JP3688707B2 - 力測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提条件に従っての、相互に平行した機械部品の間の力、好ましくは力のバイパス又は迂回路(force bypass)内における力を測定する力センサを備える力測定装置に関する。
上記のタイプの力測定装置は各種機械、特に機械工具、そして好ましくは力のバイパスにおける各種の力の測定に用いられる。力のバイパスにおける測定はCH-PS 476 990及びDE 27 36 373 Alで公知である。もしも力のバイパスでの測定が実行されたならば、力センサは各種の発生力の一部のみを測定しなければならないので、測定の範囲は相当広がり得る。
EP 0 433 535 Aで公知なように、少なくとも１つの力センサを備えて力のバイパスにおける測定を行う力測定装置は、２つの機械部品の間のポケット状凹部内に締結される。この目的のために、力測定装置には複数のウェッジ対が設けられており、これで力測定装置の据付けを可能とする一方、バイアスを提供している。しかしながら、公知の測定装置は、測定要素を伴うウェッジ対は約１６ｍｍの厚みを有するような構造的な高さを有しており、１２ｍｍの厚みを有する仕切プレート内に取付けることができない。一方、通常使用される仕切プレート或いはそれぞれの力測定プレートは１２ｍｍの厚みを有する。そうしたプレートは、例えば、工具或いは工程をモニターするように、回転機械における工具回転装置と工具キャリジとの間に据え付けられる。力測定装置を収容するために、仕切プレートはその内に形成された対応する凹部を有する。更に、公知の力測定装置は不都合にも、複数の構造的部品から構成されているので、それらの取付けには困難が伴う。公知の力測定装置の内の幾つかは、バイアス力を設けるために、機械部品に固定或いは同機械部品に支持させなければならない。また、これは簡単な取付け工程の点で望ましくはない。
本発明の目的は、低減された構造的高さを有する力測定装置であって、より簡単に取付け可能であり且つより多様な用途に適用される力測定装置を提供することである。
上記目的は請求項１の特徴によって解決される。
本発明が有益に提供するものは、第１測定ウェッジ内の力センサは、該力センサが第１測定ウェッジを越えて突出するように凹部内に組込まれ、第１当接面を形成する第１測定面と、該第１測定面に平行している、前記凹部内に支持された第１測定面とを備えており、上記第１測定ウェッジは、上記当接面とは反対側に第１の力伝達傾斜摺動面を備えており、第２の平坦な測定ウェッジは、上記第１摺動面に平行する第２の力伝達摺動面を備えると共に、該第２摺動面とは反対側に上記第１当接面に平行する第２当接面を備えており、上記測定ウェッジは、調整装置によって、相互に上記当接面上で平行変位可能であると共に、該調整装置を介して相互に連結されていることである。
そうした構造は、第１測定ウェッジが力センサよりも実質的に高くなる必要がない一方、第２測定ウェッジは平坦な形態を有することができるので、スペース節約型の構成が可能となっている。より相当に有益なことは、力測定装置は一体的に構成されることである。それによって、取付け工程は非常に便利な方法で行うことができると共に、順次容易に行うことができる。本発明の構造は、力センサによって決定される最小高さよりも実質的に大きくならない力測定装置の全高を可能としている。こうして、２つの機械部品の間の力を測定すべく、標準化された仕切プレートにも使用可能な、１２ｍｍの構造的な高さを有する力測定装置を提供することが可能である。
好ましいことに、第２測定ウェッジは少なくとも２つの側壁によって限定された凹部内に第１測定ウェッジを収容している。こうして、第２測定ウェッジの摺動面は、該第２測定ウェッジの上記第２当接面に同化或いは合併するまで延ばされることが可能である。この点に関して、側壁は安定性を増大する役割を果たすことによって、第２摺動面はそのテーパー状自由端が損傷から保護されている。こうしたタイプの水平又は左右方向に補強された摺動面は、最小壁厚の低減を可能とし、それによって、力測定装置の構造的高さの低減を可能としている。
調整装置は、好ましいことに、側壁に直交するように延在している横壁内に配置されており、最も好ましいことに、第２摺動面のより高い端部に配置されている。調整装置は、相互に平行する２つの機械部品の間におけるポケット状の凹部内においての当接面５，６の間にバイアスを設定することが可能である一方、該調整装置の各種要素を機械部品１０，１２に支持させる必要がない。
摺動面の傾斜角度は約３°から約９°であり、好ましくは約６°である。
測定ウェッジを２つの側壁及び少なくとも１つの横壁によって限定或いは画成される凹部内に挿入することによる有益性は、小型化の構造的要素であるにも拘らず、大きな程度まで負荷をかけることが可能な、安定性ある堅牢な力測定装置が提供されることである。
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に従った力測定装置の断面図であり、
図２は上記力測定装置の後方端面図であり、
図３は図１に示された力測定装置の平面図であり、
図４は仕切板に対する力測定装置の取付け状態を示す概略図であり、
図５は２つの機械部品の間の凹部に締結された状態の力測定装置の概略図である。
力測定装置は、２つの協働する測定ウェッジ１，３と、該測定ウェッジ１，３の相互の平行変位９を許容する調整装置と、第１測定ウェッジ１の凹部１３内に組込まれた力センサ１８とから略々構成される。力センサを収容する凹部１３は、測定ウェッジ１のより高い部分に配置されており、力センサ１８は、第１測定面１１で測定ウェッジ１を越えて突出し且つその測定面１１で力測定装置の第１当接面５を形成している。その非負荷状態において、力センサ１８は当接面５に平行する測定ウェッジ１の上方面１９を越えて、最高許容圧縮に対応する程度まで突出して、該力センサ１８に対して過剰負荷安全装置を提供してもいる。当接面５は相互に平行する機械部品１０，１２の両面に平行して延在しており、その両者間で力が測定される。測定ウェッジ１の構造的高さは、力センサ１８の構造的高さよりも実質的に高くなる必要はない。故に、図１に示される測定ウェッジ１はそのサイズに関して、該測定ウェッジ１の下側における摺動面１５の傾斜が力センサ１８用の凹部１３に近接する位置まで延在する程度までに更に低減され得る。
図１及び図２において、力測定装置は分解された状態で示されている。
しかしながら、図２に示されるように、上方の測定ウェッジ１は下方の測定ウェッジ３に調整装置７，８を介して固定的に連結されているので、各パーツは取付け工程の間、ばらばらに分解され得ない。下方測定ウェッジ３は、横壁２及び２つの相互に平行する側壁４によって限定された凹部を備え、これで上方測定ウェッジ１の第１摺動面１５に平行する下方測定ウェッジ３の下方摺動面１６上に、該上方測定ウェッジ１を摺動自在に受けている。相互に平行する摺動面１５，１６の傾斜角度は、約３°から約９°であり、好ましくは約６°である。
調整装置は少なくとも１つの締め付けねじ７と、該少なくとも１つの締め付けねじ７に対応して設けられると共に測定ウェッジ１の移動方向９に平行した状態で横壁２を通って誘導される解放・押し付けねじ８とを備える。調整装置を使用することによって、上方測定ウェッジ１は力伝達摺動面１５，１６上を側壁４に平行した移動方向９に沿って変位することが可能であり、これによって、当接面５及び６の間の距離は変化し、機械部品１０，１２の間に所定のバイアス力を設定することができる。
力センサ１８の当接面５に平行して配設された第２測定ウェッジ３の下方当接面６は、機械部品１２上に支持される。横壁２とは反対の端部では、両側壁４が下方測定ウェッジ３に充分な安定性を与えているので、下方測定ウェッジ３の摺動面は下方当接面６へ密接に誘導され得る。
力センサ１８用のケーブル接続は、好ましくは、上方測定ウェッジ１の短い端辺の一方の外側に導かれている。
力センサ１８は、一次元、二次元、或いは三次元の力測定要素を備えることができる。
３Ｄ（三次元）クォーツ測定要素を用いれば、機械部品の構造或いは力バイパス測定原理(force bypass measuring principle)に応じた装置において、準静的及び動的張力測定、各圧縮測定を行うことが可能である。
図４は、複数の凹部２６が形成され且つ上方及び下方の開口部が設けられた仕切プレート２４に対する力測定装置の取付けを図示している。
図５は２つの機械要素１０，１２の間のポケット形状凹部２５に対する力測定装置の取付けを図示している。

Claims (7)

1. 相互に平行する機械部品（１０，１２）の間のポケット形状凹部（２５）における力を測定する力センサ（１８）を備える力測定装置であって、
   相互間の直角方向距離が調整可能である相互に平行する当接面（５，６）と、調整装置（７，８）によって相互に連結された２つの測定ウェッジ（１．３）を備える測定ウェッジ対の組み合わせ体（１，２，３）とを備え、
   前記第１測定ウェッジ（１）は前記調整装置（７，８）によって第２測定ウェッジ（３）上を平行変位して、前記当接面（５，６）の間の距離を調整し、
   前記測定ウェッジ対の組み合わせ体（１，２，３）と前記力センサ（１８）は、機械部品へ固定することなく前記ポケット形状凹部（２５）内に締め付けられる
   力測定装置において、
   前記力センサは、前記測定ウェッジ対の組み合わせ体と一体的に構成されて、第１測定ウェッジ（１）内に組込まれており、
   第１測定面（１１）を備える力センサ（１８）は、前記測定ウェッジ（１）を越えて突出すると共に第１当接面（５）を形成し、前記測定ウェッジ（１）内で、当該第１測定面に平行している第２測定面（１４）によって支持されている
   ことを特徴とする力測定装置。
2. 前記力センサ（１８）は前記測定ウェッジ（１）内に形成された凹部（１３）内に配置されており、該凹部（１３）は、前記測定ウェッジ（１）の相対的に高さが高い側の領域内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の力測定装置。
3. 前記第２測定ウェッジ（３）には前記第１測定ウェッジ（１）を収容するための凹部（１７）が形成され、該凹部は、前記摺動面（１５，１６）の側方に延在している２つの側壁（４）によって限定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の力測定装置。
4. 前記第２測定ウェッジ（３）内の前記凹部（１７）は、前記側壁（４）に繋がった横壁（２）によって更に限定されており、該横壁は、前記第１測定ウェッジ（１）と協働する前記調整装置（７，８）を配備していることを特徴とする請求項３に記載の力測定装置。
5. 前記力センサ（１８）は複数の圧電集積クォーツプレート（２０）を備えて、一次元、相互に直交する二次元或いは三次元の力測定を可能としていることを特徴とする請求項１乃至４の内の何れか一項に記載の力測定装置。
6. 前記摺動面（１５，１６）の前記当接面（５，６）に対する傾斜角度は３°から９°であることを特徴とする請求項１乃至５の内の何れか一項に記載の力測定装置。
7. 前記力センサ（１８）への接続ケーブル（２２）は上方の測定ウェッジ（１）の短い端辺の一方の外側に導かれていることを特徴とする請求項１乃至６の内の何れか一項に記載の力測定装置。

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