JPH0517531U - 磁歪応力測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 管などの被測定物の測定可能範囲を広くし、
作業性を向上できる磁歪応力測定装置。 【構成】 鋼管などの直円筒状の管１の外周面１１に装
着されるリング状レールを構成するリングギヤ１００
と、管１の外周面１１上をリングギヤ１００に案内され
て自走する台車である走行装置１１０と、走行装置１１
０に上下動自在に取付けられたホルダ取付用摺動体１２
５と、これの外周面に取付けられた支持体であるセンサ
ホルダ１３０と、これに被測定面から一定の高さに垂直
に保持された磁歪センサ１４０とから構成される。リン
グ状レールの内側に周方向に間隔をあけて３個のローラ
４５が配置され、ローラは直径線に平行な軸線まわりに
回転自在に設けられる。リング状レールを管軸方向に移
動し、希望する位置で磁歪応力の測定ができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、丸棒、パイプ等の円柱材料などの被測定物に対する非接触式の磁歪 応力測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

磁歪応力測定法は磁性材料に荷重が作用すると透磁率に異方性が生じ、荷重方 向の透磁率が大きくなり、反対に荷重方向と直角方向の透磁率が小さくなるので 、両透磁率の差を励磁コアと検出コアを持つ磁歪センサによって検出することに より、主応力の方向および大きさを測定する方法である。このような磁歪応力測 定法は、一般に磁歪センサを被測定面に接触させて行うものである。

【０００３】 しかし、この接触方式の測定では、被測定面の状態によって接触面における磁 気抵抗が大きく異なるため、測定誤差が大きくなるという欠点がある。

【０００４】 この問題を解決するために提案された或る構成は図１１に示されている。鋼管 などの管１５の曲げ応力を測定するために、この管１５の外周面には、２分割し た半円弧状のレール１６が装着され、このレール１６に走行台車１７が設けられ る。この走行台車１７には、磁歪センサ１８が固定され、この磁歪センサ１８は 、管１５の外表面から一定の距離に離した非接触状態で測定を行う。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

この図８に示される先行技術では、管１５の管軸方向に異なる場所で磁歪応力 の測定を行うためには、リング状レール１６を管１５から一旦、取外し、再び管 軸方向に異なる場所に装着している。したがって作業性が面倒である。

【０００６】 本考案の目的は、管などの被測定物の測定可能な範囲を広くし、作業性を向上 することができるようにした磁歪応力測定装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、被測定物の外周を囲んで取付けられるリング状レールと、 レールに沿って移動可能な台車と、 台車に関連して設けられる磁歪センサと、 リング状レールの内側に、直径線に平行な軸線まわりに回転自在に設けられ、 周方向に間隔をあけて配置される少なくとも３個のローラとを含むことを特徴と する磁歪応力測定装置である。

【０００８】

【作用】

以上のように本考案に従えば、管など被測定物の外周を囲んでリング状レール が取付けられており、このリング状レールに沿って台車が移動可能とされ、台車 に関連して磁歪センサが設けられ、リング状レールを軸線方向に沿って移動可能 とするために、そのリング状レールの内側には、少なくとも３個のローラが周方 向に間隔をあけて設けられ、そのローラの軸線は、リング状レールの直径線に平 行な軸線まわりに回転自在であり、したがってリング状レールを管などの軸線に 沿って移動し、希望する場所で磁歪応力の測定を行うことができるようになる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図により説明する。図１は本考案の実施例を示す縦 断側面図、図２は磁歪応力測定装置の平面図である。これらの図に示すように、 この実施例では、鋼管などの直円筒状の管１の外周面１１に装着されるリング状 レールを構成するリングギヤ１００と、管１の外周面１１上をリングギヤ１００ に案内されて自走する台車である走行装置１１０と、走行装置１１０に上下動自 在に取付けられたホルダ取付用摺動体１２５と、ホルダ取付用摺動体１２５の外 周面に取付けられた支持体であるセンサホルダ１３０と、センサホルダ１３０に 被測定面から一定の高さに垂直に保持された磁歪センサ１４０とから大別構成さ れる。

【００１０】 図３は図１および図２に示される一実施例の磁歪応力測定装置の簡略化した管 軸に垂直方向から見た断面図であり、図４はその一部の簡略化した側面図である 。水平レール部１０２の内側には、周方向に等間隔（この実施例では９０度）を あけて少なくとも３個（この実施例では４個）のローラ４５が設けられる。

【００１１】 図５は、このローラ４５とその付近の断面図である。ローラ４５の軸線４６は 、リングギヤ１００の直径線に平行であり、その回転軸線まわりに回転自在であ る。ローラ４５の少なくとも外周部には弾力性を有するゴムが被覆されており、 これによって管１の外表面１１との摩擦接触が達成され、したがってリングギヤ １００がその軸線まわりに角変位することが阻止される。このローラ４５は大略 的にＬ字状に形成された支持部材４７に前述のように回転自在に設けられる。こ の支持部材４７にはばね受け４８が固着され、このばね受け４８は案内筒４９内 に収納される。リングギヤ１００の水平レール部１０２の内周面５０とばね受け ４８との間にはばね５１が介在され、したがってローラ４５は、管１の外表面１ １に弾発的に押圧される。こうしてリングギヤ１００は管１の軸線と同軸に管１ に装着されることができる。

【００１２】 図６は図１〜図５に示される一実施例の磁歪応力測定装置の管軸に垂直な詳細 な断面図であり、図７はその実施例の管軸に沿う断面図であり、センサホルダ１ ３０が管１の外表面１１から浮上がった状態を示している。これらの図面を参照 して、各部の構成において、リングギヤ１００は上下２個の半円弧状のリングギ ヤセグメント１０１から成り、各リングギヤセグメント１０１は水平レール部１ ０２と水平レール部１０２上に立設された一対の垂直レール部１０３と、一方の 垂直レール部１０３に取付けられた外歯１０４とから構成されている。水平レー ル部１０２の両側部にはそれぞれ上側テーパ面１０５と下側テーパ面１０６とが 設けられている。また、一方のリングギヤセグメント１０１の一対の垂直レール 部１０３の両端部には回動自在にクランプねじ１０７がそれぞれ取付けられてお り、他方のリングギヤセグメント１０１の一対の垂直レール部１０３の両端部に はクランプねじ１０７が挿通させられるクランプ受板１０８がそれぞれ取付けら れており、クランプねじ１０７がクランプ受板１０８に挿通され、そのクランプ ねじ１０７にクランプナット１０９が締着されて２個のリングギヤセグメント１ ０１が組合わされてリングギヤ１００が構成される。

【００１３】 走行装置１１０はリングギヤ１００に沿って移動する平板状の走行装置本体１ １１とリングギヤ１００を把持するリングギヤ把持体１１２とから構成されてい る。走行装置本体１１１の一側部にリングギヤ１００の外歯１０４と噛合する駆 動ギヤ１１３が枢支されており、駆動ギヤ１１３には減速装置１１４を介してエ ンコーダ１１５付サーボモータ１１６が接続されている。さらに、走行装置本体 １１１の駆動ギヤ１１３が突出する側の側面中央位置に水平支持軸１１７が設け られており、走行装置本体１１０の駆動ギヤ１１３が突出する側の側面下方位置 にリングギヤ１００の片側の上部および下部テーパ面１０５，１０６に転接する 複数の把持部であるカムフォロア１１８を備えている。

【００１４】 リングギヤ把持体１１２は、走行装置本体１１１の水平支持軸１１７に嵌挿さ せられ水平方向に移動可能な把持用水平筒１１９と、水平支持軸１１７に挿通さ れ、把持用水平筒１１９を走行装置本体１１１から離れる方向に付勢するスプリ ング１２０と、水平支持軸１１７の先端部に螺合して把持用水平筒１１９の抜止 めを行うと共にその進退具体により把持用水平筒１１９の走行装置本体１１１か らの距離を調整する調整ねじ１２１と、把持用水平筒１１９から垂下する把持用 アーム１２２と、把持用アーム１２２の下方に取付けられた複数の把持部である カムフォロア１２３とから構成されている。

【００１５】 走行装置１１０の走行装置本体１１１の駆動ギヤ１１３が突出する側と反対側 の側面には平板状のホルダ取付用摺動体１２５が上下動自在に取付けられている 。このホルダ取付用摺動体１２５の取付けは走行装置本体１１１の駆動ギヤ１１ ３が突出する側と反対側の側面に設けられたアリ溝１１１ａとホルダ取付用摺動 体１２５の側面に設けられたアリ１２５ａとを係合させて行っている。ホルダ取 付用摺動体１２５の一側部上方と走行装置本体１１１の一側下方との間にホルダ 取付用摺動体１２５を常に下方へすなわち被測定面側に付勢する圧縮ばね１２６ が設けられている。また、走行装置本体１１１の上端部に切欠つまみ１２７が回 転自在に設けられ、ホルダ取付用摺動体１２５の圧縮ばね１２６とは反対側の側 部上方位置には切欠つまみ１２７の一部が嵌り込む高さ保持用切欠部１２８が設 けられ、切欠つまみ１２７と高さ保持用切欠部１２８で走行装置本体１１１に対 してホルダ取付用摺動体１２５を所定の高さに保持するホルダ高さ保持機構１２ ９が構成されている。

【００１６】 さらに、センサホルダ１３０はホルダ取付用摺動体１２５に第１の水平軸１３ １を介して回転自在に取付けられたコ字状の連結アーム１３２と、連結アーム１ ３２の両端部に第１の水平軸１３１に対して直交方向の第２水平軸１３３を介し て揺動自在に枢支されたセンサホルダ本体１３４とから構成されている。センサ ホルダ本体１３４の下部に被測定面と転接する仮想三角形の頂点位置にある少な くとも３個のガイドローラ１３５が設けられている。ガイドローラ１３５の回転 軸線は、リングギア１００の軸線に平行であり、したがって管軸に平行である。 また、センサホルダ本体１３４には磁歪センサ１４０がその下端面１４１が被測 定面から一定の微少な高さｈを保持するようセットねじ１３６で固定されている 。

【００１７】 本実施例は、以上のように構成されているものであり、次にその動作を説明す る。

【００１８】 まず、パイプあるいは丸棒の管１の外周面１１における測定位置にリングギア １００を組立ててセットする。このリングギア１００のセットは２個の半円弧状 のリングギヤセグメント１０１を管１の外周面を取巻いてリングが形成されるよ うに組合せ、一方のリングギヤセグメント１０１の各クランプねじ１０７を他方 のリングギヤセグメント１０１の各クランプ受板１０８に挿通し、そのクランプ ねじ１０７にクランプナット１０９を手で締着して２個のリングギヤセグメント １０１を連結してリングギア１００を管１にセットする。

【００１９】 次に、リングギア１００上に走行装置１１０を設置する。この場合、まず、走 行装置本体１１１の上端部に設けられた切欠つまみ１２７を回転させ、切欠つま み１２７の一部ホルダ取付用摺動体１２５の側部上方に設けられた高さ保持用切 欠部１２８に嵌め込み、センサホルダ１３０を取付けているホルダ取付用摺動体 １２５を走行装置本体１１１に対して所定の高さに保持させてセンサホルダ１３ ０に保持されている磁歪センサ１４０をリングギア１００に対して浮上らせてお く。こうすることにより、磁歪センサ１４０が管１の外周面１１に当たらず、走 行装置１１０のリングギア１００への取付けが容易となる。

【００２０】 次に、走行装置本体１１１の駆動ギヤ１１３をリングギア１００の一方の垂直 レール部１０３に取付けられた外歯１０４と噛合させる。また、リングギヤ把持 体１１２によって走行装置本体１１１とで、リングギア１００を把持させる。す なわち、走行装置本体１１１の複数のカムフォロア１１８をリングギア１００の 水平レール部１０２の片側の上部および下部テーパ面１０５，１０６に転接させ 、リングギヤ把持体１１２の把持用アーム１２２に取付けられた複数のカムフォ ロア１２３をリングギア１００の水平レール部１０２のもう一方の片側の上部お よび下部テーパ面１０５，１０６に転接させる。そして、調整ねじ１２１を螺回 操作して把持用アーム１２２と一体の把持用水平筒１１９を走行装置本体１１１ 側へ移動させて走行装置本体１１１のカムフォロア１１８とリングギヤ把持体１ １２のカムフォロア１２３とでリングギア１００の水平レール部１０２の両側部 における上部および下部テーパ面１０５，１０６を加圧状態で把持する。したが って、走行装置１１０がリングギア１００から抜落ちることがなく、これらカム フォロア１１８，１２３が回転してリングギア１００に案内され、走行が可能と なる。

【００２１】 リングギア１００に設置された走行装置１１０を走行させる場合、切欠つまみ １２７を回転させて高さ保持用つまみ１２８との嵌め込みをなくすると、ホルダ 取付用摺動体１２５の高さ保持が解除され、圧縮ばね１２６によって下方に付勢 されているホルダ取付用摺動体１２５が下降し、ホルダ取付用摺動体１２５に取 付けられているセンサホルダ１３０のセンサホルダ本体１３４に設けられている ガイドローラ１３５が管１の外周面１１に当接する。しかもセンサホルダ本体１ ３４はホルダ取付用摺動体１２５に第１の水平軸１３１を介して取付けられた連 結アーム１３２に第１の水平軸１３１に対して直交方向の第２水平軸１３３を介 して揺動自在に枢支されているので、連結アーム１３２は第１の水平軸１３１を 中心とする被測定面に平行な方向の傾きを自動調整し、センサホルダ本体１３４ は第２の水平軸１３３を中心とするこれと直角方向の傾きを自動調整する。さら に、磁歪センサ１４０はこのように自動調整されるセンサホルダ本体１３４に垂 直に保持され、かつ被測定面から一定の高さに保持されているので、その後のセ ンサホルダ本体１３４の移動によってその保持状態が変化することはない。

【００２２】 以上により、この測定作業の準備が完了するので、次にサーボモータ１１６を 駆動し、走行装置１１０を管１の回りに旋回せしめる。この場合において、サー ボモータ１１６を駆動させると、その回転力は減速装置１１４を介して駆動ギヤ １１３に伝達される。駆動ギヤ１１３が回転すると、駆動ギヤ１１３と噛合して いるリングギヤ１００の外歯１０４によって駆動ギヤ１１３の回転力が直線運動 に変換されて走行装置１１０はリングギヤ１００上を走行する。このとき、走行 装置本体１１１のカムフォロア１１８とリングギヤ把持体１１２のカムフォロア １２３がリングギヤ１００の水平レール部１０２を把持状態で回転することによ って走行装置１１０は水平レール部１０２に案内されて走行し、管１の外周面１ １に密着保持された状態でその回りを周回する。これに伴いセンサホルダ１３０ も磁歪センサ１４０を上記の保持関係を維持しつつ走行装置１１０と共に移動す るので被測定面の磁歪応力測定を非接触で、しかも連続的に行え、きわめて精度 の高い測定データを得ることができる。

【００２３】 測定後、リングギヤ１００から走行装置１１０を取外す場合もホルダ高さ保持 機構１２９を上述のように動作させ、ホルダ取付用摺動体１２５を所定の高さに 保持させてから、取外せば走行装置１１０の取外しは容易である。

【００２４】 なお、主応力の方向および大きさは磁歪センサ１４０の出力が最大となる位置 をエンコーダ１１５により検出することにより、その検出角度と出力値で求めら れる。

【００２５】 この実施例では走行装置本体１１１に対するセンサホルダ１３０の取付けは、 平板状の走行装置本体１１１の外側面に対して上下動自在に取付けられたホルダ 取付用摺動体１２５を介してセンサホルダ１３０を取付け、そのホルダ取付用摺 動体１２５を常時下方に付勢する圧縮ばね１２６はホルダ取付用摺動体１２５の 側方に設けられているから、走行装置１１０の高さは略走行装置本体１１１の高 さで決定され、低いものとなっている。

【００２６】 上述の実施例によれば、管１の外周面の測定位置にリングギヤ１００を組立て 、リングギヤ１００の外歯１０４に走行装置本体１１１の駆動ギヤ１１３を噛合 させ、走行装置本体１１との距離調整が可能なリングギヤ把持体１１２によって 走行装置本体１１１とでリングギヤ１００を把持するようにリングギヤ１００に 走行装置１１０を設置し、走行装置１００にホルダ取付用摺動体１２５を介して 上下動自在に取付けられ、常時下方に付勢されているセンサホルダ１３０によっ て磁歪センサ１４０が被測定面から一定の高さに垂直に保持され、走行装置１１ ０がモータ１１６の駆動によって駆動ギヤ１１３が回転させられてリングギヤ１ ００に沿って移動したとき、これに伴い走行装置１１０にホルダ取付用摺動体１ ２５およびセンサホルダ１３０を介して取付けられている磁歪センサ１４０が被 測定面に対して垂直で被測定面から一定の高さに保持しつつ周回させるようにし たので、管１の被測定面に対して磁歪応力測定をその周回方向に非接触で、連続 的に行うことができ、しかも走行装置本体１１１は駆動ギヤ１１３と噛合する外 歯１０４を有するリングギヤ１００上を走行するから、管１の外周面を傷付けず に軸方向のずれもなく、モータ１１６を小形化するという効果がある。さらに、 センサホルダ１３０を取付けているホルダ取付用摺動体１２５は走行装置本体１ １１の外表面に上下動自在に取付けられているから、走行装置１１０の高さは走 行装置本体１１１の高さで略済み、走行装置１１０全体の高さも低くなり、小形 化が図れるという効果を有する。また、走行装置１１０が走行するリングギヤ１ ００は組立てて管１の外周面に装着されているから、現場における取付け、取外 しが容易であるという効果を有する。

【００２７】 さらに、また、ホルダ取付用摺動体１２５を走行装置本体１１１に対して所定 の高さに保持するホルダ高さ保持機構を設け、リングギヤ１００への走行装置１ １０の取付け、取外し時にホルダ高さ保持機構を動作させてホルダ取付用摺動体 １２５を走行装置本体１１１に対して所定の高さに保持させることにより、ホル ダ取付用摺動体１２５にセンサホルダ１３０を介して保持されている磁歪センサ １４０は浮上っており、磁歪センサ１４０が管１の外周面に当たらず、走行装置 １１０のリングギヤ１００への取付け、取外しが容易になるという効果も有する 。

【００２８】 本考案は管の磁歪応力の測定のために実施されるだけでなく、管以外のその他 の被測定物に関連して、広範囲に実施することができる。

【００２９】

【考案の効果】

以上のように本考案によれば、管などの被測定物の外周を囲んでリング状レー ルが取付けられており、このレールに沿って台車が移動可能とされ、台車に関連 して磁歪センサが設けられ、この磁歪センサによって管などの被測定物の磁歪応 力の測定を行うことができ、リング状レールには周方向に間隔をあけて配置され る少なくとも３個のローラが設けられ、このローラは、直径線に平行な軸線まわ りに回転自在に設けられているので、リング状レールを軸線方向に移動し、した がって測定範囲を広くすることができるとともに、その作業性が向上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の磁歪応力測定装置の縦断面
図である。

【図２】その磁歪応力測定装置の平面図である。

【図３】磁歪応力測定装置の管軸に垂直な簡略化した断
面図である。

【図４】磁歪応力測定装置の一部の側面図である。

【図５】ローラ４５とその付近の拡大断面図である。

【図６】図１〜図５に示される一実施例の磁歪応力測定
装置の管軸に垂直な断面図である。

【図７】その磁歪応力測定装置のセンサホルダ１３０が
管１の外表面１１から浮上った状態を示す管軸に沿う断
面図である。

【図８】或る提案された構成を簡略化して示す側面図で
ある。

【符号の説明】

１ 管 １１ 外周面 ４５ ローラ １００ リングギヤ １０４ 外歯 １１０ 走行装置 １１１ 走行装置本体 １１２ リングギヤ把持体 １１３ 駆動ギヤ １１６ サーボモータ １１７ 水平支持軸 １１８ カムフォロア（把持部） １２３ カムフォロア（把持部） １２５ ホルダ取付用摺動体 １３０ センサホルダ １３１ 連結軸 １３１ａ 連結軸 １３１ｂ 調整手段 １４０ 磁歪センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 境 禎明 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)考案者 神浦 秋帆 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物の外周を囲んで取付けられるリ
   ング状レールと、 レールに沿って移動可能な台車と、 台車に関連して設けられる磁歪センサと、 リング状レールの内側に、直径線に平行な軸線まわりに
   回転自在に設けられ、周方向に間隔をあけて配置される
   少なくとも３個のローラとを含むことを特徴とする磁歪
   応力測定装置。