JPS6232412B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、壁面に取付け、例えば壁面での流動
土砂穀物等の流動粉粒体から受ける垂直応力を検
出するための壁面土圧計に関するものである。

従来の土圧計は、第１図に示すように、受圧面
としての大径の一次ダイヤフラム１とひずみゲー
ジ２を接着した小径の二次ダイヤフラム３との二
重ダイヤフラム構造で、一次ダイヤフラム１と二
次ダイヤフラム３との間隙を小さくして水銀封入
室４を設けそこに水銀を封入してなり、受圧面に
かかる垂直荷重を流体圧に変換し、その流体圧に
より受圧面の微小変位を二つのダイヤフラム径比
のほぼ自乗に比例する拡大率で二次ダイヤフラム
３に伝達し、そのダイヤフラム３に接着されたひ
ずみゲージ２によつて感度よく検出できるように
構成されている。

また従来の土圧計の他の例としては、第２図に
示すように、有底円筒状のケース５と、この円筒
状ケース５の開口端側に冠着されるダイヤフラム
６との一次ダイヤフラム構造で、ダイヤフラム６
は中央部を厚く形成して受圧面部６ａとし、周辺
部を薄く形成して起歪部６ｂとし、更にその周縁
部を薄く形成して円筒状ケース５に取付けるため
の冠着部６ｃとし、起歪部６ｂの内面側にひずみ
ゲージ２を接着してなり、受圧面部６ａにかかる
垂直荷重を、起歪部６ｂに接着したひずみゲージ
２によつて検出できるように構成されている。

しかしながら、これらの従来の土圧計は、土圧
計を壁面に取付ける際に土圧計自体に変形を及ぼ
して取付けてしまうため、前者の例の場合水銀封
入室４の変形による容積変化を生じ、また後者の
例の場合起歪部６ｂの変形を生じるため、切期不
平衡値が大幅に変化してしまうという問題があ
る。また、壁面自体が変形した場合、それによつ
て土圧計自体も変形しやすく、真値とは違つた垂
直応力を検出してしまう可能性もある。更にま
た、前者の例の場合一次ダイヤフラム１が、後者
の例の場合ダイヤフラム６の起歪部６ｂが、共に
薄いために衝撃に弱く且つ摩耗し易いことから、
出力電圧感度に変化が生じるという問題がある。
更にまた、特に前者の例のごとく、水銀封入タイ
プのものは水銀の漏洩の虞れもあるので、食品類
等の流動圧検出には、使用できないという難点が
ある。

本発明は、このような問題を解決するためにな
されたもので、壁面への取付けが容易でしかもそ
の際初期不平衡値の変化が少なく、壁面自体の変
形によつて土圧計自体の変形が生じにくく、受圧
板の耐衝撃性が大で摩耗による出力電圧感度の影
響を受けず、食品類はもとより全ての流動粉粒体
圧の検出にも安心して使用でき、定格出力での出
力等価ひずみ量一定の条件において、受圧板の撓
み量を小さくでき、すなわち受圧板変位と受圧板
直径との比の値を著しく小さくでき、印加圧力に
正確に対応した出力を導出し得る壁面土圧計を提
供することを目的としている。

すなわち、本発明の要旨とするところは、有底
円筒状を呈し底部が受圧板とされた剛性大なる受
圧筒と、有底円筒状を呈し円筒部が剛性大なる厚
肉とされ底部が剛性小なるダイヤフラムとされ、
前記受圧筒の内壁との間に間隙を存し且つ該ダイ
ヤフラム面が前記受圧板の内壁と対向するように
して前記受圧筒内に収納された起歪筒と、この起
歪筒のダイヤフラムの中心部と前記受圧筒の受圧
板の中心部とを連結する伝達棒と、前記受圧筒の
円筒部と前記起歪筒の円筒部とを連結する、軸方
向には弾性を有し半径方向には剛性大なる円輪板
と、取付フランジを底部側に有した有底円筒状を
呈し、前記受圧板の受圧面を露出させて前記受圧
筒および前記起歪筒を内壁との間に間隙を存し且
つ水密手段を介して収納する有底円筒状ケースと
からなり、前記受圧板にかかる垂直荷重を前記伝
達棒を介して前記起歪筒のダイヤフラムに伝達
し、そのダイヤフラムに生じたひずみ量をそのダ
イヤフラムに添着してなるひずみゲージによつて
電気的出力に変換して取出すように構成したこと
にある。

以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳述
する。

第３図は、本発明の一実施例の構成を示す一部
切欠正面図である。

図において、７は一方端が開口された有底円筒
状をなす受圧筒を形成する受圧板で、底部の受圧
面部７ａは剛性大なるように厚く形成され、その
側周面には環状凹溝７ｂが形成され、受圧面部７
ａの内面（裏面）側中央には雌ねじ７ｅが形成さ
れている。８は、一方端が開口された有底円筒状
をなす起歪筒で、円筒部８ａは剛性大なるように
厚肉に形成された底部のダイヤフラム８ｂは剛性
小なるように薄肉に形成されその表面中央には、
雄ねじ９ａを有する伝達棒９が固着され、円筒の
側周部には、薄肉鍔状で、軸方向には剛性が小さ
く且つ弾性を有し半径方向には剛性が大きくされ
た円輪板１０が上記側周面と直角をなす方向に延
設され、その円輪板１０の周端には、前記受圧板
７の開口端７ｃの肉厚とほぼ同じ肉厚の当接部１
０ａが形成され、開口端８ｃには、雌ねじ８ｄが
形成されている。１１は一方端が開口され閉塞端
（底部）側に取付フランジを有する有底円筒状の
ケースで、少なくとも取付フランジ１１ａおよび
底部１１ｂは剛性大なるように厚肉に形成され、
この取付フランジ１１ａには、この土圧計を被測
定部に取付けるための締付ボルトの挿通穴１１ｃ
が穿設され、底部１１ｂにはこのケース１１と起
歪筒８とを連結するための締付ボルト１７の挿通
穴１１ｄが穿設され、円筒部１１ｅはこのケース
１１内に起歪筒８および受圧板７が組込まれたと
き、受圧板７の受圧面部７ａとほぼ同一の面にな
るような高さに形成されている。尚１１ｆはフラ
ンジ部１１ａの内方寄り上面に形成された断面凹
状の周回溝である。１２はひずみゲージで、ダイ
ヤフラム８ｂの内面（裏面）側に接着されてい
る。１３はケーブル引出部で、ケース１１の底部
１１ｂに例えば、螺着、溶接等の手段により固着
され、その内部において、ひずみゲージ１２の端
子に接続されたゲージリード１４と外部に引出さ
れ計測器に連なるケーブル１５とを連結する。１
６は受圧板７の環状凹溝７ｂに一部を突出して嵌
入されるシーリング用のＯリングである。１７は
起歪筒８をケース１１に取付けるための締付ボル
トである。

受圧板７と起歪筒８とは、起歪筒８に固着され
た伝達棒９の雄ねじ９ａを受圧板７に形成された
雌ねじ７ｅに捩じ込むことによつて連結する。こ
のとき受圧板７の開口端７ｃと円輪板１０の当接
部１０ａとが当接する。この当接部は溶接により
固着する。このようにして組立てられた起歪筒８
のケース１１への取付けは、締付ボルト１７をケ
ース１１の底部１１ｂに穿設された穴１１ｄに挿
通し起歪筒８の底部に形成された雌ねじ８ｄに捩
じ込むことにより行なう。このときケース１１の
円筒部１１ｅの内周面と受圧板７外周面とは、Ｏ
リング１６によつて水密的にシーリングされ、一
方受圧板７の受圧面部７ａとケース１１の円筒部
１１ｅの開口端面とは、ほぼ同一の面に揃えられ
る。取付壁１８（例えば、土砂を圧送するパイプ
壁）に適宜の厚さの取付治具１９をあてがい受圧
板７の受圧面部７ａが取付壁１８と同一面になる
よう調整し、取付壁１８と取付治具１９とを溶接
により固着する。然る後ケース１１を取付壁１８
および取付治具１９に穿設された穴に嵌入する。
そして締付ボルト２０をフランジ１１ａに穿設さ
れた穴１１ｃに挿通し、更に取付治具１９に形成
された雌ねじ１９ａに捩じ込んでケース１１を取
付治具１９を介して取付壁１８に取付ける。尚取
付フランジ１１ａと取付治具１９との間に介挿し
たＯリング２１は、外部に流動物が漏洩しないよ
うに設けてある。このようにして壁面土圧計が取
付けられた被測定部の取付壁に、土砂、穀物、鉱
石等の粉粒体物が堆積されその重量が静的に負荷
され、または流動粉粒体物が移動しその動的荷重
が負荷されると、受圧板７はその受圧面部７ａに
垂直荷重（または圧力）を受けて、円筒の軸方向
に変位する。このとき、受圧板７は剛性を大に形
成してあるので、その撓み量は無視し得る程僅か
であり、もつぱら軸方向への移動があるにすぎな
い。

この受圧板７の軸方向への変位力は、伝達棒９
を介してダイヤフラム８ｂに伝達されてダイヤフ
ラム８ｂを大きく撓ませると共に、受圧板７の開
口端７ｃから起歪筒８に延設された円輪板１０に
伝達されて円輪板１０を変形させる。このダイヤ
フラム８ｂの撓み量をそこに接着されたひずみゲ
ージ１２の抵抗値変化によつて電気量に変換して
取出し更にそれを圧力に置き換えて表示しまたは
記録する。

このように上記実施例によれば、先ず第１に被
測定物の壁面に取付けるための取付フランジをケ
ースの底部に設けたので、取付けが容易であり、
しかもフランジ部および起歪筒の円筒部は剛性大
なるよう形成してあるので、土圧計を壁面に取付
けたときの初期不平衡値の変化は極めて少なくす
ることができる。

第２に、上記理由と同様に、壁面自体の変形に
よつて壁面土圧計自体の変形は生じにくく、従つ
て、壁面自体の変形があつてもダイヤフラムには
殆んど伝達されず、壁面垂直応力の真値を検出測
定できる。

第３に、受圧板自体の剛性を大にしてあるから
衝撃に強く且つ土砂などの摺接移動による摩耗も
殆んど無視することができ出力電圧感度に影響を
受けない。

第４に、受圧板が剛性大で、被測定壁面と受圧
面とをほぼ同一平面に揃えれば、粉粒物の移動を
妨げる突出部がないから、受圧板面に横方向（滑
り方向）の力は伝わりにくく、仮に受圧板に横方
向の力が伝わつたとしてもひずみゲージは横方向
には不感に配設されておりしかも剛性大なる受圧
筒の円筒部内壁が、やはり剛性大なる起歪筒の円
筒部外周に、軸方向には剛性が小さく且つ弾性を
有しラジアル方向には比較的剛性が大きい円輪板
で連結されているので、受圧板の傾きは確実に阻
止され、従つてひずみゲージが接着されたダイヤ
フラムは曲げモーメントを殆んど受けず、受圧面
にかかる垂直方向成分の荷重（圧力）のみを検出
することができる。またケースの円筒部上面にも
横方向の力は殆んど加わらないが、仮に加わつた
としても受圧板および起歪筒のダイヤフラムには
伝わり難く構成してある。従つて、横方向からの
力に対しては影響を受けない。

第５に、壁面土圧計内部に水銀等の危険物が無
いので、食品類等の流動粉粒体圧測定にも安心し
て使用できる。

第６に、受圧板で受けた荷重は、該受圧板の中
心部から伝達棒を介して起歪筒のダイヤフラムの
中心部に直接伝達されるように構成してあるた
め、受圧板に印加される荷重は、大きく拡大され
てダイヤフラムに伝達されて該ダイヤフラムを大
きく変形させ、一方、起歪筒の周辺に延設してな
る円輪板の板厚を適宜に設定することで該ダイヤ
フラムの変位量を調整できるから、定格出力での
受圧板の撓み量と出力等価ひずみ量とを調整で
き、且つより少ない撓み量でより大きな出力等価
ひずみ量を検出することができる。従つて、頗る
簡素な構成でありながら印加荷重に正確に対応し
た検出出力を得ることができる。

第７に、ケース内周面と受圧板外周面との間に
水密手段としてのＯリングを介在せしめてあるの
で、水、粉粒体等のケース内への浸入が防止さ
れ、受圧板の変位動作に支障を来たすことがな
く、且つケース内に水分が浸入しないためひずみ
ゲージの吸湿による性能劣化も防止できる。もつ
ともひずみゲージは、起歪筒内に封入されている
ので、万一Ｏリング部から水分が漏洩してケース
内に浸入してもひずみゲージまで浸入することは
ない。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を変更しない範囲での種々
の変形実施が可能である。

例えば、上述の実施例では、取付フランジをケ
ースと一体に構成した例を示したが、別部材で形
成した後ねじ止め、溶着などの手段で一体化して
もよく、また起歪筒とケースを一体成形してもよ
い。

また、この土圧計を適用できる対象として、デ
ムや建築物の基礎における壁面土圧の他、鉱石の
採掘、ナンネルの掘削などに用いる掘削刃の先端
部、サイロやホツパーの壁面、微粉炭の圧送パイ
プの壁面などに取付けて、その壁面圧を測定でき
る。

以上詳述したように、本発明によれば、壁面へ
の取付けが容易でしかもその際初期不平衡値の変
化が少なく、壁面自体の変形による影響を受けに
くく、受圧板の耐衝撃性に優れ且つ摩耗による出
力電圧感度影響を受けず、食品類はもとより全て
の流動粉流体圧の検出にも安心して使用でき、定
格出力での出力等価ひずみ量一定の条件において
受圧板の撓み量を小さくでき、また受圧板に偏荷
重（あるいは不等分布荷重）および受圧板の受圧
面に沿う方向に摩擦力が作用してもダイヤフラム
に実質的に伝達されず、従つて頗る簡素な構成で
ありながら受圧板にかかる垂直成分の力（圧力）
に正確に対応した電気的出力が得られる壁面土圧
計を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の土圧計の構成をそ
れぞれ示す断面図、第３図は本発明に係る壁面土
圧計の一実施例の構成を示す一部切欠正面図、第
４図は同実施例を壁面に取付けた状態を示す一部
切欠正面図である。 ７……受圧板、７ａ……受圧面部、８……起歪
筒、８ｂ……ダイヤフラム、９……伝達棒、１０
……円輪板、１１……ケース、１１ａ……取付フ
ランジ、１２……ひずみゲージ、１３……ケーブ
ル引出部、１６，２１……Ｏリング、１８……取
付壁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 有底円筒状を呈し底部が受圧板とされた剛性
   大なる受圧筒と、有底円筒状を呈し円筒部が剛性
   大なる厚肉とされ底部が剛性小なるダイヤフラム
   とされ、前記受圧筒の内壁との間に間隙を存し且
   つ該ダイヤフラム面が前記受圧板の内壁と対向す
   るようにして前記受圧筒内に収納された起歪筒
   と、この起歪筒のダイヤフラムの中心部と前記受
   圧筒の受圧板の中心部とを連結する伝達棒と、前
   記受圧筒の円筒部と前記起歪筒の円筒部とを連結
   する、軸方向には弾性を有し半径方向には剛性大
   なる円輪板と、取付フランジを底部側に有した有
   底円筒状を呈し、前記受圧板の受圧面を露出させ
   て前記受圧筒および前記起歪筒を内壁との間に間
   隙を存し且つ水密手段を介して収納する有底円筒
   状ケースとからなり、前記受圧板にかかる垂直荷
   重を前記伝達棒を介して前記起歪筒のダイヤフラ
   ムに伝達し、そのダイヤフラムに生じたひずみ量
   をそのダイヤフラムに添着してなるひずみゲージ
   によつて電気的出力に変換して取出すように構成
   したことを特徴とする壁面土圧計。