JP2000304632A - Main body for load cell, and load cell using it - Google Patents
Main body for load cell, and load cell using itInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、荷重計に用いられ
るロードセル用本体及びそれを用いたロードセルに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a load cell body used for a load cell and a load cell using the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】弾性体のひずみの変化から荷重を検出す
る荷重計、いわゆるロードセルは、一般的には円筒また
は円柱の鋼材に抵抗線ひずみゲージを貼り付けてなり、
荷重を載荷して生ずるひずみを測定することによって、
該載荷荷重を計測できるようになっている。2. Description of the Related Art A load cell, a so-called load cell, which detects a load from a change in strain of an elastic body, is generally formed by attaching a resistance wire strain gauge to a cylindrical or cylindrical steel material.
By measuring the strain caused by loading the load,
The applied load can be measured.
【０００３】かかるロードセルは、載荷試験、疲労試
験、張力測定等に広く使用されているとともに、引張
型、圧縮型、両用のものなどさまざまなタイプのものが
市販されている。[0003] Such load cells are widely used in load tests, fatigue tests, tension measurements, and the like, and various types of load cells such as tension type, compression type, and dual type are commercially available.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、市販さ
れている従来のロードセルは、引張であれ圧縮であれ、
材軸方向にのみ荷重を作用させなければならないような
構造になっているものがほとんどである。However, conventional load cells that are commercially available, whether in tension or compression,
In most cases, the structure is such that a load must be applied only in the axial direction of the material.
【０００５】そのため、軸力方向荷重に加えてせん断力
を同時計測したい場合には、せん断力計測用のロードセ
ルが別途必要になることは言うに及ばず、図１１に示す
ように、軸力計測及び曲げモーメント計測用のロードセ
ル１、１の頭部にせん断力の一部が伝達されてしまうこ
とがないよう、試験体２との間に水平リニアガイド３を
設けるとともに、せん断力計測用のロードセル４の頭部
に鉛直力の一部が伝達されてしまうことがないよう、試
験体２との間に鉛直リニアガイド５を設けねばならず、
かくして計測のための準備がきわめて煩雑になるという
問題を生じていた。Therefore, when it is desired to simultaneously measure the shear force in addition to the load in the axial force direction, a load cell for measuring the shear force is required separately, as shown in FIG. In order to prevent a part of the shearing force from being transmitted to the heads of the load cells 1 and 1 for measuring the bending moment, a horizontal linear guide 3 is provided between the load cell 1 and the specimen 2 and the load cell for measuring the shearing force In order to prevent a part of the vertical force from being transmitted to the head of the test piece 4, a vertical linear guide 5 must be provided between the test piece 2 and the test piece 2.
Thus, there has been a problem that the preparation for measurement becomes extremely complicated.
【０００６】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、互いに異なる方向から作用する２以上の荷重
を同時に計測可能なロードセル用本体及びそれを用いた
ロードセルを提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and has as its object to provide a load cell body capable of simultaneously measuring two or more loads acting from different directions, and a load cell using the same. I do.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るロードセル用本体は請求項１に記載し
たように、ひずみゲージを貼付するための互いに平行で
ない少なくとも２以上の非鉛直面を有する弾性部材の頂
部に試験体を載せるための載荷板を取り付けてなるもの
である。In order to achieve the above object, a load cell main body according to the present invention has at least two non-parallel non-parallel surfaces for attaching a strain gauge. A loading plate for mounting a test body is mounted on the top of the elastic member having the following.
【０００８】また、本発明に係るロードセル用本体は、
前記弾性部材を逆Ｖ字状に開いた一対の脚板で構成する
とともに、該各脚板の下端に支持台座を設けたものであ
る。Further, the load cell body according to the present invention comprises:
The elastic member is constituted by a pair of leg plates opened in an inverted V shape, and a support base is provided at a lower end of each leg plate.
【０００９】また、本発明に係るロードセル用本体は、
前記脚板を奥行き方向が長くなるように構成するととも
に該奥行き方向に沿って鉛直スリットを設けたものであ
る。Further, the load cell main body according to the present invention comprises:
The leg plate is configured to be longer in the depth direction, and a vertical slit is provided along the depth direction.
【００１０】また、本発明に係るロードセル用本体は、
前記脚板を前記載荷板及び前記支持台座にピン接合した
ものである。[0010] The load cell body according to the present invention comprises:
The leg plate is pin-joined to the load plate and the support base.
【００１１】また、本発明に係るロードセル用本体は、
前記弾性部材を３以上のトラス脚で構成し、該トラス脚
の各周面をそれぞれ前記非鉛直面としたものである。Further, the load cell body according to the present invention comprises:
The elastic member is composed of three or more truss legs, and each peripheral surface of the truss legs is formed as the non-vertical surface.
【００１２】また、本発明に係るロードセルは請求項６
に記載したように、請求項１乃至請求項５のいずれか一
記載のロードセル用本体の前記非鉛直面にひずみゲージ
を貼り付けたものである。Further, the load cell according to the present invention is described in claim 6.
As described in the above item, a strain gauge is attached to the non-vertical surface of the load cell body according to any one of claims 1 to 5.
【００１３】本発明に係るロードセル用本体及びそれを
用いたロードセルにおいては、試験体からの荷重が載荷
板を介して弾性部材に作用し、該弾性部材の非鉛直面に
はその弾性に応じたひずみが発生するが、非鉛直面でひ
ずみを計測すれば、計測位置での傾斜角度が既知である
がゆえに該計測位置でのひずみを水平成分と鉛直成分に
分けることが可能となり、ひいては載荷板に作用してい
る荷重を水平成分と鉛直成分に分けて算出することがで
きる。また、載荷板に作用する荷重の自由度が複数、例
えば鉛直方向、水平二方向の計３自由度であったとして
も、その数に応じた非鉛直面にひずみゲージを貼り付け
て該非鉛直面でのひずみを計測すれば、各非鉛直面が互
いに平行でないがゆえに各自由度方向の荷重を算出する
ことができる。In the load cell body and the load cell using the same according to the present invention, the load from the test body acts on the elastic member via the loading plate, and the elastic member has a non-vertical surface corresponding to its elasticity. Although strain is generated, if strain is measured in a non-vertical plane, it is possible to divide the strain at the measurement position into a horizontal component and a vertical component because the inclination angle at the measurement position is known, and thus the loading plate Can be calculated separately for the horizontal component and the vertical component. Further, even if the degree of freedom of the load acting on the loading plate is plural, for example, a total of three degrees of freedom in a vertical direction and a horizontal direction, a strain gauge is attached to a non-vertical surface corresponding to the number of the non-vertical surfaces. , The loads in the respective degrees of freedom can be calculated because the non-vertical planes are not parallel to each other.
【００１４】具体的には、例えば鉛直方向と水平一方向
からのみ荷重が作用する場合には、互いに平行でない少
なくとも２つの非鉛直面を有する弾性部材を用いてロー
ドセル用本体を構成すればよいし、鉛直方向及び水平二
方向の３軸方向から荷重が作用する場合には、互いに平
行でない少なくとも３つの非鉛直面を有する弾性部材を
用いてロードセル用本体を構成すればよい。More specifically, for example, when a load is applied only from a vertical direction and a horizontal direction, the load cell main body may be configured using elastic members having at least two non-vertical surfaces that are not parallel to each other. When loads are applied from three axial directions, that is, a vertical direction and a horizontal direction, the load cell main body may be configured using elastic members having at least three non-vertical surfaces that are not parallel to each other.
【００１５】弾性部材は、非鉛直面におけるひずみゲー
ジの貼付位置でのひずみと載荷板に作用する作用荷重と
の関係を静的釣り合いによる方程式を解いたり場合によ
っては弾性部材をモデル化して応力解析を行ったりする
ことで求めるとともに、求められた関係を用いて計測ひ
ずみから作用荷重を算出することができる限り、どのよ
うに構成してもかまわない。例えば、円錐台（互いに平
行でない非鉛直面は無数）、三角錐台（互いに平行でな
い非鉛直面は３面）、四角錐台（互いに平行でない非鉛
直面は４面）などで構成することも可能である。For the elastic member, the relationship between the strain at the position where the strain gauge is attached on the non-vertical surface and the load acting on the load plate is solved by an equation based on static balance, and in some cases, the elastic member is modeled to perform a stress analysis. Or any other configuration as long as the applied load can be calculated from the measured strain using the obtained relationship. For example, a truncated cone (a myriad of non-parallel non-parallel surfaces), a truncated triangular pyramid (three non-parallel non-parallel surfaces), a truncated square pyramid (four non-parallel non-parallel surfaces), etc. It is possible.
【００１６】なお、弾性部材の非鉛直面は、ひずみゲー
ジを貼付可能であればよいのであって、必ずしも平面で
ある必要はなく、曲面でもよいことは言うまでもない。The non-vertical plane of the elastic member is only required to be able to attach a strain gauge, and need not necessarily be a plane, but may be a curved surface.
【００１７】ここで、かかる弾性部材を逆Ｖ字状に開い
た一対の脚板で構成するとともに、該各脚板の下端に支
持台座を設けたならば、一対の脚板の開き角度を変える
だけで、ロードセル用本体の鉛直剛性と水平剛性との比
率を、実際にロードセル用本体に作用する鉛直荷重と水
平荷重との比率に適した状態にすることが可能となり、
ロードセルを使用する際の汎用性が向上する。Here, if the elastic member is constituted by a pair of leg plates opened in an inverted V-shape and a support pedestal is provided at the lower end of each leg plate, it is only necessary to change the opening angle of the pair of leg plates. It is possible to make the ratio between the vertical rigidity and the horizontal rigidity of the load cell main body suitable for the ratio of the vertical load and the horizontal load actually acting on the load cell main body,
The versatility when using a load cell is improved.
【００１８】かかる構成において、前記脚板を奥行き方
向が長くなるように構成するとともに該奥行き方向に沿
って鉛直スリットを設けたならば、実際に荷重を載荷さ
せた時に奥行き方向の応力が生じにくくなる。そのた
め、計測ひずみと載荷板に作用する荷重との関係を、複
雑なモデルを考えずとも容易に求めることが可能とな
る。In this configuration, if the leg plate is configured to be longer in the depth direction and a vertical slit is provided along the depth direction, stress in the depth direction is less likely to be generated when a load is actually applied. . Therefore, the relationship between the measured strain and the load acting on the loading plate can be easily obtained without considering a complicated model.
【００１９】また、脚板と載荷板あるいは脚板と支持台
座とを剛接してもかまわないが、これらをピン接合した
ならば、脚板がトラス材となって曲げモーメントが作用
しなくなる。そのため、やはり計測ひずみと載荷板に作
用する荷重との関係を、複雑なモデルを考えずとも容易
に求めることが可能となる。The leg plate and the loading plate or the leg plate and the support pedestal may be rigidly connected. However, if these are joined by pins, the leg plate becomes a truss material and no bending moment acts. Therefore, the relationship between the measured strain and the load acting on the load plate can be easily obtained without considering a complicated model.
【００２０】一方、上述の弾性部材を３以上のトラス脚
で構成し、該トラス脚の各周面をそれぞれ前記非鉛直面
としたならば、各トラス脚同士の相対開き角度を変えた
り各トラス脚の断面積を変えるだけで、ロードセル用本
体の鉛直剛性と水平剛性との比率を、実際にロードセル
用本体に作用する鉛直荷重と水平荷重との比率に適した
状態にすることが可能となり、ロードセルを使用する際
の汎用性が向上する。また、トラス脚ゆえ曲げモーメン
トが作用しないので、計測ひずみと載荷板に作用する荷
重との関係を、複雑なモデルを考えずとも容易に求める
ことも可能となる。On the other hand, if the above-mentioned elastic member is composed of three or more truss legs, and each of the peripheral surfaces of the truss legs is the non-vertical plane, the relative opening angle between the truss legs can be changed or each truss leg can be changed. Just by changing the cross-sectional area of the legs, it is possible to make the ratio between the vertical rigidity and the horizontal rigidity of the load cell main body suitable for the ratio between the vertical load and the horizontal load actually acting on the load cell main body. The versatility when using a load cell is improved. Further, since no bending moment acts on the truss legs, the relationship between the measured strain and the load acting on the load plate can be easily obtained without considering a complicated model.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るロードセル用
本体及びそれを用いたロードセルの実施の形態につい
て、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実
質的に同一の部品等については同一の符号を付してその
説明を省略する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a load cell main body and a load cell using the same according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. It is to be noted that the same reference numerals are given to components and the like that are substantially the same as those in the conventional technology, and description thereof will be omitted.
【００２２】図１は、本実施形態に係るロードセル本体
である。同図でわかるように、本実施形態に係るロード
セル本体１１は、逆Ｖ字状に開いた弾性部材としての一
対の脚板１２、１２の下端に支持台座１３、１３を設け
るとともに、脚板１２、１２の頂部に試験体（図示せ
ず）を載せるための載荷板１４を取り付けて構成してあ
り、脚板１２の外面１５、１５は、それぞれひずみゲー
ジを貼付するための互いに平行でない非鉛直面として作
用する。FIG. 1 shows a load cell body according to the present embodiment. As can be seen from the figure, the load cell body 11 according to the present embodiment is provided with support pedestals 13, 13 at the lower ends of a pair of leg plates 12, 12 as elastic members that are opened in an inverted V-shape. A load plate 14 for mounting a test body (not shown) is mounted on the top of the base plate. The outer surfaces 15, 15 of the leg plates 12 act as non-parallel non-vertical surfaces for attaching strain gauges, respectively. I do.
【００２３】脚板１２、１２の開き角度、厚み及び材質
については、脚板１２のひずみをできるだけ高い精度で
計測することができるよう、載荷板１４を介して試験体
から受ける水平力や鉛直力の大きさあるいはその比率等
に応じて適宜定める。例えば、鉛直力が大きく水平力が
小さい場合であれば、脚板１２、１２の開き角度を小さ
くすることによって鉛直剛性を大きく水平剛性を小さく
すればよい。このようにすれば、いずれの方向の荷重に
ついても、十分な大きさのひずみを脚板１２に生じさせ
ることができる。具体例としては、開き角度を３０度、
厚みを８ｍｍとするとともに、ある程度ひずみを発生さ
せる必要がある関係上、材質を鋼材ではなくアルミ材と
することが考えられる。The opening angle, thickness and material of the leg plates 12, 12 are determined by the magnitude of the horizontal force and vertical force received from the test object via the loading plate 14 so that the strain of the leg plates 12 can be measured with as high accuracy as possible. Or the ratio is appropriately determined according to the ratio or the like. For example, when the vertical force is large and the horizontal force is small, the vertical rigidity may be increased and the horizontal rigidity may be decreased by reducing the opening angle of the leg plates 12 and 12. In this way, a sufficient amount of strain can be generated in the leg plate 12 for loads in any direction. As a specific example, the opening angle is 30 degrees,
Since it is necessary to set the thickness to 8 mm and to generate a certain amount of strain, it is conceivable that the material is aluminum instead of steel.
【００２４】なお、支持台座１３には、ロードセル本体
１１を据付固定するためのボルト孔１６を形成してある
とともに、載荷板１４には試験体との連結を図るための
ボルト穴１７を形成してある。The support pedestal 13 has a bolt hole 16 for mounting and fixing the load cell body 11, and the loading plate 14 has a bolt hole 17 for connection with a test piece. It is.
【００２５】図２は本実施形態に係るロードセル２１、
２２をそれぞれ示したものである。同図でわかるよう
に、本実施形態に係るロードセル２１、２２は、ロード
セル用本体１１の脚板１２、１２の外面１５、１５にひ
ずみゲージ２０を貼付して構成してある。なお、同図
(b)のロードセル２２では、ひずみゲージ２０を片面に
つき３ヶ所ずつ貼付してあるが、これは、計測点を増や
してその精度を高めるためである。FIG. 2 shows a load cell 21 according to this embodiment.
22 respectively. As can be seen from the figure, the load cells 21 and 22 according to the present embodiment are configured by attaching a strain gauge 20 to the outer surfaces 15 and 15 of the leg plates 12 and 12 of the load cell main body 11. The same figure
In the load cell 22 of (b), the strain gauges 20 are attached at three places on one side, in order to increase the number of measurement points and improve the accuracy.
【００２６】本実施形態に係るロードセル用本体１１及
びそれを用いたロードセル２１、２２においては、ボル
ト孔１６を利用してロードセル２１等を据え付けるとと
もに載荷板１４の上に試験体を載せて固定し、次いで、
該試験体に静的若しくは動的荷重を作用させる。なお、
かかる載荷試験では、試験体の脚部、すなわち載荷板１
４には、鉛直力と水平力の両方が試験体から作用するも
のとする。In the load cell main body 11 according to the present embodiment and the load cells 21 and 22 using the same, the load cell 21 and the like are installed using the bolt holes 16, and the test piece is mounted and fixed on the load plate 14. And then
A static or dynamic load is applied to the specimen. In addition,
In such a loading test, the legs of the specimen, that is, the loading plate 1
For 4, both vertical and horizontal forces are applied from the specimen.
【００２７】かかる載荷試験では、試験体からの荷重、
すなわち水平力ＰH及び鉛直力ＰVは、図３に示すように
載荷板１４を介して弾性部材である脚板１２、１２に作
用し、該脚板の非鉛直面である外面１５、１５にその弾
性に応じたひずみε1、ε2が発生する。In such a loading test, the load from the test specimen,
That is, the horizontal force P H and the vertical force P V act on the leg plates 12, 12 which are elastic members via the loading plate 14 as shown in FIG. Strain ε 1 and ε 2 corresponding to elasticity are generated.
【００２８】ここで、非鉛直面である脚板１２の外面１
５に貼付されたひずみゲージ２０でひずみε1、ε2を計
測すれば、計測位置が非鉛直面であってその傾斜角度が
既知であるがゆえに計測位置でのひずみを水平成分と鉛
直成分に分けることができるとともに、静的釣り合い条
件から、脚板１２の断面積等を用いて水平力ＰH及び鉛
直力ＰVを算出することができる。すなわち、Here, the outer surface 1 of the leg plate 12 which is a non-vertical surface
When the strain ε 1 and ε 2 are measured by the strain gauge 20 attached to 5, the measurement position is a non-vertical surface, and the inclination angle is known, so that the strain at the measurement position is converted into a horizontal component and a vertical component. The horizontal force P H and the vertical force P V can be calculated from the static equilibrium condition using the cross-sectional area of the leg plate 12 and the like. That is,
【００２９】ＰV＝―ｔＢＥｋv（ε1＋ε2）sinθP V = −tBEk v (ε 1 + ε 2 ) sin θ
【００３０】ＰH＝ ｔＢＥｋh（ε1―ε2）cosθ[0030] P H = tBEk h (ε 1 -ε 2) cosθ
【００３１】ここで、ｔは脚板１２の厚み、Ｂは脚板１
２の奥行き長さ、Ｅは脚板１２のヤング係数、θは脚板
１２の水平面に対する傾斜角度、ｋv、ｋhは、製作誤
差、奥行き方向応力の影響、脚板１２の曲げの影響等を
取り除くための較正係数である。なお、較正係数は、既
知の載荷荷重を載荷板１４に作用させてひずみを計測
し、そのときの載荷荷重とひずみの大きさとの関係から
定めることができる。Here, t is the thickness of the leg plate 12, B is the leg plate 1
2 the depth length, the Young's modulus of E leg plate 12, the inclination angle with respect to the horizontal plane of θ leg plate 12, k v, k h is manufacturing error, the influence of the depth direction stress, to remove the influence of the bending of the leg plate 12 Is a calibration coefficient. The calibration coefficient can be determined by applying a known load to the loading plate 14 to measure the strain, and determining the relationship between the load and the magnitude of the strain at that time.
【００３２】図４は、本実施形態に係るロードセル２１
を擁壁をモデル化したＲＣ試験体３５、３５の振動試験
に適用した例を示したものである。同図でわかるよう
に、かかる振動試験では、振動台３４の上にせん断土槽
３１を設置するとともにその底面に鋼板３７を敷いてロ
ードセル２１を据え付け、該ロードセルの上にＲＣ試験
体３５のフーチング３６を載せて固定する一方、ＲＣ試
験体３５の両側に基盤をモデル化したソイルモルタル３
２と表層地盤をモデル化した砂３３とを順次積層充填し
てある。FIG. 4 shows a load cell 21 according to this embodiment.
Is an example in which is applied to a vibration test of RC test bodies 35, 35 in which a retaining wall is modeled. As can be seen from the figure, in such a vibration test, the shear cell 31 is set on the shaking table 34, and the steel plate 37 is laid on the bottom surface of the tank 31 to mount the load cell 21 thereon. 36 is mounted and fixed, while the soil mortar 3 modeling the base is placed on both sides of the RC specimen 35.
2 and sand 33 modeling the surface layer are sequentially stacked and filled.
【００３３】このような状況下で振動台３４を同図矢印
方向に振動させると、ＲＣ試験体３５には表層地盤３３
からの水平力が作用し、ロードセル２１、２１には、同
図(b)に示すようにＲＣ試験体３５のフーチング３６を
介して水平力ＰH1及び鉛直力ＰV1、水平力ＰH2及び鉛直
力ＰV2がそれぞれ作用する。In this situation, when the shaking table 34 is vibrated in the direction of the arrow shown in FIG.
, The horizontal force P H1 and the vertical force P V1 , the horizontal force P H2, and the vertical force are applied to the load cells 21 and 21 via the footing 36 of the RC specimen 35 as shown in FIG. Each of the forces P V2 acts.
【００３４】かかる水平力及び鉛直力を上述した手順で
求めれば、フーチング３６の底面に生じている軸力Ｎ、
せん断力Ｓ及び曲げモーメントＭを、それぞれWhen the horizontal force and the vertical force are obtained by the above-described procedure, the axial force N generated on the bottom surface of the footing 36
The shear force S and the bending moment M are respectively
【００３５】Ｎ＝ＰV1＋ＰV2 N = P V1 + P V2
【００３６】Ｓ＝ＰH1＋ＰH2 S = P H1 + P H2
【００３７】Ｍ＝（ＰV1―ＰV2）・l／２M = (P V1 -P V2 ) · l / 2
【００３８】として求めることができる。Can be obtained as
【００３９】図５は、本実施形態に係るロードセル２１
をＲＣ高架橋をモデル化したＲＣ試験体４１の静的載荷
試験に適用した例を示したものである。同図でわかるよ
うに、かかる静的試験では、据え付けられたロードセル
２１の上にＲＣ試験体４１のフーチングを載せて固定し
てある。また、ＲＣ試験体４１の柱部分での断面力を計
測するため、該柱部分にロードセル２１を挟み込んであ
る。なお、断面力計測用のロードセル２１を設置する場
合には、それが設置されたことによってＲＣ試験体４１
の弾性挙動に変化が生じることがないよう、ＲＣ試験体
４１にしっかりと固定したり、ロードセル２１の剛性を
コンクリートに合わせたりといった工夫を施すのが望ま
しい。FIG. 5 shows a load cell 21 according to this embodiment.
Is an example in which is applied to a static loading test of an RC test body 41 that models an RC viaduct. As can be seen from the figure, in such a static test, the footing of the RC test body 41 is placed and fixed on the installed load cell 21. Further, in order to measure the cross-sectional force at the column portion of the RC test body 41, the load cell 21 is sandwiched between the column portions. When the load cell 21 for measuring the sectional force is installed, the RC test body 41
It is desirable to take measures such as firmly fixing the RC test body 41 and adjusting the rigidity of the load cell 21 to concrete so that no change occurs in the elastic behavior of the load cell 21.
【００４０】このような状況下でＲＣ試験体４１の梁部
分に水平荷重を載荷すると、フーチング底面に設置され
た２つのロードセル２１、２１には、上述の振動試験と
同様、やはり水平力ＰH1及び鉛直力ＰV1、水平力ＰH2及
び鉛直力ＰV2がそれぞれ作用するので、フーチング底面
に生じている軸力Ｎ、せん断力Ｓ及び曲げモーメントＭ
を同様の手順で演算すればよい。柱部分に挟み込んだロ
ードセル２１についても同様である。Under these circumstances, when a horizontal load is applied to the beam portion of the RC test body 41, the two load cells 21, 21 installed on the bottom surface of the footing have a horizontal force P H1 similarly to the vibration test described above. And the vertical force P V1 , the horizontal force P H2, and the vertical force P V2 act, respectively, so that the axial force N, the shear force S, and the bending moment M generated on the footing bottom surface.
May be calculated in a similar procedure. The same applies to the load cell 21 sandwiched between the pillar portions.
【００４１】以上説明したように、本実施形態に係るロ
ードセル用本体１１及びそれを用いたロードセル２１、
２２によれば、計測位置が非鉛直面であってその傾斜角
度が既知であるがゆえに計測位置でのひずみを水平成分
と鉛直成分に分けることが可能となり、載荷板１４に作
用している荷重を水平成分と鉛直成分に分けて算出する
ことが可能となる。As described above, the load cell main body 11 according to the present embodiment and the load cell 21 using the same,
According to No. 22, since the measurement position is a non-vertical plane and its inclination angle is known, it is possible to divide the strain at the measurement position into a horizontal component and a vertical component, and the load acting on the loading plate 14 Can be calculated separately for a horizontal component and a vertical component.
【００４２】また、載荷板１４に作用する荷重の自由度
が鉛直方向及び水平方向の計２自由度であっても、その
自由度に対応するように、互いに平行でない一対の脚板
１２、１２の非鉛直面１５、１５にそれぞれひずみゲー
ジ２０を貼り付けて該非鉛直面でのひずみを計測するよ
うにしたので、各自由度での荷重を特定することが可能
となる。Even if the degree of freedom of the load acting on the loading plate 14 is a total of two degrees of freedom in the vertical direction and the horizontal direction, the pair of leg plates 12, 12 which are not parallel to each other, correspond to the degrees of freedom. Since the strain gauge 20 is attached to each of the non-vertical surfaces 15 and 15 to measure the strain in the non-vertical surface, it is possible to specify the load at each degree of freedom.
【００４３】したがって、水平力と鉛直力の両方が作用
するような場合において、従来のようにリニアガイド
３、５のような複雑な治具を使用することなく、しかも
単一のロードセルで鉛直力及び水平力の同時計測を行う
ことが可能となる。Therefore, when both the horizontal force and the vertical force act, the vertical force can be obtained by a single load cell without using a complicated jig such as the linear guides 3 and 5 as in the related art. And the horizontal force can be measured simultaneously.
【００４４】また、本実施形態に係るロードセル用本体
１１及びそれを用いたロードセル２１、２２によれば、
弾性部材を逆Ｖ字状に開いた一対の脚板１２、１２で構
成するとともに、該各脚板の下端に支持台座１３、１３
を設けるようにしたので、一対の脚板１２、１２の開き
角度を変えるだけで、ロードセル用本体１１の鉛直剛性
と水平剛性との比率を、実際にロードセル用本体に作用
する鉛直荷重と水平荷重との比率に適した状態にするこ
とが可能となり、ロードセルを使用する際の汎用性が向
上する。According to the load cell main body 11 and the load cells 21 and 22 using the same according to the present embodiment,
The elastic member is composed of a pair of leg plates 12 and 12 opened in an inverted V shape, and support pedestals 13 and 13 are provided at the lower ends of the leg plates.
Is provided, the ratio between the vertical rigidity and the horizontal rigidity of the load cell main body 11 can be changed by simply changing the opening angle of the pair of leg plates 12 and 12 with the vertical load and the horizontal load actually applied to the load cell main body. And the versatility in using the load cell is improved.
【００４５】本実施形態では、ロードセル２１の適用例
として説明した振動試験及び静的載荷試験において、フ
ーチングの底面にロードセル２１をそれぞれ２つずつ設
置したが、これは転倒モーメント（脚部での曲げモーメ
ント）を計測するためであり、軸力及びせん断力だけを
計測すればよいのであれば、ロードセル２１は１つで足
りる。In the present embodiment, in the vibration test and the static load test described as an application example of the load cell 21, two load cells 21 are respectively installed on the bottom surface of the footing. Moment), and if only the axial force and the shear force need to be measured, one load cell 21 is sufficient.
【００４６】また、本実施形態では特に言及しなかった
が、ロードセル用本体の奥行き方向長さが長い場合に
は、図６に示したように、該奥行き方向に沿って鉛直ス
リット５１を脚板１２に設けるようにしてもよい。Although not particularly mentioned in the present embodiment, when the length of the load cell body in the depth direction is long, as shown in FIG. 6, the vertical slit 51 is formed along the depth direction by the leg plate 12. May be provided.
【００４７】かかる構成によれば、実際に荷重を載荷さ
せた時に奥行き方向の応力が生じにくくなる。そのた
め、計測ひずみと載荷板に作用する荷重との関係を、複
雑なモデルを考えずとも容易に求めることが可能とな
る。According to this configuration, when a load is actually applied, a stress in the depth direction is less likely to be generated. Therefore, the relationship between the measured strain and the load acting on the loading plate can be easily obtained without considering a complicated model.
【００４８】また、本実施形態では特に言及しなかった
が、脚板１２に生じる曲げモーメントの影響が無視でき
ない場合には、図７に示すように、脚板１２の外面１５
のみならず、その裏面に該当する内面１８も非鉛直面と
するとともに、互いに直交する２枚のひずみゲージ２
０、２０を各面に貼り付け、計４枚のひずみゲージを用
いた４ゲージ法によって脚板１２の軸ひずみを計測する
ようにすればよい。Although not specifically mentioned in the present embodiment, when the effect of the bending moment generated on the leg plate 12 cannot be ignored, as shown in FIG.
Not only that, but also the inner surface 18 corresponding to the back surface is made non-vertical, and the two strain gauges 2 orthogonal to each other are used.
0 and 20 may be attached to each surface, and the axial strain of the leg plate 12 may be measured by a 4-gauge method using a total of four strain gauges.
【００４９】また、本実施形態では、載荷板１４と弾性
部材である脚板１２、１２及び脚板１２、１２と支持台
座１３とをそれぞれ剛接するものとしたが、これに代え
て図８に示すように、支持台座１３と脚板１２、１２と
をピン５３を介して連結するとともに、脚板１２、１２
と載荷板１４とをピン５４を介して連結するようにして
もよい。In the present embodiment, the loading plate 14 and the leg plates 12, 12 as elastic members, and the leg plates 12, 12, and the support pedestal 13 are rigidly contacted with each other. Instead, as shown in FIG. In addition, the support base 13 and the leg plates 12, 12 are connected via pins 53, and the leg plates 12, 12
And the loading plate 14 may be connected via a pin 54.
【００５０】かかる構成によれば、弾性部材である脚板
１２、１２がトラス材となって曲げモーメントが作用し
なくなり、計測ひずみと載荷板に作用する荷重との関係
を算出する際に曲げモーメントの影響を考慮する必要が
なくなる。According to this configuration, the leg plates 12, 12, which are elastic members, become truss members so that no bending moment acts thereon. When calculating the relationship between the measured strain and the load acting on the load plate, the bending moment of the leg is reduced. There is no need to consider the effects.
【００５１】また、本実施形態では、弾性部材を逆Ｖ字
状に開いた一対の脚板１２、１２で構成するようにした
が、本発明の弾性部材はかかる構成に限定されるもので
はなく、要は、ひずみゲージを貼付するための互いに平
行でない少なくとも２以上の非鉛直面を有していれば足
りる。Further, in this embodiment, the elastic member is constituted by the pair of leg plates 12 and 12 opened in an inverted V-shape. However, the elastic member of the present invention is not limited to such a structure. In short, it suffices to have at least two non-vertical surfaces that are not parallel to each other for attaching the strain gauge.
【００５２】図９は、かかる変形例を示したものであ
り、同図(a)に示したロードセル用本体６１は、支持台
座６２の上に弾性部材としての３本のトラス脚６３をピ
ン接合となるように立設するとともに、その頭部に載荷
板６４をやはりピン接合で連結し、支持台座６２にはボ
ルト孔１６を、載荷板６４にはボルト穴１７を設けて構
成してある。FIG. 9 shows such a modification. In the load cell main body 61 shown in FIG. 9A, three truss legs 63 as elastic members are pin-connected on a support base 62. The loading plate 64 is also connected to the head by pin bonding, and the support pedestal 62 is provided with the bolt holes 16 and the loading plate 64 is provided with the bolt holes 17.
【００５３】かかるロードセル用本体６１においては、
３本のトラス脚６３の周面が互いに平行でない非鉛直面
となるので、各周面に３つのひずみゲージ２０をそれぞ
れ貼り付けてロードセル６６を構成することができる。In the load cell main body 61,
Since the peripheral surfaces of the three truss legs 63 are non-vertical surfaces that are not parallel to each other, the load cell 66 can be configured by attaching three strain gauges 20 to each peripheral surface.
【００５４】そして、かかるロードセル用本体６１及び
ロードセル６６によれば、鉛直方向及び水平二方向の３
軸方向から荷重が作用する場合においてこれら３つの荷
重を同時計測することが可能となるほか、各トラス脚６
３同士の相対開き角度を変えたり各トラス脚６３の断面
積を変えるだけで、ロードセル用本体６１の鉛直剛性と
水平剛性との比率を、実際にロードセル用本体６１に作
用する鉛直荷重と水平荷重との比率に適した状態にする
ことが可能となり、ロードセル６６を使用する際の汎用
性が向上する。また、トラス脚ゆえ曲げモーメントが作
用しないので、計測ひずみと載荷板に作用する荷重との
関係を、複雑なモデルを考えずとも容易に求めることも
可能となる。According to the load cell main body 61 and the load cell 66, three in the vertical direction and the horizontal direction are used.
When a load is applied from the axial direction, these three loads can be measured simultaneously.
The ratio between the vertical rigidity and the horizontal rigidity of the load cell main body 61 can be determined by simply changing the relative opening angle between the three and the cross-sectional area of each truss leg 63. , And the versatility when using the load cell 66 is improved. Further, since no bending moment acts on the truss legs, the relationship between the measured strain and the load acting on the load plate can be easily obtained without considering a complicated model.
【００５５】図９(b)に示したロードセル用本体６７
は、トラス脚６３を４本とした以外は同図(a)のロード
セル用本体６１とほぼ同様であり、４本のトラス脚６３
の周面が互いに平行でない非鉛直面となるので、各周面
に４つのひずみゲージ２０をそれぞれ貼り付けてロード
セル６８を構成することができる。なお、ロードセル用
本体６７及びロードセル６８に関する作用効果は、ロー
ドセル用本体６１及びロードセル６６と同様であるので
ここではその説明を省略する。The load cell main body 67 shown in FIG.
Is substantially the same as the load cell main body 61 of FIG. 7A except that the number of the truss legs 63 is four.
Are non-vertical surfaces that are not parallel to each other, so that the load cells 68 can be configured by attaching four strain gauges 20 to each peripheral surface. The operation and effect of the load cell main body 67 and the load cell 68 are the same as those of the load cell main body 61 and the load cell 66, and therefore the description thereof is omitted here.
【００５６】図１０は、別の変形例を示したものであ
り、同図(a)に示したロードセル用本体７１は、支持台
座７２の上に弾性部材としての角錐台７３を立設すると
ともにその天端に載荷板７４を載せ、支持台座７２には
ボルト孔１６を、載荷板７４にはボルト穴１７を設けて
構成してある。FIG. 10 shows another modification. In the load cell main body 71 shown in FIG. 10A, a truncated pyramid 73 as an elastic member is erected on a support pedestal 72. The loading plate 74 is placed on the top end, the support base 72 is provided with a bolt hole 16, and the loading plate 74 is provided with a bolt hole 17.
【００５７】かかるロードセル用本体７１においては、
角錐台７３の４つの側面７５が互いに平行でない非鉛直
面となるので、これらのうち、３つの側面７５に３つの
ひずみゲージ２０をそれぞれ貼り付けてロードセル７６
を構成することができる。In the load cell main body 71,
Since the four side surfaces 75 of the truncated pyramid 73 are non-vertical surfaces that are not parallel to each other, the three strain gauges 20 are respectively attached to the three side surfaces 75 and the load cells 76 are attached.
Can be configured.
【００５８】そして、かかるロードセル用本体７１及び
ロードセル７６によれば、鉛直方向及び水平二方向の３
軸方向から荷重が作用する場合においてこれら３つの荷
重を同時計測することが可能となる。According to the load cell main body 71 and the load cell 76, three in the vertical direction and the horizontal direction are used.
When a load acts from the axial direction, these three loads can be measured simultaneously.
【００５９】また、同図(b)に示したロードセル用本体
８１は、支持台座８２の上に弾性部材としての円錐台８
３を立設するとともにその天端に載荷板８４を載せ、支
持台座８２にはボルト孔１６を、載荷板８４にはボルト
穴１７を設けて構成してある。The load cell main body 81 shown in FIG. 8B is provided with a truncated cone 8 as an elastic member on a support base 82.
The support plate 82 is provided with the bolt holes 16 and the load plate 84 is provided with the bolt holes 17.
【００６０】かかるロードセル用本体８１においても、
円錐台８３の周面８５の任意箇所が互いに平行でない非
鉛直面となるので、相異なる３つの箇所にひずみゲージ
２０をそれぞれ貼り付けてロードセル８６を構成するこ
とができる。In the load cell main body 81,
Since the arbitrary locations on the peripheral surface 85 of the truncated cone 83 are non-vertical surfaces that are not parallel to each other, the load cell 86 can be configured by attaching the strain gauges 20 to three different locations.
【００６１】そして、かかるロードセル用本体８１及び
ロードセル８６によれば、鉛直方向及び水平二方向の３
軸方向から荷重が作用する場合においてこれら３つの荷
重を同時計測することが可能となる。According to the load cell main body 81 and the load cell 86, the three in the vertical direction and the horizontal direction are used.
When a load acts from the axial direction, these three loads can be measured simultaneously.
【００６２】なお、ロードセル用本体７１、８１で非鉛
直面におけるひずみと載荷板における作用荷重との関係
を求めるにあたっては、例えば弾性部材である角錐台７
３や円錐台８３をモデル化した剛性マトリックスを用い
て載荷板での作用荷重を求めるようにすればよい。In determining the relationship between the strain in the non-vertical plane and the load acting on the load plate in the load cell bodies 71 and 81, for example, the truncated pyramid 7 which is an elastic member is used.
The load acting on the loading plate may be obtained using a rigid matrix that models the 3 and the truncated cone 83.
【００６３】[0063]
【発明の効果】以上述べたように、請求項１に係る本発
明のロードセル用本体及び請求項６に係るロードセルに
よれば、計測位置が非鉛直面であってその傾斜角度が既
知であるがゆえに計測位置でのひずみ、ひいては載荷板
に作用している荷重成分を水平成分と鉛直成分に分ける
ことが可能となるとともに、載荷板に作用する荷重の自
由度が複数であっても、その自由度に対応するように、
互いに平行でない非鉛直面にそれぞれひずみゲージを貼
り付けて該非鉛直面でのひずみを計測することにより、
各自由度での荷重を特定することが可能となる。したが
って、従来のように複数のロードセルを所定の治具を介
して複雑に組み合わせることなく、複数自由度の荷重を
単一のロードセルで同時計測することが可能となる。As described above, according to the load cell body of the present invention according to the first aspect and the load cell according to the sixth aspect, the measurement position is a non-vertical plane and the inclination angle thereof is known. Therefore, it is possible to divide the strain at the measurement position, and hence the load component acting on the load plate, into a horizontal component and a vertical component, and even if there are multiple degrees of freedom of the load acting on the load plate, the freedom To correspond to the degree,
By attaching a strain gauge to each non-vertical plane that is not parallel to each other and measuring the strain in the non-vertical plane,
The load at each degree of freedom can be specified. Therefore, it is possible to simultaneously measure loads with a plurality of degrees of freedom with a single load cell without complicatedly combining a plurality of load cells via a predetermined jig as in the related art.
【００６４】また、請求項２に係る本発明のロードセル
用本体によれば、一対の脚板の開き角度を変えるだけ
で、ロードセル用本体の鉛直剛性と水平剛性との比率
を、実際にロードセル用本体に作用する鉛直荷重と水平
荷重との比率に適した状態にすることが可能となり、ロ
ードセルを使用する際の汎用性が向上するという効果も
奏する。Further, according to the load cell main body of the present invention, the ratio between the vertical rigidity and the horizontal rigidity of the load cell main body can be determined by simply changing the opening angle of the pair of leg plates. This makes it possible to make the state suitable for the ratio between the vertical load and the horizontal load acting on the load cell, and the effect that the versatility when using the load cell is improved.
【００６５】また、請求項３に係る本発明のロードセル
用本体によれば、実際に荷重を載荷させた時に奥行き方
向の応力が生じにくくなり、計測ひずみと載荷板に作用
する荷重との関係を、複雑なモデルを考えずとも容易に
求めることが可能となるという効果も奏する。Further, according to the load cell body of the present invention according to the third aspect, when a load is actually applied, stress in the depth direction is less likely to occur, and the relationship between the measured strain and the load acting on the loading plate is reduced. Also, there is an effect that it is possible to easily obtain a model without considering a complicated model.
【００６６】また、請求項４に係る本発明のロードセル
用本体によれば、脚板がトラス材となって曲げモーメン
トが作用しなくなり、計測ひずみと載荷板に作用する荷
重との関係を、複雑なモデルを考えずとも容易に求める
ことが可能となるという効果も奏する。Further, according to the load cell main body of the present invention, the leg plate becomes a truss member and the bending moment does not act, and the relationship between the measured strain and the load acting on the load plate is complicated. There is also an effect that it is possible to easily obtain a model without considering a model.
【００６７】また、請求項５に係る本発明のロードセル
用本体によれば、各トラス脚同士の相対開き角度を変え
たり各トラス脚の断面積を変えるだけで、ロードセル用
本体の鉛直剛性と水平剛性との比率を、実際にロードセ
ル用本体に作用する鉛直荷重と水平荷重との比率に適し
た状態にすることが可能となり、ロードセルを使用する
際の汎用性が向上する。また、トラス脚ゆえ曲げモーメ
ントが作用しないので、計測ひずみと載荷板に作用する
荷重との関係を、複雑なモデルを考えずとも容易に求め
ることも可能となる。According to the load cell main body of the present invention, the vertical rigidity and the horizontal rigidity of the load cell main body can be changed only by changing the relative opening angle between the truss legs or the cross-sectional area of each truss leg. The ratio of the rigidity can be set to a state suitable for the ratio of the vertical load and the horizontal load actually acting on the load cell main body, and the versatility when using the load cell is improved. Further, since no bending moment acts on the truss legs, the relationship between the measured strain and the load acting on the load plate can be easily obtained without considering a complicated model.
【００６８】[0068]
【図１】本実施形態に係るロードセル用本体の図であ
り、(a)は全体斜視図、(b)は正面図。FIG. 1 is a view of a load cell main body according to an embodiment, wherein (a) is an overall perspective view and (b) is a front view.
【図２】本実施形態に係るロードセルの全体斜視図。FIG. 2 is an overall perspective view of a load cell according to the embodiment.
【図３】本実施形態に係るロードセル用本体及びそれを
用いたロードセルの作用を示した概念図。FIG. 3 is a conceptual diagram showing the operation of the load cell body according to the embodiment and the load cell using the same.
【図４】本実施形態に係るロードセルを振動試験に適用
した例を示した図。FIG. 4 is a diagram showing an example in which the load cell according to the embodiment is applied to a vibration test.
【図５】本実施形態に係るロードセルを静的載荷試験に
適用した例を示した図。FIG. 5 is a diagram showing an example in which the load cell according to the embodiment is applied to a static loading test.
【図６】変形例に係るロードセル用本体を示した図であ
り、(a)は平面図、(b)はＡ―Ａ線方向から見た側面図。6A and 6B are diagrams showing a load cell main body according to a modification, in which FIG. 6A is a plan view, and FIG. 6B is a side view as viewed in the direction of line AA.
【図７】変形例に係るロードセル用本体を示した正面
図。FIG. 7 is a front view showing a load cell main body according to a modification.
【図８】別の変形例に係るロードセル用本体を示した正
面図。FIG. 8 is a front view showing a load cell main body according to another modification.
【図９】別の変形例に係るロードセル用本体及びそれを
用いたロードセルを用いた全体斜視図。FIG. 9 is an overall perspective view using a load cell body according to another modification and a load cell using the same.
【図１０】別の変形例に係るロードセル用本体及びそれ
を用いたロードセルを用いた全体斜視図。FIG. 10 is an overall perspective view using a load cell main body according to another modification and a load cell using the same.
【図１１】従来技術におけるロードセルの使用形態を示
した正面図。FIG. 11 is a front view showing a usage form of a load cell in the related art.
１１ ロードセル用本体 １２ 脚板（弾性部材） １３ 支持台座 １４ 載荷板 １５ 脚板の外面（非鉛直
面） １８ 脚板の内面（非鉛直
面） ２０ ひずみゲージ ２１、２２ ロードセル ５１ 鉛直スリット ６１、６７ ロードセル用本体 ６２ 支持台座 ６３ トラス脚（弾性部材） ６４ 載荷板 ６６、６８ ロードセル ７１、８１ ロードセル用本体 ７２ 支持台座 ７３ 角錐台（弾性部材） ７４ 載荷板 ８２ 支持台座 ８３ 円錐台（弾性部材） ８４ 載荷板 ７５、８５ 非鉛直面 ７６、８６ ロードセルReference Signs List 11 Body for load cell 12 Leg plate (elastic member) 13 Support pedestal 14 Loading plate 15 Outer surface of leg plate (non-vertical surface) 18 Inner surface of leg plate (non-vertical surface) 20 Strain gauge 21, 22 Load cell 51 Vertical slit 61, 67 Main body for load cell 62 Support pedestal 63 Truss leg (elastic member) 64 Loading plate 66, 68 Load cell 71, 81 Load cell main body 72 Support pedestal 73 Pyramidal truncation (elastic member) 74 Loading plate 82 Support pedestal 83 Truncated cone (elastic member) 84 Loading plate 75 , 85 Non-vertical surface 76, 86 Load cell
Claims (6)
行でない少なくとも２以上の非鉛直面を有する弾性部材
の頂部に試験体を載せるための載荷板を取り付けてなる
ことを特徴とするロードセル用本体。1. A load cell main body comprising a load plate for mounting a test body mounted on a top of at least two non-parallel non-vertical elastic members for attaching a strain gauge.
脚板で構成するとともに、該各脚板の下端に支持台座を
設けた請求項１記載のロードセル用本体。2. The load cell body according to claim 1, wherein said elastic member is constituted by a pair of leg plates opened in an inverted V-shape, and a support base is provided at a lower end of each leg plate.
構成するとともに該奥行き方向に沿って鉛直スリットを
設けた請求項２記載のロードセル用本体。3. The load cell body according to claim 2, wherein the leg plate is configured to be longer in a depth direction, and a vertical slit is provided along the depth direction.
にピン接合した請求項２記載のロードセル用本体。4. The load cell body according to claim 2, wherein said leg plate is pin-joined to said load plate and said support base.
し、該トラス脚の各周面をそれぞれ前記非鉛直面とした
請求項１記載のロードセル用本体。5. The load cell main body according to claim 1, wherein the elastic member is formed of three or more truss legs, and each peripheral surface of the truss legs is the non-vertical surface.
のロードセル用本体の前記非鉛直面にひずみゲージを貼
り付けたことを特徴とするロードセル。6. A load cell, wherein a strain gauge is attached to the non-vertical surface of the load cell main body according to any one of claims 1 to 5.
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