JPS60186354A - 合成負荷変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は加工動作中での加工過程の品質レベルを検出
するための負荷感知装置として用いられる合成負荷変換
器に関し、特に印加されたトルクおよび軸方向負荷のモ
ニタ装置で使用される合成負荷変換器に関する。

近年加工動作中での加工過程の品質を検出する方法にお
いては、工具、部品またはホルダに印加されたトルクお
よび軸方向スラストが加工動作中に感知され、その動作
の「状態」を定めるための電気信号を発生する。この「
状態」と先に加工された部品の状態とを比較して、各動
作段階に対する品質レベルの限界を定める。加工された
部品の品質は加工過程の品質と直接的な相関を有する。

１４− 例えばドリルチャックに取付けられた第１センサまたは
変換器群は、加工物に対するドリルの軸方向スラストを
指示し、同じくチャックに装着された第２センサ群は穿
孔過程の種々の段階において、ドリルと駆動源との間に
発生するトルクを指示する。

穿孔過程を次のように４段階に分けると便利である。す
なわちドリルを加工物に加える前の第１段階、ドリルが
加工物に入り込むときの第２段階、穿孔動作中の第３段
階、穿孔動作が完了してドリルが加工物を貫通する第４
段階である。

各段階でのトルクおよび軸方向の力に対する最小、最大
の限界は、先行する良好な穿孔動作から決定することが
できる。これらの限界を比較基準として用い、穿孔動作
遂行中にその動作が適切に行なわれているか否かを指示
できる。

不良加工物、不良工具そしてベアリングとかカムなどの
機構の動作不良が直ちに指示される。

この指示を用いて自動的停止をしたり、警報器やオペレ
ータに警報を与える他の手段を作動させて、部品、工具
または機構がさらに損傷するのを防止する。この方法に
よれば、工具や機構の劣化のみならず、加工物の構成材
料もモニタして、損傷発生以前に修正作業が必要である
旨の智報を与え得るという効果も得られる。

ここで第５図〜第８図を用いて加工動作の「状態」を得
る過程を詳細に説明する。加工物５１０は図示のように
配置され、ドリル５１２によってその材料が取除かれる
。周知のようにドリル５１２はドリル刃５１４を回転さ
せる。

ドリル刃５１４と加工物５１０間の相対的回転に伴い、
ドリル刃５１４は加工物５１４に人込みこれを貫通する
。刃５１４が加工物中を通る際の刃５１４の回転に必要
なトルクは、ドリル５１２に組合わせられた変換器（ト
ランスジューサ）５１６で感知する。変換器５１６でモ
ニタされたトルクおよび力の佃′号はライン５２０を経
て、プログラマゾルコントローラ５２２へ供給される。

ドリル５１２に組合わさった直線可変差動変圧器５２４
からの出力信号がライン５２６に与えられる。この出力
信号は加工物５１０に対するドリル５１２の位置を示す
ものであって、前記のゾログラマゾルコントローラ５２
２へ供給される。直線可変差動変圧器５２４に組合わさ
ったプローグ５３０は、加工物５３００表面に物理的に
接触し、加工物５１０に対するドリル刃５１４の相対的
位置を表わす可変出力信号をプログラマブルコントロー
ラ５２２へ供給する。周知のようにプログラマゾルコン
トローラ５２２は、電源５３２によって付勢される。

第５図の例では、加工物５１０の壁５１８内に孔を穿孔
するに際し、刃５１４が加工物５１０の壁部分５１９に
係合する以前の刃５１４の回転に会するトルクは極めて
低い。刃が壁部分５１９に入込むに従い、刃５１４の回
転に要するトルクはより高い比較的一定のレベルまで増
大し、この高レベルは刃５１４が壁部分５１８から出始
めるまで続く。このとき刃５１４の回１７− 転に要するトルクが実質的に低下する。

刃が壁部分５１９に人込み、これを通る際に刃５１４の
回転に要するトルクを感知することによって、加工物５
１０の糧々の品質特性が決定でき、これによって当該加
工物５１０が、所定の品質基準に合う合格品であるか否
かを決定できる。例えば壁５１８の厚さとか、壁５１８
を形成する材料の硬さを感知できる。工具または加工物
の状態からは説明できない「異常」状態は一般に工作機
械の疲労とか故障を表わす。

「異常」状態全分類すれば、工作機械保守の必要性を予
測するのに役立つ。

プログラマゾルコントローラ５２２は、第６図に示すよ
うなトルク対距離の「状態」曲線を与える。このトルク
・距離曲線は縦軸に変換器５１６が感知するトルクを、
横軸の特定の距離に対して描いている。横軸の距離はド
リル５１２の移動距離で、直線可変差動変圧器５２４に
より感知されるものである。ドリル５１４が加工物５１
０の壁部分５１８を貫通するに当っては。

ドリル５１４と加工物５１０とは、所定のサイクルを経
て相対移動しなければならない。このサイクルにはドリ
ルの加工物５１０への接近。

ドリルの加工物５１０への侵入、そして、壁５１Ｂの貫
通に伴う加工物５１０かもの離脱が含まれる。加工物５
１０に対するドリル５１４のこのような一連の移動を１
サイクルと定める。

各サイクルは仮数側の増分に分解され、その間に変換器
５１６によってトルクが感知される。

第５図の穿孔動作での典型的なトルク対移動距離曲線は
、第６図に示す通りである。ドリル刃５１４が加工物５
１０の壁５１８に接近するとき、該ドリル刃５１４は加
工物５１０かも何等トルクを受けないので曲線部分６４
０が生じ、この部分６４０により、加工物に対するドリ
ルの初期移動時には、加工物とドリル間でのトルクの発
生がないことが示される。刃５１４が加工物５１０の壁
部分５１９に触れると、６４２で表わすようにトルクが
急激に増加する。この機能は前縁オンと呼ばれ、プログ
ラマゾルコントローラ５２２は、この前縁オンを利用し
て、刃５１４が加工物５１０の壁部分５１９に係着する
まで移動した正確な距離を決める。刃５１４が壁５１８
に侵入すると、印加トルクが比較的高くなるが、第６図
に６４４に示すように、はぼ一定である。刃５１４が加
工物５１０の壁５１Ｂの表面５２１を通抜けると、第６
図に６４６に示すように、刃５１４に加えられたトルク
は低下する。この機能は後縁オフと呼ばれる。

第７図は穿孔動作の他の例をパし、第６図の部材に相当
する部Ｉには同一符号を付す。この例では空胴部７６２
に対して横孔７６０を穿ける。ドリル刃５１４が加工物
５１０の側面７８０に接近し、これに触れると第８図に
８７２で示すように、トルクが急激に増大してＦ前縁オ
ン」となる。このとき、電気的スイッチがオンする。

ドリル刃５１４が加工物５１０に侵入すると、第８図に
８７４で示すように、トルク曲線が平坦になり、高トル
クを表わすトルク・移動距離曲線部分を呈する。その後
ドリル刃５１４が空胴ｆ４７６２に入るまで、トルクは
比較的一定に保たれる。空胴部７６２に入込むと、ドリ
ル刃５１４の回転に要するトルクが減少し、第８図に８
７６で示すようにトルク・移動距離曲線が低下する。

もし加工物５１０の壁７８２をさらに穿孔する場合には
、刃５１４の壁７８２への侵入に伴い第８図に８７８で
示すようなトルク・移動距離曲線が生じる。

第８図の曲線部分８７８は高いトルクを表わすが、ドリ
ル刃が再び壁７８２を貫通するまで比較的一定なトルク
となる。ドリル５１４の回転に要するトルクは、第８図
に８８１で示す点で低下し、「後縁オフ」となる。この
とき電気的スイッチがオフする。

状態品質制御方法が開発される以前は、通常、工具が故
障したとき発生する損傷を極力小さくするように、加工
動作をモニタしていた。米国特許第３，８３６，８３４
号はこのような従来装置を記２１− 載している。この特許では、工具に加わる曲げ、送り力
を感知し、限界値と比較している。限界を越えると工作
機械が停止する。しかしながら、この特許では工具また
は工作機械の劣化を検出したり、さらに、故障診断に有
用なトルクや振動のようなパラメータを感知する試みが
なされていない。

前述の状態品質制御方法は多くの利点を有するが、この
方法を実施するに際して多くの実際的問題点がある。そ
の１つは加工動作で生じるトルクおよび水平スラストの
感知方法にある。

第１図に示すように、工具１０１に印加されるトルクお
よび水平スラストの両者を感知するのに、２個のひずみ
計１０２．１０５を用いる方法が、応力・ひすみ測定分
野で知られてい−る。この場合一方のひすみ計１０２は
、ホルダ１０４の長手軸１０３に一致させて軸方向すな
わち水平スラストを感知し、他方のひすみ計１０５は先
のひずみ計に対して４５°傾けて配置し、最大ぜん断面
内のせん断ひずみを感知することによ２２− リトルクを検出する。しかしながら、工具が回転する場
合、この方法では各ひずみ計に接続して加工「状態」情
報全域り出てために、回転形変圧器またはスリップリン
グのような結合装置を２個必要とする。２個の結合装置
の使用は高価であるだけでな（複雑であって、多（の実
際利用分野での使用を妨げていた。

工具が静止し加工物か工具に対して回転するかまたはそ
の他の移動を行なう場合、］四転結合装置を用いずにす
むが、なお多（の重大な実際的間粗か残る。すなわちセ
ンサが与える情報を読取り、かつ加工過程を制御するの
に、２個の信号調整器、ブリッジ回路および表示器また
は他の指示装置、さらに２組の品質限界量を必要とする
。その上これらの限界量と表示器とを相関させて、必要
な品質規準および加工動作の各段階の制御手段を与えな
ければならない。

次の問題点は、加工動作で力感知器として使用される電
気抵抗ひずみ計の抵抗素子に関係する。一般にこれらの
ひずみ計を工具や工具ホルダに装着した場合、高信頼度
の検出をするのに光分な出力を発生しない。この問題に
対処する一方法として、上記ひすみ計に代え圧電素子を
用いることが考えられるが、圧電系子は温度に敏感で、
かつ加工動作で生じる振動に対する耐振性がとぼしいの
で良好な結果が得られていない。

この発明の目的は、センサ系からの出力が唯１個ですみ
、かつセンサ系が回転部に装着されている場合、回転形
変圧器のような結合装置が唯１個ですむ、回転または静
止＠ｉ材への印加合成トルクおよび軸方向負荷感知用の
合成負荷変換器を提供するにある。

この発明の他の目的は、加工工具ホルダにひずみ計を用
いて、加工工具の「状態」情報を得ることができる新規
な合成負荷変換器を提供するにある。

この発明の他の目的は、軸方向負荷およびトルクの合成
作用を感知するのに極力少ない個数の抵抗ひずみ計を用
いて、加工工具の「状態」情報を得ることができる合成
負荷変換器を提供するにある。

この発明の他の目的は、トルクおよび軸方向負荷のよう
な幾つかの力から得られる信号を合成（組み合わせ）し
て、単一の結合装置で伝達されると共に、単一の分析器
で分析される単一の合成出力信号を得る合成負荷変換器
を提供するにある。

この発明のさらに他の目的は、トルクおよびスラストの
合成力を検出して工作機械および工具の劣化の予測に用
いる合成負荷変換器を提供するにある。

この発明では、抵抗ひずみ計ブリッジ回路中の素子を長
手軸に対して、零度以外の角度すなわち４５°または９
０°傾けて配置する。したがってひずみ計ブリッジ回路
全体中の単一のひずみ計素子または被数個のひすみ計素
子によって、トルクおよび軸方向スラストの両者を表わ
す出力が得られ、別個の２個のブリッジ回路を用いずに
目的を達成できる。

２５− またこの発明は２個の結合装置を必要としない。このこ
とは回転部に変換器を装置したため、回転形変圧器のよ
うな結合装置が必要となる場合に特に１要である。

加工工具は硬い鋼材から作られ、この鋼材は実質的な断
面または厚さを有し、応力を受けたとき比較的小さなひ
ずみを呈″″４″る。したがってこのひずみを測定する
のに用いられる抵抗ひずみ計からの出力は比較的小さい
。この問題に対処するため、ひすみ計ゾリツジ回路の全
糸子を高いひすみ位置に配置して、ブリッジ回路の出力
を極力太き（する。最終的には高感度検出装置を用いて
ブリッジ回路の出力信号を検出する。

回転または静止工具もしくは加工物に装置されたひすみ
計ブリッジ回路の素子は、これら素子がブリッジ回路中
で相互補完的に働くように配向される。一方のひすみ計
はトルクひすみのみを感知するように配置し、他方のひ
ずみ計は軸方向負荷ひすみのみを感知するように配置す
る。２個のひすみ計は電気的に直列接続されてホイート
ストーンブリッジ回路の共通辺を形成するので、印加ト
ルクおよび軸方向負荷の合成ひずみ作用を表わす単一の
相加または相関電気的出力か得られる。工具の長手軸に
対して、ひずみ計の王ひすみ軸が９０°以外の角度で設
定されても、上記技術を適用できる。上述のようにトル
クおよびスラスト感知器を配直し、かつ各辺を直列接続
してホイートストーンブリッジ回路の４辺全部を使用す
ると、直線性が改善される。

この発明の第１実施例では、標準的な工具ホルダからな
る感知器本体を変形してひずみ増大領域を形成し、この
領域に印加トルクおよび軸方向負荷の合成ひすみ作用を
感知するひずみ計を配設する。第２実施例では、ビーム
またはウェブを具備する特別な工具ホルダを用い、単一
ブリッジ回路のひすみ計で水平スラストおよびトルクの
両者の作用を感知できるようにする。

特別な工具ホルダは公知の工具ホルダの端部と同様な端
部を有しているが、中間部分は標準形と全く異なり、複
数個のウェブまたはビームを備え、これらビームの両端
はビームの長手軸に沿い互いに分離している。工具ホル
ダの一端に供給される駆動力は、十字状に配置されて「
ねじれた」複数個の中空ビームを介して他端へ伝達され
る。特定の用途では、工具ホルダのフランジに対するビ
ームの角度を選択して、トルクおよびスラストに対する
必要な感度を適応させ得る。

第２実施倒の最も簡単な構成の場合、叩じ単一ひすみセ
ンナにより軸方向負荷とトルクの合成作用を同時に感知
する。いずれかの種類の負荷により、ビームか曲り変位
するからである。

ビームの両端に隣接して複数個の同様配置のひずみ計を
配置すれば、曲げ引張りひすみに加えて曲げ圧縮ひずみ
を高感度で感知できる。

以下、実施例を用いて、この発明の詳細な説明する。

第２、第３、第４図は回転形変換器用のひすみ針のよう
なセンナと一緒に用いられる回転形変圧器を示す。まず
第３図により一般的な変換器系を説明すると、交流電流
源３０６か第１変圧器３０１０１次巻線３１３に接続し
ている。

説明の便宜上交流電流源を糸励磁源と呼ぶ。第２変圧器
３０４の２次巻線３１０か出力、すなわち利用装置３０
７へ出力電圧を与える。出力信号を系信号と呼ぶ。なお
１個の測定系が励磁源および利用装置の機能を与えるが
、笑際は複数個のこのような測定系を較正して、変換器
系で測定する量を出力として読取る。

第２図に回転［１１１１２０１に加わるトルクを測定す
る公知の変換器糸を示す。系の入力へ供給された励磁電
流は、第１変圧器２０２によって回転軸２０１上の変換
器へ伝えられる。変圧器２０２は接続５２０４かもの電
力が入力される固定１次巻＃２０３と、ひすみ計度換器
２０ｅｌに接続した回転２次巻＃ｉ！Ｚ　ＯＳとを有す
る。ＩＬだ第２変圧器２０７は変換器に接続した回転１
次巻＆２ｘ・０と、接続部２０４に出力信号を伝える固
定２次巻に２０８とを有する。そして両２９− 変圧器および変換器はハウジング２０９で囲まれている
。

代表的な公知の装置では、ひすみ計はブリッジ回路で構
成され、ブリッジ回路の対向端子間に励磁電流を供給し
、残りの対向端子から系信号を取出す。第４図はこの変
換器糸の構成図であり、点線よりも左側の部品は回転軸
２０１に装着され、右側の部品は固定した））ウジング
２０９に装着されている。固定巻線３１３から未入力が
与えられ、固定巻線３１０から未出力が取出される。こ
れらの巻線は固定側のハウジング２０９内に固着されて
いるが、ひずみ計度換器３０３側の回転巻線３０２．３
０８は回転軸２０１に取付けられていて、回転軸２０１
と一緒に回転する。ひずみ計度換器３０３のブリッジ回
路の４本の辺は、ひずみ計素子４０９〜４１２を有する
。

複数個の回転変圧器回路を用いる複数個の変換器系で測
定量を指示するには、これら変換器系を較正する必要が
あり、このために特別な回３０− 路を付加しなげればならない。前述の図面おＪび睨明か
られかるように、回転変圧器を付加すると、邪魔である
ばかりでなくコストアップを招（。

第９図はチャック９０１を有する回転被駆動工具ホルダ
９０３を示す。チャック９０１の一端には、テーノに付
コレット９０５が形成され、その中に工具９０２が挿入
される。モールステーパリーマ孔の右側のハツチング領
域９０６はひずみ計配激用に璧けである。ホルダ９０３
の右端には孔９０４が形成されている。

この発明の変換器は、トルクおよびスラストによるひす
み作用、効果を示す合成された単一の電気信号を発生す
る。ブリッジの各辺ごとに共通に、複数個のひずみ計を
直列、並列または直並列に接続する。直線性を向上し感
度を高めるために電気的に接続され、かつ機械的に配置
された２個の同一ひずみ計の組からなる第１ユニツトを
第１位置に配置して、１極性の力たとえば張力を感知す
る一方、第２ユニツトを反対極性の相互補完力たとえば
圧縮力を感知する位置に配置する。そしてホイートスト
ーンブリッジの隣接辺ごとに第１、第２ユニツトを接続
する。各ユニットの出力は加算されて、ホイートストー
ンブリッジの合計出力を与える。

例えば加工物が工具に対して移動するときのように、工
具ホルダが静止している場合は、工具ホルダが固定され
ているので、ひすみ計へのリードは工具ホルダから引離
され、回転結合が形成されない。しかし異なる力を測定
する複数個のひずみ計からの信号を合成すれば、オペレ
ータまたはコンピュータによるモニタ用の単一の出力が
１合成信号から得られるので便利であり、オペレータま
たはコンピュータの動作が著じるしく簡単化される。そ
の上、たった１個の信号調整器と電詠ですむ。

さらに動作の異なる段階で異なるパラメータを異なって
強調することが可能となる。例えば加工物に接触する前
のドリル移動距離を知りたい場合は、穿孔動作に起因す
るトルクの発生以前に水平スラストが感知されるので、
このスラストが最も重要なパラメータとなる。このこと
は加工物と最初に接触するのは、細い先端部だけである
ことを考えれば明らかである。

第１０ａ図は工具ホルダ１００１の側面図を示し、第１
０ｂ図は第１０ａ図の工具ホルダの端面図を示す。工具
ホルダ１００１は開口１００２および右端の工具取付用
ねじ部１００４を有する。

ホルダの周囲を切削して形成した環状領域１００３は、
ひずみ針取付用の高応力領域であって、弾性ひずみ変形
を増して、電気抵抗ひずみ計に対する感度を高めである
。しかしながらこの領域１００３の応力の増大量は、針
側を目的としたひずみを与えている程度であり、工具を
実質的に弱体化する程ではない。

第１１．第１２図に示す従来のトルク変換器１１００は
、第１０図と同様な構造の工具ホルダ１１０１を備え、
切削領域１１０２にひずみ計が取り付けられている。公
知の変換器１１００に装着した４個のひずみ計は、領域
１１０２の周囲に中３３− ６角９０°で離間配置されている。各ひずみ計１１０３
．１１０３Ｂ、１１０３ｃ、１１０３Ｄは、ホルダ１１
０１の軸に対し約４５°仰げである。ひずみ計１１０３
Ｃ，１１０３Ｂは、時計方向に加えられたトルクに対す
る張力を感知し、ひすみ計１１０３Ａ、１１０３Ｄは圧
動力を感知する。したがってこれらのひずみ針はねじり
応力のみを感知するものである。第１５図に示すように
、変換器１１００のブリッジ回路網はホイートストーン
ブリッジ回路の対向辺に設けた張力感知ひずみ計１１０
３Ｃ，１１０３Ｂ、さらに残りの対向辺に設けた圧縮力
感知ひずみ計１１０３Ｄ、１１０３Ａを有する。したが
って周知のように、ブリッジ回路の出力はせん断応力に
起因する圧縮ひずみと張力ひずみとを平均化する。

第１５図のように４個のひすみ計からなるブリッジ回路
は、ダミー抵抗を用いて形成したホイートストーンブリ
ッジからなる１個のひずみ計装置全体に亘り直線性およ
び感度を向上させることができる。

第１３、第１４図に示す従来の軸方向負荷変換器１２０
０は、工具ホルダ１２０１を有し、切削領域１２０２上
にひすみ計が装着されている。ひすみ計の配向が異なる
点を除き、第１３図の装置は第１１図の装置と同様であ
る。第１３図の構造では、ひずみ計を工具ホルダの長手
軸に対して、垂直または平行に設ける。この構造によれ
ば、スラスト（トルクではなく）の御」定ができる。

第１３、第１４図に示ｊ変換器１２０００４個のひずみ
計１２０３Ａ、１２０３Ｂ、１２０３ｃ、１２０３Ｄは
、変換器の周囲に９０°離間して配置される。

ひずみ計１２０３Ａ％　１２０３Ｃはホルダ１２０１の
軸に対して平行に配向されて、軸方向の圧縮力を感知す
る。またひずみ計１２０３Ｂ、１２０３Ｄは工具ホルダ
の軸と直角で、張力すなわち工具ホルダの軸方向圧縮負
荷に起因する水平方向のポアソン効果ひずみを感知する
。

第１６図に示すように％第１３図の変換器１２００のブ
リッジ回路では、圧縮力感知ひずみ計１２０３Ａ、１２
０３Ｃがホイートストーンブリッジの対向辺に配置され
、張力ひすみ計１２０３Ｂ、１２０３Ｄがブリッジの残
りの対向辺に配置される。

このように、従来の変換器１１１０．１２００はいずれ
も一種類の負荷、たとえはねじれ又は軸方向負荷のみを
感知するものである。したがって両種類のひすみ計を共
通の工具ホルダに用いた場合は、工具ホルダに対する全
体的な負荷を測定するのに、別個のブリッジ励磁回路お
よび信号調整回路を必要とする。

第１７図にはこの発明の１実施例を示し、この実施例は
第１１．第１３図の工具ホルダ１１０１゜１２０１と同
様な静止工具ホルダに適用される。

第１７図の実施例において、合成負荷変換器１７００は
直径を減少させて、応力を増すと共にひすみ計の取付け
を図った切削面１７０２を有する。

第１７、第１８図に示すように、変換器１７００のひす
み計は、工具ホルダ１７０１の領域１７０２の周面上に
等間隔で配置される。４個のねじれ感知ひずみ計１７０
３Ａ、１７０３Ｂ、１７０３Ｃ。

１７０３Ｄが使用され、これらのひずみ計は９０゜離間
して配置されると共に、垂直方向から４５゜回動した主
軸方向に配向されて、第１８図で反時計方向に加えられ
るトルクに起因するひずみを感知−１−る。さらに軸方
向の圧縮負荷に起因するひずみを感知する４個のひすみ
計１７０４Ａ。

１７０４Ｂ、１７０４Ｃ，１７０４Ｄを設ける。２群の
ひずみ計１７０３．１７０４は工具ホルダの領域１７０
２上で、軸方向の同一部位に設けるとよいが、ねじれ感
知ひすみ計１７０４を圧縮力感知ひずみ計１７０３と同
様に、工具ホルダ断面の垂直および水平主軸上に配向さ
せたい場合は、２群のひずみ計を軸方向の離れた２箇所
に配置できる。

第１９図に示すように、この発明の非回転形質換器１７
００のホイートストーンブリッジ回路は、単一のホイー
トストーンブリッジ回路であって、平衡状態で軸方向負
荷とねじれ負荷の合３７− 酸作用を表わす電気信号を与える。このようなブリッジ
回路出力と工具の移動量のような他の／Ｊラメータの関
数である所望の信号量とを比較すると、ドリル加工作業
をモニタでき、単一のブリッジ回路のみによって、いく
つかの故障モードを表わすことができる。

第１９図の独特なブリッジ構成においては、圧縮ひすみ
計１７０４Ａ％１７０４Ｃはブリッジの対向辺に配置さ
れ、ねじれ感知ひすみ計１７０３のうちの相当する圧縮
感知ひずみ計１７０３Ｂまたは１７０３Ｃと直列接続す
る。ボアンン効果張力ひずみ計１７０４Ｂ、１７０４Ｄ
は残りのブリッジ対向辺に配置され、同様にそれが相当
するねじれ張力ひすみ計１７０３Ａまたは１７０３Ｄと
直列液＆する。したがって変換器１７００用の第１９図
のブリッジ回路では、ブリッジの各辺が電気的に直列な
ねじれ感知兼軸方向負荷感知ひずみ針を備えて、全負荷
の合成作用に対して高い感度を呈する。なお第１９図の
ブリッジの各辺では、複数個のひすみ計が電気的に直列
接続され３８− ているが、各辺の複数個のひずみ計を並列接続しても合
成負荷感知作用を達成できる。

したがろて変換器１７００のブリッジ構成によれば、ね
じれおよび軸方向負荷を別々に示す２個の別個のブリッ
ジ回路を、単一のブリッジ回路で置換して単一の変換器
とすることができる。

各ブリッジの被数個のひすみ計は直列接続されているか
、各辺のひずみ計を並列に接続してもよい。またこの発
明の変換器１７００として静止負荷用のものを説明した
が、ｍ４図により先に説明した変圧器装置のような回転
電気結合装置を用いれは、工具ホルダ１７０１を回転用
に適用することもできる。

第２６図はこの発明の変換器の変形例を示す。

丁なわち変換器２６００において、固体工具ホルダ２６
０１に減径のひすみ増大部２６０２が形成されている。

ひずみ増大部は工具ホルダの内部孔の径を増したり、横
断孔を形成することによっても得ることができる。この
変形例の変換器２６００によれは、年−のひずみ計を用
いてねじれ負荷および軸方向負荷の合成ひずみ作用を感
知するので、構成が極めて簡単化される。なおひずみ計
の取付は方以外のすべての点で、工具ホルダ２６０１を
第１１．弗１３図の工具ホルダと同一にしてもよい。

工具ホルダに加えられるねじれおよび軸方向負荷の合成
ひずみ作用を感知できるように、単一のひずみ計２６０
３は工具ホルダ２６０１の長方軸に対して鋭角θをなし
て配置される。実施例として、角θは１５°−３０°の
範囲にあり、好ましくは２２．５°である。

第２７図に示すように、この単一ひずみ計２６０３用の
ホイートストーンブリッジ回路では、残りのブリッジ辺
のそれぞれにダミー抵抗２６０３ａ、２６０３ｂ、２６
０３ｃが設けられる。

単一のひすみ計２６０３を２２．５°だけ配向させてい
るために、このひずみ計２６０３は減径領域２６０２に
おけるねじれおよび軸方向負荷の合成ひてみ作用を感知
でき、変換器２６００を実用化するのに充分な感度を与
える。会費に応じてダミー抵抗の代りにひずみ計を付加
すれは、それだけ費用がかかるが感度を高めることがで
きる。

ひすみ計を付加した場合、後述のようにこれら付加ひず
み計の配向の角θは単一のひずみ計２６０３の角度０と
若干異ならせる。

第２８図〜第３０図および第３３図において、この発明
の他の実施例による変換器２８００の工具ホルダ２８０
１のひずみ部は、ひずみ増大のための減径した計量面２
８０２を有する。工具ホルダ２８０１は第２６図の工具
ホルダ２６０１に類似している。

変換器２８００では、面２８０２上に１対のひずみ計２
８０３．２８０４か取付けられ、これらのひずみ計は面
２８０２上で直角に離間して、第２９図に示すように負
荷軸を横切る面内で中心角９０°をなす。ひずみ計２８
０３のひすみ感知方向は、第２８図に示すように負荷軸
に対し１５０〜！ＩＯ°の範囲での鋭角θｌ、好ましく
は２２５°だけ配向して、圧縮ひずみを感知する。なお
ひずみ計を第２９図の面内で、直径上の対向位置に４１
− 在るように離間させてもよい。

第３３図では、ひすみ計２８０４をホルダ２８０１の軸
に対し３５°〜３９°の範囲の角度θ２、好ましくは３
７°だけ配向して、引張りひずみを感知する。

第３０図に示すように、変換器２８００用のブリッジ回
路においては、ひずみ計２８０３　、２８０４をそれぞ
れブリッジの隣接辺に配設して、直線性を改善し感度を
筒めている。ブリッジの残りの辺には、ダミー抵抗２８
０５ａ、２８０５ｂを設げる。なおダミー抵抗２８０５
ａ、２８０５ｂの代りに、計量面２８０２上にひすみ計
２８０３，２８０４と直角をなすようにひすみ計を付加
配置して、さらに感度を高めることができる。

なお変換器２６００．２８００を静止形とするか。

または第２．第３、第４図に示すように、励磁用の回転
変圧器結合およびブリッジ出力結合を使用する回転形と
することができる。

第２０、第２１図におけるこの発明の他の実施例では、
変換器２０００はねじれ負荷および軸方向負荷に対して
高い感度を有し、回転工具用４２− に使用される。この変換器２０００は工具ホルダ２００
１を備え、工具ホルダ２００１の右端部２００２内にモ
ールステーパリーマ孔２００３が形成され。

このリーマ孔に回転工具が摩擦力で係合する。

工具ホルダ２００１の反対側端部２００４には、モール
ステーパ鄭２００５が取付けられ、対応するチー／ｌｅ
リーマ孔を有する被駆動軸（図示せず）に摩擦力で回転
係合する。テーパ孔２００３とテーバ都２００５の間で
、工具ホルダ２００１は中空領域を有し、ここには円周
方向に離間すると共に、はぼ軸方向に延びる複数個のウ
ェブまたはビーム２００６が設けられ、これらのビーム
は両端部２００２．２００４を相互に接続する。

ビーム２００６の数は、好ましくは４個であり、それぞ
れが工具ホルダの長手回転ｔｉｌｔに対して鋭角をなす
と共に、好ましくは円周方向に等間隔で離間配置される
。

各ビーム２００６の両端は、工具ホルダ２００１の対向
部分２００２．２００４にそれぞれ固層していて、部分
２００２．２００４に軸方向またはねじれ負荷が加わる
と、ビーム２００６が曲がる。

第２１図に示すように、この実施例の変換器２０００で
は、各ビーム２００６は横断面で図示のように厚さｔを
有し、この厚さｔは図示の如き半径方向幅Ｗよりも実質
的に小さい。好ましくは比ｗ／ｌは２〜５の範囲にある
。

第２２図に示すように、各ビーム２００６は工具ホルダ
の軸に対して素中をなし、この素中を１５°〜４５°の
範囲内にするとよい。また第２２図には、変換器２００
０でのひすみ計の好ましい配置の詳細が２本のビーム２
００６に対して図示されている。

素中ばねじれ負荷と軸方向負荷のひすみ作用を強調する
ように定められる。素中を下限近（に定めるとねじれひ
ずみが強調され、上限近くに定めると軸方向負荷作用が
強調される。

好ましくは変換器２０００は第２２図に示すように、各
ビーム上に２個のひすみ計を有し、これらのひすみ計全
体でブリッジ回路を形成するが、ひずみ計を２個だけ用
いてブリッジ回路を部分的に形成することもできる。ビ
ーム２００６の端部に隣接する曲り量の大きい領域に、
ひずみ計が対をなすように、ビーム２００６０反対面に
もひずみ計を設ける。第２２図では、ひずみ１ｉｚｏｏ
ｙ、２００ｇがこのような対をなしている。

第２２図に矢印Ｐで示すように軸方向負荷が圧縮力であ
る場合、ひずみ計２００７は圧縮面げひずみを感知し、
ひずみ計２００８は引張り曲げひずみを感知する。

変換器の端部２００１．２００４に反時計方向または時
計方向のトルクが加えられると、印加トルクの方向に応
じてビーム２００６の曲りが増大するＯ しかしながら最も簡単な構成としては、ビーム２００６
のうちの１本に対して、唯１個のひずみ計が必要とされ
る。１個のひすみ計しか用いない場合、ブリッジ回路の
出力信号が減る。しかしながらねじれおよび軸方向負荷
の合成作用の結果として、ビーム２００６の曲りか生じ
るから、唯１個のひすみ針を用いても、ビーム２００６
４５− の曲り量は使用に値する変換器を提供するのに充分であ
る。単一のひずみ計構成では、ねじれひすみ計２００８
．２００９．２０１１または２０１４のいずれか１個を
用いればよい。第２５図に示すように、単一のひずみ計
２００８かホイートストーンブリッジの一辺に設けられ
、残りの各辺はそれぞれダミー抵抗２００８ａ、２００
８ｂ。

２００８ａを含む。

反時計方向に加えられたトルクと、時計方向に加えられ
たトルクとでは、ビーム２００６の曲りが若干異なるが
、ビーム２００６は印加トルクの極性または軸方向負荷
に応じて曲がるので、ひずみ計２００７．２００８は変
換器負荷の合成作用に起因する引張りひずみ、または圧
縮ひずみを感知する。

加えられた負荷の非対称性の影響を平均化するために、
もう１個のビーム２００６０反対面に、そのビームの上
端部に隣接して同様に取付けたひずみ計２００９．２０
１０を付加することが望ましい。ひずみ計２００９．２
０１０は第２ビーム４６− ２００６の上端部に隣接させずに、該ビーム２００６の
下端部に隣接して設げてもよい。

したがって第２３図に示すように、ひずみ計２００７．
２００８．２００９．２０１０は、ホイートストーンブ
リッジ回路の別個の辺にそれぞれ接続され、張力感知ひ
ずみ計２００８．２００９をブリッジの対向辺に設ける
。しかして第２３図の単一のブリッジ回路は、変換器２
０００に対する印加トルクおよび軸方向負荷の合成作用
に応答する単一の出力を発生する。このように変換器２
０００はビームのつけ根における曲げひずみを感知する
ので、トルクおよび軸方向負荷に対して、高い電気的ひ
すみ感度を呈する単一のブリッジ出力信号な与える。上
述のように、素中を変えることによって、合成ブリッジ
信号中でトルク、または軸方向負荷の作用を強調できる
。

与えられた負荷に対する変換器の全体感度は。

ビーム寸法ｔ、ｗの選択値およびビームの数、長さによ
り定まる。

また感度と精度を抑えるには、ひすみ計２００９．２０
１０を除去して、ひずみ計２００７．２００ｉをブリッ
ジの隣接辺（図示せず）で接続し、残りの辺にダミー抵
抗を設ければよい。

再び第２ｚ図に戻ると、感度および精度を高めるために
、４個のひずみ計２０１１．２０１２、ｚ０１３．２０
１４を必要に応じて付加することかできる。図示を簡単
にするため、第２２図では付加ひすみ計２０１１〜２０
１４が対となって取り付けられ、ひずみ計２００７〜２
０１０と同じビームｚ００６の下端部に対をなして装着
される。しかし４個のビーム２００６のうちの残りの２
個のビーム（第２２図では図示してない）の各端部に対
をなして、付加ひずみ計２０１１〜２０１４を取付けて
もよい。

第２４図は８個のひすみ計２００７〜２０１３用０ホイ
−）ストーンブリッジ回路を示す。ｆ　ｌ）ッジの一辺
にねじれひずみ計２００６．２０１４が直列に接続し、
ブリッジの対向辺に引張りひすみ＠１２００９．２０１
１か直列接続している。圧縮ひすみｉ１２００７．２０
０９がブリッジの第３辺に直列接続し、圧縮ひずみ計２
０１２．２０１０が第３辺に対向する残りの辺に直列接
続している。

ｍ２４図の８個のひすみ耐用感知ブリッジ回路は、４個
のビーム２００６全体でのひずみを平均化する。第２３
図のフリンジ回路に比べてコスト高になるが、第２４図
のフリンジ回路によればより一層の平均化が行われる。

第２０図に戻り、回転変換器２０００　ｋ’！、工具ホ
ルダの端部２００４の外周にはめ込まれた内側ベアリン
グレース２０１５を有し、入出力変圧器２０１９．２０
１Ｂの回転コイル２０１６．２０１７を支持している。

出力変圧器２０１８は静止２次コイル２０２２を有し、
入力変圧器２０１９はハウジング２０２１に装着された
静止１次コイル２０２３を有する。したがって第２０図
の回転変圧器装置は、第２．第３図のものと同様な構造
であって、その機能は周知である。

第２０図の変換器２０００の特徴は、励磁方式や感知方
式にあるのではなく、むしろ単一のブリッジ回路で軸方
向およびねじれ負荷の合成ひ４９− ずみ作用を示す出力を発生できる点にある。゛変換器２
０００の独特なビーム感知累子２００６は、変換器の軸
方向またはねじれ負荷に応答して、ビームの曲りを感知
することにより高いひずみ感度を呈する。したがってこ
の発明はねじれおよび軸方向負荷の合成ひずみ作用全感
知する新規で独特な方法および手段を提供し、最も簡単
な構成では、合成ひずみ作用を示す単一の電気信号を発
生するのに単一のブリッジ回路中で唯１個のひずみ計を
必要とするだけである。

しかしながらひずみ計を付すれは感度を高めることがで
きる。そしてこの発明の車−ブリッジ回路形ひずみ計度
換器は、静止形としても回転形としても使用できて、ね
じれおよび軸方向の合成負荷の感知に利用できる。

第３１図はこの発明の他の実施例を示し、この実施例は
回転形工具に利用できる変換器３０００からなる。この
変換器３０００は回転軸Ｓに接続可能である。変換器３
０００は入力端手段を備え、この入力端手段のハブ３０
０１は第３１図で軸方向に左側へ延びるスタブ軸３００
２を有する。スタブ軸３００２の外面にはモールステー
パ部カ形成され、このテーパ部は軸Ｓ中の対応するモー
ルステーパ孔に摩擦力により係合する。

ハブ３００１から左側へ延びる延長環状ハシ３００３は
スタブ＠３００２と同軸である。延長ハブ３００３上に
は、励磁回転変圧器３００４の２次コイルが取付けられ
、延長ノ・ゾ３００３と一緒に回転する。この、２次コ
イルから軸方向に離間して、出力回転変換器３００５の
１次コイルが設げである。回転変圧器３００４の１次コ
イルと回転変圧器３００５の２次コイルのそれぞれは、
第４図の回転結合と同様な方法で静止ハウジング３００
６に装着されている。ハブ３００１は延長ノーブ３００
３上に設けた適当なベアリング３００７．３００８によ
って、ハウジング３００６内に回転自在に軸承されてい
る。

ハブ３００１上には半径方向外側へ延びる複数個のスポ
ークが設けである。第３１図には、このうちの２個のス
ポーク３００９．３０１０が示され、これらのスポーク
の外側端は外側環状フランジ３０１１に接続している。

スポーク３０−０９．３０１０は弾性可撓ビームで構成
され、これらビームは半径方向に長細くかつ好ましくは
、第２１図のビーム３００６と同様に方形横断面を有す
る。第２の外側環状フランジ３０１２をフランジ３０１
１に対して軸方向に隣接して設け、例えばｌルト３０１
Ｂ、３０１４のような適当な締付手段によってフランジ
３０１１に固着する。第２県状フランジ３０１２の内周
には、円周方向に離間して配置された複数個のスポーク
またはビーム３０１５．３０１６か取付けられる。半径
方向内方へ延びるこれらビーム３０１５．３０１６の半
径方向の内端部は第２のハブ３０１７に取付けられる。

第２ハブ３０１７には、第３１図で右側へ軸方向に延び
るスタブ軸３０１８が固層されている。このスタブ軸３
０１８の端部にモールステーパ孔３０１９が形成され、
このテーパ孔に適当な回転工具（図示せず）が摩擦係合
する。

しかしてビーム３０１５．３０１６によってフランジ３
０１２に懸架されたハブ３０１７は、軸方向にハブ３０
０１から所望量だけ離間され、両ノ・ブが相互接触する
まで、一方のノ・ブを他方のノ・プに対して軸方向にあ
る程度移動できる。

スポーク３００９．３０１Ｏ１３０１５，３０１６のう
ちの少なくとも１個に複数個のひずみ計３０２０．３０
２１が設けられる。この場合これらのひずみ計は、ハブ
３００１に接近してスポークの内端部に配設される。ひ
ずみ計３０２０．３０２１はスポーク３００９内の長手
方向的げひずみを感知する。

ひずみ計３０２０．３０２１は、そのうちの一方たとえ
ばひすみ計３０２０が回転軸に平行な面内に在り、他方
のひすみ計３０２１か回転軸に垂直な面内に在るように
取付けられる。このような構成によれば、ひずみ計３０
２０でスポーク３００９のねじれ曲げ変位が感知でき、
ひずみ計３０２１でスポーク３００９の軸方向変位が感
知できる。

この発明を実施するにあたり、ひずみ計３０２０．３０
２１は第１９図と同様なホイートストーンブリッジ回路
の共通辺において電気的に相互に接５３− 続される。なおひすみ計３０２０．３０２１は共通ブリ
ッジ辺において、電気的に直列接続または並列接続され
る。

必要に応じて例えばスポークの外端部にひずみ計量を付
加したり、ハブから延びる一方のスポーク群または両方
のスポーク群についてひずみを計量してもよい。したが
って、変換器３０００によれは、第２２図で説明したこ
の発明の技術を別の方法で実施できる。すなわち変換器
３０００では共通曲げビームのひずみを計量することに
よって、ねじれおよび軸方向負荷の合成作用を感知して
、印加負荷に起因するビーム中の圧縮曲げ応用および引
張り曲げ応力を検出する。

第３２図はこの発明による回転形変換器の他の実施例を
示す。この実施例の回転形変換器３２００では、入力Ｉ
ＩＩ　Ｔが駆動ハブ３２０１に係合し、この駆動ハブ３
２０１に複数個のスポーク３２０２．３２０３を設ける
。これらのスポーク３２０２．３２０３は軸方向および
円周方向で互いに離間すると共に、ハブ３２０１かも半
径方向の５４− 外側へ延びて、共通の外側フランジ３２ｏ４に接続する
。フランジ３２０４は、軸方向で第２フランジハブ３２
０５に接続する。ハブ３２ｏ５には図示しない回転工具
が取付けられる。そして第３１図の変換器３０００と同
じ仕方で、スポーク３２０２．３２０３のひすみが計量
される。

以上詳細に述べたように、この発明によれば、最もｗ５
年な形態として単一のひすみ計を有する独特な負荷変換
器が提供され、この単一のひずみ計によって軸方向およ
びねじれ負荷の合成ひずみ作用を感知して、合成負荷に
対する単一のブリッジ出力信号を発生する。

この発明を図示の実施例を用いて説明してきたが、特許
請求の範囲の記載の範囲において種々の惨正、変更をす
ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は工具ホルダにひずみ計を配置し、それにドリル
を装着した従来例の正面図、第２図は励磁およびひすみ
計度換器からの入力信号を結合するのに用いられる従来
の回転形変圧器の縦断正面図、第３図は従来の励磁およ
び変換器の信号回路を示すブロック図、第４図はひずみ
計度換器用ホイートストーンブリッジ回路の、励磁およ
び信号結合変圧器を示す回路図、第５図は加工物に対す
る位信金モニタしなから加工する装置の構成図、第６図
は穿孔動作に対する移動距離の関数としてプロットした
印加トルクを示すグラフ、第７図は第５図と同、隊な装
置の構成図であって、加工物のドリル経路に空洞を含む
場合を示す図面、第８図は第７図の装置での穿孔動作に
対する工具移動距離の関数として、トルクをプロットし
たグラフ、第９図は変換器を組込む前の工具ホルダを備
えたこの発明の第１実施例において、ひすみ計の好適配
置場所を示す図面、第１０ａ図は第９図のホルダと同様
であるが、ひずみ針取付は用の高応力の場所を加工形成
した工具ホルダを示す図面、第ｉｏｂ図は第１０ａ図の
工具ホルダの側面図、第１１図は第１０図同様に加工さ
れ、工具ホルダの軸に関する印加トルクのひすみ作用の
みを感知するだめのひずみ計が装着された従来の工具ホ
ルダの平面図、第１２図は第１１図の＆１１２−１２に
沿った部分の正面図、第１３図は第１０図同様に加工さ
れ、軸方向負荷によるひずみのみを感知するひずみ計が
装着された従来の工具ホルダの平面図、第１４図は第１
３図の線１４−１４に沿った部分の正面図、第１５図は
第１１図の工具ホルダに用いられる従来のブリッジ回路
図、第１６図は第１３図の工具ホルダに対する従来のブ
リッジ回路図、第１７図は静止工具ホルダでのこの発明
の実施例を示す平面図、第１８図は第１７図の５１８−
１８に沿う断面図、第１９図はトルクとスラストの合成
作用を感知するビーム結合を有する工具ホルダについて
のこの発明の第２実施例の回路図、第２０図は回転工具
での合成負荷感知に用いられるこの発明による変換器の
他の実施例を示す正面図、第２１図は第２０図の線２１
−２１に沿う断面図、第２２図は第２０図の一部の拡大
図、第２３図は第２２図の変換器に対するブリッジ回路
図、第２４図５７− は第２２図の変換器に対するブリッジ回路の変形例を示
す図面、第２５図は第２２図の変換器に対する単一ひす
み計ブリッジ回路図、第２６図は最も簡単にしたこの発
明の変換器の正面図。 第２７図は第２６図の変換器に対するブリッジ回路図、
第２８図はこの発明の変形災施例による変換器の第２６
図と同様な正面図、第２９図は第２８図の線２９−２９
に沿う断面図、第３０図は第２８、第２９図の変換器に
対するブリッジ回路図、第３１図はこの発明による合成
負荷感知用の回転形質換器の他の実施例の正面図、第３
２図は第３１図の変換器の変形例の−＋Ｂ縦断正面図、
第３３図は銀２８図のｉ　３３−３３に沿う正面図であ
る ９０３．１００１，１７０１，２６０１，２００１，２
８０１゜３０１８．３２０５＝・−工具ホルダ、１７０
３．１７０４゜２６０３．２００７〜２０１４．２８０
３〜２８０５．３０２０〜３０２１．３２０６〜３２０
７・・・ひずみ計、　１７０２゜２６０２．２００６，
２８０２．３００９〜３０１０．３０１５〜３０１６．
３２０２〜３２０３・・・減径横断面域。 第１頁の続き ０発　明　者　ジョン　ブラック　ホ　アメリツジズ　
ウニイ カ合衆国、　４８１１６　ミシガン、ブライトン、グレ
ン５０６幡地 手続補正書は式） 特許庁長官　志　賀　学　殿 １、　事件の表示 昭和６０年特許願第１５２５０号 ２、　発明の名称 合成負荷変換器 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　アメリカ合衆国、　４４１１４　オハイオ。 クリーブランド、イートン　センター （番地無い 名　称　イートン　コーポレーション 代表者　フランク　エム、サジョベツク４、代理人 １− ５、補正の対象 （１）　図　面 ６、　補正の内容 （１）　図面の浄書（内容に変更なし）を提出する。 ７、添付書類の目録 （１）　図　面　１通 ２−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、工具の駆動源を有し、工具が加工物に加えられて加
   工物の加工を行なう工作機械用のトルクおよびスラスト
   感知器として用いられる合成負荷変換器であって、駆動
   源と工具との間に接続されて工具に駆動力を伝える工具
   ホルダと、この工具ホルダの拡開領域に装着されると共
   に、工具が加工物に作用することにより生じた工具ホル
   ダ内のひずみを測定するように配向されたひずみ計とを
   備え、前記工具ホルダの拡開領域は、工具ホルダの工具
   への接続部と工具ホルダの駆動源への接続部との間の間
   隔にまたがって形成され、前記拡開領域の中心軸は工具
   ホルダのほぼ中心領域を介して工具ホルダの駆動源への
   接続部から工具ホルダの工具への接続部まで延在し、さ
   らに、前記工具ホルダの拡開領域は工具ホルダの工具へ
   の接続部の横断面および工具ホルダの駆動源への接続部
   の横断面より小さい減径横断面域を有し、前記ひずみ計
   がこの減径横断面域内で工具ホルダの表面に取り付けら
   れていることを特徴とする合成負荷変換器。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記ひずみ計は複
   数個のひずみ計からなり、これら複数個のひずみ計を減
   径横断面域の表面の周囲に分布させていることをｆ￥ｆ
   徴とする合成負荷変換器。 ３、　特許請求の範囲第２項において、各ひずみ計を工
   具ホルダの中心軸に平行または垂直に配向させているこ
   とを％徴とする合成負荷変換器。 ４、　特許請求の範囲第２項において、各ひずみ計を工
   具ホルダの中心軸に対して４５°配向させていることを
   特徴とする合成負荷変換器。 ５、　特許請求の範囲第２項において、複数個のひずみ
   計を個々に工具ホルダの中心軸に対して平行、垂直また
   は４５°の角度で配向させていることを特徴とする合成
   負荷変換器。 ６．特許請求の範囲第５項において、異なる配向の各ひ
   ずみ計を電気的に接続して、トルクとスラストを表わす
   合成信号を発生するようになっていることを特徴とする
   合成負荷変換器。 ７、　特許請求の範囲第６項において、各ひずみ計を直
   列接続して、合成出力信号を発生するようになっている
   ことを＋！ｊ徴とする合成負荷変換器。 ８、特許請求の範囲第６項において、各ひずみ計を並列
   接続して合成出力信号を発生するようになっていること
   を特徴とする合成負荷変換器。 ９、加工物の駆動源を有し、固定された工具で加工物の
   加工を行なう工作機械用のトルクおよびスラスト感知器
   として用いられる合成負荷変換器であって、工作機械と
   工具との間に接続されて、工具を固定位置に保つ工具ホ
   ルダと、この工具ホルダの拡開領域に装着されると共に
   、工具が加工物に作用することにより生じた工具ホルダ
   内のひずみを測定するひずみ計とを備え、前記工具ホル
   ダの拡開領域は、工具ホルダの工具への接続部と、工具
   ホルダの工作機械への接続部との間に形成され。 前記拡開領域の中心軸は工具ホルダのほぼ中心領域を介
   して工具ホルダの工作機械への接続部から工具ホルダの
   工具への接続部の方向に延在し、さらに前記工具ホルダ
   の拡開領域は、工具ホルダの工具への接続部の横断面よ
   り小さい減径横断面域を有し、前記ひずみ計がこの減径
   横断面域内で工具ホルダの表面に取り付けられているこ
   とを特徴とする合成負荷変換器。 １０、特許請求の範囲第９項において、前記ひずみ計は
   複数個のひすみ計からなり、これら複数個のひすみ計を
   減径横断面域の表面の周囲に分布させていることを特徴
   とする合成負荷変換器。 １１、特許請求の範囲第１０項において、第１ひずみ計
   を工具ホルダの中心軸に平行に配向させ、第２ひすみ計
   を工具ホルダの中心軸に垂直に配向させていることを特
   徴とする合成負荷変換器。 １２、％許請求の範囲第１０項において、各ひずみ計を
   工具ホルダの中心軸に対して４５°配向させていること
   を特徴とする合成負荷変換器。 １３、％許稍求の範囲第１１項において、第３ひずみ計
   を工具の中心軸に平行に配向させ、第４ひずみ計を工具
   ホルダの中心軸に画直に配向させ、第５ひずみ計を工具
   ホルタ′の中心軸に対して４５°配向させていることを
   特徴とする合成負荷変換器。 １４、特許請求の範囲第１０項において、異なる配向の
   各ひずみ計を電気的に接続して、トルクとスラストを表
   わす合成イに号を発生するようになっていることを特徴
   とする合成負荷変換器。 １５、工具の駆動源を有し、工具が加工物の加工を行な
   う工作機械用のトルクおよびスラスト　５　− 感知器として用いられる合成負荷変換器であって、駆動
   源と工具との間に接続されて工具に駆動力を伝える工具
   ホルダと、ビーム上に取り付けられて、工具力（加工物
   に作用することにより生じたビーム内のひずみをツ（１
   」定するひずみ計とを備え、前記工具ホルダが駆動源か
   ら工具へと延在する中心軸（Ｌ）と、工具ホルダの中心
   軸に対してほぼ垂直に配向された主面を有する第１フラ
   ンジと、工具ホルダの中心軸に対してほぼ垂直に配向さ
   せると共に、第１２ランジの主面に対向離間する主面を
   有する第２フランジと、一端で第１フランジの主面に接
   続し、他端で第２フランジの主面に接続し、前記の両フ
   ランジへの接続が該フランジの周囲に隣接していて、各
   ビームが中心軸に対して角中金な、して工具ホルダのト
   ルクまたは軸方向負荷に応答して曲がるよう構成されて
   いる複数個のビームとを有していることを％像とする合
   成負荷変換器。 １６、特許請求の範囲第１５項において、前記ビ　６− −ムは共通の半径方向間隔を介してフランジの主面に結
   合していることを特徴とする合成負荷変換器。 １７、％許詩求の範囲第１６項において、ひすみ計は複
   数個のひすみ計からなり、各ひずみ計がビームとフラン
   ジの主面との結合部に隣接して取り付けられていること
   を特徴とする合成負荷変換器。 １８、特許請求の範囲第１６項において、前記ひずみ計
   は２個のひすみ計からなる第１ひずみ計量を備え、一方
   のひすみ計が第１ビームの一端に装着され、他方のひず
   み計が同一ビームの他端に装着され、両ひずみ計がビー
   ムの同一表面上に在ると共に、それぞれかフランジの主
   面に平行に配向して、工具ホルダのねじれ負荷またはス
   ラスト負荷に対して、一方のひずみ計が圧縮力を減却し
   、他方のひずみ計が張力を感知するようになっているこ
   とをするビームの角度を調整してひずみ計からのトルク
   とスラストの比に対して出力を適応させるようになって
   いることを特徴とする合成負荷変換器。 ２０、特許請求の範囲第１９項において、ビームの両端
   の第１ひずみ計量がホイートストーンブリッジ回路の第
   １対向辺抑に接続されていることを特徴とする合成負荷
   変換器。 ２、特許請求の範囲第２０項において、２個のひすみ計
   からなる第２ひずみ計量が付加されて第１ひずみ計量と
   同様に第２ビームに接続され、第２ひずみ計量はホイー
   トストーンブリッジ回路の残りの対向辺群に直列接続さ
   れてブリッジ回路を児結し、トルクとスラストの両方を
   表わす単一の信号として前記出力が発生されるようにな
   っていることを％徴とする合成負荷変換器。 ２２、特許請求の範囲第１９項において、２個のひずみ
   計からなる第２ひずみ計量か付加され、この第２ひすみ
   計量の一方のひすみ計を、第１ひずみ計量の一方のひず
   み計と反対側でビーム上に装着し、第２ひすみ計量の他
   方のひすみ計金第１ひずみ計量の他方のひずみ計と反対
   側でビーム上に装着し、第２ひずみ計量の一方のひすみ
   計が張力を測定し、他方のひずみ計が圧縮力を測定し、
   ４個のひずみ計全部が協働するようにホイートストーン
   ゾリッジ状に接続されて、工具ホルダに加えられたねじ
   れまたはスラスト負荷に対して大きな出力を発生するよ
   うになっていることを特徴とする合成負荷変換器。 ２３、軸方向負荷とねじれ負荷の作用を感知し。 これらの負荷を表わす電気的出力を発生する合成負荷変
   換器であって、軸に対する入力ねじれ負荷とスラスト負
   荷を受ける第ｉｉ面を形成する第１端部手段と、弾性ひ
   ずみ自在作用構造部に前記入力負荷を伝える作用表面を
   形成する第２端部手段とを有し、前記ひずみ自在作用構
   造部が第１表面と作用表面との間に設けられると共に感
   知面を形成する計ｉｔ構　９− 造部を有し、この計量構造部か前記ひずみ自在作用構造
   部内の最大応力領域を形成する本体手段と、前記感知面
   上に設けられ、負荷軸に対して１５〜３０°の範囲の鋭
   角で配向された感知方向を有して合成負荷の作用を感知
   する年−ひずみ計と、電源に接続されて前記ひずみ計に
   電位を供給し、前記変換器の合成ねじれおよびスラスト
   負荷に応答して、前記ひずみ計の抵抗変化を検出して、
   該負荷を表わす出力信号を発生するブリッジ回路手段と
   を備えていることを特徴とする合成負荷変換器。 凡　特許請求の範囲第２３項において、前記計量構造部
   は互いにＩ＃ｌｆ：ｉ５すると共に、それぞれが前記第
   １．第２端部手段の間に延在する複数個の長方形ビーム
   を備え、前記感知面は１個のビームの端部に隣接する表
   面部分で栴成され、前記変換器の軸方向およびねじれ負
   荷が印加された際の前記ビームの曲げ変位が、前記単一
   ひずみ計の感知方向がビームの長手方向に配向して、前
   記曲けに起因する張ブハ圧縮力またはひずみを感知する
   場合を除き、発生するようになっていることを特徴とす
   る合成負荷変換器。 ２、特許請求の範囲第２４項において、前記ビーム上に
   、このビームに沿う実質的に同じ長手方向部位で、かつ
   前記第１単一ひずみ計とは反対側で、該ビームの表面に
   第２ひずみ計を設けて該第１単一ひすみ計とは反対極性
   のひずみを感知し、前記ブリッジ回路がこれらのひずみ
   計の抵抗の合成変化を検出するように前記第２ひずみ計
   を該ブリッジ回路内で電気的に接続していることを特徴
   とする合成負荷変換装置。 ２６、特許請求の範囲第２５項において、複数個のひず
   み計をさらに設け、これら複数個のひずみ計のうちの第
   １対を１個のビーム上にこのビームの両端に隣接して設
   け、第２対を他のビーム上にこのビームの両端に隣接し
   て設け、前記ブリッジ回路が各対内のひずみ計の合成抵
   抗変化を検出して、全抵抗変化を表わす単一の電気的出
   力を発生するように、前記の内封のひずみ計を前記ブリ
   ッジＮ路内で接続していることを特徴とする合成負荷変
   換器。 ２７、％許請求の範囲第２５項において、前記ビームは
   円周方向に離間すると共に軸方向に延び、各ビームが前
   記負荷軸に対して鋭角をなしていることを特徴とする合
   成負荷変換器。 ２、特許請求の範囲第２５項において、前記ビームは円
   周方向に離間し、各ビームが前記負荷軸に対して１５〜
   ４５°の範囲の鋭角をなしていることを特徴とする合成
   負荷変換器。 ２９、特許請求の範囲第２５項において、前記第１端部
   手段はハブを備え、前記ビームがこのハブから半径方向
   外側へ延び、前記第２端部手段が各ビームの半径方向外
   側端部に接続した構造部を備えていることを特徴とする
   合成負荷変換器。 ３０、％許請求の範囲第２４項において、前記ひすみ自
   在構造部は全体的に円筒状の長方形部材を備え、前記計
   量構造部が減径横断部を備えていることを％徴とする合
   成負荷変換器。 ３１、特許請求の範囲第３０項において、前記単一のひ
   ずみ計に代えて複数個のひずみ計を設け、これら複数個
   のひずみ計のうちの第１ひずみ計の感知方向は前記負荷
   軸と実質的に平行であり、第２ひずみ計はその感知方向
   が負荷軸にほぼ垂直であって、前記計量面上で第１ひず
   み計から９０°離間し、第３ひずみ針の感知方向は、負
   荷軸に対してほぼ４５°の鋭角をなし、第４ひずみ計も
   その感知方向が４５゜をなすと共に、第３ひずみ計に対
   して直径上反対位置に投げられ、前記ブリッジ回路が前
   記第１．第２ひずみ計の合成抵抗変化を感知するように
   、該第１、第２ひすみ計が電気的に接続され、前記ブリ
   ッジ回路が前記第３、第４ひずみ計の合成抵抗変化を感
   知するように、該第３、第４ひずみ計が電気的に接続さ
   れていることを特徴とする合成負荷変換器。 ３２、特許請求の範囲第２４項において、前記負荷軸に
   対して１５〜３０°で配向すると共に、第１３− １単一ひずゐ計から９０°離間した第２ひずみ計を設け
   、この第２ひずみ計が前記出力と電気的に並列になるよ
   う前記ブリッジ回路に接続されていることを特徴とする
   合成負荷変換器。