Ａ）４５との間に固定抵抗Ｒが接続され、そして第２のグリッド部４２のゲージ抵抗ＧＡ２と第４のグリッド部４４のゲージ抵抗ＧＢ１の直列接続点が第５のゲージタブ（Ｅ）４９に引き出されている。
【００３２】
ブリッジ電源は、第１のゲージタブ（Ａ）４５と第３のゲージタブ（Ｃ）４７との間に入力され、第２のゲージタブ（Ｂ）４６と第４のゲージタブ（Ｄ）４８との間から溶接止端部ＨＳにおけるホットスポット応力に応じた値がブリッジ出力として出力される。
すなわち、
εＧＡ１＝εＡ （３）
εＧＡ３＝εＡ （４）
εＧＡ２＝０．５εＡ （５）
εＧＢ１＝０．５εＢ （６）
より、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が得られる。
εＨ＝εＧＡ１＋εＧＡ３−（εＧＡ２＋εＧＢ１）
＝１．５εＡ−０．５εＢ （７）
このように、図４（図５および図６）のホットスポット応力測定用ひずみゲージＧ２は、ゲージベース３の長手方向の一端ＬＥから該長手方向について第１の所定距離ＤＡに第１〜第３のゲージ部である第１〜第３のグリッド部４１〜４３を設け、ゲージベース３の長手方向の一端ＬＥから該長手方向について第１の所定距離ＤＡよりも長い第２の所定距離ＤＢに第４のゲージ部である第４のグリッド部４４を設けている。第１のグリッド部４１のゲージ抵抗ＧＡ１および第３のグリッド部４３のゲージ抵抗ＧＡ３の定格抵抗値は、固定抵抗Ｒの抵抗値と等しく、且つ第２のグリッド部４２のゲージ抵抗ＧＡ２と第４のグリッド部４４のゲージ抵抗ＧＢ１の定格抵抗値は、固定抵抗Ｒの１／２の抵抗値と等しい。
【００３３】
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Ｇ２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Ｇ２を第１の部材Ｍ１上に貼り付ける。このようにすると、溶接止端部ＨＳから第１の所定距離ＤＡの位置ＰＡに第１〜第３のグリッド部４１〜４３が位置し、そして第１の所定距離ＤＡよりも長い第２の所定距離ＤＢの位置ＰＢに第４のグリッド部４４が位置する。
すなわち、ホットスポット応力測定用ひずみゲージＧ２は、長手方向の一端ＬＥを溶接止端部ＨＳに突き合わせた状態で、被溶接部材（Ｍ１等）に貼り付けるだけで、適正な測定点である溶接止端部ＨＳから第１の所定距離ＤＡの位置ＰＡおよび第２の所定距離ＤＢの位置ＰＢに合わせて、それぞれ第１〜第３のグリッド部４１〜４３によるゲージ抵抗ＧＡ１〜ＧＡ３および第４のグリッド部４４によるゲージ抵抗ＧＢ１を配置してホイートストンブリッジを構成する。そこで、予め第１のゲージタブ（Ａ）４５と第４のゲージタブ（Ｄ）４８の間に固定抵抗Ｒを接続しておき、第１のゲージタブ（Ａ）４５と第３のゲージタブ（Ｃ）４７との間にブリッジ電源を入力すれば、第２のゲージタブ（Ｂ）４６と第４のゲージタブ（Ｄ）４８との間から、溶接止端部ＨＳにおけるホットスポット応力に応じた値がブリッジ出力として出力される。即ち、データ処理が不要となり、その場で、リアルタイムにホットスポット応力を求めることができる。
【００３４】
例えば、第１のグリッド部４１のゲージ抵抗ＧＡ１および第３のグリッド部４３のゲージ抵抗ＧＡ３の定格抵抗値並びに固定抵抗Ｒの抵抗値が１２０Ωである場合には、第２のグリッド部４２のゲージ抵抗ＧＡ２と第４のグリッド部４４のゲージ抵抗ＧＢ１の定格抵抗値は、半分の６０Ωとなる。
図６に示すようなホイートストンブリッジの第１のゲージタブ（Ａ）４５と第４のゲージタブ（Ｄ）４８の間に接続される固定抵抗Ｒは、ブリッジ電源や測定値処理部等の外部測定回路への接続の際に、測定回路側に追加するか、ゲージパターン４上にチップ抵抗等の抵抗器を配置実装するかして設けられる。この固定抵抗Ｒとしては、抵抗温度係数の極力小さいものを選ぶことが望ましい。
このように構成したホットスポット応力測定用ひずみゲージを使用すれば、測定後の煩雑なデータ処理が不要となり、測定値からホットスポット応力を直ちに求めることができる。
【００３５】
上述した本発明の第１および第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は、ひずみゲージのゲージ部の配置をホットスポット応力の算出手法に適合させているので、予め被溶接部材の種々の板厚に最適化したものを作成しておき、使用に際しては、板厚に応じたホットスポット応力測定用ひずみゲージを用意し、図２のようにひずみゲージの先端を溶接止端部に突き合わせてひずみゲージを貼るだけで済む。このため、ひずみゲージを貼る位置を測定したり、位置ずれが生じないように貼るなどの注意も不要となる。
また、上述したホットスポット応力測定用ひずみゲージは、複数の個所を測定する場合にも、簡易に貼り付けることができ、作業性もよく効果的である。また、複数の作業者がひずみゲージを貼り付ける作業を行う場合に、作業者によるバラツキも少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【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の構成を示す平面図である。
【図２】図１の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のホットスポット応力測定用ひずみゲージの原理を説明するための図であり、このうち、図３（ａ）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、図３（ｂ）は、模式図における適正な貼り付け位置に対応して示された図１と同様のホットスポット応力測定用ひずみゲージＧ１の平面図である。
【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の構成を示す平面図である。
【図５】図４のホットスポット応力測定用ひずみゲージの原理を説明するための図であり、このうち図５（ａ）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、図５（ｂ）は、模式における適正な貼り付け位置に対応して示された図４と同様のホットスポット応力測定用ひずみゲージＧ１の平面図である。
【図６】図５のホットスポット応力測定用ひずみゲージＧ２を用いたホイートストンブリッジ回路の等価的な回路構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００３７】
Ｇ１，Ｇ２ ホットスポット応力測定用ひずみゲージ
１，３ ゲージベース
２，４ ゲージパターン
２１，４１ 第１のグリッド部
２２，４２ 第２のグリッド部
２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ ゲージタブ
４３ 第３のグリッド部
４４ 第４のグリッド部
４５ 第１のゲージタブ（Ａ）
４６ 第２のゲージタブ（Ｂ）
４７ 第３のゲージタブ（Ｃ）
４８ 第４のゲージタブ（Ｄ）
４９ 第５のゲージタブ（Ｅ）
ＧＡ，ＧＢ，ＧＡ１，ＧＡ２，ＧＡ３ ゲージ抵抗
Ｒ 固定抵抗
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。
【０００４】
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような方法は、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。
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ことの可能な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を目的としている。
本発明の請求項１の目的は、ゲージベースの先端を溶接止端部に合わせて貼り付けるだけで、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が行われ、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。
【０００６】
本発明の請求項２の目的は、特に、簡単な構造で、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３の目的は、特に、ゲージベース上に所定の抵抗値を有する固定抵抗を設けることにより、ホットスポット応力を算出するブリッジ回路を形成し、ゲージベースの先端を溶接止端部に合わせて貼り付けるだけで、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が行われ、且つ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でき、簡単な構成で、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４の目的は、特に、ゲージベース上にそれ自体でホットスポット応力を算出するブリッジ回路を形成し、ゲージベースの先端を溶接止端部に合わせて貼り付けるだけで、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が行われ、且つ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でき、極めて作業性が良く、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。
【０００７】
本発明の請求項５の目的は、特に、ゲージ機能を阻害することなく、ゲージベース上にホットスポット応力を算出するブリッジ回路を形成することができ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、簡単な構成で、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でき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、特に、被溶接部材の状況に合わせて、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でき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。
【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、
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。
【０００９】
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のゲージ部および第２のゲージ部が、前記ゲージベース上に配置されたそれぞれ前記第１の所定距離におけるひずみを検出するためのゲージ抵抗からなる第１のグリッド部および前記第２の所定距離におけるひずみを検出するためのゲージ抵抗からなる第２のグリッド部並びにこれら第１のグリッド部および第２のグリッド部に接続するための導電路を形成する配線接続部を有するゲージパターンにより形成されていることを特徴としている。
【００１０】
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、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、
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を特徴としている。
【００１１】
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、
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、
前記第１の配線接続部と前記第４の配線接続部との間に接続されて前記ゲージベース上に設けられた固定抵抗と、
を具備し、且つ
前記第１の配線接続部は、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、前記ブリッジ出力の他端に接続されることを特徴としている。
【００１２】
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３または請求項４のホットスポット応力測定用ひずみゲージであって、
前記固定抵抗は、ゲージベース上に添設される、いわゆるチップ抵抗であ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ホットスポット応力測定用ひずみゲージは、請求項３〜５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であって、
前記第１のゲージグリッド部および前記第３のゲージグリッド部の定格抵抗値は前記固定抵抗の抵抗値とほぼ等しく且つ前記第２のゲージグリッド部および前記第４のゲージグリッド部の定格抵抗値は前記固定抵抗の半分の抵抗値であ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用ひずみゲージは、請求項１〜６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であって、
ホットスポット応力の測定対象とする非溶接部材の板厚を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としたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
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ことの可能な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、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、
ゲージベースの先端を溶接止端部に合わせて貼り付けるだけで、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が行われ、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。
【００１４】
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のゲージ部および第２のゲージ部が、前記ゲージベース上に配置されたそれぞれ前記第１の所定距離におけるひずみを検出するためのゲージ抵抗からなる第１のグリッド部および前記第２の所定距離におけるひずみを検出するためのゲージ抵抗からなる第２のグリッド部並びにこれら第１のグリッド部および第２のグリッド部に接続するための導電路を形成する配線接続部を有するゲージパターンにより形成されるようにすることにより、
特に、簡単な構造で、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。
【００１５】
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、
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ようにすることにより、
特に、ゲージベース上に所定の抵抗値を有する固定抵抗を設けることによって、ホットスポット応力を算出するブリッジ回路を形成し、ゲージベースの先端を溶接止端部に合わせて貼り付けるだけで、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が行われ、且つ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でき、簡単な構成で、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。
【００１６】
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、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、前記第１の配線接続部と前記第４の配線接続部との間に接続されて前記ゲージベース上に設けられた固定抵抗と、を具備し、且つ
前記第１の配線接続部は、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、前記ブリッジ出力の他端に接続されるようにすることにより、
特に、ゲージベース上にそれ自体でホットスポット応力を算出するブリッジ回路を形成し、ゲージベースの先端を溶接止端部に合わせて貼り付けるだけで、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が行われ、且つ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でき、極めて作業性が良く、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。
【００１７】
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３または請求項４のホットスポット応力測定用ひずみゲージにおいて、
前記固定抵抗は、ゲージベース上に添設される、いわゆるチップ抵抗であることにより、
特に、ゲージ機能を阻害することなく、ゲージベース上にホットスポット応力を算出するブリッジ回路を形成することが可能となる。
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３〜５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において、
前記第１のゲージグリッド部および前記第３のゲージグリッド部の定格抵抗値は前記固定抵抗の抵抗値とほぼ等しく且つ前記第２のゲージグリッド部および前記第４のゲージグリッド部の定格抵抗値は前記固定抵抗の半分の抵抗値であることにより、
特に、簡単な構成で、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。
【００１８】
本発明の請求項７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１〜６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において、
ホットスポット応力の測定対象とする非溶接部材の板厚を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、非溶接部材の状況に合わせて、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る実施の形態に基づき、図面を参照して本発明のホットスポット応力測定用ひずみゲージを詳細に説明する。
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の構成を示す平面図であり、図２は、図１の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Ｇ１は、ゲージベース１およびゲージパターン２を備えている。ゲージパターン２は、第１のゲージリードグリッド部としての第１のグリッド部２１、第２のゲージリードグリッド部としての第２のグリッド部２２、ゲージタブ２３ａ、２３ｂ、２４ａおよび２４ｂを有している。
図１に示すように、ゲージベース１は、やや細長い長方形に形成された可撓性を有する合成樹脂等のフィルム状の絶縁体からなる。このゲージベース１上に形成される金属箔からなるゲージパターン２は、ゲージベース１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（図３（ａ）および（ｂ）参照）に配置されるゲージ抵抗ＧＡの第１のグリッド部２１およびこの第１のグリッド部２１の両端に接続されるゲージタブ２３ａ、２３ｂ、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（図３（ａ）および（ｂ）参照）に配置されるゲージ抵抗ＧＢの第２のグリッド部２２およびこの第２のグリッド部２２の両端に接続されるゲージタブ２４ａ、２４ｂを有している。
【００２０】
第１のグリッド部２１は、ゲージベース１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、図１に示すごとく、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。第２のグリッド部２２は、やはり、ゲージベース１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、図１に示すごとく、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２１の両端は、抵抗値が充分に低くなるように幅広く形成した導通路を介して外部結線用のゲージタブ２３ａおよび２３ｂにそれぞれ接続されている。このとき、第１のグリッド部２１の両端からゲージタブ２３ａおよび２３ｂへ引き出す導通路は、図１のように第２のグリッド部２２と干渉しないように迂回して配置している。第２のグリッド部２２の両端は、抵抗値が充分に低くなるように幅広く形成した導通路を介して外部結線用のゲージタブ２４ａおよび２４ｂにそれぞれ接続されている。
【００２１】
なお、この場合、第１のグリッド部２１のゲージ抵抗ＧＡの定格抵抗値と第２のグリッド部２２のゲージ抵抗ＧＢの定格抵抗値は、通常の構成であれば、外部に接続される測定回路および演算を簡単にするためにも、等しい値に設定することが望ましい。
このとき、導通路の配線パターンの幅を広くするだけで導通路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２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２１および第２のグリッド部２２を伸縮により抵抗値が変化する抵抗性金属を用いて形成し、ゲージパターン２の第１のグリッド部２１および第２のグリッド部２２以外のゲージタブ２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ、並びにそれらと第１のグリッド部２１および第２のグリッド部２２との間の導通路の部分を、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Ｇ１は、図２に示すようにして用いられる。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Ｇ１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Ｇ１を第１の部材Ｍ１上に貼り付ける。
【００２２】
このような状態で、ゲージタブ２３ａと２３ｂとの間にあらわれる第１のグリッド部２１によるゲージ抵抗ＧＡおよびゲージタブ２４ａと２４ｂとの間にあらわれる第２のグリッド部２２によるゲージ抵抗ＧＢをリード線等を介して外部のブリッジ回路等を構成する計測回路に接続し、溶接止端部ＨＳにおけるホットスポット応力を計測する。
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Ｇ１におけるホットスポット応力の測定原理を図３を参照し具体的な例に基づいて説明する。
図３には、（ａ）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と、（ｂ）図３（ａ）の模式図における適正な貼り付け位置に対応して示された図１と同様のホットスポット応力測定用ひずみゲージＧ１の平面図とを示している。
図３（ａ）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を次式より推定する。
【００２３】
εＨ＝（εＡ−εＢ）／２＋εＡ （１）
なお、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[mm]によっても変動する。
例えば、第１の所定距離ＤＡを０．５Ｔ[mm]とし、第２の所定距離ＤＢを１．５Ｔ[mm]とすると、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を算出することができる。
εＨ＝１．５εＡ−０．５εＢ （２）
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]と１５[mm]の位置に第１のゲージ部と第２のゲージ部を配置する。本実施例に係るホットスポット応力測定用ひずみゲージＧ１は、図１および図３（ｂ）に示されているように、予め１枚のひずみゲージにおけるゲージベース１上に２つのゲージ部を配置している。すなわち第１のゲージ部である第１のグリッド部２１および第２のゲージ部である第２のグリッド部２２を、ゲージベース１の長手方向の一端ＬＥから５[mm]および１５[mm]の位置にそれぞれ形成している。
【００２４】
このようなホットスポット応力測定用ひずみゲージＧ１は、ゲージベース１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。したがって、本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Ｇ１は、板厚Ｔ[mm]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用ひずみゲージ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。
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の構成を示す平面図である。
【００２５】
図４に示すホットスポット応力測定用ひずみゲージＧ２は、ゲージベース３およびゲージパターン４を備えている。ゲージパターン４は、第１のグリッド部４１、第２のグリッド部４２、第３のグリッド部４３、第４のグリッド部４４、第１のゲージタブ（Ａ）４５、第２のゲージタブ（Ｂ）４６、第３のゲージタブ（Ｃ）４７、第４のゲージタブ（Ｄ）４８および第５のゲージタブ（Ｅ）４９を有している。
図４に示すように、ゲージベース３は、やや細長い長方形に形成された可撓性を有する合成樹脂等のフィルム状の絶縁体からなる。ゲージパターン４は、ゲージベース３上に敷設される金属箔により形成されている。ゲージパターン４における第１のゲージ部としての第１のグリッド部４１は、ゲージベース３の長手方向の一端ＬＥから該長手方向について第１の所定距離ＤＡ（図５（ａ）および（ｂ）参照）に配置される。ゲージパターン４における第２のゲージ部としての第２のグリッド部４２は、やはり一端ＬＥから長手方向について第１の所定距離ＤＡに、第１のグリッド部４１の一端に隣接して配置される。ゲージパターン４における第３のゲージ部としての第３のグリッド部４３も、一端ＬＥから長手方向について第１の所定距離ＤＡに、第１のグリッド部４１の他端に隣接して配置される。
【００２６】
すなわち、これら第１のグリッド部４１、第２のグリッド部４２および第３のグリッド部４３は、いずれも一端ＬＥから長手方向について第１の所定距離ＤＡに配置されるので、図４に示されるように、共通の中心軸に対して第２のグリッド部４２−第１のグリッド部４１−第３のグリッド部４３の順で順次配置される。ゲージパターン４における第４のゲージ部としての第４のグリッド部４４は、ゲージベース３の長手方向の一端ＬＥから該長手方向について第１の所定距離ＤＡよりも長い第２の所定距離ＤＢ（図５（ａ）および（ｂ）参照）に配置される。第１のグリッド部４１の一端は、第１のゲージタブ（Ａ）４５に接続され、第１のグリッド部４１の他端は、第２のゲージタブ（Ｂ）４６に接続される。第３のグリッド部４３の一端は、第３のゲージタブ（Ｃ）４７に接続され、第３のグリッド部４３の他端は、第４のゲージタブ（Ｄ）４８に接続される。第２のグリッド部４２の一端は、第１のグリッド部４１から第２のゲージタブ（Ｂ）４６への導通路に共通に接続され、そして第２のグリッド部４２の他端は、第５のゲージタブ（Ｅ）４９に接続される。第４のグリッド部４４の一端は、第３のゲージタブ（Ｃ）４７に共通に接続され、そして第４のグリッド部４４の他端は、第５のゲージタブ（Ｅ）４９に接続される。
【００２７】
第１のグリッド部４１、第２のグリッド部４２および第３のグリッド部４３は、ゲージベース３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、図４に示すごとく、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１の所定距離ＤＡにそ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４のグリッド部４４は、やはり、ゲージベース１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、図４に示すごとく、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、ジグザグ状に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にそのジグザグ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４１の両端は、抵抗値が充分に低くなるように幅広く形成した導通路を介して第１および第２のゲージタブ４５および４６にそれぞれ接続されている。第２のグリッド部４２の一端は、抵抗値が充分に低くなるように幅広く形成した第１のグリッド部４１から第２のゲージタブ４６への導通路に接続され、第２のグリッド部４２の他端は、抵抗値が充分に低くなるように幅広く形成した導通路を介して第５のゲージタブ４９に接続されている。
【００２８】
第３のグリッド部４３の一端は、抵抗値が充分に低くなるように幅広く形成した導通路を介して第３のゲージタブ４７に接続され、第３のグリッド部４３の他端は、抵抗値が充分に低くなるように幅広く形成した導通路を介して第４のゲージタブ４８に接続されている。第４のグリッド部４４の一端は、抵抗値が充分に低くなるように幅広く形成した導通路を介して第３のゲージタブ４７に接続され、第４のグリッド部４４の他端は、抵抗値が充分に低くなるように幅広く形成した導通路を介して第５のゲージタブ４９に接続されている。このとき、第１〜第４のグリッド部４１〜４４の両端から第１〜第５のゲージタブ４５〜４９へ引き出す導通路および各ゲージタブ４５〜４９は、図４のように互いに干渉したり、第１〜第４のグリッド部４１〜４４と干渉したりしないように適宜迂回して配置している。
なお、この場合、第１のグリッド部４１のゲージ抵抗ＧＡ１の定格抵抗値と第３のグリッド部４３のゲージ抵抗ＧＡ３の定格抵抗値は互いに等しく、第２のグリッド部４２のゲージ抵抗ＧＡ２の定格抵抗値は、第１のグリッド部４１のゲージ抵抗ＧＡ１の定格抵抗値の１／２とし、そして第２のグリッド部４２のゲージ抵抗ＧＡ２の定格抵抗値と第４のグリッド部４４のゲージ抵抗ＧＢ１の定格抵抗値は互いに等しく設定する。
【００２９】
この場合にも、導通路の配線パターンの幅を広くするだけで導通路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４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く、ゲージパターン４の第１〜第４のグリッド部４１〜４４を伸縮により抵抗値が変化する抵抗性金属を用いて形成し、ゲージパターン４の第１〜第４のグリッド部４１〜４４以外のゲージタブ４５〜４９およびそれらと第１〜第４のグリッド部４１〜４４との間の導通路の部分を、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Ｇ２は、ホットスポット応力測定用ひずみゲージＧ１とほぼ同様に図２に示すようにして用いられる。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Ｇ２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Ｇ２を第１の部材Ｍ１上に貼り付ける。このような状態で、第１〜第５のゲージタブ４５〜４９に固定抵抗およびリード線等を接続してブリッジ回路からなる計測回路を構成し、溶接止端部ＨＳにおけるホットスポット応力を計測する。
【００３０】
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Ｇ２におけるホットスポット応力の測定原理を図５および図６を参照し具体的な例に基づいて説明する。
図５には、（ａ）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と、（ｂ）図５（ａ）の模式図における適正な貼り付け位置に対応して示された図４と同様のホットスポット応力測定用ひずみゲージＧ２の平面図とを示している。図５のホットスポット応力測定用ひずみゲージＧ２は、ゲージパターン４自体でホイートストンブリッジ回路をほぼ構成し、外部からブリッジ電源入力を与えるだけで、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を直接的に得るものであり、図６に、図５のホットスポット応力測定用ひずみゲージＧ２を用いたホイートストンブリッジ回路の回路構成を示している
この場合、第１のゲージタブ（Ａ）４５と第４のゲージタブ（Ｄ）４８の間に、第１のグリッド部４１のゲージ抵抗ＧＡ１および第３のグリッド部４３のゲージ抵抗ＧＡ３の定格抵抗値と等しい抵抗値を有する固定抵抗Ｒを接続する必要があり、予めゲージベース３上にチップ抵抗素子等を実装しておくことが望ましい。この固定抵抗Ｒは、ホットスポット応力測定用ひずみゲージＧ２の外部回路への接続時に、通常の抵抗素子を外部接続によって接続するようにしてもよい。
【００３１】
この場合も、図５（ａ）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。但し、この場合は、予め図６に示すようなホイートストンブリッジを構成しており、第１のグリッド部４１のゲージ抵抗ＧＡ１および第３のグリッド部４３のゲージ抵抗ＧＡ３の定格抵抗値と、第１のゲージタブ（Ａ）４５と第４のゲージタブ（Ｄ）４８の間に接続される固定抵抗Ｒの抵抗値とが等しく、第２のグリッド部４２のゲージ抵抗ＧＡ２および第４のグリッド部４４のゲージ抵抗ＧＢ１の定格抵抗値が、固定抵抗Ｒの抵抗値の１／２に設定されている。
図６に示すホイートストンブリッジは、第１のゲージタブ（Ａ）４５と第２のゲージタブ（Ｂ）４６との間に第１のグリッド部４１のゲージ抵抗ＧＡ１が接続され、第２のゲージタブ（Ｂ）４６と第３のゲージタブ（Ｃ）４７との間に第２のグリッド部４２のゲージ抵抗ＧＡ２と第４のグリッド部４４のゲージ抵抗ＧＢ１の直列回路が接続され、第３のゲージタブ（Ｃ）４７と第４のゲージタブ（Ｄ）４８との間に第３のグリッド部４３のゲージ抵抗ＧＡ３が接続され、第４のゲージタブ（Ｄ）４８と第１のゲージタブ（Ａ）４５との間に固定抵抗Ｒが接続され、そして第２のグリッド部４２のゲージ抵抗ＧＡ２と第４のグリッド部４４のゲージ抵抗ＧＢ１の直列接続点が第５のゲージタブ（Ｅ）４９に引き出されている。
【００３２】
ブリッジ電源は、第１のゲージタブ（Ａ）４５と第３のゲージタブ（Ｃ）４７との間に入力され、第２のゲージタブ（Ｂ）４６と第４のゲージタブ（Ｄ）４８との間から溶接止端部ＨＳにおけるホットスポット応力に応じた値がブリッジ出力として出力される。
すなわち、
εＧＡ１＝εＡ （３）
εＧＡ３＝εＡ （４）
εＧＡ２＝０．５εＡ （５）
εＧＢ１＝０．５εＢ （６）
より、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が得られる。
εＨ＝εＧＡ１＋εＧＡ３−（εＧＡ２＋εＧＢ１）
＝１．５εＡ−０．５εＢ （７）
このように、図４（図５および図６）のホットスポット応力測定用ひずみゲージＧ２は、ゲージベース３の長手方向の一端ＬＥから該長手方向について第１の所定距離ＤＡに第１〜第３のゲージ部である第１〜第３のグリッド部４１〜４３を設け、ゲージベース３の長手方向の一端ＬＥから該長手方向について第１の所定距離ＤＡよりも長い第２の所定距離ＤＢに第４のゲージ部である第４のグリッド部４４を設けている。第１のグリッド部４１のゲージ抵抗ＧＡ１および第３のグリッド部４３のゲージ抵抗ＧＡ３の定格抵抗値は、固定抵抗Ｒの抵抗値と等しく、且つ第２のグリッド部４２のゲージ抵抗ＧＡ２と第４のグリッド部４４のゲージ抵抗ＧＢ１の定格抵抗値は、固定抵抗Ｒの１／２の抵抗値と等しい。
【００３３】
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Ｇ２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Ｇ２を第１の部材Ｍ１上に貼り付ける。このようにすると、溶接止端部ＨＳから第１の所定距離ＤＡの位置ＰＡに第１〜第３のグリッド部４１〜４３が位置し、そして第１の所定距離ＤＡよりも長い第２の所定距離ＤＢの位置ＰＢに第４のグリッド部４４が位置する。
すなわち、ホットスポット応力測定用ひずみゲージＧ２は、長手方向の一端ＬＥを溶接止端部ＨＳに突き合わせた状態で、被溶接部材（Ｍ１等）に貼り付けるだけで、適正な測定点である溶接止端部ＨＳから第１の所定距離ＤＡの位置ＰＡおよび第２の所定距離ＤＢの位置ＰＢに合わせて、それぞれ第１〜第３のグリッド部４１〜４３によるゲージ抵抗ＧＡ１〜ＧＡ３および第４のグリッド部４４によるゲージ抵抗ＧＢ１を配置してホイートストンブリッジを構成する。そこで、予め第１のゲージタブ（Ａ）４５と第４のゲージタブ（Ｄ）４８の間に固定抵抗Ｒを接続しておき、第１のゲージタブ（Ａ）４５と第３のゲージタブ（Ｃ）４７との間にブリッジ電源を入力すれば、第２のゲージタブ（Ｂ）４６と第４のゲージタブ（Ｄ）４８との間から、溶接止端部ＨＳにおけるホットスポット応力に応じた値がブリッジ出力として出力される。即ち、データ処理が不要となり、その場で、リアルタイムにホットスポット応力を求めることができる。
【００３４】
例えば、第１のグリッド部４１のゲージ抵抗ＧＡ１および第３のグリッド部４３のゲージ抵抗ＧＡ３の定格抵抗値並びに固定抵抗Ｒの抵抗値が１２０Ωである場合には、第２のグリッド部４２のゲージ抵抗ＧＡ２と第４のグリッド部４４のゲージ抵抗ＧＢ１の定格抵抗値は、半分の６０Ωとなる。
図６に示すようなホイートストンブリッジの第１のゲージタブ（Ａ）４５と第４のゲージタブ（Ｄ）４８の間に接続される固定抵抗Ｒは、ブリッジ電源や測定値処理部等の外部測定回路への接続の際に、測定回路側に追加するか、ゲージパターン４上にチップ抵抗等の抵抗器を配置実装するかして設けられる。この固定抵抗Ｒとしては、抵抗温度係数の極力小さいものを選ぶことが望ましい。
このように構成したホットスポット応力測定用ひずみゲージを使用すれば、測定後の煩雑なデータ処理が不要となり、測定値からホットスポット応力を直ちに求めることができる。
【００３５】
上述した本発明の第１および第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は、ひずみゲージのゲージ部の配置をホットスポット応力の算出手法に適合させているので、予め被溶接部材の種々の板厚に最適化したものを作成しておき、使用に際しては、板厚に応じたホットスポット応力測定用ひずみゲージを用意し、図２のようにひずみゲージの先端を溶接止端部に突き合わせてひずみゲージを貼るだけで済む。このため、ひずみゲージを貼る位置を測定したり、位置ずれが生じないように貼るなどの注意も不要となる。
また、上述したホットスポット応力測定用ひずみゲージは、複数の個所を測定する場合にも、簡易に貼り付けることができ、作業性もよく効果的である。また、複数の作業者がひずみゲージを貼り付ける作業を行う場合に、作業者によるバラツキも少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【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の構成を示す平面図である。
【図２】図１の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のホットスポット応力測定用ひずみゲージの原理を説明するための図であり、このうち、図３（ａ）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、図３（ｂ）は、模式図における適正な貼り付け位置に対応して示された図１と同様のホットスポット応力測定用ひずみゲージＧ１の平面図である。
【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の構成を示す平面図である。
【図５】図４のホットスポット応力測定用ひずみゲージの原理を説明するための図であり、このうち図５（ａ）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、図５（ｂ）は、模式における適正な貼り付け位置に対応して示された図４と同様のホットスポット応力測定用ひずみゲージＧ１の平面図である。
【図６】図５のホットスポット応力測定用ひずみゲージＧ２を用いたホイートストンブリッジ回路の等価的な回路構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００３７】
Ｇ１，Ｇ２ ホットスポット応力測定用ひずみゲージ
１，３ ゲージベース
２，４ ゲージパターン
２１，４１ 第１のグリッド部
２２，４２ 第２のグリッド部
２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ ゲージタブ
４３ 第３のグリッド部
４４ 第４のグリッド部
４５ 第１のゲージタブ（Ａ）
４６ 第２のゲージタブ（Ｂ）
４７ 第３のゲージタブ（Ｃ）
４８ 第４のゲージタブ（Ｄ）
４９ 第５のゲージタブ（Ｅ）
ＧＡ，ＧＢ，ＧＡ１，ＧＡ２，ＧＡ３ ゲージ抵抗
Ｒ 固定抵抗
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、
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のゲージ部および第２のゲージ部は、前記ゲージベース上に配置されたそれぞれ前記第１の所定距離におけるひずみを検出するためのゲージ抵抗からなる第１のグリッド部および前記第２の所定距離におけるひずみを検出するためのゲージ抵抗からなる第２のグリッド部並びにこれら第１のグリッド部および第２のグリッド部に接続するための導電路を形成する配線接続部を有するゲージパターンにより形成されてい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】
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、
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、
前記第１の配線接続部と前記第４の配線接続部との間に接続されて前記ゲージベース上に設けられた固定抵抗と、
を具備し、且つ
前記第１の配線接続部は、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、前記ブリッジ出力の他端に接続され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】
前記固定抵抗は、ゲージベース上に添設される、いわゆるチップ抵抗であることを特徴とする請求項３または請求項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】
前記第１のゲージグリッド部および前記第３のゲージグリッド部の定格抵抗値は前記固定抵抗の抵抗値とほぼ等しく且つ前記第２のゲージグリッド部および前記第４のゲージグリッド部の定格抵抗値は前記固定抵抗の半分の抵抗値であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項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】
ホットスポット応力の測定対象とする非溶接部材の板厚を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としたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項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、
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のゲージ部および第２のゲージ部は、前記ゲージベース上に配置されたそれぞれ前記第１の所定距離におけるひずみを検出するためのゲージ抵抗からなる第１のグリッド部および前記第２の所定距離におけるひずみを検出するためのゲージ抵抗からなる第２のグリッド部並びにこれら第１のグリッド部および第２のグリッド部に接続するための導電路を形成する配線接続部を有するゲージパターンにより形成されてい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】
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、
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、
前記第１の配線接続部と前記第４の配線接続部との間に接続されて前記ゲージベース上に設けられた固定抵抗と、
を具備し、且つ
前記第１の配線接続部は、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、前記ブリッジ出力の他端に接続され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】
前記固定抵抗は、ゲージベース上に添設される、いわゆるチップ抵抗であることを特徴とする請求項３または請求項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】
前記第１のゲージグリッド部および前記第３のゲージグリッド部の定格抵抗値は前記固定抵抗の抵抗値とほぼ等しく且つ前記第２のゲージグリッド部および前記第４のゲージグリッド部の定格抵抗値は前記固定抵抗の半分の抵抗値であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項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】
ホットスポット応力の測定対象とする非溶接部材の板厚を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としたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のホットスポット応力測定用ひずみゲージ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２６４８５６（Ｐ２００９−２６４８５６Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１３２５８（Ｐ２００８−１１３２５８）
【出願日】平成２０年４月２３日（２００８．４．２３）
【出願人】（０００１４２０６７）株式会社共和電業 (52)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２３日（２００８．４．２３）
【出願人】（０００１４２０６７）株式会社共和電業 (52)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]