JPH0629700Y2 - 磁歪応力測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は丸棒、パイプ等の円柱材料に対する非接触式の
磁歪応力測定装置に関する。

［従来の技術］ 磁歪応力測定法は磁性材料に主応力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、主応力の方向及び大きさを測定
する方法である。しかして、かかる磁歪応力測定法は、
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。

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。

そこで、非接触状態すなわち磁歪センサを被測定面から
一定の距離に離した状態で測定するという考え方が出て
くる。

第５図は従来の非接触式の磁歪応力測定装置を示す縦断
側面図、第６図は携行装置の部分を示す側面図、第７図
は第６図の平面図である。図において、円柱材料１の外
周面11上を周回するように設置される走行装置２と、こ
の走行装置２に取り付けられる外周面11と同一径の被測
定面12上を同行する携行装置３とから大別構成されてい
る。

この走行装置２は複数個の車輪21を持つ走行台車22と、
走行台車22のフレーム221にアリ溝222およびアリ231の
係合により昇降自在に設けられた昇降体23を台車フレー
ム221に対して相対的な引き上げ作用を行わしめるボル
ト，ナット等からなる押付装置24と、昇降体23に回転自
在に軸支された回転軸25と、回転軸25に取り付けられた
チェーンホイール26と、そのチェーンホイール26と円柱
材料１の間に巻き掛けられた滑り止め付きチェーン27
と、伝動歯車機構28を介してチェーンホイール26を駆動
するためのエンコーダ291付きサーボモータ29とから構
成されている。サーボモータ29は昇降体23に取り付けら
れ、減速機30を介して伝動歯車機構28に連結されてい
る。

押付け装置24はスタッドボルト241を昇降体23の上端に
固定し、このボルト241の台車フレーム221より上方へ突
出させた先端にナット242をねじ込み、このナット242と
台車フレーム221の間に圧縮バネ243を介装してなるもの
である。

回転軸25のチェーンホイール26に巻き掛けられる滑り止
め付きチェーン27は、通常のチェーンに滑り止め用のＬ
形ゴム番271を両側に取り付けてなるものである。そし
て、上記押付け装置24によって緊張されたチェーン27の
ゴム板271が円筒材料１の外周面11に密着し、走行装置
２をその外周面11上に円筒材料１の半径方向に車輪21で
もって押し付け保持する。

携行装置３は磁歪センサ４を中心に垂直に保持し、複数
個の車輪31を有する携行台車32と、携行台車32の周りに
設けられた方形状のフレーム33と、フレーム33の長手方
向の両側に第１の水平軸５により揺動自在に枢着された
連結アーム34と、携行台車32をフレーム33内で揺動自在
に枢支するとともに、第１の水平軸５に対して直角方向
に設けられた第２の水平軸６と、連結アーム34の上部ブ
ロック35をアリ溝351およびアリ361を介して昇降自動に
係合せしめる取付けガイド36と、この連結アーム34を常
に被測定面12側へ付勢する圧縮バネ37とから構成されて
いる。取付けガイド36は台車フレーム221の側面に取り
付けられている。磁歪センサ４はその下端面41が被測定
面12から一定の微小な高さｈを保持するようにセットネ
ジ38で携行台車32に固定されている。

従来の磁歪応力測定装置は上記のように構成され、円柱
材料１の外周面11上に走行装置２をセットする。次に、
サーボモータ29を駆動し、走行装置２を円柱材料１の周
りに旋回せしめる。この場合において、回転軸25の回転
によりチェーンホイール26が回転すると、それに巻き掛
けられた滑り止め付きチェーン27は円柱材料１の外周面
に密着しているため、そのゴム板271による摩擦力のた
めに滑りを生じることはないので、結局、チェーンホイ
ール26がこの滑り止め付きチェーン27を一種の撓みガイ
ドとして円柱材料１の周りを遊星運動することになる。
したがって、走行装置２は円柱材料１の外周面11に密着
保持された状態でその周りを周回する、これに伴い磁歪
センサ４を備えた携行装置３も走行装置２と共に移動す
るので、被測定面12の磁歪応力測定を非接触で連続的に
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。

［考案が解決しようとする課題］ 上記のような従来の磁歪応力測定装置では走行装置２が
車輪21を持つ走行台車22と、走行台車22に昇降自在に設
けられた昇降体23と、昇降体23を走行台車22に対して相
対的な引き上げ作用を行わせる押付け装置24と、昇降体
23に回転自在に軸支された回転軸25と、回転軸25に取り
付けられたチェーンホイール26と、円柱材料１の間に巻
き掛けられた滑り止め付きチェーン27と、伝動歯車機構
28を介してチェーンホイール26を駆動するためのサーボ
モータ29とから構成されている。そして、円柱材料１の
外周面上にセットされた走行装置21はそのサーボモータ
29の駆動により回転軸25が回転させられ、回転軸25の回
転によりチェーンホイール26が回転し、それに巻き掛け
られた滑り止め付きチェーン27は円柱材料１の外周面に
密着し、滑りを生じないことにより、チェーンホイール
26が滑り止め付きチェーン27を一種の撓みガイドとして
円柱材料１の周りを遊星運動する。このように走行装置
２は円柱材料１の外周面11に密着保持された状態でその
周りを周回するチェーン方式のため、走行装置２と共に
移動する磁歪センサ４が円柱材料１の外周面11を一周走
行すると、軸方向に数mmずれるという問題点があった。
また、チェーンホイール26を有する回転軸25を駆動する
サーボモータ29はチェーンホイール26に巻き掛けられた
滑り止め付きチェーン27による反力に対抗するために大
きなモータを必要とし、その結果走行装置２全体が大き
くなり、円柱材料11の測定場所が異なると一周走行出来
ないという問題点もあった。更に、走行装置２を円柱材
料１にセットする場合における滑り止め付きチェーン27
の巻き掛け、或いは測定後の取り外しに時間がかかり、
また滑り止め付きチェーン27によって円柱材料１の外周
面11を傷付けるという問題点もあった。

この考案はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、リングギヤに対する走行装置のセットが容易で、走
行装置が円柱材料の外周面を軸方向にずれることなく走
行し、しかも高さが低く、小型、軽量で被測定面を傷付
けることのない磁歪応力測定装置を得ることを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ この考案に係る磁歪応力測定装置は円柱材料の外周面に
装着された外歯を有するリングギヤと、リングギヤの外
歯と噛合する駆動ギヤを軸支し、且つ駆動ギヤを駆動す
るモータを有する平板状の走行装置本体及び走行装置本
体の駆動ギヤ側の側面に設けられた水平支持軸に対して
移動自在で距離調整可能に取り付けられ、走行装置本体
に設けられた把持部とでリングギヤを把持する把持部を
有するリングギヤ把持体からなる走行装置と、走行装置
本体の駆動ギヤと反対側の側面に上下動自在に取り付け
られたホルダ取付用摺動体と、走行装置本体に対してホ
ルダ取付用摺動体を所定の高さに保持するホルダ高さ保
持機構と、ホルダ取付用摺動体の外側面に取り付けられ
たセンサホルダと、センサホルダ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とを備えるように構
成したものである。

［作用］ この考案においては、円柱材料の外周面の測定位置にリ
ングギヤを組み立てて装着し、リングギヤに走行装置を
設置する。この場合、ホルダ高さ保持機構を動作させて
センサホルダを取り付けているホルダ取付用摺動体を走
行装置の走行装置本体に対して所定の高さに保持させて
いるから、センサホルダに保持されている磁歪センサが
リングギヤに対して浮き上がっており、走行装置のリン
グギヤへの取り付けが容易である。リングギヤに走行装
置が設置されると、走行装置本体の駆動ギヤはリングギ
ヤの外歯と噛合し、リングギヤ把持体はその把持部と走
行装置本体に設けられた把持部とでリングギヤを把持す
る。また、走行時にはホルダ高さ保持機構にあるホルダ
取付用摺動体の高さ保持が解除され、センサホルダは円
柱材料の外周面と当接し、そのセンサホルダには磁歪セ
ンサがその当接時に被測定面から一定の高さとなるよう
垂直に保持されている。従って、モータを駆動すると、
駆動ギヤが回転し、走行装置がリングギヤ把持体に案内
されながらリングギヤに沿って移動し、これに伴い走行
装置にホルダ取付用摺動体及びセンサホルダを介して取
り付けられている磁歪センサは被測定面に対して自動的
に垂直かつ一定の高さに保持されて円柱材料の外周面上
を周回し、非接触で連続的な磁歪応力測定を行うことが
できる。

［実施例］ 以下、本考案の一実施例を図により説明する。

第１図は本考案の実施例を示す縦断側面図、第２図は磁
歪応力測定装置の平面図、第３図は磁歪応力測定装置の
別の縦断側面図、第４図は磁歪応力測定装置のセンサホ
ルダが浮き上がった状態を示す縦断側面図である。

これらの図に示すように、この実施例では円柱材料１の
外周面11に装着されるリングギヤ100と、円柱材料１の
外周面11上をリングギヤ100に案内されて自走する走行
装置110と、走行装置110に上下動自在に取り付けられた
ホルダ取付用摺動体125と、ホルダ取付用摺動体125の外
周面に取り付けられたセンサホルダ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。

各部の構成において、リングギヤ100は二個の半円弧状
のリングギヤセグメント101からなり、各リングギヤセ
グメント101は水平レール部102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に取り付けられた外歯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ネジ107がそれぞれ取
り付けられており、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ネジ107が
挿通させられるクランプ受け板108がそれぞれ取り付け
られており、クランプネジ107がクランプ受板108に挿通
され、そのクランプネジ107にクランプナット109が締着
されて二個のリングギヤセグメント101が組み合わされ
てリングギヤ100が構成される。

また、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111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1
11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。更に、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の片側の上部及び下部テーパ面10
5,106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。

また、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11
9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の抜け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
整ネジ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の下方に取り付けられた複数
の把持部であるカムフォロア123とから構成されてい
る。

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12
5が上下動自在に取り付けられている。このホルダ取付
用摺動体125の取り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を常に下方へ即ち被測定面側に付勢
する圧縮バネ126が設けられている。また、走行装置本
体111の上端部に切欠ツマミ127が回転自在に設けられ、
ホルダ取付用摺動体125の圧縮バネ126とは反対側の側部
上方位置には切欠ツマミ127の一部が嵌まり込む高さ保
持用切欠部128が設けられ、切欠ツマミ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129が
構成されている。

更に、、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131を介して回転自在に取り付けられたコ字
状の連結アーム132と、連結アーム132の両端部に第１の
水平軸131に対して直交方向の第２の水平軸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
転接する複数のガイドローラ135が設けられている。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
うセットネジ136で固定されている。

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。

まず、パイプあるいは丸棒の円柱材料１の外周面11にお
ける測定位置にリングギヤ100を組み立ててセットす
る。このリングギヤ100のセットは二個の半円弧状のリ
ングギヤセグメント101を円柱材料１の外周面を取り巻
いてリングが形成されるように組み合せ、一方のリング
ギヤセグメント101の各クランプネジ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
クランプネジ107にクランプナット109を手で締着して二
個のリングギヤセグメント101を連結してリングギヤ100
を円柱材料１にセットする。次に、リングギヤ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ツマミ127を回転させ、
切欠ツマミ127の一部を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を取り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130に保持されている磁歪センサ140をリングギ
ヤ100に対して浮き上がらせておく。こうすることによ
り、磁歪センサ140が円柱材料１の外周面11に当たら
ず、走行装置110のリングギヤ100への取り付けが容易と
なる。

次に、走行装置本体111の駆動ギヤ113をリングギヤ100
の一方の垂直レール部103に取り付けられた外歯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、リングギヤ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
ギヤ100の水平レール部102の片側の上部及び下部テーパ
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に取り付けられた複数のカムフォロア123をリン
グギヤ100の水平レール部102のもう一方の片側の上部及
び下部テーパ面105,106に転接させる。そして、調整ネ
ジ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112のカムフ
ォロア123とでリングギヤ100の水平レール部102の両側
部における上部及び下部テーパ面105,106を加圧状態で
把持する。従って、走行装置110がリングギヤ100から抜
け落ちることがなく、これらカムフォロア118,123が回
転してリングギヤ100に案内され、走行が可能となる。

リングギヤ100に設置された走行装置110を走行させる場
合、切欠ツマミ127を回転させて高さ保持用切欠部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、圧縮バネ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に取り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
円柱材料１の外周面11に当接する。しかもセンサホルダ
本体134はホルダ取付用摺動体125に第１の水平軸131を
介して取り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の水平軸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1
31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。更に、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1
34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。

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を円柱材料１の
周りに旋回せしめる。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上に走行する。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、円柱材料１の外周面1
1に密着保持された状態でその周りを周回する。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。

測定後、リングギヤ100から走行装置110を取り外す場合
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、
取り外せば走行装置110の取り外しは容易である。

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。

この実施例では走行装置本体111に対するセンサホルダ1
30の取り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り付けられたホルダ取付用摺動体12
5を介してセンサホルダ130を取り付け、そのホルダ取付
用摺動体125を常時下方に付勢する圧縮バネ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。

［考案の効果］ 本考案は以上説明したように、円柱材料の外周面の測定
位置にリングギヤを組み立て、リングギヤの外歯に走行
装置本体の駆動ギヤを噛合させ、走行装置本体との距離
調整が可能なリングギヤ把持体によって走行装置本体と
でリングギヤを把持するようにリングギヤに走行装置を
設置し、走行装置にホルダ取付用摺動体を介して上下動
自在に取り付けられ、常時下方に付勢されているセンサ
ホルダによって磁歪センサが被測定面から一定の高さに
垂直に保持され、走行装置がモータの駆動によって駆動
ギヤが回転させられてリングギヤに沿って移動したと
き、これに伴い走行装置にホルダ取付用摺動体及びセン
サホルダを介して取り付けられている磁歪センサが被測
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、円柱材料の被測定面に対
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は駆動ギヤと噛合
する外歯を有するリングギヤ上を走行するから、従来の
チェーンによって走行させられるものに比べて円柱材料
の外周面を傷付けずに軸方向のずれもなく、モータを小
型化するという効果がある。更に、センサホルダを取り
付けているホルダ取付用摺動体は走行装置本体の外側面
に上下動自在に取り付けられているから走行装置の高さ
は走行装置本体の高さで略済み、走行装置全体の高さも
低くなり、小型化が図れるという効果を有する。また、
走行装置が走行するリングギヤは組み立てて円柱材料の
外周面に装着されているから、現場における取り付け、
取り外しが容易であるという効果を有する。

更に、また、ホルダ取付用摺動体を走行装置本体に対し
て所定の高さに保持するホルダ高さ保持機構を設け、リ
ングギヤへの走行装置の取り付け、取り外し時にホルダ
高さ保持機構を動作させてホルダ取付用摺動体を走行装
置本体に対して所定の高さに保持させることにより、ホ
ルダ取付用摺動体にセンサホルダを介して保持されてい
る磁歪センサは浮き上がっており、磁歪センサが円柱材
料の外周面に当たらず、走行装置のリングギヤへの取り
付け、取り外しが容易となるという効果も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す縦断側面図、第２図は磁
歪応力測定装置の平面図、第３図は磁歪応力測定装置の
別の縦断側面図、第４図は磁歪応力測定装置のセンサホ
ルダが浮き上がった状態を示す縦断側面図、第５図は従
来の磁歪応力測定装置を示す縦断面図、第６図は携行装
置の部分を示す側面図、第７図は第６図の平面図であ
る。 １……円柱材料、11……外周面、100……リングギヤ、1
04……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……カフォロア（把持部）、125……
ホルダ取付用摺動体、130……センサホルダ、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１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (56)参考文献 実開 平１−135339（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】円柱材料の外周面に装着された外歯を有す
   るリングギヤと、リングギヤの外歯と噛合する駆動ギヤ
   を軸支し、且つ駆動ギヤを駆動するモータを有する平板
   状の走行装置本体及び走行装置本体の駆動ギヤ側の側面
   に設けられた水平支持軸に対して移動自在で距離調整可
   能に取り付けられ、走行装置本体に設けられた把持部と
   でリングギヤを把持する把持部を有するリングギヤ把持
   体からなる走行装置と、走行装置本体の駆動ギヤと反対
   側の側面に上下動自在に取り付けられたホルダ取付用摺
   動体と、走行装置本体に対してホルダ取付用摺動体を所
   定の高さに保持するホルダ高さ保持機構と、ホルダ取付
   用摺動体の外側面に取り付けられたセンサホルダと、セ
   ンサホルダに被測定面から一定の高さに垂直に保持され
   た磁歪センサとを備えてなることを特徴とする磁歪応力
   測定装置。