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JP2766256B2 - Mandrel load measurement system - Google Patents

Mandrel load measurement system

Info

Publication number
JP2766256B2
JP2766256B2 JP9046321A JP4632197A JP2766256B2 JP 2766256 B2 JP2766256 B2 JP 2766256B2 JP 9046321 A JP9046321 A JP 9046321A JP 4632197 A JP4632197 A JP 4632197A JP 2766256 B2 JP2766256 B2 JP 2766256B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mandrel
screw
reference point
gripping
load
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP9046321A
Other languages
Japanese (ja)
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JPH1019700A (en
Inventor
ジーン アンダーソン ポール
エー. マクメナミー ジョン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MOBATSUTSU Inc
Original Assignee
MOBATSUTSU Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MOBATSUTSU Inc filed Critical MOBATSUTSU Inc
Publication of JPH1019700A publication Critical patent/JPH1019700A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2766256B2 publication Critical patent/JP2766256B2/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/16Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
    • G01B7/24Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge using change in magnetic properties
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B31/00Screwed connections specially modified in view of tensile load; Break-bolts
    • F16B31/02Screwed connections specially modified in view of tensile load; Break-bolts for indicating the attainment of a particular tensile load or limiting tensile load
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
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  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

A stem load determining system comprises a method and apparatus for determining the load developed on a threaded stem, including a valve stem (15) driven by a valve operator (16). An integral component of the apparatus is a stem strain transducer (24) uniquely designed to grip a threaded stem to define a gauge length on the threaded stem and to detect and measure deformation of the stem at the gauge length when subjected to a compressive or tensile load.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は一般的に歪み及び応
力測定装置の分野に関し,特に流量制御弁システム内の
螺刻部を有する軸受け心棒の歪み及び応力を測定するた
めの装置に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to the field of strain and stress measurement devices, and more particularly to a device for measuring the strain and stress of a threaded bearing mandrel in a flow control valve system.

【0002】[0002]

【従来の技術】弁操作装置内のスラストを測定する能力
は米国特許第4,542,649号に開示されたCharbonneau そ
の他の発明の出現以来, 増々重要となってきている。さ
らに重要なことには,操作装置が弁に取付けられている
間の操作装置のスラストを測定する必要性が確認されて
いる。
BACKGROUND OF THE INVENTION The ability to measure thrust in a valve actuation device has become increasingly important since the advent of Charbonneau et al., Disclosed in U.S. Pat. No. 4,542,649. More importantly, the need to measure the thrust of the operating device while the operating device is mounted on the valve has been identified.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとするための課題】charbonneau 及
び他の従来技術では,上部軸受けハウジングに取付られ
た荷重セルが利用されており,弁心棒が閉から開の位置
に上がり,取付られた荷重セルに衝突する際に, 心棒荷
重が測定される。心棒荷重を測定する荷重セル技術は常
に機能し得るとは限らない。というのは, 多くの弁操作
装置は荷重セルを取りつけることができる上部軸受けハ
ウジングを有するように設計されていないからである。
In Charbonneau and other prior art, a load cell mounted on an upper bearing housing is utilized, wherein the valve stem is raised from a closed to an open position and the mounted load cell is mounted. The mandrel load is measured when colliding with the ground. Load cell techniques for measuring mandrel loads may not always work. This is because many valve operating devices are not designed with an upper bearing housing to which a load cell can be mounted.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明の荷重を受けてい
る螺刻された心棒に於ける変形を監視するための歪み監
視装置は、前記螺刻された心棒のねじをグリップし、か
つ前記心棒の長手方向に沿って第1基準点を定める第1
ねじグリップ手段、前記螺刻された心棒のねじをグリッ
プし、かつ前記心棒の長手方向に沿って第2基準点を定
める、前記第1基準点から軸方向に離れて位置する第2
ねじグリップ手段、前記螺刻された心棒のねじをグリッ
プし、かつ前記心棒の長手方向に沿って第3基準点を定
める、前記第1基準点から円周方向に180°離れて位
置する第3ねじグリップ手段、前記螺刻された心棒のね
じをグリップし、かつ前記心棒に沿って第4基準点を定
める、前記第1基準点から円周方向に180°離れて位
置しさらに前記第3基準点から軸方向に離れて位置する
第4ねじグリップ手段、前記第1基準点と前記第2基準
点との間の相対的変化を検出するための、また前記相対
的変化を表す信号を発するための第1変化検出手段、前
記第3基準点と前記第4基準点との間の相対的変化を検
出するための、また前記相対的変化の表す信号を発する
ための第2変化検出手段、及び前記第1及び第2変化検
出手段からの前記信号を予め定められた方法で結合させ
るためのコンディショニング手段を備え、前記心棒に於
ける変形を表すパラメータを供給する。
SUMMARY OF THE INVENTION A strain monitoring apparatus for monitoring deformation in a threaded mandrel under load according to the present invention grips the thread of the threaded mandrel, and A first defining a first reference point along the longitudinal direction of the mandrel;
Screw gripping means for gripping a screw of the threaded mandrel and defining a second reference point along a longitudinal direction of the mandrel, a second reference point located axially away from the first reference point;
Screw gripping means for gripping a screw of the threaded mandrel and defining a third reference point along the longitudinal direction of the mandrel, a third reference point located 180 ° circumferentially away from the first reference point; Screw grip means for gripping the thread of the threaded mandrel and defining a fourth reference point along the mandrel, located circumferentially 180 ° from the first reference point and further comprising the third reference point Fourth screw grip means axially spaced from a point for detecting a relative change between the first and second reference points and for emitting a signal indicative of the relative change First change detecting means, a second change detecting means for detecting a relative change between the third reference point and the fourth reference point, and for emitting a signal representing the relative change, and The signals from the first and second change detecting means; Conditioning means for coupling the signals in a predetermined manner are provided for providing parameters representative of the deformation in the mandrel.

【0005】本発明の螺刻された心棒にかかる荷重を決
定する装置は、前記心棒に沿って第1基準点を定めるよ
うに前記心棒のねじをグリップする第1ねじグリップ手
段、前記心棒に沿って第2基準点を定めるように、前記
第1基準点から軸方向に離れた位置で前記心棒のねじを
グリップする第2ねじグリップ手段、前記心棒に沿って
第3基準点を定めるように、前記第1基準点から円周方
向に離れた位置で前記心棒のねじをグリップする第3ね
じグリップ手段、前記心棒に沿って第4基準点を定める
ように、前記第1基準点から円周方向に離れさらに前記
第3基準点から軸方向に離れた位置で前記心棒のねじを
グリップする第4ねじグリップ手段、前記基準点間の無
荷重状態の距離を軸方向に測定する測定手段、第1の長
さ変化を得るために、前記心棒の圧縮の間の前記第1及
び第2基準点間の相対的動きを検出及び測定する第1動
き検出手段、第2の長さ変化を決定するために、前記心
棒の圧縮の間の前記第3及び第4基準点間の相対的動き
を検出及び測定する第2動き検出手段、前記第1及び第
2の長さ変化の平均を決定する決定手段、及びEを弾性
係数及びAを前記心棒のねじ特性に基づく応力面積と
し、前記決定された平均の長さ変化(dL)、前記測定
された無荷重状態の距離(L)及び式F=dLE A/
Lを用いて前記心棒にかかる荷重力を算出する計算手段
を備え、前記第1動き検出手段及び前記第2動き検出手
段が、半径方向及び角度方向のそれぞれで前記第1〜4
のねじグリップ手段の独立した相対的動きを許し、それ
によって、前記第1ねじグリップ手段と前記第3ねじグ
リップ手段との間及び前記第2ねじグリップ手段と前記
第4ねじグリップ手段との間には、動きの自由度が与え
られ、その動きの自由度は、前記軸方向、前記半径方
向、及び前記角度方向のそれぞれにおいて、少なくとも
いくらかの距離だけ、前記第1ねじグリップ手段と前記
第3ねじグリップ手段との間の距離及び前記第2ねじグ
リップ手段と前記第4ねじグリップ手段との間の距離が
変化することを可能にし、さらに、前記螺刻された心棒
が曲げ力及びねじれ力の全てまたは一部をうけている
間、前記螺刻された心棒の軸の変形が測定できる。
An apparatus for determining a load on a threaded mandrel according to the present invention comprises: first screw grip means for gripping a screw of the mandrel to define a first reference point along the mandrel; A second screw grip means for gripping a screw of the mandrel at a position axially distant from the first reference point, so as to define a third reference point along the mandrel; Third screw grip means for gripping a screw of the mandrel at a position circumferentially distant from the first reference point; circumferentially extending from the first reference point so as to define a fourth reference point along the mandrel; Fourth screw gripping means for gripping the mandrel screw at a position further axially away from the third reference point, measuring means for axially measuring a distance between the reference points in an unloaded state, To get the length change First motion detection means for detecting and measuring the relative motion between the first and second reference points during compression of the mandrel, during compression of the mandrel to determine a second length change Motion detecting means for detecting and measuring the relative motion between the third and fourth reference points, determining means for determining an average of the first and second length changes, and E as an elastic modulus and A Is the stress area based on the thread properties of the mandrel, the determined average length change (dL), the measured unloaded distance (L) and the formula F = dLE A /
A calculating means for calculating a load force applied to the mandrel using L, wherein the first motion detecting means and the second motion detecting means perform the first to fourth motions in a radial direction and an angular direction, respectively.
Independent relative movement of the first and second screw grip means, and between the first and third screw grip means and between the second and fourth screw grip means. Is provided with a degree of freedom of movement, wherein the degree of freedom of movement is at least some distance in each of the axial direction, the radial direction, and the angular direction. Allowing the distance between the gripping means and the distance between the second and fourth screw gripping means to be varied, and furthermore, the threaded mandrel is capable of all of the bending and torsion forces Alternatively, the deformation of the axis of the threaded mandrel can be measured while receiving a portion.

【0006】本発明は弁操作装置によって駆動される弁
心棒に生じる荷重を測定するための方法及び関連する装
置を包含する。本発明の方法は金属の,特に螺刻された
軸の応力及び歪みに関連する公知の原理及び特性を利用
し,これらの原理及び特性を本発明の固有の装置と組み
合わせて応用したものである。本発明の方法及び装置
は,心棒に荷重が加えられたときに,弁心棒の螺刻部の
変形を検出し,測定する。測定された変形は記録され,
心棒に加えられた荷重を決定するための計算装置に入力
される。
[0006] The present invention includes a method and related apparatus for measuring the load imposed on a valve stem driven by a valve operating device. The method of the present invention utilizes known principles and properties related to the stress and strain of metals, especially threaded shafts, and applies these principles and properties in combination with the unique apparatus of the present invention. . The method and apparatus of the present invention detects and measures deformation of a threaded portion of a valve stem when a load is applied to the stem. The measured deformation is recorded,
Input to a computing device for determining the load applied to the mandrel.

【0007】好ましい実施例では圧縮変形及び圧縮荷重
が測定され,決定されるがしかし張力も考慮に入れられ
ている。
In a preferred embodiment, the compressive deformation and the compressive load are measured and determined, but the tension is also taken into account.

【0008】本発明の装置は固有のねじグリップアッセ
ンブリを有し,グリップアッセンブリは心棒と共に動く
ように弁心棒のねじ部に堅固に取付られている。グリッ
プアッセンブリは互いに相対的に動く離れた複数の基準
点を有し,これらはねじに堅固に取り付けられ,さらに
螺刻部のテストセグメント(標点距離とも称される)を
定めている。
The device of the present invention has a unique screw grip assembly which is rigidly mounted on the thread of the valve stem for movement with the stem. The grip assembly has a plurality of spaced apart reference points that move relative to each other and are rigidly attached to the screw and further define a test segment (also referred to as a gauge length) of the thread.

【0009】弁心棒の金属本体が荷重によって変形する
(すなわち圧縮され又は引き延ばされ)に伴い, 基準点
は互いに相対的に動く。したがって, テストセグメント
の変形は基準点の動きにより反映される。本発明の装置
によって,基準点の相対的な動きが検出され測定されそ
して記録される。測定された変形は,好ましい実施例で
は他の材料特性と共に計算装置に入力され荷重が計算さ
れる。
As the metal body of the stem is deformed (ie, compressed or stretched) by the load, the reference points move relative to each other. Therefore, the deformation of the test segment is reflected by the movement of the reference point. With the device according to the invention, the relative movement of the reference point is detected, measured and recorded. The measured deformation is input to a computing device along with other material properties in a preferred embodiment and the load is calculated.

【0010】本発明の好ましい実施例では, ストセグメ
ントの変形は荷重下の心棒の湾曲を補正するために,2
つの位置で測定される。さらに本発明の装置は独特の形
状を有する先細円錐グリップ部材を有し,固定部材と組
み合わせて,弁心棒のねじに必要な締めつけを行なうの
に役立つ。これによって基準点は心棒の変形に伴って正
確に動く。
In a preferred embodiment of the present invention, the deformation of the strike segment is compensated for by bending the mandrel under load.
Measured at three locations. Furthermore, the device of the present invention has a tapered conical gripping member having a unique shape and, in combination with the fixing member, serves to provide the necessary tightening of the valve stem screw. This allows the reference point to move exactly as the mandrel deforms.

【0011】本発明の方法及び装置とこれによって計算
された心棒荷重は,広範囲の異なる産業において応用さ
れることは言うまでもなく,また,本発明はそのような
応用を限定することなく,米国特許第4,542,649 号のCh
arbonneau らの発明, すなわち本明細書に参考として記
載した米国特許第4,542,649 号の開示に改良を加えたも
のとして,弁診断産業において応用される。
The method and apparatus of the present invention and the mandrel loads calculated thereby have, of course, applications in a wide variety of different industries, and the present invention is not limited to such applications, but is described in US Pat. Ch. 4,542,649
The invention of arbonneau et al., ie, an improvement over the disclosure of US Pat. No. 4,542,649, incorporated herein by reference, has application in the valve diagnostics industry.

【0012】したがって,本発明の目的は,開から閉の
位置へ動く際に操作装置によって駆動される弁心棒の荷
重を測定するための方法を提供することである。
It is therefore an object of the present invention to provide a method for measuring the load on a valve stem driven by an operating device as it moves from an open to a closed position.

【0013】本発明の他の目的は,弁心棒の螺刻部に測
定装置を取り付けることによって弁心棒荷重を測定する
ための方法及び装置を提供することである。
It is another object of the present invention to provide a method and apparatus for measuring a valve stem load by attaching a measuring device to the threaded portion of the valve stem.

【0014】また,本発明のさらに他の目的は,荷重が
加えられた弁心棒の変形を測定するための方法及び装置
を提供することである。
Yet another object of the present invention is to provide a method and apparatus for measuring the deformation of a loaded valve stem.

【0015】さらに,本発明の他の目的は,ねじ山を強
固に締めつけ, 荷重下の螺刻された軸の変形を検出する
ための装置を提供することである。
Yet another object of the present invention is to provide an apparatus for tightly tightening threads and detecting deformation of a threaded shaft under load.

【0016】本発明の他の目的,特徴, 及び利点は添付
図面を参照して本明細書を読み, 理解することによって
明らかとなるであろう。
[0016] Other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from reading and understanding the present specification with reference to the accompanying drawings.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】図面に従ってより詳細に説明す
る。各図を通じて同じ数字は同じ構成部分を示してい
る。図1(部分概略図)は好ましい作動環境における本
発明の装置を示している。プロセスパイプ12はゲート弁
として示されている弁13を備えている。弁13は弁心棒15
によってパイプ12内の流体の流れに対して垂直に上下に
動かされる。弁心棒15は弁操作装置16として公知のギヤ
装置16によって, 上下に駆動される。操作装置16は枠17
によって弁13の上に取付られている。好ましい実施例に
於いては,操作装置はハンドル車18による手動で又はモ
ータ19によって操作される。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. Throughout the drawings, the same numerals indicate the same components. FIG. 1 (partial schematic) shows the device of the invention in a preferred operating environment. The process pipe 12 has a valve 13 shown as a gate valve. Valve 13 is a stem 15
Is moved vertically up and down with respect to the fluid flow in the pipe 12. The valve stem 15 is driven up and down by a gear device 16 known as a valve operating device 16. Operation device 16 is frame 17
Mounted on the valve 13. In the preferred embodiment, the operating device is operated manually by a steering wheel 18 or by a motor 19.

【0018】図1に示されているように心棒歪み変換器
24が弁心棒15の螺刻部20に取付られている。
As shown in FIG. 1, a mandrel distortion transducer
24 is attached to the threaded portion 20 of the valve stem 15.

【0019】図2及び図3に詳細に示されているように
心棒歪み変換器24は左クランプハーフ(clamp half)25及
び右ランプハーフ26を有する。左クランプハーフ25は,
上部グリップ板29と取付ブラケット30とが強固に取付ら
れた支持板28を有している。下部グリップ板31はボルト
35によって支持板28に取り外し自在に取付られている。
線形可変作動変換器(linear variable differential tr
ansducer ("LVDT")) 32がブラケット30に取付けられ,L
VDTの(中心部の延長上の)針33は下部グリップ板31の
上面34に接している。右クランプハーフ26は支持板38を
有し,この支持板38には上部グリップ板39と取付ブラケ
ット40とが強固に取付けられている。下部グリップ板41
はボルト45によって支持板38に取り外し自在に取り付け
られている。LVDT42はブラケット40に取り付けられ,LV
DTの(中心部の延長上の)針43は下部グリップ板41の上
面44に接している。これらのLVDTは,当該分野において
典型的な型のものであり,電圧出力信号を有効にするた
めに,静止ベースを貫通して動く芯部を備えている。
As shown in detail in FIGS. 2 and 3, the mandrel distortion transducer 24 has a left clamp half 25 and a right ramp half 26. Left clamp half 25
An upper grip plate 29 and a mounting plate 30 have a support plate 28 to which the mounting plate 30 is firmly attached. Lower grip plate 31 is bolted
It is detachably attached to the support plate 28 by 35.
Linear variable differential tr
ansducer ("LVDT")) 32 is attached to bracket 30 and L
The needle 33 (on the extension of the center) of the VDT touches the upper surface 34 of the lower grip plate 31. The right clamp half 26 has a support plate 38, on which an upper grip plate 39 and a mounting bracket 40 are firmly attached. Lower grip plate 41
Is detachably attached to the support plate 38 by bolts 45. LVDT42 is attached to the bracket 40, LV
The needle 43 (on the extension of the center) of the DT is in contact with the upper surface 44 of the lower grip plate 41. These LVDTs are of the type typical in the art and have a core that moves through a stationary base to enable a voltage output signal.

【0020】図3は図2のアッセンブリの上面図であ
り,2つの上部板29, 39のみが示されている。しかし下
部板31及び41も同様の構造及びアッセンブリを備えてい
る。4個のグリップ板29, 31, 39 41 は,それぞれ, そ
の前端部50を形成するくさび形の凹面50, 及び該グリッ
プ板をそれぞれ支持板28, 38に取り付けるための後端部
51を備えている。終端52, 53はボルト溝54, 55を備えて
いる。2つの植込み部材受穴58, 59は各グリップ板29,
31, 39 ,41の前端部50に開けられている。穴は,それぞ
れその中心線62が該前端部のくさび形の一辺に垂直とな
るように配向している。該板29, 31, 39, 41 の後端部5
1からそれぞれの穴58, 59へは, ねじ溝60,61によって通
路が設けられている。植込み部材63, 64はねじ溝60, 61
を介してねじによって各穴58, 59に保持されている。植
込み部材63, 64は穴58, 59の中で回転方向と軸方向に動
けるように調整できる。図4(a)及び図4(b)に,
より詳しく示すように各植込み部材63, 64は円柱状本体
65と先細円錐頭部66とによって固有の形状に形成され
る。好ましい実施例に於いては, 該頭部66の円錐形は側
面から見て約90°の角度「a」を決定している。円錐頭
部66の中心線68は本体65の中心線69からずれている。好
ましい実施例では,頭部中心線68は植込み部材本体65の
半径約1/2に等しい距離にだけずれている。図4(a)
はまた螺刻された溝71を示しており,この溝によってね
じは植込み部材63, 64を穴58, 59内に保持する。キー孔
72は植込み部材63, 64の頭部の端に開けられる。
FIG. 3 is a top view of the assembly of FIG. 2, with only two upper plates 29, 39 shown. However, the lower plates 31 and 41 have a similar structure and assembly. Each of the four grip plates 29, 31, 39 41 has a wedge-shaped concave surface 50 forming its front end 50, and rear ends for attaching the grip plates to the support plates 28, 38, respectively.
It has 51. The ends 52, 53 are provided with bolt grooves 54, 55. Two implant member receiving holes 58, 59
Opened at the front end 50 of 31, 39, 41. The holes are each oriented such that its center line 62 is perpendicular to one side of the wedge at the front end. Rear end 5 of the plates 29, 31, 39, 41
A passage is provided from 1 to each of the holes 58, 59 by screw grooves 60, 61. Implanted members 63 and 64 have thread grooves 60 and 61
Are held in each hole 58, 59 by screws. The implants 63, 64 can be adjusted to move in the rotational and axial directions within the holes 58, 59. 4 (a) and 4 (b),
As shown in more detail, each implantation member 63, 64 has a cylindrical body
65 and the conical head 66 form a unique shape. In a preferred embodiment, the conical shape of the head 66 defines an angle "a" of about 90 degrees as viewed from the side. The centerline 68 of the conical head 66 is offset from the centerline 69 of the body 65. In the preferred embodiment, the head centerline 68 is offset by a distance equal to about a half radius of the implant body 65. FIG. 4 (a)
Also shows a threaded groove 71 by which the screw holds the implant 63, 64 in the hole 58, 59. Key hole
72 is open at the end of the head of the implant members 63,64.

【0021】図1と図5を参照すれば本発明の装置の電
子技術の部分が理解される。この部分は,コンディショ
ニング装置75に電力を供給する電源装置74を有してい
る。コンディショニング装置74はLVDT 32, 42 のそれぞ
れのためのコンディショニングモジュール77, 78を有す
る。各コンディショニングモジュール77, 78はLVDT 32,
42 のそれぞれに,エキサイテーションパワー(exitatio
n power) を供給し,配線79, 80からLVDT信号を受け取
る。好ましい実施例では, モジュール77, 78はLVDT信号
の復調と増幅を行い, LVDT出力を濾波し,高レベルDC信
号に変換する。このようなモジュールには,既製のもの
が使用できる。コンディショニング装置75はさらに加
算モジュール81を有し,2個のコンディショニングモ
ジュール77, 78からの出力信号を結合してコンディショ
ニング装置からの単一信号にする。加算装置は, 増幅器
82, セパレート入力抵抗R1及びR2, 帰還回路83( 抵抗R3
及びR4を含む), 及びバイアス電流補正抵抗R5を有して
いる。これらの抵抗の値は所望の出力を供給するように
選択により変えられる。例えば, 一実施例において, 加
算モジュール81からの出力はコンディショニングモジュ
ール77, 78からの2つの信号の平均値である(この様な
場合, 抵抗の値はR1=R2=10Kohms, R3=4.5Kohms, R4=1Ko
hms, R3-R4は一組で5Kohmsに調節可能,R5=2.5kohms);
他の実施例では加算モジュール出力は2個のコンディシ
ョニングモジュールの合計である。(R1=R2=10k; R3=9.5
K, R4=1Kに調節可能,R5=4.3k) 。各出力は典型的には,
直流電圧の形態である。
Referring to FIGS. 1 and 5, the electronics portion of the device of the present invention can be understood. This part has a power supply 74 that supplies power to the conditioning device 75. The conditioning device 74 has conditioning modules 77, 78 for each of the LVDTs 32, 42. Each conditioning module 77, 78 is an LVDT 32,
The excitation power (exitatio
n power) and receive the LVDT signal from wires 79 and 80. In a preferred embodiment, modules 77 and 78 demodulate and amplify the LVDT signal, filter the LVDT output, and convert it to a high level DC signal. Off-the-shelf modules can be used for such modules. The conditioning device 75 further comprises an addition module 81, which combines the output signals from the two conditioning modules 77, 78 into a single signal from the conditioning device. The adder is an amplifier
82, separate input resistors R1 and R2, feedback circuit 83 (resistor R3
And R4), and a bias current correction resistor R5. The values of these resistors can be varied by choice to provide the desired output. For example, in one embodiment, the output from the summing module 81 is the average of the two signals from the conditioning modules 77, 78 (in such a case, the values of the resistors would be R1 = R2 = 10Kohms, R3 = 4.5Kohms, R4 = 1Ko
hms, R3-R4 can be adjusted to 5Kohms in one set, R5 = 2.5kohms);
In another embodiment, the summing module output is the sum of the two conditioning modules. (R1 = R2 = 10k; R3 = 9.5
K, R4 = 1K, R5 = 4.3k). Each output is typically
It is in the form of a DC voltage.

【0022】コンディショニング装置75からの出力信号
はケーブル85によってオシロスコープなどの記録装置86
に伝達される。該装置で信号値が記録され, 信号値が視
覚的に観察され得る。コンディショニング装置75からの
電圧信号は記録装置86における対応する距離の測定値に
関連している。記録装置86から,距離の値はケーブル88
によって電子的にコンピュータに送られることにより,
又は手動でキーパッド(keypad)によって計算器に移すこ
とにより,計算装置87に移送される。
An output signal from the conditioning device 75 is sent to a recording device 86 such as an oscilloscope through a cable 85.
Is transmitted to The signal value is recorded by the device, and the signal value can be visually observed. The voltage signal from the conditioning device 75 is associated with a corresponding distance measurement on the recording device 86. From the recording device 86, the distance value is the cable 88
Is sent electronically to the computer by
Alternatively, the data is transferred to the calculator 87 by manually transferring the data to a calculator by a keypad.

【0023】操作 上述の装置は取付けられた心棒歪み変換器24内を通して
弁心棒15に接続される。実際には,弁13を引き, 部分的
に開いてその弁座からはずれるようにして,弁心棒が緩
和した状態である(すなわち圧縮応力が生じていない)
ことが最も良い。次に心棒歪み変換器24が枠17の先端付
近の弁心棒15の螺刻部20に取付けられる。このように,
弁13が再び閉じられる際に, 歪み変換器は弁ハウジング
14の最上部に接触して動かなくなることはない。弁心棒
115 に心棒歪み変換器54を取付ける前に,上記のように
クランプハーフ25, 26が組み立てられる。下部グリップ
板31, 41はそれぞれの支持板28, 38に動かないようにボ
ルトで締められる。支持板28, 38に取付ける時に,下部
グリップ板31, 41の上面34, 44がLVDT取付けブラケット
30, 40から離れるように注意されたい。図2に示されて
いるように, 2個のクランプハーフ25, 26を弁心棒15の
螺刻部20に,弁心棒15の軸面90の両側に各1個のクラン
プハーフ25, 26が配されることにより変換器24の取付け
が完了する。図3に示されているように, それぞれのグ
リップ板29, 31, 39, 41のくさび形凹面50は弁心棒15を
取り囲む。すべてのグリップ板29, 31, 39, 41の植込み
部材63, 64はねじ溝60, 61内のねじによってそれぞれの
植込み部材受け穴58, 59にしっかりと引きつけられてい
る。クランプハーフ25, 26は螺刻部20に配されているの
で, それぞれの植え込み部材63, 64の先細円錐頭部66は
心棒の螺刻部の谷91に突出し,各頭部66は1つの谷に突
出している(図6参照)。
Operation The device described above is connected to the valve stem 15 through an attached mandrel strain transducer 24. In practice, the valve stem is relaxed (pulling stress is not generated) by pulling the valve 13 and partially opening it to disengage from its valve seat
That is best. Next, the mandrel strain transducer 24 is attached to the threaded portion 20 of the valve stem 15 near the tip of the frame 17. in this way,
When the valve 13 is closed again, the strain transducer turns on the valve housing
It doesn't get stuck in contact with the top of 14. Valve stem
Before attaching the mandrel distortion transducer 54 to the clamp half 115, the clamp halves 25 and 26 are assembled as described above. The lower grip plates 31, 41 are bolted to the respective support plates 28, 38 so as not to move. When mounting on the support plates 28 and 38, the upper surfaces 34 and 44 of the lower grip plates 31 and 41 are attached to the LVDT mounting bracket.
Be careful to stay away from 30, 40. As shown in FIG. 2, two clamp halves 25 and 26 are provided on the threaded portion 20 of the valve stem 15, and one clamp half 25 and 26 are provided on both sides of the shaft surface 90 of the valve stem 15. Then, the installation of the converter 24 is completed. As shown in FIG. 3, the wedge-shaped concave surface 50 of each grip plate 29, 31, 39, 41 surrounds the valve stem 15. The implants 63, 64 of all grip plates 29, 31, 39, 41 are firmly pulled into the respective implant receiving holes 58, 59 by the screws in the thread grooves 60, 61. Since the clamp halves 25, 26 are arranged in the threaded portion 20, the tapered conical heads 66 of the respective implant members 63, 64 project into the threaded valleys 91 of the mandrel, and each head 66 has one valley. (See FIG. 6).

【0024】該頭部66の円錐形状は,種々の大きさの螺
刻部のねじに, 植込み部材63が丁度適合するのを助け
る。先端部67のオフセットの性質は, 一対の上部グリッ
プ板29, 39と一対の下部グリップ板31, 41との平行配列
を維持するために, 対応するねじのピッチ及びリードを
補正するのを助ける。それぞれの植込み部材の先細円錐
頭部66はネジ谷91内で良く適合するように, そして対に
なったグリップ板がほぼ平行配列となるように本体の中
心線69に従って回転する。好ましい実施例に於いて,2
個のクランプハーフ25, 26が心棒15に整列して取付られ
ると,2つの上部グリップ板29, 39の4個の植込み部材
63, 64の本体中心線69はすべて弁心棒の軸面90に垂直な
同一面内に存在する。各植込み部材頭部66の中心線68
は, それぞれの本体中心線69の面にできる限り接近する
のが好ましい。植込み部材63, 64の本体中心線69を軸と
する回転は, キー孔72にピンが挿入され,該ピンがてこ
として使用されることによって促進される。植込み部材
63, 64は穴58, 59内でさらに動くのを妨げるためにねじ
溝60, 61内のねじによってしっかり締められている。対
になったグリップ板29, 39及び31, 41は心棒15の周囲で
ボルト溝54, 55を貫通するボルト56, 57によって互いに
引き合っている。
The conical shape of the head 66 helps the implant 63 to just fit the threads of the variously sized threads. The offset nature of the tip 67 helps to correct the corresponding screw pitch and lead in order to maintain a parallel arrangement of the pair of upper grip plates 29,39 and the pair of lower grip plates 31,41. The tapered conical head 66 of each implant rotates about the body centerline 69 so that it fits well within the thread root 91 and the mated grip plates are in a generally parallel arrangement. In the preferred embodiment, 2
When the two clamp halves 25, 26 are mounted in alignment with the mandrel 15, the four implant members of the two upper grip plates 29, 39
The body centerlines 69 of 63 and 64 are all in the same plane perpendicular to the axial surface 90 of the valve stem. Center line 68 of each implant member head 66
Is preferably as close as possible to the plane of each body centerline 69. The rotation of the implant members 63 and 64 about the main body center line 69 is facilitated by inserting a pin into the key hole 72 and using the pin as a lever. Implanted member
63, 64 are tightened by screws in thread grooves 60, 61 to prevent further movement in holes 58, 59. The pair of grip plates 29, 39 and 31, 41 are attracted to each other by bolts 56, 57 passing through the bolt grooves 54, 55 around the mandrel 15.

【0025】植込み部材63, 64の頭部中心線68は基準点
として機能し,心棒15上に基準点をマークする。基準点
は弁心棒15上のテストセグメント, 又は標点距離
(「L」)を定める。グリップ板29, 31, 39, 41の対応
する基準点(頭部中心線)67の間の軸方向の距離が測定
される。このように左半分のグリップ板29, 31の植込み
部材63の頭部中心線68の間の距離, 左半分のグリップ板
29, 31の植込み部材64の頭部中心線68の間の距離,右半
分のグリップ板39, 41の植込み部材63の頭部中心線68の
間の距離,及び右半分のグリップ板39, 41の植込み部材
64の頭部中心線68の間の距離を測定する。これら4つの
距離の平均が標点距離「L」とされ,計算装置87のメモ
リ−入力される。LVDT 32, 42 は, 上に示したように記
録装置86に接続されたコンディショニング装置75に接続
される。好ましい実施例では,各LDVT32, 42はそれぞ
れ, クランプハーフ25, 26に取り付けられ,その際に
は,クランプハーフが弁心棒15に取り付けられたとき
に, LVDT32, 42のコア(針33, 43) が弁心棒の中心線に
対して半径方向に約180 °離れかつ心棒の中心線から等
しい距離にあるようにされる。この時に, 下部グリップ
板31, 41をそれぞれの支持板28,38に保持するボルト35,
45は取り去られ,下部グリップ板31, 41はボルト56, 5
7によって弁心棒15に固定されるが,LVDT 取付ブラケ
ット30, 40に対して相対的に自由に動ける。
The head center line 68 of the implanted members 63, 64 functions as a reference point and marks the reference point on the mandrel 15. The reference point defines a test segment on the valve stem 15 or a gauge length ("L"). The axial distance between the corresponding reference points (center line of the head) 67 of the grip plates 29, 31, 39, 41 is measured. Thus, the distance between the head center line 68 of the implanted member 63 of the left half grip plate 29, 31 and the left half grip plate
29, 31 the distance between the head center line 68 of the implant 64, the right half grip plate 39, 41 the distance between the head center line 68 of the implant 63, and the right half grip plate 39, 41. Implanted members
Measure the distance between the 64 head centerlines 68. The average of these four distances is defined as the gauge length "L" and is input to the memory of the calculation device 87. The LVDTs 32, 42 are connected to a conditioning device 75 which is connected to a recording device 86 as shown above. In the preferred embodiment, each LDVT 32, 42 is mounted on a clamp half 25, 26, respectively, when the clamp half is mounted on the valve stem 15, the core of the LVDT 32, 42 (needle 33, 43). Are radially separated from the center line of the stem by approximately 180 ° and at equal distances from the center line of the stem. At this time, bolts 35, which hold the lower grip plates 31, 41 to the respective support plates 28, 38,
45 is removed and lower grip plates 31, 41 are bolts 56, 5
It is fixed to the valve stem 15 by 7, but can move freely relative to the LVDT mounting brackets 30, 40.

【0026】弁心棒16は弁13を閉じるために手動又は弁
操作装置16のモータ操作によって下方へ駆動される。弁
13が閉じた位置に来ると,圧縮荷重(“ 心棒荷重” )
が弁心棒内で生じる。心棒荷重は弁操作装置内のトルク
スイッチがはずれて操作装置を開放する(又は手動操作
を止める)まで増大し続ける。
The valve stem 16 is driven downward to close the valve 13 manually or by motor operation of the valve operating device 16. valve
When 13 comes to the closed position, compressive load (“mandrel load”)
Occurs in the axle. The mandrel load continues to increase until the torque switch in the valve operating device is disengaged and the operating device is opened (or the manual operation is stopped).

【0027】心棒15が受けた圧縮荷重のために,心棒が
形成されている歪みを生じ得る材料の圧縮が生じる。心
棒15が圧縮されると,距離「L」で定義される心棒のテ
ストセグメント(標点距離)は比例して圧縮される。テ
ストセグメントが圧縮されると, 下部グリップ板31, 41
はLDVT取付けブラケット30, 40に対して相対的に動く。
基準面34, 44はLDVT針33, 43を動かし,これにより,当
該分野で知られているようにLDVTコアとベースとの間の
相対的な運動が生じ, そのために,テストセクションの
長さ(「L」)に於ける変化(「ΔL」)を表す信号が
発生する。テストセグメントを彎曲させた場合, 一方の
クランプハーフの基準点の間の距離は増大し,他方のク
ランプハーフの基準点の間の距離は減少することが理解
され得る。それぞれのLDVT 32, 42 はこれを検出し,相
対的増加又は減少を表すΔLの信号を送る。上述のよう
にそれぞれLDVT32, 42からの信号はそれぞれのコンディ
ショニングモジュール77, 78から加算装置81に送られ,
該加算装置81で真の値が加えられ, 平均され,さもなけ
れば調整され,そして記録装置86へ送られる。該記録装
置86でその調製された信号は表示され,さもなければ記
録される。好ましい実施例に於いては, テスト長さ
「L」に於ける変化(ΔL)の時間に関する軌跡が記録
され,表示される。このような軌跡のサンプル93が図5
に示されている。記録装置86で記録された距離の値は,
上記の様に, 次に, 計算装置に入力される。記録と計算
のステップは結合可能であることが理解される。
[0027] Due to the compressive load received by the mandrel 15, compression of the distortable material in which the mandrel is formed occurs. When the mandrel 15 is compressed, the mandrel test segment (gauge distance) defined by the distance "L" is compressed proportionately. When the test segment is compressed, the lower grip plates 31, 41
Moves relative to the LDVT mounting brackets 30,40.
The reference planes 34,44 move the LDVT needles 33,43, which cause relative movement between the LDVT core and the base, as is known in the art, so that the length of the test section ( A signal is generated representing the change (".DELTA.L") in "L"). It can be seen that when the test segment is bent, the distance between the reference points of one clamp half increases and the distance between the reference points of the other clamp half decreases. Each LDVT 32, 42 detects this and sends a signal of ΔL indicating a relative increase or decrease. As described above, the signals from the LDVTs 32 and 42 are sent from the conditioning modules 77 and 78 to the adder 81, respectively.
The true values are added, averaged or otherwise adjusted in the adder 81 and sent to the recorder 86. The prepared signal is displayed on the recording device 86 and otherwise recorded. In the preferred embodiment, the time trajectory of the change (ΔL) in the test length “L” is recorded and displayed. A sample 93 of such a trajectory is shown in FIG.
Is shown in The value of the distance recorded by the recording device 86 is
As described above, it is then input to the computing device. It is understood that the recording and calculation steps can be combined.

【0028】心棒荷重の実際の値の最終決定は材料強度
と弾性体の原理に基づいている。次の式が当該分野で知
られ, 使用されている。
The final determination of the actual value of the mandrel load is based on the principles of material strength and elasticity. The following formulas are known and used in the art.

【0029】歪み=ΔL/L 応力=(歪み)×(弾性係数) 力=(応力)×(応力面積) 螺刻部の応力面積は最少のピッチ円直径(P)と最少の
歯もと円直径(K)の平均に基づいて次のようになる。
Strain = ΔL / L Stress = (strain) × (elastic modulus) Force = (stress) × (stress area) The stress area of the threaded portion is the smallest pitch circle diameter (P) and the smallest tooth base circle. Based on the average of the diameter (K):

【0030】応力面積=π[(P+K)/4]2 故に,次の計算が計算装置87によって行なわれる。Stress area = π [(P + K) / 4] 2 Therefore, the following calculation is performed by the calculation device 87.

【0031】 F=π[ΔLE/L]×[(P+K)/4]2 ここでFは心棒荷重である。F = π [ΔLE / L] × [(P + K) / 4] 2 where F is a mandrel load.

【0032】ΔLはコンディショニング装置75によって
決められる。加算装置81が平均のΔLと異る出力を出し
た場合,上式に適切な修正が行なわれなければならな
い。
ΔL is determined by the conditioning device 75. If the adder 81 produces an output that is different from the average ΔL, an appropriate correction must be made to the above equation.

【0033】Eは心棒材料の弾性係数である。E is the modulus of elasticity of the mandrel material.

【0034】Lはあらかじめ測定された心棒のテストセ
グメントの長さである。
L is the pre-measured mandrel test segment length.

【0035】Pはねじの幾何学配列に基づく螺刻部20の
最小ピッチ円直径である。
P is the minimum pitch circle diameter of the threaded portion 20 based on the screw geometry.

【0036】Kはねじの幾何学配列に基づくねじ部20の
最少歯もと円直径である。
K is the minimum tooth root circle diameter of the threaded portion 20 based on the thread geometry.

【0037】心棒変換器24は,より大きな発明システム
の一部として本明細書に開示されているが,心棒歪み変
換器はそれ自身新規であり,他の螺刻された心棒の使用
環境においても応用できることが理解される。
Although the mandrel transducer 24 is disclosed herein as part of a larger inventive system, the mandrel distortion transducer is novel in itself and can be used in other threaded mandrel applications. It is understood that it can be applied.

【0038】本明細書に記載されている好ましい実施例
は2個の基準点の間の相対的な変化を検出し測定するた
めにLVDTを使用することを開示しているが,類似の目的
を達成するために変化を検出する他の装置を使用するこ
とも,本発明の範囲内である。
Although the preferred embodiment described herein discloses the use of an LVDT to detect and measure relative changes between two reference points, it has similar purposes. It is within the scope of the invention to use other devices to detect the change to achieve.

【0039】本発明の好ましい実施例は,テストセグメ
ントを定めるために,そしてテストセグメントの限界を
定める基準点を追跡するために心棒歪み変換器2Xを使
用することを開示しているが,本発明のより発展的な装
置及び方法の範囲内で同等の目的を達成するための他の
方法を使用することも本発明の範囲内である。
Although the preferred embodiment of the present invention discloses the use of the mandrel distortion transducer 2X to define test segments and to track reference points that delimit test segments, the present invention is disclosed. It is within the scope of the present invention to use other methods to achieve equivalent objectives within the more advanced apparatus and methods of the present invention.

【0040】本発明は,特にその好ましい実施例に関し
て詳述されているが,上記の様に,また添付の特許請求
の範囲で定められているように,本発明の精神と範囲内
において変更及び修正を行うことができるものと理解さ
れる。
Although the present invention has been described in detail with particular reference to preferred embodiments thereof, it will be understood that modifications and variations have been made within the spirit and scope of the invention as set forth above and as set forth in the appended claims. It is understood that modifications can be made.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明は弁操作装置によって駆動される
弁心棒に生じる荷重を測定するための方法及び関連する
装置を包含する。本発明の方法は金属の,特に螺刻され
た軸の応力及び歪みに関連する公知の原理及び特性を利
用し,これらの原理及び特性を本発明の固有の装置と組
み合わせて応用したものである。本発明の方法及び装置
は,心棒に荷重が加えられたときに,弁心棒の螺刻部の
変形を検出し,測定する。測定された変形は記録され,
心棒に加えられた荷重を決定するための計算装置に入力
される。好ましい実施例では圧縮変形及び圧縮荷重が測
定され,決定されるがしかし張力も考慮に入れられてい
る。
The present invention includes a method and related apparatus for measuring the load imposed on a valve stem driven by a valve actuation device. The method of the present invention utilizes known principles and properties related to the stress and strain of metals, especially threaded shafts, and applies these principles and properties in combination with the unique apparatus of the present invention. . The method and apparatus of the present invention detects and measures deformation of a threaded portion of a valve stem when a load is applied to the stem. The measured deformation is recorded,
Input to a computing device for determining the load applied to the mandrel. In a preferred embodiment, the compressive deformation and the compressive load are measured and determined, but the tension is also taken into account.

【0042】本発明の装置は固有のねじグリップアッセ
ンブリを有し,グリップアッセンブリは心棒と共に動く
ように弁心棒のねじ部に堅固に取付られている。グリッ
プアッセンブリは互いに相対的に動く離れた複数の基準
点を有し,これらはねじに堅固に取り付けられ,さらに
螺刻部のテストセグメント(標点距離とも称される)を
定めている。
The device of the present invention has a unique screw grip assembly which is rigidly mounted on the thread of the valve stem for movement with the stem. The grip assembly has a plurality of spaced apart reference points that move relative to each other and are rigidly attached to the screw and further define a test segment (also referred to as a gauge length) of the thread.

【0043】弁心棒の金属本体が荷重によって変形する
(すなわち圧縮され又は引き延ばされ)に伴い, 基準点
は互いに相対的に動く。したがって, テストセグメント
の変形は基準点の動きにより反映される。本発明の装置
によって,基準点の相対的な動きが検出され測定されそ
して記録される。測定された変形は,好ましい実施例で
は他の材料特性と共に計算装置に入力され荷重が計算さ
れる。
As the metal body of the stem is deformed (ie, compressed or stretched) by a load, the reference points move relative to each other. Therefore, the deformation of the test segment is reflected by the movement of the reference point. With the device according to the invention, the relative movement of the reference point is detected, measured and recorded. The measured deformation is input to a computing device along with other material properties in a preferred embodiment and the load is calculated.

【0044】本発明の好ましい実施例では, ストセグメ
ントの変形は荷重下の心棒の湾曲を補正するために,2
つの位置で測定される。さらに本発明の装置は独特の形
状を有する先細円錐グリップ部材を有し,固定部材と組
み合わせて,弁心棒のねじに必要な締めつけを行なうの
に役立つ。これによって基準点は心棒の変形に伴って正
確に動く。
In a preferred embodiment of the present invention, the deformation of the strike segment is adjusted to compensate for the bending of the mandrel under load.
Measured at three locations. Furthermore, the device of the present invention has a tapered conical gripping member having a unique shape and, in combination with the fixing member, serves to provide the necessary tightening of the valve stem screw. This allows the reference point to move exactly as the mandrel deforms.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】弁及び弁操作装置と共に用いられる場合の, 本
発明の心棒荷重測定システムの見取図である。
FIG. 1 is a sketch of the mandrel load measurement system of the present invention when used with a valve and valve operating device.

【図2】図1の心棒荷重測定装置の, 心棒歪み変換器の
みを示す側面図である。
FIG. 2 is a side view showing only a mandrel distortion transducer of the mandrel load measuring device of FIG. 1;

【図3】図2の上面図である。FIG. 3 is a top view of FIG. 2;

【図4】(a)は本発明の植込み部材の側面図であり、
(b)は図4(a)の植込み部材の端面図である。
FIG. 4 (a) is a side view of the implantable member of the present invention,
FIG. 4B is an end view of the implantable member of FIG.

【図5】図1の心棒荷重測定装置の電子装置の概略図で
ある。
FIG. 5 is a schematic view of an electronic device of the mandrel load measuring device of FIG. 1;

【図6】本発明の植込み部材のかみ合いを示した,螺刻
部のみを示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing only threaded portions, showing engagement of the implantable member of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 597028818 2999 Johnson Ferry R oad,Marietta,Georg ia 30062,U.S.A. (72)発明者 ジョン エー. マクメナミー アメリカ合衆国 ジョージア 30064 マリエッタ,ヘイワード サークル 534 (56)参考文献 実開 昭60−129655(JP,U) 実開 昭60−48108(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01L 5/00 013──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (73) Patentee 597028818 2999 Johnson Ferry Road, Marietta, Georgia 30062, U.S.A. S. A. (72) Inventor John A. McMenamy United States Georgia 30064 Marietta, Hayward Circle 534 (56) References Japanese Utility Model Showa 60-129655 (JP, U) Japanese Utility Model Showa 60-48108 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB) Name) G01L 5/00 013

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 螺刻された心棒にかかる荷重を決定する
装置であって、 該心棒に沿って第1基準点を定めるように該心棒のねじ
をグリップする第1ねじグリップ手段、 該心棒に沿って第2基準点を定めるように、該第1基準
点から軸方向に離れた位置で該心棒のねじをグリップす
る第2ねじグリップ手段、 該心棒に沿って第3基準点を定めるように、該第1基準
点から円周方向に離れた位置で該心棒のねじをグリップ
する第3ねじグリップ手段、 該心棒に沿って第4基準点を定めるように、該第1基準
点から円周方向に離れさらに該第3基準点から軸方向に
離れた位置で該心棒のねじをグリップする第4ねじグリ
ップ手段、 該基準点間の無荷重状態の距離を軸方向に測定する測定
手段、 第1の長さ変化を得るために、該心棒の圧縮の間の該第
1及び第2基準点間の相対的動きを検出及び測定する第
1動き検出手段、 第2の長さ変化を決定するために、該心棒の圧縮の間の
該第3及び第4基準点間の相対的動きを検出及び測定す
る第2動き検出手段、 該第1及び第2の長さ変化の平均を決定する決定手段、
及びEを弾性係数及びAを該心棒のねじ特性に基づく応
力面積とし、該決定された平均の長さ変化(dL)、該
測定された無荷重状態の距離(L)及び式F=dLE
A/Lを用いて該心棒にかかる荷重力を算出する計算手
段、を備え、 該第1動き検出手段及び該第2動き検出手段が、半径方
向及び角度方向のそれぞれで該第1〜4のねじグリップ
手段の独立した相対的動きを許し、 それによって、該第1ねじグリップ手段と該第3ねじグ
リップ手段との間及び該第2ねじグリップ手段と該第4
ねじグリップ手段との間には、動きの自由度が与えら
れ、その動きの自由度は、該軸方向、該半径方向、及び
該角度方向のそれぞれにおいて、少なくともいくらかの
距離だけ、該第1ねじグリップ手段と該第3ねじグリッ
プ手段との間の距離及び該第2ねじグリップ手段と該第
4ねじグリップ手段との間の距離が変化することを可能
にし、さらに、該螺刻された心棒が曲げ力及びねじれ力
の全てまたは一部をうけている間、該螺刻された心棒の
軸の変形が測定できる螺刻された心棒にかかる荷重を決
定する装置。
1. An apparatus for determining a load on a threaded mandrel, said first mandrel gripping means gripping a screw of said mandrel so as to define a first reference point along said mandrel. Second screw grip means for gripping the mandrel screw at a position axially distant from the first reference point so as to define a second reference point along the mandrel; and defining a third reference point along the mandrel. Third screw gripping means for gripping the mandrel screw at a position circumferentially distant from the first reference point; and circumferentially from the first reference point so as to define a fourth reference point along the mandrel. Fourth screw grip means for gripping the mandrel screw at a position further in the axial direction and further away from the third reference point in the axial direction; measuring means for axially measuring the unloaded state between the reference points; 1 to change the length during compression of the mandrel. First motion detection means for detecting and measuring relative motion between first and second reference points; the third and fourth reference points during compression of the mandrel to determine a second length change Second movement detecting means for detecting and measuring a relative movement between; determining means for determining an average of the first and second length changes;
And E are the modulus of elasticity and A is the stress area based on the screw properties of the mandrel, the determined average length change (dL), the measured unloaded distance (L) and the formula F = dLE
Calculating means for calculating a load force applied to the mandrel using A / L, wherein the first motion detecting means and the second motion detecting means perform the first to fourth motions in a radial direction and an angular direction, respectively. Allowing independent relative movement of the screw gripping means, whereby between the first screw gripping means and the third screw gripping means and between the second screw gripping means and the fourth screw gripping means.
A degree of freedom of movement is provided between the first screw and the screw grip means, the degree of freedom of movement being at least some distance in each of the axial, radial and angular directions. Allowing the distance between the gripping means and the third screw gripping means and the distance between the second screwing gripping means and the fourth screw gripping means to be varied, Apparatus for determining the load on a threaded mandrel that can measure the deformation of the shaft of the threaded mandrel while undergoing all or part of the bending and torsion forces.
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