JP4397629B2 - ねじ締め具を較正するためのトルクセンサ - Google Patents
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Description
【発明の背景】
この発明は、ダイナモメトリックキー(dynamometric key)またはインパクトねじドライバ等のねじ締め具を較正するためのトルクセンサに関する。
【0002】
ねじ締め具は、較正されなければならない。この較正は、ダイナモメトリックキーが解除されるときのトルクを測定し、必要であれば、そのトルクを調整することを含み得る。しかしながら、ねじ締めされる接合部上にインパクトとしてかけられるトルクを測定する場合に、インパクトねじドライバまたはレンチ等の動作するねじ締め具を動的に較正することもまた望ましい。
【0003】
【発明の開示】
したがって、この発明の目的は、ねじ締め具を較正するためのトルクセンサを提供することである。
【0004】
この目的のために、それに対してトルクが測定されるべき軸を規定し、かつ、較正されるべきねじ締め具を係合するための取付手段を有する内側本体を含む、ねじ締め具を較正するためのトルクセンサが提供される。外側環状体が定置され、この外側環状体は、上述の内側本体と同軸であり、第1のタイプの半径方向のウェブおよび第2のタイプの半径方向のウェブを介して上述の内側本体に接続される。上述の第1のタイプのウェブは、円周方向に比較的大きな幅を有するが、軸方向の寸法は比較的小さい。上述の第2のタイプのウェブは、円周方向の幅が比較的小さいが、軸方向の寸法は比較的大きい。トルクセンサは、上述の内側本体にかけられるトルクによる捩れ変形を測定するために、上述の第1のタイプのウェブに取付けられる捩れ測定手段をさらに含む。
【0005】
したがって、トルクセンサは、シャフト等が回転することによって伝えられるトルクを測定せず、したがって、トルクを伝えるアセンブリ内に固定式に設置されない。その代わりに、トルクセンサの環状体が定置される。較正されるべきねじ締め具が内側本体に結合される。次に、内側本体上のねじ締め具によってかけられるトルクが測定される。
【0006】
ダイナモメトリックキーを較正する際に、かけられるトルクは、ダイナモメトリックキーが解除されるまで増大する。これは動的なプロセスである。ダイナモメトリックキーが解除される際にかけられるトルクは、正確に測定されなければならず、外乱トルクによって影響を受けてはならない。動作するねじ締め具を動的に較正する際に、トルクセンサの動的な挙動と、外乱トルクの抑止とが、特に重要である。
【0007】
このような外乱トルクを補償するために、上述の第1のタイプのウェブは、上述の軸を中心として90°の角度の間隔を置いて配置された第1のタイプの4つのウェブからなる第1の交差を形成することができる。上述の第2のタイプのウェブは、上述の軸を中心として90°の角度を置いて配置された第2のタイプの4つのウェブからなる第2の交差を形成することができ、上述の第2の交差は、上述の第1の交差に対し、45°の角度でずれている。上述の捩れ測定手段は、第1のタイプの4つのすべてのウェブ上に測定要素を含むことができ、上述の測定要素は、外乱トルクを実質的に補償しながら、上述の軸を中心として上述の内側本体にかけられるトルクを示す測定値をもたらすよう、相互接続される。
【0008】
好ましくは、内側本体の有する慣性モーメントが非常に小さいために、動作するねじ締め具を動的に較正する際に、内側本体の慣性によって生じる慣性力は、第1のタイプのウェブにかけられる力に比べると無視できるものである。
【0009】
このことは、異なる測定器によって達成することができる。このような測定器の1つは、環状体の半径方向寸法に比べて小さな半径方向寸法を有する内側本体を含む。別の測定器は、環状体の材料に比べて比重量の低い材料からなる上述の内側本体である。結果的に、上述の内側本体は、慣性モーメントを減じるために、規則的に配置される開口を有し得る。
【0010】
好ましい実施例において、上述の内側本体の、上述の中央取付手段は、側面と縁端部とを有する矩形の開口を有するハブを含む。上述の矩形の開口の上述の側面が、上述の第1のタイプのウェブとアライメントされ、かつ、上述の矩形の開口の上述の縁端部が、上述の第2のタイプのウェブとアライメントされると、最適な測定結果が得られることが分かっている。
【0011】
この発明の2つの実施例を、添付の図面を参照して以下に説明する。
【0012】
【発明の好ましい実施例】
図1を参照すると、番号10は、一般にトルクセンサを指す。トルクセンサ10は、内側本体12を有する。内側本体12は、外側環状体14によって同軸状に囲まれている。内側本体12は、第1のタイプのウェブ18および第2のタイプのウェブ16を介して外側環状体に接続される。第1のタイプのウェブ18は、第2のタイプのウェブ16に比べ、円周方向に幅が広い。しかしながら、第1のタイプのウェブの軸方向の寸法は小さい。実際に、ウェブ18は、トルクセンサの軸に垂直な面における平らなプレートである。第2のタイプのウェブ16は、円周方向に幅が狭い。しかしながら、ウェブ16の軸方向の寸法は、ウェブ18に比べて大きく、これらのウェブは、外側環状体14の深さ全体にわたって延びる。
【0013】
外側環状体は定置される。このために、外側環状体は、内孔24を貫通するボルト手段(図示せず)によって壁等の支持物に取付けられる。
【0014】
ウェブ18は、トルクセンサの軸を中心として作用するトルクを実質的に集める。そのため、トルクを測定するための測定要素26が、歪みゲージの形態で、第1のタイプのウェブ18に取付けられる。ウェブ16は、軸方向の力に対してアセンブリを安定させるように働くが、円周方向においてトルクを集めることにはほとんど寄与しない。
【0015】
第1のタイプの4つのウェブ18が設けられる。これらのウェブ18は、中心軸19を中心として90°の角度を置いて配置され、ウェブの第1の交差を形成する。さらに、第2のタイプの4つのウェブがあり、これらは、90°の角度を置いて配置されて第2の交差を形成する。次いで、第2の交差は、第1の交差に対し、軸19を中心として角度を置いてずれる。したがって、規則的な配置で、第1のタイプのウェブ18と第2のタイプのウェブ16とが交互に設けられる。測定要素26を担持する第1のタイプのウェブ18の各々は、測定要素が直径方向に対向して配置された同一のタイプのウェブを有する。測定要素26を有するこのようなウェブ18の直交する2つの対が形成される。
【0016】
内孔20と、それと通信する凹部21とが内側本体12の中央部に設けられる。この内孔20および凹部21は、較正されるべきねじ締め具(図示せず)の、トルクを伝達する軸形状の部分を収容する働きをする。トルクを伝える部分は、適切な手段によって内孔20および凹部21内に取付けられる。
【0017】
内側本体12の慣性モーメントを減じるために、内側本体12は、規則的な配列の開口または内孔22を有する。慣性モーメントをさらに減じるために、内側本体12は、比重量の低い材料で形成される。この材料の比重量は、外側環状体14の比重量よりも小さい。内側本体12の半径方向の寸法もまた、慣性モーメントを減じるために、できるだけ小さく保たれている。
【0018】
測定要素26は、固定ケーブル30を介し、信号処理回路32に接続される。測定要素26は、外乱トルクが補償された状態で、軸19を中心として作用するトルクを示す測定値が得られるように、相互接続される。
【0019】
図2〜図4は、内側本体12と、定置された外側環状体14とを有する同様のトルクセンサを示し、これらの2つの本体は、第1のタイプのウェブ18と第2のタイプのウェブ16とによって相互接続される。第1のタイプのウェブ18は、第2のタイプのウェブ16と同じく、90°の角度を置いて配置される。ウェブ18および16は、2つの交差を形成し、これらは互いに45°の角度でずれる。図1と同様に、図2〜図4においても、対応する要素には同じ参照番号が付される。
【0020】
図2〜図4の実施例において、内側本体12は、それを通る矩形の開口42を有するハブである。矩形の開口42は、その側面44が第1のタイプのウェブ18とアライメントされ、その縁端部46は、第2のタイプのウェブ16とアライメントされる。矩形の開口42は、ダイナモメトリックキーまたはインパクトねじドライバ等のねじ締め具の矩形部を収容することかできる。また、図2〜図4の実施例において、内側本体の慣性モーメントは小さく保たれる。
【0021】
図5は、図1および図2において一般に26として示される測定要素の回路を示す。各測定要素26は、第1のタイプのウェブ18上において平行にかつ実質的に半径方向に配置された歪みゲージの対50,52と、54,56と、58,60と、62,64とを含む。各対の歪みゲージは、図5において、第1の端部、すなわち、半径方向に外側の端部において相互接続される。各歪みゲージの第2の端部、すなわち、図5における内側の端部は、隣接する対の歪みゲージの第2の端部と接続される。すなわち、歪みゲージ52の第2の端部は、歪みゲージ50,52と直交する対の一方、すなわち、図5における左側の水平な対54,56の歪みゲージ54の第2の端部に接続され、歪みゲージ50の第2の端部は、歪みゲージ50,52と直交する対の他方、すなわち、図5における右側の水平な対62,64の第2の端部と接続される。対50,52の歪みゲージ56の第2の端部は、対54,56と実質的にアライメントされる対58,60の歪みゲージ60の第2の端部に接続される。対58,60の歪みゲージ58の第2の端部は、対62,64の歪みゲージ62の第2の端部に接続される。歪みゲージ50,52および58,60は、図2において垂直に配置された、直径方向に対向するウェブ18に取付けられる。歪みゲージ54,56および62,64は、図2において水平に配置された、直径方向に対向するウェブ18に取付けられる。歪みゲージはブリッジ回路を形成する。歪みゲージ50,52の第1の端部間に接続された端子66と、歪みゲージ58,60の第1の端部間に接続された端子68との間に、ブリッジ電圧が印加される。歪みゲージ54,56間に接続された端子70と、歪みゲージ62,64間に接続された端子72との間で、測定信号が捕捉される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ねじ締め具を較正するためのトルクセンサの斜視図である。
【図2】 トルクセンサの第2の実施例の正面図である。
【図3】 図2の線A−Aに沿った断面図である。
【図4】 トルクセンサの第2の実施例の、図1に類似した斜視図である。
【図5】 測定要素を含む回路の概略配線図である。
【符号の説明】
10 トルクセンサ、12 内側本体、14 外側環状体、18 第1のタイプのウェブ、16 第2のタイプのウェブ。
Claims (8)
- ねじ締め具を較正するためのトルクセンサであって、それに対してトルクが測定されるべき軸を規定し、かつ、較正されるべきねじ締め具を係合するための取付手段を有する内側本体と、定置された外側環状体とを含み、前記外側環状体は、前記内側本体と同軸であり、第1のタイプの半径方向のウェブおよび第2のタイプの半径方向のウェブを介して前記内側本体に接続され、前記第1のタイプのウェブは、円周方向に比較的大きな幅を有するが、軸方向の寸法は比較的小さく、前記第2のタイプのウェブは、円周方向に比較的小さな幅を有するが、軸方向の寸法は比較的大きく、前記トルクセンサはさらに、前記内側本体にかけられるトルクによる捩れ変形を測定するために、前記第1のタイプのウェブに取付けられる捩れ測定手段をさらに含む、トルクセンサ。
- 前記第1のタイプのウェブは、前記軸を中心として90°の角度を置いて配置された第1のタイプの4つのウェブからなる第1の交差を形成し、前記第2のタイプのウェブは、前記軸を中心として90°の角度を置いて配置された第2のタイプの4つのウェブからなる第2の交差を形成し、前記第2の交差は、前記第1の交差に対して45°の角度でずれており、前記捩れ測定手段は、第1のタイプの4つのすべてのウェブ上に測定要素を含み、前記測定要素は、外乱トルクを実質的に補償しながら、前記軸を中心として前記内側本体にかけられるトルクを示す測定値をもたらすよう相互接続される、請求項1に記載のトルクセンサ。
- 前記内側本体の有する慣性モーメントが非常に小さいために、動作するねじ締め具を動的に較正する際に、前記内側本体の慣性によって生じる慣性力は、前記第1のタイプのウェブに作用する力に比べ無視できるものである、請求項1に記載のトルクセンサ。
- 前記内側本体は、前記環状体の半径方向寸法に比べ、小さな半径方向寸法を有する、請求項3に記載のトルクセンサ。
- 前記内側本体は、前記環状体の材料に比べ、比重量の低い材料からなる、請求項3に記載のトルクセンサ。
- 前記内側本体は、前記慣性モーメントを減じるために、規則的に配置された開口を有する、請求項3に記載のトルクセンサ。
- 前記内側本体の前記中央取付手段は、側面と縁端部とを有する矩形の開口を有するハブを含む、請求項1に記載のトルクセンサ。
- 前記矩形の開口の前記側面は、前記第1のタイプのウェブとアライメントされ、前記矩形の開口の前記縁端部は、前記第2のタイプのウェブとアライメントされる、請求項7に記載のトルクセンサ。
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