JPH073305Y2 - 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］ 本考案は鋼管等の管の内周面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］ 例えば、高速道路の橋脚の地下に埋設された地盤強化用
の鋼管杭のようなパイプに横向きの荷重が働いたとき、
パイプには曲げ応力が働く。このような敷設後の鋼管杭
のような構造物の曲げ応力を求めるには磁歪応力測定法
が用いられる。

この磁歪応力測定法は、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。

鋼管杭のように地中深く打ち込んである構造物の曲げ応
力を磁歪応力測定法により求めるためには、内周面の全
周の磁気異方性を求める必要がある。そこで、測定位置
までのアクセスは地上から釣ったゴンドラに乗って行く
より他に方法はなく、ゴンドラに乗った状態で、磁歪セ
ンサを手に持ち、被測定面に対して一点、一点、各ポイ
ント毎に測定していた。しかし、かかる測定方法は容易
ではなく、測定位置及び測定間隔のズレ等により連続的
な正確な測定データを得ることができないという問題点
があった。

［考案が解決しようとする課題］ 本考案はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、管の内周面に対して磁歪応力測定法を実施するうえ
で、非接触で、管の内周面の円周方向に連続的に測定が
できるようにした磁歪応力測定装置を得ることを目的と
している。

［課題を解決するための手段］ 本考案に係る磁歪応力測定装置は、水平レール部と該水
平レール部の上面略中央に立設された案内レール部と該
水平レール部の下面に取り付けられ、管の内周面に吸着
する磁石とを有する複数個の弧状セグメントを組み立て
てなるリングレールと、リングレール上を走行自在な走
行装置と、走行装置に取り付けられ、２軸の互いに直角
方向の水平軸を介して揺動自在に連結された携行装置
と、該携行装置に被測定面から一定の間隔に垂直に保持
された磁歪センサとからなり、前記走行装置はリングレ
ールの水平レール部上を走行する走行ローラを有する走
行装置本体と、走行装置本体に連結され、リングレール
の案内レール部を左右から挾み込む少なくとも一対の案
内ローラを有する走行案内装置とを備えるように構成し
たものである。

［作用］ 本考案による磁歪応力測定装置においては、鋼管内に吊
りさげられるゴンドラに複数個の弧状セグメントと磁歪
センサを備えた携行装置が取り付けられた走行装置とを
乗せ、そのゴンドラが測定位置にきたところで、弧状セ
グメントを組み立ててリングレールを形成し、そのリン
グレールを鋼管の内周面の測定位置に固定する。そのリ
ングレール上に走行装置を設置すると、その走行装置に
取り付けられている携行装置は２軸の互いに直角方向の
水平軸によって揺動自在に構成されているから、磁歪セ
ンサは被測定面に対して自動的に垂直に、かつ一定の間
隔に保持されることとなり、その後は該走行装置の走行
ローラをリングレールの水平レール部上を走行させ、リ
ングレールの案内レール部を左右から挾み込む少なくと
も一対の案内ローラによって案内させて該走行装置をし
てリングレール上を走行させることにより、非接触で連
続的に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図はリ
ングレール上の磁歪応力測定装置を示す平面図、第３図
は走行装置を示す正面図、第４図は第２図のIV-IV線断
面図、第５図は第２図のV-V線断面図、第６図は鋼管に
装着されたリングレールを示す平面図である。

これらの図に示すように、この実施例では鋼管１の内周
面11に吸着されるリングレール２と、このリングレール
２上を走行する走行装置３と、この走行装置３に取り付
けられ、内周面11上を同行する携行装置４とから大別構
成される。

各部の構成において、リングレール２は三個の弧状セグ
メント21と、弧状セグメント21同士を連結する連結板22
と、弧状セグメント21に連結板22を介して取り付けられ
たＬ字状の磁石取付金具23とから構成されている。24は
弧状セグメント21を支持するＬ字状の補助磁石取付金具
である。

弧状セグメント21は水平レール部211と該水平レール部2
11の上面中央に立設され、片側にラック213を有する案
内レール部212とからなる。磁石取付金具23及び補助磁
石取付金具24には磁石231が取付ボルト232で取り付けら
れている。

また、上記走行装置３はリングレール２上を走行する走
行装置本体31と走行装置本体31の前端と後端にそれぞれ
連設され、走行装置本体31の走行を案内する走行案内装
置32とから構成されている。

走行装置本体31は複数個のゴム製の走行ローラ311を持
つ走行台車312と、走行台車312上に載置された直流モー
タ313及びギヤボックス314と、伝動歯車機構315を介し
て接続された走行用ピニオン316と、走行台車312上に載
置され、走行用ピニオン316の回転数をカウントするエ
ンコーダ317と、走行台車312の下部に設けられたピニオ
ン押付け装置318と、走行台車312の上部に設けられた取
付ガイド319とから構成されている。

伝動歯車機構315は走行台車312に回転自在に枢支され、
ギヤボックス314と連結された第１回転軸315aと、走行
台車312に回転自在に枢支され、走行用ピニオン316を下
部に有する第２回転軸315bと、第１回転軸315aに設けら
れた小歯車315cと第２回転軸315bに設けられ、小歯車31
5cと噛合する大歯車315dとからなっている。第２回転軸
315bの上部には走行用ピニオン316の回転を伝達する歯
車315eが設けられている。

ピニオン押付装置318は走行台車312に垂下して取り付け
られたローラ取付アーム318aと、ローラ取付アーム318a
に水平方向に可動可能に取り付けられたローラ枢支金具
318bと、ローラ枢支金具318bに回転自在に枢支されたピ
ニオン押付ローラ318cと、ローラ枢支金具318bを走行用
ピニオン側に付勢するスプリング318dとからなってお
り、ピニオン押付ローラ318cがリングレール２の案内レ
ール部212の側面を押さえ付け、リングレール２の案内
レール部212のラック213と噛合する走行用ピニオン316
が外れないようにしている。

更に、走行案内装置32は走行装置本体31に連設された走
行案内台321と、走行案内台321の下面に垂下する一対の
脚部322と、一対の脚部322の上方に回転自在に枢支さ
れ、リングレール２の案内レール部2bの上面と転接する
案内台支持ローラ323と、各脚部322に設けられ、リング
レール２の案内レール部212の側面と転接する案内ロー
ラ324とからなり、走行案内台321が案内台支持ローラ32
3を介してリングレール２の案内レール部212に支持され
て走行するようになっている。

次に、上記携行装置４は、第１図乃至第３図に示される
ように、磁歪センサ５を中心に垂直に保持し、複数個の
車輪41を有する携行台車42と、携行台車42の周りに設け
られた方形状のフレーム43と、フレーム43の長手方向の
両側に第１の水平軸44により揺動自在に枢着された連結
アーム45と、携行台車42をフレーム43内で揺動自在に枢
支するとともに、第１の水平軸44に対して直角方向に設
けられた第２の水平軸46と、連結アーム45を摺動自在に
支持し、走行台車312の取付ガイド319に取り付けられた
支持アーム47と、連結アーム45を常時被測定面側へ付勢
する圧縮バネ48とからなっている。

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、鋼管１の内周面11における測定位置にリングレー
ル２を組み立ててセットする。このリングレール２のセ
ットは鋼管１内に吊り下げられるゴンドラ（図示しな
い）に三つの弧状セグメント21と磁歪センサ５を備えた
携行装置４が取り付けられた走行装置３とを乗せ、その
ゴンドラが測定位置にきたところで、三つの弧状セグメ
ント21を連結板22によって連結すると共に、その連結板
22を介して磁石231を有する磁石取付金具23を取り付け
てリングレール２を組み立て、そのリングレール２を磁
石231の吸着力により鋼管12の内周面11に吸着固定す
る。

なお、リングレール２の固定を確実にするために補助磁
石取付金具23の磁石231を鋼管１の内周面11に吸着さ
せ、補助磁石取付金具23で支持固定する。

次に、このリングレール２上に走行装置３を設置する。
この場合において、走行装置本体31の走行用ピニオン31
bはリングレール２の案内レール部212の一方の側面に設
けられたラック213と噛合され、走行装置本体31のピニ
オン押付装置318のピニオン押付ローラ318cは、スプリ
ング318dによって走行用ピニオン側に付勢されて、案内
レール部212のもう一方の側面に圧接されている。ま
た、走行装置本体31の走行ローラ311はリングレール２
の水平レール部211上に転接されている。

また、走行装置本体31の前・後端に設けられた走行案内
装置32の案内台支持ローラ323はリングレール２の案内
レール部212の上面に載置状態に転接され、走行案内台3
21を支持し、一対の案内ローラ324はリングレール２の
案内レール部212の両側面と転接されている。

一方、携行装置４はその携行台車42の車輪41を鋼管１の
内周面11の被測定面に密着させる。その押付け力は圧縮
バネ48によって行われる。すなわち圧縮バネ48は連結ア
ーム45を支持アーム47に沿って被測定面側へ押し付け、
連結アーム45に連結された携行台車42を被測定面上に密
着させる。しかも、携行台車42は第１の水平軸44により
連結アーム45に枢支された方形のフレーム43内で第１の
水平軸44に対し直交方向に設けられた第２の水平軸46に
より枢支されているので、フレーム43は第１の水平軸44
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、携行台車42は第２の水平軸46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５は
このように自動調整される携行台車42に垂直に保持さ
れ、かつ被測定面から一定の間隔に保持されるので、そ
の後の携行台車42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、走行
装置３を鋼管１の内周面に沿って円周方向に走行させ
る。この場合、直流モータ313を駆動させると、その回
転力はギヤボックス314及び伝動歯車機構315を介して走
行用ピニオン316に伝達される。その走行用ピニオン316
が回転すると、走行用ピニオン316が噛合しているリン
グレール２のラック213によって走行用ピニオン316の回
転力が直線運動に変換されて走行装置３はリングレール
２上を走行する。このとき、走行案内装置32の一対の案
内ローラ324がリングレール２の案内レール部212を挾持
状態で回転することによって、走行装置３は案内レール
部212に案内されて水平レール部212を走行し、鋼管１の
内周面11に沿って円周方向に走行することになる。これ
に伴い、携行装置４も磁歪センサ５を上記の保持関係を
維持しつつ走行装置３と共に移動するので、鋼管１の内
周面11の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。

なお、主応力の方向および大きさは磁歪センサ５の出力
が最大となる位置をエンコーダ317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。

なお、この実施例では直流モータ313の駆動によって走
行装置３を走行させるようにしているが、直流モータ31
3を設けず、手動操作によって走行装置３を走行させる
ようにしてもよいことは勿論である。

［考案の効果］ この考案は以上説明したように、鋼管内の測定位置で三
つの弧状セグメントを組み立ててリングレールを形成
し、鋼管の内周面の適宜測定位置に固定し、そのリング
レール上を走行装置を走行させ、その走行装置に取り付
けられた２軸の互いに直角方向の水平軸を有する携行装
置によって磁歪センサを鋼管の内周面の被測定面に対し
て垂直に自動調整し、かつ被測定面から一定の間隔に保
持しつつ周回させるようにしたので、鋼管の内周面に対
して磁歪応力測定をその円周方向に非接触で連続的に能
率よく行うことができ、しかも高精度に実施することが
できる。また、鋼管が埋設された使用状態で実施できる
ので、きわめて実用的であるという効果も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す縦断側面図、第２図は
リングレール上の磁歪応力測定装置を示す平面図、第３
図は走行装置を示す正面図、第４図は第２図のIV-IV線
断面図、第５図は第２図のV-V線断面図、第６図は鋼管
に装着されたリングレールを示す平面図である。 １…鋼管、２…リングレール、３…走行装置、４…携行
装置、５…磁歪センサ、11…内周面、21…弧状セグメン
ト、31…走行装置本体、32…走行案内装置、44…第１の
水平軸、46…第２の水平軸、211…水平レール部、213…
案内レール部、231…磁石、311…走行ローラ、324…案
内ローラ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】水平レール部と該水平レール部の上面略中
   央に立設された案内レール部と該水平レール部の下面に
   取り付けられ、管の内周面に吸着する磁石とを有する複
   数個の弧状セグメントを組み立ててなるリングレール
   と、リングレール上を走行自在な走行装置と、走行装置
   に取り付けられ、２軸の互いに直角方向の水平軸を介し
   て揺動自在に連結された携行装置と、該携行装置に被測
   定面から一定の間隔に垂直に保持された磁歪センサとか
   らなり、 前記走行装置はリングレールの水平レール部上を走行す
   る走行ローラを有する走行装置本体と、走行装置本体に
   連結され、リングレールの案内レール部を左右から挾み
   込む少なくとも一対の案内ローラを有する走行案内装置
   とを備えてなることを特徴とする磁歪応力測定装置。