JPH11304603A - 残留応力測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械要素上の切り出し対象部分を小区域に限
定することにより切断解放法の広範な機械、機器等への
適用を可能にし、切り出し後の補修において機械要素内
に過大な残留応力を生じさせないこと。 【解決手段】 本発明方法は測定対象の機械要素の表面
にひずみゲージを貼付する工程（No.１）、機械要素の
ひずみの初期値を記憶する工程（No.２）、ひずみゲー
ジの周囲を放電加工法を用いて切断する工程（No.
３）、機械要素の切断時、ひずみゲージから与えられる
抵抗の変化に基づいてひずみを測定する工程（No.
４）、得られたひずみの値とひずみの初期値とに基づい
て残留応力を算出する工程（No.５）、機械要素内に残
る切断に伴う痕を圧接法または電気加熱圧着法を用いて
補修する工程（No.６）からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は機械、機器および構
造物等に存在する残留応力を測定するための方法および
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】機械、機器および構造物等の残留応力を
測定する方法として、Ｘ線回折を用いる方法ならびに切
断解放法と呼ばれる測定対象の機械要素表面に貼付した
ひずみゲージの周囲をひずみゲージと共に小片（以下、
チップと称する）として切り出し、解放されるひずみか
ら残留応力を計算により求める方法が知られている。こ
れらの方法のうち、Ｘ線回折による残留応力測定方法は
材料の結晶組織の状態、たとえば結晶粒径の大きさおよ
び結晶配向の影響を受けるために測定した値のばらつき
が大きく、測定精度が良好でないという難点がある。

【０００３】一方、切断解放法による残留応力の測定は
ひずみゲージの周囲を切断するために機械等の一部が失
われる破壊的測定方法となり、実機そのものへの適用は
難しい。特に、チップへの切り出しは鋸あるいはワイヤ
カットに依存することから、直線的に切断され、測定後
は原型をとどめることができない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】切断解放法による残留
応力の測定は測定対象の機械要素表面にひずみゲージを
貼付し、その周囲を切断して解放されたひずみを測定し
て残留応力を求めることから機械要素表面に無用な加工
傷が生じ易く、また除去した部分は切り出し痕として残
ってしまう。このような切り出し痕等が機械要素表面に
そのまま残ることは許されず、実機への切断解放法の適
用には限界がある。

【０００５】特に、機械要素が流体と接している場合、
こうした切り出し痕を通過する流体に渦を生じさせ、機
器の流体性能を大きく損ねることから、切り出し痕を残
さない万全な補修が求められるが、要求を満たすことは
容易ではない。さらに、機械要素が高い応力のもとにあ
るときも、そこを起点として微少なき裂が発生し、機械
要素に破壊が生じる可能性があり、また荷重が繰り返し
負荷される機械要素においても疲労のためにそこを起点
として微小なき裂が発生し、その成長によって機械要素
が破壊する危険性があることなどから、切り出し痕を残
さない補修が求められるが、これを満たすことは容易で
はない。

【０００６】また、こうした切り出し痕を残さないのと
同時に、残留応力測定後の機械、機器等の運転中の安全
を確保するには補修を行った後に除去した部分に過大な
引張り残留応力を生じさせないことが重要であるが、適
切な補修の仕方を見出すまでに至っていない。

【０００７】そこで、本発明の目的は機械要素上の切り
出し対象部分を小区域に限定することにより切断解放法
の広範な機械、機器等への適用を可能にし、切り出し後
の補修において機械要素内に過大な残留応力を生じさせ
ない残留応力測定方法および装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に様々な方法を研究した結果、次の工程を順次行うこと
が望ましいことを見出した。すなわち、測定対象の機械
要素の表面にひずみゲージを貼付する工程、機械要素の
ひずみの初期値を記憶する工程、ひずみゲージの周囲を
放電加工法を用いて切断する工程、機械要素の切断時、
ひずみゲージから与えられる抵抗の変化に基づいてひず
みを測定する工程、得られたひずみの値とひずみの初期
値とに基づいて残留応力を算出する工程、機械要素内に
残る切断に伴う痕を圧接法または電気加熱圧着法を用い
て補修する工程を順次行うものである。

【０００９】この方法においては放電加工法によって行
うためにひずみゲージの切り出し対象が周囲の小区域に
限定され、切り出し対象が拡大する懸念が全くなく、広
範な機械、機器に対して切断解放法を適用できることが
確認された。また、切り出し後に補修を実施しても、機
械要素内に過大な残留応力が生じないことも確められ
た。

【００１０】さらに、ひずみゲージの周囲を放電加工す
るにあたり、小さい曲率を保って形成されるワイヤ電極
を用いて半球状のチップを得るように加工する方法が望
ましいことを見出した。

【００１１】この方法においては小さい曲率を有するワ
イヤ電極を用いて放電加工するので、切り出し対象がひ
ずみゲージの周囲の小区域に限定することができ、簡便
に切断解放法を利用し得ることが確められた。

【００１２】また、ひずみゲージの周囲を放電加工する
にあたり、直線状のワイヤ電極を用いて円錐状のチップ
を得るように加工する方法が望ましいことを見出した。

【００１３】この方法においては直線状のワイヤ電極を
用いて放電加工するので、切り出し対象をひずみゲージ
の周囲の小区域に限定することができ、簡便に切断解放
法を利用し得ることが確められた。

【００１４】さらに、ひずみゲージの周囲を放電加工す
るにあたり、コ字状のワイヤ電極を用いて直方体のチッ
プを得るように加工する方法が望ましいことを見出し
た。

【００１５】この方法においてはコ字状のワイヤ電極を
用いて放電加工するので、切り出し対象をひずみゲージ
の周囲の小区域に限定することができ、簡便に切断解放
法を利用し得ることが確められた。

【００１６】また、ひずみゲージの周囲を放電加工する
にあたり、角柱形状に形成されるワイヤ電極を用いてひ
ずみゲージを取り囲む溝を刻設する方法が望ましいこと
を見出した。

【００１７】この方法においては角柱形状のワイヤ電極
を用いて放電加工するので、切り出し対象をひずみゲー
ジの周囲の小区域に限定することができ、簡便に切断解
放法を利用し得ることが確められた。

【００１８】さらに、好ましい方法として、ひずみゲー
ジの周囲を放電加工するにあたり、中空の角形電極を用
いてひずみゲージを取り囲む溝を刻設し、さらにＬ字形
のワイヤ電極を用いて直方体のチップを得るように加工
する方法を確認した。

【００１９】この方法においては中空の角形電極および
Ｌ字形のワイヤ電極を用いて放電加工するので、切り出
し対象をひずみゲージの周囲の小区域に限定することが
でき、簡便に切断解放法を利用し得ることが確められ
た。

【００２０】また、好ましい方法として、ひずみゲージ
の周囲を放電加工するにあたり、環状の電極を用いてひ
ずみゲージを取り囲む溝を刻設する方法を確認した。

【００２１】この方法においては環状の電極を用いて放
電加工するので、切り出し対象をひずみゲージの周囲の
小区域に限定することができ、簡便に切断解放法を利用
し得ることが確められた。

【００２２】さらに、好ましい方法として、ひずみゲー
ジの周囲を放電加工するにあたり、円筒状の中実電極を
用いてひずみゲージの中心部に孔を穿つ方法を確認し
た。

【００２３】この方法においては円筒状の中実電極を用
いて放電加工するので、切り出し対象をひずみゲージの
周囲の小区域に限定することができ、簡便に切断解放法
を利用し得ることが確められた。

【００２４】また、ひずみゲージの周囲の切断された切
り出し痕を補修するにあたり、切り出し痕と同一の形状
で、かつほぼ同一の寸法を有するプラグを用意し、切り
出し痕にプラグを回転圧接により埋め込む方法が望まし
いことを見出した。

【００２５】この方法においては回転圧接により切り出
し痕と同一の形状で、ほぼ同一の寸法を有するプラグを
切り出し痕に埋め込むので、予め適切な寸法のプラグを
用意することで、機械要素内に過大な残留応力が生じな
いことが確認された。

【００２６】さらに、予め用意したプラグを用いること
で、素早く補修を完了させることが可能なことも確めら
れた。

【００２７】また、切り出し痕を回転対称の任意形状に
追加加工し、この追加加工された切り出し痕と同一の形
状で、かつほぼ同一の寸法を有するプラグを用意し、切
り出し痕にプラグを回転圧接により埋め込む方法が望ま
しいことを見出した。

【００２８】この方法においては切り出し痕を回転対称
となるように追加加工するので、切り出し痕が回転対称
とならないときも、追加加工により回転対称とすること
ができ、回転圧接により切り出し痕にプラグを埋め込む
ことが可能であることが確認された。

【００２９】さらに、ひずみゲージの周囲の切断された
切り出し痕を補修するにあたり、切り出し痕と同一の形
状で、かつほぼ同一の寸法を有するプラグを用意し、切
り出し痕にプラグを電気加熱圧着により埋め込む方法が
望ましいことを見出した。

【００３０】この方法においては回転圧接によるプラグ
補修方法が適用できない場合も、電気加熱圧着により切
り出し痕と同一の形状で、ほぼ同一の寸法を有するプラ
グを切り出し痕に埋め込むことが可能であることが確認
された。

【００３１】また、上記課題を解決するために、望まし
くは残留応力測定装置は、機械要素の表面に貼付したひ
ずみゲージの周囲を放電加工法により切断するチップ加
工装置と、ひずみゲージから与えられるひずみの値を計
算器内に取り込む入力処理手段と、取り込まれたひずみ
データを記憶するデータ記憶手段と、測定されたひずみ
の値とひずみの初期値とに基づいて所定の演算を行い、
残留応力を算定するデータ処理手段と、チップ切り出し
痕を圧接法または電気加熱圧着法により補修する補修装
置とを備える。

【００３２】

【発明の実施の形態】（実施例１）機械要素は図２に示
す形状の２個の環状の部材１１ａ、１１ｂを溶接で一体
に接合した。部材１１ａ、１１ｂの寸法は各々内径ｄが
５０００mm、高さｈが１０００mm、厚さｔが４０mmであ
る。部材１１ａ、１１ｂは溶接施工後、溶接部１２によ
って一体に接合された。機械要素の全高さＴｈは２００
０mmである。

【００３３】残留応力の測定は図１に示す工程に基づい
て実施した。すなわち、これはひずみゲージ貼付（No.
１）→初期値記憶（No.２）→切断加工（No.３）→ひず
み測定（No.４）→残留応力算出（No.５）→切り出し痕
補修（No.６）の順に行う工程である。

【００３４】初めに、溶接部１２の周囲の残留応力を測
定するために部材１１ａ、１１ｂの表面にひずみゲージ
１３を貼付した（No.１工程）。このひずみゲージ１３
の貼付後に後記の計算機内の入力処理手段およびデータ
記憶手段とひずみゲージ１３との間をリード線によって
接続し、ひずみの値を零として初期値を記憶させた（N
o.２工程）。

【００３５】次に、図３に示すように部材１１ａからひ
ずみゲージ１３の周囲の一部を後に詳述されるチップ加
工装置でチップ１４を切り出した（No.３工程）。この
チップ１４の大きさは長さｌ、幅ｗおよび厚さｔがそれ
ぞれ１０mm、１０mmおよび５mmである。このチップ１４
を切り出した後、ひずみを測定し、このひずみ測定値を
入力処理手段を介してデータ記憶手段に記憶させた（N
o.４工程）。次に、得られたひずみの値と、先に記憶し
た初期値とに基づいて後記のデータ処理手段によって処
理し、残留応力を求めた（No.５工程）。

【００３６】図４にこの処理で得られた残留応力の分布
の一例を示す。この後、チップ１４を切り出した部材１
１ａの表面に残ったチップ切り出し痕は後に詳述される
補修装置を用いて同じ材料のプラグを埋めて補修した
（No.６工程）。

【００３７】図５に本実施例で用いた残留応力測定装置
の構成を示している。この残留応力測定装置はチップ加
工装置１５、入力処理手段１６、データ記憶手段１７、
データ処理手段１８および補修装置１９から構成されて
いる。チップ加工装置１５は後記の放電加工法を用いて
チップを切り出すことが可能である。また、入力処理手
段１６はひずみゲージ１３の出力であるブリッジ回路の
抵抗値に基づくひずみの値を計算機内に取り込む。

【００３８】さらに、データ記憶手段１７はデータ入力
手段１６で取り込まれたひずみデータをファイルに記憶
する。また、データ処理手段１８は測定されたひずみの
値と初期値とに基づいて所定の演算を行い、残留応力を
算出する。

【００３９】さらに、補修装置１９は後記の圧接法を用
いてチップ切断後の切り出し痕を補修することが可能で
ある。

【００４０】この実施例１の方法によれば、切り出し対
象部分を放電加工法を用いて小区域に限定することがで
き、広範な機械、機器等に切断解放法を適用することが
可能であることが確認された。

【００４１】（実施例２）さらに、残留応力を測定する
ためのチップ切断加工は次の放電加工を用いて実施し
た。すなわち、図６（ａ）に示す小さい曲率を保って形
成されるワイヤ電極２０をひずみゲージ１３を中心とし
て回転させ、図６（ｂ）に示すような半球状のチップ２
１を得るように加工した。このとき、チップ２１の切り
出しで残留応力が解放されるためにひずみゲージ１３の
抵抗の変化をブリッジ回路で測定し、残留応力を算出す
ることができた。

【００４２】（実施例３）また、異なる放電加工による
チップ切断加工では図７（ａ）に示す直線状のワイヤ電
極２２をひずみゲージ１３を中心として回転させ、図７
（ｂ）に示すような円錐状のチップ２３を得るように加
工した。このとき、チップ２３の切り出しで残留応力が
解放されるためにひずみゲージ１３の抵抗の変化をブリ
ッジ回路で測定し、残留応力を算出することができた。

【００４３】（実施例４）さらに、異なる放電加工によ
るチップ切断加工では図８（ａ）に示すコ字状のワイヤ
電極２４を図８（ｂ）に示すように切断加工する部材の
表面に対して鉛直方向ｗ、表面と平行な方向ｘ、表面に
対して鉛直方向ｙの順に運び、図８（ｃ）に示すような
直方体のチップ２５を得るように加工した。チップ２５
の切り出しで残留応力が解放されるためにひずみゲージ
１３の抵抗の変化をブリッジ回路で測定し、残留応力を
算出することができた。

【００４４】（実施例５）残留応力を測定するためのチ
ップ切断加工はチップを切り出す方法に代わる次の放電
加工を用いて実施した。図９（ａ）に示す角柱形状に形
成したワイヤ電極２６を切断加工する部材２７の表面と
平行に運び、図９（ｂ）に示すようにひずみゲージ１３
を中心に溝２８を刻んだ。このとき、溝２８の刻設で残
留応力が解放されるためにひずみゲージ１３の抵抗の変
化をブリッジ回路で測定し、残留応力を算出することが
できた。

【００４５】（実施例６）上記と異なる放電加工による
チップ加工では図１０（ａ）に示す銅で製作した中空の
角形電極２９を用意し、図１０（ｂ）に示す切断加工す
る部材２７の表面に対して電極２９を鉛直方向に運び、
ひずみゲージ１３を中心に溝３０を刻んだ。次に、図１
１（ａ）に示すＬ字形のワイヤ電極３１を用意し、図１
１（ｂ）に示す溝３０に合わせてワイヤ電極３１を位置
決めした。次に、ワイヤ電極３１を図１２（ａ）に示す
ように部材２７の表面に対して平行に運び、図１２
（ｂ）に示すような直方体のチップ３２を得るように加
工した。

【００４６】このとき、チップ３２の切り出しで残留応
力が解放されるためにひずみゲージ１３の抵抗の変化を
ブリッジ回路で測定し、残留応力を算出することができ
た。

【００４７】この方法による利点はチップ３２の大き
さ、ひずみゲージ１３の位置等が常に一定することであ
る。これにより残留応力の測定精度をより向上させるこ
とが可能になる。

【００４８】（実施例７）別の放電加工によるチップ切
断加工では図１３（ａ）に示す銅で製作した環状の電極
３３を用意し、図１３（ｂ）に示す切断加工する部材２
７の表面に対して電極３３を鉛直方向に運び、ひずみゲ
ージ１３を中心に環状溝３４を刻んだ。このとき、溝３
４の刻設で残留応力が解放されるためにひずみゲージ１
３の抵抗の変化をブリッジ回路で測定し、残留応力を算
出することができた。

【００４９】この方法による利点は円筒状電極３３によ
り溝３４の加工が一定することである。また、溝３４の
加工が迅速に実施でき、短時間のうちに必要なデータを
得ることが可能である。

【００５０】（実施例８）さらに、異なる放電加工によ
るチップ切断加工では図１４（ａ）に示す円筒状の中実
電極３５を用意し、図１４（ｂ）に示す切断加工する部
材２７の表面に対して電極３５を鉛直方向に運び、ひず
みゲージ１３の中心部に孔３６を加工した。このとき、
孔３６の加工で残留応力が解放されるためにひずみゲー
ジ１３の抵抗の変化をブリッジ回路で測定し、残留応力
を算出することができた。

【００５１】この方法による利点は円形棒状の電極３５
により孔３６の加工が一定することである。また、孔３
６の加工が迅速に実施でき、短時間のうちに必要なデー
タを得ることが可能である。

【００５２】（実施例９）チップ切断加工で部材の表面
に残された半球形痕、円錐形痕、円形溝形痕等は次の回
転圧接法により補修した。すなわち、図１５（ａ）に示
すプラグ３７は予め半球形痕の半径とほぼ同一の半径で
製作される。この半径ｒで製作した半球プラグ３７を図
１５（ｂ）に示すように回転させながら、半球形痕３８
に押し付け、そこに埋め込んだ。半球プラグ３７の外面
と半球形痕３８の内面との間に回転により摩擦が生じ、
このときの発熱により焼き付きと同じ原理で半球プラグ
３７が高温となり、冷却されたとき、そこに固く埋め込
まれる。このような回転圧接法による固定を確実にする
ためには半球プラグ３７の材料は部材２７の材料と同一
材料にすることが望ましい。また、寸法は同一寸法とす
るが、僅かにしまりばめとなるように適切な値を選択す
るのが望ましい。

【００５３】この後、部材２７の表面から突出している
部分を図１６（ａ）に示すように切断し、この切断部を
やすりおよびサンドペーパ等の切削部材で仕上げて図１
６（ｂ）に示す部材２７の表面と面一の面３９を得るこ
とができた。

【００５４】本実施例で用いられた補修装置１９の構成
を図１７（ａ）（ｂ）に示している。図１７（ａ）に示
すように、この補修装置１９はモータ、主軸等を内蔵し
た本体部４０、本体部４０を支える脚４１、主軸の先端
で半球プラグ３７をつかむチャック４２、プラグ押し付
け用ハンドル４３から構成される。モータが回転する
と、図１７（ｂ）に示すように主軸の先端で半球プラグ
３７が回転し、真下に位置決めされた半球形痕３８にそ
の先端を押し付けることができる。

【００５５】本実施例の方法によれば、チップ切り出し
痕が放電加工によるものであり、しかも同一寸法による
プラグを埋め込むものであるから、過大な残留応力が生
じないことが確認された。また、予め用意したプラグを
用いることにより素早く補修を完了させることが可能な
ことも確かめられた。

【００５６】（実施例１０）円錐形痕、環状溝形痕およ
び円柱形痕は図１８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す円錐形
痕、環状溝形痕および円柱形痕とそれぞれ同一の形状
で、ほぼ同一の寸法を有する円錐プラグ４４、環状プラ
グ４５および円柱プラグ４６を用いて補修した。補修方
法は実施例９と同様な回転圧接法により実施した。いず
れもチップ切り出し痕の周囲に過大な残留応力が生じし
ていないことが確認された。

【００５７】（実施例１１）圧接法が適用できない直方
体形痕は直方体プラグを用いる電気加熱圧着法により補
修した。すなわち、図１９（ａ）に示すプラグ４７は予
め直方体形痕と同一寸法で製作した。この直方体プラグ
４７を図１９（ｂ）に示すように通電状態を保ちなが
ら、直方体形痕４８に押し付け、そこに埋め込んだ。

【００５８】直方体プラグ４７と直方体形痕４８との接
触部は拡大してみると、図２０に示すように表面全体が
一様に接触しているのではなく、接触点４９のみが接触
している。通電状態が保持されるとき、接触点４９では
電流が流れるが、電気抵抗が高いためにジュール熱が発
生する。この加熱により直方体プラグ４７の温度が上昇
してその周囲が溶着し、直方体プラグ４７と直方体形痕
４８とが接合されて直方体プラグ４７が固く埋め込まれ
る。この後、部材の表面から突出している部分を切断
し、この切断部を仕上げて部材の表面と面一の面を得る
ことができた。

【００５９】本実施例で用いられた補修装置１８の構成
を図２１に示している。この補修装置１８は電源ユニッ
ト５０と、電極５１とから構成される。電源ユニット５
０が投入されると、直方体プラグ４７から部材２７に電
流が流れ、直方体プラグ４７が加熱される。この加熱に
より直方体形痕４８と嵌合している直方体プラグ４７を
溶着させることができる。この加熱中、直方体プラグ４
７は部材２７に対して一定の圧力で押し付け、部材間の
密着を良好に保つのが望ましい。

【００６０】なお、先に述べた圧接法で用いる半球プラ
グ３７、円錐プラグ４４、環状プラグ４５および円柱プ
ラグ４６はこの電気加熱圧着法を用いてそれぞれのチッ
プ切り出し痕に埋め込むことができる。

【００６１】（実施例１２）直方体形痕を圧接法を用い
て補修する方法を研究した。この方法はチップ切断加工
後に残る直方体形痕を回転圧接法が適用可能になるよう
に追加加工するものである。部材には、当初、図２２
（ａ）に示す直方体形痕４８が残されている。ワイヤ電
極（図６（ａ）参照）を用いて図２２（ｂ）に示す回転
対称の半球形痕５２とするために放電加工を行った。次
に、得られた半球形痕５２に図２２（ｃ）に示す回転対
称に用意した追加加工した半球形痕５２と同一の形状
で、ほぼ同一の寸法を有する半球プラグ３７を合わせ、
回転させながら半球形痕５２に押し付け、そこに埋め込
んだ。

【００６２】この放電加工により半球形痕５２に追加加
工する方法により回転圧接法を使用することができ、切
断加工で切り出すチップ形状が様々に変わるときも、主
軸の先端のチャック４２に埋め込むプラグを保持し、プ
ラグをチップ切り出し痕に押し付けて簡単に補修するこ
とが可能な上述した補修装置を用いることが可能になっ
た。

【００６３】（実施例１３）切り出し痕が薄く、プラグ
で埋める方法によらない補修の仕方を研究した。一般
に、極く表面に近い部分の残留応力を測定するにはひず
みゲージの周囲を薄く切り出す必要がある。この場合、
切り出し痕は、図２３（ａ）に示すように表面に近い一
部がひずみゲージ１３と共に除去された平坦な部分５３
となる。

【００６４】また、一般に、溶接継手の接合部は周囲よ
りも溶接金属が高く盛られるためにこの部分の残留応力
を測定する場合には平坦な切り出し痕は周囲と比較して
大きい凹面とならない。

【００６５】このような場合の補修の仕方として、図２
３（ｂ）に示すように切り出し痕を埋めるのではなく、
平坦な部分５３との境界部Ｚを形状の不連続をなくすよ
うに削り落としするのが応力集中を緩和するうえで望ま
しいことが確かめられた。

【００６６】この削り落としはグラインダで容易に可能
で、また削り落としが少ないときはやすりで加工しても
よい。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば放電
加工を用いてチップを切り出すので、機械要素上の切り
出し対象部分を小区域に限定することができ、広範な機
械、機器等に対して切断解放法を適用することが可能で
ある。

【００６８】また、圧接または電気加熱圧着によりチッ
プ切り出し痕に適切な寸法のプラグを埋め込むので、機
械要素内に過大な残留応力が生じるのを防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による残留応力測定方法を示す工程図。

【図２】本発明の測定方法で用いられた機械要素を示す
斜視図。

【図３】図２の機械要素から切り出したチップを示す斜
視図。

【図４】本発明の測定方法で得られた残留応力の分布を
示すための図。

【図５】本発明による残留応力測定装置を示すブロック
図。

【図６】（ａ）は放電加工用ワイヤ電極を示す正面図。
（ｂ）は（ａ）の電極で加工されるチップ形状を示す斜
視図。

【図７】（ａ）は放電加工用ワイヤ電極を示す正面図。
（ｂ）は（ａ）の電極で加工されるチップ形状を示す斜
視図。

【図８】（ａ）は放電加工用ワイヤ電極を示す斜視図。
（ｂ）は加工手順を示すための図。（ｃ）は（ａ）の電
極で加工されるチップ形状を示す斜視図。

【図９】（ａ）は放電加工用ワイヤ電極を示す斜視図。
（ｂ）は（ａ）の電極で部材に加工される溝を示す斜視
図。

【図１０】（ａ）は放電加工用ワイヤ電極を示す斜視
図。（ｂ）は（ａ）の電極で部材に加工される溝を示す
斜視図。

【図１１】（ａ）は放電加工用ワイヤ電極を示す斜視
図。（ｂ）は（ａ）の電極を位置決めする様子を示す斜
視図。

【図１２】（ａ）はワイヤ電極による放電加工の一過程
を示す断面図。（ｂ）は放電加工されるチップ形状を示
す斜視図。

【図１３】（ａ）は放電加工用環状電極を示す斜視図。
（ｂ）は（ａ）の電極で部材に加工される溝を示す斜視
図。

【図１４】（ａ）は放電加工用中実電極を示す斜視図。
（ｂ）は（ａ）の電極で部材に加工される孔を示す斜視
図。

【図１５】（ａ）は圧接用半球プラグを示す正面図。
（ｂ）は（ａ）の半球プラグを回転圧接する様子を示す
断面図。

【図１６】（ａ）は半球プラグの突出部分を切断する様
子を示す斜視図。（ｂ）は切断後の面を示す斜視図。

【図１７】（ａ）は本発明寸法で用いられる補修装置を
示す立面図。（ｂ）は位置決めの一過程を示す斜視図。

【図１８】（ａ）は円錐プラグを示す正面図。（ｂ）は
環状プラグを示す斜視図。（ｃ）は円柱プラグを示す斜
視図。

【図１９】（ａ）は直方体プラグを示す正面図。（ｂ）
は直方体プラグを電気加熱圧着する様子を示す断面図。

【図２０】直方体プラグとチップ切り出し痕との接触面
を拡大して示す摸式図。

【図２１】本発明方法で用いられる補修装置を示す斜視
図。

【図２２】（ａ）は加工前の切り出し痕を示す斜視図。
（ｂ）は追加加工された切り出し痕を示す斜視図。
（ｃ）は回転圧接のための位置決めの一過程を示す斜視
図。

【図２３】（ａ）はひずみゲージ周囲の表面近くを取り
除く測定方法の説明図。（ｂ）は測定後の補修方法の説
明図。

【符号の説明】

１１ａ、１１ｂ、２７ 部材 １３ ひずみゲージ １５ チップ加工装置 １６ 入力処理手段 １８ データ処理手段 １９ 補修装置 ２０、２２、２４、２６、３１ ワイヤ電極 ２９ 角形電極 ３３ 環状電極 ３７ 半球プラグ ４０ 本体部 ４１ 脚 ４４ 円錐プラグ ４５ 環状プラグ ４６ 円柱プラグ ４７ 直方体プラグ ５０ 電源ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 齋藤 雄二 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 角谷 利恵 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象の機械要素の表面にひずみゲー
   ジを貼付する工程、該機械要素のひずみの初期値を記憶
   する工程、前記ひずみゲージの周囲を放電加工法を用い
   て切断する工程、前記機械要素の切断時、前記ひずみゲ
   ージから与えられる抵抗の変化に基づいてひずみを測定
   する工程、得られたひずみの値と前記ひずみの初期値と
   に基づいて残留応力を算出する工程、該機械要素内に残
   る切断に伴う痕を圧接法または電気加熱圧着法を用いて
   補修する工程からなる残留応力測定方法。
2. 【請求項２】 前記ひずみゲージの周囲を放電加工する
   にあたり、小さい曲率を保って形成されるワイヤ電極を
   用いて半球状のチップを得るように加工したことを特徴
   とする請求項１記載の残留応力測定方法。
3. 【請求項３】 前記ひずみゲージの周囲を放電加工する
   にあたり、直線状のワイヤ電極を用いて円錐状のチップ
   を得るように加工したことを特徴とする請求項１記載の
   残留応力測定方法。
4. 【請求項４】 前記ひずみゲージの周囲を放電加工する
   にあたり、コ字状のワイヤ電極を用いて直方体のチップ
   を得るように加工したことを特徴とする請求項１記載の
   残留応力測定方法。
5. 【請求項５】 前記ひずみゲージの周囲を放電加工する
   にあたり、角柱形状に形成されるワイヤ電極を用いて該
   ひずみゲージを取り囲む溝を刻設するようにしたことを
   特徴とする請求項１記載の残留応力測定方法。
6. 【請求項６】 前記ひずみゲージの周囲を放電加工する
   にあたり、中空の角形電極を用いて該ひずみゲージを取
   り囲む溝を刻設し、さらにＬ字形のワイヤ電極を用いて
   直方体のチップを得るように加工したことを特徴とする
   請求項１記載の残留応力測定方法。
7. 【請求項７】 前記ひずみゲージの周囲を放電加工する
   にあたり環状の電極を用いて該ひずみゲージを取り囲む
   溝を刻設するようにしたことを特徴とする請求項１記載
   の残留応力測定方法。
8. 【請求項８】 前記ひずみゲージの周囲を放電加工する
   にあたり、円筒状の中実電極を用いて該ひずみゲージの
   中心部に孔を穿つようにしたことを特徴とする請求項１
   記載の残留応力測定方法。
9. 【請求項９】 前記ひずみゲージの周囲の切断された切
   り出し痕を補修するにあたり、該切り出し痕と同一の形
   状で、かつほぼ同一の寸法を有するプラグを用意し、前
   記切り出し痕に該プラグを回転圧接により埋め込むよう
   にしたことを特徴とする請求項１記載の残留応力測定方
   法。
10. 【請求項１０】 前記切り出し痕を回転対称の任意形状
    に追加加工し、この追加加工された切り出し痕と同一の
    形状で、かつほぼ同一の寸法を有するプラグを用意し、
    該切り出し痕に前記プラグを回転圧接により埋め込むよ
    うにしたことを特徴とする請求項９記載の残留応力測定
    方法。
11. 【請求項１１】 前記ひずみゲージの周囲の切断された
    切り出し痕を補修するにあたり、該切り出し痕と同一の
    形状で、かつほぼ同一の寸法を有するプラグを用意し、
    前記切り出し痕に該プラグを電気加熱圧着により埋め込
    むようにしたことを特徴とする請求項１記載の残留応力
    測定方法。
12. 【請求項１２】 機械要素の表面に貼付したひずみゲー
    ジの周囲を放電加工法により切断するチップ加工装置
    と、前記ひずみゲージから与えられるひずみの値を計算
    器内に取り込む入力処理手段と、取り込まれたひずみデ
    ータを記憶するデータ記憶手段と、測定されたひずみの
    値とひずみの初期値とに基づいて所定の演算を行い、残
    留応力を算定するデータ処理手段と、チップ切り出し痕
    を圧接法または電気加熱圧着法により補修する補修装置
    とを備えてなる残留応力測定装置。