JP6163410B2 - 歪み測定センサ及び軸力測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、機構部品の締め付け力を管理するための軸力測定に用いられる歪みを測定するためのセンサ及びかかるセンサを用いた軸力測定装置に係り、特に、測定作業の簡素化等を図ったものに関する。

従来、例えば、燃料噴射ポンプの高圧発生部を構成するプランジャバレルなどにおいては、その概略中空円筒状に形成された中空部分にインレット・アウトレットバルブなどの複数の機構部品を収納すると共に、その開口部を塞ぐように、ねじが形成された部材を開口部分に締結することで上述の機構部品をプランジャバレルの内部に組み付けるようにしているが、この場合、機構部品の確実な組み付けのためには、本来、プランジャバレルの長手軸方向の軸力を管理することが理想である。

ところが、上述のような部材の締結における締め付けを管理するための測定機器としては、例えば、特許文献１等に開示されたような汎用ねじの締め付けのトルクを測定するものはあるが、使用範囲が限定され、上述のような燃料噴射ポンプの組立作業などにおいて十分に実用に供することができるものではない。

このため、現状では、作業現場での使用に適した、軸力を測定、管理する好適な手段がなく、上述の例にあっては、開口部に締結される部材の締め付けトルク又は締め付け角度を測定し、締め付けの良否を判断することで組立作業を行っている。

特開２０１１−２５３３４号公報（第４−７頁、図１−図４）

しかしながら、締め付け力をトルク又は角度によって管理した場合、実際には必要とされる軸力のばらつき、誤差が生ずることが経験的に知られている。このような軸力のばらつき、誤差は、その大きさによっては、締結した部品の緩みを招きかねないという問題がある。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、比較的簡易な構成で、簡易な作業により、機構部品の組み付けの際の軸力取得に必要な歪みの測定を可能とする歪み測定センサ及び軸力測定装置を提供するものである。

上記本発明の目的を達成するため、本発明に係る歪み測定センサは、
被測定部材に対する他の部材の組み付け作業後における前記被測定部材の歪みを測定するための歪み測定センサであって、
柱状部材の一方の端部近傍において、一つの発光素子と一つの受光素子とからなる一対の単位センサが、前記柱状部材の周方向で９０度の間隔で、前記発光素子及び前記発光素子が外方向を向くように前記柱状部材の外周面に４対取着されてなるものである。
また、上記本発明の目的を達成するため、本発明に係る軸力測定装置は、
上述の構成を有してなる歪み測定センサと、前記歪み測定センサの駆動制御を行うと共に、前記歪み測定センサにより得られた被測定部材の歪みに対応した軸力の算出を可能に構成されてなる制御ユニットを有しなる軸力測定装置であって、
前記制御ユニットは、前記歪み測定センサを構成する発光素子と受光素子の動作を制御し、前記発光素子により発光され、被測定部材により反射された反射光の前記受光素子による受光信号に基づいて、前記被測定部材に対する締結部品の締結前後における前記被測定部材における歪みを演算算出し、前記演算算出された歪みに対応する軸力を、予め設定された歪みと軸力の相関関係に基づいて算出可能に構成されてなるものである。

本発明によれば、被測定部材の歪み測定作業を簡易に行える歪み測定センサが提供されると共に、歪みと軸力の相関関係が予め設定された制御ユニットを用いることで被測定部材の軸力を簡易に得ることができ、従来に比してより信頼性の高い締結部品の締結作業が可能となるという効果を奏するものである。

本発明の実施の形態における軸力測定装置の構成例を示す構成図である。 本発明の実施の形態における歪み測定センサの主要部の全体斜視図である。 本発明の実施の形態における歪み測定センサの円柱状部材の単位センサが設けられた端部側の平面図である。 本発明の実施の形態における歪み測定センサを用いてプランジャバレルの軸力測定を行う場合における歪み測定センサのプランジャバレルへの取り付けを説明する部分斜視図である。 本発明の実施の形態における歪み測定センサにより取得される歪みを説明する模式図である。 本発明の実施の形態における軸力測定装置によりプランジャバレルの挿入穴の内径方向の歪みを測定する際に制御ユニットにおいて実行される歪み測定処理の手順を説明するサブルーチンフローチャートである。 本発明の実施の形態における軸力測定装置の制御ユニットにより実行される軸力算出処理の手順を説明するサブルーチンフローチャートである。 本発明の実施の形態の歪み測定センサの第２の構成例における円柱状部材の軸方向に直交する面における断面図である。 本発明の実施の形態の歪み測定センサの第２の構成例における主要部の全体斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図９を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態における軸力測定装置の構成例について、図１を参照しつつ説明する。
本発明の実施の形態における軸力測定装置は、歪み測定センサ１００と、制御ユニット（図１においては「ＤＰ」と表記）１１０と、表示装置１２０と、印刷装置１３０とを具備して構成されたものとなっている。

かかる軸力測定装置は、特に、例えば、燃料噴射ポンプのプランジャバレル１４０に代表される中空円筒部材であって、その内部に複数の部品が締結部材の締結によって収納される構造を有するものにおける締結作業時の軸力測定を可能とするものである（詳細は後述）。

歪み測定センサ１００は、プランジャバレル１４０の組み立て作業、すなわち、内部への複数の部品収納、締結部材の締結作業の前後におけるプランジャバレル１４０の軸方向の歪み、換言すれば、特に、プランジャバレル１４０の外壁部分の軸方向に生ずる伸びを測定するためのものである。
本発明の実施の形態における歪み測定センサ１００は、４対の単位センサ１ａ〜１ｄと、これら４対の単位センサ１ａ〜１ｄが先端部近傍に配設される円柱状部材２と、この円柱状部材２が支持されると共に、４対の単位センサ１ａ〜１ｄと制御ユニット１１０との電気的接続のための中継ボックス３とを有して構成されたものとなっている。

次に、歪み測定センサ１００の構成について、図２及び図３を参照しつつ、より具体的に説明する。
まず、単位センサ１ａ〜１ｄは、いずれも基本的に同一の構成を有してなるもので、一つの発光素子４と一つの受光素子５とが、例えば、絶縁性の接着部材６などによって一体的に相互に固着されて一対をなすものである（図２参照）。
発光素子４は、歪み測定のための光を放射するものであり、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting）などに代表される半導体発光素子が好適である。
受光素子５は、発光素子４から発光され、被測定部材の測定対象部位から反射された光を受光し、受光された光の量（明るさ）に応じた信号を出力するものであり、例えば、フォトダイオードやフォトトランジスタに代表される半導体受光素子が好適である。

かかる単位センサ１ａ〜１ｄは、円柱状部材２の一方の端部近傍において、その円周方で９０度の間隔を隔てて設けられたものとなっている（図２及び図３参照）。
単位センサ１ａ〜１ｄが設けられる円柱状部材２の外周面の部位には、発光素子４の発光面４ａ及び受光素子５の受光面５ａが適宜突出するようにほぼ楕円形状の埋設穴７が形成されており、受光素子５と発光素子４は、その受光面５ａと発光面４ａが、この埋設穴７からやや突出するように埋設されると共に、両者の間に生ずる間隙部分には、絶縁性の接着部材６が充填されて一体的に相互に固着されるようになっている（図２参照）。

なお、円柱状部材２の内部は、中空状に形成されており、各単位センサ１ａ〜１ｄと外部とを電気的に接続するための接続配線（図示せず）が収納されたものとなっている。この図示されない接続配線は、後述する中継ボックス３内部へ延び、中継ボックス３内で制御ユニット１１０との接続線８に接続されるようになっている。

また、各単位センサ１ａ〜１ｄにおける受光素子５と発光素子４は、円柱状部材２の外周方向で隣接する単位センサ１ａ〜１ｄと周方向での９０度の位置関係を保ちながら、それぞれの発光面４ａ及び受光面５ａが外方向を向くように設けられている。
円柱状部材２の他方の端部、すなわち、上述の４対の単位センサ１ａ〜１ｄが設けられた端部近傍と反対側の端部は、中継ボックス３内へ挿入された状態で中継ボックス３にねじ等によって固着され、円柱状部材２は中継ボックス３に支持されるようになっている。

本発明の実施の形態における中継ボックス３は、直方体状に形成されており、一つの面の略中央部分に円柱状部材２が垂直となるように取り付けられたものとなっている。
かかる中継ボックス３は、内部に部品空間が形成されており、例えば、異なる配線同士の接続等のための中継端子（図示せず）等が設けられてなるもので、本発明の実施の形態においては、４対の単位センサ１ａ〜１ｄと制御ユニット１１０との電気的接続のための接続配線（図示せず）の収納等に用いられるようになっている。

制御ユニット１１０は、例えば、公知・周知の構成を有してなるマイクロコンピュータ（図示せず）を中心に、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子（図示せず）を有すると共に、単位センサ１ａ〜１ｄ、表示装置１２０、及び、印刷装置１３０との間のインターフェイス回路（図示せず）をそれぞれ有して構成されたものとなっている。
かかる制御ユニット１１０は、発光素子４の発光動作や受光素子５の受光動作を制御すると共に、これの動作制御によって得られた被測定部材の歪みデータに基づいて軸力の演算算出を行い、その算出結果を表示装置１２０に表示する等の処理が実行されるようになっている（詳細は後述）。

次に、上述した構成による軸力測定について、図１、及び、図３乃至図７を参照しつつ説明する。
最初に、本発明の実施の形態における軸力測定について概括的に説明する。
まず、本発明の実施の形態における被測定部材としてのプランジャバレル１４０は、その内部に複数の部品、例えば、インレット・アウトレットバルブ（図示せず）等が収納され、開口部１４０ａに図示されない締結部材が開口部１４０ａの内側に形成されたねじ１４０ｂに締結されて、内部に収納された部品が内部に固定される構造となっているものである（図１参照）。

本発明の実施の形態においては、上述したように開口部１４０ａに図示されない締結部材を締結する前の挿入穴９の内径と、図示されない締結部材を締結した後の挿入穴９の内径との差（以下、説明の便宜上「内径歪み」と称する）を、歪み測定センサ１００によって計測し、その計測結果に基づいて、制御ユニット１１０により軸力が演算算出されるものとなっている。
ここで、挿入穴９は、通常、プランジャバレル１４０に少なくも一つ設けられるプランジャバレル１４０内部へ燃料を導き入れるための穴（送油穴）を流用するようにすれば、新たな穴を設ける必要がなく好適である。なお、歪み測定センサ１００の円柱状部材２の外径に合致するように別途、測定用の穴を設けるようにしても勿論良く、この場合、送油穴同様に貫通孔とするのが望ましい。

以下、本発明の実施の形態における軸力測定について具体的に説明する。
最初に、歪み測定センサ１００による挿入穴９の内径歪みの測定手順について図４乃至図６について説明する。
まず、プランジャバレル１４０には、予め、上述したように少なくとも１つの挿入穴９が凹設されていることを前提とする（図１参照）。

図５には、歪み測定センサ１００によって取得される挿入穴９の内径歪みを説明する模式図が示されており、以下、同図を参照しつつ、本発明の実施の形態における内径歪みの測定について説明する。
まず、図５は、先の挿入穴９に歪み測定センサ１００の円柱状部材２を挿入した状態において、円柱状部材２の先端側から見たと仮定した場合の様子が模式的に示されている。
かかる図５において、符号Ｃ１が付された円は、円柱状部材２の外周面の位置を表している。この円は、厳密には真円ではないため、同図においては若干歪みのある円としてある。

また、図５において、符号Ｃ２が付された円は、挿入穴９の内周面の位置を表している。この円も、符号Ｃ１が付された円同様、厳密には真円ではないため、同図においては若干歪みのある円としてある。
さらに、図５において、斜線部分は、符号Ｃ２で表される内周面の位置から外向の部分を便宜的に表したものである。
なお、図５において、符号Ｃ１が付された円の内側には、各単位センサ１ａ〜１ｄから伸びる導電性部材からなる接続用ピン１３が示されている。この接続用ピン１３には、図示されない配線用接続線が接続されて中継ボックス３へ延長されている。

本発明の実施の形態におけるプランジャバレル１４０においては、先に説明したように内部に複数の部品が収納されて開口部１４０ａに締結部材（図示せず）が締結されるが、良く知られているように、これによってプランジャバレル１４０の外壁が軸方向に伸びることとなる。
挿入穴９は、プランジャバレル１４０の外壁に設けてあるため、挿入穴９も締結部材の締結によりプランジャバレル１４０の軸方向に若干伸び、内径の変化が生ずることとなる。本発明の実施の形態においては、この挿入穴９の内径の変化を、歪み測定センサ１００による締結部材の締結前後における各単位センサ１ａ〜１ｄと挿入穴９の内周面との距離の差として測定、検出するものとなっている。
本発明の実施の形態における歪み測定センサ１００は、４対の単位センサ１ａ〜１ｄが先に述べたように円柱状部材２の外周面において９０度間隔で設けてあるため、各単位センサ１ａ〜１ｄと挿入穴９の内周面との距離測定にあたっては、４箇所の半径方向での距離測定ができることとなる。

すなわち、例えば、円柱状部材２を、図５に示されたように単位センサ１ａが同図において３時方向、単位センサ１ｂが同図において１２時方向、単位センサ１ｃが同図において９時方向、単位センサ１ｄが同図において６時方向に、それぞれ向くように挿入したとすると、それぞれの方向での各単位センサ１ａ〜１ｄと挿入穴９の内周面との距離が計測されることとなる。
ここで、以下の説明の便宜上、プランジャバレル１４０に締結部材（図示せず）を締結する前に取得された各単位センサ１ａ〜１ｄと挿入穴９の内周面との距離を、図５に示されたように、それぞれ、ａ（単位センサ１ｂと内周面との距離）、ｂ（単位センサ１ａと内周面との距離）、ｃ（単位センサ１ｄと内周面との距離）、ｄ（単位センサ１ｃと内周面との距離）と仮定する。

なお、上述の測定作業の効率向上のため、例えば、図２及び図４に示されたように、プランジャバレル１４０の挿入穴９の近傍の外周面に、水平方向と垂直方向に、それぞれ直線の被測定部材側位置決め線１１（図４の二点鎖線参照）を標示すると共に、円柱状部材２においても、各単位センサ１ａ〜１ｄの近傍において、円柱状部材２の軸方向に沿うように直線の被測定部材側位置決め線１２（図２及び図４の二点鎖線参照）を標示し、円柱状部材２を挿入穴９に挿入する際には、被測定部材側位置決め線１１と被測定部材側位置決め線１２とが一致するようにして挿入することで、先に述べたように締結部材の締結前後における測定の際の各単位センサ１ａ〜１ｄの挿入穴９内における位置を同一に維持することが容易となり、作業の効率化を図ることが可能となる。

次に、制御ユニット１１０において実行される歪み測定処理、及び、軸力算出処理の手順について、図６及び図７を参照しつつ具体的に説明する。
まず、前提として、歪み測定センサ１００の各単位センサ１ａ〜１ｄは、先に図５に示されたように、３時、６時、９時、及び、１２時方向をを向くように位置せしめられているものとする（図３及び図５参照）。
かかる前提の下、制御ユニット１１０に軸力測定処理の実行を開始せしめ、処理が開始されることで、最初に、測定回数用変数Ｉが零に設定される（図６のステップＳ１０２参照）。

次いで、発光素子４の発光、換言すれば、発光のための通電を行って良いか否かが判定される（図６のステップＳ１０４参照）。
ここでは、例えば、表示装置１２０に”発光ＯＫ”等の表示を行い、ポインティングデバイス（図示せず）やキーボードに代表される入力装置（図示せず）によって、発光動作を許可するために必要な操作が行われた場合に、発光ＯＫと判定されるようにすると好適である。

ステップＳ１０４において、発光ＯＫであると判定されると、各単位センサ１ａ〜１ｄの発光素子４に所定の通電が行われて、発光素子４が発光せしめられ、次述するステップＳ１０６へ進むこととなる。
次いで、ステップＳ１０６において、受光素子５における受光が完了したか否かが判定されることとなる。

ここで、受光完了か否かは、発光素子４の発光に対応して、所定レベルを超える反射光が受光されたか否かを判定するものである。
ステップＳ１０６において、所要の受光が完了したと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、次述するステップＳ１０８の処理へ進む一方、所要の受光が完了していないと判定された場合（ＮＯの場合）には、先のステップＳ１０４へ戻り、再度、ステップＳ１０４以降の処理が繰り返されることとなる。

ステップＳ１０８の処理においては、距離算出が行われる。
すなわち、各単位センサ１ａ〜１ｄと挿入穴９の内周面との距離が、それぞれ算出されることとなる。
この距離の算出は、発光素子４による発光が行われた時点から、受光素子５によりプランジャバレル１４０の内周面で反射された光が受光されるまでの時間Ｔrefと、光速Ｃとの関係から、一般的に良く知られる演算式により算出されるものである。

すなわち、単位センサ１ａ〜１ｄのいずれかと内周面との距離を、例えば、ΔＬとすると、距離ΔＬは、先の光速Ｃと時間Ｔrefとの関係から、ΔＬ＝（Ｃ×Ｔref）／２と求められる。先に、図５で定義した、距離ａ〜ｄは、このようにして算出されるものである。
次いで、上述のようにして算出された距離が、プランジャバレル１４０の開口部１４０ａへの締結部材（図示せず）が締結される前、すなわち、作業前のデータか否かの判定が行われる（図６のステップＳ１１０参照）。
かかる判定処理では、例えば、表示装置１２０に作業前データか作業後データかを、本装置の使用者が選択できるよう表示を行い、ポインティングデバイス（図示せず）等による操作によって、いずれかを選択できるようにするのが好適である。

しかして、ステップＳ１１０において、作業前データと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ１１２の処理へ進む一方、作業後のデータと判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ１１４の処理へ進むこととなる。
ステップＳ１１２においては、先にステップ１０８の処理で算出された内径が作業前データとして、制御ユニット１１０内の所定の記憶領域に記憶されることとなる。

先に、図５で定義した距離ａ〜ｄは、は、作業前データであるので、制御ユニット１１０内に予め確保された作業前データの記憶領域に記憶されることとなる。
また、ステップＳ１１４においては、先にステップ１０８の処理で算出された内径が作業後データとして、制御ユニット１１０内の所定の記憶領域に記憶されることとなる。

次いで、測定回数用変数Ｉの値が１繰り上げられ（図６のステップＳ１１６参照）、測定回数用変数Ｉの値が所定値Ｋ、すなわち、この例では、１であるか否かが判定されることとなる（図６のステップＳ１１８参照）。
この測定回数用変数は、締結部材（図示せず）の締結作業前における上述のような距離測定を行う場合、又は、締結部材（図示せず）の締結作業後における同様の距離測定を行う場において必要とされる上述の処理の繰り返し回数を設定するためのものである。

この例においては、一つの挿入穴９において距離測定が行われるため、測定回数用変数の所定値Ｋは１に設定されることとなる。
なお、例えば、測定データの精度向上等のため、可能な場合には、挿入穴９を複数設けて、距離測定を複数行うようにしても良く、この場合には、測定回数用変数を相応の値に設定すれば良い。

しかして、ステップＳ１１８において、Ｉ＝Ｋであると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、測定が完了したとして一連の処理が終了されることとなる。
一方、ステップＳ１１８において、測定回数用変数の値は未だ所定値Ｋではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、先のステップＳ１０４へ戻り、ステップＳ１０４以降の処理が繰り返されることとなる。

このようにしてプランジャバレル１４０の開口部１４０ａへの締結部材（図示せず）の締結作業前における距離測定を終えた後は、開口部１４０ａへの締結部材（図示せず）の締結を行い、しかる後、制御ユニット１１０による締結作業後における距離測定が、先の締結作業前の距離測定の処理手順に準じて行われることとなる。
ここで、説明の便宜上、締結作業後、距離ａはａ’に、距離ｂはｂ’に、距離ｃはｃ’に、距離ｄはｄ’に、それぞれ変化したと仮定し、締結作業後は、これら距離ａ’、ｂ’、ｃ’、及び、ｄ’が計測データとして取得されるとする。
なお、締結作業後の距離測定処理の手順も、図６に示された手順と基本的に同一であるので、ここでの再度の詳細な説明は省略することとする。

次に、図７には、締結作業前の距離測定、及び、締結作業後の距離測定終了後に制御ユニット１１０により実行される軸力算出処理の手順が示されており、以下、同図を参照しつつ軸力算出処理について説明する。
制御ユニット１１０による処理が開始されると、制御ユニット１１０に記憶されている作業前データの読み出し（図７のステップＳ２０２参照）、及び、作業後データの読み出しが行われる（図７のステップＳ２０４参照）。

ここで、作業前データは、先に図６の処理で説明したように、ステップＳ１１２の処理によって制御ユニット１１０の適宜な記憶領域に記憶されている締結作業前の距離測定データ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）であり、作業後データは、ステップＳ１１４の処理（図６参照）によって制御ユニット１１０の適宜な記憶領域に記憶されている締結作業後の距離測定データ（ａ’、ｂ’、ｃ’、ｄ’）である。

次いで、偏差算出が行われる（図７のステップＳ２０６参照）。
ここで、「偏差」とは、締結作業前後における距離（各単位センサ１ａ〜１ｄと挿入穴９の内周面との距離）の変化量であり、この例においては、作業後データ（距離）から作業前データ（距離）として求められるものである。すなわち、具体的には、Δａ＝ａ’−ａ、Δｂ＝ｂ’−ｂ、Δｃ＝ｃ’−ｃ、Δｄ＝ｄ’−ｄとなる。

次いで、上述のようにして算出された偏差に基づいて軸力の算出が行われる（図７のステップＳ２０８参照）。
軸力は、プランジャバレル１４０の開口部１４０ａへの締結部材（図示せず）の締結によって、プランジャバレル１４０の長手軸方向に生ずる力であり、挿入穴９の内径方向の歪み、すなわち、先にステップＳ２０６で算出された偏差との間には、一定の相関関係があることが従来より知られている通りである。

本発明の実施の形態においては、試験結果やシミュレーション結果等に基づいて、内径の偏差と軸力との相関関係を予め求め、それに基づいて演算式、或いは、内径の偏差から軸力が求められるよう変換マップを設定しておき、それをステップＳ２０８の軸力算出に用いるようにしてある。
例えば、ステップＳ２０６で求められた偏差について平均値が算出され、この偏差の平均値に対する軸力が、予め定められた演算式、或いは、変化マップによって求められることとなる。
次いで、ステップＳ２０８で求められた軸力が、表示装置１２０に表示され、また、必要に応じて印刷装置１３０において印刷、出力され、一連の処理が終了されることとなる。

次に、歪み測定センサの第２の構成例について、図８及び図９を参照しつつ説明する。
この例における歪み測定センサ１００Ａは、後述する構成を有する調心装置１５０が設けられた点が、先に示された歪み測定センサ（図１乃至図３参照）と異なるものである。
なお、以下の説明においては、図１乃至図３に示された構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明する。

この構成例においては、円柱状部材２に次述するように調心装置１５０が設けられている。
かかる調心装置１５０は、円柱状部材２が、測定の際に、その直径よりやや大きい程度の孔内に挿入された場合、すなわち、例えば、図１及び図４に示されたような挿入穴９に挿入された場合に、円柱状部材２を、その挿入穴９の径方向の中心に維持せしめるためのものである。
この構成例における調心装置１５０は、円柱状部材２の長手軸方向において適宜な間隔を隔てて設けられた２つの調心部１６０ａ，１６０ｂを有してなるものである（図８及び図９参照）。

かかる調心部１６０ａ，１６０ｂは、基本的に同一の構成を有してなるものである。
すなわち、調心部１６０ａ，１６０ｂは、円柱状部材２の径方向において穿孔された貫通孔２１を有しており、この貫通孔２１には、押圧部材としてのコイルばね２２が収納されている。このコイルばね２２は、貫通孔２１の２つの開口２３ａ，２３ｂ付近までの長さを有してなるもので、後述するように開口２３ａ，２３ｂに球体２４ａ，２４ｂが配された際に、丁度、球体２４ａ，２４ｂを外向へ押圧する程度に圧縮されるものとなっている。
なお、調心部１６０ａ，１６０ｂの各々の貫通孔２１は、円柱状部材２の長手軸方向で見た場合（図８参照）、円柱状部材２の外周方向で９０度の間隔を隔てて設けられるのが好適である。

貫通孔２１の２つの開口２３ａ，２３ｂには、貫通孔２１の直径よりも若干小さな直径を有する球体２４ａ，２４ｂが、それぞれ配されると共に、この球体２４ａ，２４ｂと開口２３ａ，２３ｂの周縁との間には、環状に形成されてなる係止部材２５が、開口２３ａ，２３ｂの周縁に固着されて設けられている。
係止部材２５の係止貫通孔２５ａは、その内径が球体２４ａ，２４ｂの直径とほぼ同一となっている。

このため、歪み測定センサが測定に用いられていない通常の状態にあって、球体２４ａ，２４ｂは、コイルばね２２の押圧力により、その半球部分が係止部材２５から外向へ突出した状態となっているが、その半球部分が外部から押されるような状態となると球体２４ａ，２４ｂは、コイルばね２２の押圧力に抗して内部に後退するものとなっている。このように球体２４ａ，２４ｂは、円柱状部材２の外周面において、円柱状部材２の径方向で進退可能なものとなっている。
したがって、球体２４ａ，２４ｂが、例えば、挿入穴９の内周面に進退可能な範囲で接することで円柱状部材２は、挿入穴９の径方向のほぼ中心に維持せしめられることとなる。

図９においては、単位センサ１ａ〜１ｄが設けられた円柱状部材２の端部近傍に１つの調心装置１５０が設けられた状態が示されているが、この部分だけではなく、円柱状部材２の他の部位に適宜設けるようにしても好適である。

軸力の簡易な測定が所望される機構部品に適する。

１ａ〜１ｄ…単位センサ
２…円柱状部材
４…受光素子
５…発光素子
１００…歪み測定センサ
１１０…制御ユニット
１２０…表示装置
１３０…印刷装置
１４０…プランジャバレル
１５０…調心装置
１６０ａ，１６０ｂ…調心部

Claims (3)

1. 被測定部材に対する他の部材の組み付け作業後における前記被測定部材の歪みを測定するための歪み測定センサであって、
   前記被測定部材に設けられた孔内に挿入される円柱状部材の一方の端部近傍において、一つの発光素子と一つの受光素子とからなる一対の単位センサが、前記円柱状部材の周方向で９０度の間隔で、前記発光素子及び前記受光素子が外方向を向くように前記円柱状部材の外周面に４対取着されてなることを特徴とする歪み測定センサ。
2. 前記円柱状部材が前記被測定部材に設けられた前記孔内に挿入された際、前記円柱状部材を前記孔の径方向における中心に維持せしめる調心装置が設けられ、
   前記調心装置は、前記円柱状部材の軸方向において適宜な間隔を隔てて、２対の調心部を有してなり、
   前記調心部は、前記円柱状部材の外周において１８０度の間隔を隔てて２つの球体が、前記円柱状部材の径方向で進退可能に設けられてなることを特徴とする請求項１記載の歪み測定センサ。
3. 請求項１又は請求項２記載の歪み測定センサと、前記歪み測定センサの駆動制御を行うと共に、前記歪み測定センサにより得られた被測定部材の歪みに対応した軸力の算出を可能に構成されてなる制御ユニットを有してなる軸力測定装置であって、
   前記制御ユニットは、前記歪み測定センサを構成する発光素子と受光素子の動作を制御し、前記発光素子により発光され、被測定部材により反射された反射光の前記受光素子による受光信号に基づいて、前記被測定部材に対する締結部品の締結前後における前記被測定部材における歪みを演算算出し、前記演算算出された歪みに対応する軸力を、予め設定された歪みと軸力の相関関係に基づいて算出可能に構成されてなることを特徴とする軸力測定装置。

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