JP4133525B2 - 着脱型センサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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利用可能な着脱型センサに係り、特に、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被測定体（円柱体）の側周面に設置され、被測定体のひずみを摩擦を介してひずみゲージにより計測する着脱型センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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、円柱状の被測定体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、下記の特許文献１および特許文献２に記載のものがある。
【特許文献１】
米国特許第５，６１６，８４７号公報
この特許文献１に示されたものは、円柱状の被測定体の外周側面に装着され、摩擦を介して被測定体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、円柱状の被測定体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体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、被測定体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、被測定体の膨張および収縮等を圧力検出センサにて検出する。
【０００５】
【特許文献２】
特開２００２−１８８９７０号公報
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として、特許文献２に記載のものもある。
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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献１に示されたタイバーセンサは、円柱状の被測定体の外周面に装着し、前記被測定体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体であれば、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、被測定体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、個々の被測定体に装着してから厳密な校正作業を行なうか、被測定体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、装着状態での校正を一層厳密に行なう必要がある。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、着脱に際して被測定体の分解や追加的な加工の必要がなく、載荷時にも容易に着脱することができ、繰り返し使用に際しても正確な計測値を検出可能な着脱型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、載荷の有無にかかわらず被測定体に対して容易に且つ繰り返し着脱することが可能で、しかも簡単な構成で煩雑な校正作業を必要とせずに取付け誤差が少なく高精度な荷重制御を行なうことができる着脱型センサを提供することにある。
本発明の請求項２の目的は、特に、ひずみゲージを保護し被測定体のひずみを効率よくひずみゲージに伝達し得る着脱型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、被測定体の曲げ変形による影響を受けずに高精度で安定な計測を可能とする着脱型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、高出力が得られると共に温度特性が良好な着脱センサを提供することにある。
【０００８】
本発明の請求項５の目的は、特に、取扱いが容易な着脱型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、製造および組み立てが容易な着脱型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、良好な性能を得ることが可能な構成の着脱型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、良好な性能を得ることが可能な他の構成の着脱型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、安定な性能を得ることが可能な着脱型センサを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した本発明に係る着脱型センサは、上述した目的を達成するために、
各々ほぼ半円弧状をなし、両者を所定の間隔を存してリング状に対向配置した際の内径が円柱状の被測定体の外径よりも若干大きくなるように形成されるとともに、各半円弧状のほぼ中央部に、内面側に開口する所定深さのブロック受け穴および前記半円弧の軸方向が垂直に交わる端面に開口し且つ内部において前記ブロック受け穴と連通するレセプタクル穴を有する第１および第２の半リング部材と、
各々弾性体からなり、前記第１および第２の半リング部材の前記各ブロック受け穴にそれぞれ先端を突出させた状態で装填され、前記第１および第２の半リング部材を前記所定間隔で対向配置して前記被測定体の外周に装着した際に該被測定体により押圧されて圧縮されるとともに、該突出端面から前記レセプタクル穴への連通部に至る通孔が形成されてなる第１および第２の弾性ブロックと、
各々直交する２方向のゲージ部が形成されてハーフブリッジを構成するシート状ひずみゲージからなり、前記第１および第２の弾性ブロックの突出側端面に配設される第１および第２のひずみゲージと、
前記第１および第２の半リング部材の各半円弧状の両端部を突き合わせて前記第１および第２の半リング部材をリング状に対向配置し、各半円弧状の両端部近傍においてそれぞれ前記第１および第２の半リング部材を結合して締め付ける第１および第２の結合手段と、
前記第１および第２の半リング部材の結合部にそれぞれ前記所定の間隔を確保すべく介挿される少なくとも各１枚以上の第１および第２のスペーサーと、
各々前記第１および第２の弾性ブロックの通孔を介して前記第１および第２のひずみゲージに接続されて、前記第１および第２の半リング部材の前記レセプタクル穴に装填され、前記第１および第２のひずみゲージを外部に接続するケーブルに結合するための第１および第２のレセプタクルと
を具備することを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載した本発明に係る着脱型センサは、請求項１の着脱型センサにおいて、
各々前記第１および第２のひずみゲージを挟んで前記第１および第２の弾性ブロックを覆い、各周縁部において前記第１および第２の半リング部材のブロック受け穴の開口部周囲に接着される第１および第２の保護箔を有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着脱型センサは、請求項１または請求項２の着脱型センサにおいて、
前記第１および第２の半リング部材を対向配置して形成したリング状の内周における１８０°異なる位置に各ブロック受け穴を配設し、
且つ前記第１および第２のレセプタクルを介して前記第１および第２のひずみゲージの各ゲージ部をフルブリッジ接続する計測回路をさらに具備することを特徴としている。
【００１１】
請求項４に記載した本発明に係る着脱センサは、請求項１〜３のいずれか１項の着脱センサにおいて、前記第１および第２のひずみゲージは、互いに直交する少なくとも１対のひずみゲージ素子からなり、それぞれ同一方向に沿って添着される少なくとも２枚のひずみゲージ素子同士をブリッジ回路の対辺にそれぞれ接続し、それと直交する方向に沿って添着される少なくとも２枚のひずみゲージ素子同士を、前記ブリッジ回路の隣接する対辺にそれぞれ接続してフルブリッジ回路を形成し、単軸ゲージ素子をもってブリッジ回路を形成した場合に比べ、ポアッソン比分の出力増大を得るように構成した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着脱型センサは、請求項１〜請求項４のいずれか一項の着脱型センサにおいて、
前記第１および第２の半リング部材を所定範囲で位置拘束せずに連結するフレキシブルな連結部材をさらに具備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着脱型センサは、請求項１〜請求項５のうちのいずれか１項の着脱型センサにおいて、
前記第１および第２の半リング部材の前記ブロック受け穴が、前記円弧状の半径方向を軸とする円筒状をなし、且つ前記第１および第２の弾性ブロックが、前記円筒状よりも若干小径の円柱状をなすことを特徴としている。
【００１２】
請求項７に記載した本発明に係る着脱型センサは、請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項の着脱型センサにおいて、
前記第１および第２の弾性ブロックが、シリコーンゴムからな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着脱型センサは、請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項の着脱型センサにおいて、
前記第１および第２の弾性ブロックが、ウレタンゴムからな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着脱型センサは、請求項２〜請求項８のうちのいずれか１項に記載の着脱型センサにおいて、
前記第１および第２の保護箔が、ステンレス箔からなることを特徴としている。
【００１３】
【作用】
すなわち、本発明の請求項１による着脱型センサは、各々ほぼ半円弧状をなし、両者を所定の間隔を存してリング状に対向配置した際の内径が柱状の被測定体の外径よりも若干大きくなるように形成されるとともに、各半円弧状のほぼ中央部に、内面側に開口する所定深さのブロック受け穴および前記半円弧の軸方向が垂直に交わる端面に開口し且つ内部において前記ブロック受け穴と連通するレセプタクル穴を有する第１および第２の半リング部材と、各々弾性体からなり、前記第１および第２の半リング部材の前記各ブロック受け穴にそれぞれ先端を突出させた状態で装填され、前記第１および第２の半リング部材を前記所定間隔で対向配置して前記被測定体の外周に装着した際に該被測定体により押圧されて圧縮されるとともに、該突出端面から前記レセプタクル穴への連通部に至る通孔が形成されてなる第１および第２の弾性ブロックと、各々直交する２方向のゲージ部が形成されてハーフブリッジを構成するシート状ひずみゲージからなり、前記第１および第２の弾性ブロックの突出側端面に配設される第１および第２のひずみゲージと、前記第１および第２の半リング部材の各半円弧状の両端部を向き合わせて前記第１および第２の半リング部材をリング状に対向配置し、各半円弧状の両端部近傍においてそれぞれ前記第１および第２の半リング部材を結合して締め付ける第１および第２の結合手段と、前記第１および第２の半リング部材の結合部にそれぞれ前記所定の間隔を確保すべく介挿される少なくとも各１枚以上の第１および第２のスペーサーと、各々前記第１および第２の弾性ブロックの通孔を介して前記第１および第２のひずみゲージに接続されて、前記第１および第２の半リング部材の前記レセプタクル穴に装填され、前記第１および第２のひずみゲージを外部に接続するケーブルに結合するための第１および第２のレセプタクルとを具備して構成する。
【００１４】
このような構成により、着脱に際して被測定体の分解や追加的な加工の必要がなく、載荷時にも容易に着脱することができ、繰り返し使用も可能で、特に、載荷の有無にかかわらず被測定体に対して容易に且つ繰り返し着脱することが可能で、しかも簡単な構成で煩雑な校正作業を必要とせずに高精度な荷重制御を行なうことが可能となる。
また、本発明の請求項２による着脱型センサは、請求項１の着脱型センサであって、各々前記第１および第２のひずみゲージを挟んで前記第１および第２の弾性ブロックを覆い、各周縁部において前記第１および第２の半リング部材のブロック受け穴の開口部周囲に接着される第１および第２の保護箔を有する。
このような構成により、特に、ひずみゲージを保護し、被測定体のひずみを効率よくひずみゲージに伝達することが可能となる。
【００１５】
本発明の請求項３による着脱型センサは、請求項１または請求項２の着脱型センサであって、前記第１および第２の半リング部材を対向配置して形成したリング状の円周における１８０°異なる位置に各ブロック受け穴を配設し、且つ前記第１および第２のレセプタクルを介して前記第１および第２のひずみゲージの各ゲージ部をフルブリッジ接続する計測回路をさらに具備する。
このような構成により、特に、被測定体の曲げ変形による影響を受けずに高精度で安定な計測を行なうことが可能となる。
本発明の請求項４による着脱型センサは、請求項１〜３のいずれか１項に記載の着脱型センサであって、前記第１および第２のひずみゲージは、互いに直交する少なくとも１対のひずみゲージ素子からなり、それぞれ同一方向に沿って添着される少なくとも２枚のひずみゲージ素子同士をブリッジ回路の対辺にそれぞれ接続し、それと直交する方向に沿って添着される少なくとも２枚のひずみゲージ素子同士を、前記ブリッジ回路の隣接する対辺にそれぞれ接続してフルブリッジ回路を形成し、単軸ゲージ素子をもってブリッジ回路を形成した場合に比べ、ポアッソン比分の出力増大を得るように構成したので、このような構成により、特に、単軸ゲージ素子からなるブリッジ（ハーフブリッジ）回路を形成した場合に比べ、１．３倍の出力を得ることができる。
【００１６】
本発明の請求項５による着脱型センサは、請求項１〜請求項４のいずれか一項の着脱型センサであって、前記第１および第２の半リング部材を所定範囲で位置拘束せずに連結するフレキシブルな連結部材をさらに具備する。
このような構成により、特に、取扱いが容易となる。
本発明の請求項６による着脱型センサは、請求項１〜請求項５のうちのいずれか１項の着脱型センサであって、前記第１および第２の半リング部材の前記ブロック受け穴が、前記円弧状の半径方向を軸とする円筒状をなし、且つ前記第１および第２の弾性ブロックが、前記円筒状よりも若干小径の円柱状をなす。
このような構成により、特に、製造および組み立てが容易となる。
【００１７】
本発明の請求項７による着脱型センサは、請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項の着脱型センサであって、前記第１および第２の弾性ブロックが、シリコーンゴムからなる。
このような構成により、特に、耐久性に優れ、且つ良好な性能を得ることが可能となる。
本発明の請求項８による着脱型センサは、請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項の着脱型センサであって、前記第１および第２の弾性ブロックが、ウレタンゴムからなる。
このような構成によっても、特に、良好な性能を得ることが可能となる。
本発明の請求項９による着脱型センサは、請求項２〜請求項８のうちのいずれか１項に記載の着脱型センサであって、前記第１および第２の保護箔が、ステンレス箔からなる。
このような構成により、特に、耐久性に優れ、高精度で安定な性能を得ることが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
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に係る着脱型センサを詳細に説明する。
図１〜図７は、本発明の一つの実施の形態に係る着脱型センサの全体または各部構成を示している。図１は、着脱型センサの外観構成を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は、側面図である。図２〜図７は、各部を詳細に示す図である。図２は、図１の（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。図３および図４は、弾性ブロックを示す図であり、図３の（ａ）は、正面図、（ｂ）は、側面図、図４は、斜視図である。図５は、半リング部材およびその部材に装着されたゴムブロックの構成を示す斜視図である。図６は、ひずみゲージのゲージパターンの概略を模式的に示す図であり、図７は、ひずみゲージの接続の一例を示す模式的回路図である。
【００１９】
図１および図２に示す着脱型センサは、第１の半リング部材１Ａ、第２の半リング部材１Ｂ、第１のレセプタクル２Ａ、第２のレセプタクル２Ｂ、第１の結合手段としての第１のボルト３ａ、第２の結合手段としての第２のボルト３ｂ、第１のスペーサー４ａ、第２のスペーサー４ｂ、連結部材としてのチェーン５、第１の小ねじ６Ａ、第２の小ねじ６Ｂ、第１の弾性ブロックとしての第１のゴムブロック７Ａ、第２の弾性ブロックとしての第２のゴムブロック７Ｂ、第１のひずみゲージ８Ａ、第２のひずみゲージ８Ｂ、第１の保護箔９Ａ、第２の保護箔９Ｂ、第１の接着層１０Ａおよび第２の接着層１０Ｂを具備している。
なお、これら各部の説明において、対をなして２つずつ設けられている各部については、一方だけが図示されている場合もあるが、理解を容易ならしめるため、図示されているものと実質的に同様の図示されていない部分についても各対応する参照符号を付して説明している。
【００２０】
第１の半リング部材１Ａおよび第２の半リング部材１Ｂは、各々ほぼ半円弧状をなし、両者を所定の間隔を存してリング状に対向配置した際の内径が円柱状の被測定体の外径よりも若干大きく形成される。これら第１の半リング部材１Ａおよび第２の半リング部材１Ｂは、各半円弧状のほぼ中央部に、図２の断面図に示すように、内周面側に開口する所定深さのブロック受け穴１Ａａおよび１Ｂａをそれぞれ有し、且つこれらブロック受け穴１Ａａおよび１Ｂａの近傍に前記半円弧の軸方向が垂直に交わる端面に開口し且つ内部において前記ブロック受け穴１Ａａおよび１Ｂａにそれぞれ連通孔１Ａｃおよび１Ｂｃを介して連通するレセプタクル穴１Ａｂおよび１Ｂｂを有する。第１の半リング部材１Ａの半円弧状の両端部には、第２の半リング部材１Ｂとの連結用の第１および第２のボルト３ａおよび３ｂのねじ部を挿通する通孔１Ａｃ（および１Ｂｃ）と、ボルト３ａおよび３ｂの頭部を受ける凹部および平坦部が形成されている。第２の半リング部材１Ｂの半円弧状の両端部には、第１および第２のボルト３ａおよび３ｂの先端側ねじ部を螺合させるねじ穴が形成されている。なお、この場合、第１の半リング部材１Ａの両端部に通孔１Ａｃ（および１Ｂｃ）および平坦部を形成し且つ第２の半リング部材１Ｂの両端部にねじ穴を形成するようにしたが、半円弧状の一端部に通孔１Ａｃ（および１Ｂｃ）および平坦部を形成し、他端部にねじ穴を形成するようにすれば、２つの半リング部材をほぼ同一形状とすることができ、ボルトの螺装の向きおよびレセプタクル穴の開口方向は逆方向となるが、半リング部材の量産性を向上させることができる。
【００２１】
第１のレセプタクル２Ａおよび第２のレセプタクル２Ｂは、図２の断面図に示されるように、第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂのレセプタクル穴１Ａｂおよび１Ｂｂにそれぞれ装填され、各々第１および第２のひずみゲージ８Ａおよび８Ｂに接続される。すなわち、第１および第２のレセプタクル２Ａおよび２Ｂは、第１および第２のひずみゲージ８Ａおよび８Ｂを外部に接続するケーブルにプラグによって着脱可能に結合される。
第１のボルト３ａおよび第２のボルト３ｂは、第１の結合手段および第２の結合手段を構成し、第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂの各半円弧状の両端部を向き合わせて、これら第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂをリング状に対向配置した状態で、前記各半円弧状の両端部近傍においてそれぞれ第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂを結合して締め付けるために用いられる。第１のスペーサー４ａおよび第２のスペーサー４ｂは、それぞれ第１のボルト３ａおよび第２のボルト３ｂによる第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂの結合部に少なくとも各１枚以上介挿して、それぞれ前記所定の間隔を確保する。すなわち、第１および第２のボルト３ａおよび３ｂは、それぞれ第１の半リング部材１Ａの通孔１Ａｃ（および１Ｂｃ）に挿通し、さらに第１および第２のスペーサー４ａおよび４ｂに挿通して、第２の半リング部材１Ｂのねじ穴に螺合させて締め付けることにより、第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂを所定間隔にてリング状に連結する。
【００２２】
チェーン５は、第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂを所定範囲で位置拘束せずに連結するフレキシブルな連結部材を構成する。すなわち、該チェーン５の一端は、第１の小ねじ６Ａにより第１の半リング部材１Ａの半円弧状の一端部の近傍に螺着固定され、チェーン５の他端は、前記一端部に対応する第２の半リング部材１Ｂの一端部に第２の小ねじ６Ｂにより螺着固定される。チェーン５は、第１および第２のボルト３ａおよび３ｂを用いた第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂの分離および結合、並びにそれによる被測定体への装着および脱離操作を阻害しない充分な長さを有するとともに、第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂの別離による紛失等を効果的に防止する。
【００２３】
第１のゴムブロック７Ａおよび第２のゴムブロック７Ｂは、各々例えばシリコーンゴムまたはウレタンゴム等のような弾性体からなり、図２に示されるように、第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂの各ブロック受け穴１Ａａおよび１Ｂａにそれぞれ先端の一部分を突出させた状態で装填される第１および第２の弾性ブロックをそれぞれ構成し、第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂを前記所定間隔で対向配置して被測定体の外周に装着した際に該被測定体により押圧されて圧縮されて用いられる。すなわち、これら第１のゴムブロック７Ａおよび第２のゴムブロック７Ｂは、図３（ａ）に示す正面図、図３（ｂ）に示す側面図、並びに図４に示す斜視図のように、短寸円柱状の一端面周縁部に面取りを形成して台形をなす円柱体を呈し、さらに、例えば、中心軸から若干ずれた個所を軸とほぼ平行に貫通する通孔７Ａａ（および７Ｂａ）を形成して、前記突出端面からそれぞれレセプタクル穴１Ａｂおよび１Ｂｂへの連通孔１Ａｃおよび１Ｂｃへの連通路とする。
【００２４】
さらに、図２に示されるように、第１のひずみゲージ８Ａおよび第２のひずみゲージ８Ｂが、それぞれ第１のゴムブロック７Ａおよび第２のゴムブロック７Ｂの台形をなす前記突出端面に配置される。これら第１のひずみゲージ８Ａおよび第２のひずみゲージ８Ｂは、それぞれ図６に示すように、第１の方向についてのゲージ長のひずみゲージ素子としてのゲージ抵抗グリッド部ＲＡ１およびＲＢ１とそれと直交する第２の方向についてのゲージ長のひずみゲージ素子としてのゲージ抵抗グリッド部ＲＡ２およびＲＢ２を含むハーフブリッジを構成するゲージパターンが形成されている。この場合、第１および第２のひずみゲージ８Ａおよび８Ｂは、例えば、ゲージ抵抗グリッド部ＲＡ１およびＲＢ１の第１の方向を第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂによるリング状の軸方向に対応させて配置される。第１および第２のひずみゲージ８Ａおよび８Ｂは、それぞれブロック受け穴１Ａａおよび１Ｂａに装填された第１および第２のゴムブロック７Ａおよび７Ｂの通孔７Ａａおよび７Ｂａを介し、連通孔１Ａｃおよび１Ｂｃを介してレセプタクル穴１Ａｂおよび１Ｂｂに装填された第１および第２のレセプタクル２Ａおよび２Ｂに接続される（図２参照）。
【００２５】
第１のゴムブロック７Ａおよび第２のゴムブロック７Ｂの前記突出端面と、第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂの各ブロック受け穴１Ａａおよび１Ｂａの開口部の周囲とを、それぞれステンレス箔のような金属箔等からなる第１の保護箔９Ａおよび第２の保護箔９Ｂによって覆う。第１の保護箔９Ａおよび第２の保護箔９Ｂの周縁部は、それぞれ第１の接着層１０Ａおよび第２の接着層１０Ｂによって、第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂの各ブロック受け穴１Ａａおよび１Ｂａの開口部の周囲に接着している。
上述のように構成した着脱型センサを用いる計測に際しては、円柱状の被測定体としての、例えば射出成型機の金型の圧着用の個々のタイバー等の周囲側面に第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂを両側から挟んで配置し、半リング部材１Ａと１Ｂの間に第１および第２のスペーサー４ａおよび４ｂをそれぞれ挟んで、第１および第２のボルト３ａおよび３ｂで締め付けて半リング部材１Ａと１Ｂを連結する。このとき、第１の半リング部材１Ａと第２の半リング部材１Ｂとの相互間の間隔は、第１および第２のスペーサー４ａおよび４ｂによって決定される。
【００２６】
したがって、予めタイバー等の外径寸法に応じて適正な厚みのスペーサー４ａおよび４ｂを選定しておくことにより、第１の半リング部材１Ａと第２の半リング部材１Ｂの締め付け結合によって、ゴムブロック７Ａおよび７Ｂの突出端部表面を適正な面圧で圧縮し、保護箔９Ａおよび９Ｂを介してひずみゲージ８Ａおよび８Ｂをタイバー等に適正に押圧させることができる。このような構成の着脱型センサは、予め被計測体の円柱の外径が正確にわかっている場合には、装着後に校正作業を行なう必要がなく、また、あまり安定しないトルクレンチなどを用いることなく、容易に高精度の計測が可能となる。しかも、この着脱型センサは、被測定体に対する着脱も容易であり、保守作業や取扱いも簡単であり、しかも安価に製造することができる。
次に、このようにタイバー等に装着した着脱型センサによる検出のメカニズムについて説明する。
タイバー等に圧縮力または引張り力の負荷が加わると、タイバー等は外径が増大または減少する。このタイバー等の外径の変化は、摩擦によって、保護箔９Ａおよび９Ｂを介してゴムブロック７Ａおよび７Ｂにそれぞれ伝達され、これらゴムブロック７Ａおよび７Ｂの変形がそれぞれ摩擦によってひずみゲージ８Ａおよび８Ｂに伝達される。
【００２７】
ひずみゲージ８Ａおよび８Ｂの変形は、ゲージリードとレセプタクル２Ａおよび２Ｂとを介して外部に導出され、図７に示すようなフルブリッジ回路として計測に供される。この場合、レセプタクル２Ａおよび２Ｂは、連結された第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂからなるフランジ状部分の一方の共通の端面に軸方向に平行に配設されるので、接続プラグを介しての外部への接続ケーブルの引き出し方向が軸方向に平行な同一方向となり、引き出しに必要なスペースが、タイバー等の外周近傍の周囲部分のみで済み、外周方向に特別なスペースを確保する必要も無くなる。
第１および第２のボルト３ａおよび３ｂを外してタイバー等から第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂを分解して取り外した状態でも、第１の半リング部材１Ａと第２の半リング部材１Ｂは、第１および第２のボルト３ａおよび３ｂによる２個所の連結部の一方の対応する端部近傍に小ねじ６Ａおよび６Ｂで両端が固定されたチェーン５により連結されているので、第１の半リング部材１Ａと第２の半リング部材１Ｂとがばらばらに分離してしまうこともなく、一方が紛失してしまうこともない。
【００２８】
なお、第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂの第１および第２のブロック受け穴１Ａａおよび１Ｂａは、円弧状の半径方向を軸とする円筒状をなし、第１および第２のゴムブロック７Ａおよび７Ｂは、ブロック受け穴１Ａａおよび１Ｂａに挿入し得るようにそれらよりも若干小径とした円柱状をなしている。このため、半リング部材１Ａおよび１Ｂ、並びにゴムブロック７Ａおよび７Ｂの製造に際して、ブロック受け穴１Ａａおよび１Ｂａ、並びにゴムブロック７Ａおよび７Ｂを容易に且つ高精度に加工することができる。
また、第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂの各ブロック受け穴１Ａａおよび１Ｂａの位置、つまり第１および第２のひずみゲージ８Ａおよび８Ｂの配設位置は、望ましくは、リング状の円周における対称位置、すなわち１８０°異なる位置に配置し、第１および第２のレセプタクル２Ａおよび２Ｂを介して第１および第２のひずみゲージ８Ａおよび８Ｂの各ゲージ抵抗グリッドＲＡ１、ＲＡ２、ＲＢ１およびＲＢ２を図７に示すようにフルブリッジ接続して外部回路に接続し、計測回路を構成する。
【００２９】
すなわち、第１のひずみゲージ８Ａおよび第２のひずみゲージ８Ｂは、互いに直交するゲージ抵抗グリッド部（ひずみゲージ素子）ＲＡ１、ＲＡ２およびＲＢ１、ＲＢ２からなり、例えば、被測定体に対し軸方向に沿って添着される少なくとも２枚のゲージ抵抗グリッド部（ひずみゲージ素子）ＲＡ１とＲＢ１をブリッジ回路の対辺にそれぞれ接続する。また、これらゲージ抵抗グリッド部ＲＡ１とＲＢ１に直交する方向（内周方向）に沿って添着される少なくとも２枚のゲージ抵抗グリッド部ＲＡ２とＲＢ２をブリッジ回路の隣接する対辺にそれぞれ接続する。このようにしてフルブリッジ回路を形成することにより、温度特性も良好で、被測定体の曲げ変形による影響を効果的にキャンセルすることができ、高精度で、しかもポアッソン比に相当する高い出力感度を得ることが可能となる。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、２つのほぼ半円弧状をなす半リング部材を結合手段をもって一体的に組合せて使用する一体組合せ型センサとなしてあるため、着脱に際して被測定体の分解や追加的な加工の必要がなく、載荷時にも容易に着脱することができ、繰り返し使用も可能な着脱型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の着脱型センサによれば、各々ほぼ半円弧状をなし、両者を所定の間隔を存してリング状に対向配置した際の内径が柱状の被測定体の外径よりも若干大きくなるように形成されるとともに、各半円弧状のほぼ中央部に、内面側に開口する所定深さのブロック受け穴および前記半円弧の軸方向が垂直に交わる端面に開口し且つ内部において前記ブロック受け穴と連通するレセプタクル穴を有する第１および第２の半リング部材と、各々弾性体からなり、前記第１および第２の半リング部材の前記各ブロック受け穴にそれぞれ先端を突出させた状態で装填され、前記第１および第２の半リング部材を前記所定間隔で対向配置して前記被測定体の外周に装着した際に該被測定体により押圧されて圧縮されるとともに、該突出端面から前記レセプタクル穴への連通部に至る通孔が形成されてなる第１および第２の弾性ブロックと、各々直交する２方向のゲージ部が形成されてハーフブリッジを構成するシート状ひずみゲージからなり、前記第１および第２の弾性ブロックの突出側端面に配設される第１および第２のひずみゲージと、前記第１および第２の半リング部材の各半円弧状の両端部を突き合わせて前記第１および第２の半リング部材をリング状に対向配置し、各半円弧状の両端部近傍においてそれぞれ前記第１および第２の半リング部材を結合して締め付ける第１および第２の結合手段と、前記第１および第２の半リング部材の結合部にそれぞれ前記所定の間隔を確保すべく介挿される少なくとも各１枚以上の第１および第２のスペーサーと、各々前記第１および第２の弾性ブロックの通孔を介して前記第１および第２のひずみゲージに接続されて、前記第１および第２の半リング部材の前記レセプタクル穴に装填され、前記第１および第２のひずみゲージを外部に接続するケーブルに結合するための第１および第２のレセプタクルとを具備して構成したことにより、次のような効果が得られる。
【００３１】
第1に、被測定体を分解、切断を伴うことなく、しかも被測定体への載荷時でも容易、確実、安定的に装着することができ、第２に、被測定体の曲げ変形による影響を効果的にキャンセルでき、高い出力感度を得ることができ、第３に、被測定体の側面方向へのレセプタクルやケーブルがセンサの側周方向への突出がないため、その分、センサの側周方向への突出量が少なく、コンパクト化を実現することができ、第４に、一対の半リング部材を被測定体に装着するのに、トルクレンチのような道具を用いずとも、それ以上に適正な圧力で装着することができ、延いては被測定体の側周面に生ずるひずみを忠実且つ高精度に検出することができ、第５に、簡単な構成で安価に製造することができる。
また、本発明の請求項２の着脱型センサによれば、請求項１の着脱型センサにおいて、各々前記第１および第２のひずみゲージを挟んで前記第１および第２の弾性ブロックを覆い、各周縁部において前記第１および第２の半リング部材のブロック受け穴の開口部周囲に接着される第１および第２の保護箔を有するので、ひずみゲージが被測定体に直接触れないので、摩擦による損耗が無く、また、外気に直接触れないので、酸化等による絶縁抵抗の劣化等が防止され、しかも、保護箔が、被測定体のひずみを忠実にひずみゲージに伝達することができる。
【００３２】
本発明の請求項３の着脱型センサによれば、請求項１または請求項２の着脱型センサにおいて、前記第１および第２の半リング部材を対向配置して形成したリング状の円周における１８０°異なる位置に各ブロック受け穴を配設し、且つ前記第１および第２のレセプタクルを介して前記第１および第２のひずみゲージの各ゲージ部をフルブリッジ接続する計測回路をさらに具備することにより、特に、被測定体の曲げ変形による影響を受けずに高精度で安定な計測を行なうことが可能となる。
本発明の請求項４の着脱型センサによれば、請求項１〜４のいずれか１項の着脱型センサにおいて、前記第１および第２のひずみゲージは、互いに直交する少なくとも１対のひずみゲージ素子からなり、それぞれ同一方向に沿って添着される少なくとも２枚のひずみゲージ素子同士をブリッジ回路の対辺にそれぞれ接続し、それと直交する方向に沿って添着される少なくとも２枚のひずみゲージ素子同士を、前記ブリッジ回路の隣接する対辺にそれぞれ接続してフルブリッジ回路を形成し、単軸ゲージ素子をもってブリッジ回路を形成した場合に比べ、ポアッソン比分の出力増大を得るように構成したので、温度特性が良好で、被測定体の曲げ変形による影響を効果的にキャンセルすることができ、高精度で、しかもポアッソン比に相当する高い出力感度を得ることが可能となる。
【００３３】
本発明の請求項５の着脱型センサによれば、請求項１〜請求項４のいずれか１項の着脱型センサにおいて、前記第１および第２の半リング部材を所定範囲で位置拘束せずに連結するフレキシブルな連結部材をさらに具備することにより、特に、取扱いが容易となる。
本発明の請求項６の着脱型センサによれば、請求項１〜請求項５のうちのいずれか１項の着脱型センサにおいて、前記第１および第２の半リング部材の前記ブロック受け穴が、前記円弧状の半径方向を軸とする円筒状をなし、且つ前記第１および第２の弾性ブロックが、前記円筒状よりも若干小径の円柱状をなすことにより、特に、製造および組み立てが容易となる。
本発明の請求項７の着脱型センサによれば、請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項の着脱型センサにおいて、前記第１および第２の弾性ブロックが、シリコーンゴムからなることにより、特に、良好な性能を得ることが可能となる。
【００３４】
本発明の請求項８の着脱型センサによれば、請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項の着脱型センサにおいて、前記第１および第２の弾性ブロックが、ウレタンゴムからなることによっても、良好な性能を得ることが可能となる。
本発明の請求項９の着脱型センサによれば、請求項２〜請求項８のうちのいずれか１項に記載の着脱型センサにおいて、前記第１および第２の保護箔が、ステンレス箔からなることにより、特に、安定な性能を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施の形態に係る着脱型センサの外観構成を示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は、側面図である。
【図２】図１（ａ）に示す着脱型センサのＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図３】図１の着脱型センサのゴムブロックの詳細な形状を示しており、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、側面図である。
【図４】図３のゴムブロックの外観形状を示す斜視図である。
【図５】図１に示す着脱型センサを構成する第１の半リング部材（第２の半リング部材）の外観構成を示す斜視図である。
【図６】図１の着脱型センサに用いるひずみゲージのゲージパターンの概略を模式的に示す図である。
【図７】図１の着脱型センサにおける図６のひずみゲージの接続の一例を示す模式的回路図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ 半リング部材
１Ａａ（１Ｂａ） ブロック受け穴
１Ａｂ（１Ｂｂ） レセプタクル穴
１Ａｃ（１Ｂｃ） 連通孔
２Ａ，２Ｂ レセプタクル
３ａ，３ｂ ボルト
４ａ，４ｂ スペーサー
５ チェーン
６Ａ，６Ｂ 小ねじ
７Ａ，７Ｂ ゴムブロック
７Ａａ、７Ｂａ 通孔
８Ａ，８Ｂ ひずみゲージ
９Ａ，９Ｂ 保護箔
１０Ａ，１０Ｂ 接着層
１Ａａ，１Ｂａ ブロック受け穴
１Ａｂ，１Ｂｂ レセプタクル穴
ＲＡ１（ＲＢ１），ＲＡ２（ＲＢ２） ゲージ抵抗グリッド
【発明の属する技術分野】
本発明は、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利用可能な着脱型センサに係り、特に、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被測定体（円柱体）の側周面に設置され、被測定体のひずみを摩擦を介してひずみゲージにより計測する着脱型センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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、円柱状の被測定体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、下記の特許文献１および特許文献２に記載のものがある。
【特許文献１】
米国特許第５，６１６，８４７号公報
この特許文献１に示されたものは、円柱状の被測定体の外周側面に装着され、摩擦を介して被測定体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、円柱状の被測定体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体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、被測定体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、被測定体の膨張および収縮等を圧力検出センサにて検出する。
【０００５】
【特許文献２】
特開２００２−１８８９７０号公報
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として、特許文献２に記載のものもある。
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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献１に示されたタイバーセンサは、円柱状の被測定体の外周面に装着し、前記被測定体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体であれば、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、被測定体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、個々の被測定体に装着してから厳密な校正作業を行なうか、被測定体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、装着状態での校正を一層厳密に行なう必要がある。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、着脱に際して被測定体の分解や追加的な加工の必要がなく、載荷時にも容易に着脱することができ、繰り返し使用に際しても正確な計測値を検出可能な着脱型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、載荷の有無にかかわらず被測定体に対して容易に且つ繰り返し着脱することが可能で、しかも簡単な構成で煩雑な校正作業を必要とせずに取付け誤差が少なく高精度な荷重制御を行なうことができる着脱型センサを提供することにある。
本発明の請求項２の目的は、特に、ひずみゲージを保護し被測定体のひずみを効率よくひずみゲージに伝達し得る着脱型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、被測定体の曲げ変形による影響を受けずに高精度で安定な計測を可能とする着脱型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、高出力が得られると共に温度特性が良好な着脱センサを提供することにある。
【０００８】
本発明の請求項５の目的は、特に、取扱いが容易な着脱型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、製造および組み立てが容易な着脱型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、良好な性能を得ることが可能な構成の着脱型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、良好な性能を得ることが可能な他の構成の着脱型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、安定な性能を得ることが可能な着脱型センサを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した本発明に係る着脱型センサは、上述した目的を達成するために、
各々ほぼ半円弧状をなし、両者を所定の間隔を存してリング状に対向配置した際の内径が円柱状の被測定体の外径よりも若干大きくなるように形成されるとともに、各半円弧状のほぼ中央部に、内面側に開口する所定深さのブロック受け穴および前記半円弧の軸方向が垂直に交わる端面に開口し且つ内部において前記ブロック受け穴と連通するレセプタクル穴を有する第１および第２の半リング部材と、
各々弾性体からなり、前記第１および第２の半リング部材の前記各ブロック受け穴にそれぞれ先端を突出させた状態で装填され、前記第１および第２の半リング部材を前記所定間隔で対向配置して前記被測定体の外周に装着した際に該被測定体により押圧されて圧縮されるとともに、該突出端面から前記レセプタクル穴への連通部に至る通孔が形成されてなる第１および第２の弾性ブロックと、
各々直交する２方向のゲージ部が形成されてハーフブリッジを構成するシート状ひずみゲージからなり、前記第１および第２の弾性ブロックの突出側端面に配設される第１および第２のひずみゲージと、
前記第１および第２の半リング部材の各半円弧状の両端部を突き合わせて前記第１および第２の半リング部材をリング状に対向配置し、各半円弧状の両端部近傍においてそれぞれ前記第１および第２の半リング部材を結合して締め付ける第１および第２の結合手段と、
前記第１および第２の半リング部材の結合部にそれぞれ前記所定の間隔を確保すべく介挿される少なくとも各１枚以上の第１および第２のスペーサーと、
各々前記第１および第２の弾性ブロックの通孔を介して前記第１および第２のひずみゲージに接続されて、前記第１および第２の半リング部材の前記レセプタクル穴に装填され、前記第１および第２のひずみゲージを外部に接続するケーブルに結合するための第１および第２のレセプタクルと
を具備することを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載した本発明に係る着脱型センサは、請求項１の着脱型センサにおいて、
各々前記第１および第２のひずみゲージを挟んで前記第１および第２の弾性ブロックを覆い、各周縁部において前記第１および第２の半リング部材のブロック受け穴の開口部周囲に接着される第１および第２の保護箔を有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着脱型センサは、請求項１または請求項２の着脱型センサにおいて、
前記第１および第２の半リング部材を対向配置して形成したリング状の内周における１８０°異なる位置に各ブロック受け穴を配設し、
且つ前記第１および第２のレセプタクルを介して前記第１および第２のひずみゲージの各ゲージ部をフルブリッジ接続する計測回路をさらに具備することを特徴としている。
【００１１】
請求項４に記載した本発明に係る着脱センサは、請求項１〜３のいずれか１項の着脱センサにおいて、前記第１および第２のひずみゲージは、互いに直交する少なくとも１対のひずみゲージ素子からなり、それぞれ同一方向に沿って添着される少なくとも２枚のひずみゲージ素子同士をブリッジ回路の対辺にそれぞれ接続し、それと直交する方向に沿って添着される少なくとも２枚のひずみゲージ素子同士を、前記ブリッジ回路の隣接する対辺にそれぞれ接続してフルブリッジ回路を形成し、単軸ゲージ素子をもってブリッジ回路を形成した場合に比べ、ポアッソン比分の出力増大を得るように構成した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着脱型センサは、請求項１〜請求項４のいずれか一項の着脱型センサにおいて、
前記第１および第２の半リング部材を所定範囲で位置拘束せずに連結するフレキシブルな連結部材をさらに具備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着脱型センサは、請求項１〜請求項５のうちのいずれか１項の着脱型センサにおいて、
前記第１および第２の半リング部材の前記ブロック受け穴が、前記円弧状の半径方向を軸とする円筒状をなし、且つ前記第１および第２の弾性ブロックが、前記円筒状よりも若干小径の円柱状をなすことを特徴としている。
【００１２】
請求項７に記載した本発明に係る着脱型センサは、請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項の着脱型センサにおいて、
前記第１および第２の弾性ブロックが、シリコーンゴムからな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着脱型センサは、請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項の着脱型センサにおいて、
前記第１および第２の弾性ブロックが、ウレタンゴムからな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着脱型センサは、請求項２〜請求項８のうちのいずれか１項に記載の着脱型センサにおいて、
前記第１および第２の保護箔が、ステンレス箔からなることを特徴としている。
【００１３】
【作用】
すなわち、本発明の請求項１による着脱型センサは、各々ほぼ半円弧状をなし、両者を所定の間隔を存してリング状に対向配置した際の内径が柱状の被測定体の外径よりも若干大きくなるように形成されるとともに、各半円弧状のほぼ中央部に、内面側に開口する所定深さのブロック受け穴および前記半円弧の軸方向が垂直に交わる端面に開口し且つ内部において前記ブロック受け穴と連通するレセプタクル穴を有する第１および第２の半リング部材と、各々弾性体からなり、前記第１および第２の半リング部材の前記各ブロック受け穴にそれぞれ先端を突出させた状態で装填され、前記第１および第２の半リング部材を前記所定間隔で対向配置して前記被測定体の外周に装着した際に該被測定体により押圧されて圧縮されるとともに、該突出端面から前記レセプタクル穴への連通部に至る通孔が形成されてなる第１および第２の弾性ブロックと、各々直交する２方向のゲージ部が形成されてハーフブリッジを構成するシート状ひずみゲージからなり、前記第１および第２の弾性ブロックの突出側端面に配設される第１および第２のひずみゲージと、前記第１および第２の半リング部材の各半円弧状の両端部を向き合わせて前記第１および第２の半リング部材をリング状に対向配置し、各半円弧状の両端部近傍においてそれぞれ前記第１および第２の半リング部材を結合して締め付ける第１および第２の結合手段と、前記第１および第２の半リング部材の結合部にそれぞれ前記所定の間隔を確保すべく介挿される少なくとも各１枚以上の第１および第２のスペーサーと、各々前記第１および第２の弾性ブロックの通孔を介して前記第１および第２のひずみゲージに接続されて、前記第１および第２の半リング部材の前記レセプタクル穴に装填され、前記第１および第２のひずみゲージを外部に接続するケーブルに結合するための第１および第２のレセプタクルとを具備して構成する。
【００１４】
このような構成により、着脱に際して被測定体の分解や追加的な加工の必要がなく、載荷時にも容易に着脱することができ、繰り返し使用も可能で、特に、載荷の有無にかかわらず被測定体に対して容易に且つ繰り返し着脱することが可能で、しかも簡単な構成で煩雑な校正作業を必要とせずに高精度な荷重制御を行なうことが可能となる。
また、本発明の請求項２による着脱型センサは、請求項１の着脱型センサであって、各々前記第１および第２のひずみゲージを挟んで前記第１および第２の弾性ブロックを覆い、各周縁部において前記第１および第２の半リング部材のブロック受け穴の開口部周囲に接着される第１および第２の保護箔を有する。
このような構成により、特に、ひずみゲージを保護し、被測定体のひずみを効率よくひずみゲージに伝達することが可能となる。
【００１５】
本発明の請求項３による着脱型センサは、請求項１または請求項２の着脱型センサであって、前記第１および第２の半リング部材を対向配置して形成したリング状の円周における１８０°異なる位置に各ブロック受け穴を配設し、且つ前記第１および第２のレセプタクルを介して前記第１および第２のひずみゲージの各ゲージ部をフルブリッジ接続する計測回路をさらに具備する。
このような構成により、特に、被測定体の曲げ変形による影響を受けずに高精度で安定な計測を行なうことが可能となる。
本発明の請求項４による着脱型センサは、請求項１〜３のいずれか１項に記載の着脱型センサであって、前記第１および第２のひずみゲージは、互いに直交する少なくとも１対のひずみゲージ素子からなり、それぞれ同一方向に沿って添着される少なくとも２枚のひずみゲージ素子同士をブリッジ回路の対辺にそれぞれ接続し、それと直交する方向に沿って添着される少なくとも２枚のひずみゲージ素子同士を、前記ブリッジ回路の隣接する対辺にそれぞれ接続してフルブリッジ回路を形成し、単軸ゲージ素子をもってブリッジ回路を形成した場合に比べ、ポアッソン比分の出力増大を得るように構成したので、このような構成により、特に、単軸ゲージ素子からなるブリッジ（ハーフブリッジ）回路を形成した場合に比べ、１．３倍の出力を得ることができる。
【００１６】
本発明の請求項５による着脱型センサは、請求項１〜請求項４のいずれか一項の着脱型センサであって、前記第１および第２の半リング部材を所定範囲で位置拘束せずに連結するフレキシブルな連結部材をさらに具備する。
このような構成により、特に、取扱いが容易となる。
本発明の請求項６による着脱型センサは、請求項１〜請求項５のうちのいずれか１項の着脱型センサであって、前記第１および第２の半リング部材の前記ブロック受け穴が、前記円弧状の半径方向を軸とする円筒状をなし、且つ前記第１および第２の弾性ブロックが、前記円筒状よりも若干小径の円柱状をなす。
このような構成により、特に、製造および組み立てが容易となる。
【００１７】
本発明の請求項７による着脱型センサは、請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項の着脱型センサであって、前記第１および第２の弾性ブロックが、シリコーンゴムからなる。
このような構成により、特に、耐久性に優れ、且つ良好な性能を得ることが可能となる。
本発明の請求項８による着脱型センサは、請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項の着脱型センサであって、前記第１および第２の弾性ブロックが、ウレタンゴムからなる。
このような構成によっても、特に、良好な性能を得ることが可能となる。
本発明の請求項９による着脱型センサは、請求項２〜請求項８のうちのいずれか１項に記載の着脱型センサであって、前記第１および第２の保護箔が、ステンレス箔からなる。
このような構成により、特に、耐久性に優れ、高精度で安定な性能を得ることが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
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に係る着脱型センサを詳細に説明する。
図１〜図７は、本発明の一つの実施の形態に係る着脱型センサの全体または各部構成を示している。図１は、着脱型センサの外観構成を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は、側面図である。図２〜図７は、各部を詳細に示す図である。図２は、図１の（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。図３および図４は、弾性ブロックを示す図であり、図３の（ａ）は、正面図、（ｂ）は、側面図、図４は、斜視図である。図５は、半リング部材およびその部材に装着されたゴムブロックの構成を示す斜視図である。図６は、ひずみゲージのゲージパターンの概略を模式的に示す図であり、図７は、ひずみゲージの接続の一例を示す模式的回路図である。
【００１９】
図１および図２に示す着脱型センサは、第１の半リング部材１Ａ、第２の半リング部材１Ｂ、第１のレセプタクル２Ａ、第２のレセプタクル２Ｂ、第１の結合手段としての第１のボルト３ａ、第２の結合手段としての第２のボルト３ｂ、第１のスペーサー４ａ、第２のスペーサー４ｂ、連結部材としてのチェーン５、第１の小ねじ６Ａ、第２の小ねじ６Ｂ、第１の弾性ブロックとしての第１のゴムブロック７Ａ、第２の弾性ブロックとしての第２のゴムブロック７Ｂ、第１のひずみゲージ８Ａ、第２のひずみゲージ８Ｂ、第１の保護箔９Ａ、第２の保護箔９Ｂ、第１の接着層１０Ａおよび第２の接着層１０Ｂを具備している。
なお、これら各部の説明において、対をなして２つずつ設けられている各部については、一方だけが図示されている場合もあるが、理解を容易ならしめるため、図示されているものと実質的に同様の図示されていない部分についても各対応する参照符号を付して説明している。
【００２０】
第１の半リング部材１Ａおよび第２の半リング部材１Ｂは、各々ほぼ半円弧状をなし、両者を所定の間隔を存してリング状に対向配置した際の内径が円柱状の被測定体の外径よりも若干大きく形成される。これら第１の半リング部材１Ａおよび第２の半リング部材１Ｂは、各半円弧状のほぼ中央部に、図２の断面図に示すように、内周面側に開口する所定深さのブロック受け穴１Ａａおよび１Ｂａをそれぞれ有し、且つこれらブロック受け穴１Ａａおよび１Ｂａの近傍に前記半円弧の軸方向が垂直に交わる端面に開口し且つ内部において前記ブロック受け穴１Ａａおよび１Ｂａにそれぞれ連通孔１Ａｃおよび１Ｂｃを介して連通するレセプタクル穴１Ａｂおよび１Ｂｂを有する。第１の半リング部材１Ａの半円弧状の両端部には、第２の半リング部材１Ｂとの連結用の第１および第２のボルト３ａおよび３ｂのねじ部を挿通する通孔１Ａｃ（および１Ｂｃ）と、ボルト３ａおよび３ｂの頭部を受ける凹部および平坦部が形成されている。第２の半リング部材１Ｂの半円弧状の両端部には、第１および第２のボルト３ａおよび３ｂの先端側ねじ部を螺合させるねじ穴が形成されている。なお、この場合、第１の半リング部材１Ａの両端部に通孔１Ａｃ（および１Ｂｃ）および平坦部を形成し且つ第２の半リング部材１Ｂの両端部にねじ穴を形成するようにしたが、半円弧状の一端部に通孔１Ａｃ（および１Ｂｃ）および平坦部を形成し、他端部にねじ穴を形成するようにすれば、２つの半リング部材をほぼ同一形状とすることができ、ボルトの螺装の向きおよびレセプタクル穴の開口方向は逆方向となるが、半リング部材の量産性を向上させることができる。
【００２１】
第１のレセプタクル２Ａおよび第２のレセプタクル２Ｂは、図２の断面図に示されるように、第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂのレセプタクル穴１Ａｂおよび１Ｂｂにそれぞれ装填され、各々第１および第２のひずみゲージ８Ａおよび８Ｂに接続される。すなわち、第１および第２のレセプタクル２Ａおよび２Ｂは、第１および第２のひずみゲージ８Ａおよび８Ｂを外部に接続するケーブルにプラグによって着脱可能に結合される。
第１のボルト３ａおよび第２のボルト３ｂは、第１の結合手段および第２の結合手段を構成し、第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂの各半円弧状の両端部を向き合わせて、これら第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂをリング状に対向配置した状態で、前記各半円弧状の両端部近傍においてそれぞれ第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂを結合して締め付けるために用いられる。第１のスペーサー４ａおよび第２のスペーサー４ｂは、それぞれ第１のボルト３ａおよび第２のボルト３ｂによる第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂの結合部に少なくとも各１枚以上介挿して、それぞれ前記所定の間隔を確保する。すなわち、第１および第２のボルト３ａおよび３ｂは、それぞれ第１の半リング部材１Ａの通孔１Ａｃ（および１Ｂｃ）に挿通し、さらに第１および第２のスペーサー４ａおよび４ｂに挿通して、第２の半リング部材１Ｂのねじ穴に螺合させて締め付けることにより、第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂを所定間隔にてリング状に連結する。
【００２２】
チェーン５は、第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂを所定範囲で位置拘束せずに連結するフレキシブルな連結部材を構成する。すなわち、該チェーン５の一端は、第１の小ねじ６Ａにより第１の半リング部材１Ａの半円弧状の一端部の近傍に螺着固定され、チェーン５の他端は、前記一端部に対応する第２の半リング部材１Ｂの一端部に第２の小ねじ６Ｂにより螺着固定される。チェーン５は、第１および第２のボルト３ａおよび３ｂを用いた第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂの分離および結合、並びにそれによる被測定体への装着および脱離操作を阻害しない充分な長さを有するとともに、第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂの別離による紛失等を効果的に防止する。
【００２３】
第１のゴムブロック７Ａおよび第２のゴムブロック７Ｂは、各々例えばシリコーンゴムまたはウレタンゴム等のような弾性体からなり、図２に示されるように、第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂの各ブロック受け穴１Ａａおよび１Ｂａにそれぞれ先端の一部分を突出させた状態で装填される第１および第２の弾性ブロックをそれぞれ構成し、第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂを前記所定間隔で対向配置して被測定体の外周に装着した際に該被測定体により押圧されて圧縮されて用いられる。すなわち、これら第１のゴムブロック７Ａおよび第２のゴムブロック７Ｂは、図３（ａ）に示す正面図、図３（ｂ）に示す側面図、並びに図４に示す斜視図のように、短寸円柱状の一端面周縁部に面取りを形成して台形をなす円柱体を呈し、さらに、例えば、中心軸から若干ずれた個所を軸とほぼ平行に貫通する通孔７Ａａ（および７Ｂａ）を形成して、前記突出端面からそれぞれレセプタクル穴１Ａｂおよび１Ｂｂへの連通孔１Ａｃおよび１Ｂｃへの連通路とする。
【００２４】
さらに、図２に示されるように、第１のひずみゲージ８Ａおよび第２のひずみゲージ８Ｂが、それぞれ第１のゴムブロック７Ａおよび第２のゴムブロック７Ｂの台形をなす前記突出端面に配置される。これら第１のひずみゲージ８Ａおよび第２のひずみゲージ８Ｂは、それぞれ図６に示すように、第１の方向についてのゲージ長のひずみゲージ素子としてのゲージ抵抗グリッド部ＲＡ１およびＲＢ１とそれと直交する第２の方向についてのゲージ長のひずみゲージ素子としてのゲージ抵抗グリッド部ＲＡ２およびＲＢ２を含むハーフブリッジを構成するゲージパターンが形成されている。この場合、第１および第２のひずみゲージ８Ａおよび８Ｂは、例えば、ゲージ抵抗グリッド部ＲＡ１およびＲＢ１の第１の方向を第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂによるリング状の軸方向に対応させて配置される。第１および第２のひずみゲージ８Ａおよび８Ｂは、それぞれブロック受け穴１Ａａおよび１Ｂａに装填された第１および第２のゴムブロック７Ａおよび７Ｂの通孔７Ａａおよび７Ｂａを介し、連通孔１Ａｃおよび１Ｂｃを介してレセプタクル穴１Ａｂおよび１Ｂｂに装填された第１および第２のレセプタクル２Ａおよび２Ｂに接続される（図２参照）。
【００２５】
第１のゴムブロック７Ａおよび第２のゴムブロック７Ｂの前記突出端面と、第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂの各ブロック受け穴１Ａａおよび１Ｂａの開口部の周囲とを、それぞれステンレス箔のような金属箔等からなる第１の保護箔９Ａおよび第２の保護箔９Ｂによって覆う。第１の保護箔９Ａおよび第２の保護箔９Ｂの周縁部は、それぞれ第１の接着層１０Ａおよび第２の接着層１０Ｂによって、第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂの各ブロック受け穴１Ａａおよび１Ｂａの開口部の周囲に接着している。
上述のように構成した着脱型センサを用いる計測に際しては、円柱状の被測定体としての、例えば射出成型機の金型の圧着用の個々のタイバー等の周囲側面に第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂを両側から挟んで配置し、半リング部材１Ａと１Ｂの間に第１および第２のスペーサー４ａおよび４ｂをそれぞれ挟んで、第１および第２のボルト３ａおよび３ｂで締め付けて半リング部材１Ａと１Ｂを連結する。このとき、第１の半リング部材１Ａと第２の半リング部材１Ｂとの相互間の間隔は、第１および第２のスペーサー４ａおよび４ｂによって決定される。
【００２６】
したがって、予めタイバー等の外径寸法に応じて適正な厚みのスペーサー４ａおよび４ｂを選定しておくことにより、第１の半リング部材１Ａと第２の半リング部材１Ｂの締め付け結合によって、ゴムブロック７Ａおよび７Ｂの突出端部表面を適正な面圧で圧縮し、保護箔９Ａおよび９Ｂを介してひずみゲージ８Ａおよび８Ｂをタイバー等に適正に押圧させることができる。このような構成の着脱型センサは、予め被計測体の円柱の外径が正確にわかっている場合には、装着後に校正作業を行なう必要がなく、また、あまり安定しないトルクレンチなどを用いることなく、容易に高精度の計測が可能となる。しかも、この着脱型センサは、被測定体に対する着脱も容易であり、保守作業や取扱いも簡単であり、しかも安価に製造することができる。
次に、このようにタイバー等に装着した着脱型センサによる検出のメカニズムについて説明する。
タイバー等に圧縮力または引張り力の負荷が加わると、タイバー等は外径が増大または減少する。このタイバー等の外径の変化は、摩擦によって、保護箔９Ａおよび９Ｂを介してゴムブロック７Ａおよび７Ｂにそれぞれ伝達され、これらゴムブロック７Ａおよび７Ｂの変形がそれぞれ摩擦によってひずみゲージ８Ａおよび８Ｂに伝達される。
【００２７】
ひずみゲージ８Ａおよび８Ｂの変形は、ゲージリードとレセプタクル２Ａおよび２Ｂとを介して外部に導出され、図７に示すようなフルブリッジ回路として計測に供される。この場合、レセプタクル２Ａおよび２Ｂは、連結された第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂからなるフランジ状部分の一方の共通の端面に軸方向に平行に配設されるので、接続プラグを介しての外部への接続ケーブルの引き出し方向が軸方向に平行な同一方向となり、引き出しに必要なスペースが、タイバー等の外周近傍の周囲部分のみで済み、外周方向に特別なスペースを確保する必要も無くなる。
第１および第２のボルト３ａおよび３ｂを外してタイバー等から第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂを分解して取り外した状態でも、第１の半リング部材１Ａと第２の半リング部材１Ｂは、第１および第２のボルト３ａおよび３ｂによる２個所の連結部の一方の対応する端部近傍に小ねじ６Ａおよび６Ｂで両端が固定されたチェーン５により連結されているので、第１の半リング部材１Ａと第２の半リング部材１Ｂとがばらばらに分離してしまうこともなく、一方が紛失してしまうこともない。
【００２８】
なお、第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂの第１および第２のブロック受け穴１Ａａおよび１Ｂａは、円弧状の半径方向を軸とする円筒状をなし、第１および第２のゴムブロック７Ａおよび７Ｂは、ブロック受け穴１Ａａおよび１Ｂａに挿入し得るようにそれらよりも若干小径とした円柱状をなしている。このため、半リング部材１Ａおよび１Ｂ、並びにゴムブロック７Ａおよび７Ｂの製造に際して、ブロック受け穴１Ａａおよび１Ｂａ、並びにゴムブロック７Ａおよび７Ｂを容易に且つ高精度に加工することができる。
また、第１および第２の半リング部材１Ａおよび１Ｂの各ブロック受け穴１Ａａおよび１Ｂａの位置、つまり第１および第２のひずみゲージ８Ａおよび８Ｂの配設位置は、望ましくは、リング状の円周における対称位置、すなわち１８０°異なる位置に配置し、第１および第２のレセプタクル２Ａおよび２Ｂを介して第１および第２のひずみゲージ８Ａおよび８Ｂの各ゲージ抵抗グリッドＲＡ１、ＲＡ２、ＲＢ１およびＲＢ２を図７に示すようにフルブリッジ接続して外部回路に接続し、計測回路を構成する。
【００２９】
すなわち、第１のひずみゲージ８Ａおよび第２のひずみゲージ８Ｂは、互いに直交するゲージ抵抗グリッド部（ひずみゲージ素子）ＲＡ１、ＲＡ２およびＲＢ１、ＲＢ２からなり、例えば、被測定体に対し軸方向に沿って添着される少なくとも２枚のゲージ抵抗グリッド部（ひずみゲージ素子）ＲＡ１とＲＢ１をブリッジ回路の対辺にそれぞれ接続する。また、これらゲージ抵抗グリッド部ＲＡ１とＲＢ１に直交する方向（内周方向）に沿って添着される少なくとも２枚のゲージ抵抗グリッド部ＲＡ２とＲＢ２をブリッジ回路の隣接する対辺にそれぞれ接続する。このようにしてフルブリッジ回路を形成することにより、温度特性も良好で、被測定体の曲げ変形による影響を効果的にキャンセルすることができ、高精度で、しかもポアッソン比に相当する高い出力感度を得ることが可能となる。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、２つのほぼ半円弧状をなす半リング部材を結合手段をもって一体的に組合せて使用する一体組合せ型センサとなしてあるため、着脱に際して被測定体の分解や追加的な加工の必要がなく、載荷時にも容易に着脱することができ、繰り返し使用も可能な着脱型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の着脱型センサによれば、各々ほぼ半円弧状をなし、両者を所定の間隔を存してリング状に対向配置した際の内径が柱状の被測定体の外径よりも若干大きくなるように形成されるとともに、各半円弧状のほぼ中央部に、内面側に開口する所定深さのブロック受け穴および前記半円弧の軸方向が垂直に交わる端面に開口し且つ内部において前記ブロック受け穴と連通するレセプタクル穴を有する第１および第２の半リング部材と、各々弾性体からなり、前記第１および第２の半リング部材の前記各ブロック受け穴にそれぞれ先端を突出させた状態で装填され、前記第１および第２の半リング部材を前記所定間隔で対向配置して前記被測定体の外周に装着した際に該被測定体により押圧されて圧縮されるとともに、該突出端面から前記レセプタクル穴への連通部に至る通孔が形成されてなる第１および第２の弾性ブロックと、各々直交する２方向のゲージ部が形成されてハーフブリッジを構成するシート状ひずみゲージからなり、前記第１および第２の弾性ブロックの突出側端面に配設される第１および第２のひずみゲージと、前記第１および第２の半リング部材の各半円弧状の両端部を突き合わせて前記第１および第２の半リング部材をリング状に対向配置し、各半円弧状の両端部近傍においてそれぞれ前記第１および第２の半リング部材を結合して締め付ける第１および第２の結合手段と、前記第１および第２の半リング部材の結合部にそれぞれ前記所定の間隔を確保すべく介挿される少なくとも各１枚以上の第１および第２のスペーサーと、各々前記第１および第２の弾性ブロックの通孔を介して前記第１および第２のひずみゲージに接続されて、前記第１および第２の半リング部材の前記レセプタクル穴に装填され、前記第１および第２のひずみゲージを外部に接続するケーブルに結合するための第１および第２のレセプタクルとを具備して構成したことにより、次のような効果が得られる。
【００３１】
第1に、被測定体を分解、切断を伴うことなく、しかも被測定体への載荷時でも容易、確実、安定的に装着することができ、第２に、被測定体の曲げ変形による影響を効果的にキャンセルでき、高い出力感度を得ることができ、第３に、被測定体の側面方向へのレセプタクルやケーブルがセンサの側周方向への突出がないため、その分、センサの側周方向への突出量が少なく、コンパクト化を実現することができ、第４に、一対の半リング部材を被測定体に装着するのに、トルクレンチのような道具を用いずとも、それ以上に適正な圧力で装着することができ、延いては被測定体の側周面に生ずるひずみを忠実且つ高精度に検出することができ、第５に、簡単な構成で安価に製造することができる。
また、本発明の請求項２の着脱型センサによれば、請求項１の着脱型センサにおいて、各々前記第１および第２のひずみゲージを挟んで前記第１および第２の弾性ブロックを覆い、各周縁部において前記第１および第２の半リング部材のブロック受け穴の開口部周囲に接着される第１および第２の保護箔を有するので、ひずみゲージが被測定体に直接触れないので、摩擦による損耗が無く、また、外気に直接触れないので、酸化等による絶縁抵抗の劣化等が防止され、しかも、保護箔が、被測定体のひずみを忠実にひずみゲージに伝達することができる。
【００３２】
本発明の請求項３の着脱型センサによれば、請求項１または請求項２の着脱型センサにおいて、前記第１および第２の半リング部材を対向配置して形成したリング状の円周における１８０°異なる位置に各ブロック受け穴を配設し、且つ前記第１および第２のレセプタクルを介して前記第１および第２のひずみゲージの各ゲージ部をフルブリッジ接続する計測回路をさらに具備することにより、特に、被測定体の曲げ変形による影響を受けずに高精度で安定な計測を行なうことが可能となる。
本発明の請求項４の着脱型センサによれば、請求項１〜４のいずれか１項の着脱型センサにおいて、前記第１および第２のひずみゲージは、互いに直交する少なくとも１対のひずみゲージ素子からなり、それぞれ同一方向に沿って添着される少なくとも２枚のひずみゲージ素子同士をブリッジ回路の対辺にそれぞれ接続し、それと直交する方向に沿って添着される少なくとも２枚のひずみゲージ素子同士を、前記ブリッジ回路の隣接する対辺にそれぞれ接続してフルブリッジ回路を形成し、単軸ゲージ素子をもってブリッジ回路を形成した場合に比べ、ポアッソン比分の出力増大を得るように構成したので、温度特性が良好で、被測定体の曲げ変形による影響を効果的にキャンセルすることができ、高精度で、しかもポアッソン比に相当する高い出力感度を得ることが可能となる。
【００３３】
本発明の請求項５の着脱型センサによれば、請求項１〜請求項４のいずれか１項の着脱型センサにおいて、前記第１および第２の半リング部材を所定範囲で位置拘束せずに連結するフレキシブルな連結部材をさらに具備することにより、特に、取扱いが容易となる。
本発明の請求項６の着脱型センサによれば、請求項１〜請求項５のうちのいずれか１項の着脱型センサにおいて、前記第１および第２の半リング部材の前記ブロック受け穴が、前記円弧状の半径方向を軸とする円筒状をなし、且つ前記第１および第２の弾性ブロックが、前記円筒状よりも若干小径の円柱状をなすことにより、特に、製造および組み立てが容易となる。
本発明の請求項７の着脱型センサによれば、請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項の着脱型センサにおいて、前記第１および第２の弾性ブロックが、シリコーンゴムからなることにより、特に、良好な性能を得ることが可能となる。
【００３４】
本発明の請求項８の着脱型センサによれば、請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項の着脱型センサにおいて、前記第１および第２の弾性ブロックが、ウレタンゴムからなることによっても、良好な性能を得ることが可能となる。
本発明の請求項９の着脱型センサによれば、請求項２〜請求項８のうちのいずれか１項に記載の着脱型センサにおいて、前記第１および第２の保護箔が、ステンレス箔からなることにより、特に、安定な性能を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施の形態に係る着脱型センサの外観構成を示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は、側面図である。
【図２】図１（ａ）に示す着脱型センサのＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図３】図１の着脱型センサのゴムブロックの詳細な形状を示しており、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、側面図である。
【図４】図３のゴムブロックの外観形状を示す斜視図である。
【図５】図１に示す着脱型センサを構成する第１の半リング部材（第２の半リング部材）の外観構成を示す斜視図である。
【図６】図１の着脱型センサに用いるひずみゲージのゲージパターンの概略を模式的に示す図である。
【図７】図１の着脱型センサにおける図６のひずみゲージの接続の一例を示す模式的回路図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ 半リング部材
１Ａａ（１Ｂａ） ブロック受け穴
１Ａｂ（１Ｂｂ） レセプタクル穴
１Ａｃ（１Ｂｃ） 連通孔
２Ａ，２Ｂ レセプタクル
３ａ，３ｂ ボルト
４ａ，４ｂ スペーサー
５ チェーン
６Ａ，６Ｂ 小ねじ
７Ａ，７Ｂ ゴムブロック
７Ａａ、７Ｂａ 通孔
８Ａ，８Ｂ ひずみゲージ
９Ａ，９Ｂ 保護箔
１０Ａ，１０Ｂ 接着層
１Ａａ，１Ｂａ ブロック受け穴
１Ａｂ，１Ｂｂ レセプタクル穴
ＲＡ１（ＲＢ１），ＲＡ２（ＲＢ２） ゲージ抵抗グリッド
Claims (9)
- 各々ほぼ半円弧状をなし、両者を所定の間隔を存してリング状に対向配置した際の内径が円柱状の被測定体の外径よりも若干大きくなるように形成されるとともに、各半円弧状のほぼ中央部に、内面側に開口する所定深さのブロック受け穴および前記半円弧の軸方向が垂直に交わる端面に開口し且つ内部において前記ブロック受け穴と連通するレセプタクル穴を有する第１および第２の半リング部材と、
各々弾性体からなり、前記第１および第２の半リング部材の前記各ブロック受け穴にそれぞれ先端を突出させた状態で装填され、前記第１および第２の半リング部材を前記所定間隔で対向配置して前記被測定体の外周に装着した際に該被測定体により押圧されて圧縮されるとともに、該突出端面から前記レセプタクル穴への連通部に至る通孔が形成されてなる第１および第２の弾性ブロックと、
各々直交する２方向のゲージ部が形成されてハーフブリッジを構成するシート状ひずみゲージからなり、前記第１および第２の弾性ブロックの突出側端面に配設される第１および第２のひずみゲージと、
前記第１および第２の半リング部材の各半円弧状の両端部を向き合わせて前記第１および第２の半リング部材をリング状に対向配置し、各半円弧状の両端部近傍においてそれぞれ前記第１および第２の半リング部材を結合して締め付ける第１および第２の結合手段と、
前記第１および第２の半リング部材の結合部にそれぞれ前記所定の間隔を確保すべく介挿される少なくとも各１枚以上の第１および第２のスペーサーと、
各々前記第１および第２の弾性ブロックの通孔を介して前記第１および第２のひずみゲージに接続されて、前記第１および第２の半リング部材の前記レセプタクル穴に装填され、前記第１および第２のひずみゲージを外部に接続するケーブルに結合するための第１および第２のレセプタクルと
を具備することを特徴とする着脱型センサ。 - 各々前記第１および第２のひずみゲージを挟んで前記第１および第２の弾性ブロックを覆い、各周縁部において前記第１および第２の半リング部材のブロック受け穴の開口部周囲に接着される第１および第２の保護箔を有することを特徴とする請求項１に記載の着脱型センサ。
- 前記第１および第２の半リング部材を対向配置して形成したリング状の内周における１８０°異なる位置に各ブロック受け穴を配設し、
且つ前記第１および第２のレセプタクルを介して前記第１および第２のひずみゲージの各ゲージ部をフルブリッジ接続する計測回路を
さらに具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の着脱型センサ。 - 前記第１および第２のひずみゲージは、互いに直交する少なくとも１対のひずみゲージ素子からなり、それぞれ同一方向に沿って添着される少なくとも２枚のひずみゲージ素子同士をブリッジ回路の対辺にそれぞれ接続し、それと直交する方向に沿って添着される少なくとも２枚のひずみゲージ素子同士を、前記ブリッジ回路の隣接する対辺にそれぞれ接続してフルブリッジ回路を形成し、単軸ゲージ素子をもってブリッジ回路を形成した場合に比べ、ポアッソン比分の出力増大を得るように構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の着脱センサ。
- 前記第１および第２の半リング部材を所定範囲で位置拘束せずに連結するフレキシブルな連結部材をさらに具備することを特徴とする請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項に記載の着脱型センサ。
- 前記第１および第２の半リング部材の前記ブロック受け穴は、前記円弧状の半径方向を軸とする円筒状をなし、且つ前記第１および第２の弾性ブロックは、前記円筒状よりも若干小径の円柱状をなすことを特徴とする請求項１〜請求項５のうちのいずれか１項に記載の着脱型センサ。
- 前記第１および第２の弾性ブロックは、シリコーンゴムからなることを特徴とする請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項に記載の着脱型センサ。
- 前記第１および第２の弾性ブロックは、ウレタンゴムからなることを特徴とする請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項に記載の着脱型センサ。
- 前記第１および第２の保護箔は、ステンレス箔からなることを特徴とする請求項２〜請求項８のうちのいずれか１項に記載の着脱型センサ。
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