デジタルトルクレンチのしくみ: センサーからディスプレイまで

デジタル トルク レンチは、加えられたトルクを電子的に測定し、結果を画面に表示します。一般的なひずみベースの設計では、レンチに負荷をかけると、検出素子に小さな弾性変形が生じます。ひずみゲージはその変形に反応して電気信号を生成し、電子機器がその信号を調整してデジタル化し、トルクの測定値に変換します。表示は、この測定プロセスの最終段階です。ターゲット設定、ライブ読み取り値、保持されたピークはさまざまな内容を表すことができるため、それぞれの値がどこから来たのかを理解することは、ツールが実際に何を示しているかを説明するのに役立ちます。

加えられたトルクがセンサー信号を生成する仕組み

工具内部の弾性変形

ハンドルに力を加えると、留め具の軸の周りにトルクが発生します。レンチ内では、その荷重によって、それを支える構造にも小さな変形が生じます。検出素子は動作範囲内で予測どおりに応答するように設計されており、機器の応答を加えられたトルクに関連付けることができます。

これは弾性変形です。荷重が取り除かれると、要素は元の形状に戻ろうとします。レンチが目に見えて曲がる必要があるという意味ではありません。測定に必要な動きは小さすぎて見えない場合があります。

機械的な配置は設計ごとに異なります。センサーは、ツールが荷重をどのように支え、感知するかに応じて、曲げまたはねじれのひずみに反応する場合があります。感知要素とゲージの配置はその機械設計に従っています。

ひずみゲージがその変形をどのように検出するか

接着されたひずみゲージは、その下の表面が伸びたり縮んだりすると電気抵抗が変化します。ゲージをブリッジ回路に配置すると、測定電子機器が小さな抵抗変化を電圧差として検出できるようになります。

ブリッジ出力は検出素子の負荷に応じて変化します。その応答を測定することで、電子機器は加えられたトルクを追跡できます。ゲージ自体は、変化を示すためのポインタや目に見える動きを必要としません。

この時点で、ツールは負荷に対して電気的に反応します。 N・mで表現される仕上がりの数値はまだありません。

電子機器が信号をデジタルデータに変換する仕組み

ブリッジの励起、増幅、フィルタリング

ブリッジベースのセンサーは、抵抗の変化によって測定可能な出力を生成できるように電気的励起を必要とします。結果として得られる信号は、測定システムの次の段階に適したものでなければなりません。

増幅により、小さな信号が測定に有用な範囲に収められます。フィルタリングは、結果に干渉する可能性のある電気ノイズなどの不要な信号成分を制御するのに役立ちます。これらの機能は励起とともに、センサー出力の変換を準備します。

これらは機能段階であり、必ずしも回路基板上の個別のコンポーネントである必要はありません。一部のデバイスは、集積回路内で複数の機能を組み合わせています。その実装には、応答速度とノイズに関する選択も含まれるため、鮮明な表示だけでは、基礎となる電子機器が負荷の変化をどのように処理するかがわかりません。

アナログからデジタルへの変換

アナログ - デジタル コンバーター (ADC) は、調整された電気信号を数値データとして表します。プロセッサはこれらのデータを使用してトルク値を計算し、表示を管理できます。

デジタル化により、測定結果を数値処理できるようになります。機器は連続測定を使用して、ライブ表示を更新したり、測定されたピークを保持したり、読み取り値を選択したターゲットと比較したりできます。コンバーターはデータを供給します。処理によって、それらのデータがどのように使用されるかが決まります。

デジタルデータがトルク測定値になる仕組み

センサー出力と既知のトルクの関係

コンバーターの出力は本質的にニュートン メートル単位の値ではありません。組み立てられた測定システムには、その電気的応答と既知のトルクとの関係が必要です。

この関係により、機器はセンサー出力の変化を指示トルクの変化に変換することができます。校正では、指定された条件下で機器の表示と基準値を比較します。調整が必要な場合は、別のアクションになります。単にキャリブレーションを実行するだけでは、機器は自動的に修正されません。

変換では、保存された係数または設計に適したその他の処理が使用される場合があります。どのような実装であっても、この関係は、ロードされた要素から指示に至るまで、完全な測定システムに適用されます。生のコンバーター数は、測定される量に関連する場合にのみ役立ちます。

ゼロオフセットと工学単位

測定システムにはオフセット、つまり意図した適用荷重がゼロの場合でも非ゼロ出力が存在する場合があります。ゼロ調整機能は、ツールの指示に従って、以降の読み取りに使用される基準を確立します。

ゼロ調整とキャリブレーションはさまざまな問題に対処します。無負荷ゼロを確立しても、機器がトルク範囲全体にわたって正しく読み取りを行っていることは証明されません。オフセットは開始点の誤差を表します。ゲインは応答のスケールを表します。開始点を修正するだけでは、測定スパン全体にわたる関係は確立されません。

機器がトルクを決定すると、その量を N・m や ft・lb などのサポートされている単位で表すことができます。単位を変更すると、数量の数値表現が変わります。関節に異なる物理的トルクが発生することはありません。

締め付け中および締め付け後のディスプレイの表示

ライブトルク、ピークトルクおよび目標設定

ターゲット設定は、操作のために入力される値です。ライブ読み取り値は、負荷の変化に応じて測定されたトルクを表します。ピーク読み取り値には、機器の定義された測定サイクル中に取得された最高測定値が保持されます。

これらの値はさまざまな目的に役立ちます。ターゲットは、どの値が選択されたかをオペレーターに伝えます。このトルクがすでに適用されているという証拠ではありません。保持されたピークは力を減らした後も目に見えるままですが、追跡表示は変化する測定値に従います。

ユーバーの ラチェットデジタルトルクレンチ に、PEAK モードと TRACK モード、P0 ～ P9 のトルク プリセット、および聴覚および視覚的なターゲット アラートを示します。これらの機能は、ツールが測定情報をどのように表示および使用するかを説明します。アラートは、加えられた力の自動停止として解釈されるべきではありません。

YouBar をレビューするとき デジタルトルクレンチのラインナップ、これらの表示機能を操作に必要な情報と一致させます。公開されている仕様を超える要件については、 測定と表示の要件について話し合う 特定のモデルの場合。