WO2023188665A1 - 検出装置 - Google Patents
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Classifications
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- G—PHYSICS
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- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
Definitions
- the present disclosure relates to a detection device.
- a cylindrical first member having a first flange and a first thread on the inside, and a cylindrical first member arranged concentrically with the first member and having a second flange and a second thread on the outside.
- a second member having a cylindrical shape and having a third screw thread on the outside that is screwed to the first screw thread;
- a second structure having a fourth screw thread screwed into the second screw thread; and
- a third structure provided between the first structure and the second structure and having elasticity.
- a first strain body to which the first member is attached to the outside of the first structure, and the second member is attached to the inside of the second structure; at least one second strain-generating body provided between the body and the first flange, a second end portion provided between the second structure and the second flange, and having a strain sensor;
- a load cell equipped with for example, see Patent Document 1.
- the first member is attached to the outside of the first structure of the first strain body by screwing together the first thread and the third thread, but the first member and If the screw screwed between the first flexure element and the first structure body loosens, the first flexure element may rotate relative to the first member.
- problems such as disconnection of the wiring of the strain sensor and a decrease in detection accuracy due to rattling of the first member may occur.
- a detection device includes a main body having a first end and a second end, and a direction connecting a first side where the first end is located and a second side where the second end is located. and a through-hole that penetrates the main body, and a strain-generating body through which a bolt portion of a fastening mechanism is inserted into the through-hole, and a fastening axial force applied by the fastening mechanism in the extending direction of the through-hole.
- the strain sensor includes a strain sensor that detects distortion of the strain body, and a case that accommodates at least a portion of the main body of the strain body along a first outer surface of the body, the strain body comprising:
- the case has a convex portion that protrudes outward from the first outer surface of the main body in a plan view, the case has an opposing wall that faces the first outer surface, and the opposing wall has a flat surface. It has a recess that is recessed outward in view and accommodates the projection.
- FIG. 1 is a perspective view showing a detection device 100 of Embodiment 1.
- FIG. FIG. 3 is a diagram showing a state in which the detection device 100 is disassembled.
- FIG. 2 is a diagram showing a cross section taken along the line AA in FIG. 1.
- FIG. 2 is a diagram showing a cross section taken along the line BB in FIG. 1.
- FIG. 3 is a diagram showing a strain body 120 and a strain sensor 130.
- FIG. 3 is a diagram showing a strain body 120 and a strain sensor 130.
- FIG. FIG. 3 is a diagram showing a state in which the upper case 110U is removed from the detection device 100 and the sealing resin 150 is omitted.
- FIG. 7 is a diagram showing a detection device 100A of a first modification of the first embodiment.
- FIG. 7 is a diagram showing a state in which the detection device 100A is disassembled.
- 7 is a diagram showing a detection device 100B of a first modification of the first embodiment.
- FIG. It is a diagram showing a state in which the detection device 100B is disassembled.
- FIG. 2 is a perspective view showing a detection device 200 according to a second embodiment.
- FIG. 2 is a perspective view showing a detection device 200 according to a second embodiment.
- FIG. 2 is a diagram showing a state in which the detection device 200 is disassembled.
- FIG. 2 is a diagram showing a state in which the detection device 200 is disassembled.
- 17 is a diagram showing a cross section taken along line CC in FIG. 16.
- FIG. 17 is a diagram showing a cross section taken along line CC in FIG. 16.
- FIG. 17 is a diagram showing a cross section taken along line DD in FIG. 16.
- FIG. 3 is a diagram showing a state in which the upper case 110U is removed from the detection device 200 and the sealing resin 150 is omitted.
- 24 is an enlarged view of a part of FIG. 23.
- FIG. FIG. 7 is a diagram showing a simulation result of calculating the strain distribution when a fastening axial force is applied to the strain body 220.
- FIG. 7 is a diagram showing a strain body 320 of Embodiment 3.
- FIG. 7 is a diagram showing a simulation result of calculating the strain distribution when a fastening axial force is applied to the strain body 320.
- 7 is a diagram showing a strain body 420 of Embodiment 4.
- FIG. 7 is a diagram showing a strain body 420 of Embodiment 4.
- FIG. 7 is a diagram showing a strain body 420 according to a modification of the fourth embodiment.
- FIG. 7 is a diagram showing a strain body 420 according to a modification of the fourth embodiment.
- FIG. 5 is a perspective view showing a detection device 500 of Embodiment 5.
- FIG. 5 is a perspective view showing a detection device 500 of Embodiment 5.
- FIG. 5 is a diagram showing a state in which the detection device 500 is disassembled.
- 5 is a diagram showing a strain body 520 with an O-ring 560 attached thereto.
- FIG. 5 is a diagram showing a lower case 510L of the case 510 and a strain body 520.
- FIG. 5 is a diagram showing a lower case 510L of the case 510 and a strain body 520.
- FIG. 6 is a diagram showing a detection device 500M1 of a first modification example of the fifth embodiment.
- FIG. 7 is a diagram showing a strain body 520M2 of a second modification example of the fifth embodiment.
- FIG. 7 is a diagram showing a strain body 520M2 of a second modification example of the fifth embodiment.
- FIG. 7 is a diagram showing a strain body 520M3 of a third modification of the fifth embodiment.
- FIG. 7 is a diagram showing a strain body 520M3 of a third modification of the fifth embodiment. It is a figure which shows the strain body 520M4 of the 4th modification of Embodiment 5. It is a figure which shows the strain body 520M4 of the 4th modification of Embodiment 5. It is a figure which shows the strain body 520M5 of the 5th modification of Embodiment 5.
- FIG. 1 is a perspective view showing a detection device 100 according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a diagram showing the detection device 100 in an exploded state.
- FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
- the AA arrow cross section is a cross section taken along a cutting plane that includes the central axis of the through hole 123 and is parallel to the XZ plane.
- FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 1.
- the BB arrow cross section is a cross section taken along a cutting plane that includes the center axis of the through hole 123 and is parallel to a plane obtained by rotating the XZ plane clockwise by 45 degrees when viewed from the +Z direction. For this reason, only the Z axis is shown in FIG.
- the detection device 100 includes a case 110, a strain body 120, a strain sensor 130, a wiring board 140, a communication control section 145, and a sealing resin 150.
- Case 110 has a lower case 110L and an upper case 110U.
- the lower side (-Z direction side) is an example of the first side
- the upper side (+Z direction side) is an example of the second side.
- the direction connecting the first side and the second side is the up-down direction.
- FIGS. 5 to 9 are diagrams showing the strain body 120 and the strain sensor 130.
- FIG. 7 is a diagram showing a state in which the upper case 110U is removed from the detection device 100 and the sealing resin 150 is omitted.
- 8 and 9 are diagrams showing a state in which the strain body 120 and the strain sensor 130 are arranged in the lower case 110L. In FIG. 8, the strain body 120 and the strain sensor 130 are shown by broken lines.
- the detection device 100 has a fastening mechanism attached to a lower surface 121A and an upper surface 121B of the strain-generating body 120 that protrude vertically from the case 110, with the bolt portion of the fastening mechanism being inserted into the through-hole 123 of the strain-generating body 120.
- the fastening member comes into contact with the fastening member.
- the lower surface 121A and the upper surface 121B are flat surfaces. This is to enable the fastening mechanism and the member to be fastened to contact each other stably and reliably.
- the use state of the detection device 100 includes, for example, a case where the fastening mechanism contacts the lower surface 121A and a fastened member contacts the upper surface 121B, and a case where the fastened member contacts the lower surface 121A and the fastening mechanism contacts the upper surface 121B. There may be cases.
- the detection device 100 detects the fastening axial force applied to the bolt portion when the fastening mechanism fastens the detection device 100 to the member to be fastened.
- the detection device 100 outputs a strain detection signal representing the fastening axial force to the outside via wireless communication via the communication control unit 145 and the antenna 141.
- Case 110 has a lower case 110L and an upper case 110U. Since the detection device 100 performs wireless communication, the case 110 is formed of a dielectric material such as resin. Case 110 is long in the Y direction. The case 110 accommodates at least a portion of the main body 121 of the strain-generating body 120 along the outer surface 121C of the main body 121. The reason why the case 110 accommodates at least a portion of the main body 121 of the flexure element 120 is because the lower end and the upper end of the main body 121 protrude from the case 110.
- the lower case 110L has a bottom plate portion 111, a lower surface 111L, a side wall 111S, an opening 112L, and a rib 113L.
- the lower surface 111L is an example of a first surface
- the bottom plate portion 111 of the lower case 110L having the lower surface 111L is an example of a first wall portion.
- the opening 112L is an example of a first opening.
- the rib 113L is an example of a facing wall.
- the lower surface 111L is the lower surface of the detection device 100 and the lower surface of the case 110. However, the lower surface 121A of the strain-generating body 120 protrudes more downward than the lower surface 111L.
- the side wall 111S is provided along the outer edge of the bottom plate part 111 and extends from the bottom plate part 111 in the +Z direction.
- the lower case 110L has an opening 112L (see FIGS. 2 to 4 and 8) in the center of the ⁇ Y direction side portion of the bottom plate portion 111 that accommodates the strain body 120.
- the opening 112L is an octagonal opening in which the four corners of a square are chamfered with gentle convex curves in a plan view, and has an opening shape that matches the planar shape of the lower end of the main body 121 of the strain body 120.
- the space surrounded by the opening 112L communicates (connects) with the space surrounded by the rib 113L, and the space surrounded by the rib 113L communicates (connects) with the space surrounded by the opening 112U.
- the lower end of the main body 121 of the strain body 120 is inserted into the opening 112L.
- the opening 112L has a size in a plan view so that there is almost no gap between the lower end of the main body 121 of the strain body 120 and the outer surface of the lower end of the main body 121.
- the shapes are matched.
- the rib 113L is provided along the opening edge of the opening 112L, and extends upward from the top surface of the bottom plate portion 111.
- the rib 113L faces the outer surface 121C of the main body portion 121 of the strain body 120 when the strain body 120 is placed in a space (accommodation portion) surrounded by the ribs 113L of the lower case 110L.
- the height of the rib 113L relative to the bottom plate portion 111 is equal to the height of the side wall 111S relative to the bottom plate portion 111.
- the rib 113L has a concave portion 113LA (see FIGS. 4 and 7 to 9) that is recessed outward in plan view, and a cutout portion 113LB (see FIGS. 7 to 9) at four locations on the ⁇ X direction side and the ⁇ Y direction side. (see FIG. 9).
- the recessed portion 113LA is a part of the rib 113L, and is recessed outward in plan view from the portion of the rib 113L where the recessed portion 113LA is not formed.
- the four convex portions 122 of the strain-generating body 120 are accommodated in the four concave portions 113LA, respectively.
- An engaging portion 111A in which the bottom plate portion 111 extends toward the center of the opening 112L is provided below the recess 113LA.
- the engaging portion 111A overlaps the convex portion 122 of the strain body 120 in a plan view, and protrudes further toward the outer surface of the main body portion 121 of the strain body 120 than the rib 113L.
- the engaging portion 111A engages with the lower end of the convex portion 122 to prevent the strain body 120 from falling off.
- at least one concave portion 113LA is sufficient, and the number of concave portions 113LA may be equal to the number of convex portions 122.
- the notch 113LB is provided in a section between two adjacent recesses 113LA of the rib 113L.
- the cutout portion 113LB is a portion cut out from the upper end of the rib 113L in order to pass the signal line 145A (see FIG. 7) that connects the communication control unit 145 and the four strain sensors 130. Note that a hole (through hole) through which the signal line 145A passes may be provided instead of the cutout 113LB.
- the lower case 110L accommodates the wiring board 140 on the +Y direction side of the portion where the strain body 120 is arranged.
- the upper case 110U has the same shape as the bottom plate portion 111 of the lower case 110L in plan view, and has an upper surface 111U and an opening 112U.
- the upper case 110U has a flat plate shape and is an example of the second wall portion.
- the upper surface 111U is an example of the second surface, and the opening 112U is an example of the second opening.
- the upper surface 111U is the upper surface of the detection device 100 and the upper surface of the case 110.
- the upper surface 121B of the strain-generating body 120 protrudes upward more than the upper surface 111U.
- the opening 112U is formed at the same position as the opening 112L of the lower case 110L in plan view, and has the same opening shape. As shown in FIG. 2, the space surrounded by the opening 112U communicates with the space surrounded by the rib 113L when the upper case 110U is attached to the lower case 110L.
- the upper end portion of the main body portion 121 of the strain-generating body 120 is inserted into the opening portion 112U.
- the opening 112U has a size in a plan view so that there is almost no gap between the opening 112U and the outer surface of the upper end of the main body 121 when the upper end of the main body 121 of the strain-generating body 120 is inserted therethrough.
- the shapes are matched.
- the upper case 110U accommodates the strain body 120 and the wiring board 140 on which the communication control unit 145 is mounted inside the lower case 110L, and inserts the screws 115 into the screw holes.
- the lower case 110L is fixed as shown in FIG.
- Upper case 110U is a plate-shaped upper lid for lower case 110L.
- the detection device 100 is completed by closing the upper part of the lower case 110L with the upper case 110U with the strain body 120 and the wiring board 140 mounted with the communication control section 145 housed in the lower case 110L.
- the upper case 110U is simply an upper lid, and the lower case 110L can accommodate the strain-generating body 120 and the wiring board 140 on which the communication control section 145 is mounted, and the strain-generating body 110L can accommodate the strain-generating body 120 and the wiring board 140 on which the communication control section 145 is mounted.
- the body 120 is prevented from falling off. Therefore, the detection device 100 has good assemblability.
- the upper case 110U is not limited to a plate-shaped upper lid, and may have a side wall (a side wall extending downward) like the side wall 111S of the lower case 110L.
- the strain body 120 has a main body portion 121, four convex portions 122, and a through hole 123.
- the strain body 120 is preferably formed using a metal material such as stainless steel, for example.
- the main body portion 121 is a portion surrounding the through hole 123, and has a lower surface 121A located at the lower end, an upper surface 121B located at the upper end, and an outer surface 121C.
- the lower surface 121A is an example of a first end surface
- the upper surface 121B is an example of a second end surface.
- the lower end portion on the lower side where the lower surface 121A is located is an example of the first end portion
- the upper end portion on the upper side where the upper surface 121B is located is an example of the second end portion.
- the outer surface 121C is an example of a first outer surface.
- the main body 121 has an octagonal shape in which the four corners of a square are chamfered with gentle convex curves in a plan view, like the openings 112L and 112U, and a circular through hole 123 is located in the center.
- the lower end of the main body 121 is inserted into the opening 112L of the lower case 110L, and the lower surface 121A protrudes below the lower surface 111L of the lower case 110L.
- the upper end of the main body 121 is inserted into the opening 112U of the upper case 110U, and the upper surface 121B protrudes above the upper surface 111U of the upper case 110U.
- the outer surface 121C is an outer side surface of the main body portion 121, and faces the rib 113L when the strain body 120 is disposed in a space surrounded by the rib 113L of the lower case 110L.
- Convex portions 122 are provided at four corners of the outer surface 121C on the ⁇ X direction side and the ⁇ Y direction side.
- the outer surface 121C has four flat surfaces 121C1 in portions where the four convex portions 122 are not provided. Two of the four flat surfaces 121C1 are parallel to a plane rotated 45 degrees clockwise when looking at the XZ plane from the +Z direction, and the remaining two are parallel to a plane rotated counterclockwise when looking at the XZ plane from the +Z direction. parallel to the plane rotated by 45 degrees.
- the convex portion 122 protrudes outward from the outer surface 121C excluding the flat surface 121C1 in plan view, and is located above the lower surface 121A and below the upper surface 121B in the vertical direction. Therefore, the outer surface 121C is located above and below the convex portion 122, there is a step between the convex portion 122 and the lower surface 121A, and there is a step between the convex portion 122 and the upper surface 121B. As shown in FIG. 5, the convex portion 122 has both ends chamfered in plan view.
- the convex portion 122 With the strain body 120 disposed in the space surrounded by the ribs 113L of the lower case 110L, the convex portion 122 is accommodated in the recess 113LA of the lower case 110L. Therefore, rotation of the strain body 120 with respect to the case 110 can be suppressed. Further, in this state, the lower surface of the convex portion 122 engages with the engaging portion 111A. In this state, the convex portion 122 overlaps the engaging portion 111A in plan view. Therefore, it is possible to prevent the strain body 120 from falling off from the opening 112L. Note that the number of protrusions 122 may be at least one.
- the through hole 123 passes through the center of the main body 121 in a plan view so as to connect the lower surface 121A and the upper surface 121B.
- the through hole 123 has an opening size that matches the planar size of the bolt part, because the bolt part of the fastening mechanism is inserted therethrough.
- the through hole 123 is a cylindrical hole and connects the lower surface 121A and the upper surface 121B of the strain body 120.
- the strain sensors 130 are provided on four flat surfaces 121C1 on which the four convex portions 122 are not provided, of the outer surface 121C of the main body portion 121 of the strain body 120. .
- the strain sensor 130 has one or more strain detection elements and detects the strain of the strain body 120.
- each strain detection element uses a strain resistance element whose resistance value changes depending on the amount of strain.
- Four strain detection elements may be provided and connected in a bridge configuration.
- the strain sensing element may be formed on the flat surface 121C1 by printing a cermet or a composite resistor whose binder is a synthetic resin.
- the strain detection element can be easily and reliably installed at a predetermined installation position on the flat surface 121C1. In particular, since printing, drying, and curing of the strain detection elements can be performed on the plurality of strain-generating bodies 120 all at once when the plurality of strain-generating bodies 120 are lined up, On the other hand, the strain detection element can be installed easily and reliably.
- the strain detection element may be mounted on a rigid substrate or a flexible substrate and attached to the flat surface 121C1 together with the rigid substrate or flexible substrate. Also in this case, since the installation surface is a flat surface, the strain detection element can be easily and reliably installed at a predetermined installation position on the flat surface 121C1.
- the wiring board 140 is, for example, a wiring board of the FR-4 (Flame Retardant type 4) standard.
- the wiring board 140 is Y-shaped in plan view, is housed in the lower case 110L, and is fixed to the lower case 110L with screws 143.
- An antenna 141 is formed on the upper surface of the wiring board 140.
- the antenna 141 is, for example, a monopole antenna, and is connected to the communication control unit 145 via wiring.
- the antenna 141 receives radio waves radiated from the reader device of the detection device 100 and transmits them to the communication control unit 145. Further, the antenna 141 radiates a distortion detection signal output by the communication control section 145.
- the communication control unit 145 is connected to the four strain sensors 130 and the antenna 141 via wiring. As shown in FIG. 7, the signal line 145A (wiring) connecting the communication control unit 145 and the four strain sensors 130 is passed through the notch 113LB of the rib 113L of the lower case 110L.
- the communication control unit 145 includes a control unit that generates a strain detection signal representing the degree of distortion of the flexure body 120 based on the output of the strain sensor 130, and a communication unit that performs wireless communication using the antenna 141. There is.
- the communication unit supplies power received by the antenna 141 from the reader device of the detection device 100 to the control unit, and operates the control unit.
- the control section generates a distortion detection signal representing the degree of distortion of the strain body 120 and transmits it to the communication section.
- the communication unit radiates the distortion detection signal through the antenna 141.
- the emitted strain detection signal is received by a reader device of the detection device 100.
- the sealing resin 150 is an example of a filler filled between the rib 113L of the lower case 110L and the strain body 120, as shown in FIGS. 3 and 4.
- a sealing resin 150 for example, foamed urethane or the like can be used.
- urethane foam may be injected between the rib 113L and the flexure element 120.
- the internal space of the case 110 can be sealed, and the strain body 120 can be more firmly fixed to the case 110.
- a spacer made of sponge or the like may be provided between the case 110 and the strain body 120, such as between the engagement portion 111A on the lower side of the recess 113LA and the convex portion 122.
- FIG. 10 is a diagram showing an example of a usage state of the detection device 100.
- FIG. 10 shows the fixing part 10, the fastening mechanism 20, and the fastened member 30.
- the fixed part 10 is a part of a structure such as a building, a road, a tunnel, or a bridge pier, or a member fixedly attached to the structure.
- the flat member 30 to be fastened is fixed to the mounting surface 11 of the fixing portion 10 by screwing bolts 21 and nuts 22 of the fastening mechanism 20 together.
- the bolt 21 has a threaded bolt shaft 21A and a head 21B.
- the fixed portion 10 and the member to be fastened 30 have a through hole through which the bolt shaft 21A passes.
- the detection device 100 is provided between the nut 22 and the member to be fastened 30.
- a bolt shaft 21A extending upward from the lower surface 12 opposite to the mounting surface 11 of the fixed part 10 is inserted into the through hole 123 (see FIG. 1) of the member 30 to be fastened and the strain body 120 of the detection device 100.
- the head 21B of the bolt 21 is located on the lower surface 12 side of the fixing part 10.
- the nut 22 is screwed onto the bolt shaft 21A from the distal end side of the bolt shaft 21A. Note that the head 21B of the bolt 21 may be embedded and fixed in the fixing part 10.
- the lower surface 121A of the main body 121 of the flexure element 120 protrudes below the lower surface 111L of the lower case 110L, and the upper surface 121B protrudes above the upper surface 111U of the upper case 110U. Therefore, only the lower surface 121A of the main body portion 121 of the strain body 120 contacts the upper surface 31 of the fastened member 30, and the lower surface 111L of the lower case 110L does not contact the upper surface 31 of the fastened member 30. Furthermore, only the upper surface 121B of the main body portion 121 of the strain-generating body 120 contacts the lower surface of the nut 22, and the upper surface 111U of the upper case 110U does not contact the lower surface. With such a configuration, the strain body 120 can reliably receive the fastening axial force applied from the nut 22.
- the strain generated in the strain body 120 is detected by the four strain sensors 130 of the detection device 100. Based on the strain (change in resistance value of the strain detection element) detected by each of the four strain sensors 130, the control section of the communication control section 145 generates a strain detection signal according to the tightening torque of the nut 22.
- the communication section of the communication control section 145 radiates the distortion detection signal to the outside of the case 110 through the antenna 141.
- the reader device of the detection device 100 can determine the tightening state of the nut 22 based on the voltage value represented by the distortion detection signal received from the detection device 100.
- the detection device 100 does not include a battery or a memory, and generates power from a signal received from the reader device using an electromotive coil or the like, and the communication control unit 145 uses the generated power to cause the reader device to detect distortion.
- the mode of transmitting the signal has been explained.
- the present invention is not limited to this, and the detection device 100 may be configured to include at least one of a battery and a memory.
- the flexure element 120 has the convex portion 122 that protrudes outward from the outer surface 121C excluding the flat surface 121C1 of the main body 121 in plan view
- the case 110 has the convex portion 122 that projects outward from the outer surface 121C excluding the flat surface 121C1 of the main body portion 121.
- It has a rib 113L
- the rib 113L has a recess 113LA that is recessed outward in a plan view and accommodates the protrusion 122. Therefore, the convex portion 122 engages with the concave portion 113LA, and rotation of the strain body 120 with respect to the case 110 can be suppressed.
- the case 110 includes a bottom plate portion 111 having a lower surface 111L located on the lower side, an opening 112L provided in the bottom plate portion 111, an upper case 110U having an upper surface 111U located on the upper side, and a bottom plate portion 110U provided in the upper case 110U. It has an opening 112U.
- the opening 112L, the opposing wall 113L, and the opening 112U form an accommodating portion that accommodates at least a portion of the main body 131 of the strain-generating body 120, excluding the lower end and the upper end.
- a lower surface 121A of the lower end of the strain body 120 is exposed from the opening 112L and protrudes below the lower surface 111L in the extending direction of the through hole 123.
- the upper surface 121B of the upper end of the strain body 120 is exposed from the opening 112U and protrudes above the upper surface 111U in the extending direction of the through hole 123.
- the strain body 120 can reliably receive the fastening axial force applied from the nut 22, and it is possible to provide the detection device 100 in which rotation of the strain body 120 is suppressed.
- the lower surface 121A of the lower end of the strain body 120 and the upper surface 121B of the upper end are flat surfaces. Therefore, the flexure element 120 can more reliably receive the fastening axial force applied from the nut 22 on the flat lower surface 121A and upper surface 121B, providing the detection device 100 in which rotation of the flexure element 120 is suppressed. can do.
- the lower surface 121A of the lower end contacts either the nut 22 of the fastening mechanism 20 or the member 30 to be fastened by the fastening mechanism 20, and the upper surface 121B of the upper end contacts the nut 22 of the fastening mechanism 20, It comes into contact with the other member 30 to be fastened by the fastening mechanism 20 . Therefore, the lower surface 121A and the upper surface 121B come into contact with the nut 22 of the fastening mechanism 20 and the fastened member 30 fastened by the fastening mechanism 20, so that the fastening axial force can be received more reliably.
- the convex portion 122 is located above the lower surface 121A of the lower end and below the upper surface 121B of the upper end in the extending direction of the through hole 123, and there is no space between the convex portion 122 and the lower surface 121A. There is a step between the convex portion 122 and the upper surface 121B.
- the convex portion 122 engages with the concave portion 113LA to suppress rotation of the strain body 120 with respect to the case 110, and the lower surface 121A and the upper surface 121B are connected to the nut 22 of the fastening mechanism 20 It is possible to realize a configuration in which the detection device 100 comes into contact with the member 30 to be fastened to be fastened, and it is possible to provide the detection device 100 that suppresses rotation of the strain body 120 and reliably transmits the fastening axial force.
- the case 110 further includes an engaging portion 111A that overlaps the convex portion 122 in a plan view, protrudes toward the outer surface side beyond the rib 113L, and engages with the lower end portion of the convex portion 122. Therefore, it is possible to prevent the strain body 120 from falling off from the opening 112L, and it is possible to provide the detection device 100 with good assemblability.
- the case 110 further includes a notch 113LB or a hole provided in a part of the rib 113L, through which the signal line 145A connected to the strain sensor 130 is passed. Therefore, the signal output by the strain sensor 130 attached to the strain body 120 located outside the closed space of the case 110 is reliably transmitted to the communication control unit 145 located inside the closed space of the case 110. It is possible to realize a configuration that is possible.
- the detection device 100 that can stably detect the fastening axial force over the entire range.
- FIG. 11A is a diagram showing a detection device 100A of a first modification of the first embodiment.
- FIG. 11B is a diagram showing an exploded state of the detection device 100A.
- the entire detection device 100A is configured in a disk shape.
- the lower case 110L and upper case 110U of the case 110 are circular in plan view of the lower case 110L and upper case 110U shown in FIG. 2, and the wiring board 140A is the same as the wiring board 140 shown in FIG. This is what I did.
- the other configurations are similar to the detection device 100 of the first embodiment.
- FIG. 12A is a diagram showing a detection device 100B of a first modification of the first embodiment.
- FIG. 12B is a diagram showing an exploded state of the detection device 100B.
- the detection device 100B includes a strain body 120B in which the outer diameter of the upper end of the main body portion 121 is reduced, instead of the strain body 120 of the detection device 100 of the first embodiment.
- the inner diameter of the upper surface 121B of the main body 121 of the flexure element 120 is equal to the inner diameter of the upper surface 121B of the main body 121 of the flexure element 120 of the detection device 100 of the first embodiment, but the outer diameter is smaller. Due to such changes, the opening diameter of the opening 112U of the upper case 110U has become smaller.
- the outer diameter of the upper end of the main body 121 is reduced, so that there is a step between the lower end and the upper end of the main body 121.
- the other configurations are similar to the detection device 100 of the first embodiment.
- FIGS. 13A and 13B are diagrams showing a strain body 120C of a third modification.
- the strain body 120C differs from the convex portion 122 shown in FIG. 5 in that both ends of the convex portion 122C in plan view are not chamfered.
- Such a strain body 120C may be used instead of the strain body 120.
- FIGS. 14A and 14B are diagrams showing a strain body 120D of a fourth modification.
- the strain body 120D has a configuration in which the convex portion 122C of the strain body 120C shown in FIGS. 13A and 13B is replaced with a concave portion 122D.
- the main body portion 121 of the strain body 120D is an annular member, and is provided with a recess 122D on the outer periphery and a through hole 123 in the center.
- the recesses 122D are provided at four locations at 90 degree intervals in the circumferential direction of the annular strain body 120, and are provided at two locations above and below, on the lower surface 121A side and the upper surface 121B side.
- the recessed portion 122D is recessed inward in the radial direction from the outer surface 121C of the main body portion 121.
- the lower case 110L may have a convex portion 113LD instead of the concave portion 113LA (see FIGS. 3, 8, and 9).
- Two convex portions 113LD are provided above and below, corresponding to the concave portions 122D.
- Such a strain body 120D may be used instead of the strain body 120.
- FIGS. 15A and 15B are diagrams showing a strain body 120E of a fifth modification.
- the strain body 120E has a configuration in which the convex portion 122C of the strain body 120C shown in FIGS. 13A and 13B is replaced with a concave portion 122E.
- the recess 122E has a configuration in which the recess 122D shown in FIGS. 14A and 14B is made shorter in the circumferential direction of the strain body 120E.
- Such a strain body 120E may be used instead of the strain body 120.
- FIGS. 17 and 19 show the state seen diagonally from below.
- 20 and 21 are cross-sectional views taken along the line CC in FIG. 16.
- the CC arrow cross section is a cross section taken along a cutting plane that includes the central axis of the through hole 223 and is parallel to the XZ plane.
- FIG. 22 is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 16.
- the DD arrow cross section is a cross section taken along a cutting plane that includes the central axis of the through hole 223 and is parallel to a plane obtained by rotating the XZ plane by 45 degrees clockwise when viewed from the +Z direction.
- FIG. 23 is a diagram showing a state in which the upper case 110U is removed from the detection device 200 and the sealing resin 150 is omitted.
- FIG. 24 is an enlarged view of a part of FIG. 23.
- the detection device 200 includes a case 110, a strain body 220, a strain sensor 130, a wiring board 140, a communication control section 145, and a spacer 155. Although the detection device 200 includes a sealing resin similar to the sealing resin 150 of the detection device 100 of Embodiment 1, it is omitted here.
- Case 110 has a lower case 110L and an upper case 110U.
- the lower part of the strain body 220 is larger in plan view than the lower part of the strain body 120 in the first embodiment, so that the rib 113L and the recess 113LA of the lower case 110L in the second embodiment extends outward from the rib 113L and recess 113LA of the lower case 110L of the first embodiment in plan view.
- the opening 112L of the lower case 110L of the second embodiment is larger than the opening 112L of the lower case 110L of the first embodiment in plan view.
- the strain body 220 has a main body portion 221, four convex portions 222, and a through hole 223.
- the strain body 220 is preferably formed using a metal material such as stainless steel, for example.
- a bolt portion is inserted into the through hole 223.
- the main body portion 221 is a portion surrounding the through hole 223 and includes a base portion 224, an extension portion 225, and a surrounding wall portion 226.
- the base 224 is a cylindrical portion surrounding the through hole 223.
- the base 224 has a lower surface 224A, an upper surface 224B, and an outer surface 224C.
- the upper surface 224B is an example of a second end surface, and comes into contact with the lower surface of the nut 22 in the usage state shown in FIG.
- the lower end portion where the lower surface 224A of the base portion 224 is located is an example of a third end portion, and the lower surface 224A is an example of a third end surface.
- the upper end portion with the upper surface 224B is an example of the second end portion.
- the outer surface 224C is an example of the second outer surface.
- the extending portion 225 is an annular portion that extends outward from the outer side of the base portion 224 in plan view, and surrounds the base portion 224 . As can be seen by comparing FIGS. 21 and 22, the four convex portions 222 protrude outward from the outer surface 225C of the extension portion 225.
- the outer surface 225C of the extension portion 225 is an example of a first outer surface. As shown in FIG. 22, the outer surface 225C faces the rib 113L of the lower case 110L.
- a cylindrical surrounding wall portion 226 is provided below the extension portion 225.
- the outer surface 225C of the extending portion 225 is at the same position as the outer surface 226C of the surrounding wall 226 in the radial direction of the through hole 223, and the outer surface 225C and the outer surface 226C are The outer circumferential surface of a virtual cylindrical body surrounded by the outer surfaces 225C and 226C of the surrounding wall portion 226 is formed.
- a groove 225A is formed between the lower end of the base 224 and the lower end of the surrounding wall 226 on the lower surface side of the extension 225.
- four strain sensors 130 are arranged on the upper surface 225B of the extension portion 225 (see FIGS. 20 and 21).
- four spacers 155 are sandwiched between the upper surface 225B (see FIGS. 20 and 21) and the upper case 110U.
- the spacer 155 is, for example, a urethane sponge.
- the four strain sensors 130 and the four spacers 155 are arranged alternately around the through hole 223.
- the surrounding wall portion 226 projects downward from the lower part of the extension portion 225 in the extending direction (Z direction) of the through hole 223, and is spaced apart from the outer surface 224C of the base portion 224. It is a surrounding cylindrical part. With this configuration, a groove 225A is formed between the lower end of the base 224 and the lower end of the surrounding wall 226.
- the surrounding wall portion 226 has a lower surface 226A and an outer surface 226C.
- the lower surface 226A is an example of a first end surface and protrudes below the lower surface 224A of the base 224.
- the lower surface 226A corresponds to the lower surface 121A of the strain body 120 in the detection device 100 of Embodiment 1, and in use, comes into contact with the upper surface 31 of the member to be fastened 30 shown in FIG. 10. Since the lower surface 224A of the base portion 224 is located above the lower surface 226A of the surrounding wall portion 226, it does not contact the upper surface 31 of the fastened member 30 shown in FIG. 10 when in use.
- FIGS. 21 and 22 a cross section perpendicular to the radial direction of the through hole 223 of the main body 221 having the base 224, the extension 225, and the surrounding wall 226 is as shown in FIGS. 21 and 22. It is H-shaped.
- the detection device 200 is used instead of the detection device 100 shown in FIG. 10, the upper surface 224B contacts the lower surface of the nut 22 and the lower surface 226A contacts the upper surface 31 of the fastened member 30 in the use state. Further, the lower surface 224A of the base 224 does not contact the upper surface 31 of the member to be fastened 30.
- the strain sensor 130 is disposed on the upper surface 225B of the extending portion 225, so that when the fastening axial force of the nut 22 is applied, the extending portion 225 is bent, thereby causing the strain body 220 to The resulting strain is detected by four strain sensors 130.
- FIG. 25 is a diagram showing simulation results of calculating the strain distribution when a fastening axial force is applied to the strain body 220.
- the grayscale shading in FIG. 25 indicates the amount of strain occurring on the surface of the strain-generating body 220 in a direction having an angle of 45 degrees with respect to the X-axis and Y-axis in plan view (direction indicated by double-headed arrows in FIG. 25). (degree).
- FIG. 25 Although only some symbols are shown in FIG. 25, it can be seen that the upper surface 225B of the extension portion 225 is distorted. Therefore, the strain generated in the strain body 220 can be detected by the strain sensor 130 disposed on the upper surface 225B of the extension portion 225.
- the main body portion 221 of the strain body 220 includes a base portion 224 surrounding the through hole 123, an extending portion 225 extending outward from the side of the base portion 224 in plan view, and a lower portion of the extending portion 225. It has a surrounding wall part 226 that protrudes downward from the side portion in the extending direction of the through hole 223 and surrounds the outer surface 224C with a space between it and the outer surface 224C of the base 224. A lower surface 226A of the surrounding wall 226 protrudes lower than a lower surface 224A of the base 224 in the extending direction of the through hole 223. Therefore, when the fastening axial force of the nut 22 is applied to the upper surface 224B, the extension portion 225 bends with respect to the XY plane, causing distortion in the strain body 220.
- the strain body 220 has a convex portion 222 that protrudes outward from the outer surface 225C of the main body 221 in a plan view, and the case 110 has a rib 113L that faces the outer surface 225C. It has a recess 113LA that is recessed outward in view and accommodates the protrusion 222. Therefore, the convex portion 222 engages with the concave portion 113LA, and rotation of the strain body 220 with respect to the case 110 can be suppressed.
- FIG. 26 is a diagram showing the strain body 320 of the third embodiment.
- a strain sensor 130 is also shown in FIG.
- the strain body 320 can be used in the detection device 100 instead of the strain body 120 of the first embodiment.
- the strain body 320 has a main body portion 321, four convex portions 322, and a through hole 323.
- the strain body 320 is preferably formed using a metal material such as stainless steel, for example.
- the strain-generating body 320 differs from the strain-generating body 120 of the first embodiment in the manner in which strain is generated due to the fastening axial force. A bolt portion is inserted into the through hole 323.
- the main body portion 321 is an annular member surrounding the through hole 323, and has a lower surface 321A and an upper surface 321B.
- the lower surface 321A is an example of a first end surface
- the upper surface 321B is an example of a second end surface.
- the lower surface 321A is in contact with the upper surface 31 of the member to be fastened 30, and the upper surface 321B is in contact with the lower surface of the nut 22.
- the main body portion 321 includes a plurality of first recesses 324A that are recessed above the lower surface 321A in the extending direction of the through hole 323, and a plurality of second recesses 324B that are recessed lower than the upper surface 121B in the extending direction of the through hole 323. and has.
- the main body portion 321 has four first recesses 324A and four second recesses 324B.
- the four first recesses 324A and the four second recesses 324B are arranged so as to have overlapping sections in the circumferential direction of the main body 321 surrounding the through hole 323. This is to make it easier for the main body portion 321 to be distorted in the circumferential direction.
- first recess 324A and the second recess 324B do not have an overlapping section in the circumferential direction of the main body 321, the rigidity of the main body 321 at the boundary between the first recess 324A and the second recess 324B in the circumferential direction increases, This is because distortion is less likely to occur when a fastening axial force is applied. Note that even if the first recess 324A and the second recess 324B do not have an overlapping section in the circumferential direction of the main body 321, if sufficient distortion occurs in the main body 321, the first recess 324A and the second recess 324B It is not necessary to have an overlapping section with.
- the lower surface 321A contacts the upper surface 31 of the member 30 to be fastened, but the four first recesses 324A do not contact the upper surface 31 of the member 30 to be fastened.
- the upper surface 321B contacts the lower surface of the nut 22, but the four second recesses 324B do not contact the lower surface of the nut 22.
- the four strain sensors 130 are arranged on the surfaces of the four second recesses 324B, when the tightening axial force of the nut 22 is applied, the strain caused by the deflection of the strain body 320 is transmitted to the four strain sensors 130. detected by.
- FIG. 27 is a diagram showing simulation results of calculating the strain distribution when a fastening axial force is applied to the strain body 320.
- FIG. 27 shows the strain distribution on the upper surface side of the flexure-generating body 320.
- the shading of the gray scale in FIG. 27 indicates the amount of distortion that occurs on the surface of the strain-generating body 220 in a direction having an angle of 45 degrees with respect to the X-axis and the Y-axis in plan view (direction indicated by double-headed arrows in FIG. 27). (degree).
- FIG. 27 shows only some symbols are shown in FIG. 27, it can be seen that the distortion of the four second recesses 324B is large.
- the strain-generating body 320 has a symmetrical configuration in which the lower surface 321A side and the upper surface 321B side are symmetrical, it is thought that the distortion in the four first recesses 324A is similarly large. Therefore, the four strain sensors 130 placed on the surfaces of the four second recesses 324B can detect the strain generated in the strain body 320.
- the main body 321 of the strain body 320 has a plurality of first recesses 324A provided at the lower end along the periphery of the through hole 323 and recessed upward in the extending direction of the through hole 323 than the lower surface 321A.
- a plurality of second recesses 324B are provided at the upper end along the periphery of the through hole 323 and are recessed lower than the upper surface 321B in the extending direction of the through hole 323.
- the plurality of first recesses 324A and the plurality of second recesses 324B are arranged alternately along the periphery of the through hole 323.
- the strain body 320 has a convex portion 322 that protrudes outward from the outer surface 321C (an example of the first outer surface) of the main body portion 321 in plan view, and the convex portion 322 engages with the concave portion 113LA of the case 110. Therefore, rotation of the strain body 320 with respect to the case 110 can be suppressed.
- the plurality of first recesses 324A and the plurality of second recesses 324B are arranged to have overlapping sections in the circumferential direction of the main body 321 surrounding the through hole 323, so that the strain body 320 is The strain sensor 130 can more reliably detect the fastening axial force.
- FIGS. 28A and 28B are diagrams showing a strain body 420 according to the fourth embodiment.
- a strain sensor 130 is also shown in FIGS. 28A and 28B.
- the strain body 420 can be used in the detection device 100 instead of the strain body 120 of the first embodiment.
- FIG. 28B shows a state in which an O-ring 460 is attached to the strain body 420.
- the strain body 420 has a main body portion 421, four convex portions 422, and a through hole 423.
- the strain body 420 is preferably formed using a metal material such as stainless steel, for example.
- a bolt portion is inserted into the through hole 423.
- the main body portion 421 is an annular member surrounding the through hole 423, and has a lower surface 421A and an upper surface 421B.
- the lower surface 421A is an example of a first end surface
- the upper surface 421B is an example of a second end surface.
- the lower surface 421A contacts the upper surface 31 of the fastened member 30, and the upper surface 421B contacts the lower surface of the nut 22.
- a strain sensor 130 is attached to the outer surface 421C of the main body portion 421.
- two O-rings 460 are attached to the outer surface 421C of the main body 421 one above the other.
- the lower O-ring 460 is an example of a first O-ring
- the upper O-ring 460 is an example of a second O-ring.
- the lower O-ring 460 is attached to the outer surface 421C so as to be located below the strain sensor 130
- the upper O-ring 460 is attached to the outer surface 421C so as to be located above the strain sensor 130. It will be done.
- the two O-rings 460 are the same, and the inner diameter is slightly smaller than the outer diameter of the main body portion 421. Therefore, the O-ring 460 is in close contact with the outer surface 421C of the main body portion 421 while being slightly stretched in the circumferential direction.
- a case (not shown) for accommodating such a strain body 420 may have a cylindrical accommodating portion corresponding to the outer surface 421C and a recess for accommodating the four convex portions 422.
- the strain body 420 is attached with an O-ring 460 sandwiched between it and the inner surface of the housing portion of the case. That is, O-ring 460 is compressed in the radial direction. Therefore, the strain sensor 130 is located in the space sandwiched between the two upper and lower O-rings 460, making it possible to seal the internal space of the case and fixing the strain body 420 more firmly to the case. be able to. Furthermore, since the strain sensor 130 is located in a space surrounded by the upper and lower two O-rings 460 and the case, a highly waterproof structure can be obtained.
- the lower surface 421A is in contact with the upper surface 31 (see FIG. 10) of the member to be fastened 30, and when the fastening axial force of the nut 22 is applied, a force is generated between the lower surface 421A and the upper surface 421B of the strain body 420.
- distortion occurs in the strain body 420 in the circumferential direction of the main body portion 421. Distortion of the strain body 420 is detected by four strain sensors 130.
- the strain body 420 has a convex portion 422 that protrudes outward from the outer surface 421C of the main body portion 421 in plan view, and the convex portion 422 engages with a concave portion such as the concave portion 113LA of the case 110. However, rotation of the strain body 420 can be suppressed.
- strain sensor 130 is located in a space surrounded by the upper and lower two O-rings 460 and the case, a highly waterproof structure can be obtained, and a highly reliable detection device can be provided over a long period of time. .
- the strain body 420 has a configuration in which a recess 421D is provided over the circumferential direction of the outer surface 421C at a position where the O-ring 460 is attached to the outer surface 421C. Good too.
- the recess 421D is provided over one circumference above and below the outer surface 421C in accordance with the shape of the O-ring 460.
- FIGS. 30A and 30B are perspective views showing a detection device 500 according to the fifth embodiment.
- FIG. 31A is a diagram showing the detection device 500 in an exploded state.
- FIG. 31B is a diagram showing the strain body 520 to which the O-ring 560 is attached.
- 32A and 32B are diagrams showing the lower case 510L of the case 510 and the strain body 520.
- 33A and 33B are cross-sectional views taken along line EE in FIGS. 30A and 30B.
- the EE arrow cross section is a cross section taken along a cutting plane that includes the central axis of the through hole 523 and is parallel to the XZ plane.
- the detection device 500 includes a case 510, a strain body 520, a strain sensor 130, a wiring board 540, and an O-ring 560.
- the strain sensor 130 is the same as the strain sensor 130 of the first embodiment.
- the detection device 500 includes an antenna and a communication control section similar to the antenna 141 and the communication control section 145 on the wiring board 540, but these are omitted here.
- the case 510 has a lower case 510L and an upper case 510U.
- the lower side (-Z direction side) is an example of the first side
- the upper side (+Z direction side) is an example of the second side.
- the direction connecting the first side and the second side is the up-down direction.
- the detection device 500 is configured to attach the fastening mechanism to the lower surface 521A and the upper surface 521B of the strain-generating body 520 that protrude vertically from the case 510, with the bolt portion of the fastening mechanism being inserted into the through-hole 523 of the strain-generating body 520.
- the fastening member comes into contact with the fastening member.
- the lower surface 521A and the upper surface 521B are flat surfaces. This is to enable the fastening mechanism and the member to be fastened to contact each other stably and reliably.
- the use state of the detection device 500 includes, for example, a case where a fastening mechanism contacts the lower surface 521A and a fastened member contacts the upper surface 521B, and a case where a fastened member contacts the lower surface 521A and a fastening mechanism contacts the upper surface 521B. There may be cases.
- the detection device 500 detects the fastening axial force applied to the bolt portion when the fastening mechanism fastens the detection device 500 to the member to be fastened.
- the detection device 500 outputs a strain detection signal representing the fastening axial force to the outside via wireless communication via a communication control unit and an antenna.
- the fastening axial force is a force that corresponds to the strain detected by the strain sensor 130.
- the data representing the fastening axial force is data corresponding to the strain detected by the strain sensor 130.
- the detection device 500 radiates a signal including data corresponding to the strain detected by the strain sensor 130 from the communication control unit to the outside of the detection device 500 via the antenna.
- Case 510 has a lower case 510L and an upper case 510U. Since the detection device 500 performs wireless communication, the case 510 is formed of a dielectric material such as resin. Case 510 has an annular shape. The case 510 accommodates at least a portion of the main body 521 of the strain-generating body 520 along the outer surface 521C of the main body 521. The reason why the case 510 accommodates at least a portion of the main body 521 of the strain-generating body 520 is because the lower end and the upper end of the main body 521 protrude from the case 510.
- the lower case 510L has a bottom plate 511, a lower surface 511L, a side wall 511S, an opening 512L, and a wall 513L.
- the lower surface 511L is an example of a first surface
- the bottom plate portion 511 of the lower case 510L having the lower surface 511L is an example of a first wall portion.
- the opening 512L is an example of a first opening.
- the wall portion 513L is an example of a facing wall portion.
- the lower surface 511L is the lower surface of the detection device 500 and the lower surface of the case 510. However, the lower surface 521A of the strain-generating body 520 protrudes more downward than the lower surface 511L.
- the side wall 511S is provided along the outer edge of the bottom plate portion 511 and extends from the bottom plate portion 511 in the +Z direction.
- the lower case 510L has an opening 512L (see FIG. 31A) in the center of the ⁇ Y direction side portion of the bottom plate portion 511 that accommodates the strain body 520.
- the opening 512L is circular in plan view, and has an opening shape that matches the planar shape of the lower end of the main body 521 of the strain-generating body 520.
- the space surrounded by the opening 512L communicates (connects) with the space surrounded by the wall 513L
- the space surrounded by the wall 513L communicates (connects) with the space surrounded by the wall 513U and the opening 512U.
- the wall portions 513L and 513U are spaced apart in the vertical direction, they are closed at the joint between the lower case 510L and the upper case 510U.
- the lower end of the main body 521 of the strain body 520 is inserted into the opening 512L.
- the opening 512L has a size in a plan view so that there is almost no gap between the lower end of the main body 521 of the strain body 520 and the outer surface of the lower end of the main body 521.
- the shapes are matched.
- the wall portion 513L is a cylindrical wall portion provided along the opening edge of the opening portion 512L, and extends upward from the upper surface of the bottom plate portion 511. ing.
- the wall portion 513L expands so that the inner circumferential surface on the inside of the lower case 510L in the radial direction increases in inner diameter as it goes upward. That is, the inner circumferential surface of the wall portion 513L has a shape like the side surface of a truncated cone that is upside down.
- the wall portion 513L faces the outer surface 521C of the main body portion 521 of the strain body 520 in a state where the strain body 520 is disposed in a space (accommodation portion) surrounded by the wall portion 513L of the lower case 510L.
- an O-ring 560 attached to the lower side of the strain body 520 comes into contact with the inner peripheral surface of the wall portion 513L.
- the O-ring 560 is crushed between the inner peripheral surface of the wall portion 513L and the main body portion 521 of the strain body 520.
- Lower O-ring 560 is the location of the second O-ring.
- the height of the wall portion 513L relative to the bottom plate portion 511 is equal to the height of the lower flange 522 of the strain body 520 relative to the bottom plate portion 511 in the state inserted into the opening 512L.
- the lower flange 522 is an example of a first flange.
- the wall portion 513L has convex portions 513LA (see FIGS. 32A, 32B, 33A, and 33B) that protrude inward in plan view at four locations on the ⁇ X direction side and the ⁇ Y direction side.
- the convex portions 513LA are located at the upper end of the wall 513L, and are provided at four locations in the circumferential direction of the upper end of the wall 513L.
- the convex portion 513LA is a part of the wall portion 513L, and the upper end portion of the wall portion 513L protrudes more inward in the radial direction of the lower case 510L in plan view than the portion where the convex portion 513LA is not formed.
- the four notches 522A of the lower flange 522 of the two flanges 522 of the strain body 520 abut on the four convex portions 513LA, respectively.
- the inner circumferential surface of the wall portion 513L has an inner diameter that increases as it goes upward.In other words, the inner circumferential surface of the wall portion 513L has an inner diameter that decreases as it moves downward toward the opening 512L. Since the lower flange 522 of the strain body 520 is engaged, the strain body 520 is prevented from falling off. Note that at least one protrusion 513LA is sufficient, and the number of protrusions 513LA may be equal to the number of notches 522A.
- the lower case 510L accommodates the wiring board 540 on the outer side in the radial direction of the portion where the strain body 520 is arranged.
- the upper case 510U has substantially the same shape as the lower case 510L, and has an upper surface 511U and an opening 512U.
- the upper case 510U has a shape similar to the lower case 510L upside down, and is an example of a second wall portion.
- the upper surface 511U is an example of the second surface
- the opening 512U is an example of the second opening.
- the upper surface 511U is the upper surface of the detection device 500 and the upper surface of the case 510.
- the upper surface 521B of the strain body 520 protrudes upward more than the upper surface 511U.
- the opening 512U is formed at the same position as the opening 512L of the lower case 510L in plan view, and has the same opening shape.
- the opening 512U communicates with the inner circumferential surface of the wall 513U, and the inner diameter of the inner circumferential surface of the wall 513U becomes larger toward the bottom.
- the wall portion 513U has a shape similar to the wall portion 513L of the lower case 510L upside down.
- the inner circumferential surface of the wall portion 513U has a shape like the side surface of a truncated cone.
- the space surrounded by the opening 512U and the wall 513U communicates with the space surrounded by the wall 513L and the opening 512L when the upper case 510U is attached to the lower case 510L, as shown in FIGS. 33A and 33B.
- the upper end portion of the main body portion 521 of the flexure element 520 is inserted into the opening portion 512U.
- the opening 512U has a size in plan view so that there is almost no gap between the opening 512U and the outer surface of the upper end of the main body 521 when the upper end of the main body 521 of the strain-generating body 520 is inserted.
- the shapes are matched.
- an O-ring 560 attached to the upper side of the strain body 520 comes into contact with the inner peripheral surface of the wall portion 513U.
- the O-ring 560 is crushed between the inner circumferential surface of the wall portion 513U and the main body portion 521 of the strain body 520.
- Upper O-ring 560 is an example of a second O-ring.
- the inner diameter of the inner circumferential surface of the wall portion 513U becomes smaller toward the opening 512U as it goes upward, and the flange 522 on the upper side of the flexure element 520 is engaged, so that the flexure element 520 also extends toward the upper side. It is constructed so that it cannot fall out.
- Upper flange 522 is an example of a second flange.
- the wall portion 513U does not have a convex portion corresponding to the convex portion 513LA, unlike the wall portion 513L of the lower case 510L. Therefore, the cutout portion 522A of the upper flange 522 of the strain body 520 does not engage with the upper case 510U.
- a convex portion corresponding to the convex portion 513LA may be provided on the wall portion 513U of the upper case 510U, and the cutout portion 522A of the upper flange 522 of the strain body 520 may be engaged with the upper case 510U.
- the wall portion 513U of the upper case 510U may have a convex portion without the convex portion 513LA of the wall portion 513L of the lower case 510L.
- the upper case 510U accommodates a strain body 520 and a wiring board 540 on which a communication control unit, an antenna, etc. are mounted in an internal space surrounded by the lower case 510L.
- the screw 515 By inserting the screw 515 into the screw hole and fastening the screw 515 to the screw hole of the lower case 510L, it is fixed to the lower case 510L as shown in FIGS. 30A and 30B.
- Upper case 510U is an upper lid for lower case 510L. If the lower case 510L and the upper case 510U are fastened with the screws 515, with the strain body 520 and the wiring board 540 on which the communication control unit, antenna, etc.
- Detection device 500 is completed.
- the opening 512L of the lower case 510L and the opening 512U of the upper case 510U are sealed by two O-rings 560.
- an O-ring 575A is sandwiched between the outer joint in the radial direction of the lower case 510L and the upper case 510U, and an O-ring 575B is inserted into the screw hole through which the screw 515 is inserted.
- the detection device 500 has a waterproof structure.
- the strain body 520 has a main body 521, two flanges 522, four cutouts 522A, and a through hole 523.
- the strain body 520 is preferably formed using a metal material such as stainless steel, for example.
- the main body portion 521 is a portion surrounding the through hole 523, and has a lower surface 521A located at the lower end, an upper surface 521B located at the upper end, and an outer surface 521C.
- the lower surface 521A is an example of a first end surface
- the upper surface 521B is an example of a second end surface.
- the lower end portion on the lower side where the lower surface 521A is located is an example of the first end portion
- the upper end portion on the upper side where the upper surface 521B is located is an example of the second end portion.
- the outer surface 521C is an example of the first outer surface.
- the strain body 520 has an octagonal shape in which the four corners of a square are chamfered with gentle convex curves in a plan view, and a circular through hole 523 is located in the center.
- the lower end of the main body portion 521 is inserted into the opening 512L of the lower case 510L, and the lower surface 521A protrudes lower than the lower surface 511L of the lower case 510L.
- the upper end of the main body 521 is inserted into the opening 512U of the upper case 510U, and the upper surface 521B protrudes above the upper surface 511U of the upper case 510U.
- the outer surface 521C is an outer side surface of the main body 521, and the flexure element 520 is placed in a space surrounded by the wall 513L of the lower case 510L and the wall 513U of the upper case 510U. It faces 513L and 513U.
- Two flanges 522 are provided on the outer surface 521C at two locations, upper and lower.
- the flange 522 is an annular protrusion and protrudes radially outward from the outer surface 521C.
- Notches 522A are provided in four portions of each flange 522 on the ⁇ X direction side and the ⁇ Y direction side.
- the notch 522A is a part obtained by cutting out the outer edge of the flange 522, which is an annular protrusion, and is offset inward in the radial direction from the part of the outer edge of the flange 522 where the notch 522A is not provided. are doing.
- the notch 522A of the lower flange 522 engages with the protrusion 513LA of the wall 513L of the lower case 510L, but the notch 522A of the upper flange 522 engages with the protrusion 513LA of the wall 513L of the upper case 510U. does not engage.
- the cutout 522A of the upper flange 522 exists because it is formed at the same time as the cutout 522A of the lower flange 522 is formed.
- the upper flange 522 does not need to be provided with the notch 522A.
- three or more flanges 522 may be provided in the axial direction (Z direction) of the main body portion 521.
- the notch 522A engages with the protrusion 513LA of the lower case 510L. Therefore, rotation of the strain body 520 with respect to the case 510 can be suppressed. Further, an upper O-ring 560 is fitted above the upper flange 522, and a lower O-ring 560 is fitted below the lower flange 522.
- the lower O-ring 560 is crushed between the lower flange 522 and the inner peripheral surface of the wall 513L of the lower case 510L, and the upper O-ring 560 is crushed between the upper flange 522 and the inner peripheral surface of the wall 513L of the lower case 510U. and the inner circumferential surface of the wall portion 513U.
- the two upper and lower flanges 522 are held by the upper and lower walls 513L and 513U via the O-ring 560. Therefore, the strain body 520 can be prevented from coming off from the openings 512L and 512U.
- the number of notches 522A may be at least one.
- the through hole 523 passes through the center of the main body 521 in a plan view so as to connect the lower surface 521A and the upper surface 521B.
- the through hole 523 has an opening size that matches the planar size of the bolt part, because the bolt part of the fastening mechanism is inserted therethrough.
- the through hole 523 is a cylindrical hole and connects the lower surface 521A and the upper surface 521B of the strain body 520.
- the strain sensor 130 is provided on the outer surface 521C of the main body portion 521 of the strain-generating body 520 at a position corresponding to the position where the four notches 522A are provided.
- the strain sensor 130 has one or more strain detection elements and detects the strain of the strain body 520.
- each strain detection element uses a strain resistance element whose resistance value changes depending on the amount of strain.
- Four strain detection elements may be provided and connected in a bridge configuration.
- the wiring board 540 is, for example, a wiring board of FR-4 standard or the like.
- the wiring board 540 is Y-shaped in plan view, and is housed in the internal spaces of the lower case 510L and the upper case 510U.
- the reader device of the detection device 500 can determine the tightening state of the nut 22 based on the voltage value represented by the distortion detection signal received from the detection device 500.
- the detection device 500 has a main body 521 having a lower end and an upper end, and a through hole 523 that passes through the main body 521 in a direction connecting the lower side where the lower end is located and the upper side where the upper end is located.
- a strain sensor 130 that detects distortion of the strain body 520 due to a fastening axial force applied by the fastening mechanism 20 in the extending direction of the through hole 523;
- the flexure element 520 includes a case 510 that accommodates at least a portion of the main body part 521 of the flexure element 520 along the outer surface of the main body part 521.
- the case 510 has a flange 522 that protrudes outward when viewed from the opening side, and the flange 522 has a notch 522A that is cut inward from the through hole 523 at the outer edge of the flange 522 when viewed from the opening side. It has wall parts 513L and 513U that oppose the outer edge of , and the wall parts 513L and 513U have a convex part that protrudes inward in plan view and is accommodated in the notch part 522A. Therefore, the notch 522A engages with the convex portion 513LA, and rotation of the strain body 520 with respect to the case 510 can be suppressed.
- the main body part 521 has a plurality of flanges 522, and the plurality of flanges 522 are provided on the outer surface of the main body part 521 at intervals along the penetration direction of the through hole 523, and the strain sensor 130 is It is provided in a portion between the plurality of flanges 522 on the outer surface of the main body portion 521 . Therefore, the case 510 can stably hold the strain body 520 on the upper and lower sides of the case 510, and the fastening force can be stably detected.
- the plurality of flanges 522 further include a lower O-ring 560 and an upper O-ring 560, and the plurality of flanges 522 include a lower flange 522 disposed on the lower side in the penetrating direction of the through-hole 523, and
- the lower O-ring 560 is provided in a crushed state between the lower flange 522 and the case 510
- the upper O-ring 560 is provided in a crushed state between the upper flange 522 and the case 510. Therefore, it is possible to prevent water and dust from entering between the case 510 and the flexure element 520 into the space surrounded by the case 510 and the flexure element 520, and it has a waterproof structure and is highly reliable.
- a detection device 500 can be provided.
- the data corresponding to the strain represents the fastening force, for example. Therefore, the reader device can acquire data corresponding to the strain, and the fastening force can be measured remotely using wireless communication without the need for a worker or the like to directly measure the fastening force. Measuring fastening force becomes very easy. Further, since the detection device 500 is activated by the power of the signal transmitted from the reader device, a battery is not required.
- FIG. 34 is a diagram showing a detection device 500M1 of a first modification of the fifth embodiment.
- the structure of the case 510M1 is different from the case 510 of the detection device 500 of the fifth embodiment.
- the case 510M1 has a housing portion 514M1 that is larger in the +Y direction than the portion that houses the strain body 520 and that houses the battery.
- the outer shape of the accommodating portion 514M1 of the case 510M1 is expanded to match the shape of the battery.
- 35A and 35B are diagrams showing a strain body 520M2 of a second modification of the fifth embodiment.
- FIG. 35B shows a state in which the strain sensor 130 and the O-ring 560 are attached to the strain body 520M2.
- the main body portion 521M2 of the strain body 520M2 has a lower surface 521A, an upper surface 521B, and an outer surface 521C, and the outer surface 521C is provided with a groove 521C1 for fitting and positioning the O-ring 560. Therefore, positioning of the O-ring 560 is easy and positional displacement can be suppressed.
- FIGS. 36A and 36B are diagrams showing a strain body 520M3 of a third modification of the fifth embodiment.
- FIG. 36B shows a state in which the strain sensor 130 and the O-ring 560 are attached to the strain body 520M3.
- the flange 522M3 of the flexure element 520M3 has a smaller protrusion amount in the radial direction than the flange 522 of the flexure element 520 of the fifth embodiment.
- the two O-rings 560 are fitted above and below the two flanges 522M3.
- the strain body 520M3 having the flange 522M3 with such a small protrusion amount is suitable for a case where the inner circumferential surface of the case (not shown) is parallel to the outer surface 521C of the main body portion 521.
- the O-ring 560 is crushed between the outer surface 521C and the inner peripheral surface of the case parallel to the outer surface 521C.
- FIGS. 37A and 37B are diagrams showing a strain body 520M4 of a fourth modification of the fifth embodiment.
- FIG. 37B shows a state in which the strain sensor 130 and the O-ring 560 are attached to the strain body 520M4.
- the strain body 520M4 does not have a flange, and has a configuration in which notches 521D are provided at the top and bottom of the outer surface 521C of the main body 521M4. Further, in the outer surface 521C, the radial size of the portion between the lower side and the upper side is smaller than the radial size of the lower side and the upper side portion. In this way, rotation of the strain body 520 can be suppressed even when the strain body 520M4 is configured such that the main body portion 521M4 is provided with the cutout portion 521D without providing a flange. Note that, as an example, similarly to the third modification, the O-ring 560 is crushed between the outer surface 521C and the inner peripheral surface of the case parallel to the outer surface 521C.
- FIGS. 38A and 38B are diagrams showing a strain body 520M5 of a fifth modification of the fifth embodiment.
- FIG. 38B shows a state in which the strain sensor 130 and the O-ring 560 are attached to the strain body 520M5.
- the strain body 520M5 has a body portion 521 having a configuration in which the radial size of the body portion 521 of the strain body 520M4 of the fourth modification of the fifth embodiment is made equal from the lower surface 521A side to the upper surface 521B side.
- FIG. 38C is an exploded view of a detection device 500M5 including a strain body 520M5 of a fifth modification of the fifth embodiment.
- the screw 515 and O-rings 575A and 575B are omitted.
- the case 510M5 of the detection device 500M5 includes a lower case 510M5L and an upper case 510M5U.
- the lower case 510M5L has a convex portion 513LA that protrudes inward in the radial direction at the opening 512L at the lower end of the wall portion 513L, and a convex portion 513LB that protrudes inward in the radial direction at the lower end of the wall portion 513L.
- the inner circumferential surface between the lower end and the upper end of the wall portion 513L has a large radial size in order to fit the O-ring 560, and is recessed outward in the radial direction over one circumference of the inner circumferential surface of the wall portion 513L. I'm here.
- the upper case 510M5U has a wall portion 513U. Similar to the wall 513L of the lower case 510M5L, the wall 513U has a convex portion 513UA that protrudes radially inward at the opening 512U at the upper end of the wall 513U, and a convex portion 513UA that protrudes radially inward at the lower end of the wall 513U. It has a convex portion 513UB that protrudes from.
- the inner circumferential surface between the lower end and the upper end of the wall portion 513U has a large radial size in order to fit the O-ring 560, and is recessed outward in the radial direction over one circumference of the inner circumferential surface of the wall portion 513U. I'm here.
- FIGS. 38D and 38E are enlarged views of a portion of the detection device 500M5.
- the lower O-ring 560 is fitted into a recess between the protrusions 513LA and 513LB of the wall 513L of the lower case 510M5L. This also applies to the upper case 510M5U side.
- the cutout 521D on the lower side of the flexure element 520M5 engages with the protrusion 513LA of the wall 513L of the lower case 510M5L, and the protrusion 513LB abuts the outer surface 521C. are in contact with each other.
- the upper notch 521D of the flexure element 520M5 is engaged with the protrusion 513UA of the wall 513U of the upper case 510M5U, and the protrusion 513UB is in contact with the outer surface 521C.
- the detection device 500M5 has a main body 521 having a lower end and an upper end, and a through hole 523 that passes through the main body 521 in a direction connecting the lower side where the lower end is located and the upper side where the upper end is located. 523 into which the bolt 21 of the fastening mechanism 20 is inserted; a strain sensor 130 that detects the distortion of the strain body 520M5 due to the fastening axial force applied by the fastening mechanism 20 in the extending direction of the through hole 523;
- the flexure element 520M5 includes a case 510M5 that accommodates at least a part of the main body part 521 of the flexure element 520M5 along the outer surface of the main body part 521, and the flexure element 520M5 has a notch inside the outer surface of the main body part 521 in a plan view.
- the case 510M5 has a cutout 521D, and the case 510M5 has walls 513L and 513U facing each other on the outer surface. It has 513LA and 513UA. Therefore, the cutout portion 521D engages with the convex portions 513LA and 513UA, and rotation of the strain body 520M5 with respect to the case 510M5 can be suppressed.
- FIGSixth modification of Embodiment 5> 39A and 39B are diagrams showing a strain body 520M6 of a sixth modification of the fifth embodiment.
- FIG. 39B shows a state in which the strain sensor 130 and the O-ring 560 are attached to the strain body 520M6.
- the flange 522M6 of the strain body 520M6 has a configuration in which a recess 522B for fitting the O-ring 560 is provided in the flange 522M3 of the third modification of the fifth embodiment.
- 39A and 39B show the recess 522B of the upper flange 522M6.
- the recessed portion 522B of the upper flange 522M6 is recessed downward from the upper surface side of the upper flange 522M6 along the outer surface 521C.
- Such a recess 522B is provided over one circumference of the outer surface 521C.
- the size of the recess 522B is matched to the O-ring 560.
- the lower flange 522M6 is also provided with a recess similar to the recess 522B of the upper flange 522M6, and the recess of the lower flange 522M6 extends upward from the lower surface side of the lower flange 522M6 along the outer surface 521C. dented in.
- strain body 520M6 positioning of the O-ring 560 becomes easy and positional displacement can be suppressed. Further, rotation of the strain body 520M6 can be suppressed.
- the lower O-ring 560 is crushed in the vertical direction between the inner surface of the lower case 510L parallel to the XY plane and the lower flange 522.
- the upper O-ring 560 is crushed in the vertical direction between the inner surface of the upper case 510U parallel to the XY plane and the upper flange 522.
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Abstract
起歪体の回動を抑制した検出装置を提供する。 検出装置は、第1端部及び第2端部を有する本体部と、前記第1端部がある第1側と前記第2端部がある第2側とを結ぶ方向に前記本体部を貫通する貫通孔とを有し、前記貫通孔に締結機構のボルト部が挿通される起歪体と、前記締結機構によって前記貫通孔の延在方向に加えられる締結軸力による前記起歪体の歪みを検出する歪センサと、前記起歪体の前記本体部の少なくとも一部を前記本体部の第1外側面に沿って収容するケースとを含み、前記起歪体は、平面視において前記本体部の前記第1外側面よりも外側に突出する凸部を有し、前記ケースは、前記第1外側面に対向する対向壁部を有し、前記対向壁部は、平面視で外側に向かって凹み、前記凸部を収容する凹部を有する。
Description
本開示は、検出装置に関する。
従来より、内側に第1鍔部と第1ネジ山を有する筒状の第1部材と、前記第1部材と同心状に配置され、外側に第2鍔部と第2ネジ山を有する筒状の第2部材と、筒状で、外側に前記第1ネジ山に螺合される第3ネジ山を有する第1構造体と、前記第1構造体の内側に設けられ、筒状で内側に前記第2ネジ山に螺合される第4ネジ山を有する第2構造体と、前記第1構造体と前記第2構造体との間に設けられ、弾性を有する第3構造体とを有し、前記第1構造体の外側に前記第1部材が装着され、前記第2構造体の内側に前記第2部材が装着される第1起歪体と、第1端部が前記第1構造体と前記第1鍔部との間に設けられ、第2端部が前記第2構造体と前記第2鍔部との間に設けられ、歪センサを有する少なくとも1つの第2起歪体と、を具備するロードセルがある(例えば、特許文献1参照)。
従来のロードセルでは、第1ネジ山と第3ネジ山とが螺合されることにより、第1部材が第1起歪体の第1構造体の外側に装着されるが、第1部材と、第1起歪体の第1構造体との間で螺合されたネジが緩むと、第1部材に対して第1起歪体が回動するおそれがある。第1起歪体が回動すると、歪センサの配線の断線や、第1部材に対してガタつきが生じることによる検出精度の低下等の問題が生じ得る。
そこで、起歪体の回動を抑制した検出装置を提供することを目的とする。
本開示の実施形態の検出装置は、第1端部及び第2端部を有する本体部と、前記第1端部がある第1側と前記第2端部がある第2側とを結ぶ方向に前記本体部を貫通する貫通孔とを有し、前記貫通孔に締結機構のボルト部が挿通される起歪体と、前記締結機構によって前記貫通孔の延在方向に加えられる締結軸力による前記起歪体の歪みを検出する歪センサと、前記起歪体の前記本体部の少なくとも一部を前記本体部の第1外側面に沿って収容するケースとを含み、前記起歪体は、平面視において前記本体部の前記第1外側面よりも外側に突出する凸部を有し、前記ケースは、前記第1外側面に対向する対向壁部を有し、前記対向壁部は、平面視で外側に向かって凹み、前記凸部を収容する凹部を有する。
起歪体の回動を抑制した検出装置を提供することができる。
以下、本開示の検出装置を適用した実施形態について説明する。以下では、XYZ座標系を定義して説明する。X軸に平行な方向(X方向)、Y軸に平行な方向(Y方向)、Z軸に平行な方向(Z方向)は、互いに直交する。また、平面視とはXY面視することをいう。また、以下では構成が分かり易くなるように各部の長さ、太さ、厚さ等を誇張して示す場合がある。
<実施形態1>
図1は、実施形態1の検出装置100を示す斜視図である。図2は、検出装置100を分解した状態を示す図である。図3は、図1のA-A矢視断面を示す図である。A-A矢視断面は、貫通孔123の中心軸を含み、XZ平面に平行な切断面における断面である。図4は、図1のB-B矢視断面を示す図である。B-B矢視断面は、貫通孔123の中心軸を含み、+Z方向から見て、XZ平面を時計回りに45度回転させた平面に平行な切断面における断面である。このため、図4にはZ軸のみを示す。
図1は、実施形態1の検出装置100を示す斜視図である。図2は、検出装置100を分解した状態を示す図である。図3は、図1のA-A矢視断面を示す図である。A-A矢視断面は、貫通孔123の中心軸を含み、XZ平面に平行な切断面における断面である。図4は、図1のB-B矢視断面を示す図である。B-B矢視断面は、貫通孔123の中心軸を含み、+Z方向から見て、XZ平面を時計回りに45度回転させた平面に平行な切断面における断面である。このため、図4にはZ軸のみを示す。
検出装置100は、ケース110、起歪体120、歪センサ130、配線基板140、通信制御部145、及び封止樹脂150を含む。ケース110は、下ケース110Lと上ケース110Uとを有する。検出装置100において、下側(-Z方向側)は第1側の一例であり、上側(+Z方向側)は第2側の一例である。第1側と第2側を結ぶ方向は、上下方向である。
以下では、図1乃至図4に加えて、図5乃至図9を用いて説明する。図5及び図6は、起歪体120及び歪センサ130を示す図である。図7は、検出装置100から上ケース110Uを取り外し、封止樹脂150を省いた状態を示す図である。図8及び図9は、下ケース110Lに起歪体120及び歪センサ130を配置した状態を示す図である。図8では、起歪体120及び歪センサ130を破線で示す。
<検出装置100の概要>
検出装置100は、起歪体120の貫通孔123に締結機構のボルト部が挿通された状態で、ケース110から上下に突出する起歪体120の下面121Aと上面121Bとに、締結機構と被締結部材とが当接する。下面121A及び上面121Bは、平坦面である。締結機構と被締結部材とが安定的かつ確実に当接できるようにするためである。
検出装置100は、起歪体120の貫通孔123に締結機構のボルト部が挿通された状態で、ケース110から上下に突出する起歪体120の下面121Aと上面121Bとに、締結機構と被締結部材とが当接する。下面121A及び上面121Bは、平坦面である。締結機構と被締結部材とが安定的かつ確実に当接できるようにするためである。
検出装置100の使用状態には、例えば、下面121Aに締結機構が当接して上面121Bに被締結部材が当接する場合と、下面121Aに被締結部材が当接して上面121Bに締結機構が当接する場合とが有り得る。検出装置100は、締結機構が被締結部材に対して検出装置100を締結する際に、ボルト部に掛かる締結軸力を検出する。検出装置100は、通信制御部145及びアンテナ141を介して、締結軸力を表す歪検出信号を外部に無線通信で出力する。
<検出装置100の各部の構成>
ケース110は、下ケース110Lと上ケース110Uとを有する。検出装置100は、無線通信を行うため、ケース110は、樹脂等の誘電体で形成される。ケース110は、Y方向に長い。ケース110は、起歪体120の本体部121の少なくとも一部を本体部121の外側面121Cに沿って収容する。ケース110が起歪体120の本体部121の少なくとも一部を収容しているのは、本体部121の下端部と上端部は、ケース110から突出しているからである。
ケース110は、下ケース110Lと上ケース110Uとを有する。検出装置100は、無線通信を行うため、ケース110は、樹脂等の誘電体で形成される。ケース110は、Y方向に長い。ケース110は、起歪体120の本体部121の少なくとも一部を本体部121の外側面121Cに沿って収容する。ケース110が起歪体120の本体部121の少なくとも一部を収容しているのは、本体部121の下端部と上端部は、ケース110から突出しているからである。
下ケース110Lは、底板部111、下面111L、側壁111S、開口部112L、及びリブ113Lを有する。下面111Lは、第1表面の一例であり、下面111Lを有する下ケース110Lの底板部111は、第1壁部の一例である。開口部112Lは、第1開口部の一例である。リブ113Lは、対向壁部の一例である。
下面111Lは、検出装置100の下面であり、ケース110の下面である。ただし、下面111Lよりも起歪体120の下面121Aの方が下側に突出している。側壁111Sは、底板部111の外縁に沿って設けられ、底板部111から+Z方向に延在している。
下ケース110Lは、底板部111のうちの起歪体120を収容する-Y方向側の部分の中央部に、開口部112L(図2乃至図4及び図8参照)を有する。開口部112Lは、平面視で正方形の四隅を緩やかな凸曲線で面取りした八角形状の開口であり、起歪体120の本体部121の下端部の平面形状に合わせた開口形状を有する。
開口部112Lとリブ113Lは、上ケース110Uの開口部112Uとともに、起歪体120を収容する空間である収容部を形成する。開口部112Lが囲む空間は、リブ113Lが囲む空間に連通し(繋がり)、リブ113Lが囲む空間は、開口部112Uが囲む空間に連通している(繋がっている)。
開口部112Lには、図3、図4、及び図8に示すように、起歪体120の本体部121の下端部が挿通される。開口部112Lは、起歪体120の本体部121の下端部が挿通された状態で、本体部121の下端部の外側面との間に殆ど隙間が生じないように、平面視でのサイズ及び形状が合わせられている。
リブ113Lは、図7及び図8に示すように、開口部112Lの開口縁に沿って設けられており、底板部111の上面から上側に延在している。リブ113Lは、起歪体120が下ケース110Lのリブ113Lで囲まれた空間(収容部)に配置された状態で、起歪体120の本体部121の外側面121Cに対向する。
リブ113Lの底板部111に対する高さは、側壁111Sの底板部111に対する高さと等しい。リブ113Lは、±X方向側と、±Y方向側との4箇所において、平面視で外側に凹んだ凹部113LA(図4及び図7乃至図9参照)と、切り欠き部113LB(図7乃至図9参照)とを有する。凹部113LAは、リブ113Lの一部であり、凹部113LAが形成されていない部分のリブ113Lよりも平面視で外側に凹んでいる。
4つの凹部113LAには、起歪体120の4つの凸部122がそれぞれ収容される。凹部113LAの下側には、底板部111が開口部112Lの中心側に延出した係合部111Aが設けられている。係合部111Aは、平面視で起歪体120の凸部122と重なり、リブ113Lよりも起歪体120の本体部121の外側面側に突出している。係合部111Aは、凸部122の下端部と係合し、起歪体120の抜け落ちを防止する。なお、凹部113LAは、少なくとも1つあればよく、凸部122の数に合わせて設ければよい。
切り欠き部113LBは、リブ113Lのうちの隣り合う2つの凹部113LAの間の区間に設けられている。切り欠き部113LBは、通信制御部145と4つの歪センサ130とを接続する信号線145A(図7参照)を通すために、リブ113Lの上端から切り欠かれた部分である。なお、切り欠き部113LBの代わりに、信号線145Aを通す孔部(貫通孔)を設けてもよい。
下ケース110Lは、図2及び図7に示すように、起歪体120が配置される部分よりも+Y方向側において、配線基板140を収容する。
上ケース110Uは、図1及び図2に示すように、平面視で下ケース110Lの底板部111と同様の形状を有しており、上面111Uと開口部112Uを有する。上ケース110Uは、平板状であり、第2壁部の一例である。上面111Uは、第2表面の一例であり、開口部112Uは、第2開口部の一例である。上面111Uは、検出装置100の上面であり、ケース110の上面である。ただし、上面111Uよりも起歪体120の上面121Bの方が上側に突出している。
開口部112Uは、平面視で下ケース110Lの開口部112Lと同じ位置に形成されており、同一の開口形状を有する。開口部112Uが囲む空間は、図2に示すように、上ケース110Uが下ケース110Lに取り付けられた状態で、リブ113Lが囲む空間に連通する。
開口部112Uには、起歪体120の本体部121の上端部が挿通される。開口部112Uは、起歪体120の本体部121の上端部が挿通された状態で、本体部121の上端部の外側面との間に殆ど隙間が生じないように、平面視でのサイズ及び形状が合わせられている。
上ケース110Uは、図2に示すように、下ケース110Lの内部に、起歪体120と、通信制御部145を実装した配線基板140とを収容した状態で、ネジ孔にネジ115を挿通し、ネジ115を下ケース110Lのネジ穴に締結させることで、図1に示すように下ケース110Lに固定される。上ケース110Uは、下ケース110Lに対する板状の上蓋である。起歪体120と、通信制御部145を実装した配線基板140とを下ケース110Lに収容した状態で、下ケース110Lの上部を上ケース110Uで閉じれば、検出装置100が完成する。このように、上ケース110Uが単なる上蓋であり、下ケース110Lは、起歪体120と、通信制御部145を実装した配線基板140とを収容可能であり、かつ、係合部111Aによって起歪体120の脱落が防がれる。このため、検出装置100は、組み立て性が良好である。なお、上ケース110Uは、板状の上蓋である構成に限らず、下ケース110Lの側壁111Sのような側壁(下方に延在する側壁)を有する構成であってもよい。
起歪体120は、本体部121、4つの凸部122、及び貫通孔123を有する。起歪体120は、例えば、ステンレス鋼等の金属素材が好適に用いられて形成される。
本体部121は、貫通孔123を囲む部分であり、下端に位置する下面121A、上端に位置する上面121B、外側面121Cを有する。下面121Aは、第1端面の一例であり、上面121Bは、第2端面の一例である。本体部121のうち、下面121Aがある下側の下端部は、第1端部の一例であり、上面121Bがある上側の上端部は、第2端部の一例である。外側面121Cは、第1外側面の一例である。本体部121は、平面視で開口部112L及び112Uと同様に、平面視で正方形の四隅を緩やかな凸曲線で面取りした八角形状であり、中央部に円形の貫通孔123が位置する。
本体部121の下端部は、図3及び図4に示すように、下ケース110Lの開口部112Lに挿通され、下面121Aは、下ケース110Lの下面111Lよりも下側に突出する。本体部121の上端部は、図3及び図4に示すように、上ケース110Uの開口部112Uに挿通され、上面121Bは、上ケース110Uの上面111Uよりも上側に突出する。
外側面121Cは、本体部121の外側の側面であり、起歪体120が下ケース110Lのリブ113Lで囲まれた空間に配置された状態で、リブ113Lに対向する。外側面121Cの±X方向側と、±Y方向側との4つの角部には、凸部122が設けられている。
外側面121Cは、図5及び図6に示すように、4つの凸部122が設けられていない部分に、4つの平坦面121C1を有する。4つの平坦面121C1のうちの2つは、XZ平面を+Z方向から見て時計回りに45度回転した平面に平行であり、残りの2つは、XZ平面を+Z方向から見て反時計回りに45度回転した平面に平行である。
凸部122は、平面視で平坦面121C1を除いた外側面121Cよりも外側に突出しており、上下方向では、下面121Aよりも上側で、かつ、上面121Bよりも下側に位置する。このため、凸部122の上下には、外側面121Cが位置し、凸部122と下面121Aとの間には段差があり、凸部122と上面121Bとの間には段差がある。凸部122は、図5に示すように、平面視における両端が面取りされている。
起歪体120が下ケース110Lのリブ113Lで囲まれた空間に配置された状態で、凸部122は、下ケース110Lの凹部113LAに収容される。このため、ケース110に対して、起歪体120が回動することを抑制できる。また、この状態で、凸部122の下面は、係合部111Aに係合する。この状態で、凸部122は、平面視で係合部111Aと重なっている。このため、起歪体120が開口部112Lから脱落することを防ぐことができる。なお、凸部122の数は、少なくとも1つあればよい。
貫通孔123は、本体部121の平面視における中央部で下面121Aと上面121Bを繋ぐように貫通している。貫通孔123は、締結機構のボルト部が挿通されるため、ボルト部の平面サイズに合わせた開口サイズを有する。貫通孔123は、円筒状の孔部であり、起歪体120の下面121Aと上面121Bとを接続している。
このような起歪体120の下面121Aと上面121Bとに、締結機構と被締結部材とが当接した状態で、貫通孔123を貫く方向(Z方向)の締結軸力が加わって、起歪体120は上下方向において圧縮されると、外側面121Cが外側に膨らむように起歪体120が撓むことで、歪みが生じる。
歪センサ130は、図5及び図6に示すように、起歪体120の本体部121の外側面121Cのうち、4つの凸部122が設けられていない4つの平坦面121C1に設けられている。
歪センサ130は、1又は複数の歪検出素子を有し、起歪体120の歪みを検出する。例えば、歪検出素子の各々には、歪み量に応じて抵抗値が変化する歪み抵抗素子が用いられる。歪検出素子を4つ設けて、ブリッジ状に接続してもよい。
歪検出素子は、サーメットまたはバインダが合成樹脂であるコンポジット抵抗体を印刷することによって、平坦面121C1に形成されてもよい。歪検出素子を、平坦面121C1における所定の設置位置に対して、容易且つ確実に設置することができる。特に、複数の起歪体120を並べた状態で、複数の起歪体120に対して、歪検出素子の印刷、乾燥、および硬化を纏めて行うことができるため、複数の起歪体120に対して、歪検出素子を容易且つ確実に設置することができる。
また、例えば、歪検出素子は、リジッド基板またはフレキシブル基板に実装された状態で、リジッド基板またはフレキシブル基板とともに、平坦面121C1に貼り付けられてもよい。この場合も、設置面が平面であるため、歪検出素子を、平坦面121C1における所定の設置位置に対して、容易且つ確実に設置することができる。
配線基板140は、一例として、FR-4(Flame Retardant type 4)規格等の配線基板である。配線基板140は、平面視でY字型であり、下ケース110L内に収容され、下ケース110Lに対してネジ143で固定されている。
配線基板140の上面には、アンテナ141が形成される。アンテナ141は、一例として、モノポールアンテナであり、配線を介して通信制御部145に接続されている。アンテナ141は、検出装置100のリーダ装置から放射される電波を受信し、通信制御部145に伝送する。また、アンテナ141は、通信制御部145が出力する歪検出信号を放射する。
通信制御部145は、配線を介して4つの歪センサ130とアンテナ141に接続されている。通信制御部145と4つの歪センサ130とを接続する信号線145A(配線)は、図7に示すように、下ケース110Lのリブ113Lの切り欠き部113LBを通されている。
通信制御部145は、歪センサ130の出力に基づいて起歪体120の歪みの度合を表す歪検出信号を生成する制御部と、アンテナ141を用いて無線通信を行う通信部とを内蔵している。通信部は、検出装置100のリーダ装置からアンテナ141で受信した電力を制御部に供給し、制御部を動作させる。制御部は、起歪体120の歪みの度合を表す歪検出信号を生成して通信部に伝送する。通信部は、アンテナ141を通じて歪検出信号を放射する。放射された歪検出信号は、検出装置100のリーダ装置によって受信される。
封止樹脂150は、図3及び図4に示すように、下ケース110Lのリブ113Lと起歪体120との間に充填される充填材の一例である。このような封止樹脂150としては、例えば、発泡ウレタン等を用いることができる。一例として、リブ113Lと起歪体120との間に発泡ウレタンを注入すればよい。封止樹脂150を設けることにより、リブ113Lの切り欠き部113LBが封止される。また、下ケース110Lと上ケース110Uとの隙間や、開口部112L及び112Uと起歪体120との間の隙間を封止することができる。
このような封止樹脂150を設けることにより、ケース110の内部空間を密封できるとともに、起歪体120をケース110に対してより強固に固定することができる。なお、例えば、凹部113LAの下側の係合部111Aと凸部122との間等の起歪体120とケース110との間に、スポンジ等で構成されるスペーサを設けてもよい。
<検出装置100の使用状態>
図10は、検出装置100の使用状態の一例を示す図である。図10には、固定部10、締結機構20、及び被締結部材30を示す。固定部10は、建物、道路、トンネル、又は橋脚等の構造物の一部、又は、構造物に固定的に取り付けられている部材である。平板状の被締結部材30は、固定部10の取り付け面11に対して、締結機構20のボルト21とナット22とのネジ締結によって固定される。ボルト21は、ネジが形成されたボルト軸21Aと、頭部21Bとを有する。固定部10及び被締結部材30は、ボルト軸21Aを通す貫通孔を有する。
図10は、検出装置100の使用状態の一例を示す図である。図10には、固定部10、締結機構20、及び被締結部材30を示す。固定部10は、建物、道路、トンネル、又は橋脚等の構造物の一部、又は、構造物に固定的に取り付けられている部材である。平板状の被締結部材30は、固定部10の取り付け面11に対して、締結機構20のボルト21とナット22とのネジ締結によって固定される。ボルト21は、ネジが形成されたボルト軸21Aと、頭部21Bとを有する。固定部10及び被締結部材30は、ボルト軸21Aを通す貫通孔を有する。
図10に示す例において、検出装置100は、ナット22と被締結部材30との間に設けられている。被締結部材30及び検出装置100の起歪体120の貫通孔123(図1参照)には、固定部10の取り付け面11とは反対の下面12から上側に延在するボルト軸21Aが挿通されている。ボルト21の頭部21Bは、固定部10の下面12側に位置する。ナット22は、ボルト軸21Aの先端部側から、ボルト軸21Aに対してネジ締められる。なお、ボルト21の頭部21Bは、固定部10に埋設されて固定されていてもよい。
図10に示す例において、ボルト21とナット22が締結されると、固定部10に対して、被締結部材30及び検出装置100が固定される。この際に、検出装置100の起歪体120の本体部121の下面121A(図3及び図4参照)は、被締結部材30の上面31に当接し、本体部121の上面121B(図3及び図4参照)は、ナット22の下面に当接する。このため、起歪体120には、ボルト軸21Aの軸方向(Z方向)の締結軸力が加わる。ここで、起歪体120の本体部121の下面121Aは、下ケース110Lの下面111Lよりも下側に突出しており、上面121Bは、上ケース110Uの上面111Uよりも上側に突出している。このため、被締結部材30の上面31には起歪体120の本体部121の下面121Aのみが当接し、下ケース110Lの下面111Lは当接しない。また、ナット22の下面には、起歪体120の本体部121の上面121Bのみが当接し、上ケース110Uの上面111Uは当接しない。このような構成により、起歪体120は、ナット22から加わる締結軸力を、確実に受け止めることができる。
その結果、起歪体120には、ナット22の締め付けトルクに応じた歪みが生じる。起歪体120に生じた歪みは、検出装置100の4つの歪センサ130によって検出される。4つの歪センサ130の各々によって検出された歪み(歪み検出素子の抵抗値の変化)に基づいて、通信制御部145の制御部は、ナット22の締め付けトルクに応じた歪検出信号を生成する。通信制御部145の通信部は、アンテナ141を通じて歪検出信号をケース110の外部に放射する。検出装置100のリーダ装置は、検出装置100から受信した歪検出信号が表す電圧値に基づいて、ナット22の締め付け状態を判断することができる。
なお、ここでは、一例として、検出装置100がバッテリ及びメモリを備えず、リーダ装置から受信した信号から起電コイル等によって電力を生成し、生成した電力で通信制御部145がリーダ装置に歪検出信号を送信する形態について説明した。但し、これに限らず、検出装置100は、バッテリ及びメモリの少なくともいずれか一方を備えた構成としてもよい。
<効果>
以上のように、起歪体120は、平面視において本体部121の平坦面121C1を除いた外側面121Cよりも外側に突出する凸部122を有し、ケース110は、外側面121Cに対向するリブ113Lを有し、リブ113Lは、平面視で外側に向かって凹み、凸部122を収容する凹部113LAを有する。このため、凸部122が凹部113LAに係合し、ケース110に対して、起歪体120が回動することを抑制できる。
以上のように、起歪体120は、平面視において本体部121の平坦面121C1を除いた外側面121Cよりも外側に突出する凸部122を有し、ケース110は、外側面121Cに対向するリブ113Lを有し、リブ113Lは、平面視で外側に向かって凹み、凸部122を収容する凹部113LAを有する。このため、凸部122が凹部113LAに係合し、ケース110に対して、起歪体120が回動することを抑制できる。
したがって、起歪体120の回動を抑制した検出装置100を提供することができる。
また、ケース110は、下側に位置する下面111Lを有する底板部111と、底板部111に設けられる開口部112Lと、上側に位置する上面111Uを有する上ケース110Uと、上ケース110Uに設けられる開口部112Uとを有する。開口部112L、対向壁部113L、開口部112Uは、起歪体120の本体部131の下端部と上端部を除いた少なくとも一部を収容する収容部を形成する。起歪体120の下端の下面121Aは、開口部112Lから表出するとともに、貫通孔123の延在方向において下面111Lよりも下側に突出する。起歪体120の上端の上面121Bは、開口部112Uから表出して、貫通孔123の延在方向において上面111Uよりも上側に突出する。
このため、被締結部材30の上面31には起歪体120の本体部121の下面121Aのみが当接し、下ケース110Lの下面111Lは当接しない。また、ナット22の下面には、起歪体120の本体部121の上面121Bのみが当接し、上ケース110Uの上面111Uは当接しない。
したがって、起歪体120は、ナット22から加わる締結軸力を、確実に受け止めることができ、起歪体120の回動を抑制した検出装置100を提供することができる。
また、起歪体120の下端の下面121Aと、上端の上面121Bとは平坦面である。このため、起歪体120は、ナット22から加わる締結軸力を、平坦な下面121A及び上面121Bで、より確実に受け止めることができ、起歪体120の回動を抑制した検出装置100を提供することができる。
また、下端の下面121Aは、締結機構20のナット22と、締結機構20によって締結される被締結部材30とのいずれか一方に当接し、上端の上面121Bは、締結機構20のナット22と、締結機構20によって締結される被締結部材30とのいずれか他方に当接する。このため、締結機構20のナット22と、締結機構20によって締結される被締結部材30とに、下面121Aと上面121Bとが当接することで、締結軸力をより確実に受け止めることができる。
また、凸部122は、貫通孔123の延在方向において、下端の下面121Aよりも上側で、かつ、上端の上面121Bよりも下側に位置し、凸部122と下面121Aとの間には段差があり、凸部122と上面121Bとの間には段差がある。このため、凸部122が凹部113LAに係合することで、ケース110に対する起歪体120の回動を抑制するとともに、下面121Aと上面121Bとが、締結機構20のナット22と、締結機構20によって締結される被締結部材30とに当接する構成を実現でき、起歪体120の回動を抑制と、締結軸力の確実な伝達とを両立した検出装置100を提供することができる。
また、ケース110は、平面視で凸部122と重なり、リブ113Lよりも外側面側に突出し、凸部122の下端側の部分と係合する係合部111Aをさらに有する。このため、起歪体120が開口部112Lから脱落することを防ぐことができ、組み立て性の良好な検出装置100を提供することができる。
また、ケース110は、リブ113Lの一部に設けられ、歪センサ130に接続される信号線145Aを通す切り欠き部113LB又は孔部をさらに有する。このため、ケース110の閉じられた空間の外に位置する起歪体120に取り付けられる歪センサ130が出力する信号をケース110の閉じられた空間の中に位置する通信制御部145に確実に伝達できる構成を実現できる。
また、起歪体120の外側面121Cと、ケース110のリブ113Lとの間に充填される封止樹脂150をさらに含むので、リブ113Lの切り欠き部113LB又は孔部、下ケース110Lと上ケース110Uとの隙間、開口部112L及び112Uと起歪体120との間の隙間等が封止される。このため、内部に配線基板140及び通信制御部145等が収容されるケース110の密閉性を長期にわたって保持できるとともに、起歪体120をケース110に対してより強固に固定することができ、長期にわたって安定的に締結軸力を検出可能な検出装置100を提供することができる。
<実施形態1の変形例>
ここでは、実施形態1の検出装置100との相違点を中心に説明する。実施形態1の検出装置100の構成要素と同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。また、図面においては、一部の符号のみを示す。
ここでは、実施形態1の検出装置100との相違点を中心に説明する。実施形態1の検出装置100の構成要素と同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。また、図面においては、一部の符号のみを示す。
<第1変形例の検出装置100A>
図11Aは、実施形態1の第1変形例の検出装置100Aを示す図である。図11Bは、検出装置100Aを分解した状態を示す図である。
図11Aは、実施形態1の第1変形例の検出装置100Aを示す図である。図11Bは、検出装置100Aを分解した状態を示す図である。
検出装置100Aは、全体が円盤状に構成されている。ケース110の下ケース110L及び上ケース110Uは、図2に示す下ケース110L及び上ケース110Uを平面視で円形にしたものであり、配線基板140Aは、図2に示す配線基板140を円環状にしたものである。その他の構成は、実施形態1の検出装置100と同様である。
<第2変形例の検出装置100B>
図12Aは、実施形態1の第1変形例の検出装置100Bを示す図である。図12Bは、検出装置100Bを分解した状態を示す図である。
図12Aは、実施形態1の第1変形例の検出装置100Bを示す図である。図12Bは、検出装置100Bを分解した状態を示す図である。
検出装置100Bは、実施形態1の検出装置100の起歪体120の代わりに、本体部121の上端の外径を小さくした起歪体120Bを含む。起歪体120の本体部121の上面121Bの内径は、実施形態1の検出装置100の起歪体120の本体部121の上面121Bの内径と等しいが、外径は小さくなっている。このような変更に伴い、上ケース110Uの開口部112Uの開口径は、小さくなっている。
検出装置100Bの起歪体120は、本体部121の上端の外径を小さくなっていることで、本体部121の下端側と上端側との間には段差がある。その他の構成は、実施形態1の検出装置100と同様である。
<第3変形例の起歪体120C>
図13A及び図13Bは、第3変形例の起歪体120Cを示す図である。起歪体120Cは、凸部122Cの平面視における両端が面取りされていない点が、図5に示す凸部122と異なる。このような起歪体120Cを起歪体120の代わりに用いてもよい。
図13A及び図13Bは、第3変形例の起歪体120Cを示す図である。起歪体120Cは、凸部122Cの平面視における両端が面取りされていない点が、図5に示す凸部122と異なる。このような起歪体120Cを起歪体120の代わりに用いてもよい。
<第4変形例の起歪体120D>
図14A及び図14Bは、第4変形例の起歪体120Dを示す図である。起歪体120Dは、図13A及び図13Bに示す起歪体120Cの凸部122Cを凹部122Dに変更した構成を有する。
図14A及び図14Bは、第4変形例の起歪体120Dを示す図である。起歪体120Dは、図13A及び図13Bに示す起歪体120Cの凸部122Cを凹部122Dに変更した構成を有する。
起歪体120Dの本体部121は、円環状の部材であり、外周部に凹部122Dが設けられるとともに、中央に貫通孔123が設けられている。凹部122Dは、円環状の起歪体120の周方向において、90度間隔で4箇所に設けられており、下面121A側と上面121B側の上下2箇所に設けられている。凹部122Dは、本体部121の外側面121Cよりも径方向の内側に凹んでいる。
このような起歪体120Dを用いる場合には、下ケース110Lは、凹部113LA(図3、図8、及び図9参照)の代わりに、凸部113LDを有する構成であればよい。凸部113LDは、凹部122Dに対応して、上下に2つ設けられている。このような起歪体120Dを起歪体120の代わりに用いてもよい。
<第5変形例の起歪体120E>
図15A及び図15Bは、第5変形例の起歪体120Eを示す図である。起歪体120Eは、図13A及び図13Bに示す起歪体120Cの凸部122Cを凹部122Eに変更した構成を有する。
図15A及び図15Bは、第5変形例の起歪体120Eを示す図である。起歪体120Eは、図13A及び図13Bに示す起歪体120Cの凸部122Cを凹部122Eに変更した構成を有する。
凹部122Eは、図14A及び図14Bに示す凹部122Dを起歪体120Eの周方向において短くした構成を有する。このような起歪体120Eを起歪体120の代わりに用いてもよい。
<第2実施形態>
図16及び図17は、実施形態2の検出装置200を示す斜視図である。図18及び図19は、検出装置200を分解した状態を示す図である。図16及び図18には、斜め上側から見た状態を示し、図17及び図19には、斜め下側から見た状態を示す。図20及び図21は、図16のC-C矢視断面を示す図である。C-C矢視断面は、貫通孔223の中心軸を含み、XZ平面に平行な切断面における断面である。図22は、図16のD-D矢視断面を示す図である。D-D矢視断面は、貫通孔223の中心軸を含み、+Z方向から見て、XZ平面を時計回りに45度回転させた平面に平行な切断面における断面である。図23は、検出装置200から上ケース110Uを取り外し、封止樹脂150を省いた状態を示す図である。図24は、図23の一部を拡大して示す図である。
図16及び図17は、実施形態2の検出装置200を示す斜視図である。図18及び図19は、検出装置200を分解した状態を示す図である。図16及び図18には、斜め上側から見た状態を示し、図17及び図19には、斜め下側から見た状態を示す。図20及び図21は、図16のC-C矢視断面を示す図である。C-C矢視断面は、貫通孔223の中心軸を含み、XZ平面に平行な切断面における断面である。図22は、図16のD-D矢視断面を示す図である。D-D矢視断面は、貫通孔223の中心軸を含み、+Z方向から見て、XZ平面を時計回りに45度回転させた平面に平行な切断面における断面である。図23は、検出装置200から上ケース110Uを取り外し、封止樹脂150を省いた状態を示す図である。図24は、図23の一部を拡大して示す図である。
以下では、実施形態1の検出装置100との相違点を中心に説明する。実施形態1の検出装置100の構成要素と同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
検出装置200は、ケース110、起歪体220、歪センサ130、配線基板140、通信制御部145、及びスペーサ155を含む。検出装置200は、実施形態1の検出装置100の封止樹脂150と同様の封止樹脂を含むが、ここでは省略する。
<検出装置200の各部の構成>
ケース110は、下ケース110Lと上ケース110Uとを有する。実施形態2では、起歪体220の下側の部分が、実施形態1の起歪体120の下側の部分よりも平面視で大きいため、実施形態2の下ケース110Lのリブ113L及び凹部113LAは、平面視で実施形態1の下ケース110Lのリブ113L及び凹部113LAよりも外側に広がっている。また、実施形態2の下ケース110Lの開口部112Lは、平面視で実施形態1の下ケース110Lの開口部112Lよりも大きい。
ケース110は、下ケース110Lと上ケース110Uとを有する。実施形態2では、起歪体220の下側の部分が、実施形態1の起歪体120の下側の部分よりも平面視で大きいため、実施形態2の下ケース110Lのリブ113L及び凹部113LAは、平面視で実施形態1の下ケース110Lのリブ113L及び凹部113LAよりも外側に広がっている。また、実施形態2の下ケース110Lの開口部112Lは、平面視で実施形態1の下ケース110Lの開口部112Lよりも大きい。
起歪体220は、本体部221、4つの凸部222、及び貫通孔223を有する。起歪体220は、例えば、ステンレス鋼等の金属素材が好適に用いられて形成される。貫通孔223には、ボルト部が挿通される。
本体部221は、貫通孔223を囲む部分であり、基部224、延在部225、及び囲繞壁部226を有する。基部224は、貫通孔223を囲む円筒状の部分である。
基部224は、下面224A、上面224B、及び外側面224Cを有する。上面224Bは、第2端面の一例であり、図10に示す使用状態では、ナット22の下面に当接する。基部224の下面224Aがある下端部は、第3端部の一例であり、下面224Aは第3端面の一例である。上面224Bがある上端部は、第2端部の一例である。外側面224Cは、第2外側面の一例である。
延在部225は、基部224の外側部から平面視で外側に延在しており、基部224の周囲を囲む円環状の部分である。図21及び図22を比較して分かるように、4つの凸部222は、延在部225の外側面225Cから外側に突出している。延在部225の外側面225Cは、第1外側面の一例である。外側面225Cは、図22に示すように、下ケース110Lのリブ113Lと対向する。
延在部225の下側には、円筒状の囲繞壁部226が設けられている。図22に示すように、延在部225の外側面225Cは、囲繞壁部226の外側面226Cと貫通孔223の径方向における位置が等しく、外側面225C及び外側面226Cは、延在部225及び囲繞壁部226の外側面225C及び226Cに囲まれる仮想的な円柱体の外周面を形成する。
基部224の下端部と、囲繞壁部226の下端部との間は、延在部225の下面側で溝225Aを形成している。延在部225の上面225B(図20及び図21参照)には、図23に示すように、4つの歪センサ130が配置される。また、上面225B(図20及び図21参照)と上ケース110Uとの間には、4つのスペーサ155(図18、図19、及び図20参照)が挟み込まれている。スペーサ155は、例えばウレタンスポンジ等である。延在部225の上面225Bにおいて、4つの歪センサ130と、4つのスペーサ155とは、貫通孔223の周囲に互い違いに配置されている。
囲繞壁部226は、延在部225の下部から貫通孔223の延在方向(Z方向)における下側に突出するとともに、基部224の外側面224Cとの間に間隔を空けて外側面224Cを囲繞する円筒状の部分である。このような構成により、基部224の下端部と、囲繞壁部226の下端部との間には、溝225Aが形成されている。
囲繞壁部226は、下面226Aと外側面226Cを有する。下面226Aは、第1端面の一例であり、基部224の下面224Aよりも下側に突出している。下面226Aは、実施形態1の検出装置100における起歪体120の下面121Aに相当し、使用状態では、図10に示す被締結部材30の上面31に当接する。基部224の下面224Aは、囲繞壁部226の下面226Aよりも上側に位置するため、使用状態では図10に示す被締結部材30の上面31に当接しない。
このような起歪体220において、基部224、延在部225、及び囲繞壁部226を有する本体部221の貫通孔223の径方向に垂直な断面は、図21及び図22に示すように、h字型である。そして、図10に示す検出装置100の代わりに検出装置200を用いると、使用状態では、上面224Bは、ナット22の下面に当接し、下面226Aは、被締結部材30の上面31に当接する。また、基部224の下面224Aは、被締結部材30の上面31に当接しない。
このため、使用状態では、ナット22の締結軸力が加わると、起歪体220の上面224Bと下面226Aとの間に力が加わる。囲繞壁部226は、基部224の外周部から径方向の外側に延在する延在部225の下側に位置するため、起歪体220のh字型の断面構造が、ばねとして機能する。図21及び図22において、上面224Bにナット22の締結軸力がZ方向に加わると、延在部225がXY面に対して撓むことで、起歪体220に歪みが生じる。
実施形態2では、歪センサ130は、延在部225の上面225Bに配置されているため、ナット22の締結軸力が加わると、延在部225が撓むことで、起歪体220に生じた歪みは、4つの歪センサ130によって検出される。
<シミュレーション結果>
図25は、起歪体220に締結軸力を加えた場合の歪みの分布を計算したシミュレーション結果を示す図である。図25におけるグレースケールの濃淡は、平面視でX軸及びY軸に対して45度の角度を有する方向(図25中に両矢印で示す方向)において起歪体220の表面に生じる歪みの量(度合)を表す。図25では一部の符号のみを示すが、延在部225の上面225Bに歪みが生じていることが分かる。このため、延在部225の上面225Bに配置した歪センサ130で起歪体220に生じた歪みを検出することができる。
図25は、起歪体220に締結軸力を加えた場合の歪みの分布を計算したシミュレーション結果を示す図である。図25におけるグレースケールの濃淡は、平面視でX軸及びY軸に対して45度の角度を有する方向(図25中に両矢印で示す方向)において起歪体220の表面に生じる歪みの量(度合)を表す。図25では一部の符号のみを示すが、延在部225の上面225Bに歪みが生じていることが分かる。このため、延在部225の上面225Bに配置した歪センサ130で起歪体220に生じた歪みを検出することができる。
以上のように、起歪体220の本体部221は、貫通孔123を囲む基部224と、基部224の側部から平面視で外側に延在する延在部225と、延在部225の下側の部分から貫通孔223の延在方向における下側に突出するとともに、基部224の外側面224Cとの間に間隔を空けて外側面224Cを囲繞する囲繞壁部226と有する。囲繞壁部226の下面226Aは、貫通孔223の延在方向において、基部224の下面224Aよりも下側に突出している。このため、ナット22の締結軸力が上面224Bに加わると、延在部225がXY面に対して撓むことで、起歪体220に歪みが生じる。
起歪体220は、平面視において本体部221の外側面225Cよりも外側に突出する凸部222を有し、ケース110は、外側面225Cに対向するリブ113Lを有し、リブ113Lは、平面視で外側に向かって凹み、凸部222を収容する凹部113LAを有する。このため、凸部222が凹部113LAに係合し、ケース110に対して、起歪体220が回動することを抑制できる。
したがって、起歪体220の回動を抑制した検出装置200を提供することができる。
<実施形態3>
図26は、実施形態3の起歪体320を示す図である。図26には、歪センサ130も示す。起歪体320は、一例として、実施形態1の起歪体120の代わりに検出装置100に用いることができる。
図26は、実施形態3の起歪体320を示す図である。図26には、歪センサ130も示す。起歪体320は、一例として、実施形態1の起歪体120の代わりに検出装置100に用いることができる。
起歪体320は、本体部321、4つの凸部322、及び貫通孔323を有する。起歪体320は、例えば、ステンレス鋼等の金属素材が好適に用いられて形成される。起歪体320は、締結軸力による歪みの生じ方が、実施形態1の起歪体120と異なる。貫通孔323には、ボルト部が挿通される。
本体部321は、貫通孔323を囲む円環状の部材であり、下面321A及び上面321Bを有する。下面321Aは、第1端面の一例であり、上面321Bは、第2端面の一例である。図10に示す使用状態では、下面321Aは、被締結部材30の上面31に当接し、上面321Bは、ナット22の下面に当接する。
本体部321は、下面321Aよりも貫通孔323の延在方向における上側に凹む複数の第1凹部324Aと、上面121Bよりも貫通孔323の延在方向における下側に凹む複数の第2凹部324Bとを有する。図26では、一例として、本体部321は、4つの第1凹部324Aと、4つの第2凹部324Bとを有する。4つの第1凹部324Aと、4つの第2凹部324Bとは、貫通孔323を囲む本体部321の周方向において、重複区間を有するように配置されている。周方向において本体部321に歪みが生じ易くするためである。
第1凹部324Aと第2凹部324Bとが本体部321の周方向において重複区間を有しないと、周方向における第1凹部324Aと第2凹部324Bとの境界における本体部321の剛性が高くなり、締結軸力が加わったときに歪みが生じにくくなるからである。なお、第1凹部324Aと第2凹部324Bとが本体部321の周方向において重複区間を有しなくても本体部321に十分な歪みが生じる場合には、第1凹部324Aと第2凹部324Bとは重複区間を有しなくてもよい。
図10に示す使用状態では、下面321Aは、被締結部材30の上面31に当接するが、4つの第1凹部324Aは、被締結部材30の上面31に当接しない。同様に、上面321Bは、ナット22の下面に当接するが、4つの第2凹部324Bは、ナット22の下面に当接しない。
このため、使用状態において、ナット22の締結軸力が加わると、起歪体320の下面321Aと上面321Bとの間に力が加わり、本体部321の周方向において、第1凹部324Aが存在する区間と、第2凹部324Bが存在する区間とが撓むことで、起歪体320に歪みが生じる。
4つの歪センサ130は、4つの第2凹部324Bの表面に配置されているため、ナット22の締結軸力が加わると、起歪体320が撓むことで生じる歪みは、4つの歪センサ130によって検出される。
<シミュレーション結果>
図27は、起歪体320に締結軸力を加えた場合の歪みの分布を計算したシミュレーション結果を示す図である。図27には、起歪体320の上面側における歪みの分布を示す。図27におけるグレースケールの濃淡は、平面視でX軸及びY軸に対して45度の角度を有する方向(図27中に両矢印で示す方向)において起歪体220の表面に生じる歪みの量(度合)を表す。図27では一部の符号のみを示すが、4つの第2凹部324Bの歪みが大きいことが分かる。起歪体320は、下面321A側と、上面321B側とが対称な構成であるため、4つの第1凹部324Aの歪みも同様に大きいと考えられる。このため、4つの第2凹部324Bの表面に配置した4つの歪センサ130で起歪体320に生じた歪みを検出することができる。
図27は、起歪体320に締結軸力を加えた場合の歪みの分布を計算したシミュレーション結果を示す図である。図27には、起歪体320の上面側における歪みの分布を示す。図27におけるグレースケールの濃淡は、平面視でX軸及びY軸に対して45度の角度を有する方向(図27中に両矢印で示す方向)において起歪体220の表面に生じる歪みの量(度合)を表す。図27では一部の符号のみを示すが、4つの第2凹部324Bの歪みが大きいことが分かる。起歪体320は、下面321A側と、上面321B側とが対称な構成であるため、4つの第1凹部324Aの歪みも同様に大きいと考えられる。このため、4つの第2凹部324Bの表面に配置した4つの歪センサ130で起歪体320に生じた歪みを検出することができる。
以上のように、起歪体320の本体部321は、貫通孔323の周囲に沿って下端に設けられ、下面321Aよりも貫通孔323の延在方向における上側に凹む複数の第1凹部324Aと、貫通孔323の周囲に沿って上端に設けられ、上面321Bよりも貫通孔323の延在方向における下側に凹む複数の第2凹部324Bとを有する。複数の第1凹部324Aと、複数の第2凹部324Bとは、貫通孔323の周囲に沿って、交互に配置される。
このため、使用状態では、起歪体320の下面321Aと上面321Bとの間に力が加わり、起歪体320に歪みが生じる。
起歪体320は、平面視において本体部321の外側面321C(第1外側面の一例)よりも外側に突出する凸部322を有し、凸部322は、ケース110の凹部113LAに係合するため、ケース110に対して、起歪体320が回動することを抑制できる。
したがって、起歪体320の回動を抑制した実施形態3の検出装置を提供することができる。
また、複数の第1凹部324Aと、複数の第2凹部324Bとは、貫通孔323を囲む本体部321の周方向において、重複区間を有するように配置されるので、起歪体320が周方向において撓み易くなり、歪センサ130で締結軸力をより確実に検出することができる。
<実施形態4>
図28A及び図28Bは、実施形態4の起歪体420を示す図である。図28A及び図28Bには、歪センサ130も示す。起歪体420は、一例として、実施形態1の起歪体120の代わりに検出装置100に用いることができる。図28Bには、起歪体420にOリング460を取り付けた状態を示す。
図28A及び図28Bは、実施形態4の起歪体420を示す図である。図28A及び図28Bには、歪センサ130も示す。起歪体420は、一例として、実施形態1の起歪体120の代わりに検出装置100に用いることができる。図28Bには、起歪体420にOリング460を取り付けた状態を示す。
起歪体420は、本体部421、4つの凸部422、及び貫通孔423を有する。起歪体420は、例えば、ステンレス鋼等の金属素材が好適に用いられて形成される。貫通孔423には、ボルト部が挿通される。
本体部421は、貫通孔423を囲む円環状の部材であり、下面421A及び上面421Bを有する。下面421Aは、第1端面の一例であり、上面421Bは、第2端面の一例である。図10に示す使用状態では、下面421Aは、被締結部材30の上面31に当接し、上面421Bは、ナット22の下面に当接する。本体部421の外側面421Cには歪センサ130が取り付けられる。
図28Bに示すように、本体部421の外側面421Cには2個のOリング460が上下に装着される。下側のOリング460は、第1のOリングの一例であり、上側のOリング460は、第2のOリングの一例である。下側のOリング460は、歪センサ130よりも下側に位置するように外側面421Cに取り付けられ、上側のOリング460は、歪センサ130よりも上側に位置するように外側面421Cに取り付けられる。2個のOリング460は同一のものであり、内径は本体部421の外形よりも少し小さい。このため、Oリング460は、円周方向に少し引き伸ばされた状態で本体部421の外側面421Cに密着している。
このような起歪体420を収容するケース(図示せず)は、外側面421Cに対応した円筒状の収容部と、4つの凸部422を収容する凹部を有していればよい。起歪体420は、ケースの収容部の内側面との間にOリング460を挟んだ状態で取り付けられる。すなわち、Oリング460は、径方向に圧縮される。このため、上下の2個のOリング460で挟まれた空間に歪センサ130が位置することになり、ケースの内部空間を密封できるとともに、起歪体420をケースに対してより強固に固定することができる。また、上下2個のOリング460とケースとで囲まれた空間内に歪センサ130が位置するので、防水性の高い構造が得られる。
使用状態では、下面421Aは、被締結部材30の上面31(図10参照)に当接し、ナット22の締結軸力が加わると、起歪体420の下面421Aと上面421Bとの間に力が加わり、本体部421の周方向において、起歪体420に歪みが生じる。起歪体420の歪みは、4つの歪センサ130によって検出される。
起歪体420は、平面視において本体部421の外側面421Cよりも外側に突出する凸部422を有し、凸部422は、ケース110の凹部113LAのような凹部に係合するため、ケースに対して、起歪体420が回動することを抑制できる。
したがって、起歪体420の回動を抑制した実施形態4の検出装置を提供することができる。
また、上下2個のOリング460とケースとで囲まれた空間内に歪センサ130が位置するので、防水性の高い構造が得られ、長期にわたって信頼性の高い検出装置を提供することができる。
なお、起歪体420は、図29A及び図29Bに示すように、外側面421CのOリング460が取り付けられる位置に、外側面421Cの周方向にわたって設けられる凹部421Dが設けられた構成であってもよい。凹部421Dは、Oリング460の形状に合わせて、外側面421Cの上下において、1周にわたって設けられている。
このような凹部421Dを形成すれば、Oリング460の位置ずれを抑制でき、起歪体420の回動を抑制できるとともに、さらに信頼性の高い検出装置を提供することができる。
<実施形態5>
図30A及び図30Bは、実施形態5の検出装置500を示す斜視図である。図31Aは、検出装置500を分解した状態を示す図である。図31Bは、Oリング560が装着された起歪体520を示す図である。図32A及び図32Bは、ケース510の下ケース510Lと起歪体520を示す図である。図33A及び図33Bは、図30A及び図30BのE-E矢視断面を示す図である。E-E矢視断面は、貫通孔523の中心軸を含み、XZ平面に平行な切断面における断面である。
図30A及び図30Bは、実施形態5の検出装置500を示す斜視図である。図31Aは、検出装置500を分解した状態を示す図である。図31Bは、Oリング560が装着された起歪体520を示す図である。図32A及び図32Bは、ケース510の下ケース510Lと起歪体520を示す図である。図33A及び図33Bは、図30A及び図30BのE-E矢視断面を示す図である。E-E矢視断面は、貫通孔523の中心軸を含み、XZ平面に平行な切断面における断面である。
検出装置500は、ケース510、起歪体520、歪センサ130、配線基板540、及びOリング560を含む。歪センサ130は、実施形態1の歪センサ130と同一である。検出装置500は、アンテナ141及び通信制御部145と同様のアンテナ及び通信制御部を配線基板540に備えるが、ここでは省略する。
ケース510は、下ケース510Lと上ケース510Uとを有する。検出装置500において、下側(-Z方向側)は第1側の一例であり、上側(+Z方向側)は第2側の一例である。第1側と第2側を結ぶ方向は、上下方向である。
<検出装置500の概要>
検出装置500は、起歪体520の貫通孔523に締結機構のボルト部が挿通された状態で、ケース510から上下に突出する起歪体520の下面521Aと上面521Bとに、締結機構と被締結部材とが当接する。下面521A及び上面521Bは、平坦面である。締結機構と被締結部材とが安定的かつ確実に当接できるようにするためである。
検出装置500は、起歪体520の貫通孔523に締結機構のボルト部が挿通された状態で、ケース510から上下に突出する起歪体520の下面521Aと上面521Bとに、締結機構と被締結部材とが当接する。下面521A及び上面521Bは、平坦面である。締結機構と被締結部材とが安定的かつ確実に当接できるようにするためである。
検出装置500の使用状態には、例えば、下面521Aに締結機構が当接して上面521Bに被締結部材が当接する場合と、下面521Aに被締結部材が当接して上面521Bに締結機構が当接する場合とが有り得る。検出装置500は、締結機構が被締結部材に対して検出装置500を締結する際に、ボルト部に掛かる締結軸力を検出する。検出装置500は、通信制御部及びアンテナを介して、締結軸力を表す歪検出信号を外部に無線通信で出力する。締結軸力は、歪センサ130で検出される歪みに応じた力である。このため、締結軸力を表すデータは、歪センサ130で検出される歪みに応じたデータである。検出装置500は、歪センサ130で検出される歪みに応じたデータを含む信号を通信制御部からアンテナを介して検出装置500の外部に放射する。
<検出装置500の各部の構成>
ケース510は、下ケース510Lと上ケース510Uとを有する。検出装置500は、無線通信を行うため、ケース510は、樹脂等の誘電体で形成される。ケース510は、円環状の形状を有する。ケース510は、起歪体520の本体部521の少なくとも一部を本体部521の外側面521Cに沿って収容する。ケース510が起歪体520の本体部521の少なくとも一部を収容しているのは、本体部521の下端部と上端部は、ケース510から突出しているからである。
ケース510は、下ケース510Lと上ケース510Uとを有する。検出装置500は、無線通信を行うため、ケース510は、樹脂等の誘電体で形成される。ケース510は、円環状の形状を有する。ケース510は、起歪体520の本体部521の少なくとも一部を本体部521の外側面521Cに沿って収容する。ケース510が起歪体520の本体部521の少なくとも一部を収容しているのは、本体部521の下端部と上端部は、ケース510から突出しているからである。
下ケース510Lは、底板部511、下面511L、側壁511S、開口部512L、及び壁部513Lを有する。下面511Lは、第1表面の一例であり、下面511Lを有する下ケース510Lの底板部511は、第1壁部の一例である。開口部512Lは、第1開口部の一例である。壁部513Lは、対向壁部の一例である。
下面511Lは、検出装置500の下面であり、ケース510の下面である。ただし、下面511Lよりも起歪体520の下面521Aの方が下側に突出している。側壁511Sは、底板部511の外縁部に沿って設けられ、底板部511から+Z方向に延在している。
下ケース510Lは、底板部511のうちの起歪体520を収容する-Y方向側の部分の中央部に、開口部512L(図31A参照)を有する。開口部512Lは、平面視で円形であり、起歪体520の本体部521の下端部の平面形状に合わせた開口形状を有する。
開口部512Lと壁部513Lは、上ケース510Uの開口部512U及び壁部513Uとともに、起歪体520を収容する空間である収容部を形成する。開口部512Lが囲む空間は、壁部513Lが囲む空間に連通し(繋がり)、壁部513Lが囲む空間は、壁部513U及び開口部512Uが囲む空間に連通している(繋がっている)。なお、壁部513L及び513Uの間は上下方向において離間しているが、下ケース510Lと上ケース510Uとの合わせ目で閉じられている。
開口部512Lには、図33A及び図33Bに示すように、起歪体520の本体部521の下端部が挿通される。開口部512Lは、起歪体520の本体部521の下端部が挿通された状態で、本体部521の下端部の外側面との間に殆ど隙間が生じないように、平面視でのサイズ及び形状が合わせられている。
壁部513Lは、図32A、図33A、及び図33Bに示すように、開口部512Lの開口縁に沿って設けられた円筒状の壁部であり、底板部511の上面から上側に延在している。壁部513Lは、下ケース510Lの径方向の内側の内周面が上側に行くほど内径が大きくなるように拡がっている。すなわち、壁部513Lの内周面は、上下を反転させた円錐台の側面のような形状をしている。
壁部513Lは、起歪体520が下ケース510Lの壁部513Lで囲まれた空間(収容部)に配置された状態で、起歪体520の本体部521の外側面521Cに対向する。この状態で、壁部513Lの内周面には、起歪体520の下側に取り付けられるOリング560が当接する。Oリング560は、壁部513Lの内周面と起歪体520の本体部521との間で押し潰される。下側のOリング560は、第2のOリングの位置である。
壁部513Lの底板部511に対する高さは、開口部512Lに挿入された状態における起歪体520の下側のフランジ522の底板部511に対する高さと等しい。下側のフランジ522は、第1フランジの一例である。壁部513Lは、±X方向側と、±Y方向側との4箇所において、平面視で内側に突出した凸部513LA(図32A、図32B、図33A、及び図33B参照)を有する。凸部513LAは、壁部513Lの上端部に位置し、壁部513Lの上端部の周方向における4箇所に設けられている。凸部513LAは、壁部513Lの一部であり、壁部513Lの上端部では、凸部513LAが形成されていない部分よりも平面視で下ケース510Lの径方向における内側に突出している。
4つの凸部513LAには、起歪体520の2つのフランジ522のうちの下側のフランジ522の4つの切欠部522Aがそれぞれ当接する。壁部513Lの内周面は、上側に行くほど内径が大きくなり、換言すれば、壁部513Lの内周面は、下側に行くほど開口部512Lに向かって内径が小さくなっており、起歪体520の下側のフランジ522が係合しているため、起歪体520の抜け落ちを防止する。なお、凸部513LAは、少なくとも1つあればよく、切欠部522Aの数に合わせて設ければよい。
下ケース510Lは、図31A、図33A、及び図33Bに示すように、起歪体520が配置される部分よりも径方向の外側において、配線基板540を収容する。
上ケース510Uは、図31A、図33A、及び図33Bに示すように、下ケース510Lと略同様の形状を有しており、上面511Uと開口部512Uを有する。上ケース510Uは、下ケース510Lの天地を反転させたような形状を有し、第2壁部の一例である。上面511Uは、第2表面の一例であり、開口部512Uは、第2開口部の一例である。上面511Uは、検出装置500の上面であり、ケース510の上面である。ただし、上面511Uよりも起歪体520の上面521Bの方が上側に突出している。
開口部512Uは、平面視で下ケース510Lの開口部512Lと同じ位置に形成されており、同一の開口形状を有する。開口部512Uには、壁部513Uの内周面が連通しており、壁部513Uの内周面の内径は、下側に行くほど大きくなっている。このように、壁部513Uは、下ケース510Lの壁部513Lの天地を反転させたような形状を有する。壁部513Uの内周面は、円錐台の側面のような形状をしている。
開口部512U及び壁部513Uが囲む空間は、図33A及び図33Bに示すように、上ケース510Uが下ケース510Lに取り付けられた状態で、壁部513L及び開口部512Lが囲む空間に連通する。
開口部512Uには、起歪体520の本体部521の上端部が挿通される。開口部512Uは、起歪体520の本体部521の上端部が挿通された状態で、本体部521の上端部の外側面との間に殆ど隙間が生じないように、平面視でのサイズ及び形状が合わせられている。
この状態で、壁部513Uの内周面には、起歪体520の上側に取り付けるOリング560が当接する。Oリング560は、壁部513Uの内周面と起歪体520の本体部521との間で押し潰される。上側のOリング560は、第2のOリングの一例である。
壁部513Uの内周面は、上側に行くほど開口部512Uに向かって内径が小さくなり、起歪体520の上側のフランジ522が係合しているため、起歪体520は、上側にも抜けないように構成されている。上側のフランジ522は、第2フランジの一例である。
なお、一例として、壁部513Uは、下ケース510Lの壁部513Lとは異なり、凸部513LAに相当する凸部を有しない。このため、起歪体520の上側のフランジ522の切欠部522Aは、上ケース510Uには係合しない。しかしながら、上ケース510Uの壁部513Uに、凸部513LAに相当する凸部を設けて、起歪体520の上側のフランジ522の切欠部522Aと上ケース510Uとを係合させてもよい。また、下ケース510Lの壁部513Lの凸部513LAを備えずに、上ケース510Uの壁部513Uが凸部を有する構成であってもよい。
上ケース510Uは、図33A及び図33Bに示すように、下ケース510Lとで囲む内部空間に、起歪体520と、通信制御部及びアンテナ等を実装した配線基板540とを収容した状態で、ネジ孔にネジ515を挿通し、ネジ515を下ケース510Lのネジ穴に締結させることで、図30A及び図30Bに示すように下ケース510Lに固定される。上ケース510Uは、下ケース510Lに対する上蓋である。起歪体520と、通信制御部及びアンテナ等を実装した配線基板540とを下ケース510Lとの間の内部空間に収容した状態で、下ケース510L及び上ケース510Uをネジ515で締結すれば、検出装置500が完成する。このときに、下ケース510Lの開口部512Lと、上ケース510Uの開口部512Uとは、2つのOリング560によって封止される。また、図31Aに示すように、下ケース510Lと上ケース510Uの径方向における外側の合わせ目にはOリング575Aを挟み込み、ネジ515を通すネジ孔にはOリング575Bを挟み込む。このため、起歪体520が下ケース510L及び上ケース510Uに取り付けられた状態で、下ケース510L、上ケース510U、及び起歪体520の間は、Oリング560によって封止され、下ケース510L及び上ケース510Uの合わせ目は、Oリング575A及び575Bによって封止される。このようにして、検出装置500は、防水構造を有することになる。
起歪体520は、本体部521、2つのフランジ522、4つの切欠部522A、及び貫通孔523を有する。起歪体520は、例えば、ステンレス鋼等の金属素材が好適に用いられて形成される。
本体部521は、貫通孔523を囲む部分であり、下端に位置する下面521A、上端に位置する上面521B、外側面521Cを有する。下面521Aは、第1端面の一例であり、上面521Bは、第2端面の一例である。本体部521のうち、下面521Aがある下側の下端部は、第1端部の一例であり、上面521Bがある上側の上端部は、第2端部の一例である。外側面521Cは、第1外側面の一例である。起歪体520は、平面視で正方形の四隅を緩やかな凸曲線で面取りした八角形状であり、中央部に円形の貫通孔523が位置する。
本体部521の下端部は、図33A及び図33Bに示すように、下ケース510Lの開口部512Lに挿通され、下面521Aは、下ケース510Lの下面511Lよりも下側に突出する。本体部521の上端部は、図33A及び図33Bに示すように、上ケース510Uの開口部512Uに挿通され、上面521Bは、上ケース510Uの上面511Uよりも上側に突出する。
外側面521Cは、本体部521の外側の側面であり、起歪体520が下ケース510Lの壁部513Lと上ケース510Uの壁部513Uとで囲まれた空間に配置された状態で、壁部513L及び513Uに対向する。外側面521Cには、上下の2箇所に2つのフランジ522が設けられている。フランジ522は、円環状の突出部であり、外側面521Cから径方向の外側に突出している。各フランジ522の±X方向側と、±Y方向側との4つの部分には、切欠部522Aが設けられている。切欠部522Aは、円環状の突出部であるフランジ522の外縁部を切り欠いた部分であり、フランジ522の外縁部のうちの切欠部522Aが設けられていない部分よりも径方向で内側にオフセットしている。
上述したように、下側のフランジ522の切欠部522Aは、下ケース510Lの壁部513Lの凸部513LAに係合するが、上側のフランジ522の切欠部522Aは、上ケース510Uの壁部513Lに係合しない。上側のフランジ522の切欠部522Aは、下側のフランジ522の切欠部522Aを形成する際に、同時に形成されるために存在している。上側のフランジ522には、切欠部522Aを設けなくてもよい。また、ここでは起歪体520の本体部521に2つのフランジが設けられる形態について説明するが、フランジ522は、本体部521の軸方向(Z方向)に3つ以上設けられていてもよい。
起歪体520が下ケース510Lの壁部513Lと上ケース510Uの壁部513Uとで囲まれた空間に配置された状態で、切欠部522Aは、下ケース510Lの凸部513LAに係合する。このため、ケース510に対して、起歪体520が回動することを抑制できる。また、上側のフランジ522の上側には上側のOリング560が嵌め込まれ、下側のフランジ522の下側には、下側のOリング560が嵌め込まれている。
下側のOリング560は、下側のフランジ522と、下ケース510Lの壁部513Lの内周面との間で押し潰され、上側のOリング560は、上側のフランジ522と、上ケース510Uの壁部513Uの内周面との間で押し潰される。この状態で、上下の2つのフランジ522は、Oリング560を介して、上下の壁部513L及び513Uによって保持される。このため、起歪体520が開口部512L及び512Uから抜けることを防ぐことができる。なお、切欠部522Aの数は、少なくとも1つあればよい。
貫通孔523は、本体部521の平面視における中央部で下面521Aと上面521Bを繋ぐように貫通している。貫通孔523は、締結機構のボルト部が挿通されるため、ボルト部の平面サイズに合わせた開口サイズを有する。貫通孔523は、円筒状の孔部であり、起歪体520の下面521Aと上面521Bとを接続している。
このような起歪体520の下面521Aと上面521Bとに、締結機構と被締結部材とが当接した状態で、貫通孔523を貫く方向(Z方向)の締結軸力が加わって、起歪体520は上下方向において圧縮されると、外側面521Cが外側に膨らむように起歪体520が撓むことで、歪みが生じる。
歪センサ130は、図31Bに示すように、起歪体520の本体部521の外側面521Cのうち、4つの切欠部522Aが設けられている位置に対応する位置に設けられている。
歪センサ130は、1又は複数の歪検出素子を有し、起歪体520の歪みを検出する。例えば、歪検出素子の各々には、歪み量に応じて抵抗値が変化する歪み抵抗素子が用いられる。歪検出素子を4つ設けて、ブリッジ状に接続してもよい。
配線基板540は、一例として、FR-4規格等の配線基板である。配線基板540は、平面視でY字型であり、下ケース510L及び上ケース510Uの内部空間に収容されている。
以上のような検出装置500を実施形態1の検出装置100と同様に、ボルト21(図10参照)を通してナット22と被締結部材30との間に設ければ、起歪体520には、ナット22の締め付けトルクに応じた歪みが生じる。このため、検出装置500のリーダ装置は、検出装置500から受信した歪検出信号が表す電圧値に基づいて、ナット22の締め付け状態を判断することができる。
<効果>
検出装置500は、下端部及び上端部を有する本体部521と、下端部がある下側と上端部がある上側とを結ぶ方向に本体部521を貫通する貫通孔523とを有し、貫通孔523に締結機構20のボルト21が挿通される起歪体520と、締結機構20によって貫通孔523の延在方向に加えられる締結軸力による起歪体520の歪みを検出する歪センサ130と、起歪体520の本体部521の少なくとも一部を本体部521の外側面に沿って収容するケース510とを含み、起歪体520は、平面視において本体部521の外側面から貫通孔523の開口面視で外側に突出するフランジ522を有し、フランジ522は、フランジ522の外縁部に貫通孔523の開口面視で内側に切欠かれた切欠部522Aを有し、ケース510は、フランジ522の外縁部に対向する壁部513L及び513Uを有し、壁部513L及び513Uは、平面視で内側に突出し、切欠部522Aに収容される凸部を有する。このため、切欠部522Aが凸部513LAに係合し、ケース510に対して、起歪体520が回動することを抑制できる。
検出装置500は、下端部及び上端部を有する本体部521と、下端部がある下側と上端部がある上側とを結ぶ方向に本体部521を貫通する貫通孔523とを有し、貫通孔523に締結機構20のボルト21が挿通される起歪体520と、締結機構20によって貫通孔523の延在方向に加えられる締結軸力による起歪体520の歪みを検出する歪センサ130と、起歪体520の本体部521の少なくとも一部を本体部521の外側面に沿って収容するケース510とを含み、起歪体520は、平面視において本体部521の外側面から貫通孔523の開口面視で外側に突出するフランジ522を有し、フランジ522は、フランジ522の外縁部に貫通孔523の開口面視で内側に切欠かれた切欠部522Aを有し、ケース510は、フランジ522の外縁部に対向する壁部513L及び513Uを有し、壁部513L及び513Uは、平面視で内側に突出し、切欠部522Aに収容される凸部を有する。このため、切欠部522Aが凸部513LAに係合し、ケース510に対して、起歪体520が回動することを抑制できる。
したがって、起歪体520の回動を抑制した検出装置500を提供することができる。
また、本体部521は、複数のフランジ522を有し、複数のフランジ522は、本体部521の外側面に貫通孔523の貫通方向に沿って離間して設けられており、歪センサ130は、本体部521の外側面のうちの複数のフランジ522の間の部分に設けられている。このため、ケース510の上側及び下側において、ケース510が起歪体520を安定的に保持でき、安定的に締結力を検出できる。
また、下側のOリング560と、上側のOリング560とをさらに含み、複数のフランジ522は、貫通孔523の貫通方向における下側に配置される下側のフランジ522と、貫通孔523の貫通方向における上側に配置される上側のフランジ522とを有し、下側のOリング560は、下側のフランジ522とケース510との間に潰された状態で設けられ、上側のOリング560は、上側のフランジ522とケース510との間に潰された状態で設けられる。このため、ケース510と起歪体520との間から、ケース510及び起歪体520で囲まれた空間内に水や塵埃が浸入することを抑制でき、防水構造を有し、信頼性の高い検出装置500を提供できる。
また、リーダ装置から送信される信号の電力で起動し、歪センサ130によって検出される歪みに応じたデータを含む信号を放射する通信部をさらに含む。歪みに応じたデータは、一例として締結力を表す。このため、リーダ装置で歪みに応じたデータを取得でき、作業員等が直接的に締結力を測定することなく、無線通信を利用して遠隔的に締結力を測定できる。締結力の測定が非常に容易になる。また、検出装置500は、リーダ装置から送信される信号の電力で起動するため、バッテリが不要である。
<実施形態5の変形例>
以下では、実施形態5の検出装置500との相違点を中心に説明する。実施形態5の検出装置500の構成要素と同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。また、図面においては、一部の符号のみを示す。
以下では、実施形態5の検出装置500との相違点を中心に説明する。実施形態5の検出装置500の構成要素と同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。また、図面においては、一部の符号のみを示す。
<実施形態5の第1変形例>
図34は、実施形態5の第1変形例の検出装置500M1を示す図である。検出装置500M1は、ケース510M1の構造が実施形態5の検出装置500のケース510と異なる。ケース510M1は、起歪体520を収容する部分よりも+Y方向側に大きく、バッテリを収容する収容部514M1を有する。ケース510M1の収容部514M1の外形は、バッテリの形状に合わせて膨らんでいる。
図34は、実施形態5の第1変形例の検出装置500M1を示す図である。検出装置500M1は、ケース510M1の構造が実施形態5の検出装置500のケース510と異なる。ケース510M1は、起歪体520を収容する部分よりも+Y方向側に大きく、バッテリを収容する収容部514M1を有する。ケース510M1の収容部514M1の外形は、バッテリの形状に合わせて膨らんでいる。
<実施形態5の第2変形例>
図35A及び図35Bは、実施形態5の第2変形例の起歪体520M2を示す図である。図35Bには、起歪体520M2に歪センサ130とOリング560を取り付けた状態を示す。
図35A及び図35Bは、実施形態5の第2変形例の起歪体520M2を示す図である。図35Bには、起歪体520M2に歪センサ130とOリング560を取り付けた状態を示す。
起歪体520M2の本体部521M2は、下面521A、上面521B、外側面521Cを有し、外側面521Cには、Oリング560を嵌め込み、位置決めするための溝521C1が設けられている。このため、Oリング560の位置決めが容易で、位置ずれを抑制できる。
<実施形態5の第3変形例>
図36A及び図36Bは、実施形態5の第3変形例の起歪体520M3を示す図である。図36Bには、起歪体520M3に歪センサ130とOリング560を取り付けた状態を示す。
図36A及び図36Bは、実施形態5の第3変形例の起歪体520M3を示す図である。図36Bには、起歪体520M3に歪センサ130とOリング560を取り付けた状態を示す。
起歪体520M3のフランジ522M3は、実施形態5の起歪体520のフランジ522よりも径方向における突出量が小さい。2つのOリング560は、2つのフランジ522M3の上下に嵌め込まれている。このように突出量の小さいフランジ522M3を有する起歪体520M3は、図示しないケースの内周面が本体部521の外側面521Cと平行である場合に対応したものである。Oリング560は、外側面521Cと、外側面521Cと平行なケースの内周面との間で押し潰される。
<実施形態5の第4変形例>
図37A及び図37Bは、実施形態5の第4変形例の起歪体520M4を示す図である。図37Bには、起歪体520M4に歪センサ130とOリング560を取り付けた状態を示す。
図37A及び図37Bは、実施形態5の第4変形例の起歪体520M4を示す図である。図37Bには、起歪体520M4に歪センサ130とOリング560を取り付けた状態を示す。
起歪体520M4は、フランジを有さず、本体部521M4の外側面521Cの上下に、切欠部521Dを設けた構成を有する。また、外側面521Cは、下側及び上側の間の部分の径方向のサイズが、下側及び上側の部分の径方向のサイズよりも小さい。このように、フランジを設けずに、本体部521M4に切欠部521Dを設けた構成の起歪体520M4を用いても、起歪体520の回動を抑制できる。なお、Oリング560は、一例として、第3変形例と同様に、外側面521Cと、外側面521Cと平行なケースの内周面との間で押し潰される。
<実施形態5の第5変形例>
図38A及び図38Bは、実施形態5の第5変形例の起歪体520M5を示す図である。図38Bには、起歪体520M5に歪センサ130とOリング560を取り付けた状態を示す。
図38A及び図38Bは、実施形態5の第5変形例の起歪体520M5を示す図である。図38Bには、起歪体520M5に歪センサ130とOリング560を取り付けた状態を示す。
起歪体520M5は、実施形態5の第4変形例の起歪体520M4の本体部521の径方向のサイズを下面521A側から上面521B側まで均等にした構成の本体部521を有する。
図38Cは、実施形態5の第5変形例の起歪体520M5を含む検出装置500M5の分解図である。図38Cでは、ネジ515やOリング575A及び575B(図31A参照)を省略する。
検出装置500M5のケース510M5は、下ケース510M5Lと、上ケース510M5Uとを有する。下ケース510M5Lは、壁部513Lの下端にある開口部512Lにおいて、径方向の内側に突出する凸部513LAと、壁部513Lの下端で径方向の内側に突出する凸部513LBとを有する。壁部513Lの下端と上端の間の内周面は、Oリング560を嵌め込むために径方向のサイズが大きくなっており、壁部513Lの内周面の1周にわたって径方向の外側に凹んでいる。
上ケース510M5Uは、壁部513Uを有する。壁部513Uは、下ケース510M5Lの壁部513Lと同様に、壁部513Uの上端にある開口部512Uにおいて、径方向の内側に突出する凸部513UAと、壁部513Uの下端で径方向の内側に突出する凸部513UBとを有する。壁部513Uの下端と上端の間の内周面は、Oリング560を嵌め込むために径方向のサイズが大きくなっており、壁部513Uの内周面の1周にわたって径方向の外側に凹んでいる。
図38D及び図38Eは、検出装置500M5の一部分を拡大して示す図である。図38Dに示すように、下側のOリング560は、下ケース510M5Lの壁部513Lの凸部513LA及び513LBの間の凹部に嵌め込まれている。これは、上ケース510M5U側でも同様である。
また、図38Eに示すように、起歪体520M5の下側の切欠部521Dは、下ケース510M5Lの壁部513Lの凸部513LAに係合しており、凸部513LBは、外側面521Cに当接している。同様に、起歪体520M5の上側の切欠部521Dは、上ケース510M5Uの壁部513Uの凸部513UAに係合しており、凸部513UBは、外側面521Cに当接している。
このようなケース510M5を用いれば、起歪体520M5の回動を抑制できる。なお、下側のOリング560は、外側面521Cと、外側面521Cと平行な下ケース510M5Lの壁部513Lの内周面との間で押し潰され、上側のOリング560は、外側面521Cと、外側面521Cと平行な上ケース510M5Uの壁部513Uの内周面との間で押し潰される。
検出装置500M5は、下端部及び上端部を有する本体部521と、下端部がある下側と上端部がある上側とを結ぶ方向に本体部521を貫通する貫通孔523とを有し、貫通孔523に締結機構20のボルト21が挿通される起歪体520M5と、締結機構20によって貫通孔523の延在方向に加えられる締結軸力による起歪体520M5の歪みを検出する歪センサ130と、起歪体520M5の本体部521の少なくとも一部を本体部521の外側面に沿って収容するケース510M5とを含み、起歪体520M5は、平面視において本体部521の外側面よりも内側に切欠かれた切欠部521Dを有し、ケース510M5は、外側面に対向する壁部513L及び513Uを有し、壁部513L及び513Uは、平面視で内側に突出し、切欠部521Dに収容される凸部513LA及び513UAを有する。このため、切欠部521Dが凸部513LA及び513UAに係合し、ケース510M5に対して、起歪体520M5が回動することを抑制できる。
したがって、起歪体520M5の回動を抑制した検出装置500M5を提供することができる。
<実施形態5の第6変形例>
図39A及び図39Bは、実施形態5の第6変形例の起歪体520M6を示す図である。図39Bには、起歪体520M6に歪センサ130とOリング560を取り付けた状態を示す。
図39A及び図39Bは、実施形態5の第6変形例の起歪体520M6を示す図である。図39Bには、起歪体520M6に歪センサ130とOリング560を取り付けた状態を示す。
起歪体520M6のフランジ522M6は、実施形態5の第3変形例のフランジ522M3に、Oリング560を嵌め込むための凹部522Bを設けた構成を有する。図39A及び図39Bには、上側のフランジ522M6の凹部522Bを示す。上側のフランジ522M6の凹部522Bは、上側のフランジ522M6の上面側から外側面521Cに沿って下方向に凹んでいる。このような凹部522Bは、外側面521Cの1周にわたって設けられている。凹部522Bのサイズは、Oリング560に合わせられている。
下側のフランジ522M6にも上側のフランジ522M6の凹部522Bと同様の凹部が設けられており、下側のフランジ522M6の凹部は、下側のフランジ522M6の下面側から外側面521Cに沿って上方向に凹んでいる。
このような起歪体520M6を用いれば、Oリング560の位置決めが容易になり、位置ずれを抑制できる。また、起歪体520M6の回動を抑制できる。下側のOリング560は、下ケース510LのXY平面に平行な内側面と、下側のフランジ522との間で上下方向に押し潰される。上側のOリング560は、上ケース510UのXY平面に平行な内側面と、上側のフランジ522との間で上下方向に押し潰される。
以上、本開示の例示的な実施形態の検出装置について説明したが、本開示は、具体的に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
なお、本国際出願は、2022年3月30日に出願した日本国特許出願2022-057382に基づく優先権を主張するものであり、その全内容は本国際出願にここでの参照により援用されるものとする。
20 締結機構
21 ボルト
21A ボルト軸
22 ナット
30 被締結部材
100、100A、100B 検出装置
110 ケース
110L 下ケース
110U 上ケース(第2壁部の一例)
111 底板部(第1壁部の一例)
111A 係合部
111L 下面(第1表面の一例)
111U 上面(第2表面の一例)
112L 開口部(第1開口部の一例)
112U 開口部(第2開口部の一例)
113L リブ(対向壁部の一例)
113LA 凹部
113LB 切り欠き部
113LD 凸部
120、120B、120C、120D、120E 起歪体
121 本体部
121A 下面(第1端面の一例)
121B 上面(第2端面の一例)
121C 外側面(第1外側面の一例)
122、122C 凸部
122D、122E 凹部
123 貫通孔
130 歪センサ
140、140A 配線基板
145A 信号線
150 封止樹脂(充填材の一例)
200 検出装置
220 起歪体
221 本体部
222 凸部
223 貫通孔
224 基部
224A 下面(第3端面の一例)
224B 上面(第2端面の一例)
224C 外側面(第2外側面の一例)
225 延在部
225C 外側面(第1外側面の一例)
226 囲繞壁部
226A 下面(第1端面の一例)
320 起歪体
321 本体部
321A 下面(第1端面の一例)
321B 上面(第2端面の一例)
321C 外側面(第1外側面の一例)
322 凸部
323 貫通孔
324A 第1凹部
324B 第2凹部
420 起歪体
421 本体部
421A 下面
421B 上面
421C 外側面
421D 凹部
422 凸部
423 貫通孔
460 Oリング
500、500M1、500M5 検出装置
510、510M1、510M5 ケース
510L、510M5L 下ケース
510U、510M5U 上ケース
511 底板部
511L 下面
511S 側壁
511U 上面
512L 開口部
512U 開口部
513L 壁部
513LA 凸部
513LB 凸部
513U 壁部
513UA 凸部
513UB 凸部
514M1 収容部
515 ネジ
520、520M2、520M3、520M4、520M5、520M6 起歪体
521 本体部
521A 下面
521B 上面
521C 外側面
521C1 溝
521D 切欠部
521M2 本体部
521M4 本体部
522、522M3、522M6 フランジ
522A 切欠部
522B 凹部
523 貫通孔
540 配線基板
560 Oリング
575A Oリング
575B Oリング
21 ボルト
21A ボルト軸
22 ナット
30 被締結部材
100、100A、100B 検出装置
110 ケース
110L 下ケース
110U 上ケース(第2壁部の一例)
111 底板部(第1壁部の一例)
111A 係合部
111L 下面(第1表面の一例)
111U 上面(第2表面の一例)
112L 開口部(第1開口部の一例)
112U 開口部(第2開口部の一例)
113L リブ(対向壁部の一例)
113LA 凹部
113LB 切り欠き部
113LD 凸部
120、120B、120C、120D、120E 起歪体
121 本体部
121A 下面(第1端面の一例)
121B 上面(第2端面の一例)
121C 外側面(第1外側面の一例)
122、122C 凸部
122D、122E 凹部
123 貫通孔
130 歪センサ
140、140A 配線基板
145A 信号線
150 封止樹脂(充填材の一例)
200 検出装置
220 起歪体
221 本体部
222 凸部
223 貫通孔
224 基部
224A 下面(第3端面の一例)
224B 上面(第2端面の一例)
224C 外側面(第2外側面の一例)
225 延在部
225C 外側面(第1外側面の一例)
226 囲繞壁部
226A 下面(第1端面の一例)
320 起歪体
321 本体部
321A 下面(第1端面の一例)
321B 上面(第2端面の一例)
321C 外側面(第1外側面の一例)
322 凸部
323 貫通孔
324A 第1凹部
324B 第2凹部
420 起歪体
421 本体部
421A 下面
421B 上面
421C 外側面
421D 凹部
422 凸部
423 貫通孔
460 Oリング
500、500M1、500M5 検出装置
510、510M1、510M5 ケース
510L、510M5L 下ケース
510U、510M5U 上ケース
511 底板部
511L 下面
511S 側壁
511U 上面
512L 開口部
512U 開口部
513L 壁部
513LA 凸部
513LB 凸部
513U 壁部
513UA 凸部
513UB 凸部
514M1 収容部
515 ネジ
520、520M2、520M3、520M4、520M5、520M6 起歪体
521 本体部
521A 下面
521B 上面
521C 外側面
521C1 溝
521D 切欠部
521M2 本体部
521M4 本体部
522、522M3、522M6 フランジ
522A 切欠部
522B 凹部
523 貫通孔
540 配線基板
560 Oリング
575A Oリング
575B Oリング
Claims (17)
- 第1端部及び第2端部を有する本体部と、前記第1端部がある第1側と前記第2端部がある第2側とを結ぶ方向に前記本体部を貫通する貫通孔とを有し、前記貫通孔に締結機構のボルト部が挿通される起歪体と、
前記締結機構によって前記貫通孔の延在方向に加えられる締結軸力による前記起歪体の歪みを検出する歪センサと、
前記起歪体の前記本体部の少なくとも一部を前記本体部の第1外側面に沿って収容するケースと
を含み、
前記起歪体は、平面視において前記本体部の前記第1外側面よりも外側に突出する凸部を有し、
前記ケースは、前記第1外側面に対向する対向壁部を有し、
前記対向壁部は、平面視で外側に向かって凹み、前記凸部を収容する凹部を有する、検出装置。 - 前記ケースは、前記第1側に位置する第1表面を有する第1壁部と、前記第1壁部に設けられる第1開口部と、前記第2側に位置する第2表面を有する第2壁部と、前記第2壁部に設けられる第2開口部とを有し、
前記第1開口部、前記対向壁部、及び前記第2開口部は、前記起歪体の前記本体部の少なくとも一部を収容する収容部を形成し、
前記起歪体の前記第1端部の第1端面は、前記第1開口部から表出するとともに、前記貫通孔の延在方向において前記第1表面よりも前記第1側に突出し、
前記起歪体の前記第2端部の第2端面は、前記第2開口部から表出して、前記貫通孔の延在方向において前記第2表面よりも前記第2側に突出する、請求項1に記載の検出装置。 - 前記起歪体の前記第1端部の第1端面と、前記第2端部の第2端面とは平坦面である、請求項1又は2に記載の検出装置。
- 前記本体部は、
前記第1側に第3端部を有するとともに前記第2側に前記第2端部を有し、前記貫通孔を囲む基部と、
前記基部の側部から平面視で外側に延在する延在部と、
前記延在部の前記第1側の部分から前記貫通孔の延在方向における前記第1側に突出するとともに、前記基部の第2外側面との間に間隔を空けて前記第2外側面を囲繞する囲繞壁部と
をさらに有し、
前記第1端部の第1端面は、前記囲繞壁部の前記第1側の端面であり、前記貫通孔の延在方向において、前記第3端部の第3端面よりも前記第1側に突出しており、
前記第1外側面は、前記延在部の外側面である、請求項1又は2に記載の検出装置。 - 前記本体部は、
前記貫通孔の周囲に沿って前記第1端部に設けられ、前記第1端部の第1端面よりも前記貫通孔の延在方向における前記第2側に凹む、複数の第1凹部と、
前記貫通孔の周囲に沿って前記第2端部に設けられ、前記第2端部の第2端面よりも前記貫通孔の延在方向における前記第1側に凹む、複数の第2凹部と
を有し、
前記複数の第1凹部と、前記複数の第2凹部とは、前記貫通孔の周囲に沿って、交互に配置される、請求項1又は2に記載の検出装置。 - 前記複数の第1凹部と、前記複数の第2凹部とは、前記貫通孔を囲む方向において、重複区間を有するように配置される、請求項5に記載の検出装置。
- 第1端部及び第2端部を有する本体部と、前記第1端部がある第1側と前記第2端部がある第2側とを結ぶ方向に前記本体部を貫通する貫通孔とを有し、前記貫通孔に締結機構のボルト部が挿通される起歪体と、
前記締結機構によって前記貫通孔の延在方向に加えられる締結軸力による前記起歪体の歪みを検出する歪センサと、
前記起歪体の前記本体部の少なくとも一部を前記本体部の第1外側面に沿って収容するケースと
を含み、
前記起歪体は、平面視において前記本体部の前記第1外側面よりも内側に凹んだ凹部を有し、
前記ケースは、前記第1外側面に対向する対向壁部を有し、
前記対向壁部は、平面視で外側に向かって突出し、前記凹部を収容される凸部を有する、検出装置。 - 前記第1端部の第1端面は、前記締結機構のナットと、前記締結機構によって締結される被締結部材とのいずれか一方に当接し、
前記第2端部の第2端面は、前記締結機構のナットと、前記締結機構によって締結される被締結部材とのいずれか他方に当接する、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の検出装置。 - 前記凸部は、前記貫通孔の延在方向において、前記第1端部の第1端面よりも前記第2側で、かつ、前記第2端部の第2端面よりも前記第1側に位置し、前記凸部と前記第1端面との間には段差があり、前記凸部と前記第2端面との間には段差がある、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の検出装置。
- 前記ケースは、平面視で前記凸部と重なり、前記対向壁部よりも前記第1外側面側に突出し、前記凸部の前記第1端部側の部分と係合する係合部をさらに有する、請求項9に記載の検出装置。
- 前記ケースは、前記対向壁部の一部に設けられ、前記歪センサに接続される信号線を通す切り欠き部又は孔部をさらに有する、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の検出装置。
- 前記起歪体の前記第1外側面と、前記ケースの前記対向壁部との間に充填される充填材をさらに含む、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の検出装置。
- 第1端部及び第2端部を有する本体部と、前記第1端部がある第1側と前記第2端部がある第2側とを結ぶ方向に前記本体部を貫通する貫通孔とを有し、前記貫通孔に締結機構のボルト部が挿通される起歪体と、
前記締結機構によって前記貫通孔の延在方向に加えられる締結軸力による前記起歪体の歪みを検出する歪センサと、
前記起歪体の前記本体部の少なくとも一部を前記本体部の外側面に沿って収容するケースと
を含み、
前記起歪体は、平面視において前記本体部の前記外側面から前記貫通孔の開口面視で外側に突出するフランジを有し、
前記フランジは、前記フランジの外縁部に前記貫通孔の開口面視で内側に切欠かれた切欠部を有し、
前記ケースは、前記フランジの前記外縁部に対向する対向壁部を有し、
前記対向壁部は、平面視で内側に突出し、前記切欠部に収容される凸部を有する、検出装置。 - 前記本体部は、複数の前記フランジを有し、
前記複数のフランジは、前記本体部の前記外側面に前記貫通孔の貫通方向に沿って離間して設けられており、
前記歪センサは、前記本体部の前記外側面のうちの前記複数のフランジの間の部分に設けられている、請求項13に記載の検出装置。 - 第1のOリングと、
第2のOリングと
をさらに含み、
前記複数のフランジは、前記貫通孔の貫通方向における第1側に配置される第1フランジと、前記貫通孔の貫通方向における第2側に配置される第2フランジとを有し、
前記第1のOリングは、前記第1フランジと前記ケースとの間に潰された状態で設けられ、
前記第2のOリングは、前記第2フランジと前記ケースとの間に潰された状態で設けられる、請求項13に記載の検出装置。 - 第1端部及び第2端部を有する本体部と、前記第1端部がある第1側と前記第2端部がある第2側とを結ぶ方向に前記本体部を貫通する貫通孔とを有し、前記貫通孔に締結機構のボルト部が挿通される起歪体と、
前記締結機構によって前記貫通孔の延在方向に加えられる締結軸力による前記起歪体の歪みを検出する歪センサと、
前記起歪体の前記本体部の少なくとも一部を前記本体部の外側面に沿って収容するケースと
を含み、
前記起歪体は、平面視において前記本体部の前記外側面よりも内側に切欠かれた切欠部を有し、
前記ケースは、前記外側面に対向する対向壁部を有し、
前記対向壁部は、平面視で内側に突出し、前記切欠部に収容される凸部を有する、検出装置。 - リーダ装置から送信される信号の電力で起動し、前記歪センサによって検出される歪みに応じたデータを含む信号を放射する通信部をさらに含む、請求項1乃至16のいずれか1項に記載の検出装置。
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3151258A (en) * | 1960-12-10 | 1964-09-29 | Sonderegger Hans Conrad | Device for measuring the forces between components of an assembly |
JPS61145110U (ja) * | 1985-02-28 | 1986-09-08 | ||
JPS6230134U (ja) * | 1985-08-08 | 1987-02-23 | ||
JPH0575635U (ja) * | 1992-03-13 | 1993-10-15 | エヌオーケー株式会社 | 軸力センサ |
JPH095180A (ja) * | 1995-06-21 | 1997-01-10 | Nagatomo Shigeki | 軸力計 |
JP2002098603A (ja) * | 2000-09-27 | 2002-04-05 | Japan Science & Technology Corp | 供用中にセンサーのみの交換が可能なアンカー軸力計およびそのセンサーの交換方法 |
JP2002162300A (ja) * | 2000-11-22 | 2002-06-07 | Nsk Ltd | 軸受荷重測定用ロードセル |
CN112924073A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-06-08 | 同济大学 | 基于悬臂结构增大变形的应变式螺栓预紧力垫片传感器 |
JP2021169998A (ja) * | 2020-04-13 | 2021-10-28 | 中國氣動工業股▲ふん▼有限公司China Pneumatic Corporation | ボルト締付力感知座金 |
-
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Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3151258A (en) * | 1960-12-10 | 1964-09-29 | Sonderegger Hans Conrad | Device for measuring the forces between components of an assembly |
JPS61145110U (ja) * | 1985-02-28 | 1986-09-08 | ||
JPS6230134U (ja) * | 1985-08-08 | 1987-02-23 | ||
JPH0575635U (ja) * | 1992-03-13 | 1993-10-15 | エヌオーケー株式会社 | 軸力センサ |
JPH095180A (ja) * | 1995-06-21 | 1997-01-10 | Nagatomo Shigeki | 軸力計 |
JP2002098603A (ja) * | 2000-09-27 | 2002-04-05 | Japan Science & Technology Corp | 供用中にセンサーのみの交換が可能なアンカー軸力計およびそのセンサーの交換方法 |
JP2002162300A (ja) * | 2000-11-22 | 2002-06-07 | Nsk Ltd | 軸受荷重測定用ロードセル |
JP2021169998A (ja) * | 2020-04-13 | 2021-10-28 | 中國氣動工業股▲ふん▼有限公司China Pneumatic Corporation | ボルト締付力感知座金 |
CN112924073A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-06-08 | 同济大学 | 基于悬臂结构增大变形的应变式螺栓预紧力垫片传感器 |
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