JPS6123776Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は磁性材料に応力が作用すると、その応
力に関連して、その磁性材料の鉄損が変化するこ
とを利用して、組立構造物を締結している磁性材
料で作られたボルトの頭部の上面に押付けて鉄損
を測定し、その測定した鉄損より前記ボルトに作
用する軸力を求める軸力計に使用する軸力計用磁
気センサに関するものである。

一般に、ボルトで締結された構造物において、
特にその構造物が動的荷重を受ける場合には、ボ
ルトの疲労破断を防止するために、適正なボルト
の軸力管理が必要である。従つて、ボルトの軸力
を検出するには、トルクレンチを使用し、その締
付トルクを測定して、その締付トルクから軸力を
検出する方法、ダイヤルゲージ等を使用して締付
けたボルトの寸法変化を測定して軸力を検出する
方法及びストレンゲージを使用してボルトに作用
している応力又は締付トルクを測定して軸力を検
出する方法等が用いられている。しかし、これ等
の方法の内、トルクレンチやダイヤルゲージ等を
使用する方法は簡便で使い易いが、測定精度や信
頼性が劣り、またストレンゲージを使用する方法
は測定精度や信頼性は優れているが、測定方法が
複雑で熟練を要し、現場で使用し難いという欠点
があつた。そこで、磁性材料の鉄損とその磁性材
料に作用する応力の間に第１図又は第２図に示す
ような密接な関係があることを利用して、磁性材
料で作られたボルトの鉄損を測定して、その測定
した鉄損からそのボルトに作用している応力を求
め、その応力からボルトの軸力を求める、軸力計
用磁気センサ及び制御装置より成る軸力計が用い
られている。

第１図は磁性材料に作用する応力と鉄損の関係
を示したものであり、第２図は磁性材料に作用す
る応力と鉄損変化率の関係を示したものである。
ここに、鉄損変化率とは、磁性材料に応力が作用
していない時の鉄損をＷ₀、或る応力が作用した
時の鉄損をＷ_iとした時、Ｗ_ｉ−Ｗ_０／Ｗ_０×100（％）
で 表わしたものである。従つて、或る磁性材料につ
いて第１図又は第２図の関係を実験で求めておけ
ば、その磁性材料の鉄損を測定して、その磁性材
料に作用している応力を求めることができる。

通常、軸力計を用いて磁性材料で作られたボル
トの鉄損を測定して、その軸力を求めるには、ま
ず第３図に示すように、組立構造物１，１′を締
結してボルト２及びナツト３の内、ボルト２の頭
部の上面に軸力計用磁気センサ（以下、磁気セン
サと略記する）４を当接させて鉄損を測定する。
磁気センサ４はエポキシ等の液状合成樹脂を注型
（液体合成樹脂を型の中で重合固化させること）
して作られた本体５と、本体５の上部に埋込まれ
たレセプタクル６と、本体５の下部に埋込まれた
鉄損測定部７と、レセプタクル６と結合するプラ
グ８より構成されている。鉄損測定部７は、ほぼ
断面コの字形の鉄心９に一次コイル（励磁コイ
ル）１０、二次コイル（出力二次電圧コイル）１
１を巻いて構成され、鉄心９はそのコの字形の開
口部の２個の端面が本体５の底面を同一平面上に
あり、かつ外部に露出するように埋込まれてい
る。レセプタクル６は、複数個のピン１２を有
し、各ピン１２の下端には鉄損測定部７の一次コ
イル１０及び二次コイル１１の口出線１３，１
３′が接続され、本体５の上部にプラグ８と結合
する部分が露出するように埋込まれている。プラ
グ８はレセプタクル６と結合され、プラグ８のケ
ーブル１４，１４′は外部電源（図示せず）及び
制御装置（図示せず）に接続されている。従つ
て、ケーブル１４，１４′を外部電源及び制御装
置にそれぞれ接続し磁気センサ４の一次コイル１
０を交流励磁すると、鉄心９から磁束はボルト２
の頭部の表層を矢印の方向に流れ、再び鉄心９に
戻る閉回路を形成する。この場合、磁気センサ４
の一次コイル１０の励磁電流を制御して、鉄心９
に生ずる磁束を一定にし、二次コイル１１に誘起
される出力二次電圧を予め設定された設定電圧に
等しくして一定に保持し、一次コイル１０の励磁
電流と二次コイル１１の出力二次電圧を制御装置
の電力計に導入すれば、ボルト２の頭部の鉄損を
測定することができる。この測定された鉄損を軸
力計の制御装置の演算器に導入し、予め実験で求
めておいた第１図又は第２図の関係よりボルト２
に作用する応力を求め、その応力にボルト２のね
じ部の谷の断面積を乗じて、ボルト２の軸力を求
めることができる。しかし、ボルト２の頭部の上
面に磁気センサ４を押付けた場合に、ボルト２の
頭部の上面に刻印された浮出文字等の凹凸がある
と、磁気センサ４の底面の全面がボルト２の頭部
の上面と密着できないため、ボルト２の頭部の上
面と磁気センサ４の底面との接触面に空隙を生
じ、かつこの空隙がボルト２の頭部上面の凹凸の
状態によつて変化するため、その空隙の変化に伴
つてボルト２の頭部の表層を流れる磁束が変化
し、正しい鉄損を測定することができず、正しい
鉄損を測定するためには、磁気センサ４の底面と
ボルト２の頭部の上面とが完全に密着するよう
に、ボルト２の頭部の上面に浮出文字等の凹凸を
削除してボルト２の頭部の上面を平滑に加工しな
ければならないという欠点があつた。

本考案は上述の欠点を除去するためになされた
もので、磁気センサの底面に非金属の弾性体を固
着し、かつ鉄心の端面に対向する部分には高透磁
率の磁性粉末又は高透磁率の磁性液体を含有させ
た弾性部を設けボルトの頭部の上面に押付けるこ
とにより、弾性体及び弾性部がボルトの頭部の上
面の浮出文字等の凹凸に応じて弾性変形し、ボル
トの頭部の上面に磁気センサの底面が空隙なく密
着して、磁気回路を構成できるようにして、測定
精度及び信頼性を向上させ、操作が簡単で、かつ
現場で容易に使用できる軸力計用磁気センサを提
供するものである。

以下、本考案の一実施例を図面について詳細に
説明する。

第４図は本考案の一実施例の軸力計用磁気セン
サの正面要部断面図、第５図は第４図のＡ矢視
図、第６図は第４図のＢ−Ｂ断面図、第７図は本
考案の軸力計用磁気センサを凹凸のあるボルトの
頭部の上面に押付けた状態を示す正面要部断面図
である。

第３図乃至第７図において同一番号は同一部材
を示す。

第４図に示すように、本考案の軸力計用磁気セ
ンサ（以下、磁気センサと略記する）１５はエポ
キシ等の液体合成樹脂を注型して作られた本体５
と、本体５の底面に固着された弾性体１６と、本
体５の上部に埋込まれたレセプタクル６と、本体
５の下部に埋込まれた鉄損測定部７と、レセプタ
クル６に結合するプラグ８より構成されている。
第４図には本体５が円筒形の場合が示してある
が、本体５の形状は何も円筒形に限定されるもの
ではなく、任意の形状が可能である。

鉄損測定部７は第３図の場合と全く同じ構成を
有している。即ち、ほゞ断面コの字形の鉄心９
と、この鉄心９に巻かれた一次コイル１０及び二
次コイル１１より構成され、鉄心９はそのコの字
形の開口部の２個の端面が本体５の底面と同一平
面上に在り、かつ外部に露出するように配置され
ている。

弾性体１６はゴム又はエラストマー等の非金属
性の弾性体から成り、第４図及び第５図に示すよ
うに、鉄心９の２個の端面と対向する部分には高
透磁率の磁性粉末又は高透磁率の磁性液体を含有
させたスポンジ状の弾性部１７，１７′が固着さ
れている。

レセプタクル６は、本体５の上部にプラグ８と
結合する部分が露出するように埋込まれ、第４図
及び第６図に示すように複数個のピン１２を有
し、各ピン１２の下端には一次コイル１０及び二
次コイル１１の口出線１３，１３′が接続されて
いる。

プラグ８は、レセプタクル６に結合され、第３
図の場合と同様に、鉄損測定部７の一次コイル１
０及び二次コイル１１をケーブル１４，１４′を
介して外部電源及び制御装置に接続している。

本考案の磁気センサ１５は以上のような構成を
有するので、プラグ８のケーブル１４，１４′を
外部電源及び制御装置にそれぞれ接続し、鉄損測
定部７の一次コイル１０を交流励磁し、磁気セン
サ１５を把持して、その底面を、第７図に示すよ
うに、鉄損を測定しようとするボルト２′の頭部
の上面に押付けると、ボルト２′の頭部の上面に
浮出文字等の凹凸があつても、弾性体１６及び弾
性部１７，１７′がボルト２′の頭部の上面の凹凸
に応じて弾性変形するので、磁気センサ１５の底
面はボルト２′の頭部の上面と空隙なく密着する
ことになる。従つて、鉄損測定部７の鉄心９から
の磁束は、弾性部１７からボルト２′の頭部の表
層を矢印の方向に流れ、再び弾性部１７′から鉄
心９に戻る閉回路を形成し、第３図の場合と同様
にして、ボルト２′の鉄損を測定することができ
る。この測定された鉄損を軸力計の制御装置の演
算器に導入すれば前述のようにして、ボルト２′
の軸力を求めることができる。

なお、この場合、磁性粉末又は磁性流体が弾性
部１７，１７′より脱落又は流出して減少しても
容易に補給することができる。

また、鉄損測定部７の一次コイル１０及び二次
コイル１１の口出線１３，１３′はレセプタクル
６に接続され、本体５と共にエポキシ等の合成樹
脂で一体に注型されているので断線の恐れは全く
ない。

以上のように、本考案の軸力計用磁気センサ
は、本体の底面に鉄損測定部の鉄心と対向する部
分に高透磁率の弾性部を設けた弾性体を固着して
あるので、軸力計用磁気センサを鉄損を測定しよ
うとするボルトの頭部の上面に押付けた時に、そ
のボルトの頭部の上面に浮出文字等の凹凸があつ
ても、前記弾性体及び弾性部が、その凹凸に応じ
て弾性変形し、軸力計用磁気センサの底面とボル
トの頭部の上面が空隙なく密着するので、空隙に
よる磁束の変化が無くなり、鉄損の測定精度と信
頼性を向上させることができる。また、軸力計用
磁気センサは、鉄損測定部の一次コイルを交流励
磁し、本体を手で把持してボルトの頭部の上面に
押付けるだけで、そのボルトの鉄損を測定できる
ので操作が簡単で現場で容易に使用できる。ま
た、コイルの口出線の断線の恐れがないため長期
間の使用に耐えることができる等、その効果は大
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁性材料の応力と鉄損の関係を表わす
特性曲線図、第２図は磁性材料の応力と鉄損変化
率の関係を表わす特性曲線図、第３図はボルトの
頭部の上面に従来の軸力計用磁気センサを押付け
た場合の正面要部断面図、第４図は本考案の一実
施例の軸力計用磁気センサの正面要部断面図、第
５図は第４図のＡ矢視図、第６図は第４図のＢ−
Ｂ断面図、第７図は本考案の一実施例の使用状態
を示す正面要部断面図である。 ２′……ボルト、５……本体、６……レセプタ
クル、７……鉄損測定部、８……プラグ、９……
鉄心、１０……一次コイル、１１……二次コイ
ル、１２……ピン、１３，１３′……口出線、１
４，１４′……ケーブル、１５……軸力計用磁気
センサ、１６……弾性体、１７，１７′……弾性
部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 合成樹脂で注型された本体の上部にはレセプタ
   クルを、下部にはほぼ断面コの字形の鉄心と、こ
   の鉄心に巻かれた一次コイル及び二次コイルより
   成り、この一次コイル及び二次コイルの口出線を
   前記レセプタクルに接続するとともに、前記鉄心
   の開口部の二個の端面が前記本体の底面と同一平
   面上に在り、かつ外部に露出するように形成され
   た鉄損測定部を埋込んで配置し、前記本体の底面
   に非金属性の弾性体を固着し、この弾性体の前記
   鉄心の二個の端面と対向する部分に高透磁率の磁
   性粉末又は高透磁率の磁性液体を含有させた弾性
   部を設けたことを特徴とする軸力計用磁気セン
   サ。