JP2000111427A - 大容量と小容量のトルクを独立測定可能なトルク計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 物理量が異なる大容量と小容量のトルクの領
域を併設した二つのトルク計を使い分けて測定する際
に、空気圧によりエアークランプを制御して各容量のト
ルク測定を明確に切り替えて各々独立状態で正確に測定
できるトルク計を提供する。 【解決手段】 ストレインゲージ２４を取付けられ大容
量のトルクが測定可能な大トルク計２と、ストレインゲ
ージ３４を取付けられ小容量のトルクが測定可能な小ト
ルク計３とが、同一軸線上で連結され併設されている。
空気圧の調節により前記大トルク計２と小トルク計３の
両者に着脱自在なエアークランプ５の制御によって、大
容量のトルクは大トルク計２により、小容量のトルクは
小トルク計３により各々独立して測定可能な構成であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、物理量が大きく
異なる大容量と小容量のトルク領域を各々独立して測定
することが可能なトルク計の技術分野に係り、さらに云
えば、主として土質試料のねじりせん断試験において供
試体にかかる大小のせん断応力を独立して測定するため
に使用されるトルク計に関する。

【０００２】

【従来の技術】 従来のトルク計は、大容量又は小容
量のトルクのどちらかの領域のみを対象としたものが多
かった。例えば、剛性の高い供試体についてせん断応力
を測定する場合は大容量のトルク計を試験装置に取付け
て測定する。一方、剛性の低い供試体については小容量
のトルク計を取付けて測定する、といった具合に、測定
する供試体の剛性に見合う容量のトルク計を用意し、必
要に応じて個別に使い分けて使用していた。

【０００３】 小容量から大容量の領域に亘るトルク
を一つのトルク計で測定可能なものも公知である（特開
昭５０−３５７４３号公報に記載されたトルクメーター
など参照）。例えば、図４に示したトルク計は、任意所
望のトルクを測定する大トルク計ａと、連結部ｂと、小
トルク計ｃ及び伝達部ｄとが、同一軸線上において駆動
軸ｅと従動軸ｆとの間に一体的に併設され、前記大トル
ク計ａにはストレインゲージｍが、小トルク計ｃにもス
トレインゲージｈが各々取付けられている。そして、前
記伝達部ｄに形成された凸状突起ｊと、該連結部ｄに嵌
合し固着した係合部材ｔの内周に形成された凹状溝ｋと
がギャップＧを設けて嵌合され、小容量から大容量の領
域に亘るトルクを測定可能に構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したの従来技術
では、供試体の剛性に合せて、その都度、大容量と小容
量のトルク計を個別に用意し使い分けなければならず、
到底煩わしさに耐えない。また、通常のトルク計に使用
されるストレインゲージの測定精度は、最大量の１／１
００から１／１０００程度であるため、一つのトルク計
で大容量と小容量のトルクを測定する場合、大容量のト
ルクに合致したトルク計で測定することになるので、小
容量のトルクは殆んど誤差範囲になってしまうという問
題もある。

【０００５】さらに、土質試験においては、飽和砂の液
状化のように極端に剛性が低下するような場合がある。
したがって、液状化前の供試体の剛性に合せてトルク計
をセットすると、液状化が進行して剛性が１／１００か
ら１／１０００程度に低下した場合には、セットしたト
ルク計では小さなせん断応力を測定できなくなるか、も
しくは精度がかなり悪くなるといった点も指摘されてい
る。

【０００６】これに対し、上記の従来技術では、小容
量から大容量の領域に亘るトルクを、併設した二つのト
ルク計を使い分けて測定可能である。しかし、２つのト
ルク計ａ、ｃを用いてトルクを連続的に測定できるよう
に、凸状突起ｊと凹状溝ｋとにギャップＧを設け、小ト
ルクに過負荷がかからない機構にしている（図４Ｂ参
照）ため、これが却って大トルク計ａと小トルク計ｃの
切り換え時に「遊び」を生じさせ、このギャップＧによ
る「遊び」が測定誤差を生じさせる原因となっている。

【０００７】本発明の目的は、物理量が大きく異なる大
容量と小容量のトルクの領域を併設した二つのトルク計
を使い分けて測定する際に、空気圧によりエアークラン
プを制御して各容量のトルク測定を確実に切り替えて各
々独立状態で正確に測定できるトルク計を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の手段として、請求項１記載の発明に係る大容量と小容
量のトルクを独立測定可能なトルク計は、ストレインゲ
ージ２４を取付けられ大容量のトルクを測定可能な大ト
ルク計２と、ストレインゲージ３４が取付けられ小容量
のトルクを測定可能な小トルク計３とが、同軸線上で連
結され併設されて成る大容量と小容量のトルクを測定可
能なトルク計において、空気圧の調節により前記大トル
ク計２と小トルク計３の両者へ着脱自在なエアークラン
プ５が設けられ、該エアークランプ５の制御によって、
大容量のトルクは大トルク計２により、小容量のトルク
は小トルク計３により各々独立して測定可能としたこと
を特徴とする。

【０００９】請求項２記載の発明に係る大容量と小容量
のトルクを独立測定可能なトルク計は、同じくストレイ
ンゲージ２４を取付けられ大容量のトルクを測定可能な
大トルク計２と、ストレインゲージ３４を取付けられ小
容量のトルクを測定可能な小トルク計３とが、同軸線上
で連結され併設されて成る大容量と小容量のトルクを測
定可能なトルク計において、 ａ） 前記大トルク計２の軸ロッド２０の基盤部２１に
前記小トルク計３の軸ロッド３０が接合されていると共
に、前記軸ロッド基盤部２０の外周にクランプキーの係
合凹部２３が形成されていること、 ｂ） 小トルク計３の軸ロッド３０の外周に板状の水平
治具３１が放射状に複数取付けられており、前記水平治
具３１の外端に円筒状の鉛直治具３２が取付けられ、外
周にクランプキーの係合凹部６０を形成された連結リン
グ６が前記鉛直治具３２の上端に接合されていること、 ｃ） クランプキー５１を備えたエアークランプ５が前
記小トルク計３の鉛直治具３２の外周面に取付けられ、
前記クランプキー５１は空気圧の調節により前記大トル
ク計２及び連結リング６の各クランプキー係合凹部２
３、６０へ着脱自在に構成されていること、 ｄ） 前記クランプキー５１がクランプキー係合凹部２
３、６０へ係合した状態で、せん断力は大トルク計２に
伝達され、大トルク用のストレインゲージ２４で大容量
のトルクが独立して測定され、空気圧を供給してクラン
プキー５１をクランプキー係合凹部２３、６０から離脱
させると、せん断力は小トルク計３の水平治具３１に伝
達され、小トルク用のストレインゲージ３４で小容量の
トルクが独立して測定される構成であること、をそれぞ
れ特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態及び実施例】請求項１、２記載の発
明のトルク計は、物理量のオーダーが大きく異なる大容
量と小容量のトルクの領域を、併設した大小二つのトル
ク計を使い分け独立して測定する必要に応じて、例えば
土質試料のねじりせん断試験で供試体に負荷される大小
のせん断応力をレンジ別に測定する場合に好適に使用さ
れる。

【００１１】基本的には、図１〜図３に示した実施形態
のように、例えば１００ｋｇ・ｃｍ程度の大容量トルク
を測定可能な大トルク計２と、例えば１ｋｇ・ｃｍ程度
の小容量トルクを測定可能な小トルク計３とが、同一軸
線上でボルト８により連結され、エアークランプ５の制
御によって大容量と小容量のトルクの領域を切り換え、
独立して測定可能に併設されている。なお、大トルク計
２と小トルク計３は、ケーシング１の中に収納されてお
り、大トルク計２の上端部は蓋体１０にボルト７で接合
されている（図１Ａ参照）。

【００１２】大トルク計２は、その軸ロッド２０に前記
大容量のトルクのみ測定するストレインゲージ２４が貼
り付けられている。軸ロッド２０の基盤部２１には小ト
ルク計３の軸ロッド３０がボルト８で接合されている。
図３に示したように、前記軸ロッド２０の基盤部２１の
外周に、後述のクランプキー５１が嵌り合って係止する
凹状のクランプキー係合凹部２３、２３が対向して２個
所形成されている。

【００１３】小トルク計３は、図３に示したように、そ
の軸ロッド３０の外周に縦板状の水平治具３１が放射状
に約９０°の間隔をあけて４枚取付けられている。但
し、その枚数は前記４枚に限定されず、２枚以上の複数
枚で実施される。この水平治具３１に、前記小容量のト
ルクのみ測定するストレインゲージ３４が、前記大容量
のトルクのみ測定するストレインゲージ２４とは別異に
貼り付けられている。前記水平治具３１の外端に、円筒
状の鉛直治具３２が取付けられている。当該小トルク計
３の基端部は、図１Ａに示したように、スラストベアリ
ング３３を介して底部リング４と回転自在に連結されて
いる。前記底部リング４の軸部４ａは、ラジアルベアリ
ング１１を介してケーシング１の下端部において回転自
在に支持され、当該底部リング４の軸部４ａの下端部を
供試体へ取付け可能に構成されている。

【００１４】前記小トルク計３の鉛直治具３２の上端
に、連結リング６がボルト９で接合されている（図１
Ａ、図３参照）。この連結リング６の外周にも、図３に
示したように、前記大トルク計２のクランプキー係合凹
部２３、２３と合致する位置に、やはりクランプキー５
１が嵌り合って係止する凹状のクランプキー係合凹部６
０、６０が対向して２個所形成されている。

【００１５】エアークランプ５は、図１Ａ、Ｂに示した
ように、バネ５０によって押圧されたクランプキー５１
を内部に備え、同クランプキー５１が内向き方向へ出入
りするように、前記小トルク計３の鉛直治具３２の外周
面３２ａにボルト５３で対向状態に２個所接合されてい
る（図３、図１Ｂ参照）。図１中の符号５２は空気の供
給孔、符号５４はキャップを示している。前記クランプ
キー５１は、前記大トルク計２のクランプキー係合凹部
２３、及び連結リング６のクランプキー係合凹部６０の
双方に対して、空気圧の調節により着脱自在に構成され
ている。

【００１６】大容量のトルクを測定する場合、クランプ
キー５１は、エアークランプ５に内蔵されたバネ５０に
よって鉛直治具３２へ押し込まれたままになっている
（図２参照）。したがって、このクランプキー５１を双
方のクランプキー係合凹部２３、６０へ係合せしめた状
態では、供試体から伝わったせん断力は、底部リング４
→小トルク計３の鉛直治具３２ →エアークランプ５
→連結リング６を経て大トルク計２に伝わる。そのため
小容量トルク用のストレインゲージ３４が貼り付けられ
ている水平治具３１にせん断力が伝わることはなく、大
容量のトルクのみをそのストレインゲージ２４が独立し
て正確に測定する。

【００１７】一方、液状化後のような、小容量のトルク
を測定する場合は、エアークランプ５の空気供給孔５１
へ空気圧を送り込むことによって、クランプキー５を前
記双方のクランプキー係合凹部２３、６０から離脱させ
る。すると供試体から伝わったせん断力は、小トルク計
３の水平治具３１へ伝わり、小容量のトルクのみをその
ストレインゲージ３４で独立して正確に測定することに
なる。

【００１８】つまり、大容量のトルクと小容量のトルク
の測定の切り換えは、外部からの空気圧の調節でエアー
クランプ５（クランプキー５１）により行っているの
で、切り換え時に、上述した従来のギャップＧによる
「遊び」が生ずることは決してなく、各トルクを精度よ
く測定することができる。

【００１９】なお、このトルク計は、小トルク計３の軸
ロッド３０と大トルク計２の軸ロッド２０（２１）とが
ボルト８で剛接合されているため、小トルク測定時も大
トルク計２に力は伝わる。また、小容量トルクを測定し
ている際に、誤作動などにより大きなせん断力が作用し
ても、クランプキー５１は鉛直治具３２から完全には離
脱していないため、ある程度以上のせん断力が伝わろう
とすると、クランプキー５１が効いて小トルク計３を壊
す虞れのない機構となっている。

【００２０】

【発明の奏する効果】請求項１、２記載の発明に係るト
ルク計によれば、エアークランプのクランプキーが空気
圧の調節で明快にコントロールされてストッパーの役割
を果たすので、併設した大トルク計と小トルク計の各別
のストレインゲージで各容量のトルクを独立して正確に
測定できる。これによって、例えば土質試料の剛性が極
端に変化する場合でも、供試体にかかる大小のせん断応
力を各々独立して精度よく測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＡはＢの−線矢視断面図で、Ｂはトルク計
を示した水平断面図である。

【図２】大容量のトルク測定時のトルク計を示した斜視
図である。

【図３】トルク計を分離して示した斜視図である。

【図４】Ａ、Ｂは従来例を示した断面図である。

【符号の説明】

２ 大トルク計 ３ 小トルク計 ５ エアークランプ ６ 連結リング ２０、３０ 軸ロッド ２３、６０ クランプキー係合凹部 ２４、３４ ストレインゲージ ３１ 水平治具 ３２ 鉛直治具 ５１ クランプキー

フロントページの続き (72)発明者 田屋 裕司 千葉県印西市大塚一丁目５番地１ 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 畑中 宗憲 千葉県印西市大塚一丁目５番地１ 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 西山 道夫 東京都台東区東上野一丁目28番５号 株式 会社誠研舎内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ストレインゲージを取付けられ大容量のト
   ルクを測定可能な大トルク計と、ストレインゲージを取
   付けられ小容量のトルクを測定可能な小トルク計とが、
   同軸線上で連結され併設されて成る大容量と小容量のト
   ルクを測定可能なトルク計において、 空気圧の調節により前記大トルク計と小トルク計の両者
   へ着脱自在なエアークランプが設けられ、該エアークラ
   ンプの制御によって、大容量のトルクは大トルク計によ
   り、小容量のトルクは小トルク計により各々独立して測
   定可能としたことを特徴とする、大容量と小容量のトル
   クを独立測定可能なトルク計。
2. 【請求項２】ストレインゲージを取付けられ大容量のト
   ルクを測定可能な大トルク計と、ストレインゲージを取
   付けられ小容量のトルクを測定可能な小トルク計とが、
   同軸線上で連結され併設されて成る大容量と小容量のト
   ルクを測定可能なトルク計において、 ａ） 前記大トルク計の軸ロッドの基盤部に前記小トル
   ク計の軸ロッドが接合されていると共に、前記軸ロッド
   基盤部の外周にクランプキーの係合凹部が形成されてい
   ること、 ｂ） 小トルク計の軸ロッドの外周に板状の水平治具が
   放射状に複数取付けられており、前記水平治具の外端に
   円筒状の鉛直治具が取付けられ、外周にクランプキーの
   係合凹部を形成された連結リングが前記鉛直治具の上端
   に接合されていること、 ｃ） クランプキーを備えたエアークランプが前記小ト
   ルク計の鉛直治具の外周面に取付けられ、前記クランプ
   キーは空気圧の調節により前記大トルク計及び連結リン
   グの各クランプキー係合凹部へ着脱自在に構成されてい
   ること、 ｄ） 前記クランプキーをクランプキー係合凹部へ係合
   した状態で、せん断力は大トルク計に伝達され、大トル
   ク用のストレインゲージで大容量のトルクが独立して測
   定され、空気圧を供給してクランプキーをクランプキー
   係合凹部から離脱させると、せん断力は小トルク計の水
   平治具に伝達され、小トルク用のストレインゲージで小
   容量のトルクが独立して測定される構成であること、を
   それぞれ特徴とする、大容量と小容量のトルクを独立測
   定可能なトルク計。