特許 6640932 疲労センサ、疲労測定方法、及び疲労センサの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6640932

(24)【登録日】2020年1月7日

(45)【発行日】2020年2月5日

(54)【発明の名称】疲労センサ、疲労測定方法、及び疲労センサの製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 3/32 20060101AFI20200127BHJP

【ＦＩ】

   G01N3/32 H

【請求項の数】10

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2018-132567(P2018-132567)

(22)【出願日】2018年7月12日

(65)【公開番号】特開2020-8529(P2020-8529A)

(43)【公開日】2020年1月16日

【審査請求日】2018年7月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】301072650

【氏名又は名称】ＮＥＣスペーステクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109313

【弁理士】

【氏名又は名称】机 昌彦

(74)【代理人】

【識別番号】100124154

【弁理士】

【氏名又は名称】下坂 直樹

(72)【発明者】

【氏名】小川 文輔

【審査官】 伊藤 昭治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−３０７４７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１９８７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−００２９６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ３／００ − ３／６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

構造物に設置された状態において繰返し応力が印加されることにより破断することにより前記構造物の疲労を検出する疲労検出部と、
前記疲労検出部に引張力を付与する引張力付与部と、
前記疲労検出部に付与される前記引張力を所望の引張力値に調節する引張力調節部と、
前記疲労検出部における破断を検出する破断検出部と
を備えた疲労センサ。

【請求項2】

前記疲労検出部は、第１の方向について、前記繰返し応力が印加されることにより破断する部材であって、
前記引張力付与部は、前記第１の方向について、
一端において前記疲労検出部の一端に接続され、
他端において前記疲労検出部の他端に接続され、
中間において、前記疲労検出部を引張する向きに付勢する付勢部を有する
請求項１に記載の疲労センサ。

【請求項3】

前記付勢部は、バネであり、
前記引張力調節部は、前記付勢部の形状を制約する
請求項２に記載の疲労センサ。

【請求項4】

前記引張力付与部は、前記第１の方向に平行な断面における形状が略半円形に屈曲した板バネである前記付勢部が中間に形成された薄板である
請求項２又は３に記載の疲労センサ。

【請求項5】

前記引張力調節部は、
前記付勢部に係止された状態で押圧されることによって前記付勢部の形状を変化させるカバーと、
前記カバーと前記引張力付与部との間隙に充填されることによって、前記カバーが前記付勢部に係止するように押圧された状態を保持する充填材と
を含む請求項３乃至４の何れか１項に記載の疲労センサ。

【請求項6】

前記カバーは、透明又は半透明であり、
前記充填材は、透明又は半透明である
請求項５に記載の疲労センサ。

【請求項7】

前記破断検出部は、導電体によって形成され、破断時に電流が遮断される前記疲労検出部を含む
請求項１乃至６の何れか１項に記載の疲労センサ。

【請求項8】

前記疲労検出部における前記第１の方向に関する線膨張係数は、前記構造物における前記第１の方向に関する線膨張係数と値が異なる
請求項２乃至７の何れか１項に記載の疲労センサ。

【請求項9】

構造物に設置された状態において繰返し応力が印加されることにより破断することにより前記構造物の疲労を検出する疲労検出部と、
前記疲労検出部に引張力を付与する引張力付与部と、
前記疲労検出部に付与される前記引張力を所望の引張力値に調節する引張力調節部と、
前記疲労検出部における破断を検出する破断検出部と
を備えた疲労センサを用いた前記構造物の疲労測定方法であって、
前記疲労検出部における内部応力値が互いに異なる複数の前記疲労センサを前記構造物に設置し、
各前記疲労センサによって検出された前記破断の有無に基づいて、前記構造物における疲労の進行を測定する
疲労測定方法。

【請求項10】

構造物に設置された状態において繰返し応力が印加されることにより破断することにより前記構造物の疲労を検出する疲労検出部と、
前記疲労検出部に引張力を付与する引張力付与部と、
前記疲労検出部に付与される前記引張力を所望の引張力値に調節する引張力調節部と、
前記疲労検出部における破断を検出する破断検出部と
を備えた疲労センサの製造方法であって、
前記疲労検出部における内部応力を所定の内部応力値に調節する内部応力調節ステップと、
前記疲労検出部、前記引張力付与部、前記引張力調節部、及び前記破断検出部から疲労センサを組み立てる組み立てステップと、
前記引張力調節部を調節することによって前記疲労検出部に付与される前記引張力を所望の引張力値に調節する引張力調節ステップと
を備えた、疲労センサの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、疲労センサ、疲労測定方法、及び疲労センサの製造方法に関し、特に、構造物の疲労センサに関する。

【背景技術】

【0002】

金属、樹脂、ガラス、セラミックス、コンクリート等の材料で形成された物体（構造物、構造体）では、繰返し又は継続的に、応力が負荷されることによって、機械的強度が低下（疲労）し、最終的に破壊（疲労破壊、破断、永久変形）が生じることがある。例えば、熱によって膨張及び収縮を繰返す構造物において、自由な変形（膨張及び収縮）が制限されたことによる応力（熱応力）によって、構造物の破壊が生じることがある。

【0003】

構造物の疲労特性は、Ｓ−Ｎ曲線（ストレス−ナンバー曲線、ヴェーラー曲線）によって表現されることが多い。Ｓ−Ｎ曲線は、構造物の疲労試験において、一定の大きさ（振幅等）で繰返し負荷される応力（繰返し応力）の大きさ（繰返し応力値）と、構造物が破断に到るまでの負荷の繰返し数（破断繰返し数）との関係を示した曲線である。通常、Ｓ−Ｎ曲線のグラフでは、繰返し応力値が縦軸（通常目盛又は対数目盛）で、破断繰返し数が横軸（対数目盛）で表される。ある種の材料（例えば低炭素鋼）では、ある繰返し数（例えば１０^６乃至１０^７程度）以上において、Ｓ−Ｎ曲線が水平になる。即ち、ある大きさ以下の繰返し応力値では何回負荷を繰返しても破断が生じない繰返し応力値の上限値（疲労限度）が存在する。

【0004】

そこで、構造物の設計時には、構造物において発生が予測される繰返し応力値が、マージン（安全率）を考慮した上で、疲労限度以下になるように、材料や構造等が選定されることがある。材料が明確な疲労限度を持たない場合には、実用上十分な破断繰返し数に対応する繰返し応力値を、疲労限度に相当する目安として、材料や構造等が選定されることがある。

【0005】

構造物の疲労特性は、構造物に加えられた平均応力や、構造物における残留応力等、応力の影響を受ける。一般的に、引張の応力は構造物の強度（破断繰返し数）を低下させる。圧縮の応力は構造物の強度を向上させることが多い。

【0006】

例えば、木製の合板を用いた床パネルに残留応力を与える、床パネルの一般的な製造方法が、特許文献１に開示されている。特許文献１の床パネルでは、合板製の主面材が、弓形に湾曲された状態において、合板製の筐体内に嵌合される。上記構成の結果、特許文献１の床パネルは、変形し難い。

【0007】

又、例えば、熱形成金型を用いて摩擦材に残留応力を与えた（ディスクブレーキ）パッドの一般的な製造方法が、特許文献２に開示されている。特許文献２の製造方法では、パッドの裏板と摩擦材とを、熱成形金型において加熱及び加圧して成形接着する。ここで、熱成形金型のインサートは凹部を有する。凹部は、摩擦材による成形圧によって裏板に反りを与える。上記構成の結果、特許文献２の製造方法では、裏板は反りを戻す内部応力（残留応力）を摩擦材に生じさせる。

【0008】

構造物の設計における繰返し応力を決定する際に、構造物における繰返し応力が実測されていないことが多い。そのため、実環境において発生した繰返し応力が設計において予測された繰返し応力を超えていると、実環境において構造物の破壊が生じることがある。

【0009】

又、構造物の設計において材料や構造の疲労特性を決定する際に、材料や構造の疲労特性が実測されていないことが多い。そのため、材料に欠陥が存在したり、外力等により構造物に切欠きが生じたりすると、構造物の疲労限度が低下することがある。その結果、設計において予測されていた繰返し応力においても、構造物の破壊が生じることがある。

【0010】

構造物の検査においても設計における問題と同様な問題が存在する。構造物の疲労破壊を回避するために、定期的な構造物の検査（目視点検、打音検査等）が行われることがある。ところが、構造物の疲労度（例えば、マイナー則における疲労損傷度）が測定されていないと、検査間隔（点検スパン）が過大なのか過小なのかが分からないことがある。

【0011】

そこで、構造物の疲労度を測定するための疲労センサが必要である。

【0012】

疲労センサに関する技術の一例が特許文献３に開示されている。特許文献３の疲労センサは、箔状の基板と、長手方向両端部間の中央部に、長手方向に垂直な幅方向一側部から幅方向他側部に向かって延びるスリットが形成された箔状の破断片とを含む。破断片は、第２電鋳部のそれぞれの長手方向両端面と、基板の一表面との間にそれぞれ形成される交差部が溶接されることによって、基板の一表面上に接合されている。疲労センサは、基板の他表面において被検出部材に固定される。破断片の中間部には、スリットの先端から幅方向他側部に亘るき裂進展領域に、き裂進展長を電気的に検出するき裂進展長検出部材が形成されている。中間部の厚みＴ３は、第２電鋳部の厚みＴ４より薄い。き裂進展検出部材は、き裂の進展方向、即ち横方向に直角な長手方向に沿って延びる複数の電気抵抗線を有する。各電気抵抗線は、幅方向に等間隔をあけて平行に配置され、両端部が電気的に並列的に接続され、き裂進展領域に接着剤等によって接着される。スリットの先端からき裂が進展すると、電気抵抗線が順次的に破断し、このような破断による抵抗値の経時的変化を計測装置によって計測する。上記構成の結果、特許文献３の計測装置は、疲労センサの抵抗値の計測結果に応じて、被検出部材の疲労損傷度を検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】特開２００５−１８０１４５号公報

【特許文献2】特開２００２−２９５５５５号公報

【特許文献3】特開２００５−１６４２４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

特許文献３の計測装置は、被検出部材の疲労損傷度を検出するためには、疲労センサの抵抗値と被検出部材の疲労損傷度との関係が分かっている必要がある。この関係は、例えば、疲労センサと同一仕様の疲労センサ（複製）が設置された、被検出部材と同一仕様の構造物（複製）に対する疲労試験において、疲労センサの抵抗値を計測することによって、見積もることができる。

【0015】

上述した疲労試験において、一般的には、所定の繰返し応力に対する疲労センサの疲労損傷度（疲労特性）と、同一の所定の繰返し応力に対する構造物の疲労損傷度（疲労特性）とは一致しない。疲労センサの疲労特性が構造物の疲労特性より大きい場合には、疲労センサの疲労損傷度が１になれば（疲労センサの疲労検出部材が破断すれば）、それ以降における構造物の疲労損傷度を算出できない。疲労センサの疲労特性が構造物の疲労特性より小さい場合には、疲労センサの疲労損傷度に基づいて、構造物の疲労損傷度を算出できる。但し、疲労センサの疲労特性が構造物の疲労特性に対して過小である場合には、疲労センサの疲労損傷度に基づく、構造物の疲労損傷度の算出精度が低下する。つまり、疲労センサの感度（疲労特性）は、構造物の疲労特性に適合していなければならない。そのため、構造物の疲労特性に応じて、適切な感度の疲労センサを容易に製造できることが望ましい。

【0016】

しかしながら、特許文献３の疲労センサの感度は、主に、中間部の厚みＴ３と第２電鋳部の厚みＴ４との比に基づいて決定される。そして、中間部と第２電鋳部とは、電気鋳造法により形成される。この製造方法では、疲労検出部材の製造後に、疲労センサの感度にバリエーションを設けることが考慮されていない。従って、特許文献３の疲労センサには、疲労センサに所望の感度を設定することが困難であるという問題がある。

【0017】

特許文献１及び２の製造方法は、疲労センサの製造方法に関しない。

【0018】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、容易に所望の感度に設定できる疲労センサを提供することを主たる目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0019】

本発明の一態様において、疲労センサは、構造物に設置された状態において繰返し応力が印加されることにより破断する疲労検出部と、疲労検出部に引張力を付与する引張力付与部と、疲労検出部に付与される引張力を所望の引張力値に調節する引張力調節部と、疲労検出部における破断を検出する破断検出部とを備える。

【0020】

本発明の一態様において、疲労測定方法は、構造物に設置された状態において繰返し応力が印加されることにより破断する疲労検出部と、疲労検出部に引張力を付与する引張力付与部と、疲労検出部に付与される引張力を所望の引張力値に調節する引張力調節部と、疲労検出部における破断を検出する破断検出部とを備えた疲労センサを用いた構造物の疲労測定方法であって、疲労検出部における内部応力値が互いに異なる複数の疲労センサを構造物に設置し、各疲労センサによって検出された破断の有無に基づいて、構造物における疲労の進行を測定する。

【0021】

本発明の一態様において、疲労センサの製造方法は、構造物に設置された状態において繰返し応力が印加されることにより破断する疲労検出部と、疲労検出部に引張力を付与する引張力付与部と、疲労検出部に付与される引張力を所望の引張力値に調節する引張力調節部と、疲労検出部における破断を検出する破断検出部とを備えた疲労センサの製造方法であって、疲労検出部における内部応力を所定の内部応力値に調節する内部応力調節ステップと、疲労検出部、引張力付与部、引張力調節部、及び破断検出部から疲労センサを組み立てる組み立てステップと、引張力調節部を調節することによって疲労検出部に付与される引張力を所望の引張力値に調節する引張力調節ステップとを備える。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、容易に所望の感度に設定できる疲労センサを提供することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の第１の実施形態における疲労センサの構成の一例を示す３面図である。

【図2】本発明の第１の実施形態における疲労センサの変形例を示す２面図である。

【図3】本発明の第１の実施形態における疲労センサの製造方法を示すフローチャートである。

【図4】本発明の第２の実施形態における疲労センサの構成の一例を示す３面図である。

【図5】本発明の第２の実施形態における疲労センサの製造方法を示すフローチャートである。

【図6】本発明の第２の実施形態における疲労センサの製造方法を説明する側面図である。

【図7】本発明の第２の実施形態における疲労センサの動作を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。尚、全ての図面において、同等の構成要素には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
（第１の実施形態）
本発明の各実施形態の基本である、本発明の第１の実施形態について説明する。

【0025】

本実施形態における構成について説明する。

【0026】

図１は、本発明の第１の実施形態における疲労センサの構成の一例を示す３面図である。図１以降の図及び以降の説明において、疲労センサが設置される向きは一例であり、実際に疲労センサが設置される向きは、疲労センサが設置される構造物の向きに応じた任意の向きであってよい。図１以降の図及び以降の説明において、ある方向から見て、疲労センサの、幅方向を「Ｙ」で示し、奥行き方向を「Ｘ」で示し、高さ（厚み）方向を「Ｚ」で示すこととする。即ち、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は互いに直交する方向である。Ｙ方向、Ｘ方向、Ｚ方向それぞれにおいて、右方向、手前方向、上方向を「正側」と称し、左方向、奥方向、下方向を「負側」と称することとする。又、以降の説明において、Ｘ方向における正側を「Ｘ＋」側と、Ｘ方向における負側を「Ｘ−」側と、Ｙ方向における正側を「Ｙ＋」側と、Ｙ方向における負側を「Ｙ−」側と、Ｚ方向における正側を「Ｚ＋」側と、Ｚ方向における負側を「Ｚ−」側とも称することとする。図１（Ａ）は側面図（Ｘ−Ｚ平面図）、図１（Ｂ）及び（Ｄ）は正面図（Ｙ−Ｚ平面図）、図１（Ｃ）は上面図（Ｘ−Ｙ平面図）である。

【0027】

疲労センサ１００は、構造物８００に設置される。ここで、設置とは、構造物８００における応力の発生に応じて、疲労センサ１００においてＸ方向について応力が発生するように、疲労センサ１００が構造物８００に固定されることとする。疲労センサ１００は、例えば、接着剤によって構造物８００に固定される。接着剤は、例えば、シリコーン系接着剤、又はエポキシ系接着剤である。

【0028】

疲労センサ１００は、疲労センサ１００の疲労検出部１１０（後述）における破断（疲労破壊）の発生に基づいて、疲労検出部１１０における疲労度が、予め決定された所定の値を超えたことを検出する。ここで、疲労は、疲労検出部１１０において、Ｘ方向について付与された繰返し応力によって進行することとする。疲労度は、例えば、マイナー則における疲労損傷度である。この場合には、疲労検出部１１０が破断に至る疲労度は１である。或いは、例えば、疲労検出部１１０における繰返し応力の大きさ（以下、「繰返し応力値」と称す；繰返し応力値は、例えば、繰返し応力の振幅）が一定であると見做せる場合には、疲労度は、疲労検出部１１０において繰返し応力が発生した回数（以下、「繰返し数」と称す）の、疲労検出部１１０が破断に至る繰返し数（以下、「破断繰返し数」と称す）に対する比率である。この場合にも、疲労検出部１１０が破断に至る疲労度は１である。

【0029】

構造物８００における疲労度と、構造物８００に設置された疲労センサ１００における疲労度との関係が予め分かっていることとする。ここで、構造物８００における疲労度は、疲労センサ１００における疲労度と同様に定義されることとする。例えば、構造物８００における疲労度が疲労センサ１００における疲労度の５０パーセントであるという関係が分かっていればよい。このような関係は、例えば、構造物８００に設置された疲労センサ１００、及び構造物８００に対する疲労試験（Ｓ−Ｎ曲線を測定する試験）によって測定できる。例えば、構造物８００に設置された疲労センサ１００、及び構造物８００における繰返し応力値が、それぞれ一定であると見做せる場合には、それぞれの繰返し応力値において破断繰返し数が測定される。

【0030】

つまり、疲労センサ１００における疲労度が予め決定された所定の値を超えた際に、構造物８００における疲労度を推定することが可能である。例えば、構造物８００における疲労度が疲労センサ１００における疲労度の５０パーセントである場合には、疲労センサ１００において破断が検出された際の、構造物８００における疲労度は５０パーセントである。疲労センサ１００は、疲労検出部１１０と、引張力付与部１２０と、引張力調節部１５０と、破断検出部１７０とを含む。

【0031】

疲労検出部１１０は、疲労センサ１００が構造物８００に設置された状態において繰返し応力が発生することにより破断する。疲労検出部１１０は、Ｘ方向に垂直な断面における断面積が一定な、棒状の部材（棒材）（図１（Ａ）乃至（Ｃ））である。疲労検出部１１０は、Ｘ方向に垂直な断面における断面積が一定な、板状の部材（板材）（図１（Ｄ））であってもよい。疲労検出部１１０は、例えば、単一金属製又は合金製である。疲労検出部１１０は、Ｘ方向に平行な辺にノッチ（切り込み、窪み、又は溝）が形成されていてもよい。ノッチは、例えば、辺に形成された半円形の窪みである。ノッチの形成により、疲労検出部１１０の破断繰返し数が減少する。又、疲労検出部１１０は、焼鈍されていてもよい。焼鈍により、疲労検出部１１０における残留応力がほぼ零になるので、疲労検出部１１０の破断繰返し数が増加する。

【0032】

引張力付与部１２０は、Ｘ方向について疲労検出部１１０に引張力を付与する。引張力付与部１２０は、図１では、例えば、付勢部１２１と、台座１３０と、台座１４０と、調節軸１５１と、ガイド１６０とを含む。

【0033】

付勢部１２１は、疲労検出部１１０をＸ方向について引張する向きに付勢する。付勢部１２１は、図１では、例えば、Ｘ方向に伸縮する巻きバネである。

【0034】

台座１３０は、図１では、例えば、Ｘ方向を厚み方向とする絶縁体製の板材である。台座１３０は、下底面（Ｚ−側）に設けられた凹部１３３のＺ＋側の面において疲労検出部１１０の一端に接続（接着等）されている。台座１３０は、下底面において構造物８００に接続（接着等）される。台座１３０には、Ｘ方向に、貫通孔１３１と、貫通孔１３２とが形成されている。

【0035】

台座１４０は、図１では、例えば、Ｘ方向を厚み方向とする絶縁体製の板材である。台座１４０は、下底面（Ｚ−側）に設けられた凹部（不図示）のＺ＋側の面において疲労検出部１１０の他端に接続（接着等）されている。台座１４０は、下底面において構造物８００に接続（接着等）される。台座１４０には、Ｘ方向に、ネジ穴１４１と、ネジ穴１４２とが形成されている。

【0036】

調節軸１５１は、付勢部１２１により付勢された力を台座１４０に伝達すると共に、引張力付与部１２０が疲労検出部１１０に引張力を付与する方向をＸ方向に制限する。調節軸１５１には、図１では、例えば、ネジ部１５２と、仕切板１５３とが形成されている。調節軸１５１は、ネジ部１５２（Ｘ−側の端部）においてネジ穴１４１に螺進可能に係合し、付勢部１２１（巻きバネ）を貫通した後にＸ＋側の端部において貫通孔１３１に摺動可能に係合する。ここで、ネジ部１５２は、ネジ穴１４１に対するＸ方向における各位置において、ネジ部１５２とネジ穴１４１との間の摩擦力によって保持される。仕切板１５３は、付勢部１２１（巻きバネ）のＸ−側の端部を係止する。付勢部１２１（巻きバネ）のＸ＋側の端部は、台座１３０によって係止される。

【0037】

ガイド１６０は、調節軸１５１と共に、引張力付与部１２０が疲労検出部１１０に引張力を付与する方向をＸ方向に制限する。ガイド１６０は、図１では、例えば、Ｘ−側の端部においてネジ穴１４２にネジ止めされ、Ｘ＋側の端部において貫通孔１３２に摺動可能に係合する。

【0038】

引張力調節部１５０は、引張力付与部１２０（図１では付勢部１２１）の形状を制約することによって、疲労検出部１１０に付与される引張力を所望の引張力値に調節する。引張力調節部１５０は、図１では、例えば、引張力付与部１２０における、調節軸１５１の仕切板１５３と、調節軸１５１のネジ部１５２とによって実現される。即ち、引張力調節部１５０は、仕切板１５３が調節軸１５１の回りに回転させられることによって、ネジ部１５２を台座１４０に対してＸ方向について移動させる。

【0039】

破断検出部１７０は、疲労検出部１１０における破断を検出する。破断検出部１７０は、図１では、例えば、導電体によって形成され、破断時に電流が遮断される疲労検出部１１０を含む。破断検出部１７０は、外部の検出用回路（不図示）によって疲労検出部１１０における電流の導通を監視されることによって、疲労検出部１１０における破断を検出可能である。破断検出部１７０は、疲労検出部１１０における電流の導通を監視するために、疲労検出部１１０の両端に形成（例えば、はんだ付け）された、配線材１８１と配線材１８２とを含んでもよい。配線材１８１、１８２の疲労検出部１１０と接続されていない端には、外部の検出用回路が接続される。

【0040】

本実施形態における変形例について説明する。

【0041】

図２は、本発明の第１の実施形態における疲労センサの変形例を示す２面図である。図２（Ａ）は側面図（Ｘ−Ｚ平面図）、図１（Ｂ）は正面図（Ｙ−Ｚ平面図）である。但し、図２（Ａ）では、破断検出部１７１及び疲労検出部１１０の一部（点線で囲んだ箇所）を透視して図示している。

【0042】

本変形例における疲労センサ１０１では、破断検出部１７１は、張力センサ１９０を含む（図２（Ａ）及び（Ｂ））。張力センサ１９０は、凹部１３３のＺ＋側の面に設置（接着等）されている。張力センサ１９０は、Ｘ＋側の一端に配線材１８３を含む。疲労検出部１１０のＸ＋側の端部は、張力センサ１９０のＺ−側の面に接続（接着等）される。疲労検出部１１０には、Ｘ方向について十分な引張力が予め付加されていることとする。そして、疲労検出部１１０の破断時には、張力センサ１９０の出力が特定の値（例えば零）に変化することとする。破断検出部１７１は、外部の検出用回路（不図示）によって張力センサ１９０における出力を監視されることによって、疲労検出部１１０における破断を検出可能である。張力センサ１９０は、例えば、金属歪ゲージ、又は半導体歪ゲージである。尚、張力センサ１９０については当業者に広く知られているので、ここでは詳述しない。本変形例では、台座１３０又は台座１４０は、伝導体製であってもよい。

【0043】

本実施形態における動作について説明する。

【0044】

図３は、本発明の第１の実施形態における疲労センサの製造方法を示すフローチャートである。尚、図３に示すフローチャート及び以下の説明は一例であり、適宜求める処理に応じて、処理順等を入れ替えたり、処理を戻したり、又は処理を繰り返したりしてもよい。

【0045】

図３を参照して、本実施形態における疲労センサ１００の製造方法について説明する。

【0046】

まず、疲労検出部１１０の内部応力を、所定の内部応力値に調節する（ステップＳ１１０）。疲労検出部１１０は、例えば、冷間圧延によって形成される。疲労センサ１００の感度について、より広範なバリエーションが必要な場合には、形成後の疲労検出部１１０に対する、ノッチ形成の有無、焼鈍の有無等の後処理の違いにより、疲労検出部１１０のバリエーションが用意されてもよい。ここで、疲労検出部１１０のサンプルに対して疲労試験が行われることによって、疲労検出部１１０の疲労特性（Ｓ−Ｎ曲線の一部）が既知であることとする。疲労検出部１１０に複数のバリエーションがある場合には、あるバリエーションに関する既知の疲労特性と、別のバリエーションに対する内部応力の測定結果等とに基づいて、別のバリエーションに関する疲労特性が推定されてもよい。

【0047】

次に、疲労検出部１１０、引張力付与部１２０、引張力調節部１５０、及び破断検出部１７０から、疲労センサ１００を組み立てる（ステップＳ１２０）。

【0048】

続いて、引張力調節部１５０を調節することによって疲労検出部１１０に付与される引張力を所望の引張力値に調節する（ステップＳ１３０）。ここで、疲労センサ１０５の感度についてバリエーションが必要な場合には、引張力付与部１２０（図１では付勢部１２１）の形状を変化させる力を調節して各バリエーションを製造する。例えば、疲労検出部１１０に付与される引張力と、疲労センサ１００のバリエーションを製造する際のパラメータとの関係は、疲労センサ１００のサンプルに対する疲労試験等によって既知であることとする。そして、疲労センサ１００のサンプルを製造する際に、例えば、引張力付与部１２０の形状（図１では付勢部１２１の長さ）や、引張力付与部１２０に与える外力等の製造パラメータを記録しておくこととする。そうすると、疲労センサ１００のバリエーションを製造する際に、記録した製造パラメータを再現すれば、サンプルと同じ疲労特性を有する疲労センサ１００のバリエーションを製造できる。あるいは、ｃｏｓα法（後述）等を用いて、製造された疲労センサ１００における残留応力を測定して、個々の疲労センサ１００の感度を決定してもよい。

【0049】

以上の動作により、疲労センサ１００を製造することができる。ここで、例えば、疲労検出部１１０の冷間圧延後における焼鈍の有無、及びノッチ形成の有無を変化させることにより、疲労検出部１１０の疲労特性にバリエーションを持たせることができる。又、引張力付与部１２０（付勢部１２１）の形状を変化させる力を調節して、疲労検出部１１０に対する引張力（残留応力）を変化させることによって、疲労検出部１１０の疲労特性にバリエーションを持たせることができる。その結果、疲労検出部１１０の疲労特性が異なる疲労センサ１００を容易に製造することができる。

【0050】

一般的に、材料の、材質、形状、又は状態等が異なると、材料の破断繰返し数が異なる。疲労検出部１１０に対する、焼鈍の省略、ノッチ形成、及び引張力の上昇等は、疲労検出部１１０における破断繰返し数を低下させる。疲労センサ１００は、疲労検出部１１０の破断により疲労が所定の値に達したことを検出する。つまり、疲労検出部１１０に対する、焼鈍の省略、ノッチ形成、及び引張力の上昇は、疲労センサ１００の感度を高める（但し、感度の値は減少する）。

【0051】

図１を再び参照して、本実施形態における疲労センサ１００が疲労を検出する動作について説明する。

【0052】

以下の説明では、簡単のために、構造物８００において何らかの頻度で所定の繰返し応力値を有する繰返し応力が発生することとする。そして、当該繰返し応力が発生した繰返し数が構造物８００の破断繰返し数に達すると、構造物８００において破断が発生することとする。又、構造物８００に設置された疲労センサ１００において、構造物８００において発生した繰返し応力に対応して、構造物８００における頻度と同じ頻度で、別の所定の繰返し応力値を有する繰返し応力が発生することとする。そして、繰返し数が疲労検出部１１０の破断繰返し数に達すると、疲労センサ１００の疲労検出部１１０において破断が発生することとする。

【0053】

●まず、疲労センサ１００を構造物８００に設置する。疲労センサ１００は、例えば、シリコーン系接着剤によって構造物８００に固定される。その結果、疲労センサ１００において、構造物８００において発生する繰返し応力に対応して、繰返し応力が発生する。

【0054】

●疲労センサ１００では、製造時に決定された感度（所定の繰返し応力値が発生した際の破断繰返し数）に応じて、疲労検出部１１０が破断される。ここで、構造物８００の疲労特性に応じて、構造物８００には感度が異なる複数の疲労センサ１００が設置されてもよい。例えば、構造物８００の破断繰返し数の、５０パーセントの感度を有する疲労センサ１００と、７０パーセントの感度を有する疲労センサ１００とが構造物８００に設置されてもよい。

【0055】

●疲労センサ１００では、破断検出部１７０に流された微小電流を検出することによって、疲労検出部１１０における破断が検出される。

【0056】

このように、構造物８００の疲労特性に応じた感度の疲労センサ１００を設置することによって、構造物８００の疲労を監視することができる。例えば、感度の異なる複数の疲労センサ１００を構造物に設置することによって、構造物８００における疲労の進行を監視（測定）することができる。そして、構造物８００の保守者は、例えば、構造物８００における破断繰返し数の５０パーセントの繰返し数が検出された以降に検査間隔を短くし、構造物８００における破断繰返し数の７０パーセントの繰返し数が検出された際に構造物８００の交換、または改修を行う。

【0057】

図２の変形例の疲労センサ１０１の動作は、疲労センサ１００の動作と同様である。

【0058】

以上説明したように、本実施形態における疲労センサ１００は、疲労検出部１１０と、引張力付与部１２０と、引張力調節部１５０と、破断検出部１７０とを含む。引張力付与部１２０は、疲労検出部１１０に引張力を付与する。引張力調節部１５０は、引張力付与部１２０の形状を制約することによって、疲労検出部１１０に付与される引張力を所望の引張力値に調節する。つまり、疲労センサ１００では、同じ疲労特性を有する疲労検出部１１０を用いた場合であっても、疲労検出部１１０に付与される引張力を調節することにより、疲労センサ１００の感度に関するバリエーションを増やすことが可能である。従って、本実施形態における疲労センサ１００には、容易に所望の感度に設定できる疲労センサ１００を提供することができるという効果がある。本効果は、疲労センサ１０１においても同じである。

【0059】

又、本実施形態における疲労センサ１００では、疲労検出部１１０を製造する際に、焼鈍の有無やノッチ形成の有無等により、疲労センサ１００の感度を変化させることができる。従って、本実施形態における疲労センサ１００には、疲労センサ１００の感度に関するバリエーションを更に増やすことが容易であるという効果がある。本効果は、疲労センサ１０１においても同じである。

【0060】

又、本実施形態における疲労センサ１００では、破断検出部１７０が、導電体によって形成され、破断時に電流が遮断される疲労検出部１１０を含む場合には、部品点数が少なくて済む。従って、疲労センサ１００の製造コストを更に低減できるという効果がある。

【0061】

本実施形態における疲労センサ１００又は１０１は、疲労のうち、特に、熱疲労を検出するために用いられてもよい。熱疲労は、熱応力に起因する疲労である。一般的に、構造物８００は、温度変化に伴い変形（熱歪：熱膨張又は熱収縮）を起こす。熱応力は、構造物８００の自由な変形が拘束された際に、熱歪に対応して構造物８００の内部に発生する応力である。但し、構造物８００が、複数の素材から成る場合、不均一な素材から成る場合、又は温度が不均一である場合には、構造物８００の自由な変形が外部から拘束されていなくても、構造物８００の内部に熱応力が発生し得る。即ち、構造物８００は、温度変化に伴い、Ｘ方向について伸縮してもよい。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第１の実施形態を基本とする、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態における疲労センサでは、付勢部は板バネである。又、本実施形態では、疲労センサの製造方法についてより詳細に説明する。

【0062】

本実施形態における構成について説明する。

【0063】

図４は、本発明の第２の実施形態における疲労センサの構成の一例を示す３面図である。図４（Ａ）は側面図（Ｘ−Ｚ平面図）、図４（Ｂ）は正面図（Ｙ−Ｚ平面図）、図４（Ｃ）は上面図（Ｘ−Ｙ平面図）である。但し、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）は、引張力調節部１５５を取り除いた状態を示す。

【0064】

本実施形態における疲労センサ１０５は、構造物８００に設置される。疲労センサ１０５は、熱疲労、又は熱疲労以外の疲労を検出する。以下の説明では、疲労センサ１０５が熱疲労を検出する場合には、構造物８００は、温度変化に伴い、Ｘ方向について伸縮することとする。即ち、疲労センサ１０５は、疲労を検出する際に（疲労は熱疲労であってもよい）、構造物８００の伸縮に応じて疲労センサ１００がＸ方向について伸縮することとする。疲労センサ１０５は、疲労検出部１と、引張力付与部１２５と、引張力調節部１５５と、破断検出部１７５とを含む。

【0065】

疲労検出部１は、疲労センサ１０５が構造物８００に設置された状態において、Ｘ方向について繰返し応力が印加されることにより破断する。疲労検出部１は、Ｘ方向に垂直な断面における断面積が一定な、伝導体製の板材（箔を含む）である。疲労検出部１の厚みは、例えば、２０乃至３０マイクロメートルである。疲労検出部１は、例えば、銀製、無酸素銅製、又は合金製である。疲労検出部１は、Ｘ方向に平行な辺にノッチが形成されていてもよい。

【0066】

疲労センサ１０５が熱疲労を検出する場合には、Ｘ方向について、疲労センサ１０５を構成する各部の線膨張係数、特に疲労検出部１の線膨張係数は、構造物８００の線膨張係数と異なっている必要があり、例えば、零に十分近いことが望ましい。

【0067】

引張力付与部１２５は、Ｘ方向について疲労検出部１に引張力を付与する。引張力付与部１２５は、付勢部２３と、薄板２と、薄板３と、薄板４とを含む。

【0068】

付勢部２３は、疲労検出部１をＸ方向について引張する向きに付勢する。付勢部２３は、Ｘ方向に平行な断面における形状が略半円形に屈曲した板バネである。付勢部２３の断面形状は、略半円形に限定されないが、応力が均一に分散される略半円形が好適である。付勢部２３（略半円形部分）のＺ方向における高さは、薄板２の厚み等にもよるが、例えば、２００マイクロメートル以下である。付勢部２３は、例えば、銀製、無酸素銅製、又は合金製である。

【0069】

薄板２は、平板部２１と、平板部２２と、Ｘ方向について平板部２１と平板部２２との中間に形成された付勢部２３とを含む。薄板２の平板部２１及び平板部２２における厚みは、疲労検出部１の厚み等にもよるが、例えば、２０乃至３０マイクロメートルである。薄板２は、例えば、銀製、無酸素銅製、又は合金製である。

【0070】

薄板３は、Ｘ方向について薄板２よりも短い絶縁体製の板材である。薄板３の厚みは、疲労検出部１の厚み等にもよるが、例えば、２００マイクロメートル程度である。薄板３は、例えば、セラミックス製である。薄板３は、溶接点３２において平板部２１に平行に重ね合わせられた状態で溶接されている。薄板３は、溶接点３１において疲労検出部１の一端に平行に重ね合わせられた状態で溶接されている。溶接点３２及び溶接点３１は、スパッタリング又は真空蒸着等により薄板３に溶接可能に形成された金属層である。

【0071】

薄板４は、Ｘ方向について薄板２よりも短い絶縁体製の板材である。薄板４の厚みは、薄板３の厚みと同じである。Ｘ方向について、薄板３と薄板４とを合わせた長さは、薄板２の長さよりも短い。即ち、動作時に薄板３と薄板４とが衝突しないように、薄板３と薄板４との間には、間隙が存在する。薄板４は、例えば、セラミックス製である。薄板４は、溶接点４２において平板部２２に平行に重ね合わせられた状態で溶接されている。薄板４は、溶接点４１において疲労検出部１の他端に平行に重ね合わせられた状態で溶接されている。溶接点４２及び溶接点４１は、スパッタリング又は真空蒸着等により薄板４に溶接可能に形成された金属層である。

【0072】

引張力調節部１５５は、付勢部２３の形状を制約することによって、疲労検出部１に付与される引張力を所望の引張力値に調節する。引張力調節部１５５は、カバー５と、充填材６とを含む。本発明における第１の実施形態と同様に、疲労検出部１に付与される引張力と、疲労センサ１０５のバリエーションを製造する際のパラメータとの関係は、疲労センサ１０５のサンプルに対する疲労試験等によって既知であることとする。そして、疲労センサ１０５のサンプルを製造する際に、例えば、引張力付与部１２５の形状（図４では、付勢部２３のＸ方向における長さ若しくはＺ方向における高さ、又は薄板３と薄板４との間のＸ方向における距離）や、引張力付与部１２５に与える外力（例えば、錘の重さ）等の製造パラメータを記録しておくこととする。そうすると、疲労センサ１０５のバリエーションを製造する際に、記録した製造パラメータを再現すれば、サンプルと同じ疲労特性を有する疲労センサ１０５のバリエーションを製造できる。あるいは、ｃｏｓα法（後述）等を用いて、製造された疲労センサ１０５における残留応力を測定して、個々の疲労センサ１０５の感度を決定してもよい。

【0073】

カバー５は、付勢部２３に係止された状態においてＺ−方向へ押圧されることによって付勢部２３の形状を変化させる（押し広げる）。カバー５が付勢部２３を押圧する強さに応じて、疲労検出部１に付与される引張力（プリストレス、残留応力）が決まる。カバー５の厚みは、薄板２の厚み等にもよるが、例えば、１００マイクロメートル程度である。カバー５は、例えば、ガラス製である。カバー５は、透明又は半透明であることが望ましい。

【0074】

充填材６は、カバー５と引張力付与部１２５との間隙に充填されることによって、カバー５が付勢部２３に係止するように押圧された状態を保持する。充填材６は、例えば、シリコーン系接着剤（樹脂）である。充填材６が樹脂である場合には、充填材６は付勢部２３及び薄板２の酸化等を防止することができる。充填材６は、透明又は半透明であることが望ましい。充填材６とカバー５とが共に透明又は半透明であれば、疲労センサ１０５の製造時に、付勢部２３の状態を目視又はカメラ等により確認可能なので、疲労センサ１０５の不良を判別することが容易である。

【0075】

破断検出部１７５は、疲労検出部１における破断を検出する。破断検出部１７５は、導電体によって形成され、破断時に電流が遮断される疲労検出部１を含む。破断検出部１７５は、外部の検出用回路（不図示）によって疲労検出部１における電流の導通を監視されることによって、疲労検出部１における破断を検出可能である。破断検出部１７５は、疲労検出部１における電流の導通を監視するために、例えば、疲労検出部１の両端に形成（例えば、はんだ付け）された、配線材１８１と配線材１８２とを含んでもよい。配線材１８１、１８２の疲労検出部１と接続されていない端には、外部の検出用回路が接続される。

【0076】

本実施形態における他の構成は、第１の実施形態における構成と同じである。

【0077】

本実施形態における動作について説明する。

【0078】

図５は、本発明の第２の実施形態における疲労センサの製造方法を示すフローチャートである。但し、図５は、図３に示した、本発明の第１の実施形態における疲労センサの製造方法を示すフローチャートにおけるステップＳ１３０の詳細を示す。尚、図５に示すフローチャート及び以下の説明は一例であり、適宜求める処理に応じて、処理順等を入れ替えたり、処理を戻したり、又は処理を繰り返したりしてもよい。

【0079】

図６は、本発明の第２の実施形態における疲労センサの製造方法を説明する側面図（Ｘ−Ｚ平面図）である。ここで、図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の順に、付勢部２３を押し広げる力が大きくなっている。

【0080】

図３、図５、及び図６を参照して、本実施形態における疲労センサ１０５の製造方法について説明する。

【0081】

まず、疲労検出部１の内部応力を、所定の内部応力値に調節する（ステップＳ１１０）。

【0082】

次に、疲労検出部１、引張力付与部１２５、引張力調節部１５５、及び破断検出部１７５から、疲労センサ１０５を組み立てる（ステップＳ１２０）。詳細は、例えば、以下の通りである。

【0083】

●疲労検出部１を、薄板３及び薄板４に溶接する。

【0084】

●薄板２を、疲労検出部１が溶接された面の反対の面において、薄板３及び薄板４に溶接する。

【0085】

●配線材１８１及び配線材１８２をそれぞれ、疲労検出部１の両端の何れかにはんだ付けする。

【0086】

●カバー５を、薄板２に重ね合わせた状態において、付勢部２３を押し広げるように押圧する。

【0087】

続いて、引張力調節部１５５を調節することによって疲労検出部１に付与される引張力を所望の引張力値に調節する（ステップＳ１３０）。ここで、疲労センサ１０５の感度についてバリエーションが必要な場合には、付勢部２３を押し広げる力を調節して各バリエーションを製造する（図６）。詳細は、例えば、以下の通りである。

【0088】

●所定の押圧力でカバー５に対するＺ＋側から押圧を開始する（図５におけるステップＳ２１０）。ここで、例えば、カバー５のＺ＋側に錘を載せることによって、所定の押圧力で付勢部２３を押し広げ、その結果、疲労検出部１を所定の引張力値で引張する。

【0089】

●充填材６をカバー５と引張力付与部１２５との間に注入する（図５におけるステップＳ２２０）。この操作により、疲労検出部１に対する引張力の固定を開始する。

【0090】

●充填材６の硬化を待つ（図５におけるステップＳ２３０）。その結果、疲労検出部１に対する引張力が固定される。

【0091】

●カバー５に対するＺ＋側から押圧を終了する（図５におけるステップＳ２４０）。その結果、疲労検出部１に、所望の引張力が付与される。

【0092】

以上の動作により、疲労センサ１０５を製造することができる。ここで、疲労検出部１の冷間圧延後における焼鈍の有無、及びノッチ形成の有無等を変化させることにより、疲労検出部１の疲労特性にバリエーションを持たせることができる。又、カバー５に対する押圧力を調節して、疲労検出部１に対する引張力（残留応力）を変化させることによって、疲労検出部１の疲労特性にバリエーションを持たせることができる。その結果、疲労検出部１の疲労特性が異なる疲労センサ１０５を容易に製造することができる。

【0093】

次に、本実施形態における疲労センサ１０５が疲労を検出する動作について説明する。

【0094】

図７は、本発明の第２の実施形態における疲労センサの動作を示す側面図（Ｘ−Ｚ平面図）である。ここで、図７（Ａ）は疲労センサ１０５が収縮した状態を示し、図７（Ｂ）は疲労センサ１０５が伸張した状態を示す。

【0095】

以下の説明では、簡単のために、構造物８００において何らかの頻度で所定の繰返し応力値を有する繰返し応力が発生することとする。そして、当該繰返し応力が発生した繰返し数が構造物８００の破断繰返し数に達すると、構造物８００において破断が発生することとする。又、構造物８００に設置された疲労センサ１０５において、構造物８００において発生した繰返し応力に対応して、構造物８００における頻度と同じ頻度で、別の所定の繰返し応力値を有する繰返し応力が印加されることとする。そして、繰返し数が疲労検出部１の破断繰返し数に達すると、疲労センサ１０５の疲労検出部１において破断が発生することとする。

【0096】

●まず、疲労センサ１０５を構造物に設置する。疲労センサ１０５は、例えば、構造物８００にシリコーン系接着剤によって構造物８００に固定される。その結果、疲労センサ１０５において、構造物８００において発生する繰返し応力に対応して、繰返し応力が発生する（図７）。

【0097】

●疲労センサ１０５では、製造時に決定された感度（所定の繰返し応力値が発生した際の破断繰返し数）に応じて、疲労検出部１が破断される。ここで、構造物８００の疲労特性に応じて、構造物８００には感度が異なる複数の疲労センサ１０５が設置されてもよい。例えば、構造物８００の破断繰返し数の、５０パーセントの感度を有する疲労センサ１０５と、７０パーセントの感度を有する疲労センサ１０５とが構造物８００に設置されてもよい。

【0098】

●疲労センサ１０５では、破断検出部１７５に流された微小電流を検出することによって、疲労検出部１における破断が検出される。

【0099】

このように、構造物８００の疲労特性に応じた感度の疲労センサ１０５を設置することによって、構造物８００の疲労を監視することができる。例えば、感度の異なる複数の疲労センサ１０５を構造物８００に設置することによって、構造物８００における疲労の進行を監視することができる。

【0100】

上述した疲労検出部１における内部応力値の調節（図３におけるステップＳ１１０）について説明を補足する。例えば、焼鈍等により残留応力がない疲労検出部１のＳ−Ｎ曲線が試験等により予め分かっていることとする。例えば、冷間圧延後に焼鈍することにより、残留応力を除去することができる。このＳ−Ｎ曲線と、同じ材質の別の疲労検出部１における（例えば、冷間圧延回数に応じた）残留応力とに基づいて、この別の疲労検出部１におけるＳ−Ｎ曲線を推定する（残留応力の大きさだけＳ−Ｎ曲線をグラフにおける下方へ移動する）ことが可能である。即ち、残留応力の異なる疲労検出部１は、疲労検出部１の疲労特性にバリエーションを持たせるために利用できる。又、疲労検出部１のＸ方向に平行な辺にノッチを形成することにより、同一な残留応力を持つ疲労検出部１に比べて感度を高める（Ｓ−Ｎ曲線をグラフにおける下方へ移動する）こと（応力集中効果）が可能である。又、疲労検出部１の材質が銀や無酸素銅のような単一金属である場合には、ｃｏｓα法を用いた表面残留応力の測定が可能である。このような技術を用いることにより、残留応力や形状等の疲労特性が異なる疲労検出部１に関するＳ−Ｎ曲線を推定又は計測することによって、所望の感度を有する疲労検出部１のバリエーションを準備することができる。又、上述した疲労検出部１のバリエーションを元に、付勢部２３の形状を変化させることによって、疲労センサ１０５のバリエーションを更に増やすことができる。

【0101】

本実施形態における他の動作は、第１の実施形態における動作と同じである。

【0102】

以上説明したように、本実施形態における疲労センサ１０５は、疲労検出部１と、引張力付与部１２５と、引張力調節部１５５と、破断検出部１７５とを含む。引張力付与部１２５は、疲労検出部１に引張力を付与する。引張力調節部１５５は、引張力付与部１２５の形状を制約することによって、疲労検出部１に付与される引張力を所望の引張力値に調節する。つまり、疲労センサ１０５では、同じ疲労特性を有する疲労検出部１を用いた場合であっても、疲労検出部１に付与される引張力を調節することにより、疲労センサ１０５の感度のバリエーションを増やすことが可能である。従って、本実施形態における疲労センサ１０５には、容易に所望の感度に設定できる疲労センサ１０５を提供することができるという効果がある。

【0103】

又、本実施形態における疲労センサ１０５には、第１の実施形態における疲労センサ１００と同じ効果がある。

【0104】

又、本実施形態における疲労センサ１０５では、引張力調節部１５５は、カバー５と、充填材６とを含む。つまり、引張力調節部１５５は、安価な材料を用いて実現可能である。従って、本実施形態における疲労センサ１０５には、疲労センサ１０５の製造コストを低減できるという効果がある。

【0105】

又、本実施形態における疲労センサ１０５では、引張力付与部１２５は、平板部２１と、平板部２２と、Ｘ方向について平板部２１と平板部２２との間に形成された付勢部２３とを含む。付勢部２３は、Ｘ方向に平行な断面における形状が略半円形に屈曲した板バネである。つまり、引張力付与部１２５は、単純な形状を有するので、製造が容易である。従って、本実施形態における疲労センサ１０５には、疲労センサ１０５の製造コストを更に低減できるという効果がある。

【0106】

又、本実施形態における疲労センサ１０５では、カバー５及び充填材６が共に透明又は半透明である場合には、疲労センサ１０５の製造時に、付勢部２３の状態を目視又はカメラ等により確認可能なので、疲労センサ１０５の不良を判別することが容易である。つまり、引張力付与部１２５は、製造時における検査が容易である。従って、本実施形態における疲労センサ１０５には、カバー５及び充填材６が共に透明又は半透明である場合には、疲労センサ１０５の製造コストを更に低減できるという効果がある。

【0107】

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
構造物に設置された状態において繰返し応力が印加されることにより破断する疲労検出部と、
前記疲労検出部に引張力を付与する引張力付与部と、
前記疲労検出部に付与される前記引張力を所望の引張力値に調節する引張力調節部と、
前記疲労検出部における破断を検出する破断検出部と
を備えた疲労センサ。
（付記２）
前記疲労検出部は、第１の方向について、前記繰返し応力が印加されることにより破断する部材であって、
前記引張力付与部は、前記第１の方向について、
一端において前記疲労検出部の一端に接続され、
他端において前記疲労検出部の他端に接続され、
中間において、前記疲労検出部を引張する向きに付勢する付勢部を有する
付記１に記載の疲労センサ。
（付記３）
前記付勢部は、バネであり、
前記引張力調節部は、前記付勢部の形状を制約する
付記２に記載の疲労センサ。
（付記４）
前記引張力付与部は、前記第１の方向に平行な断面における形状が略半円形に屈曲した板バネである前記付勢部が中間に形成された薄板である
付記２又は３に記載の疲労センサ。
（付記５）
前記引張力調節部は、
前記付勢部に係止された状態で押圧されることによって前記付勢部の形状を変化させるカバーと、
前記カバーと前記引張力付与部との間隙に充填されることによって、前記カバーが前記付勢部に係止するように押圧された状態を保持する充填材と
を含む付記３乃至４の何れか１項に記載の疲労センサ。
（付記６）
前記カバーは、透明又は半透明であり、
前記充填材は、透明又は半透明である
付記５に記載の疲労センサ。
（付記７）
前記破断検出部は、導電体によって形成され、破断時に電流が遮断される前記疲労検出部を含む
付記１乃至６の何れか１項に記載の疲労センサ。
（付記８）
前記疲労検出部における前記第１の方向に関する線膨張係数は、前記構造物における前記第１の方向に関する線膨張係数と値が異なる
付記２乃至７の何れか１項に記載の疲労センサ。
（付記９）
前記疲労検出部は、前記第１の方向に平行な辺にノッチが形成されている
付記２乃至８の何れか１項に記載の疲労センサ。
（付記１０）
前記疲労検出部は、前記第１の方向に垂直な断面における断面積が一定である、板材又は棒材である
付記２乃至９の何れか１項に記載の疲労センサ。
（付記１１）
構造物に設置された状態において繰返し応力が印加されることにより破断する疲労検出部と、
前記疲労検出部に引張力を付与する引張力付与部と、
前記疲労検出部に付与される前記引張力を所望の引張力値に調節する引張力調節部と、
前記疲労検出部における破断を検出する破断検出部と
を備えた疲労センサを用いた疲労測定方法であって、
前記疲労検出部における内部応力値が互いに異なる複数の前記疲労センサを前記構造物に設置し、
各前記疲労センサによって検出された前記破断の有無に基づいて、前記構造物における疲労の進行を監視する
疲労測定方法。
（付記１２）
構造物に設置された状態において繰返し応力が印加されることにより破断する疲労検出部と、
前記疲労検出部に引張力を付与する引張力付与部と、
前記疲労検出部に付与される前記引張力を所望の引張力値に調節する引張力調節部と、
前記疲労検出部における破断を検出する破断検出部と
を備えた疲労センサの製造方法であって、
前記疲労検出部における内部応力を所定の内部応力値に調節する内部応力調節ステップと、
前記疲労検出部、前記引張力付与部、前記引張力調節部、及び前記破断検出部から疲労センサを組み立てる組み立てステップと、
前記引張力調節部を調節することによって前記疲労検出部に付与される前記引張力を所望の引張力値に調節する引張力調節ステップと
を備えた、疲労センサの製造方法。

【産業上の利用可能性】

【0108】

本発明は、所定の繰返し応力値において破断に至る繰返し数の異なる複数の疲労センサを構造物（橋梁、航空機の機体等）に貼りつけることにより、疲労（例えば、熱疲労）における応力（例えば、熱応力）の繰返し数を測定し、測定結果に応じた適切な間隔で保守を実行する用途において利用できる。

【符号の説明】

【0109】

１００、１０１ 疲労センサ
１１０ 疲労検出部
１２０ 引張力付与部
１２１ 付勢部
１３０、１４０ 台座
１３３ 凹部
１３１、１３２ 貫通孔
１４１、１４２ ネジ穴
１５０ 引張力調節部
１５１ 調節軸
１５２ ネジ部
１５３ 仕切板
１６０ ガイド
１７０、１７１ 破断検出部
８００ 構造物
１０５ 疲労センサ
１ 疲労検出部
１２５ 引張力付与部
２ 薄板
２１、２２ 平板部
２３ 付勢部
３ 薄板
３１、３２ 溶接点
４ 薄板
４１、４２ 溶接点
１５５ 引張力調節部
５ カバー
６ 充填材
１７５ 破断検出部
１８１ 配線材
１８２ 配線材
１９０ 張力センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】