JP2005134220A - 軸グリップセンサ - Google Patents
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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大きさと方向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２ｃ，２ｄを設けてある。起歪部２ｃ，２ｄの両側に貫通孔２ｍを穿設し、連結部２ｅを形成してある。各起歪部２ｃ，２ｄには、外周方向から所定深さの有底穴２ｆ，２ｇ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
【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２ｃ，２ｄを設けてある。起歪部２ｃ，２ｄの両側に貫通孔２ｍを穿設し、連結部２ｅを形成してある。各起歪部２ｃ，２ｄには、外周方向から所定深さの有底穴２ｆ，２ｇ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。
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。
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。
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、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、被測定軸に作用する力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１の目的は、特に、被測定軸に印加される荷重およびモーメント等の多種多様な力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、被測定軸における縦軸方向の荷重による縦軸荷重、ねじれトルクによる軸トルク、および任意の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１の目的は、特に、被測定軸に印加される荷重およびモーメント等の多種多様な力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、被測定軸における縦軸方向の荷重による縦軸荷重、ねじれトルクによる軸トルク、および任意の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、ねじれトルクによる軸トルク、任意の横軸方向の荷重によるせん断荷重、および任意の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４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、ねじれトルクによる軸トルク、任意の横軸方向の荷重によるせん断荷重、および任意の横軸方向回りの曲げによる曲げモーメントのうちの所望に応じて選択した一部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、被測定軸における縦軸方向の荷重による縦軸荷重、ねじれトルクによる軸トルク、任意の横軸方向の荷重によるせん断荷重、および任意の横軸方向回りの曲げによる曲げモーメントのうちの所望に応じて選択した一部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、請求項２〜請求項４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６の目的は、特に、請求項２〜請求項４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７の目的は、特に、請求項２〜請求項４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８の目的は、特に、請求項２〜請求項７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。
本発明の請求項６の目的は、特に、請求項２〜請求項４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７の目的は、特に、請求項２〜請求項４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８の目的は、特に、請求項２〜請求項７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半環状部と、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半環状部と、前記第１の第１半環状部および第１の第２半環状部の両者の内周面よりも内径を大きく、両者の外周面より外径を小さくして薄肉とした中間部と、該中間部の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第１および第２の第１起歪部と、前記第１および第２の第１起歪部に応力を集中させるために前記第１および第２の第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および第２の第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半環状部とを連結する第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設した少なくとも１組の第１のひずみゲージと、
前記第１のセンサ部材の前記第２の第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設した少なくとも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半環状部と、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半環状部と、前記第２の第１半環状部および第２の第２半環状部の両者の内周面よりも内径を大きく両者の外周面より外径を小さくして薄肉とした中間部と、該中間部の外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第１および第２の第２起歪部と、前記第１および第２の第２起歪部に応力を集中させるために前記第１および第２の第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１および第２の第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半環状部とを連結する第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１の第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設した少なくとも１組の第３のひずみゲージと、
前記第２のセンサ部材の前記第２の第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設した少なくとも１組の第４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。
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半環状部と、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半環状部と、前記第１の第１半環状部および第１の第２半環状部の両者の内周面よりも内径を大きく、両者の外周面より外径を小さくして薄肉とした中間部と、該中間部の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第１および第２の第１起歪部と、前記第１および第２の第１起歪部に応力を集中させるために前記第１および第２の第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および第２の第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半環状部とを連結する第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設した少なくとも１組の第１のひずみゲージと、
前記第１のセンサ部材の前記第２の第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設した少なくとも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半環状部と、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半環状部と、前記第２の第１半環状部および第２の第２半環状部の両者の内周面よりも内径を大きく両者の外周面より外径を小さくして薄肉とした中間部と、該中間部の外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第１および第２の第２起歪部と、前記第１および第２の第２起歪部に応力を集中させるために前記第１および第２の第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１および第２の第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半環状部とを連結する第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１の第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設した少なくとも１組の第３のひずみゲージと、
前記第２のセンサ部材の前記第２の第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設した少なくとも１組の第４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、請求項１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、該中間部に前記第１および第２の第１起歪部、応力無伝達部および１つ以上の第１の連結部を形成し、前記第１および第２の第１起歪部は、外周面側から所定深さの有底穴を形成して、これら第１の第１起歪部と前記第２の第１起歪部とは、各有底穴が軸回りに９０度の角度をなして配置され、前記第１の連結部を残して前記第１および第２の第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、該中間部に前記第１および第２の第２起歪部、応力無伝達部および１つ以上の第２の連結部を形成し、前記第１および第２の第２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の第２起歪部と前記第２の第２起歪部とは、各有底穴が軸回りに９０度の角度をなし、且つこの第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、前記各有底穴が前記第１および第２の第１起歪部の前記各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するように配置され、前記第２の連結部を残して前記第１および第２の第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の第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３のひずみゲージは、前記第１の第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３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３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、前記第２のひずみゲージは、前記第２の第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４のひずみゲージは、前記第２の第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２および第４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２および第４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、前記第１のひずみゲージは、前記第１の第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３のひずみゲージは、前記第１の第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３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第１のせん断荷重を第１および第３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、そして前記第２のひずみゲージは、前記第２の第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４のひずみゲージは、前記第２の第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２および第４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前記第１のせん断荷重に対して軸回りに９０度回転した横軸方向の第２のせん断荷重を第２および第４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、前記被測定軸に対するねじれトルクの軸トルク、および任意の横軸方向のせん断荷重を測定することを特徴としている。
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、該中間部に前記第１および第２の第１起歪部、応力無伝達部および１つ以上の第１の連結部を形成し、前記第１および第２の第１起歪部は、外周面側から所定深さの有底穴を形成して、これら第１の第１起歪部と前記第２の第１起歪部とは、各有底穴が軸回りに９０度の角度をなして配置され、前記第１の連結部を残して前記第１および第２の第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、該中間部に前記第１および第２の第２起歪部、応力無伝達部および１つ以上の第２の連結部を形成し、前記第１および第２の第２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の第２起歪部と前記第２の第２起歪部とは、各有底穴が軸回りに９０度の角度をなし、且つこの第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、前記各有底穴が前記第１および第２の第１起歪部の前記各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するように配置され、前記第２の連結部を残して前記第１および第２の第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の第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３のひずみゲージは、前記第１の第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３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３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、前記第２のひずみゲージは、前記第２の第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４のひずみゲージは、前記第２の第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２および第４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２および第４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、前記第１のひずみゲージは、前記第１の第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３のひずみゲージは、前記第１の第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３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第１のせん断荷重を第１および第３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、そして前記第２のひずみゲージは、前記第２の第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４のひずみゲージは、前記第２の第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２および第４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前記第１のせん断荷重に対して軸回りに９０度回転した横軸方向の第２のせん断荷重を第２および第４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、前記被測定軸に対するねじれトルクの軸トルク、および任意の横軸方向のせん断荷重を測定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１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、該中間部に前記第１および第２の第１起歪部、応力無伝達部および１つ以上の第１の連結部を形成し、前記第１および第２の第１起歪部は、外周面側から所定深さの有底穴を形成して、これら第１の第１起歪部と前記第２の第１起歪部とは、各有底穴が軸回りに９０度の角度をなして配置され、前記第１の連結部を残して前記第１および第２の第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、該中間部に前記第１および第２の第２起歪部、応力無伝達部および１つ以上の第２の連結部を形成し、前記第１および第２の第２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の第２起歪部と前記第２の第２起歪部とは、各有底穴が軸回りに９０度の角度をなし、且つこの第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、前記各有底穴が前記第１および第２の第１起歪部の前記各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するように配置され、前記第２の連結部を残して前記第１および第２の第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の第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３のひずみゲージは、前記第１の第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３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３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、前記第２のひずみゲージは、前記第２の第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４のひずみゲージは、前記第２の第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２および第４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２および第４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、前記第１のひずみゲージは、前記第１の第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３のひずみゲージは、前記第１の第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３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第１のせん断荷重を第１および第３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、前記第２のひずみゲージは、前記第２の第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４のひずみゲージは、前記第２の第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２および第４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前記第１のせん断荷重に対して軸回りに９０度回転した横軸方向の第２のせん断荷重を第２および第４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、前記第２のひずみゲージは、前記第１の第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、且つ前記第４のひずみゲージは、前記第２の第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２および第４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の第１起歪部および第１の第２起歪部の各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸回りの第１の曲げモーメントを第２および第４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、そして前記第１のひずみゲージは、前記第１の第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３のひずみゲージは、前記第１の第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３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２の第１起歪部および第２の第２起歪部の各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸回りで、前記第１の曲げモーメントに対して軸回りに９０度回転した方向の第２の曲げモーメントを第１および第３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、
前記被測定軸に沿う縦軸方向の荷重、前記被測定軸に対するねじれトルクの軸トルク、任意の横軸方向のせん断荷重、および任意の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。
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、該中間部に前記第１および第２の第１起歪部、応力無伝達部および１つ以上の第１の連結部を形成し、前記第１および第２の第１起歪部は、外周面側から所定深さの有底穴を形成して、これら第１の第１起歪部と前記第２の第１起歪部とは、各有底穴が軸回りに９０度の角度をなして配置され、前記第１の連結部を残して前記第１および第２の第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、該中間部に前記第１および第２の第２起歪部、応力無伝達部および１つ以上の第２の連結部を形成し、前記第１および第２の第２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の第２起歪部と前記第２の第２起歪部とは、各有底穴が軸回りに９０度の角度をなし、且つこの第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、前記各有底穴が前記第１および第２の第１起歪部の前記各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するように配置され、前記第２の連結部を残して前記第１および第２の第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の第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３のひずみゲージは、前記第１の第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３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３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、前記第２のひずみゲージは、前記第２の第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４のひずみゲージは、前記第２の第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２および第４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２および第４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、前記第１のひずみゲージは、前記第１の第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３のひずみゲージは、前記第１の第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３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第１のせん断荷重を第１および第３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、前記第２のひずみゲージは、前記第２の第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４のひずみゲージは、前記第２の第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２および第４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前記第１のせん断荷重に対して軸回りに９０度回転した横軸方向の第２のせん断荷重を第２および第４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、前記第２のひずみゲージは、前記第１の第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、且つ前記第４のひずみゲージは、前記第２の第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２および第４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の第１起歪部および第１の第２起歪部の各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸回りの第１の曲げモーメントを第２および第４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、そして前記第１のひずみゲージは、前記第１の第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３のひずみゲージは、前記第１の第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３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２の第１起歪部および第２の第２起歪部の各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸回りで、前記第１の曲げモーメントに対して軸回りに９０度回転した方向の第２の曲げモーメントを第１および第３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、
前記被測定軸に沿う縦軸方向の荷重、前記被測定軸に対するねじれトルクの軸トルク、任意の横軸方向のせん断荷重、および任意の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４に記載した本発明に係る軸グリップセンサは、
請求項３の軸グリップセンサにおける前記被測定軸に沿う縦軸方向の荷重を検出する構成、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検出する構成、前記被測定軸に対して前記縦軸方向に直交し且つ前記第１の第１起歪部および第１の第２起歪部の各有底穴の底面に平行な横軸方向から荷重が加わった際の第１のせん断荷重を検出する構成、前記被測定軸に対して前記縦軸方向に直交し且つ前記第２の第１起歪部および第２の第２起歪部の各有底穴の底面に平行な横軸方向から荷重が加わった際の前記第１のせん断荷重に対して軸回りに９０度回転した横軸方向の第２のせん断荷重を検出する構成、前記第１の第１起歪部および第１の第２起歪部の各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸回りの第１の曲げモーメントを検出する構成、および前記第２の第１起歪部および第２の第２起歪部の各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸回りで、前記第１の曲げモーメントに対して軸回りに９０度回転した方向の第２の曲げモーメントを検出する構成のうちの、前記被測定軸に沿う縦軸方向の荷重を検出する構成、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検出する構成、前記被測定軸に対して前記縦軸方向に直交し且つ前記第１の第１起歪部および第１の第２起歪部の各有底穴の底面に平行な横軸方向から荷重が加わった際の第１のせん断荷重を検出する構成、および前記被測定軸に対して前記縦軸方向に直交し且つ前記第２の第１起歪部および第２の第２起歪部の各有底穴の底面に平行な横軸方向から荷重が加わった際の前記第１のせん断荷重に対して軸回りに９０度回転した横軸方向の第２のせん断荷重を検出する構成の４つの組み合わせを除く１つ〜５つの構成を用いて、前記縦軸方向の荷重、軸トルク、第１のせん断荷重、第２のせん断荷重、第１の曲げモーメント、および第２の曲げモーメントのうちの１つ〜５つを計測することを特徴としている。
請求項３の軸グリップセンサにおける前記被測定軸に沿う縦軸方向の荷重を検出する構成、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検出する構成、前記被測定軸に対して前記縦軸方向に直交し且つ前記第１の第１起歪部および第１の第２起歪部の各有底穴の底面に平行な横軸方向から荷重が加わった際の第１のせん断荷重を検出する構成、前記被測定軸に対して前記縦軸方向に直交し且つ前記第２の第１起歪部および第２の第２起歪部の各有底穴の底面に平行な横軸方向から荷重が加わった際の前記第１のせん断荷重に対して軸回りに９０度回転した横軸方向の第２のせん断荷重を検出する構成、前記第１の第１起歪部および第１の第２起歪部の各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸回りの第１の曲げモーメントを検出する構成、および前記第２の第１起歪部および第２の第２起歪部の各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸回りで、前記第１の曲げモーメントに対して軸回りに９０度回転した方向の第２の曲げモーメントを検出する構成のうちの、前記被測定軸に沿う縦軸方向の荷重を検出する構成、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検出する構成、前記被測定軸に対して前記縦軸方向に直交し且つ前記第１の第１起歪部および第１の第２起歪部の各有底穴の底面に平行な横軸方向から荷重が加わった際の第１のせん断荷重を検出する構成、および前記被測定軸に対して前記縦軸方向に直交し且つ前記第２の第１起歪部および第２の第２起歪部の各有底穴の底面に平行な横軸方向から荷重が加わった際の前記第１のせん断荷重に対して軸回りに９０度回転した横軸方向の第２のせん断荷重を検出する構成の４つの組み合わせを除く１つ〜５つの構成を用いて、前記縦軸方向の荷重、軸トルク、第１のせん断荷重、第２のせん断荷重、第１の曲げモーメント、および第２の曲げモーメントのうちの１つ〜５つを計測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〜請求項４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および第２の第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第１および第２の第２起歪部は、前記外周面側からの有底穴に代えて、内周面側から肉厚のほぼ中央部まで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〜第４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〜請求項４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および第２の第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第１および第２の第２起歪部は、前記外周面側から肉厚の中間部近傍までの有底穴に加えて、内周面側から肉厚の中央部近傍までの有底穴をそれぞれ形成して両有底穴の底面間に薄肉部を残し、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〜第４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。
前記第１のセンサ部材の前記第１および第２の第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第１および第２の第２起歪部は、前記外周面側からの有底穴に代えて、内周面側から肉厚のほぼ中央部まで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〜第４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〜請求項４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および第２の第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第１および第２の第２起歪部は、前記外周面側から肉厚の中間部近傍までの有底穴に加えて、内周面側から肉厚の中央部近傍までの有底穴をそれぞれ形成して両有底穴の底面間に薄肉部を残し、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〜第４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〜請求項４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および第２の第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第１および第２の第２起歪部は、前記外周面側から肉厚のほぼ中央部までの有底穴に加えて、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て両有底穴の底面間に薄肉部を残し、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〜第４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８に記載した本発明に係る軸グリップセンサは、請求項２〜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および第２の第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第１および第２の第２起歪部は、前記第１〜第４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。
前記第１のセンサ部材の前記第１および第２の第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第１および第２の第２起歪部は、前記外周面側から肉厚のほぼ中央部までの有底穴に加えて、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て両有底穴の底面間に薄肉部を残し、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〜第４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８に記載した本発明に係る軸グリップセンサは、請求項２〜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および第２の第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第１および第２の第２起歪部は、前記第１〜第４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。
本発明によれば、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、被測定軸に作用する力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ができる。
すなわち、本発明の請求項１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半環状部と、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半環状部と、前記第１の第１半環状部および第１の第２半環状部の両者の内周面よりも内径を大きく、両者の外周面より外径を小さくして薄肉とした中間部と、該中間部の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第１および第２の第１起歪部と、前記第１および第２の第１起歪部に応力を集中させるために前記第１および第２の第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および第２の第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半環状部とを連結する第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設した少なくとも１組の第１のひずみゲージと、
前記第１のセンサ部材の前記第２の第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設した少なくとも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半環状部と、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半環状部と、前記第２の第１半環状部および第２の第２半環状部の両者の内周面よりも内径を大きく両者の外周面より外径を小さくして薄肉とした中間部と、該中間部の外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第１および第２の第２起歪部と、前記第１および第２の第２起歪部に応力を集中させるために前記第１および第２の第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１および第２の第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半環状部とを連結する第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１の第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設した少なくとも１組の第３のひずみゲージと、
前記第２のセンサ部材の前記第２の第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設した少なくとも１組の第４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、被測定軸に印加される荷重およびモーメント等の多種多様な力を所望に応じて高精度に測定することが可能となる。
前記第１のセンサ部材の前記第１の第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設した少なくとも１組の第１のひずみゲージと、
前記第１のセンサ部材の前記第２の第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設した少なくとも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半環状部と、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半環状部と、前記第２の第１半環状部および第２の第２半環状部の両者の内周面よりも内径を大きく両者の外周面より外径を小さくして薄肉とした中間部と、該中間部の外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第１および第２の第２起歪部と、前記第１および第２の第２起歪部に応力を集中させるために前記第１および第２の第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１および第２の第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半環状部とを連結する第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１の第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設した少なくとも１組の第３のひずみゲージと、
前記第２のセンサ部材の前記第２の第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設した少なくとも１組の第４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、被測定軸に印加される荷重およびモーメント等の多種多様な力を所望に応じて高精度に測定することが可能となる。
また、本発明の請求項２の軸グリップセンサによれば、請求項１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、該中間部に前記第１および第２の第１起歪部、応力無伝達部および１つ以上の第１の連結部を形成し、前記第１および第２の第１起歪部は、外周面側から所定深さの有底穴を形成して、これら第１の第１起歪部と前記第２の第１起歪部とは、各有底穴が軸回りに９０度の角度をなして配置され、前記第１の連結部を残して前記第１および第２の第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、該中間部に前記第１および第２の第２起歪部、応力無伝達部および１つ以上の第２の連結部を形成し、前記第１および第２の第２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の第２起歪部と前記第２の第２起歪部とは、各有底穴が軸回りに９０度の角度をなし、且つこの第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、前記各有底穴が前記第１および第２の第１起歪部の前記各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するように配置され、前記第２の連結部を残して前記第１および第２の第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の第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３のひずみゲージは、前記第１の第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３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３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、前記第２のひずみゲージは、前記第２の第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４のひずみゲージは、前記第２の第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２および第４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２および第４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、前記第１のひずみゲージは、前記第１の第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３のひずみゲージは、前記第１の第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３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第１のせん断荷重を第１および第３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、そして前記第２のひずみゲージは、前記第２の第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４のひずみゲージは、前記第２の第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２および第４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前記第１のせん断荷重に対して軸回りに９０度回転した横軸方向の第２のせん断荷重を第２および第４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、前記被測定軸に対するねじれトルクの軸トルク、および任意の横軸方向のせん断荷重を測定することにより、特に、被測定軸における縦軸方向の荷重による縦軸荷重、ねじれトルクによる軸トルクおよび任意の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。
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、該中間部に前記第１および第２の第１起歪部、応力無伝達部および１つ以上の第１の連結部を形成し、前記第１および第２の第１起歪部は、外周面側から所定深さの有底穴を形成して、これら第１の第１起歪部と前記第２の第１起歪部とは、各有底穴が軸回りに９０度の角度をなして配置され、前記第１の連結部を残して前記第１および第２の第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、該中間部に前記第１および第２の第２起歪部、応力無伝達部および１つ以上の第２の連結部を形成し、前記第１および第２の第２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の第２起歪部と前記第２の第２起歪部とは、各有底穴が軸回りに９０度の角度をなし、且つこの第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、前記各有底穴が前記第１および第２の第１起歪部の前記各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するように配置され、前記第２の連結部を残して前記第１および第２の第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の第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３のひずみゲージは、前記第１の第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３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３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、前記第２のひずみゲージは、前記第２の第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４のひずみゲージは、前記第２の第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２および第４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２および第４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、前記第１のひずみゲージは、前記第１の第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３のひずみゲージは、前記第１の第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３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第１のせん断荷重を第１および第３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、そして前記第２のひずみゲージは、前記第２の第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４のひずみゲージは、前記第２の第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２および第４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前記第１のせん断荷重に対して軸回りに９０度回転した横軸方向の第２のせん断荷重を第２および第４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、前記被測定軸に対するねじれトルクの軸トルク、および任意の横軸方向のせん断荷重を測定することにより、特に、被測定軸における縦軸方向の荷重による縦軸荷重、ねじれトルクによる軸トルクおよび任意の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３の軸グリップセンサによれば、請求項１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、該中間部に前記第１および第２の第１起歪部、応力無伝達部および１つ以上の第１の連結部を形成し、前記第１および第２の第１起歪部は、外周面側から所定深さの有底穴を形成して、これら第１の第１起歪部と前記第２の第１起歪部とは、各有底穴が軸回りに９０度の角度をなして配置され、前記第１の連結部を残して前記第１および第２の第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、該中間部に前記第１および第２の第２起歪部、応力無伝達部および１つ以上の第２の連結部を形成し、前記第１および第２の第２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の第２起歪部と前記第２の第２起歪部とは、各有底穴が軸回りに９０度の角度をなし、且つこの第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、前記各有底穴が前記第１および第２の第１起歪部の前記各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するように配置され、前記第２の連結部を残して前記第１および第２の第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の第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３のひずみゲージは、前記第１の第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３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３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、前記第２のひずみゲージは、前記第２の第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４のひずみゲージは、前記第２の第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２および第４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２および第４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、前記第１のひずみゲージは、前記第１の第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３のひずみゲージは、前記第１の第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３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第１のせん断荷重を第１および第３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、前記第２のひずみゲージは、前記第２の第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４のひずみゲージは、前記第２の第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２および第４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前記第１のせん断荷重に対して軸回りに９０度回転した横軸方向の第２のせん断荷重を第２および第４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、前記第２のひずみゲージは、前記第１の第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、且つ前記第４のひずみゲージは、前記第２の第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２および第４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の第１起歪部および第１の第２起歪部の各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸回りの第１の曲げモーメントを第２および第４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、そして前記第１のひずみゲージは、前記第１の第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３のひずみゲージは、前記第１の第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３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２の第１起歪部および第２の第２起歪部の各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸回りで、前記第１の曲げモーメントに対して軸回りに９０度回転した方向の第２の曲げモーメントを第１および第３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、
前記被測定軸に沿う縦軸方向の荷重、前記被測定軸に対するねじれトルクの軸トルク、任意の横軸方向のせん断荷重、および任意の横軸回りの曲げモーメントを測定することにより、特に、被測定軸における縦軸方向の荷重による縦軸荷重、ねじれトルクによる軸トルク、任意の横軸方向の荷重によるせん断荷重および任意の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。
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、該中間部に前記第１および第２の第１起歪部、応力無伝達部および１つ以上の第１の連結部を形成し、前記第１および第２の第１起歪部は、外周面側から所定深さの有底穴を形成して、これら第１の第１起歪部と前記第２の第１起歪部とは、各有底穴が軸回りに９０度の角度をなして配置され、前記第１の連結部を残して前記第１および第２の第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、該中間部に前記第１および第２の第２起歪部、応力無伝達部および１つ以上の第２の連結部を形成し、前記第１および第２の第２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の第２起歪部と前記第２の第２起歪部とは、各有底穴が軸回りに９０度の角度をなし、且つこの第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、前記各有底穴が前記第１および第２の第１起歪部の前記各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するように配置され、前記第２の連結部を残して前記第１および第２の第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の第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３のひずみゲージは、前記第１の第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３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３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、前記第２のひずみゲージは、前記第２の第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４のひずみゲージは、前記第２の第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２および第４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２および第４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、前記第１のひずみゲージは、前記第１の第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３のひずみゲージは、前記第１の第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３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第１のせん断荷重を第１および第３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、前記第２のひずみゲージは、前記第２の第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４のひずみゲージは、前記第２の第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２および第４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前記第１のせん断荷重に対して軸回りに９０度回転した横軸方向の第２のせん断荷重を第２および第４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、前記第２のひずみゲージは、前記第１の第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、且つ前記第４のひずみゲージは、前記第２の第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２および第４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の第１起歪部および第１の第２起歪部の各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸回りの第１の曲げモーメントを第２および第４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、そして前記第１のひずみゲージは、前記第１の第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３のひずみゲージは、前記第１の第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３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２の第１起歪部および第２の第２起歪部の各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸回りで、前記第１の曲げモーメントに対して軸回りに９０度回転した方向の第２の曲げモーメントを第１および第３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、
前記被測定軸に沿う縦軸方向の荷重、前記被測定軸に対するねじれトルクの軸トルク、任意の横軸方向のせん断荷重、および任意の横軸回りの曲げモーメントを測定することにより、特に、被測定軸における縦軸方向の荷重による縦軸荷重、ねじれトルクによる軸トルク、任意の横軸方向の荷重によるせん断荷重および任意の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４の軸グリップセンサによれば、
請求項３の軸グリップセンサにおける前記被測定軸に沿う縦軸方向の荷重を検出する構成、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検出する構成、前記被測定軸に対して前記縦軸方向に直交し且つ前記第１の第１起歪部および第１の第２起歪部の各有底穴の底面に平行な横軸方向から荷重が加わった際の第１のせん断荷重を検出する構成、前記被測定軸に対して前記縦軸方向に直交し且つ前記第２の第１起歪部および第２の第２起歪部の各有底穴の底面に平行な横軸方向から荷重が加わった際の前記第１のせん断荷重に対して軸回りに９０度回転した横軸方向の第２のせん断荷重を検出する構成、前記第１の第１起歪部および第１の第２起歪部の各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸回りの第１の曲げモーメントを検出する構成、および前記第２の第１起歪部および第２の第２起歪部の各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸回りで、前記第１の曲げモーメントに対して軸回りに９０度回転した方向の第２の曲げモーメントを検出する構成のうちの、前記被測定軸に沿う縦軸方向の荷重を検出する構成、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検出する構成、前記被測定軸に対して前記縦軸方向に直交し且つ前記第１の第１起歪部および第１の第２起歪部の各有底穴の底面に平行な横軸方向から荷重が加わった際の第１のせん断荷重を検出する構成、および前記被測定軸に対して前記縦軸方向に直交し且つ前記第２の第１起歪部および第２の第２起歪部の各有底穴の底面に平行な横軸方向から荷重が加わった際の前記第１のせん断荷重に対して軸回りに９０度回転した横軸方向の第２のせん断荷重を検出する構成の４つの組み合わせを除く１つ〜５つの構成を用いて、前記縦軸方向の荷重、軸トルク、第１のせん断荷重、第２のせん断荷重、第１の曲げモーメント、および第２の曲げモーメントのうちの１つ〜５つを計測することにより、特に、被測定軸における縦軸方向の荷重による縦軸荷重、ねじれトルクによる軸トルク、任意の横軸方向の荷重によるせん断荷重および任意の横軸方向回りの曲げによる曲げモーメントのうちの所望に応じて選択した一部を容易に且つ高精度に測定することが可能となる。
請求項３の軸グリップセンサにおける前記被測定軸に沿う縦軸方向の荷重を検出する構成、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検出する構成、前記被測定軸に対して前記縦軸方向に直交し且つ前記第１の第１起歪部および第１の第２起歪部の各有底穴の底面に平行な横軸方向から荷重が加わった際の第１のせん断荷重を検出する構成、前記被測定軸に対して前記縦軸方向に直交し且つ前記第２の第１起歪部および第２の第２起歪部の各有底穴の底面に平行な横軸方向から荷重が加わった際の前記第１のせん断荷重に対して軸回りに９０度回転した横軸方向の第２のせん断荷重を検出する構成、前記第１の第１起歪部および第１の第２起歪部の各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸回りの第１の曲げモーメントを検出する構成、および前記第２の第１起歪部および第２の第２起歪部の各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸回りで、前記第１の曲げモーメントに対して軸回りに９０度回転した方向の第２の曲げモーメントを検出する構成のうちの、前記被測定軸に沿う縦軸方向の荷重を検出する構成、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検出する構成、前記被測定軸に対して前記縦軸方向に直交し且つ前記第１の第１起歪部および第１の第２起歪部の各有底穴の底面に平行な横軸方向から荷重が加わった際の第１のせん断荷重を検出する構成、および前記被測定軸に対して前記縦軸方向に直交し且つ前記第２の第１起歪部および第２の第２起歪部の各有底穴の底面に平行な横軸方向から荷重が加わった際の前記第１のせん断荷重に対して軸回りに９０度回転した横軸方向の第２のせん断荷重を検出する構成の４つの組み合わせを除く１つ〜５つの構成を用いて、前記縦軸方向の荷重、軸トルク、第１のせん断荷重、第２のせん断荷重、第１の曲げモーメント、および第２の曲げモーメントのうちの１つ〜５つを計測することにより、特に、被測定軸における縦軸方向の荷重による縦軸荷重、ねじれトルクによる軸トルク、任意の横軸方向の荷重によるせん断荷重および任意の横軸方向回りの曲げによる曲げモーメントのうちの所望に応じて選択した一部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〜請求項４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および第２の第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第１および第２の第２起歪部は、前記外周面側からの有底穴に代えて、内周面側から肉厚のほぼ中央部まで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〜第４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２〜請求項４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ができる。
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〜請求項４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および第２の第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第１および第２の第２起歪部は、前記外周面側から肉厚の中間部近傍までの有底穴に加えて、内周面側から肉厚の中央部近傍までの有底穴をそれぞれ形成して両有底穴の底面間に薄肉部を残し、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〜第４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２〜請求項４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ができる。
請求項２〜請求項４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および第２の第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第１および第２の第２起歪部は、前記外周面側からの有底穴に代えて、内周面側から肉厚のほぼ中央部まで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〜第４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２〜請求項４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ができる。
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〜請求項４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および第２の第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第１および第２の第２起歪部は、前記外周面側から肉厚の中間部近傍までの有底穴に加えて、内周面側から肉厚の中央部近傍までの有底穴をそれぞれ形成して両有底穴の底面間に薄肉部を残し、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〜第４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２〜請求項４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ができる。
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〜請求項４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および第２の第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第１および第２の第２起歪部は、前記外周面側から肉厚のほぼ中央部までの有底穴に加えて、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て両有底穴の底面間に薄肉部を残し、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〜第４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２〜請求項４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ができる。
本発明の請求項８の軸グリップセンサによれば、請求項２〜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および第２の第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第１および第２の第２起歪部は、前記第１〜第４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２〜請求項７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ができる。
以下、本発明に係る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１５は、本発明の第１の実施の形態に係る縦軸荷重、軸トルクおよび２方向のせん断荷重の４分力変換器として構成した軸グリップセンサを示している。
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４分力変換器を、中実円柱の被測定軸に装着した状態を示す斜視図、図２は、図１の構成において軸グリップセンサにより測定する中実円柱の被測定軸における縦軸荷重、軸トルクおよび第１のせん断荷重の各方向を示す斜視図、図３は、図１の構成において軸グリップセンサにより測定する中実円柱の被測定軸における第２のせん断荷重の方向を示す斜視図であり、図４は、同様に本発明の第１の実施の形態に係る軸グリップセンサからなる４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を示す斜視図、図５は、図４の構成において軸グリップセンサにより測定する剛性大なる中空円筒の被測定軸における縦軸荷重、軸トルクおよび第１のせん断荷重方向を示す斜視図、図６は、図４の構成において軸グリップセンサにより測定する剛性大なる中空円筒の被測定軸における第２のせん断荷重方向を示す斜視図である。
図１〜図１５は、本発明の第１の実施の形態に係る縦軸荷重、軸トルクおよび２方向のせん断荷重の４分力変換器として構成した軸グリップセンサを示している。
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４分力変換器を、中実円柱の被測定軸に装着した状態を示す斜視図、図２は、図１の構成において軸グリップセンサにより測定する中実円柱の被測定軸における縦軸荷重、軸トルクおよび第１のせん断荷重の各方向を示す斜視図、図３は、図１の構成において軸グリップセンサにより測定する中実円柱の被測定軸における第２のせん断荷重の方向を示す斜視図であり、図４は、同様に本発明の第１の実施の形態に係る軸グリップセンサからなる４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を示す斜視図、図５は、図４の構成において軸グリップセンサにより測定する剛性大なる中空円筒の被測定軸における縦軸荷重、軸トルクおよび第１のせん断荷重方向を示す斜視図、図６は、図４の構成において軸グリップセンサにより測定する剛性大なる中空円筒の被測定軸における第２のせん断荷重方向を示す斜視図である。
図７は、図１〜図６の４分力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８は、図７の第１のセンサ部材を内周面側から見た斜視図、そして図９は、図１〜図６の４分力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１０は、図７の第１のセンサ部材の第１および第２の第１起歪部に対する第１および第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、（ｂ）は第１の第１起歪部に対する第１のひずみゲージ部におけるひずみ検出素子の配置構成を示す模式図、そして（ｃ）は第２の第１起歪部に対する第２のひずみゲージ部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。
同様に、図１１は、図９の第２のセンサ部材の第１および第２の第２起歪部に対する第３および第４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２のセンサ部材の斜視図、（ｂ）は第１の第２起歪部に対する第３のひずみゲージ部におけるひずみ検出素子の配置構成を示す模式図、そして（ｃ）は第２の第２起歪部に対する第４のひずみゲージ部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１２は、図１０の（ｂ）および図１１の（ｂ）に示した縦軸荷重測定用のひずみ検出素子を結線して形成される縦軸荷重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１３は、図１０の（ｃ）および図１１の（ｃ）に示した軸トルク測定用のひずみ検出素子を結線して形成される軸トルク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は、図１０の（ｂ）および図１１の（ｂ）に示した第１の方向成分のせん断荷重測定用のひずみ検出素子を結線して形成される第１の方向成分のせん断荷重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１５は、図１０の（ｃ）および図１１の（ｃ）に示した第２の方向成分のせん断荷重測定用のひずみ検出素子を結線して形成される第２の方向成分のせん断荷重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１〜図１５に示す４分力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、第１のひずみゲージ部４、第２のひずみゲージ部５、第３のひずみゲージ部６および第４のひずみゲージ部７を具備している。
図１〜図１５に示す４分力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、第１のひずみゲージ部４、第２のひずみゲージ部５、第３のひずみゲージ部６および第４のひずみゲージ部７を具備している。
図１〜図３に示す被測定軸Ｓ１は、中実円柱からなり、図４〜図６に示す被測定軸Ｓ２は、剛性大なる中空円筒からなる。図７および図８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、一体に連設する軸方向についての中間部の内径を大径そして必要ならば外径を小径とすることにより薄肉とし、軸方向についての両端部（図１において上下端）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とする。この第１部材１の薄肉の前記中間部（以下、「連設部」ということがある）に適宜貫通孔１ｍ（第１のセンサ部材１単独では閉じていない場合もある）からなる応力無伝達部を形成することにより、典型的には、軸回り方向について互いに９０度の角度間隔を存して一端から４５度および１３５度の角度位置に第１の第１起歪部１ｃおよび第２の第１起歪部１ｄを、そして軸回り方向についての適宜個所、例えば両端、に適宜寸法の第１の連結部１ｅを適宜個数形成する。第１および第２の第１起歪部１ｃおよび１ｄには、外周面側から肉厚のほぼ中央部までの有底穴１ｆおよび１ｇをそれぞれ形成する。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１ｈを形成している。
図９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（連設部）の内径を大径、そして必要ならば外径を小径とすることにより薄肉とし、軸方向についての両端部（上下端部）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とする。この第２のセンサ部材２の薄肉の前記中間部（連設部）に適宜貫通孔２ｍ（第２のセンサ部材２単独では閉じていない場合もある）からなる応力無伝達部を形成することにより、典型的には、軸回り方向について互いに９０度の角度間隔を存して一端から４５度および１３５度の角度位置に第１の第２起歪部２ｃおよび第２の第２起歪部２ｄを、そして軸回り方向についての適宜個所、例えば両端、に適宜寸法の第２の連結部２ｅを適宜個数形成する。第１および第２の第２起歪部２ｃおよび２ｄには、それぞれ、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および第２の第１起歪部１ｃおよび１ｄの有底穴１ｆおよび１ｇ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肉厚のほぼ中央部までの有底穴２ｆおよび２ｇを形成する。
第２のセンサ部材２において、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４本のボルト３をそれぞれ挿通するための貫通孔２ｈおよびボルト３の頭部を受ける座ぐり凹部２ｉ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を有し、さらに、これら両者の内周面よりも内径を大きく、両者の外周面より外径を小さくして薄肉とした中間部（連設部）を有する。
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を有し、さらに、これら両者の内周面よりも内径を大きく、両者の外周面より外径を小さくして薄肉とした中間部（連設部）を有する。
この中間部には、例えば、軸回りについての一端から４５度の角度位置において外周面側から半径方向に有底穴１ｆを形成してなる第１の第１起歪部１ｃ、この第１の第１起歪部１ｃと９０度の角度間隔を存し、例えば軸回りについての前記一端から１３５度の角度位置において連結し且つ外周面側から半径方向に有底穴１ｇを形成してなる第２の第１起歪部１ｄ、ならびに第１および第２の第１起歪部１ｃおよび１ｄ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および第２の第１起歪部１ｃおよび１ｄそれぞれ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第１および第２の第１起歪部１ｃおよび１ｄ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そして内側に外周面を呈して連結する適宜個数の第１の連結部１ｅ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先に２分割したものの他方からなる第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先に２分割したものの他方からなる第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を有し、これら両者の内周面よりも内径を大きく、両者の外周面より外形を小さくして薄肉とした中間部（第２連設部）を有する。この中間部には、例えば軸回りについての一端から４５度の角度位置において外周面側から半径方向に有底穴２ｆを形成してなる第１の第２起歪部２ｃ、この第１の第２起歪部２ｃと９０度の角度間隔を存し、例えば軸回りについての前記一端から１３５度の角度位置において連結し且つ外周面側から半径方向に有底穴２ｇを形成してなる第２の第２起歪部２ｄ、ならびに第１および第２の第２起歪部２ｃおよび２ｄ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１および第２の第２起歪部２ｃおよび２ｄそれぞれの両側に貫通孔２ｍ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および第２の第２起歪部２ｃおよび２ｄ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、そして内側に外周面を呈して連結する適宜個数の第２の連結部２ｅを有する。
図１０および図１１に示すように、第１のひずみゲージ部４は、第１の第１起歪部１ｃの有底穴１ｆ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縦軸荷重測定用のひずみ検出素子Ｒ７１〜Ｒ７４および被測定軸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第１の方向のせん断荷重測定用のひずみ検出素子Ｒ９１〜Ｒ９４を有し、且つ第２のひずみゲージ部５は、第２の第１起歪部１ｄの有底穴１ｇ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軸トルク測定用のひずみ検出素子Ｒ８１〜Ｒ８４および被測定軸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第２の方向のせん断荷重測定用のひずみ検出素子Ｒ１０１〜Ｒ１０４を有する。
また、第３のひずみゲージ部６は、第１の第２起歪部２ｃの有底穴２ｆ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縦軸荷重測定用のひずみ検出素子Ｒ７５〜Ｒ７８および被測定軸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第１の方向のせん断荷重測定用のひずみ検出素子Ｒ９５〜Ｒ９８を有し、且つ第４のひずみゲージ部７は、第２の第２起歪部２ｄの有底穴２ｇ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軸トルク測定用のひずみ検出素子Ｒ８５〜Ｒ８８および被測定軸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第２の方向のせん断荷重測定用のひずみ検出素子Ｒ１０５〜Ｒ１０８を有する。
図１２に示すように、第１および第３のひずみゲージ部４および６におけるひずみ検出素子Ｒ７１〜Ｒ７８は、被測定軸Ｓ１またはＳ２に沿う縦軸方向の荷重Ｆ１（図２，図３、図５および図６を参照されたい）を第１および第３のひずみゲージ部４および６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。図１３に示すように、第２および第４のひずみゲージ部５および７におけるひずみ検出素子Ｒ８１〜Ｒ８８は、被測定軸Ｓ１またはＳ２に対するねじれトルクＦ２（図２、図３、図５および図６を参照されたい）が加わった際の軸トルクを第２および第４のひずみゲージ部５および７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。
図１４に示すように、第１および第３のひずみゲージ部４および６におけるひずみ検出素子Ｒ９１〜Ｒ９８は、被測定軸Ｓ１またはＳ２に対して前記縦軸方向に直交し且つ第１の第１起歪部１ｃの有底穴１ｆの底面に平行な横軸方向からせん断荷重Ｆ３（図２、図３、図５および図６を参照されたい）が加わった際の第１の方向のせん断荷重成分を第１および第３のひずみゲージ部４および６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。そして、図１５に示すように、第２および第４のひずみゲージ部５および７におけるひずみ検出素子Ｒ１０１〜Ｒ１０８は、被測定軸Ｓ１またはＳ２に対して前記縦軸方向に直交し且つ第２の第１起歪部１ｄの有底穴１ｇの底面に平行な横軸方向からせん断荷重Ｆ４（図２，図３、図５および図６を参照されたい）が加わった際の第２の方向のせん断荷重成分を第２および第４のひずみゲージ部５および７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２ｉと貫通孔２ｈに４本のボルト３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１ｈ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。
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２ｉと貫通孔２ｈに４本のボルト３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１ｈ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１２〜図１５のホイートストンブリッジ回路に所定の電源電圧（いわゆるブリッジ電圧）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Ｆ１に応じ、第１および第３のひずみゲージ部４および６の電気信号の平均値としての検出電圧が図１２のホイートストンブリッジ回路から、被測定軸Ｓ１またはＳ２に対するねじれトルクの軸トルクＦ２に応じ、第２および第４のひずみゲージ部５および７の電気信号の平均値としての検出電圧が図１３のホイートストンブリッジ回路から、被測定軸Ｓ１またはＳ２に対して前記縦軸方向に直交し且つ第１の第１起歪部１ｃの有底穴１ｆの底面に平行な横軸方向からのせん断荷重Ｆ３に対応する第１の方向のせん断荷重成分に応じ、第１および第３のひずみゲージ部４および６の電気信号の平均値としての検出電圧が図１４のホイートストンブリッジ回路から、そして被測定軸Ｓ１またはＳ２に対して前記縦軸方向に直交し且つ第２の第１起歪部１ｄの有底穴１ｇの底面に平行な横軸方向からのせん断荷重Ｆ４に対応する第２の方向のせん断荷重成分に応じ、第２および第４のひずみゲージ部５および７、電気信号の平均値としての検出電圧が図１５のホイートストンブリッジ回路から、それぞれ出力される（請求項１および請求項２に対応する）。
なお、望ましくは、第１〜第４のひずみゲージ部４〜７が配設される有底穴１ｆ、１ｇ、２ｆおよび２ｇには、適宜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のネジ穴１ｈ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１６〜図２９は、本発明の第２の実施の形態に係る縦軸荷重、軸トルク、２方向のせん断荷重および２方向の曲げモーメントの６分力変換器として構成した軸グリップセンサを示している。
図１６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６分力変換器を、中実円柱の被測定軸に装着した状態を示す斜視図、図１７は、図１６の構成において軸グリップセンサにより測定する中実円柱の被測定軸における縦軸荷重、第１のせん断荷重および第１の曲げモーメントの各方向を示す斜視図、図１８は、図１６の構成において軸グリップセンサにより測定する中実円柱の被測定軸における軸トルク、第２のせん断荷重および第２の曲げモーメントの各方向を示す斜視図であり、図１９は、同様に本発明の第２の実施の形態に係る軸グリップセンサからなる４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を示す斜視図、図２０は、図１９の構成において軸グリップセンサにより測定する剛性大なる中空円筒の被測定軸における縦軸荷重、第１のせん断荷重および第１の曲げモーメントの各方向を示す斜視図、図２１は、図１９の構成において軸グリップセンサにより測定する剛性大なる中空円筒の被測定軸における軸トルク、第２のせん断荷重および第２の曲げモーメントの各方向を示す斜視図である。
図１６〜図２９は、本発明の第２の実施の形態に係る縦軸荷重、軸トルク、２方向のせん断荷重および２方向の曲げモーメントの６分力変換器として構成した軸グリップセンサを示している。
図１６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６分力変換器を、中実円柱の被測定軸に装着した状態を示す斜視図、図１７は、図１６の構成において軸グリップセンサにより測定する中実円柱の被測定軸における縦軸荷重、第１のせん断荷重および第１の曲げモーメントの各方向を示す斜視図、図１８は、図１６の構成において軸グリップセンサにより測定する中実円柱の被測定軸における軸トルク、第２のせん断荷重および第２の曲げモーメントの各方向を示す斜視図であり、図１９は、同様に本発明の第２の実施の形態に係る軸グリップセンサからなる４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を示す斜視図、図２０は、図１９の構成において軸グリップセンサにより測定する剛性大なる中空円筒の被測定軸における縦軸荷重、第１のせん断荷重および第１の曲げモーメントの各方向を示す斜視図、図２１は、図１９の構成において軸グリップセンサにより測定する剛性大なる中空円筒の被測定軸における軸トルク、第２のせん断荷重および第２の曲げモーメントの各方向を示す斜視図である。
この第２の実施の形態に係る軸グリップセンサにおいては、図７〜図９に示した第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の第１および第２の第１起歪部１ｆおよび１ｇに対する第１および第２のひずみゲージ部（１４および１５）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、（ｂ）は第１の第１起歪部１ｃに対する第１のひずみゲージ部（１４）におけるひずみ検出素子の配置構成を示す模式図、そして（ｃ）は第２の第１起歪部１ｄに対する第２のひずみゲージ部（１５）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。
同様に、図２３は、第２のセンサ部材２の第１および第２の第２起歪部２ｃおよび２ｄに対する第３および第４のひずみゲージ部（１６および１７）のひずみ検出素子の添着状態を示している。このうち図２３の（ａ）は外周面側から見た第２のセンサ部材２の斜視図、（ｂ）は第１の第２起歪部２ｃに対する第３のひずみゲージ部（１６）におけるひずみ検出素子の配置構成を示す模式図、そして（ｃ）は第２の第２起歪部２ｄに対する第４のひずみゲージ部（１７）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２４は、図２２の（ｂ）および図２３の（ｂ）に示した縦軸荷重測定用のひずみ検出素子を結線して形成される縦軸荷重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は、図２２の（ｃ）および図２３の（ｃ）に示した軸トルク測定用のひずみ検出素子を結線して形成される軸トルク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２６は、図２２の（ｂ）および図２３の（ｂ）に示した第１の方向成分のせん断荷重測定用のひずみ検出素子を結線して形成される第１の方向成分のせん断荷重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２７は、図２２の（ｃ）および図２３の（ｃ）に示した第２の方向成分のせん断荷重測定用のひずみ検出素子を結線して形成される第２の方向成分のせん断荷重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２８は、図２２の（ｃ）および図２３の（ｃ）に示した第１の方向成分の曲げモーメント測定用のひずみ検出素子を結線して形成される第１の方向成分の曲げモーメント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２９は、図２２の（ｂ）および図２３の（ｂ）に示した第２の方向成分の曲げモーメント測定用のひずみ検出素子を結線して形成される第２の方向成分の曲げモーメント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１５〜図２９に示す６分力変換器としての軸グリップセンサは、第１の実施の形態に係る４分力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および締め付けボルト３を用いている。この場合、第１のひずみゲージ部１４、第２のひずみゲージ部１５、第３のひずみゲージ部１６および第４のひずみゲージ部１７は、それぞれ第１の実施の形態における第１のひずみゲージ部４、第２のひずみゲージ部５、第３のひずみゲージ部６および第４のひずみゲージ部７とは若干異なる配置構成を有している。図１６〜図１８に示す被測定軸Ｓ１は、中実円柱からなり、図１９〜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１６〜図１８において、図７および図８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そして必要ならば外径を小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とする。この第１のセンサ部材１の薄肉の前記中間部に適宜貫通孔１ｍからなる応力無伝達部を形成することにより、典型的には、軸回り方向について互いに９０度の角度間隔を存して一端から４５度および１３５度の角度位置に第１の第１起歪部１ｃおよび第２の第１起歪部１ｄを、そして軸回り方向についての適宜個所、例えば両端、に適宜寸法の第１の連結部１ｅを適宜個数形成する。第１および第２の第１起歪部１ｃおよび１ｄには、外周面側から所定深さの有底穴１ｆおよび１ｇをそれぞれ形成する。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１ｈ（図には、現われていない）を形成している。
図１６〜図２３において、図９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そして必要ならば外径を小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とする。この第２のセンサ部材２の薄肉の前記中間部に適宜貫通孔２ｍからなる応力無伝達部を形成することにより、典型的には、軸回り方向について互いに９０度の角度間隔を存して一端から４５度および１３５度の角度位置に第１の第２起歪部２ｃおよび第２の第２起歪部２ｄを、そして軸回り方向についての適宜個所、例えば両端、に適宜寸法の第２の連結部２ｅを適宜個数形成する。
第１および第２の第２起歪部２ｃおよび２ｄには、それぞれ、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および第２の第１起歪部１ｃおよび１ｄの有底穴１ｆおよび１ｇ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肉厚のほぼ中央部までの有底穴２ｆおよび２ｇ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４本の締付ボルト３をそれぞれ挿通するための貫通孔２ｈおよびボルト３の頭部を受ける座ぐり凹部２ｉ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の中間部（連設部）を両者の内周面よりも外側に内周面を、そして内側に外周面を呈して薄肉として、例えば軸回りについての一端から４５度の角度位置において連結し且つ外周面側から半径方向に有底穴１ｆを形成してなる第１の第１起歪部１ｃ、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そして内側に外周面を呈して薄肉として第１の第１起歪部１ｃと９０度の角度間隔を存し、例えば軸回りについての前記一端から１３５度の角度位置において連結し且つ外周面側から半径方向に有底穴１ｇを形成してなる第２の第１起歪部１ｄ、ならびに第１および第２の第１起歪部１ｃおよび１ｄ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および第２の第１起歪部１ｃおよび１ｄそれぞれの両側近傍に貫通孔１ｍ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および第２の第１起歪部１ｃおよび１ｄ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に対しその内周面よりも外側に内周面を、そして内側に外周面を呈して連結する適宜個数の第１の連結部１ｅを有する。
また、第２のセンサ部材２は、図２３（ａ）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先に２分割した形状の他方からなる第２の第１半環状部２ａと、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先に２分割した形状の他方からなる第２の第２半環状部２ｂと、第２の第１半環状部２ａと第２の第２半環状部２ｂとの間に一体または一体的に連設され、両半環状部２ａ，２ｂの内周面よりも外側に内周面、そして内側に外周面を呈して、形成してなる中間部と、この中間部の薄肉として例えば軸回りについての一端から４５度の角度位置において外周面側から半径方向に有底穴２ｆを形成してなる第１の第２起歪部２ｃと、この第１の第２起歪部２ｃと９０度の角度間隔を存し、例えば軸回りについての前記一端から１３５度の角度位置において外周面側から半径方向に有底穴２ｇを形成してなる第２の第２起歪部２ｄと、第１および第２の第２起歪部２ｃおよび２ｄに応力を集中させるために第１および第２の第２起歪部２ｃおよび２ｄそれぞれの両側近傍に貫通孔２ｍをなす応力無伝達部と、ねじれ剛性を強化するために第１および第２の第２起歪部２ｃおよび２ｄ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を連結する適宜個数の第２の連結部２ｅ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１４は、第１の第１起歪部１ｃの有底穴１ｆ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縦軸荷重測定用のひずみ検出素子Ｒ１１１〜Ｒ１１４を添着し、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第１の方向のせん断荷重測定用のひずみ検出素子Ｒ１３１〜Ｒ１３４を添着し、さらに被測定軸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第２の曲げモーメント測定用のひずみ検出素子Ｒ１６１〜Ｒ１６４を添着してある。
また第２のひずみゲージ部１５は、第２の第１起歪部１ｄの有底穴１ｇ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軸トルク測定用のひずみ検出素子Ｒ１２１〜Ｒ１２４を添着し、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第２の方向のせん断荷重測定用のひずみ検出素子Ｒ１４１〜Ｒ１４４を添着し、さらに被測定軸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第１の曲げモーメント測定用のひずみ検出素子Ｒ１５１〜Ｒ１５４を添着してある。
また第２のひずみゲージ部１５は、第２の第１起歪部１ｄの有底穴１ｇ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軸トルク測定用のひずみ検出素子Ｒ１２１〜Ｒ１２４を添着し、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第２の方向のせん断荷重測定用のひずみ検出素子Ｒ１４１〜Ｒ１４４を添着し、さらに被測定軸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第１の曲げモーメント測定用のひずみ検出素子Ｒ１５１〜Ｒ１５４を添着してある。
また、第３のひずみゲージ部１６は、図２３（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の第２起歪部２ｃの有底穴２ｆ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縦軸荷重測定用のひずみ検出素子Ｒ１１５〜Ｒ１１８を添着し、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第１の方向のせん断荷重測定用のひずみ検出素子Ｒ１３５〜Ｒ１３８を添着し、さらに被測定軸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第２の曲げモーメント測定用のひずみ検出素子Ｒ１６５〜Ｒ１６８を添着してある。
また、第４のひずみゲージ部１７は、第２の第２起歪部２ｄの有底穴２ｇ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軸トルク測定用のひずみ検出素子Ｒ１２５〜Ｒ１２８を添着し、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第２の方向のせん断荷重測定用のひずみ検出素子Ｒ１４５〜Ｒ１４８を添着し、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第１の曲げモーメント測定用のひずみ検出素子Ｒ１５５〜Ｒ１５８を添着してある。
図２４に示すように、第１および第３のひずみゲージ部１４および１６におけるひずみ検出素子Ｒ１１１〜Ｒ１１８は、被測定軸Ｓ１またはＳ２に沿う縦軸方向の荷重Ｆ１（図１７，図１８、図２０および図２１を参照されたい）を第１および第３のひずみゲージ部１４および１６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。
図２４に示すように、第１および第３のひずみゲージ部１４および１６におけるひずみ検出素子Ｒ１１１〜Ｒ１１８は、被測定軸Ｓ１またはＳ２に沿う縦軸方向の荷重Ｆ１（図１７，図１８、図２０および図２１を参照されたい）を第１および第３のひずみゲージ部１４および１６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。
図２５に示すように、第２および第４のひずみゲージ部１５および１７におけるひずみ検出素子Ｒ１２１〜Ｒ１２４およびＲ１２５Ｒ〜１２８は、被測定軸Ｓ１またはＳ２に対するねじれトルクＦ２（図１７，図１８、図２０および図２１を参照されたい）が加わった際の軸トルクを第２および第４のひずみゲージ部１５および１７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。図２６に示すように、第１および第３のひずみゲージ部１４および１６におけるひずみ検出素子Ｒ１３１〜Ｒ１３４およびＲ１３５〜Ｒ１３８は、被測定軸Ｓ１またはＳ２に対して前記縦軸方向に直交し且つ第１の第１起歪部１ｃの有底穴１ｆの底面に平行な横軸方向からせん断荷重Ｆ３（図１７，図１８、図２０および図２１を参照されたい）が加わった際の第１の方向のせん断荷重成分を第１および第３のひずみゲージ部１４および１６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。
図２７に示すように、第２および第４のひずみゲージ部１５および１７におけるひずみ検出素子Ｒ１４１〜Ｒ１４４およびＲ１４５〜Ｒ１４８は、被測定軸Ｓ１またはＳ２に対して前記縦軸方向に直交し且つ第２の第１起歪部１ｄの有底穴１ｇの底面に平行な横軸方向からせん断荷重Ｆ４（図１７，図１８、図２０および図２１を参照されたい）が加わった際の第２の方向のせん断荷重成分を第２および第４のひずみゲージ部１５および１７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。図２８に示すように、第２および第４のひずみゲージ部１５および１７におけるひずみ検出素子Ｒ１５１〜Ｒ１５４およびＲ１５５〜Ｒ１５８は、被測定軸Ｓ１またはＳ２に対して第１の第１起歪部１ｃおよび第１の第２起歪部２ｃの各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸回りの第１の曲げモーメントＦ５（図１７、図１８、図２０および図２１を参照されたい）が加わった際の第１の方向の曲げモーメント成分を第２および第４のひずみゲージ部１５および１７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。
そして、図２９に示すように、第１および第３のひずみゲージ部１４および１６におけるひずみ検出素子Ｒ１６１Ｒ〜１６４およびＲ１６５〜Ｒ１６８は、被測定軸Ｓ１またはＳ２に対して第２の第１起歪部１ｄおよび第２の第２起歪部２ｄの各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸回りで、前記第１の曲げモーメントＦ５に対して軸回りに９０度回転した方向の第２の曲げモーメントＦ６（図１７，図１８、図２０および図２１を参照されたい）が加わった際の第２の方向の曲げモーメント成分を第１および第３のひずみゲージ部１４および１６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２ｉと貫通孔２ｈに４本のボルト３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１ｈ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２４〜図２９のホイートストンブリッジ回路に所定の電源電圧（ブリッジ電圧）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Ｆ１に応じ、第１および第３のひずみゲージ部１４および１６の電気信号の平均値としての検出電圧が図２４のホイートストンブリッジ回路から出力される。
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２４〜図２９のホイートストンブリッジ回路に所定の電源電圧（ブリッジ電圧）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Ｆ１に応じ、第１および第３のひずみゲージ部１４および１６の電気信号の平均値としての検出電圧が図２４のホイートストンブリッジ回路から出力される。
被測定軸Ｓ１またはＳ２に対するねじれトルクの軸トルクＦ２に応じ、第２および第４のひずみゲージ部１５および１７の電気信号の平均値としての検出電圧が図２５のホイートストンブリッジ回路から出力される。被測定軸Ｓ１またはＳ２に対して前記縦軸方向に直交し且つ第１の第１起歪部１ｃの有底穴１ｆの底面に平行な横軸方向からのせん断荷重Ｆ３に対応する第１の方向のせん断荷重成分に応じ、第１および第３のひずみゲージ部１４および１６の電気信号の平均値としての検出電圧が図２６のホイートストンブリッジ回路から出力される。被測定軸Ｓ１またはＳ２に対して前記縦軸方向に直交し且つ第２の第１起歪部１ｄの有底穴１ｇの底面に平行な横軸方向からのせん断荷重Ｆ４に対応する第２の方向のせん断荷重成分に応じ、第２および第４のひずみゲージ部１５および１７の電気信号の平均値としての検出電圧が図２７のホイートストンブリッジ回路から出力される。
被測定軸Ｓ１またはＳ２に対して第１の第１起歪部１ｃおよび第１の第２起歪部２ｃの各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸回りの第１の曲げモーメントＦ５に対応する第１の方向の曲げモーメント成分に応じ、第２および第４のひずみゲージ部１５および１７電気信号の平均値としての検出電圧が図２８のホイートストンブリッジ回路から出力される。そして被測定軸Ｓ１またはＳ２に対して第２の第１起歪部１ｄおよび第２の第２起歪部２ｄの各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸回りで、前記第１の曲げモーメントＦ５に対して軸回りに９０度回転した方向の第２の曲げモーメントＦ６に対応する第２の方向の曲げモーメント成分に応じ、第１および第３のひずみゲージ部１４および１６の電気信号の平均値としての検出電圧が図２９のホイートストンブリッジ回路から出力される（請求項１および請求項３に対応する）。
なお、望ましくは、第１〜第４のひずみゲージ部１４〜１７が配設される有底穴１ｆ、１ｇ、２ｆおよび２ｇには、適宜後述する蓋体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のネジ穴１ｈ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。
なお、望ましくは、第１〜第４のひずみゲージ部１４〜１７が配設される有底穴１ｆ、１ｇ、２ｆおよび２ｇには、適宜後述する蓋体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のネジ穴１ｈ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。
上述した第１の実施の形態においては、被測定軸Ｓ１またはＳ２に沿う縦軸方向の荷重Ｆ１、被測定軸Ｓ１またはＳ２に対するねじれトルクＦ２、被測定軸Ｓ１またはＳ２に対して前記縦軸方向に直交し且つ第１の第１起歪部１ｃの有底穴１ｆの底面に平行な横軸方向からのせん断荷重Ｆ３および被測定軸Ｓ１またはＳ２に対して前記縦軸方向に直交し且つ第２の第１起歪部１ｄの有底穴１ｇの底面に平行な横軸方向からのせん断荷重Ｆ４、また、第２の実施の形態においては、被測定軸Ｓ１またはＳ２に沿う縦軸方向の荷重Ｆ１、被測定軸Ｓ１またはＳ２に対するねじれトルクＦ２、被測定軸Ｓ１またはＳ２に対して前記縦軸方向に直交し且つ第１の第１起歪部１ｃの有底穴１ｆの底面に平行な横軸方向からのせん断荷重Ｆ３、被測定軸Ｓ１またはＳ２に対して前記縦軸方向に直交し且つ第２の第１起歪部１ｄの有底穴１ｇの底面に平行な横軸方向からのせん断荷重Ｆ４、被測定軸Ｓ１またはＳ２に対して第１の第１起歪部１ｃおよび第１の第２起歪部２ｃの各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸回りの第１の曲げモーメントＦ５および被測定軸Ｓ１またはＳ２に対して第２の第１起歪部１ｄおよび第２の第２起歪部２ｄの各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸回りで、前記第１の曲げモーメントＦ５に対して軸回りに９０度回転した方向の第２の曲げモーメントＦ６のそれぞれの測定の組み合わせを説明したが、それら以外のこれらの組み合わせ、すなわち被測定軸Ｓ１またはＳ２に沿う縦軸方向の荷重Ｆ１、被測定軸Ｓ１またはＳ２に対するねじれトルクＦ２、被測定軸Ｓ１またはＳ２に対して前記縦軸方向に直交し且つ第１の第１起歪部１ｃの有底穴１ｆの底面に平行な横軸方向からのせん断荷重Ｆ３、被測定軸Ｓ１またはＳ２に対して前記縦軸方向に直交し且つ第２の第１起歪部１ｄの有底穴１ｇの底面に平行な横軸方向からのせん断荷重Ｆ４、被測定軸Ｓ１またはＳ２に対して第１の第１起歪部１ｃおよび第１の第２起歪部２ｃの各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸回りの第１の曲げモーメントＦ５および被測定軸Ｓ１またはＳ２に対して第２の第１起歪部１ｄおよび第２の第２起歪部２ｄの各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸回りで、前記第１の曲げモーメントＦ５に対して軸回りに９０度回転した方向の第２の曲げモーメントＦ６のうちのその他の１つ〜５つを選択し、適宜組み合わせてもよい（請求項４に対応する）。
図３０〜図３２は、本発明の第３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３の実施の形態に係る軸グリップセンサは、第１および第２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し且つ必要ならば外径を小径とすることにより薄肉とし、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、前記中間部の薄肉部に適宜貫通孔１１ｍ（第１のセンサ部材１１単独としては閉じていない場合もある）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互いに９０度の角度間隔を存して一端から４５度および１３５度の角度位置に第１の第１起歪部１１ｃおよび第２の第１起歪部１１ｄを、そして軸回り方向についての適宜個所、例えば両端、に適宜寸法の第１の連結部１１ｅを適宜個数形成する。第１および第２の第１起歪部１１ｃおよび１１ｄには、上述した第１〜第２の実施の形態とは異なり、内周面側から所定の深さに至る有底穴１１ｆおよび１１ｇをそれぞれ形成する。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１１ｈ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し且つ必要ならば外径を小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としている。前記中間部の薄肉部に適宜貫通孔１２ｍ（第２のセンサ部材１２単独としては閉じていない場合もある）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互いに９０度の角度間隔を存して一端から４５度および１３５度の角度位置に第１の第２起歪部１２ｃおよび第２の第２起歪部１２ｄを、そして軸回り方向についての適宜個所、例えば両端、に適宜寸法の第２の連結部１２ｅを適宜個数形成する。
第１および第２の第２起歪部１２ｃおよび１２ｄには、それぞれ、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および第２の第１起歪部１１ｃおよび１１ｄの有底穴１１ｆおよび１１ｇ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肉厚のほぼ中央部までの有底穴１２ｆおよび１２ｇ（図示されていない）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４本のボルト３をそれぞれ挿通するための貫通孔１２ｈおよびボルト３の頭部を受ける座ぐり凹部１２ｉ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先に２分割した形状の一方からなる第１の第１半環状部１１ａと、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と、第１の第１半環状部１１ａと第１の第２半環状部１１ｂの間に連設され、両半環状部１１ａ、１１ｂの両者の内周面よりも大径で、両者の外周面よりも小径の薄肉とした中間部よりなる。この中間部には、例えば軸回りについての一端から４５度の角度位置において内周面側から半径方向に有底穴１１ｆを形成してなる第１の第１起歪部１１ｃ、第１の第１起歪部１１ｃと９０度の角度間隔を存し、例えば軸回りについての前記一端から１３５度の角度位置において内周面側から半径方向に有底穴１１ｇを形成してなる第２の第１起歪部１１ｄ、ならびに第１および第２の第１起歪部１１ｃおよび１１ｄ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および第２の第１起歪部１１ｃおよび１１ｄそれぞれの両側に貫通孔１１ｍ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および第２の第１起歪部１１ｃおよび１１ｄ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とを連結する適宜個数の第１の連結部１１ｅ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先に２分割した形状の他方からなる第２の第１半環状部１２ａと、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先に２分割した形状の他方からなる第２の第２半環状部１２ｂと、第２の第１半環状部１２ａと第２の第２半環状部１２ｂの間に連設され、両半環状部１２ａ、１２ｂの両者の内周面よりも大径で両者の外周面よりも小径とした薄肉の中間部よりなる。この中間部には、例えば軸回りについての一端から４５度の角度位置において内周面側から半径方向に有底穴１２ｆを形成してなる第１の第２起歪部１２ｃ、第１の第２起歪部１２ｃと９０度の角度間隔を存し、例えば軸回りについての前記一端から１３５度の角度位置において内周面側から半径方向に有底穴１２ｇを形成してなる第２の第２起歪部１２ｄ、ならびに第１および第２の第２起歪部１２ｃおよび１２ｄ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１および第２の第２起歪部１２ｃおよび１２ｄそれぞれ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第１および第２の第２起歪部１２ｃおよび１２ｄ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とを連結する適宜個数の第２の連結部１２ｅを有する。
この場合、第１のひずみゲージ部４等は、第１の第１起歪部１１ｃの有底穴１１ｆの底面に配設され、第２のひずみゲージ部５等は、第１の第１起歪部１１ｄの有底穴１１ｇの底面に配設され、第３のひずみゲージ部６等は、第１の第２起歪部１２ｃの有底穴１２ｆ（図に現われない）の底面に配設され、且つ第４のひずみゲージ部７等は、第２の第２起歪部１２ｄの有底穴１２ｇ（図には現われない）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１２ｉと貫通孔１２ｈにボルト３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１１ｈ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５に対応する）。
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１２ｉと貫通孔１２ｈにボルト３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１１ｈ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５に対応する）。
なお、望ましくは、第１〜第４のひずみゲージ部４〜７等が配設される有底穴１１ｆ、１１ｇ、１２ｆおよび１２ｇには、蓋体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１１のネジ穴１１ｈの代わりに第２のセンサ部材１２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３３〜図３５は、本発明の第４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４の実施の形態に係る軸グリップセンサは、有底穴を中間部（連設部）の同じ角度位置において、外周面側および内周面側から半径方向に向けて所定深さの穴を穿設し、各有底穴の底面相互間に薄肉を残してなるものである。即ち、第１および第２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〜図３５は、本発明の第４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４の実施の形態に係る軸グリップセンサは、有底穴を中間部（連設部）の同じ角度位置において、外周面側および内周面側から半径方向に向けて所定深さの穴を穿設し、各有底穴の底面相互間に薄肉を残してなるものである。即ち、第１および第２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し且つ必要ならば外径を小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、前記中間部の薄肉部に適宜貫通孔２１ｍ（第１のセンサ部材２１単独としては閉じていない場合もある）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互いに９０度の角度間隔を存して一端から４５度および１３５度の角度位置に第１の第１起歪部２１ｃおよび第２の第１起歪部２１ｄを、そして軸回り方向についての適宜個所、例えば両端、に適宜寸法の第１の連結部２１ｅを適宜個数形成する点において、第１〜第３の実施形態と同様である。ただ、第１の第１起歪部２１ｃには、外周面側から肉厚のほぼ中央部までの有底穴２１ｆおよび該有底穴２１ｆと同軸上に内周面側から有底穴２１ｆの底面近傍までの有底穴２１ｇを形成する。
第２の第１起歪部２１ｄには、外周面側から肉厚のほぼ中央部までの有底穴２１ｈおよび該有底穴２１ｈと同軸上に内周面側から有底穴２１ｈの底面近傍までの有底穴２１ｉ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を形成してなるねじ穴２１ｊ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し且つ必要ならば外径を小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、前記中間部の薄肉部に適宜貫通孔２２ｍ（第２のセンサ部材２２単独としては閉じていない場合もある）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互いに９０度の角度間隔を存して一端から４５度および１３５度の角度位置に第１の第２起歪部２２ｃおよび第２の第２起歪部２２ｄを、そして軸回り方向についての適宜個所、例えば両端、に適宜寸法の第２の連結部２２ｅを適宜個数形成する。
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し且つ必要ならば外径を小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、前記中間部の薄肉部に適宜貫通孔２２ｍ（第２のセンサ部材２２単独としては閉じていない場合もある）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互いに９０度の角度間隔を存して一端から４５度および１３５度の角度位置に第１の第２起歪部２２ｃおよび第２の第２起歪部２２ｄを、そして軸回り方向についての適宜個所、例えば両端、に適宜寸法の第２の連結部２２ｅを適宜個数形成する。
第１の第２起歪部２２ｃには、外周面側から肉厚のほぼ中央部（正確には曲げ中立軸近傍）までの有底穴２２ｆおよび該有底穴２２ｆと同軸上に内周面側から有底穴２２ｆの底面近傍までの有底穴２２ｇ（図には現われない）を形成する。第２の第２起歪部２２ｄには、外周面側から肉厚のほぼ中央部、曲げ中立軸近傍までの有底穴２２ｈおよび該有底穴２２ｈと同軸上に内周面側から有底穴２２ｈの底面近傍までの有底穴２２ｉ（図には現われない）を形成する。第１の第２起歪部２２ｃにおける有底穴２２ｆおよび２２ｇ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の第１起歪部２１ｃの有底穴２１ｆおよび２１ｇ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、第２の第２起歪部２２ｄにおける有底穴２２ｈおよび２２ｉ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２の第１起歪部２１ｄの有底穴２１ｈおよび２１ｉ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するように配置する。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４本のボルト３をそれぞれ挿通するための貫通孔２２ｊおよびボルト３の頭部を受ける座ぐり凹部２２ｋを形成している。
この場合、第１の第１起歪部２１ｃは、有底穴２１ｆおよび２１ｇの両方の底面にひずみゲージ部が配設され、第２の第１起歪部２１ｄは、有底穴２１ｈおよび２１ｉの両方の底面にひずみゲージ部が配設され、第１の第２起歪部２２ｃは、有底穴２２ｆおよび２２ｇの両方の底面にひずみゲージ部が配設され、第２の第２起歪部２２ｄは、有底穴２２ｈおよび２２ｉの両方の底面にひずみゲージ部が配設される（請求項６に対応する）。
また、第１の第１起歪部２１ｃは、有底穴２１ｆおよび２１ｇのいずれか一方の底面にひずみゲージ部が配設され、第２の第１起歪部２１ｄは、有底穴２１ｈおよび２１ｉのいずれか一方の底面にひずみゲージ部が配設され、第１の第２起歪部２２ｃは、有底穴２２ｆおよび２２ｇのいずれか一方の底面にひずみゲージ部が配設され、第２の第２起歪部２２ｄは、有底穴２２ｈおよび２２ｉのいずれか一方の底面にひずみゲージ部が配設されるようにしてもよい（請求項７に対応する）。
また、第１の第１起歪部２１ｃは、有底穴２１ｆおよび２１ｇのいずれか一方の底面にひずみゲージ部が配設され、第２の第１起歪部２１ｄは、有底穴２１ｈおよび２１ｉのいずれか一方の底面にひずみゲージ部が配設され、第１の第２起歪部２２ｃは、有底穴２２ｆおよび２２ｇのいずれか一方の底面にひずみゲージ部が配設され、第２の第２起歪部２２ｄは、有底穴２２ｈおよび２２ｉのいずれか一方の底面にひずみゲージ部が配設されるようにしてもよい（請求項７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２２ｋと貫通孔２２ｊに４本のボルト３をそれぞれ挿通して、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２１ｊ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。
なお、望ましくは、ひずみゲージ部が配設される有底穴２１ｆ、２１ｇ、２１ｈ、２１ｉ、２２ｆ、２２ｇ、２２ｈおよび２２ｉには、蓋体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２１のネジ穴２１ｊの代わりに第２のセンサ部材２２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。
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。
なお、望ましくは、ひずみゲージ部が配設される有底穴２１ｆ、２１ｇ、２１ｈ、２１ｉ、２２ｆ、２２ｇ、２２ｈおよび２２ｉには、蓋体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２１のネジ穴２１ｊの代わりに第２のセンサ部材２２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。
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。
尚、上述した第１〜第４の実施の形態のうち、第１の実施形態を代表例として、ひずみゲージ４（５）の出力をケーブル９を介して外部に導出する構造およびひずみゲージ４（５）の防湿構造について、図３６を参照して説明する。第３の実施の形態および第４の実施の形態においては、有底穴の形成方向が一部異なっているが、同様の構造をとり得るものである。
尚、上述した第１〜第４の実施の形態のうち、第１の実施形態を代表例として、ひずみゲージ４（５）の出力をケーブル９を介して外部に導出する構造およびひずみゲージ４（５）の防湿構造について、図３６を参照して説明する。第３の実施の形態および第４の実施の形態においては、有底穴の形成方向が一部異なっているが、同様の構造をとり得るものである。
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１（第２のセンサ２でも同様であるので、第１のセンサ１の場合につき代表して説明する）を締付けボルト３をもって取り付けた状態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１ｆが２段に削成され、その有底穴１ｆ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１ｆの底部には、ひずみゲージ部４（または５）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４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１ｆ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。
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１ｆが２段に削成され、その有底穴１ｆ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１ｆの底部には、ひずみゲージ部４（または５）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４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１ｆ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１ｆ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、例えば２つの六角穴付きボルトによって固定される。
尚、第１〜第２の実施の形態においては、起歪部１ｃ、１ｄに外周面側から有底穴１ｆ、１ｇを形成したが、第３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１１ｆ、１１ｇを形成してもよいし、第４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２１ｆ、２１ｈと共に内周面側から有底穴２１ｇ、２１ｉ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。
また、軸線方向に対し＋４５℃と−４５℃の方向にひずみゲージの受感軸を合わせて添着するようにしてもよい。
特に、ケーブルホルダ１０は、例えば２つの六角穴付きボルトによって固定される。
尚、第１〜第２の実施の形態においては、起歪部１ｃ、１ｄに外周面側から有底穴１ｆ、１ｇを形成したが、第３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１１ｆ、１１ｇを形成してもよいし、第４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２１ｆ、２１ｈと共に内周面側から有底穴２１ｇ、２１ｉ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。
また、軸線方向に対し＋４５℃と−４５℃の方向にひずみゲージの受感軸を合わせて添着するようにしてもよい。
１，１１，２１ 第１のセンサ部材
２，１２，２２ 第２のセンサ部材
３ ボルト
４，１４ 第１のひずみゲージ部
５，１５ 第２のひずみゲージ部
６，１６ 第３のひずみゲージ部
７，１７ 第４のひずみゲージ部
９ 接続ケーブル
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の第１起歪部
１ｄ，１１ｄ，２１ｄ 第２の第１起歪部
１ｅ，１１ｅ，２１ｅ 第１の連結部
１ｆ，１ｇ，２ｆ，２ｇ，１１ｆ，１１ｇ，１２ｆ，１２ｇ，２１ｆ，２１ｇ，２１ｈ，２１ｉ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｉ 有底穴
１ｈ，１１ｈ，２１ｊ ねじ穴
１ｍ，２ｍ，１１ｍ，１２ｍ，２１ｍ，２２ｍ 貫通孔
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１の第２起歪部
２ｄ，１２ｄ，２２ｄ 第２の第２起歪部
２ｅ，１２ｅ，２２ｅ 第２の連結部
２ｃ，１２ｃ，２２ｃ 第１の第２起歪部
２ｄ，１２ｄ，２２ｄ 第２の第２起歪部
２ｅ，１２ｅ，２２ｅ 第２の連結部
２ｈ，１２ｈ，２２ｊ 貫通孔
２ｉ，１２ｉ，２２ｋ 座ぐり凹部
Ｒ８１〜Ｒ８８，Ｒ９１〜Ｒ９８，Ｒ１０１〜Ｒ１０８，Ｒ１１１〜Ｒ１１８，Ｒ１２１〜Ｒ１２８，Ｒ１３１〜Ｒ１３８，Ｒ１４１〜Ｒ１４８，Ｒ１５１〜Ｒ１５８，Ｒ１６１〜Ｒ１６８ ひずみ検出素子
２，１２，２２ 第２のセンサ部材
３ ボルト
４，１４ 第１のひずみゲージ部
５，１５ 第２のひずみゲージ部
６，１６ 第３のひずみゲージ部
７，１７ 第４のひずみゲージ部
９ 接続ケーブル
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の第１起歪部
１ｄ，１１ｄ，２１ｄ 第２の第１起歪部
１ｅ，１１ｅ，２１ｅ 第１の連結部
１ｆ，１ｇ，２ｆ，２ｇ，１１ｆ，１１ｇ，１２ｆ，１２ｇ，２１ｆ，２１ｇ，２１ｈ，２１ｉ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｉ 有底穴
１ｈ，１１ｈ，２１ｊ ねじ穴
１ｍ，２ｍ，１１ｍ，１２ｍ，２１ｍ，２２ｍ 貫通孔
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１の第２起歪部
２ｄ，１２ｄ，２２ｄ 第２の第２起歪部
２ｅ，１２ｅ，２２ｅ 第２の連結部
２ｃ，１２ｃ，２２ｃ 第１の第２起歪部
２ｄ，１２ｄ，２２ｄ 第２の第２起歪部
２ｅ，１２ｅ，２２ｅ 第２の連結部
２ｈ，１２ｈ，２２ｊ 貫通孔
２ｉ，１２ｉ，２２ｋ 座ぐり凹部
Ｒ８１〜Ｒ８８，Ｒ９１〜Ｒ９８，Ｒ１０１〜Ｒ１０８，Ｒ１１１〜Ｒ１１８，Ｒ１２１〜Ｒ１２８，Ｒ１３１〜Ｒ１３８，Ｒ１４１〜Ｒ１４８，Ｒ１５１〜Ｒ１５８，Ｒ１６１〜Ｒ１６８ ひずみ検出素子
Claims (8)
- 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半環状部と、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半環状部と、前記第１の第１半環状部および第１の第２半環状部の両者の内周面よりも内径を大きく、両者の外周面より外径を小さくして薄肉とした中間部と、該中間部の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第１および第２の第１起歪部と、前記第１および第２の第１起歪部に応力を集中させるために前記第１および第２の第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および第２の第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半環状部とを連結する第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設した少なくとも１組の第１のひずみゲージと、
前記第１のセンサ部材の前記第２の第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設した少なくとも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半環状部と、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半環状部と、前記第２の第１半環状部および第２の第２半環状部の両者の内周面よりも内径を大きく両者の外周面より外径を小さくして薄肉とした中間部と、該中間部の外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第１および第２の第２起歪部と、前記第１および第２の第２起歪部に応力を集中させるために前記第１および第２の第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１および第２の第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半環状部とを連結する第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１の第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設した少なくとも１組の第３のひずみゲージと、
前記第２のセンサ部材の前記第２の第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設した少なくとも１組の第４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。 - 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、該中間部に前記第１および第２の第１起歪部、応力無伝達部および１つ以上の第１の連結部を形成し、前記第１および第２の第１起歪部は、外周面側から所定深さの有底穴を形成して、これら第１の第１起歪部と前記第２の第１起歪部とは、各有底穴が軸回りに９０度の角度をなして配置され、前記第１の連結部を残して前記第１および第２の第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、該中間部に前記第１および第２の第２起歪部、応力無伝達部および１つ以上の第２の連結部を形成し、前記第１および第２の第２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の第２起歪部と前記第２の第２起歪部とは、各有底穴が軸回りに９０度の角度をなし、且つこの第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、前記各有底穴が前記第１および第２の第１起歪部の前記各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するように配置され、前記第２の連結部を残して前記第１および第２の第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の第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３のひずみゲージは、前記第１の第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３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３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、前記第２のひずみゲージは、前記第２の第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４のひずみゲージは、前記第２の第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２および第４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２および第４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、前記第１のひずみゲージは、前記第１の第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３のひずみゲージは、前記第１の第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３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第１のせん断荷重を第１および第３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、そして前記第２のひずみゲージは、前記第２の第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４のひずみゲージは、前記第２の第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２および第４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前記第１のせん断荷重に対して軸回りに９０度回転した横軸方向の第２のせん断荷重を第２および第４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、前記被測定軸に対するねじれトルクの軸トルク、および任意の横軸方向のせん断荷重を測定することを特徴とする請求項１に記載の軸グリップセンサ。 - 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、該中間部に前記第１および第２の第１起歪部、応力無伝達部および１つ以上の第１の連結部を形成し、前記第１および第２の第１起歪部は、外周面側から所定深さの有底穴を形成して、これら第１の第１起歪部と前記第２の第１起歪部とは、各有底穴が軸回りに９０度の角度をなして配置され、前記第１の連結部を残して前記第１および第２の第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、該中間部に前記第１および第２の第２起歪部、応力無伝達部および１つ以上の第２の連結部を形成し、前記第１および第２の第２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の第２起歪部と前記第２の第２起歪部とは、各有底穴が軸回りに９０度の角度をなし、且つこの第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、前記各有底穴が前記第１および第２の第１起歪部の前記各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するように配置され、前記第２の連結部を残して前記第１および第２の第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の第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３のひずみゲージは、前記第１の第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３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３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、前記第２のひずみゲージは、前記第２の第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４のひずみゲージは、前記第２の第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２および第４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２および第４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、前記第１のひずみゲージは、前記第１の第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３のひずみゲージは、前記第１の第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３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第１のせん断荷重を第１および第３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、前記第２のひずみゲージは、前記第２の第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４のひずみゲージは、前記第２の第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２および第４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前記第１のせん断荷重に対して軸回りに９０度回転した横軸方向の第２のせん断荷重を第２および第４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、前記第２のひずみゲージは、前記第１の第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、且つ前記第４のひずみゲージは、前記第２の第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２および第４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の第１起歪部および第１の第２起歪部の各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸回りの第１の曲げモーメントを第２および第４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、そして前記第１のひずみゲージは、前記第１の第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３のひずみゲージは、前記第１の第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３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２の第１起歪部および第２の第２起歪部の各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸回りで、前記第１の曲げモーメントに対して軸回りに９０度回転した方向の第２の曲げモーメントを第１および第３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、
前記被測定軸に沿う縦軸方向の荷重、前記被測定軸に対するねじれトルクの軸トルク、任意の横軸方向のせん断荷重、および任意の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１に記載の軸グリップセンサ。 - 請求項３の軸グリップセンサにおける前記被測定軸に沿う縦軸方向の荷重を検出する構成、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検出する構成、前記被測定軸に対して前記縦軸方向に直交し且つ前記第１の第１起歪部および第１の第２起歪部の各有底穴の底面に平行な横軸方向から荷重が加わった際の第１のせん断荷重を検出する構成、前記被測定軸に対して前記縦軸方向に直交し且つ前記第２の第１起歪部および第２の第２起歪部の各有底穴の底面に平行な横軸方向から荷重が加わった際の前記第１のせん断荷重に対して軸回りに９０度回転した横軸方向の第２のせん断荷重を検出する構成、前記第１の第１起歪部および第１の第２起歪部の各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸回りの第１の曲げモーメントを検出する構成、および前記第２の第１起歪部および第２の第２起歪部の各有底穴の底面の中心を結ぶ横軸回りで、前記第１の曲げモーメントに対して軸回りに９０度回転した方向の第２の曲げモーメントを検出する構成のうちの、前記被測定軸に沿う縦軸方向の荷重を検出する構成、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検出する構成、前記被測定軸に対して前記縦軸方向に直交し且つ前記第１の第１起歪部および第１の第２起歪部の各有底穴の底面に平行な横軸方向から荷重が加わった際の第１のせん断荷重を検出する構成、および前記被測定軸に対して前記縦軸方向に直交し且つ前記第２の第１起歪部および第２の第２起歪部の各有底穴の底面に平行な横軸方向から荷重が加わった際の前記第１のせん断荷重に対して軸回りに９０度回転した横軸方向の第２のせん断荷重を検出する構成の４つの組み合わせを除く１つ〜５つの構成を用いて、前記縦軸方向の荷重、軸トルク、第１のせん断荷重、第２のせん断荷重、第１の曲げモーメント、および第２の曲げモーメントのうちの１つ〜５つを計測することを特徴とする軸グリップセンサ。
- 前記第１のセンサ部材の前記第１および第２の第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第１および第２の第２起歪部は、前記外周面側からの有底穴に代えて、内周面側から肉厚のほぼ中央部まで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〜第４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２〜請求項４のいずれか１項に記載の軸グリップセンサ。
- 前記第１のセンサ部材の前記第１および第２の第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第１および第２の第２起歪部は、前記外周面側から肉厚の中間部近傍までの有底穴に加えて、内周面側から肉厚の中央部近傍までの有底穴をそれぞれ形成して両有底穴の底面間に薄肉部を残し、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〜第４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２〜請求項４のいずれか１項に記載の軸グリップセンサ。
- 前記第１のセンサ部材の前記第１および第２の第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第１および第２の第２起歪部は、前記外周面側から肉厚のほぼ中央部までの有底穴に加えて、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て両有底穴の底面間に薄肉部を残し、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〜第４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２〜請求項４のいずれか１項に記載の軸グリップセンサ。
- 前記第１のセンサ部材の前記第１および第２の第１起歪部および前記第２のセンサ部材の前記第１および第２の第２起歪部は、前記第１〜第４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２〜請求項７のいずれか１項に記載の軸グリップセンサ。
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