JP2005134219A - 軸グリップセンサ - Google Patents

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徹 山崎
Masaru Shimura
偉 施村
Yoshihiro Suzuki
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Abstract

【課題】 円柱状の外部形状を有する被測定軸およびその周辺部を分離、分解または再組立てすることなく該被測定軸に容易に着脱することができ、被測定軸における多種多様な力およびモーメントの少なくとも一部を所望に応じて高精度に測定する。
【解決手段】 第１のセンサ部材１と第２のセンサ部材２は、中心軸線と直径を通る平面にて２分割して、各上下端側に厚肉の半環状部を形成し、その中間に挟まれた部分の内径を大径にして起歪部を設けてある。起歪部の両側に貫通孔２ｈを穿設し、連結部２ｄを形成してある。各起歪部には、外周方向から所定深さの有底穴を穿設し、その穴の底部にひずみゲージを添着する。第１のセンサ部材１と第２のセンサ部材２は、４本の締め付けボルト３〜６をもって締め付けることによって、被測定軸Ｓ１に固く挟持される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば射出成型機におけるプレス荷重支持柱のような円柱状の外部形状を有する被測定軸のひずみをひずみゲージにより計測するものに係り、特に被測定軸およびその周辺部を分離、分解または再組立てすることなく被測定軸に取り外し可能に装着して、被測定軸に発生する力およびモーメントの少なくとも一部を高精度に測定する軸グリップセンサに関するものである。
射出成型機の金型の圧着やプレス機の圧着度合いを制御／管理するための荷重センサ、油圧配管等の内圧測定や油圧モータ等の安全管理用の荷重センサ、素材を傷付けることのない各種材料の引張り／圧縮試験用の荷重センサ、または橋梁および構造物等の日常保守および管理用の荷重センサ等のような荷重センサとしては、種々の荷重検出器が使用されている。例えば、射出成型機、圧延機およびプレス機等においては、いわゆるワッシャ形やピン形のロードセルタイプの荷重検出器を機器に組み込んで荷重計測を行なっており、そのためメンテナンス作業時などにおける検出器の着脱作業が煩雑である。また、油圧配管等においては、配管等の一部を切欠し、その部分にアタッチメント等を介して圧力計を取り付けて、被測定体の圧力を直接的に計測するようにしている。さらに、荷重印加用の軸に直接ひずみゲージを貼付し、このひずみゲージのひずみ出力と材料自体の形状物性値から間接的に荷重計測を行なう場合もある。
一般的には、上述した射出成型機、圧延機およびプレス機等のように、円柱状の被測定体の軸方向にかかる荷重の計測には、いわゆるロードセルのような荷重検出器が使用される。ところが、この種の荷重検出器は、円柱状の被測定体に直列的に介挿しなければならず、被測定体に予め組み込んでおくか、被測定体に直列的に介挿して取り付けるかして用いる。このため、この種の荷重検出器は、使用に際して取り付けが面倒で、載荷時には着脱を行なうことができず、しかも被測定体の軸方向に取り付けのために充分なスペースが必要とされ、繰り返し使用も困難である。
しかしながら、例えば、射出成型機のプレス荷重支持柱（「タイバー」などと称される）のような被測定体の場合には、軸方向のスペースも限られているため、予め組み込んでおくことも困難であり、追加的に取り付けることも容易ではない。
これに対して、軸方向のスペースを特に必要とせず、取り付けも容易な検出装置として、中実円柱または剛性大なる中空円筒のような円柱状の外部形状を有する軸状の被測定体すなわち被測定軸のひずみを摩擦を介してひずみゲージにより計測するものとして、特許文献１および特許文献２に記載されたものがある。
特許文献１に示されたものは、円柱状の被測定軸の外周側面に装着され、摩擦を介して被測定軸表面のひずみを計測することにより、射出成型機のプレス荷重支持柱などの被測定体の軸方向についての圧力や引張り力を計測するもので、タイバーセンサなどと称される。すなわち、特許文献１のタイバーセンサは、円柱状の被測定軸の周囲両側に取り付けられる２個の半割リング状のフランジと、両フランジを相互に連結固定する２個の固定ねじと、両フランジに装着されて被測定軸の周囲側面に弾性的に摩擦押圧される圧力検出センサとで構成されている。計測に際しては、被測定軸の外周にフランジを取り付け、固定ねじによって相互に連結して例えば、トルクレンチなどを用いて一定のトルクをもって固定ねじを締め付け固定し、被測定軸の膨張および収縮等を圧力検出センサにて検出する。
特許文献２には、特許文献１と同様の原理に基づき、特定の形状および寸法以外の被測定体に対しても対応するようにしたものが記載されている。この特許文献２には、Ｕ字形のクランプの内面の底部等に圧力検出センサを取着し、該クランプのＵ字形の両開口端に設けた固定ねじで、被測定体に係止固定するものが示されている。
米国特許第５，６１６，８４７号公報 特開２００２−１８８９７０号公報
上述した特許文献１に示されたタイバーセンサは、円柱状の被測定軸の外周面に装着し、前記被測定軸の軸方向についての圧縮力および引張り力の測定を行なうことができ、ほぼ同一寸法の円柱状の被測定軸であれば、どのようなものにも装着して計測することが可能である。しかしながら、このような特許文献１のタイバーセンサは、被測定軸の外径のばらつきや圧力センサを圧接する弾性材料の弾性および寸法のばらつき等によって計測値が変動するおそれがある。これに対処するためには、個々の被測定軸に装着してから厳密な較正作業を行なうか、被測定軸へのフランジの取り付けに際して、専用のトルクレンチ等を用いて固定ねじの締め付けトルクを厳密に管理する必要があるが、トルクレンチの精度や操作者の個人誤差などが計測値に混入する、という欠点がある。また、特許文献２に示された構成は、被測定体の種々の断面形状に対処することができるが、装着状態での較正を一層厳密に行なう必要がある。これら特許文献１および特許文献２の構成は、被測定体およびその周辺部を分離、分解または再組立てすることなく被測定体に着脱することができるが、いずれにせよ被測定体表面に弾性力等を用いてひずみゲージを摩擦的に圧接する構成であるため、被測定体表面に対する圧接力および摩擦力により、測定結果が変動し、また被測定体表面のひずみを摩擦により検出するため、非常に微小なひずみの検出が必要とされ、高精度の測定が容易ではないばかりでなく、ひずみゲージが大気に直接触れるためひずみゲージが吸湿により絶縁低下を生じたり酸化により劣化する。
また、摩擦を介して被測定体表面のひずみを検出するため、検出可能なひずみ成分に限界があり、被測定体における多種多様な力およびモーメントを所望に応じて検出することも困難である。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、その請求項１は、円柱状の外部形状を有する被測定軸およびその周辺部を分離、分解または再組立てすることなく該被測定軸に容易に着脱することができ、被測定軸における多種多様な力およびモーメントの少なくとも一部を所望に応じて高精度に測定することを可能とする軸グリップセンサを提供することを目的としている。
本発明の請求項２の目的は、特に、被測定軸における力およびモーメントの４成分以下の分力を容易に且つ高精度に測定することを可能とする軸グリップセンサを提供することにある。
本発明の請求項３の目的は、特に、被測定軸における縦軸方向の荷重による縦軸荷重を容易に且つ高精度に測定することを可能とする軸グリップセンサを提供することにある。
本発明の請求項４の目的は、特に、被測定軸におけるねじれトルクによる軸トルクを容易に且つ高精度に測定することを可能とする軸グリップセンサを提供することにある。
本発明の請求項５の目的は、特に、被測定軸における縦軸方向の荷重による縦軸荷重および被測定軸におけるねじれトルクによる軸トルクを容易に且つ高精度に測定することを可能とする軸グリップセンサを提供することにある。
本発明の請求項６の目的は、特に、被測定軸における横軸方向の荷重によるせん断荷重を容易に且つ高精度に測定することを可能とする軸グリップセンサを提供することにある。
本発明の請求項７の目的は、特に、被測定軸における横軸方向回りの曲げによる曲げモーメントを容易に且つ高精度に測定することを可能とする軸グリップセンサを提供することにある。
本発明の請求項８の目的は、特に、請求項３〜請求項７における代替的な他の構成による軸グリップセンサを提供することにある。
本発明の請求項９の目的は、特に、請求項３〜請求項７における代替的なその他の構成による軸グリップセンサを提供することにある。
本発明の請求項１０の目的は、特に、請求項３〜請求項７における代替的なさらにその他の構成による軸グリップセンサを提供することにある。
本発明の請求項１１の目的は、特に、請求項３〜請求項１０における構成をさらに高精度化し得る軸グリップセンサを提供することにある。
請求項１に記載した本発明に係る軸グリップセンサは、上述した目的を達成するために、
円柱状の外部形状を有する被測定軸の外径に対応する内径を有する第１の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の一方からなる第１の第１半環状部、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する第２の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の一方からなる第１の第２半環状部、前記第１の第１半環状部および第１の第２半環状部を両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結し且つ外周面側および内周面側の少なくとも一方から半径方向に有底穴を形成してなる少なくとも１つの第１起歪部、ならびに前記第１起歪部に応力を集中させるために前記第１の第１半環状部と第１の第２半環状部との間で且つ前記各第１起歪部の両側に貫通孔をなす応力無伝達部を形成するとともにねじれ剛性を強化するために前記第１起歪部の少なくとも一側方において前記第１の第１半環状部と第１の第２半環状部を両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結する第１の連結部を有する第１のセンサ部材と、
前記第１のセンサ部材の前記第１の起歪部の有底穴の少なくとも１つの底面に２以上の方向に配向して添着した少なくとも１組のひずみゲージと、
前記被測定軸の外径に対応する内径を有する第１の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の他方からなる第２の第１半環状部、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する第２の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の他方からなる第２の第２半環状部、前記第２の第１半環状部および第２の第２半環状部を両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結し且つ外周面側および内周面側の少なくとも一方から半径方向に有底穴を形成してなる少なくとも１つの第２起歪部、ならびに前記第２起歪部に応力を集中させるために前記第２の第１半環状部と第２の第２半環状部との間で且つ前記第２起歪部の両側に貫通孔をなす応力無伝達部を形成するとともにねじれ剛性を強化するために前記第２起歪部の少なくとも一側方において前記第２の第１半環状部と第２の第２半環状部を両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結する第２の連結部を有する第２のセンサ部材と、
前記第２のセンサ部材の前記第２起歪部の有底穴の少なくとも１つの底面に２以上の方向に配向して添着した少なくとも１組のひずみゲージと、
前記被測定軸を挟んで前記第１のセンサ部材と前記第２のセンサ部材とを相対向させて、前記第１と第２の第１半環状部および前記第１と第２の第２半環状部において、取り外し可能に所定の締め付け力で締め付け結合する締結手段と
を具備することを特徴としている。
請求項２に記載した本発明に係る軸グリップセンサは、上述した目的を達成するために、
円柱状の外部形状を有する被測定軸の外径に対応する内径を有する第１の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の一方からなる第１の第１半環状部、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する第２の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の一方からなる第１の第２半環状部、前記第１の第１半環状部および第１の第２半環状部を両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結し且つ外周面側および内周面側の少なくとも一方から半径方向に有底穴を形成してなる単一の第１起歪部、ならびに前記第１起歪部に応力を集中させるために前記第１の第１半環状部と第１の第２半環状部との間で且つ前記第１起歪部の両側に貫通孔をなす応力無伝達部を形成するとともにねじれ剛性を強化するために前記第１起歪部の少なくとも一側方において前記第１の第１半環状部と第１の第２半環状部を両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結する第１の連結部を有する第１のセンサ部材と、
前記第１のセンサ部材の前記第１起歪部の有底穴の少なくとも１つの底面に２以上の方向に配向して添着した少なくとも１組の第１のひずみゲージと、
前記被測定軸の外径に対応する内径を有する第１の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の他方からなる第２の第１半環状部、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する第２の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の他方からなる第２の第２半環状部、前記第２の第１半環状部および第２の第２半環状部を両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結し且つ外周面側および内周面側の少なくとも一方から半径方向に有底穴を形成してなる単一の第２起歪部、ならびに前記第２起歪部に応力を集中させるために前記第２の第１半環状部と第２の第２半環状部との間で且つ前記第２起歪部の両側に貫通孔をなす応力無伝達部を形成するとともにねじれ剛性を強化するために前記第２起歪部の少なくとも一側方において前記第２の第１半環状部と第２の第２半環状部を両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結する第２の連結部を有する第２のセンサ部材と、
前記第２のセンサ部材の前記第２起歪部の有底穴の少なくとも１つの底面に２以上の方向に配向して添着した少なくとも１組の第２のひずみゲージと、
前記被測定軸を挟んで前記第１のセンサ部材と前記第２のセンサ部材とを相対向させて、前記第１と第２の第１半環状部および前記第１と第２の第２半環状部において、取り外し可能に所定の締め付け力で締め付け結合する締結手段と
を具備することを特徴としている。
請求項３に記載した本発明に係る軸グリップセンサは、請求項２の軸グリップセンサにおいて、
前記第１のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第１の第１半環状部および第１の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第１起歪部、応力無伝達部および第１の連結部を形成し、前記第１起歪部は、外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第１の連結部を残して前記第１起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、
前記第２のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第２の第１半環状部および第２の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第２起歪部、応力無伝達部および第２の連結部を形成し、前記第２起歪部は、この第２のセンサ部材を前記第１のセンサ部材と相対向させて結合した状態で前記第１起歪部の前記有底穴に対して前記被測定軸の中心軸線回りに１８０度の角度をなして直径上に正対して外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第２の連結部を残して前記第２起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、
前記第１のひずみゲージは、前記第１起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向およびそれと直交する横軸方向にひずみ検出素子を有し、且つ前記第２のひずみゲージは、前記第２起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向およびそれと直交する横軸方向にひずみ検出素子を有し、これら第１および第２のひずみゲージにおけるひずみ検出素子によって、前記被測定軸に沿う縦軸方向の荷重を第１および第２のひずみゲージの平均として検出するホイートストンブリッジ回路を形成し、
前記締結手段は、前記第１のセンサ部材の第１の第１半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第１半環状部の両端部との間および前記第１のセンサ部材の第１の第２半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第２半環状部の両端部との間を、それぞれ所定の締め付けトルクで締め付け結合するねじ機構を用いて構成し、
前記被測定軸に沿う縦軸方向の荷重を測定することを特徴としている。
請求項４に記載した本発明に係る軸グリップセンサは、請求項２の軸グリップセンサにおいて、
前記第１のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第１の第１半環状部および第１の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第１起歪部、応力無伝達部および第１の連結部を形成し、前記第１起歪部は、外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第１の連結部を残して前記第１起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、
前記第２のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第２の第１半環状部および第２の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第２起歪部、応力無伝達部および第２の連結部を形成し、前記第２起歪部は、この第２のセンサ部材を前記第１のセンサ部材と相対向させて結合した状態で前記第１起歪部の前記有底穴に対して前記被測定軸の中心軸線回りに１８０度の角度をなして直径上に正対して外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第２の連結部を残して前記第２起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、
前記第１のひずみゲージは、前記第１起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向に対して＋４５度および−４５度の互いに直交する方向にひずみ検出素子を有し、且つ前記第２のひずみゲージは、前記第２起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向に対して＋４５度および−４５度の互いに直交する方向にひずみ検出素子を有し、これら第１および第２のひずみゲージにおけるひずみ検出素子によって、前記被測定軸に対するねじれトルクが加わった際の軸トルクを第１および第２のひずみゲージの平均として検出するホイートストンブリッジ回路を形成し、
前記締結手段は、前記第１のセンサ部材の第１の第１半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第１半環状部の両端部との間および前記第１のセンサ部材の第１の第２半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第２半環状部の両端部との間を、それぞれ所定の締め付けトルクで締め付け結合するねじ機構を用いて構成し、
前記被測定軸に対するねじれトルクの軸トルクを測定することを特徴としている。
請求項５に記載した本発明に係る軸グリップセンサは、請求項２の軸グリップセンサにおいて、
前記第１のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第１の第１半環状部および第１の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第１起歪部、応力無伝達部および第１の連結部を形成し、前記第１起歪部は、外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第１の連結部を残して前記第１起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、
前記第２のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第２の第１半環状部および第２の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第２起歪部、応力無伝達部および第２の連結部を形成し、前記第２起歪部は、この第２のセンサ部材を前記第１のセンサ部材と相対向させて結合した状態で前記第１起歪部の前記有底穴に対して前記被測定軸の中心軸線回りに１８０度の角度をなして直径上に正対して外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第２の連結部を残して前記第２起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、
前記第１のひずみゲージは、前記第１起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向およびそれと直交する横軸方向にひずみ検出素子を有し、且つ前記第２のひずみゲージは、前記第２起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向およびそれと直交する横軸方向にひずみ検出素子を有し、これら第１および第２のひずみゲージにおけるひずみ検出素子によって、前記被測定軸に沿う縦軸方向の荷重を第１および第２のひずみゲージの平均として検出するホイートストンブリッジ回路を形成するとともに、前記第１のひずみゲージは、前記第１起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向に対して＋４５度および−４５度の互いに直交する方向にひずみ検出素子を有し、且つ前記第２のひずみゲージは、前記第２起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向に対して＋４５度および−４５度の互いに直交する方向にひずみ検出素子を有し、これら第１および第２のひずみゲージにおけるひずみ検出素子によって、前記被測定軸に対するねじれトルクが加わった際の軸トルクを第１および第２のひずみゲージの平均として検出するホイートストンブリッジ回路を形成し、
前記締結手段は、前記第１のセンサ部材の第１の第１半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第１半環状部の両端部との間および前記第１のセンサ部材の第１の第２半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第２半環状部の両端部との間を、それぞれ所定の締め付けトルクで締め付け結合するねじ機構を用いて構成し、
前記被測定軸に沿う縦軸方向の荷重および前記被測定軸に対するねじれトルクの軸トルクを測定することを特徴としている。
請求項６に記載した本発明に係る軸グリップセンサは、請求項２の軸グリップセンサにおいて、
前記第１のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第１の第１半環状部および第１の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第１起歪部、応力無伝達部および第１の連結部を形成し、前記第１起歪部は、外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第１の連結部を残して前記第１起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、
前記第２のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第２の第１半環状部および第２の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第２起歪部、応力無伝達部および第２の連結部を形成し、前記第２起歪部は、この第２のセンサ部材を前記第１のセンサ部材と相対向させて結合した状態で前記第１起歪部の前記有底穴に対して前記被測定軸の中心軸線回りに１８０度の角度をなして直径上に正対して外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第２の連結部を残して前記第２起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、
前記第１のひずみゲージは、前記第１起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向に対して＋４５度および−４５度の互いに直交する方向にひずみ検出素子を有し、且つ前記第２のひずみゲージは、前記第２起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向に対して＋４５度および−４５度の互いに直交する方向にひずみ検出素子を有し、これら第１および第２のひずみゲージにおけるひずみ検出素子によって、前記被測定軸に対して前記縦軸方向に直交し且つ前記底面に平行な横軸方向から荷重が加わった際のせん断荷重を第１および第２のひずみゲージの平均として検出するホイートストンブリッジ回路を形成し、
前記締結手段は、前記第１のセンサ部材の第１の第１半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第１半環状部の両端部との間および前記第１のセンサ部材の第１の第２半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第２半環状部の両端部との間を、それぞれ所定の締め付けトルクで締め付け結合するねじ機構を用いて構成し、
前記被測定軸に対する前記縦軸方向に直交する横軸方向からのせん断荷重を測定することを特徴としている。
請求項７に記載した本発明に係る軸グリップセンサは、請求項２の軸グリップセンサにおいて、
前記第１のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第１の第１半環状部および第１の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第１起歪部、応力無伝達部および第１の連結部を形成し、前記第１起歪部は、外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第１の連結部を残して前記第１起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、
前記第２のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第２の第１半環状部および第２の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第２起歪部、応力無伝達部および第２の連結部を形成し、前記第２起歪部は、この第２のセンサ部材を前記第１のセンサ部材と相対向させて結合した状態で前記第１起歪部の前記有底穴に対して前記被測定軸の中心軸線回りに１８０度の角度をなして直径上に正対して外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第２の連結部を残して前記第２起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、
前記第１のひずみゲージは、前記第１起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向およびそれと直交する横軸方向にひずみ検出素子を有し、且つ前記第２のひずみゲージは、前記第２起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向およびそれと直交する横軸方向にひずみ検出素子を有し、これら第１および第２のひずみゲージにおけるひずみ検出素子によって、前記第１起歪部および第２起歪部の各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸を含んだ横断面内でその横軸（各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸）と直交する横軸回りの曲げモーメントを第１および第２のひずみゲージの平均として検出するホイートストンブリッジ回路を形成し、
前記締結手段は、前記第１のセンサ部材の第１の第１半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第１半環状部の両端部との間および前記第１のセンサ部材の第１の第２半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第２半環状部の両端部との間を、それぞれ所定の締め付けトルクで締め付け結合するねじ機構を用いて構成し、
前記被測定軸に直交する横軸回りの曲げモーメントを測定することを特徴としている。
請求項８に記載した本発明に係る軸グリップセンサは、請求項３〜請求項７のいずれか１項の軸グリップセンサにおいて、
前記第１のセンサ部材の前記第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第２起歪部は、前記外周面側からの有底穴に代えて、内周面側から所定深さの有底穴をそれぞれ形成し、これら有底穴の底面に前記第１および第２のひずみゲージの各ひずみ検出素子を配設することを特徴としている。
請求項９に記載した本発明に係る軸グリップセンサは、請求項３〜請求項７のいずれか１項の軸グリップセンサにおいて、
前記第１のセンサ部材の前記第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第２起歪部は、前記外周面側から所定深さの有底穴に加えて、内周面側から肉厚のほぼ中央部近傍までの有底穴をそれぞれ形成し、前記外周面側からの有底穴の底面および前記内周面側からの有底穴の底面に前記第１および第２のひずみゲージの各ひずみ検出素子を配設することを特徴としている。
請求項１０に記載した本発明に係る軸グリップセンサは、請求項３〜請求項７のいずれか１項の軸グリップセンサにおいて、
前記第１のセンサ部材の前記第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第２起歪部は、前記外周面側から所定深さの有底穴に加えて、内周面側から肉厚のほぼ中央部近傍までの有底穴をそれぞれ形成し、前記外周面側からの有底穴および前記内周面側からの有底穴のいずれか一方の底面に前記第１および第２のひずみゲージの各ひずみ検出素子を配設することを特徴としている。
請求項１１に記載した本発明に係る軸グリップセンサは、請求項３〜請求項１０のいずれか１項の軸グリップセンサにおいて、
前記第１のセンサ部材の前記第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第２起歪部は、前記第１および第２のひずみゲージの各ひずみ検出素子が配設される前記有底穴の底面位置を、前記第１および第２のセンサ部材に個々に前記底面に平行な横軸回りの曲げモーメントが加わった際の中立軸上に位置し、前記第１および第２のセンサ部材の各単体における曲げモーメントによるひずみが発生しない位置に設定することを特徴としている。
本発明の請求項１によれば、円柱状の外部形状を有する被測定軸の外径に対応する内径を有する第１の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の一方からなる第１の第１半環状部、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する第２の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の一方からなる第１の第２半環状部、前記第１の第１半環状部および第１の第２半環状部を両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結し且つ外周面側および内周面側の少なくとも一方から半径方向に有底穴を形成してなる少なくとも１つの第１起歪部、ならびに前記第１起歪部に応力を集中させるために前記第１の第１半環状部と第１の第２半環状部との間で且つ前記各第１起歪部の両側に貫通孔をなす応力無伝達部を形成するとともにねじれ剛性を強化するために前記第１起歪部の少なくとも一側方において前記第１の第１半環状部と第１の第２半環状部を両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結する第１の連結部を有する第１のセンサ部材と、前記第１のセンサ部材の前記第１の起歪部の有底穴の少なくとも１つの底面に２以上の方向に配向して添着した少なくとも１組のひずみゲージと、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する第１の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の他方からなる第２の第１半環状部、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する第２の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の他方からなる第２の第２半環状部、前記第２の第１半環状部および第２の第２半環状部を両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結し且つ外周面側および内周面側の少なくとも一方から半径方向に有底穴を形成してなる少なくとも１つの第２起歪部、ならびに前記第２起歪部に応力を集中させるために前記第２の第１半環状部と第２の第２半環状部との間で且つ前記第２起歪部の両側に貫通孔をなす応力無伝達部を形成するとともにねじれ剛性を強化するために前記第２起歪部の少なくとも一側方において前記第２の第１半環状部と第２の第２半環状部を両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結する第２の連結部を有する第２のセンサ部材と、前記第２のセンサ部材の前記第２起歪部の有底穴の少なくとも１つの底面に２以上の方向に配向して添着した少なくとも１組のひずみゲージと、前記被測定軸を挟んで前記第１のセンサ部材と前記第２のセンサ部材とを相対向させて、前記第１と第２の第１半環状部および前記第１と第２の第２半環状部において、取り外し可能に所定の締め付け力で締め付け結合する締結手段とを具備することにより、円柱状の外部形状を有する被測定軸およびその周辺部を分離、分解または再組立てすることなく該被測定軸に容易に着脱することができ、被測定軸における多種多様な力およびモーメントの少なくとも一部を所望に応じて高精度に測定することが可能な軸グリップセンサを提供することができる。
また、本発明の請求項２の軸グリップセンサによれば、円柱状の外部形状を有する被測定軸の外径に対応する内径を有する第１の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の一方からなる第１の第１半環状部、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する第２の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の一方からなる第１の第２半環状部、前記第１の第１半環状部および第１の第２半環状部を両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結し且つ外周面側および内周面側の少なくとも一方から半径方向に有底穴を形成してなる単一の第１起歪部、ならびに前記第１起歪部に応力を集中させるために前記第１の第１半環状部と第１の第２半環状部との間で且つ前記第１起歪部の両側に貫通孔をなす応力無伝達部を形成するとともにねじれ剛性を強化するために前記第１起歪部の少なくとも一側方において前記第１の第１半環状部と第１の第２半環状部を両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結する第１の連結部を有する第１のセンサ部材と、前記第１のセンサ部材の前記第１起歪部の有底穴の少なくとも１つの底面に２以上の方向に配向して添着した少なくとも１組の第１のひずみゲージと、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する第１の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の他方からなる第２の第１半環状部、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する第２の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の他方からなる第２の第２半環状部、前記第２の第１半環状部および第２の第２半環状部を両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結し且つ外周面側および内周面側の少なくとも一方から半径方向に有底穴を形成してなる単一の第２起歪部、ならびに前記第２起歪部に応力を集中させるために前記第２の第１半環状部と第２の第２半環状部との間で且つ前記第２起歪部の両側に貫通孔をなす応力無伝達部を形成するとともにねじれ剛性を強化するために前記第２起歪部の少なくとも一側方において前記第２の第１半環状部と第２の第２半環状部を両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結する第２の連結部を有する第２のセンサ部材と、前記第２のセンサ部材の前記第２起歪部の有底穴の少なくとも１つの底面に２以上の方向に配向して添着した少なくとも１組の第２のひずみゲージと、前記被測定軸を挟んで前記第１のセンサ部材と前記第２のセンサ部材とを相対向させて、前記第１と第２の第１半環状部および前記第１と第２の第２半環状部において、取り外し可能に所定の締め付け力で締め付け結合する締結手段とを具備することにより、特に、被測定軸における力およびモーメントの４成分以下の分力を容易に且つ高精度に測定することが可能となる。
本発明の請求項３の軸グリップセンサによれば、請求項２の軸グリップセンサにおいて、前記第１のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第１の第１半環状部および第１の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第１起歪部、応力無伝達部および第１の連結部を形成し、前記第１起歪部は、外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第１の連結部を残して前記第１起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、前記第２のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第２の第１半環状部および第２の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第２起歪部、応力無伝達部および第２の連結部を形成し、前記第２起歪部は、この第２のセンサ部材を前記第１のセンサ部材と相対向させて結合した状態で前記第１起歪部の前記有底穴に対して前記被測定軸の中心軸線回りに１８０度の角度をなして直径上に正対して外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第２の連結部を残して前記第２起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、前記第１のひずみゲージは、前記第１起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向およびそれと直交する横軸方向にひずみ検出素子を有し、且つ前記第２のひずみゲージは、前記第２起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向およびそれと直交する横軸方向にひずみ検出素子を有し、これら第１および第２のひずみゲージにおけるひずみ検出素子によって、前記被測定軸に沿う縦軸方向の荷重を第１および第２のひずみゲージの平均として検出するホイートストンブリッジ回路を形成し、前記締結手段は、前記第１のセンサ部材の第１の第１半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第１半環状部の両端部との間および前記第１のセンサ部材の第１の第２半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第２半環状部の両端部との間を、それぞれ所定の締め付けトルクで締め付け結合するねじ機構を用いて構成し、前記被測定軸に沿う縦軸方向の荷重を測定することにより、特に、被測定軸における縦軸方向の荷重による縦軸荷重を容易に且つ高精度に測定することが可能となる。
本発明の請求項４の軸グリップセンサによれば、請求項２の軸グリップセンサにおいて、前記第１のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第１の第１半環状部および第１の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第１起歪部、応力無伝達部および第１の連結部を形成し、前記第１起歪部は、外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第１の連結部を残して前記第１起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、前記第２のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第２の第１半環状部および第２の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第２起歪部、応力無伝達部および第２の連結部を形成し、前記第２起歪部は、この第２のセンサ部材を前記第１のセンサ部材と相対向させて結合した状態で前記第１起歪部の前記有底穴に対して前記被測定軸の中心軸線回りに１８０度の角度をなして直径上に正対して外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第２の連結部を残して前記第２起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、前記第１のひずみゲージは、前記第１起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向に対して＋４５度および−４５度の互いに直交する方向にひずみ検出素子を有し、且つ前記第２のひずみゲージは、前記第２起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向に対して＋４５度および−４５度の互いに直交する方向にひずみ検出素子を有し、これら第１および第２のひずみゲージにおけるひずみ検出素子によって、前記被測定軸に対するねじれトルクが加わった際の軸トルクを第１および第２のひずみゲージの平均として検出するホイートストンブリッジ回路を形成し、前記締結手段は、前記第１のセンサ部材の第１の第１半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第１半環状部の両端部との間および前記第１のセンサ部材の第１の第２半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第２半環状部の両端部との間を、それぞれ所定の締め付けトルクで締め付け結合するねじ機構を用いて構成し、前記被測定軸に対するねじれトルクの軸トルクを測定することにより、特に、被測定軸におけるねじれトルクによる軸トルクを容易に且つ高精度に測定することが可能となる。
本発明の請求項５の軸グリップセンサによれば、請求項２の軸グリップセンサにおいて、前記第１のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第１の第１半環状部および第１の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第１起歪部、応力無伝達部および第１の連結部を形成し、前記第１起歪部は、外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第１の連結部を残して前記第１起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、前記第２のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第２の第１半環状部および第２の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第２起歪部、応力無伝達部および第２の連結部を形成し、前記第２起歪部は、この第２のセンサ部材を前記第１のセンサ部材と相対向させて結合した状態で前記第１起歪部の前記有底穴に対して前記被測定軸の中心軸線回りに１８０度の角度をなして直径上に正対して外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第２の連結部を残して前記第２起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、前記第１のひずみゲージは、前記第１起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向およびそれと直交する横軸方向にひずみ検出素子を有し、且つ前記第２のひずみゲージは、前記第２起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向およびそれと直交する横軸方向にひずみ検出素子を有し、これら第１および第２のひずみゲージにおけるひずみ検出素子によって、前記被測定軸に沿う縦軸方向の荷重を第１および第２のひずみゲージの平均として検出するホイートストンブリッジ回路を形成するとともに、前記第１のひずみゲージは、前記第１起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向に対して＋４５度および−４５度の互いに直交する方向にひずみ検出素子を有し、且つ前記第２のひずみゲージは、前記第２起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向に対して＋４５度および−４５度の互いに直交する方向にひずみ検出素子を有し、これら第１および第２のひずみゲージにおけるひずみ検出素子によって、前記被測定軸に対するねじれトルクが加わった際の軸トルクを第１および第２のひずみゲージの平均として検出するホイートストンブリッジ回路を形成し、前記締結手段は、前記第１のセンサ部材の第１の第１半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第１半環状部の両端部との間および前記第１のセンサ部材の第１の第２半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第２半環状部の両端部との間を、それぞれ所定の締め付けトルクで締め付け結合するねじ機構を用いて構成し、前記被測定軸に沿う縦軸方向の荷重および前記被測定軸に対するねじれトルクの軸トルクを測定することにより、特に、被測定軸における縦軸方向の荷重による縦軸荷重および被測定軸におけるねじれトルクによる軸トルクを容易に且つ高精度に測定することが可能となる。
本発明の請求項６の軸グリップセンサによれば、請求項２の軸グリップセンサにおいて、前記第１のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第１の第１半環状部および第１の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第１起歪部、応力無伝達部および第１の連結部を形成し、前記第１起歪部は、外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第１の連結部を残して前記第１起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、前記第２のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第２の第１半環状部および第２の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第２起歪部、応力無伝達部および第２の連結部を形成し、前記第２起歪部は、この第２のセンサ部材を前記第１のセンサ部材と相対向させて結合した状態で前記第１起歪部の前記有底穴に対して前記被測定軸の中心軸線回りに１８０度の角度をなして直径上に正対して外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第２の連結部を残して前記第２起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、前記第１のひずみゲージは、前記第１起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向に対して＋４５度および−４５度の互いに直交する方向にひずみ検出素子を有し、且つ前記第２のひずみゲージは、前記第２起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向に対して＋４５度および−４５度の互いに直交する方向にひずみ検出素子を有し、これら第１および第２のひずみゲージにおけるひずみ検出素子によって、前記被測定軸に対して前記縦軸方向に直交し且つ前記底面に平行な横軸方向から荷重が加わった際のせん断荷重を第１および第２のひずみゲージの平均として検出するホイートストンブリッジ回路を形成し、前記締結手段は、前記第１のセンサ部材の第１の第１半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第１半環状部の両端部との間および前記第１のセンサ部材の第１の第２半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第２半環状部の両端部との間を、それぞれ所定の締め付けトルクで締め付け結合するねじ機構を用いて構成し、前記被測定軸に対する前記縦軸方向に直交する横軸方向からのせん断荷重を測定することにより、特に、被測定軸における横軸方向の荷重によるせん断荷重を容易に且つ高精度に測定することが可能となる。
本発明の請求項７の軸グリップセンサによれば、請求項２の軸グリップセンサにおいて、前記第１のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第１の第１半環状部および第１の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第１起歪部、応力無伝達部および第１の連結部を形成し、前記第１起歪部は、外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第１の連結部を残して前記第１起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、前記第２のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第２の第１半環状部および第２の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第２起歪部、応力無伝達部および第２の連結部を形成し、前記第２起歪部は、この第２のセンサ部材を前記第１のセンサ部材と相対向させて結合した状態で前記第１起歪部の前記有底穴に対して前記被測定軸の中心軸線回りに１８０度の角度をなして直径上に正対して外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第２の連結部を残して前記第２起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、前記第１のひずみゲージは、前記第１起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向およびそれと直交する横軸方向にひずみ検出素子を有し、且つ前記第２のひずみゲージは、前記第２起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向およびそれと直交する横軸方向にひずみ検出素子を有し、これら第１および第２のひずみゲージにおけるひずみ検出素子によって、前記第１起歪部および第２起歪部の各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸を含んだ横断面内でその横軸（各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸）と直交する横軸回りの曲げモーメントを第１および第２のひずみゲージの平均として検出するホイートストンブリッジ回路を形成し、前記締結手段は、前記第１のセンサ部材の第１の第１半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第１半環状部の両端部との間および前記第１のセンサ部材の第１の第２半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第２半環状部の両端部との間を、それぞれ所定の締め付けトルクで締め付け結合するねじ機構を用いて構成し、
前記被測定軸に直交する横軸回りの曲げモーメントを測定することにより、特に、被測定軸における横軸方向回りの曲げによる曲げモーメントを容易に且つ高精度に測定することが可能となる。
本発明の請求項８の軸グリップセンサによれば、請求項３〜請求項７のいずれか１項の軸グリップセンサにおいて、前記第１のセンサ部材の前記第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第２起歪部は、前記外周面側からの有底穴に代えて、内周面側から所定深さの有底穴をそれぞれ形成し、これら有底穴の底面に前記第１および第２のひずみゲージの各ひずみ検出素子を配設することにより、特に、請求項３〜請求項７に代替し得る構成に代替的な他の構成を提供することができる。
本発明の請求項９の軸グリップセンサによれば、請求項３〜請求項７のいずれか１項の軸グリップセンサにおいて、前記第１のセンサ部材の前記第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第２起歪部は、前記外周面側から所定深さの有底穴に加えて、内周面側から肉厚のほぼ中央部近傍までの有底穴をそれぞれ形成し、前記外周面側からの有底穴の底面および前記内周面側からの有底穴の底面に前記第１および第２のひずみゲージの各ひずみ検出素子を配設することにより、特に、請求項３〜請求項７に代替し得るその他の構成を提供することができる。
本発明の請求項１０の軸グリップセンサによれば、請求項３〜請求項７のいずれか１項の軸グリップセンサにおいて、前記第１のセンサ部材の前記第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第２起歪部は、前記外周面側から所定深さの有底穴に加えて、内周面側から肉厚のほぼ中央部近傍までの有底穴をそれぞれ形成し、前記外周面側からの有底穴および前記内周面側からの有底穴のいずれか一方の底面に前記第１および第２のひずみゲージの各ひずみ検出素子を配設することにより、特に、請求項３〜請求項７に代替し得るその他の構成を提供することができる。
本発明の請求項１１の軸グリップセンサによれば、請求項３〜請求項１０のいずれか１項の軸グリップセンサにおいて、前記第１のセンサ部材の前記第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第２起歪部は、前記第１および第２のひずみゲージの各ひずみ検出素子が配設される前記有底穴の底面位置を、前記第１および第２のセンサ部材に個々に前記底面に平行な横軸回りの曲げモーメントが加わった際の中立軸上に位置し、前記第１および第２のセンサ部材の各単体における曲げモーメントによるひずみが発生しない位置に設定することにより、特に、請求項３〜請求項１０における構成をさらに高精度化することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明の軸グリップセンサを詳細に説明する。
図１〜図８は、本発明の第１の実施の形態に係る縦軸荷重変換器として構成した軸グリップセンサの構成を示している。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る軸グリップセンサからなる縦軸荷重変換器を、中実円柱の被測定軸に装着した状態および測定する縦軸荷重方向を示す斜視図、図２は、やはり本発明の第１の実施の形態に係る同様の軸グリップセンサからなる縦軸荷重変換器を、剛性大なる中空円筒の被測定軸に装着した状態および測定する縦軸荷重方向を示す斜視図、図３は、図１および図２の縦軸荷重変換器を構成する第１のセンサ部材を外周面側から見た斜視図、図４は、図３の第１のセンサ部材を内周面側から見た斜視図、ならびに図５は、図１および図２の縦軸荷重変換器を構成する第２のセンサ部材を外周面側から見た斜視図である。また、図６は、図３の第１のセンサ部材に対する第１のひずみゲージ部のひずみ検出素子の添着状態を示しており、（ａ）は外周面側から見た第１のセンサ部材の斜視図、そして（ｂ）はひずみ検出素子の配置構成を示す模式図である。同様に、図７は、図５の第２のセンサ部材に対する第２のひずみゲージ部のひずみ検出素子の添着状態を示し、（ａ）は外周面側から見た第２のセンサ部材の斜視図、そして（ｂ）はひずみ検出素子の配置構成を示す模式図である。図８は、図６の（ｂ）および図７の（ｂ）に示したひずみ検出素子を結線して形成されるホイートストンブリッジ回路の一例を示す回路構成図である。
図１〜図８に示す縦軸荷重変換器としての軸グリップセンサは、第１のセンサ部材１、第２のセンサ部材２、締め付けボルト３〜６、第１のひずみゲージ部７、第２のひずみゲージ部８および接続ケーブル９を具備している。図１に示す被測定軸Ｓ１は、中実円柱からなり、図２に示す被測定軸Ｓ２は、剛性大なる中空円筒からなる。図３および図４に詳細に示すように、第１のセンサ部材１は、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向についての中間部の内径を大径とすることにより、軸方向についての両端部を厚肉の第１の第１半環状部１ａおよび第１の第２半環状部１ｂとして、前記中間部の大径部に適宜貫通孔１ｈからなる応力無伝達部を形成することにより、例えば軸回り方向についての中央部に第１起歪部１ｃを、そして軸回り方向についての適宜個所に適宜寸法の第１の連結部１ｄを適宜個数形成する。第１起歪部１ｃには、外周面側から所定深さの有底穴１ｅを形成する。第１の第１半環状部１ａおよび第１の第２半環状部１ｂの各両端面には、締結手段としてのねじ機構を構成する雌ねじを形成してなるねじ穴１ｆを形成している。
図５に示すように、第２のセンサ部材２は、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向についての中間部の内径を大径とすることにより、軸方向についての両端部を厚肉の第２の第１半環状部２ａおよび第２の第２半環状部２ｂとして、前記中間部の大径部に適宜貫通孔２ｈからなる応力無伝達部を形成することにより、例えば軸回り方向についての中央部に第２起歪部２ｃを、そして軸回り方向についての適宜個所に適宜寸法の第２の連結部２ｄを適宜個数形成する。第２起歪部２ｃは、この第２のセンサ部材２を第１のセンサ部材１と相対向させて結合した状態で第１起歪部１ｃの有底穴１ｅに対して被測定軸Ｓ１またはＳ２の中心軸線回りに１８０度の角度をなして直径上に正対して外周面側から所定深さの有底穴２ｅを形成する。第２の第１半環状部２ａおよび第２の第２半環状部２ｂの各両端部近傍には、締結手段としてのねじ機構を構成するボルト３〜６を挿通するための貫通孔２ｆおよびボルト３〜６の頭部を受ける座ぐり凹部２ｇを形成している。
すなわち、第１のセンサ部材１は、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する第１の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の一方からなる第１の第１半環状部１ａ、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する第２の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の一方からなる第１の第２半環状部１ｂ、第１の第１半環状部１ａおよび第１の第２半環状部１ｂを両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結し且つ外周面側から半径方向に有底穴１ｅを形成してなる単一の第１起歪部１ｃ、ならびに第１起歪部１ｃに応力を集中させるために第１の第１半環状部１ａと第１の第２半環状部１ｂとの間で且つ第１起歪部１ｃの両側に貫通孔１ｈをなす応力無伝達部を形成するとともにねじれ剛性を強化するために第１起歪部１ｃの少なくとも一側方において第１の第１半環状部１ａと第１の第２半環状部１ｂを両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結する第１の連結部１ｄを有する。
また、第２のセンサ部材２は、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する第１の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の他方からなる第２の第１半環状部２ａ、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する第２の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の他方からなる第２の第２半環状部２ｂ、第２の第１半環状部２ａおよび第２の第２半環状部２ｂを両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結し且つ外周面側から半径方向に有底穴２ｅを形成してなる単一の第２起歪部２ｃ、ならびに第２起歪部２ｃに応力を集中させるために第２の第１半環状部２ａと第２の第２半環状部２ｂとの間で且つ第２起歪部２ｃの両側に貫通孔２ｈをなす応力無伝達部を形成するとともにねじれ剛性を強化するために第２起歪部２ｃの少なくとも一側方において第２の第１半環状部２ａと第２の第２半環状部２ｂを両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結する第２の連結部２ｄを有する。
図６に示すように、第１のひずみゲージ部７は、第１起歪部１ｃの有底穴１ｅの底面に、被測定軸Ｓ１またはＳ２に平行な縦軸方向およびそれと直交する横軸方向にひずみ検出素子Ｒ１１とＲ１３およびＲ１２とＲ１４を有し、また、図７に示すように、第２のひずみゲージ部８は、第２起歪部２ｃの有底穴２ｅの底面に、被測定軸Ｓ１またはＳ２に平行な縦軸方向およびそれと直交する横軸方向にひずみ検出素子Ｒ１５とＲ１７およびＲ１６とＲ１８を有する。図８に示すように、これら第１および第２のひずみゲージ部７および８におけるひずみ検出素子Ｒ１１〜Ｒ１８は、被測定軸Ｓ１またはＳ２に沿う縦軸方向の荷重を第１および第２のひずみゲージ部７および８の平均として検出するホイートストンブリッジ回路を形成している。
前記締結手段は、第２のセンサ部材２の第２の第１半環状部２ａの両端部および第２の第２半環状部２ｂの両端部の座ぐり凹部２ｇと貫通孔２ｆにボルト３〜６を挿通して、第１のセンサ部材１の第１の第１半環状部１ａの両端面および第１の第２半環状部１ｂの両端面のねじ穴１ｆに螺合させて所定の締め付けトルクで締め付け結合するねじ機構によって構成している。
このような構成の軸グリップセンサからなる縦軸荷重変換器は、第１のセンサ部材１と第２のセンサ部材２を上述のように締め付け結合して、被測定軸Ｓ１またはＳ２に装着し、図８のホイートストンブリッジ回路に所定の電源電圧を入力することにより、被測定軸Ｓ１またはＳ２に沿う縦軸方向の荷重に応じ、第１のひずみゲージ部７と第２のひずみゲージ部８の電気信号の平均値としての検出電圧が、ホイートストンブリッジ回路から出力される（請求項１〜請求項３に対応する）。
なお、望ましくは、第１のひずみゲージ部７と第２のひずみゲージ部８が配設される有底穴１ｅおよび２ｅには、図１および図２に示されるような蓋等を設けて封止するようにする。また、締結手段としてのねじ機構は、第１のセンサ部材１のねじ穴１ｆの代わりに第２のセンサ部材２と同様のボルトが挿通される貫通孔およびナットを受ける座ぐり凹部を形成し、ボルトとナットを用いて締め付けるようにしてもよい。
尚、ひずみゲージ７部（または８）の出力をケーブル９を介して外部に導出する構造部分について、図３６および図３７を用いて説明する。
図３６は、被測定軸Ｓ１（被測定軸Ｓ２でも同様であるので、被測定軸Ｓ１の場合を代表して説明する）に、第１のセンサ部材１（第２のセンサ２でも同様であるので、第１のセンサ部材１の場合につき代表して説明する）を締付けボルト３，４をもって取り付けた状態の半断面図を示し、図３７は、図３６の一部を拡大して示す断面図である。
同図において、第１の第２半環状部１ｂには、上述したように、有底穴１ｅが２段に削成され、その有底穴１ｅと第１の第２半環状部１ｂの内周との間には薄肉の起歪部１ｃが形成されている。この有底穴１ｅの底部には、ひずみゲージ部７（または８）が、接着、蒸着、融着、その他の手段により添着されている。
各ひずみゲージ部７のゲージタブにはゲージリード１３の各一端が接続され、ゲージリード１３の各他端が接続ケーブル９の一端と共にゲージ端子１４に半田付けにより接続されている。このように接続された接続ケーブル９は、有底穴１ｅの開口端を閉塞するケーブルホルダ１０の下面側に形成されたケーブル挿通溝１０ａを介して外部へ導出されている。
このように配線処理された有底穴１ｅの開口端は、ケーブルホルダ１０により閉塞され、その内部には、例えば、エポキシ樹脂が充填され、気密性、防湿性、耐振性を向上させている。
特に、ケーブルホルダ１０は、図１、図２に示すように、２つの六角穴付きボルト１５によって固定されている。
図９〜図１３は、本発明の第２の実施の形態に係るトルク変換器として構成した軸グリップセンサの構成を示している。図９は、本発明の第２の実施の形態に係る軸グリップセンサからなるトルク変換器を、中実円柱の被測定軸に装着した状態および測定する軸トルク方向を示す斜視図、図１０は、やはり本発明の第２の実施の形態に係る同様の軸グリップセンサからなるトルク変換器を、剛性大なる中空円筒の被測定軸に装着した状態および測定する軸トルク方向を示す斜視図である。なお、この場合、第１の実施の形態に係る縦軸荷重変換器として構成した軸グリップセンサと同様の第１のセンサ部材１および第２のセンサ部材２を用いている。また、図１１は、第１のセンサ部材１に対する第１のひずみゲージ部のひずみ検出素子の添着状態を示しており、（ａ）は外周面側から見た第１のセンサ部材１の斜視図、そして（ｂ）はひずみ検出素子の配置構成を示す模式図である。同様に、図１２は、第２のセンサ部材２に対する第２のひずみゲージ部のひずみ検出素子の添着状態を示し、（ａ）は外周面側から見た第２のセンサ部材２の斜視図、そして（ｂ）は第２のひずみゲージ部１８におけるひずみ検出素子の配置構成を示す模式図である。図１３は、図１１の（ｂ）および図１２の（ｂ）に示したひずみ検出素子を結線して形成されるホイートストンブリッジ回路の一例を示す回路構成図である。
図９〜図１３に示すトルク変換器としての軸グリップセンサは、図１〜図５に示した第１の実施の形態に係る縦軸荷重変換器としての軸グリップセンサの場合と同様の第１のセンサ部材１、第２のセンサ部材２、締め付けボルト３〜６および接続ケーブル９を用いている。この場合、第１のひずみゲージ部１７および第２のひずみゲージ部１８は、それぞれ第１のひずみゲージ部７および第２のひずみゲージ部８とは若干異なる配置構成を有している。図９に示す被測定軸Ｓ１は、中実円柱からなり、図１０に示す被測定軸Ｓ２は、剛性大なる中空円筒からなる。図３および図４に示した通り、第１のセンサ部材１は、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向についての中間部の内径を大径とすることにより、軸方向についての両端部を厚肉の第１の第１半環状部１ａおよび第１の第２半環状部１ｂとして、前記中間部の大径部に適宜貫通孔１ｈからなる応力無伝達部を形成することにより、例えば軸回り方向についての中央部に第１起歪部１ｃを、そして軸回り方向についての適宜個所に適宜寸法の第１の連結部１ｄを適宜個数形成する。図３７に示すように、第１起歪部１ｃには、外周面側から所定深さの有底穴１ｅを形成する。第１の第１半環状部１ａおよび第１の第２半環状部１ｂの各両端面には、締結手段としてのねじ機構を構成する雌ねじを形成してなるねじ穴１ｆを形成している。
図１２に示した通り、第２のセンサ部材２は、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向についての中間部の内径を大径とすることにより、軸方向についての両端部を厚肉の第２の第１半環状部２ａおよび第２の第２半環状部２ｂとして、前記中間部の大径部に適宜貫通孔２ｈからなる応力無伝達部を形成することにより、例えば軸回り方向についての中央部に第２起歪部２ｃを、そして軸回り方向についての適宜個所に適宜寸法の第２の連結部２ｄを適宜個数形成する。第２起歪部２ｃは、この第２のセンサ部材２を第１のセンサ部材１と相対向させて結合した状態で第１起歪部１ｃの有底穴１ｅに対して被測定軸Ｓ１またはＳ２の中心軸線回りに１８０度の角度をなして直径上に正対して外周面側から所定深さの有底穴２ｅを形成する。第２の第１半環状部２ａおよび第２の第２半環状部２ｂの各両端部近傍には、締結手段としてのねじ機構を構成するボルト３〜６を挿通するための貫通孔２ｆおよびボルト３〜６の頭部を受ける座ぐり凹部２ｇを形成している。
すなわち、第１のセンサ部材１は、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する第１の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の一方からなる第１の第１半環状部１ａ、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する第２の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の一方からなる第１の第２半環状部１ｂ、第１の第１半環状部１ａおよび第１の第２半環状部１ｂを両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結し（この場合、一体に連接し）且つ外周面側から半径方向に有底穴１ｅを形成してなる単一の第１起歪部１ｃ、ならびに第１起歪部１ｃに応力を集中させるために第１の第１半環状部１ａと第１の第２半環状部１ｂとの間で且つ第１起歪部１ｃの両側に貫通孔１ｈをなす応力無伝達部を形成するとともにねじれ剛性を強化するために第１起歪部１ｃの少なくとも一側方において第１の第１半環状部１ａと第１の第２半環状部１ｂを両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結する第１の連結部１ｄを有する。
また、第２のセンサ部材２は、図１２に示すように、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する第１の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の他方からなる第２の第１半環状部２ａ、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する第２の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の他方からなる第２の第２半環状部２ｂ、第２の第１半環状部２ａおよび第２の第２半環状部２ｂを両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結し且つ外周面側から半径方向に有底穴２ｅを形成してなる単一の第２起歪部２ｃ、ならびに第２起歪部２ｃに応力を集中させるために第２の第１半環状部２ａと第２の第２半環状部２ｂとの間で且つ第２起歪部２ｃの両側に貫通孔２ｈをなす応力無伝達部を形成するとともにねじれ剛性を強化するために第２起歪部２ｃの少なくとも一側方において第２の第１半環状部２ａと第２の第２半環状部２ｂを両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結する第２の連結部２ｄを有する。
図１１および図１２に示すように、第１のひずみゲージ部１７は、第１起歪部１ｃの有底穴１ｅの底面に、被測定軸Ｓ１またはＳ２に平行な縦軸方向に対して＋４５度および−４５度の互いに直交する方向にひずみ検出素子Ｒ２１とＲ２３およびＲ２２とＲ２４を有し、且つ第２のひずみゲージ部１８は、第２起歪部２ｃの有底穴２ｅの底面に、被測定軸Ｓ１またはＳ２に平行な縦軸方向に対して＋４５度および−４５度の互いに直交する方向にひずみ検出素子Ｒ２５とＲ２７およびＲ２６とＲ２８を有する。図１３に示すように、これら第１および第２のひずみゲージ部１７および１８におけるひずみ検出素子Ｒ２１〜Ｒ２８は、被測定軸Ｓ１またはＳ２に対するねじれトルクが加わった際の軸トルクを第１および第２のひずみゲージ部１７および１８の平均として検出するホイートストンブリッジ回路を形成している。
前記締結手段は、第２のセンサ部材２の第２の第１半環状部２ａの両端部および第２の第２半環状部２ｂの両端部の座ぐり凹部２ｇと貫通孔２ｆにボルト３〜６を挿通して、第１のセンサ部材１の第１の第１半環状部１ａの両端面および第１の第２半環状部１ｂの両端面のねじ穴１ｆに螺合させて所定の締め付けトルクで締め付け結合するねじ機構によって構成している。
このような構成の軸グリップセンサからなるトルク変換器は、第１のセンサ部材１と第２のセンサ部材２を上述のように締め付け結合して、被測定軸Ｓ１またはＳ２に装着し、図１３のホイートストンブリッジ回路に所定の電源電圧（入力電圧）を入力することにより、被測定軸Ｓ１またはＳ２に対するねじれ方向の軸トルクに応じ、第１のひずみゲージ部１７と第２のひずみゲージ部１８の電気信号の平均値としての検出電圧が、ホイートストンブリッジ回路から出力される（請求項１、請求項２および請求項４に対応する）。
この場合も、望ましくは、第１のひずみゲージ部１７と第２のひずみゲージ部１８が配設される有底穴１ｅおよび２ｅには、図９および図１０に示されるようなケーブルホルダ１０よりなる蓋体を設けて封止するようにする。また、締結手段としてのねじ機構は、第１のセンサ部材１のねじ穴１ｆの代わりに第２のセンサ部材２と同様のボルトが挿通される貫通孔およびナットを受ける座ぐり凹部を形成し、ボルトとナットを用いて締め付けるようにしてもよい。
図１４〜図１９は、本発明の第３の実施の形態に係る縦軸荷重および軸トルクの２分力変換器として構成した軸グリップセンサの構成を示している。図１４は、本発明の第３の実施の形態に係る軸グリップセンサからなる２分力変換器を、中実円柱の被測定軸に装着した状態ならびに測定する縦軸荷重および軸トルク方向を示す斜視図、図１５は、やはり本発明の第３の実施の形態に係る同様の軸グリップセンサからなる２分力変換器を、剛性大なる中空円筒の被測定軸に装着した状態ならびに測定する縦軸荷重および軸トルク方向を示す斜視図である。なお、この場合も、第１の実施の形態に係る軸グリップセンサと同様の形状構成を有する第１のセンサ部材１および第２のセンサ部材２を用いている。また、図１６は、第１のセンサ部材１に対する第１のひずみゲージ部２７のひずみ検出素子の添着状態を示しており、（ａ）は外周面側から見た第１のセンサ部材１の斜視図、そして（ｂ）はひずみ検出素子の配置構成を示す模式図である。同様に、図１７は、第２のセンサ部材２に対する第２のひずみゲージ部２８のひずみ検出素子の添着状態を示し、（ａ）は外周面側から見た第２のセンサ部材２の斜視図、そして（ｂ）はひずみ検出素子の配置構成を示す模式図である。図１８および図１９は、それぞれ図１６の（ｂ）および図１７の（ｂ）に示したひずみ検出素子を結線して形成される縦軸荷重および軸トルクの測定用のホイートストンブリッジ回路の一例を示す回路構成図である。
図１４〜図１９に示す２分力変換器としての軸グリップセンサは、図１〜図５に示した第１の実施の形態に係る縦軸荷重変換器としての軸グリップセンサの場合と同様の第１のセンサ部材１、第２のセンサ部材２、締め付けボルト３〜６および接続ケーブル９を用いている。この２分力変換器としての軸グリップセンサでは、第１のひずみゲージ部２７および第２のひずみゲージ部２８は、それぞれ第１のひずみゲージ部７および第２のひずみゲージ部８とは若干異なる配置構成を有している。この場合、第１のひずみゲージ部２７および第２のひずみゲージ部２８は、第１の実施の形態に係る第１のひずみゲージ部７および第２のひずみゲージ部８と第２の実施の形態に係る第１のひずみゲージ部１７および第２のひずみゲージ部１８とを実質的に組み合わせた構成としている。図１４に示す被測定軸Ｓ１は、中実円柱からなり、図１５に示す被測定軸Ｓ２は、剛性大なる中空円筒からなる。図３および図４に示した通り、第１のセンサ部材１は、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向についての中間部の内径を大径とすることにより、軸方向についての両端部を厚肉の第１の第１半環状部１ａおよび第１の第２半環状部１ｂとして、前記中間部の大径部に適宜貫通孔１ｈからなる応力無伝達部を形成することにより、例えば軸回り方向についての中央部に第１起歪部１ｃを、そして軸回り方向についての適宜個所に適宜寸法の第１の連結部１ｄを適宜個数形成する。第１起歪部１ｃには、外周面側から所定深さの有底穴１ｅを形成する。第１の第１半環状部１ａおよび第１の第２半環状部１ｂの各両端面には、締結手段としてのねじ機構を構成する雌ねじを形成してなるねじ穴１ｆを形成している。
図５に示したと同様に、図１７において、第２のセンサ部材２は、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向についての中間部の内径を大径とすることにより、軸方向についての両端部を厚肉の第２の第１半環状部２ａおよび第２の第２半環状部２ｂとして、前記中間部の大径部に適宜貫通孔からなる応力無伝達部を形成することにより、例えば軸回り方向についての中央部に第２起歪部２ｃを、そして軸回り方向についての適宜個所に適宜寸法の第２の連結部２ｄを適宜個数形成する。第２起歪部２ｃは、この第２のセンサ部材２を第１のセンサ部材１と相対向させて結合した状態で第１起歪部１ｃの有底穴１ｅに対して被測定軸Ｓ１またはＳ２の中心軸線回りに１８０度の角度をなして直径上に正対して外周面側から所定深さの有底穴２ｅを形成する。第２の第１半環状部２ａおよび第２の第２半環状部２ｂの各両端部近傍には、図１７には現われていないが、締結手段としてのねじ機構を構成するボルト３〜６を挿通するための貫通孔２ｆおよびボルト３〜６の頭部を受ける座ぐり凹部２ｇを形成している。
すなわち、第１のセンサ部材１は、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する第１の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の一方からなる第１の第１半環状部１ａ、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する第２の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の一方からなる第１の第２半環状部１ｂ、第１の第１半環状部１ａおよび第１の第２半環状部１ｂを両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結し且つ外周面側から半径方向に有底穴１ｅを形成してなる単一の第１起歪部１ｃ、ならびに第１起歪部１ｃに応力を集中させるために第１の第１半環状部１ａと第１の第２半環状部１ｂとの間で且つ第１起歪部１ｃの両側に貫通孔１ｈをなす応力無伝達部を形成するとともにねじれ剛性を強化するために第１起歪部１ｃの少なくとも一側方において第１の第１半環状部１ａと第１の第２半環状部１ｂを両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結する第１の連結部１ｄを有する。
また、第２のセンサ部材２は、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する第１の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の他方からなる第２の第１半環状部２ａ、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する第２の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の他方からなる第２の第２半環状部２ｂ、第２の第１半環状部２ａおよび第２の第２半環状部２ｂを両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結し且つ外周面側から半径方向に有底穴２ｅを形成してなる単一の第２起歪部２ｃ、ならびに第２起歪部２ｃに応力を集中させるために第２の第１半環状部２ａと第２の第２半環状部２ｂとの間で且つ第２起歪部２ｃの両側に貫通孔２ｈをなす応力無伝達部を形成するとともにねじれ剛性を強化するために第２起歪部２ｃの少なくとも一側方において第２の第１半環状部２ａと第２の第２半環状部２ｂを両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結する第２の連結部２ｄを有する。
図１６および図１７に示すように、第１のひずみゲージ部２７は、第１起歪部１ｃの有底穴１ｅの底面に、被測定軸Ｓ１またはＳ２に平行な縦軸方向にひずみ検出素子Ｒ３１とＲ３３を、これと直交する横軸方向にひずみ検出素子Ｒ３２とＲ３４を、さらに被測定軸Ｓ１またはＳ２に平行な縦軸方向に対して＋４５度方向にひずみ検出素子Ｒ４１とＲ４３を、そして−４５度方向にひずみ検出素子Ｒ４２とＲ４４を有し、且つ第２のひずみゲージ部２８は、第２起歪部２ｃの有底穴２ｅの底面に、被測定軸Ｓ１またはＳ２に平行な縦軸方向にひずみ検出素子Ｒ３５とＲ３７を、これと直交する横軸方向にひずみ検出素子Ｒ３６とＲ３８を、そして被測定軸Ｓ１またはＳ２に平行な縦軸方向に対して＋４５度方向にひずみ検出素子Ｒ４５とＲ４７を、そして−４５度の方向にひずみ検出素子Ｒ４６とＲ４８を有する。
図１８に示すように、これら第１および第２のひずみゲージ部２７および２８におけるひずみ検出素子Ｒ３１〜Ｒ３８は、被測定軸Ｓ１またはＳ２に沿う縦軸方向の荷重を第１および第２のひずみゲージ部２７および２８の平均として検出するホイートストンブリッジ回路を形成するとともに、図１９に示すように、これら第１および第２のひずみゲージ部２７および２８におけるひずみ検出素子Ｒ４１〜Ｒ４８は、被測定軸Ｓ１またはＳ２に対するねじれトルクが加わった際の軸トルクを第１および第２のひずみゲージ部２７および２８の平均として検出するホイートストンブリッジ回路を形成している。
前記締結手段は、第２のセンサ部材２の第２の第１半環状部２ａの両端部および第２の第２半環状部２ｂの両端部の座ぐり凹部２ｇと貫通孔２ｆにボルト３〜６を挿通して、第１のセンサ部材１の第１の第１半環状部１ａの両端面および第１の第２半環状部１ｂの両端面のねじ穴１ｆに螺合させて所定の締め付けトルクで締め付け結合するねじ機構によって構成している。
このような構成の軸グリップセンサからなる２分力変換器は、第１のセンサ部材１と第２のセンサ部材２を上述のように締め付け結合して、被測定軸Ｓ１またはＳ２に装着し、図１８および図１９の各ホイートストンブリッジ回路に所定の電源電圧を入力することにより、それぞれ、被測定軸Ｓ１またはＳ２に沿う縦軸方向の荷重および被測定軸Ｓ１またはＳ２に対するねじれ方向の軸トルクに応じ、第１のひずみゲージ部２７と第２のひずみゲージ部２８の電気信号の平均値としての検出電圧が、各ホイートストンブリッジ回路から出力される（請求項１、請求項２および請求項５に対応する）。
この場合も、望ましくは、第１のひずみゲージ部２７と第２のひずみゲージ部２８が配設される有底穴１ｅおよび２ｅには、図１４および図１５に示されるようなケーブルホルダ１０のような蓋体を設けて封止するようにする。また、締結手段としてのねじ機構は、第１のセンサ部材１のねじ穴１ｆの代わりに第２のセンサ部材２と同様のボルトが挿通される貫通孔およびナットを受ける座ぐり凹部を形成し、ボルトとナットを用いて締め付けるようにしてもよい。
図２０〜図２４は、本発明の第４の実施の形態に係るせん断荷重変換器として構成した軸グリップセンサの構成を示している。図２０は、本発明の第４の実施の形態に係る軸グリップセンサからなるせん断荷重変換器を、中実円柱の被測定軸に装着した状態ならびに測定するせん断荷重方向を示す斜視図、図２１は、やはり本発明の第４の実施の形態に係る同様の軸グリップセンサからなるせん断荷重変換器を、剛性大なる中空円筒の被測定軸に装着した状態ならびに測定するせん断荷重方向を示す斜視図である。なお、この場合も、第１の実施の形態に係る軸グリップセンサと同様の形状構成を有する第１のセンサ部材１および第２のセンサ部材２を用いている。また、図２２は、第１のセンサ部材１に対する第１のひずみゲージ部のひずみ検出素子の添着状態を示しており、（ａ）は外周面側から見た第１のセンサ部材１の斜視図、そして（ｂ）はひずみ検出素子の配置構成を示す模式図である。同様に、図２３は、第２のセンサ部材２に対する第２のひずみゲージ部のひずみ検出素子の添着状態を示し、（ａ）は外周面側から見た第２のセンサ部材２の斜視図、そして（ｂ）はひずみ検出素子の配置構成を示す模式図である。図２４は、図２２の（ｂ）と図２３の（ｂ）に示したひずみ検出素子を結線して形成されるせん断荷重の測定用のホイートストンブリッジ回路の一例を示す回路構成図である。
図２０〜図２４に示すせん断荷重変換器としての軸グリップセンサは、図１〜図５に示した第１の実施の形態に係る縦軸荷重変換器としての軸グリップセンサの場合と同様の第１のセンサ部材１、第２のセンサ部材２、締め付けボルト３〜６および接続ケーブル９を用いている。このせん断荷重変換器としての軸グリップセンサでは、第１のひずみゲージ部３７および第２のひずみゲージ部３８は、図２２（ｂ）および図２３（ｂ）に示すように、それぞれ第１のひずみゲージ部７および第２のひずみゲージ部８とは若干異なる配置構成を有している。図２０に示す被測定軸Ｓ１は、中実円柱からなり、図２１に示す被測定軸Ｓ２は、剛性大なる中空円筒からなる。図３および図４に示した通り、第１のセンサ部材１は、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向についての中間部の内径を大径とすることにより、軸方向についての両端部を厚肉の第１の第１半環状部１ａおよび第１の第２半環状部１ｂとして、前記中間部の大径部に適宜貫通孔１ｈからなる応力無伝達部を形成することにより、例えば軸回り方向についての中央部に第１起歪部１ｃを、そして軸回り方向についての適宜個所に適宜寸法の第１の連結部１ｄを適宜個数形成する。第１起歪部１ｃには、外周面側から所定深さの有底穴１ｅを形成する。第１の第１半環状部１ａおよび第１の第２半環状部１ｂの各両端面には、締結手段としてのねじ機構を構成する雌ねじを形成してなるねじ穴１ｆを形成している。
図２３において、図５に示した通り、第２のセンサ部材２は、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向についての中間部の内径を大径とすることにより、軸方向についての両端部を厚肉の第２の第１半環状部２ａおよび第２の第２半環状部２ｂとして、前記中間部の大径部に適宜貫通孔２ｈからなる応力無伝達部を形成することにより、例えば軸回り方向についての中央部に第２起歪部２ｃを、そして軸回り方向についての適宜個所に適宜寸法の第２の連結部２ｄを適宜個数形成する。第２起歪部２ｃは、この第２のセンサ部材２を第１のセンサ部材１と相対向させて結合した状態で第１起歪部１ｃの有底穴１ｅに対して被測定軸Ｓ１またはＳ２の中心軸線回りに１８０度の角度をなして直径上に正対して外周面側から所定深さの有底穴２ｅを形成する。第２の第１半環状部２ａおよび第２の第２半環状部２ｂの各両端部近傍には、締結手段としてのねじ機構を構成するボルト３〜６を挿通するための貫通孔２ｆおよびボルト３〜６の頭部を受ける座ぐり凹部２ｇを形成している。
すなわち、第１のセンサ部材１は、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する第１の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の一方からなる第１の第１半環状部１ａ、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する第２の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の一方からなる第１の第２半環状部１ｂ、第１の第１半環状部１ａおよび第１の第２半環状部１ｂを両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結し且つ外周面側から半径方向に有底穴１ｅを形成してなる単一の第１起歪部１ｃ、ならびに第１起歪部１ｃに応力を集中させるために第１の第１半環状部１ａと第１の第２半環状部１ｂとの間で且つ第１起歪部１ｃの両側に貫通孔２ｈをなす応力無伝達部を形成するとともにねじれ剛性を強化するために第１起歪部１ｃの少なくとも一側方において第１の第１半環状部１ａと第１の第２半環状部１ｂを両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結する第１の連結部１ｄを有する。
また、第２のセンサ部材２は、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する第１の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の他方からなる第２の第１半環状部２ａ、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する第２の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の他方からなる第２の第２半環状部２ｂ、第２の第１半環状部２ａおよび第２の第２半環状部２ｂを両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結し且つ外周面側から半径方向に有底穴２ｅを形成してなる単一の第２起歪部２ｃ、ならびに第２起歪部２ｃに応力を集中させるために第２の第１半環状部２ａと第２の第２半環状部２ｂとの間で且つ第２起歪部２ｃの両側に貫通孔２ｈをなす応力無伝達部を形成するとともにねじれ剛性を強化するために第２起歪部２ｃの少なくとも一側方において第２の第１半環状部２ａと第２の第２半環状部２ｂを両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結する第２の連結部２ｄを有する。
図２２および図２３に示すように、第１のひずみゲージ部３７は、第１起歪部１ｃの有底穴１ｅの底面に、被測定軸Ｓ１またはＳ２に平行な縦軸方向に対して＋４５度の方向に向けてひずみ検出素子５１と５３を添着し、−４５度方向に向けてひずみ検出素子Ｒ５２とＲ５４を有し、且つ第２のひずみゲージ部３８は、第２起歪部２ｃの有底穴２ｅの底面に、被測定軸Ｓ１またはＳ２に平行な縦軸方向に対して＋４５度の方向に向けてひずみ検出素子Ｒ５５およびＲ５６を添着し、−４５度の方向に向けてひずみ検出素子Ｒ５６とＲ５８を添着する。図２４に示すように、これら第１および第２のひずみゲージ部３７および３８におけるひずみ検出素子Ｒ５１〜Ｒ５８は、被測定軸Ｓ１またはＳ２に対し、該被測定軸Ｓ１またはＳ２に沿う前記縦軸方向に直交し且つ有底穴１ｅおよび２ｅの底面に平行な横軸方向から荷重が加わった際のせん断荷重を第１および第２のひずみゲージ部３７および３８の平均として検出するホイートストンブリッジ回路を形成している。
前記締結手段は、第２のセンサ部材２の第２の第１半環状部２ａの両端部および第２の第２半環状部２ｂの両端部の座ぐり凹部２ｇと貫通孔２ｆにボルト３〜６を挿通して、第１のセンサ部材１の第１の第１半環状部１ａの両端面および第１の第２半環状部１ｂの両端面のねじ穴１ｆに螺合させて所定の締め付けトルクで締め付け結合するねじ機構によって構成している。
このような構成の軸グリップセンサからなるせん断荷重変換器は、第１のセンサ部材１と第２のセンサ部材２を上述のように締め付け結合して、被測定軸Ｓ１またはＳ２に装着し、図２４のホイートストンブリッジ回路に所定の電源電圧を入力することにより、それぞれ、被測定軸Ｓ１またはＳ２に対し、該被測定軸Ｓ１またはＳ２に沿う前記縦軸方向に直交し且つ有底穴１ｅおよび２ｅの底面に平行な横軸方向から荷重が加わった際のせん断荷重に応じ、第１のひずみゲージ部３７と第２のひずみゲージ部３８の電気信号の平均値としての検出電圧が、ホイートストンブリッジ回路から出力される（請求項１、請求項２および請求項６に対応する）。
この場合も、望ましくは、第１のひずみゲージ部３７と第２のひずみゲージ部３８が配設される有底穴１ｅおよび２ｅには、図２０および図２１に示されるケーブルホルダ１０のような蓋体を設けて封止するようにする。また、締結手段としてのねじ機構は、第１のセンサ部材１のねじ穴１ｆの代わりに第２のセンサ部材２と同様のボルトが挿通される貫通孔およびナットを受ける座ぐり凹部を形成し、ボルトとナットを用いて締め付けるようにしてもよい。
図２５〜図２９は、本発明の第５の実施の形態に係るモーメント変換器として構成した軸グリップセンサの構成を示している。図２５は、本発明の第５の実施の形態に係る軸グリップセンサからなるモーメント変換器を、中実円柱の被測定軸に装着した状態ならびに測定するモーメントの方向を示す斜視図、図２６は、やはり本発明の第５の実施の形態に係る同様の軸グリップセンサからなるモーメント変換器を、剛性大なる中空円筒の被測定軸に装着した状態ならびに測定するモーメントの方向を示す斜視図である。なお、この場合も、第１の実施の形態に係る軸グリップセンサと同様の形状構成を有する第１のセンサ部材１および第２のセンサ部材２を用いている。また、図２７は、第１のセンサ部材１に対する第１のひずみゲージ部のひずみ検出素子の添着状態を示しており、（ａ）は外周面側から見た第１のセンサ部材１の斜視図、そして（ｂ）はひずみ検出素子の配置構成を示す模式図である。同様に、図２８は、第２のセンサ部材２に対する第２のひずみゲージ部のひずみ検出素子の添着状態を示し、（ａ）は外周面側から見た第２のセンサ部材２の斜視図、そして（ｂ）はひずみ検出素子の配置構成を示す模式図である。図２９は、図２７の（ｂ）と図２８の（ｂ）に示したひずみ検出素子を結線して形成されるモーメントの測定用のホイートストンブリッジ回路の一例を示す回路構成図である。
図２５〜図２９に示すモーメント変換器としての軸グリップセンサは、図１〜図５に示した第１の実施の形態に係る縦軸荷重変換器としての軸グリップセンサの場合と同様の第１のセンサ部材１、第２のセンサ部材２、締め付けボルト３〜６および接続ケーブル９を用いている。このモーメント変換器としての軸グリップセンサでは、第１のひずみゲージ部４７および第２のひずみゲージ部４８は、それぞれ第１のひずみゲージ部７および第２のひずみゲージ部８とは若干異なる配置構成を有している。この場合、第１のひずみゲージ部４７および第２のひずみゲージ部４８は、第１の実施の形態に係る第１のひずみゲージ部７および第２のひずみゲージ部８と類似した配置構成としている。図２５に示す被測定軸Ｓ１は、中実円柱からなり、図２６に示す被測定軸Ｓ２は、剛性大なる中空円筒からなる。この図２７および図２８においても、図３および図４に示した通り、第１のセンサ部材１は、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向についての中間部の内径を大径とすることにより、軸方向についての両端部を厚肉の第１の第１半環状部１ａおよび第１の第２半環状部１ｂとして、前記中間部の大径部に適宜貫通孔１ｈからなる応力無伝達部を形成することにより、例えば軸回り方向についての中央部に第１起歪部１ｃを、そして軸回り方向についての適宜個所に適宜寸法の第１の連結部１ｄを適宜個数形成する。第１起歪部１ｃには、外周面側から所定深さの有底穴１ｅを形成する。
第１の第１半環状部１ａおよび第１の第２半環状部１ｂの各両端面には、締結手段としてのねじ機構を構成する雌ねじを形成してなるねじ穴１ｆを形成している。
図２８においても、図５に示した通り、第２のセンサ部材２は、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向についての中間部の内径を大径とすることにより、軸方向についての両端部を厚肉の第２の第１半環状部２ａおよび第２の第２半環状部２ｂとして、前記中間部の大径部に適宜貫通孔からなる応力無伝達部を形成することにより、例えば軸回り方向についての中央部に第２起歪部２ｃを、そして軸回り方向についての適宜個所に適宜寸法の第２の連結部２ｄを適宜個数形成する。第２起歪部２ｃは、この第２のセンサ部材２を第１のセンサ部材１と相対向させて結合した状態で第１起歪部１ｃの有底穴１ｅに対して被測定軸Ｓ１またはＳ２の中心軸線回りに１８０度の角度をなして直径上に正対して外周面側から所定深さの有底穴２ｅを形成する。第２の第１半環状部２ａおよび第２の第２半環状部２ｂの各両端部近傍には、締結手段としてのねじ機構を構成するボルト３〜６を挿通するための貫通孔２ｆおよびボルト３〜６の頭部を受ける座ぐり凹部２ｇを形成している。
すなわち、第１のセンサ部材１は、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する第１の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の一方からなる第１の第１半環状部１ａ、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する第２の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の一方からなる第１の第２半環状部１ｂ、第１の第１半環状部１ａおよび第１の第２半環状部１ｂを両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結し且つ外周面側から半径方向に有底穴１ｅを形成してなる単一の第１起歪部１ｃ、ならびに第１起歪部１ｃに応力を集中させるために第１の第１半環状部１ａと第１の第２半環状部１ｂとの間で且つ第１起歪部１ｃの両側に貫通孔１ｈをなす応力無伝達部を形成するとともにねじれ剛性を強化するために第１起歪部１ｃの少なくとも一側方において第１の第１半環状部１ａと第１の第２半環状部１ｂを両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結する第１の連結部１ｄを有する。
また、第２のセンサ部材２は、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する第１の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の他方からなる第２の第１半環状部２ａ、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する第２の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の他方からなる第２の第２半環状部２ｂ、第２の第１半環状部２ａおよび第２の第２半環状部２ｂを両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結し且つ外周面側から半径方向に有底穴２ｅを形成してなる単一の第２起歪部２ｃ、ならびに第２起歪部２ｃに応力を集中させるために第２の第１半環状部２ａと第２の第２半環状部２ｂとの間で且つ第２起歪部２ｃの両側に貫通孔２ｈをなす応力無伝達部を形成するとともにねじれ剛性を強化するために第２起歪部２ｃの少なくとも一側方において第２の第１半環状部２ａと第２の第２半環状部２ｂを両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結する第２の連結部２ｄを有する。
図２７および図２８に示すように、第１のひずみゲージ部４７は、第１起歪部１ｃの有底穴１ｅの底面に、被測定軸Ｓ１またはＳ２に平行な縦軸方向にひずみ検出素子６１と６３を有し、これと直交する横軸方向にひずみ検出素子Ｒ６２とＲ６４を有し、且つ第２のひずみゲージ部４８は、第２起歪部２ｃの有底穴２ｅの底面に、被測定軸Ｓ１またはＳ２に平行な縦軸方向にひずみ検出素子Ｒ６６とＲ６８を有し、それと直交する横軸方向にひずみ検出素子Ｒ６５とＲ６７を有する。図２９に示すように、これら第１および第２のひずみゲージ部４７および４８におけるひずみ検出素子Ｒ６１〜Ｒ６８は、第１起歪部１ｃおよび第２起歪部２ｃの各有底穴１ｅおよび２ｅの底面の中心を結ぶ横軸を含んだ横断面内でその横軸（各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸）と直交する横軸回りの曲げモーメントを第１および第２のひずみゲージ部２７および２８の平均として検出するホイートストンブリッジ回路を形成している。
前記締結手段は、第２のセンサ部材２の第２の第１半環状部２ａの両端部および第２の第２半環状部２ｂの両端部の座ぐり凹部２ｇと貫通孔２ｆにボルト３〜６を挿通して、第１のセンサ部材１の第１の第１半環状部１ａの両端面および第１の第２半環状部１ｂの両端面のねじ穴１ｆに螺合させて所定の締め付けトルクで締め付け結合するねじ機構によって構成している。
このような構成の軸グリップセンサからなるモーメント変換器は、第１のセンサ部材１と第２のセンサ部材２を上述のように締め付け結合して、被測定軸Ｓ１またはＳ２に装着し、図２９のホイートストンブリッジ回路に所定の電源電圧を入力することにより、第１起歪部１ｃおよび第２起歪部２ｃの各有底穴１ｅおよび２ｅの底面の中心を結ぶ横軸を含んだ横断面内でその横軸（各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸）と直交する横軸回りの曲げモーメントに応じ、第１のひずみゲージ部４７と第２のひずみゲージ部４８の電気信号の平均値としての検出電圧が、ホイートストンブリッジ回路の出力端から出力される（請求項１、請求項２および請求項７に対応する）。
この場合も、第１のひずみゲージ部４７と第２のひずみゲージ部４８が配設される有底穴１ｅおよび２ｅには、図２５および図２６に示されるようなケーブルホルダ１０よりなる密閉蓋を設けて封止するようにする。また、締結手段としてのねじ機構は、第１のセンサ部材１のねじ穴１ｆの代わりに第２のセンサ部材２と同様のボルトが挿通される貫通孔およびナットを受ける座ぐり凹部を形成し、ボルトとナットを用いて締め付けるようにしてもよい。
図３０〜図３２は、本発明の第６の実施の形態に係る軸グリップセンサの要部の構成を示している。本発明の第６の実施の形態に係る軸グリップセンサは、第１〜第５の実施の形態で用いた第１のセンサ部材１および第２のセンサ部材２に代えて、図３０〜図３２に示す第１のセンサ部材１１および第２のセンサ部材１２をそれぞれ用いる。図３０および図３１に詳細に示すように、第１のセンサ部材１１は、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向についての中間部の内径を大径とすることにより、軸方向についての両端部を厚肉の第１の第１半環状部１１ａおよび第１の第２半環状部１１ｂとして、前記中間部の大径部に適宜貫通孔１１ｈからなる応力無伝達部を形成することにより、例えば軸回り方向についての中央部に第１起歪部１１ｃを、そして軸回り方向についての適宜個所に適宜寸法の第１の連結部１１ｄを適宜個数形成する。第１起歪部１１ｃには、第１〜第５の形態とは異なり、内周面側から所定深さの有底穴１１ｅを形成する。第１の第１半環状部１１ａおよび第１の第２半環状部１１ｂの各両端面には、締結手段としてのねじ機構を構成する雌ねじを形成してなるねじ穴１１ｆを形成している。
図３２に示すように、第２のセンサ部材１２は、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向についての中間部の内径を大径とすることにより、軸方向についての両端部を厚肉の第２の第１半環状部１２ａおよび第２の第２半環状部１２ｂとして、前記中間部の大径部に適宜貫通孔１１ｈからなる応力無伝達部を形成することにより、例えば軸回り方向についての中央部に第２起歪部１２ｃを、そして軸回り方向についての適宜個所に適宜寸法の第２の連結部１２ｄを適宜個数形成する。第２起歪部１２ｃは、この第２のセンサ部材１２を第１のセンサ部材１１と相対向させて結合した状態で第１起歪部１１ｃの有底穴１１ｅに対して被測定軸Ｓ１またはＳ２の中心軸線回りに１８０度の角度をなして直径上に正対して内周面側から所定深さの有底穴１２ｅ（図３２には現われていない）を形成する。第２の第１半環状部１２ａおよび第２の第２半環状部１２ｂの各両端部近傍には、締結手段としてのねじ機構を構成するボルト３〜６を挿通するための貫通孔１２ｆおよびボルト３〜６の頭部を受ける座ぐり凹部１２ｇを形成している。
すなわち、第１のセンサ部材１１は、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する第１の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の一方からなる第１の第１半環状部１１ａ、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する第２の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の一方からなる第１の第２半環状部１１ｂ、第１の第１半環状部１１ａおよび第１の第２半環状部１１ｂを両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結し且つ内周面側から半径方向に有底穴１１ｅを形成してなる単一の第１起歪部１１ｃ、ならびに第１起歪部１１ｃに応力を集中させるために第１の第１半環状部１１ａと第１の第２半環状部１１ｂとの間で且つ第１起歪部１１ｃの両側に貫通孔１２ｈをなす応力無伝達部を形成するとともにねじれ剛性を強化するために第１起歪部１１ｃの少なくとも一側方において第１の第１半環状部１１ａと第１の第２半環状部１１ｂを両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結する第１の連結部１１ｄを有する。 また、第２のセンサ部材１２は、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する第１の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の他方からなる第２の第１半環状部１２ａ、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する第２の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の他方からなる第２の第２半環状部１２ｂ、第２の第１半環状部１２ａおよび第２の第２半環状部１２ｂを両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結し且つ内周面側から半径方向に有底穴１２ｅ（図３２には現われない）を形成してなる単一の第２起歪部１２ｃ、ならびに第２起歪部１２ｃに応力を集中させるために第２の第１半環状部１２ａと第２の第２半環状部１２ｂとの間で且つ第２起歪部１２ｃの両側に貫通孔１２ｈをなす応力無伝達部を形成するとともにねじれ剛性を強化するために第２起歪部１２ｃの少なくとも一側方において第２の第１半環状部１２ａと第２の第２半環状部１２ｂを両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結する第２の連結部１２ｄを有する。この場合、第１のひずみゲージ部は、第１起歪部１１ｃの有底穴１１ｅの底面に配設され、且つ第２のひずみゲージ部は、第２起歪部１２ｃの有底穴１２ｅの底面に配設される。
前記締結手段は、第２のセンサ部材１２の第２の第１半環状部１２ａの両端部および第２の第２半環状部１２ｂの両端部の座ぐり凹部１２ｇと貫通孔１２ｆにボルト３〜６を挿通して、第１のセンサ部材１１の第１の第１半環状部１１ａの両端面および第１の第２半環状部１１ｂの両端面のねじ穴１１ｆに螺合させて所定の締め付けトルクで締め付け結合するねじ機構によって構成している。
このような構成の軸グリップセンサは、第１のセンサ部材１１と第２のセンサ部材１２を上述のように締め付け結合して、被測定軸Ｓ１またはＳ２に装着して用いられる（請求項８に対応する）。
図３３〜図３５は、本発明の第７の実施の形態に係る軸グリップセンサの要部の構成を示している。本発明の第７の実施の形態に係る軸グリップセンサは、第１〜第５の実施の形態および第６の実施の形態で用いた第１のセンサ部材１および第２のセンサ部材２に代えて、図３３〜図３５に示す第１のセンサ部材２１および第２のセンサ部材２２をそれぞれ用いる。図３３および図３４に詳細に示すように、第１のセンサ部材２１は、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向についての中間部の内径を大径とすることにより、軸方向についての両端部を厚肉の第１の第１半環状部２１ａおよび第１の第２半環状部２１ｂとして、前記中間部の大径部に適宜の貫通孔１２ｈからなる応力無伝達部を形成することにより、例えば軸回り方向についての中央部に第１起歪部２１ｃを、そして軸回り方向についての適宜個所に適宜寸法の第１の連結部２１ｄを適宜個数形成する。第１起歪部２１ｃには、外周面側から所定深さの有底穴２１ｅおよび該有底穴２１ｅと同軸上に内周面側から有底穴２１ｅの底面近傍まで所定の肉厚を残して有底穴２１ｆを形成する。第１の第１半環状部２１ａおよび第１の第２半環状部２１ｂの各両端面には、締結手段としてのねじ機構を構成する雌ねじ（図３３には現われていない）を形成してなるねじ穴２１ｇを形成している。
図３５に示すように、第２のセンサ部材２２は、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向についての中間部の内径を大径とすることにより、軸方向についての両端部を厚肉の第２の第１半環状部２２ａおよび第２の第２半環状部２２ｂとして、前記中間部の大径部に適宜貫通孔２２ｉからなる応力無伝達部を形成することにより、例えば軸回り方向についての中央部に第２起歪部２２ｃを、そして軸回り方向についての適宜個所に適宜寸法の第２の連結部２２ｄを適宜個数形成する。第２起歪部２２ｃは、この第２のセンサ部材２２を第１のセンサ部材２１と相対向させて結合した状態で第１起歪部２１ｃの有底穴２１ｅおよび２１ｆに対して被測定軸Ｓ１またはＳ２の中心軸線回りに１８０度の角度をなして直径上に正対して外周面側から所定深さの有底穴２２ｅおよび該有底穴２２ｅと同軸上に内周面側から有底穴２２ｅの底面近傍までの有底穴２２ｆ（図示されていない）を形成する。第２の第１半環状部２２ａおよび第２の第２半環状部２２ｂの各両端部近傍には、締結手段としてのねじ機構を構成するボルト３〜６を挿通するための貫通孔２２ｇおよびボルト３〜６の頭部を受ける座ぐり凹部２２ｈを形成している。
すなわち、第１のセンサ部材２１は、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する第１の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の一方からなる第１の第１半環状部２１ａ、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する第２の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の一方からなる第１の第２半環状部２１ｂ、第１の第１半環状部２１ａおよび第１の第２半環状部２１ｂを両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結し且つ外周面側および内周面側から半径方向に有底穴２１ｅおよび２１ｆ（図３５には現われない）を形成してなる単一の第１起歪部２１ｃ、ならびに第１起歪部２１ｃに応力を集中させるために第１の第１半環状部２１ａと第１の第２半環状部２１ｂとの間で且つ第１起歪部２１ｃの両側に貫通孔２１ｉをなす応力無伝達部を形成するとともにねじれ剛性を強化するために第１起歪部２１ｃの少なくとも一側方において第１の第１半環状部２１ａと第１の第２半環状部２１ｂを両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結する第１の連結部２１ｄを有する。
また、第２のセンサ部材２２は、図３５に示すように、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する第１の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の他方からなる第２の第１半環状部２２ａ、被測定軸Ｓ１またはＳ２の外径に対応する内径を有する第２の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の他方からなる第２の第２半環状部２２ｂ、第２の第１半環状部２２ａおよび第２の第２半環状部２２ｂを両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結し且つ外周面側および内周面側から半径方向に有底穴２２ｅおよび２２ｆ（図３５には現われない）を形成してなる単一の第２起歪部２２ｃ、ならびに第２起歪部２２ｃに応力を集中させるために第２の第１半環状部２２ａと第２の第２半環状部２２ｂとの間で且つ第２起歪部２２ｃの両側に貫通孔２２ｉをなす応力無伝達部を形成するとともにねじれ剛性を強化するために第２起歪部２２ｃの少なくとも一側方において第２の第１半環状部２２ａと第２の第２半環状部２２ｂを両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結する第２の連結部２２ｄを有する。この場合、第１のひずみゲージ部は、第１起歪部２１ｃの有底穴２１ｅおよび２１ｆの両方の底面に配設され、且つ第２のひずみゲージ部は、第２起歪部２２ｃの有底穴２２ｅおよび２２ｆの両方の底面に配設される（請求項９に対応する）。また、第１のひずみゲージ部は、第１起歪部２１ｃの有底穴２１ｅおよび２１ｆのいずれか一方の底面に配設され、且つ第２のひずみゲージ部は、第２起歪部２２ｃの有底穴２２ｅおよび２２ｆのいずれか一方の底面に配設されるようにしてもよい（請求項１０に対応する）。
前記締結手段は、第２のセンサ部材２２の第２の第１半環状部２２ａの両端部および第２の第２半環状部２２ｂの両端部の座ぐり凹部２２ｈと貫通孔２２ｇにボルト３〜６を挿通して、第１のセンサ部材２１の第１の第１半環状部２１ａの両端面および第１の第２半環状部２１ｂの両端面のねじ穴２１ｇに螺合させて所定の締め付けトルクで締め付け結合するねじ機構によって構成している。
このような構成の軸グリップセンサは、第１のセンサ部材２１と第２のセンサ部材２２を上述のように締め付け結合して、被測定軸Ｓ１またはＳ２に装着して用いられる。
また、第１のセンサ部材の前記第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第２起歪部は、前記第１および第２のひずみゲージの各ひずみ検出素子が配設される前記有底穴の底面位置を、前記第１および第２のセンサ部材に個々に前記底面に平行な横軸回りの曲げモーメントが加わった際の中立軸上に位置し、前記第１および第２のセンサ部材の各単体における曲げモーメントによるひずみが発生しない中立軸位置に設定するようにしてもよい。このようにすれば、さらに高精度化することができる。さらに、上述においては、縦軸荷重の測定とねじれトルクの測定の組み合わせのみを説明したが、上述した縦軸荷重、ねじれトルク、せん断荷重および曲げモーメントのうちの２つまたは３つを選択的に組み合わせてもよく、これら全てを組み合わせてもよい。
尚、第１〜第５の実施の形態においては、起歪部１ｃに外周面側から有底穴１ｅを形成したが、第６の実施の形態（図３０〜図３２）に示すように、内周面側から有底穴１１ｅを形成してもよいし、第７の実施の形態（図３３〜図３５）に示すように、外周面側から有底穴２１ｅと共に内周面側から有底穴２１ｆをそれぞれ形成してもよい。
また、ひずみゲージの添着部位として上述した各実施の形態においては、有底穴の底面に添着した例を示したが、有底穴の内周面に、例えば、軸線方向に沿うように内周面の左右側面および／またはこれと直交する面に添着するようにしてもよい。
本発明の第１の実施の形態に係る軸グリップセンサからなる縦軸荷重変換器を、中実円柱の被測定軸に装着した状態および測定する縦軸荷重方向を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る軸グリップセンサからなる縦軸荷重変換器を、剛性大なる中空円筒の被測定軸に装着した状態および測定する縦軸荷重方向を示す斜視図である。 図１および図２の縦軸荷重変換器を構成する第１のセンサ部材を外周面側から見た斜視図である。 図３の第１のセンサ部材を内周面側から見た斜視図である。 図１および図２の縦軸荷重変換器を構成する第２のセンサ部材を外周面側から見た斜視図である。 図３の第１のセンサ部材に対する第１のひずみゲージ部のひずみ検出素子の添着状態を示しており、（ａ）は外周面側から見た第１のセンサ部材の斜視図、そして（ｂ）はひずみ検出素子の配置構成を示す模式図である。 図５の第２のセンサ部材に対する第２のひずみゲージ部のひずみ検出素子の添着状態を示し、（ａ）は外周面側から見た第２のセンサ部材の斜視図、そして（ｂ）はひずみ検出素子の配置構成を示す模式図である。 図６の（ｂ）および図７の（ｂ）に示したひずみ検出素子を結線して形成されるホイートストンブリッジ回路の一例を示す回路構成図である。 本発明の第２の実施の形態に係る軸グリップセンサからなるトルク変換器を、中実円柱の被測定軸に装着した状態および測定する軸トルク方向を示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係る軸グリップセンサからなるトルク変換器を、剛性大なる中空円筒の被測定軸に装着した状態および測定する軸トルク方向を示す斜視図である。 第２の実施の形態に係る第１のセンサ部材１に対する第１のひずみゲージ部のひずみ検出素子の添着状態を示しており、（ａ）は外周面側から見た第１のセンサ部材１の斜視図、そして（ｂ）はひずみ検出素子の配置構成を示す模式図である。 第２の実施の形態に係る第２のセンサ部材２に対する第２のひずみゲージ部のひずみ検出素子の添着状態を示し、（ａ）は外周面側から見た第２のセンサ部材２の斜視図、そして（ｂ）はひずみ検出素子の配置構成を示す模式図である。 図１１の（ｂ）および図１２の（ｂ）に示したひずみ検出素子を結線して形成されるホイートストンブリッジ回路の一例を示す回路構成図である。 本発明の第３の実施の形態に係る軸グリップセンサからなる２分力変換器を、中実円柱の被測定軸に装着した状態ならびに測定する縦軸荷重および軸トルク方向を示す斜視図である。 本発明の第３の実施の形態に係る軸グリップセンサからなる２分力変換器を、剛性大なる中空円筒の被測定軸に装着した状態ならびに測定する縦軸荷重および軸トルク方向を示す斜視図である。 第３の実施の形態に係る第１のセンサ部材１に対する第１のひずみゲージ部のひずみ検出素子の添着状態を示しており、（ａ）は外周面側から見た第１のセンサ部材１の斜視図、そして（ｂ）はひずみ検出素子の配置構成を示す模式図である。 第３の実施の形態に係る第２のセンサ部材２に対する第２のひずみゲージ部のひずみ検出素子の添着状態を示し、（ａ）は外周面側から見た第２のセンサ部材２の斜視図、そして（ｂ）はひずみ検出素子の配置構成を示す模式図である。 図１６の（ｂ）と図１７の（ｂ）に示したひずみ検出素子を結線して形成される縦軸荷重の測定用のホイートストンブリッジ回路の一例を示す回路構成図である。 図１６の（ｂ）と図１７の（ｂ）に示したひずみ検出素子を結線して形成される軸トルクの測定用のホイートストンブリッジ回路の一例を示す回路構成図である。 本発明の第４の実施の形態に係る軸グリップセンサからなるせん断荷重変換器を、中実円柱の被測定軸に装着した状態ならびに測定するせん断荷重方向を示す斜視図である。 本発明の第４の実施の形態に係る軸グリップセンサからなるせん断荷重変換器を、剛性大なる中空円筒の被測定軸に装着した状態ならびに測定するせん断荷重方向を示す斜視図である。 第４の実施の形態に係る第１のセンサ部材１に対する第１のひずみゲージ部のひずみ検出素子の添着状態を示しており、（ａ）は外周面側から見た第１のセンサ部材１の斜視図、そして（ｂ）はひずみ検出素子の配置構成を示す模式図である。 第４の実施の形態に係る第２のセンサ部材２に対する第２のひずみゲージ部のひずみ検出素子の添着状態を示し、（ａ）は外周面側から見た第２のセンサ部材２の斜視図、そして（ｂ）はひずみ検出素子の配置構成を示す模式図である。 図２２の（ｂ）と図２３の（ｂ）に示したひずみ検出素子を結線して形成されるせん断荷重の測定用のホイートストンブリッジ回路の一例を示す回路構成図である。 本発明の第５の実施の形態に係る軸グリップセンサからなるモーメント変換器を、中実円柱の被測定軸に装着した状態ならびに測定するモーメントの方向を示す斜視図である。 本発明の第５の実施の形態に係る軸グリップセンサからなるモーメント変換器を、剛性大なる中空円筒の被測定軸に装着した状態ならびに測定するモーメントの方向を示す斜視図である。 第５の実施の形態に係る第１のセンサ部材１に対する第１のひずみゲージ部のひずみ検出素子の添着状態を示しており、（ａ）は外周面側から見た第１のセンサ部材１の斜視図、そして（ｂ）はひずみ検出素子の配置構成を示す模式図である。 第５の実施の形態に係る第２のセンサ部材２に対する第２のひずみゲージ部のひずみ検出素子の添着状態を示し、（ａ）は外周面側から見た第２のセンサ部材２の斜視図、そして（ｂ）はひずみ検出素子の配置構成を示す模式図である。 図２７の（ｂ）と図２８の（ｂ）に示したひずみ検出素子を結線して形成されるモーメントの測定用のホイートストンブリッジ回路の一例を示す回路構成図である。 本発明の第６の実施の形態に係る軸グリップセンサの第１のセンサ部材を外周面側から見た斜視図である。 図３０の第１のセンサ部材を内周面側から見た斜視図である。 本発明の第６の実施の形態に係る軸グリップセンサの第２のセンサ部材を外周面側から見た斜視図である。 本発明の第７の実施の形態に係る軸グリップセンサの第１のセンサ部材を外周面側から見た斜視図である。 図３３の第１のセンサ部材を内周面側から見た斜視図である。 本発明の第７の実施の形態に係る軸グリップセンサの第２のセンサ部材を外周面側から見た斜視図である。 本発明の第１〜第５の実施の形態に係る第１のセンサ部材の断面構成を示す断面図である。 図３６の一部を拡大して示す断面図である。
符号の説明
１，１１，２１ 第１のセンサ部材
２，１２，２２ 第２のセンサ部材
３，４，５，６ ボルト
７，１７，２７，３７，４７ 第１のひずみゲージ部
８，１８，２８，３８，４８ 第２のひずみゲージ部
９ ケーブル
１０ ケーブルホルダ
１３ ゲージリード
１４ ゲージ端子
１ａ，１１ａ，２１ａ 第１の第１半環状部
１ｂ，１１ｂ，２１ｂ 第１の第２半環状部
１ｃ，１１ｃ，２１ｃ 第１起歪部
１ｄ，１１ｄ，２１ｄ 第１の連結部
１ｅ，１１ｅ，２１ｅ，２１ｆ，２ｅ，１２ｅ，２２ｅ，２２ｆ 有底穴
１ｆ，１１ｆ，２１ｇ ねじ穴
２ａ，１２ａ，２２ａ 第２の第１半環状部
２ｂ，１２ｂ，２２ｂ 第２の第２半環状部
２ｃ，１２ｃ，２２ｃ 第２起歪部
２ｄ，１２ｄ，２２ｄ 第２の連結部
２ｆ，１２ｆ，１ｈ，２ｈ，１１ｈ，１２ｈ，２１ｉ，２２ｉ 貫通孔
２ｇ，１２ｇ，２２ｈ 座ぐり凹部
Ｒ１１〜Ｒ１８，Ｒ２１〜Ｒ２８，Ｒ３１〜Ｒ３８，Ｒ４１〜Ｒ４８，Ｒ５１〜Ｒ５８，Ｒ６１〜Ｒ６８ ひずみ検出素子

Claims (11)

  1. 円柱状の外部形状を有する被測定軸の外径に対応する内径を有する第１の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の一方からなる第１の第１半環状部、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する第２の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の一方からなる第１の第２半環状部、前記第１の第１半環状部および第１の第２半環状部を両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結し且つ外周面側および内周面側の少なくとも一方から半径方向に有底穴を形成してなる少なくとも１つの第１起歪部、ならびに前記第１起歪部に応力を集中させるために前記第１の第１半環状部と第１の第２半環状部との間で且つ前記各第１起歪部の両側に貫通孔をなす応力無伝達部を形成するとともにねじれ剛性を強化するために前記第１起歪部の少なくとも一側方において前記第１の第１半環状部と第１の第２半環状部を両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結する第１の連結部を有する第１のセンサ部材と、
    前記第１のセンサ部材の前記第１の起歪部の有底穴の少なくとも１つの底面に２以上の方向に配向して添着した少なくとも１組のひずみゲージと、
    前記被測定軸の外径に対応する内径を有する第１の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の他方からなる第２の第１半環状部、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する第２の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の他方からなる第２の第２半環状部、前記第２の第１半環状部および第２の第２半環状部を両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結し且つ外周面側および内周面側の少なくとも一方から半径方向に有底穴を形成してなる少なくとも１つの第２起歪部、ならびに前記第２起歪部に応力を集中させるために前記第２の第１半環状部と第２の第２半環状部との間で且つ前記第２起歪部の両側に貫通孔をなす応力無伝達部を形成するとともにねじれ剛性を強化するために前記第２起歪部の少なくとも一側方において前記第２の第１半環状部と第２の第２半環状部を両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結する第２の連結部を有する第２のセンサ部材と、
    前記第２のセンサ部材の前記第２起歪部の有底穴の少なくとも１つの底面に２以上の方向に配向して添着した少なくとも１組のひずみゲージと、
    前記被測定軸を挟んで前記第１のセンサ部材と前記第２のセンサ部材とを相対向させて、前記第１と第２の第１半環状部および前記第１と第２の第２半環状部において、取り外し可能に所定の締め付け力で締め付け結合する締結手段と
    を具備することを特徴とする軸グリップセンサ。
  2. 円柱状の外部形状を有する被測定軸の外径に対応する内径を有する第１の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の一方からなる第１の第１半環状部、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する第２の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の一方からなる第１の第２半環状部、前記第１の第１半環状部および第１の第２半環状部を両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結し且つ外周面側および内周面側の少なくとも一方から半径方向に有底穴を形成してなる単一の第１起歪部、ならびに前記第１起歪部に応力を集中させるために前記第１の第１半環状部と第１の第２半環状部との間で且つ前記第１起歪部の両側に貫通孔をなす応力無伝達部を形成するとともにねじれ剛性を強化するために前記第１起歪部の少なくとも一側方において前記第１の第１半環状部と第１の第２半環状部を両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結する第１の連結部を有する第１のセンサ部材と、
    前記第１のセンサ部材の前記第１起歪部の有底穴の少なくとも１つの底面に２以上の方向に配向して添着した少なくとも１組の第１のひずみゲージと、
    前記被測定軸の外径に対応する内径を有する第１の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の他方からなる第２の第１半環状部、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する第２の環状体を軸線および直径を通る平面にて２分割した形状の他方からなる第２の第２半環状部、前記第２の第１半環状部および第２の第２半環状部を両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結し且つ外周面側および内周面側の少なくとも一方から半径方向に有底穴を形成してなる単一の第２起歪部、ならびに前記第２起歪部に応力を集中させるために前記第２の第１半環状部と第２の第２半環状部との間で且つ前記第２起歪部の両側に貫通孔をなす応力無伝達部を形成するとともにねじれ剛性を強化するために前記第２起歪部の少なくとも一側方において前記第２の第１半環状部と第２の第２半環状部を両者の内周面よりも外側に内周面を呈して連結する第２の連結部を有する第２のセンサ部材と、
    前記第２のセンサ部材の前記第２起歪部の有底穴の少なくとも１つの底面に２以上の方向に配向して添着した少なくとも１組の第２のひずみゲージと、
    前記被測定軸を挟んで前記第１のセンサ部材と前記第２のセンサ部材とを相対向させて、前記第１と第２の第１半環状部および前記第１と第２の第２半環状部において、取り外し可能に所定の締め付け力で締め付け結合する締結手段と
    を具備することを特徴とする軸グリップセンサ。
  3. 前記第１のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第１の第１半環状部および第１の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第１起歪部、応力無伝達部および第１の連結部を形成し、前記第１起歪部は、外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第１の連結部を残して前記第１起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、
    前記第２のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第２の第１半環状部および第２の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第２起歪部、応力無伝達部および第２の連結部を形成し、前記第２起歪部は、この第２のセンサ部材を前記第１のセンサ部材と相対向させて結合した状態で前記第１起歪部の前記有底穴に対して前記被測定軸の中心軸線回りに１８０度の角度をなして直径上に正対して外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第２の連結部を残して前記第２起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、
    前記第１のひずみゲージは、前記第１起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向およびそれと直交する横軸方向にひずみ検出素子を有し、且つ前記第２のひずみゲージは、前記第２起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向およびそれと直交する横軸方向にひずみ検出素子を有し、これら第１および第２のひずみゲージにおけるひずみ検出素子によって、前記被測定軸に沿う縦軸方向の荷重を第１および第２のひずみゲージの平均として検出するホイートストンブリッジ回路を形成し、
    前記締結手段は、前記第１のセンサ部材の第１の第１半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第１半環状部の両端部との間および前記第１のセンサ部材の第１の第２半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第２半環状部の両端部との間を、それぞれ所定の締め付けトルクで締め付け結合するねじ機構を用いて構成し、
    前記被測定軸に沿う縦軸方向の荷重を測定することを特徴とする請求項２に記載の軸グリップセンサ。
  4. 前記第１のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第１の第１半環状部および第１の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第１起歪部、応力無伝達部および第１の連結部を形成し、前記第１起歪部は、外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第１の連結部を残して前記第１起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、
    前記第２のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第２の第１半環状部および第２の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第２起歪部、応力無伝達部および第２の連結部を形成し、前記第２起歪部は、この第２のセンサ部材を前記第１のセンサ部材と相対向させて結合した状態で前記第１起歪部の前記有底穴に対して前記被測定軸の中心軸線回りに１８０度の角度をなして直径上に正対して外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第２の連結部を残して前記第２起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、
    前記第１のひずみゲージは、前記第１起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向に対して＋４５度および−４５度の互いに直交する方向にひずみ検出素子を有し、且つ前記第２のひずみゲージは、前記第２起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向に対して＋４５度および−４５度の互いに直交する方向にひずみ検出素子を有し、これら第１および第２のひずみゲージにおけるひずみ検出素子によって、前記被測定軸に対するねじれトルクが加わった際の軸トルクを第１および第２のひずみゲージの平均として検出するホイートストンブリッジ回路を形成し、
    前記締結手段は、前記第１のセンサ部材の第１の第１半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第１半環状部の両端部との間および前記第１のセンサ部材の第１の第２半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第２半環状部の両端部との間を、それぞれ所定の締め付けトルクで締め付け結合するねじ機構を用いて構成し、
    前記被測定軸に対するねじれトルクの軸トルクを測定することを特徴とする請求項２に記載の軸グリップセンサ。
  5. 前記第１のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第１の第１半環状部および第１の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第１起歪部、応力無伝達部および第１の連結部を形成し、前記第１起歪部は、外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第１の連結部を残して前記第１起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、
    前記第２のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第２の第１半環状部および第２の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第２起歪部、応力無伝達部および第２の連結部を形成し、前記第２起歪部は、この第２のセンサ部材を前記第１のセンサ部材と相対向させて結合した状態で前記第１起歪部の前記有底穴に対して前記被測定軸の中心軸線回りに１８０度の角度をなして直径上に正対して外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第２の連結部を残して前記第２起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、
    前記第１のひずみゲージは、前記第１起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向およびそれと直交する横軸方向にひずみ検出素子を有し、且つ前記第２のひずみゲージは、前記第２起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向およびそれと直交する横軸方向にひずみ検出素子を有し、これら第１および第２のひずみゲージにおけるひずみ検出素子によって、前記被測定軸に沿う縦軸方向の荷重を第１および第２のひずみゲージの平均として検出するホイートストンブリッジ回路を形成するとともに、前記第１のひずみゲージは、前記第１起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向に対して＋４５度および−４５度の互いに直交する方向にひずみ検出素子を有し、且つ前記第２のひずみゲージは、前記第２起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向に対して＋４５度および−４５度の互いに直交する方向にひずみ検出素子を有し、これら第１および第２のひずみゲージにおけるひずみ検出素子によって、前記被測定軸に対するねじれトルクが加わった際の軸トルクを第１および第２のひずみゲージの平均として検出するホイートストンブリッジ回路を形成し、
    前記締結手段は、前記第１のセンサ部材の第１の第１半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第１半環状部の両端部との間および前記第１のセンサ部材の第１の第２半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第２半環状部の両端部との間を、それぞれ所定の締め付けトルクで締め付け結合するねじ機構を用いて構成し、
    前記被測定軸に沿う縦軸方向の荷重および前記被測定軸に対するねじれトルクの軸トルクを測定することを特徴とする請求項２に記載の軸グリップセンサ。
  6. 前記第１のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第１の第１半環状部および第１の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第１起歪部、応力無伝達部および第１の連結部を形成し、前記第１起歪部は、外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第１の連結部を残して前記第１起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、
    前記第２のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第２の第１半環状部および第２の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第２起歪部、応力無伝達部および第２の連結部を形成し、前記第２起歪部は、この第２のセンサ部材を前記第１のセンサ部材と相対向させて結合した状態で前記第１起歪部の前記有底穴に対して前記被測定軸の中心軸線回りに１８０度の角度をなして直径上に正対して外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第２の連結部を残して前記第２起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、
    前記第１のひずみゲージは、前記第１起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向に対して＋４５度および−４５度の互いに直交する方向にひずみ検出素子を有し、且つ前記第２のひずみゲージは、前記第２起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向に対して＋４５度および−４５度の互いに直交する方向にひずみ検出素子を有し、これら第１および第２のひずみゲージにおけるひずみ検出素子によって、前記被測定軸に対して前記縦軸方向に直交し且つ前記底面に平行な横軸方向から荷重が加わった際のせん断荷重を第１および第２のひずみゲージの平均として検出するホイートストンブリッジ回路を形成し、
    前記締結手段は、前記第１のセンサ部材の第１の第１半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第１半環状部の両端部との間および前記第１のセンサ部材の第１の第２半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第２半環状部の両端部との間を、それぞれ所定の締め付けトルクで締め付け結合するねじ機構を用いて構成し、
    前記被測定軸に対する前記縦軸方向に直交する横軸方向からのせん断荷重を測定することを特徴とする請求項２に記載の軸グリップセンサ。
  7. 前記第１のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第１の第１半環状部および第１の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第１起歪部、応力無伝達部および第１の連結部を形成し、前記第１起歪部は、外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第１の連結部を残して前記第１起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、
    前記第２のセンサ部材は、前記被測定軸の外径に対応する内径を有する半円筒状をなし、軸方向の両端部を前記第２の第１半環状部および第２の第２半環状部として、これら両端部よりも軸方向中間部の内径を大径とし、該大径部に前記第２起歪部、応力無伝達部および第２の連結部を形成し、前記第２起歪部は、この第２のセンサ部材を前記第１のセンサ部材と相対向させて結合した状態で前記第１起歪部の前記有底穴に対して前記被測定軸の中心軸線回りに１８０度の角度をなして直径上に正対して外周面側から所定深さの有底穴を形成して、前記第２の連結部を残して前記第２起歪部の両側に貫通孔からなる前記応力無伝達部を形成してなり、
    前記第１のひずみゲージは、前記第１起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向およびそれと直交する横軸方向にひずみ検出素子を有し、且つ前記第２のひずみゲージは、前記第２起歪部の前記有底穴の底面に前記被測定軸に平行な縦軸方向およびそれと直交する横軸方向にひずみ検出素子を有し、これら第１および第２のひずみゲージにおけるひずみ検出素子によって、前記第１起歪部および第２起歪部の各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸を含んだ横断面内でその横軸（各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸）と直交する横軸回りの曲げモーメントを第１および第２のひずみゲージの平均として検出するホイートストンブリッジ回路を形成し、
    前記締結手段は、前記第１のセンサ部材の第１の第１半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第１半環状部の両端部との間および前記第１のセンサ部材の第１の第２半環状部の両端部と前記第２のセンサ部材の第２の第２半環状部の両端部との間を、それぞれ所定の締め付けトルクで締め付け結合するねじ機構を用いて構成し、
    前記被測定軸に直交する横軸回りの曲げモーメントを測定することを特徴とする請求項２に記載の軸グリップセンサ。
  8. 前記第１のセンサ部材の前記第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第２起歪部は、前記外周面側からの有底穴に代えて、内周面側から所定深さの有底穴をそれぞれ形成し、これら有底穴の底面に前記第１および第２のひずみゲージの各ひずみ検出素子を配設することを特徴とする請求項３〜請求項７のいずれか１項に記載の軸グリップセンサ。
  9. 前記第１のセンサ部材の前記第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第２起歪部は、前記外周面側から所定深さの有底穴に加えて、内周面側から肉厚のほぼ中央部近傍までの有底穴をそれぞれ形成し、前記外周面側からの有底穴の底面および前記内周面側からの有底穴の底面に前記第１および第２のひずみゲージの各ひずみ検出素子を配設することを特徴とする請求項３〜請求項７のいずれか１項に記載の軸グリップセンサ。
  10. 前記第１のセンサ部材の前記第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第２起歪部は、前記外周面側から所定深さの有底穴に加えて、内周面側から肉厚のほぼ中央部近傍までの有底穴をそれぞれ形成し、前記外周面側からの有底穴および前記内周面側からの有底穴のいずれか一方の底面に前記第１および第２のひずみゲージの各ひずみ検出素子を配設することを特徴とする請求項３〜請求項７のいずれか１項に記載の軸グリップセンサ。
  11. 前記第１のセンサ部材の前記第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第２起歪部は、前記第１および第２のひずみゲージの各ひずみ検出素子が配設される前記有底穴の底面位置を、前記第１および第２のセンサ部材に個々に前記底面に平行な横軸回りの曲げモーメントが加わった際の中立軸上に位置し、前記第１および第２のセンサ部材の各単体における曲げモーメントによるひずみが発生しない位置に設定することを特徴とする請求項３〜請求項１０のいずれか１項に記載の軸グリップセンサ。
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JP2010071657A (ja) * 2008-09-16 2010-04-02 Tokyo Sokki Kenkyusho Co Ltd 回転軸用測定器

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