JP2734495B2 - 6-axis load cell - Google Patents
6-axis load cellInfo
- Publication number
- JP2734495B2 JP2734495B2 JP4215045A JP21504592A JP2734495B2 JP 2734495 B2 JP2734495 B2 JP 2734495B2 JP 4215045 A JP4215045 A JP 4215045A JP 21504592 A JP21504592 A JP 21504592A JP 2734495 B2 JP2734495 B2 JP 2734495B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- load cell
- rods
- rod
- axis load
- axis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】振動試験装置や運動性試験用シミ
ュレータ等に用いるための、6軸ロードを同時に計測す
ることのできるロードセルに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a load cell capable of simultaneously measuring six-axis loads, for use in a vibration test apparatus, a simulator for testing mobility, and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】図6は従来の振動試験装置の断面図であ
る。図において、7は振動台、8はシリンダ、9は同シ
リンダの中に装着されている油圧ピストンである。シリ
ンダ8と油圧ピストン9は、振動台7を支えると共に、
同振動台に加振力を加える加振装置を構成している。1
2は供試体、20は振動台7上で同供試体を支えるロー
ドセル、21および21′はロードセル20の側面に貼
付けられた抵抗線式ひずみゲージである。2. Description of the Related Art FIG. 6 is a sectional view of a conventional vibration test apparatus. In the figure, reference numeral 7 denotes a vibration table, 8 denotes a cylinder, and 9 denotes a hydraulic piston mounted in the cylinder. The cylinder 8 and the hydraulic piston 9 support the shaking table 7 and
A vibration device for applying a vibration force to the vibration table is configured. 1
Reference numeral 2 denotes a test specimen, reference numeral 20 denotes a load cell supporting the test specimen on the vibrating table 7, and reference numerals 21 and 21 'denote resistance wire strain gauges attached to the side surfaces of the load cell 20.
【0003】この装置は供試体12に加振力を加えてそ
の反力の計測を行ったり、供試体として回転機械などの
振動する機械を用い、その機械が発生する力や起振力を
測定するためのものであり、ロードセル20によって上
記の振動や起振力が検知される。通常、従来のロードセ
ルではその軸方向とねじり方向の2軸方向のロードしか
計測することができない。This apparatus applies a vibrating force to a specimen 12 to measure a reaction force thereof, or uses a vibrating machine such as a rotary machine as a specimen to measure a force or a vibrating force generated by the machine. The vibration and the vibrating force are detected by the load cell 20. Normally, a conventional load cell can only measure loads in two axial directions, that is, the axial direction and the torsional direction.
【0004】抵抗線式ひずみゲージ21,21′をロー
ドセルの筒状部に複数個貼り付けることによって、軸方
向の偏荷重の計測を行い、3軸あるいは4軸のロードを
求めることは可能であるが、ゲージのピッチ誤差などに
よって精度に大きな影響が出てくる。[0004] By attaching a plurality of resistance wire type strain gauges 21 and 21 'to the cylindrical portion of the load cell, it is possible to measure the axial eccentric load and determine the triaxial or quadriaxial load. However, there is a great influence on accuracy due to gauge pitch errors and the like.
【0005】いずれにしても、従来は、1個のロードセ
ルで直交3軸X,Y,Z方向の力Fx,Fy,Fzと、
これらの軸まわりのねじりモーメントMx,My,Mz
の6軸ロードを同時に計測することはできなかったの
で、実際には複数個のロードセルを組み合せたり、2種
類のロードセルを用いて、2回に分けて計測するなどし
て、6軸ロードを計測していた。[0005] In any case, conventionally, forces Fx, Fy, and Fz in three orthogonal X, Y, and Z directions are obtained by one load cell.
Torsional moments Mx, My, Mz around these axes
It was not possible to measure the 6-axis load at the same time. Actually, the 6-axis load was measured by combining a plurality of load cells or measuring twice in two times using two types of load cells. Was.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は6軸に関する
力およびモーメント、すなわち直交3軸X,Y,Z方向
の力Fx,Fy,Fzとそれらの各軸まわりのねじりモ
ーメントMx,My,Mzを同時に精度良く計測するこ
とのできる6軸ロードセルを提供しようとするものであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to forces and moments about six axes, that is, forces Fx, Fy, Fz in three orthogonal X, Y, and Z directions, and torsional moments Mx, My, Mz around those axes. Is to provide a six-axis load cell capable of simultaneously measuring with high accuracy.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
したものであって、次の特徴を有する6軸ロードセルに
関するものである。 (1)互に平行に置かれた一対の円板、その両端が上記
一対の円板のそれぞれの外周付近に接続部材を介して結
合され隣り合うもの同士が互に反対側に傾斜している6
本のロッド、上記各ロッドに設けられたロッドのひずみ
を検出する手段、および上記円板と接続部材とロッドと
からなる構造物の幾何学的形状、寸法、各部の材料特性
から決められる定数行列を用いて上記ひずみ検出値から
直交3軸方向の力およびモーメントを算出する手段を備
えたこと。 (2)上記(1)項に記載の6軸ロードセルにおいて、
1個の支持部材に2本のロッドの各端部を取付けるよう
にしたこと。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems and relates to a six-axis load cell having the following features. (1) A pair of discs placed parallel to each other, both ends of which are connected to each other in the vicinity of the outer periphery of the pair of discs via a connecting member, and adjacent ones are inclined to opposite sides. 6
Book rod, means for detecting the strain of the rod provided on each of the rods, and a constant matrix determined from the geometric shape, dimensions, and material properties of the structure comprising the disk, the connecting member, and the rod Means for calculating forces and moments in three orthogonal axes directions from the detected strain values using (2) In the six-axis load cell according to the above (1),
Attach each end of two rods to one support member.
【0008】[0008]
(1)6軸のロードは、その方向が、すべて異なるた
め、6本のロッドに加わる力から、6軸のロードすなわ
ち直交3軸X,Y,Z方向の力Fx,Fy,Fz、およ
びそれぞれの軸まわりのモーメントMx,My,Mzを
6行6列定数行列を介して求めることができる。この行
列は円板、支持部材、ロッド等からなる構造物の幾何学
的形状、寸法で決まるもので、この定数は予め計算ある
いは実測によって求めておく。この計算はコンピュータ
を用いて行われる。コンピュータにおける処理では、ロ
ッドのひずみから6軸ロードが計算される。 (2)1個の支持部材に2本のロッドの各端部を取付け
ることによってロードセルをコンパクト化することがで
きる。(1) Since the directions of the six-axis loads are all different from each other, the six-axis loads, that is, the forces Fx, Fy, and Fz in the three orthogonal X, Y, and Z directions are calculated from the forces applied to the six rods. Can be obtained through a 6-by-6 constant matrix. This matrix is determined by the geometric shape and dimensions of a structure including a disk, a support member, a rod, and the like, and this constant is obtained in advance by calculation or actual measurement. This calculation is performed using a computer. In the processing by the computer, a six-axis load is calculated from the strain of the rod. (2) The load cell can be made compact by attaching each end of the two rods to one support member.
【0009】[0009]
【実施例】図1は本発明の一実施例の縦断面図、図2は
図1のA−A断面図である。図において、1は上部円
板、5は下部円板、2は上部円板および下部円板にそれ
ぞれ設けられている支持部材、3は同支持部材によって
上部円板と下部円板とを連結するロッド、4は同ロッド
を固定するナットである。11は各ロッドに貼付けてあ
るひずみゲージである。上記符号1〜5および11を付
した部分によって6軸ロードセルが構成される。上記以
外の部分は従来技術と同じである。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. In the drawing, 1 is an upper disk, 5 is a lower disk, 2 is a support member provided on the upper disk and the lower disk, and 3 is an upper disk and a lower disk connected by the same support member. Rods 4 and 4 are nuts for fixing the rod. Numeral 11 denotes a strain gauge attached to each rod. A 6-axis load cell is constituted by the parts denoted by the reference numerals 1 to 5 and 11. The other parts are the same as in the prior art.
【0010】このロードセルにおいては、上部円板1に
半球状で、2ヶ所にロッド3を連結するためのねじ穴を
有する支持部材2を3個取付け、同様に、下部円板5に
も3個の支持部材2を取付ける。支持部材2が上部円板
1と下部円板5で、千鳥状になるように配し、支持部材
2に設けられた穴にロッド3の両端を上下同時にねじ込
む。支持部材2およびロッド3のねじのねじ方向を互に
右左逆にすることによって、同時にねじ込むことが可能
である。ねじ込み後ナット4によりしっかりと固定す
る。各ロッドにはひずみゲージ11が貼付けられる。In this load cell, three support members 2 each having a hemispherical shape and having screw holes for connecting rods 3 at two positions are attached to the upper disk 1, and three support members 2 are similarly attached to the lower disk 5. Is mounted. The support member 2 is arranged in a staggered manner with the upper disc 1 and the lower disc 5, and both ends of the rod 3 are simultaneously screwed into holes provided in the support member 2 in the vertical direction. The screwing of the support member 2 and the rod 3 can be simultaneously performed by reversing the screw directions of the screws to the right and left. After screwing, it is fixed firmly by nut 4. A strain gauge 11 is attached to each rod.
【0011】本実施例では、このロードセルを振動台7
に取付け、その上側に供試体が取付けてある。振動台7
は油圧ピストン9とシリンダ8とにより加振される。ロ
ードセル上部円板1に取付けられている供試体12の加
振時の反力がロードセル上部円板1、支持部材2を経
て、ロッド3に伝えられる。6本のロッドに貼付けたひ
ずみゲージ11によって計測される各ロッドに作用する
力から、6軸ロードが計算によって求められる。計算の
方法は次の通りである。In the present embodiment, this load cell is
, And the specimen is mounted above it. Shaking table 7
Is vibrated by the hydraulic piston 9 and the cylinder 8. The reaction force of the specimen 12 attached to the load cell upper disk 1 at the time of excitation is transmitted to the rod 3 via the load cell upper disk 1 and the support member 2. From the forces acting on each rod measured by the strain gauges 11 attached to the six rods, a six-axis load is calculated. The calculation method is as follows.
【0012】6軸のロードは、その方向が、すべて異な
るため、6本のロッドに加わる力から、6軸のロードを
求めることができる。すなわち、直交するX,Y,Z軸
方向の力をFx,Fy,Fzとし、それぞれの軸まわり
のモーメントをMx,My,Mzとし、6本のロッドが
受ける力をR1 〜R6 で表わすと、6軸ロードは次式で
表される。Since the directions of the six-axis loads are all different, the six-axis loads can be obtained from the forces applied to the six rods. That is, the forces in the orthogonal X, Y, and Z axis directions are Fx, Fy, and Fz, the moments around the respective axes are Mx, My, and Mz, and the forces received by the six rods are represented by R 1 to R 6 . And the 6-axis load is expressed by the following equation.
【0013】[0013]
【数1】 (Equation 1)
【0014】上式において、‖a‖は、ロードセルの幾
何学的な形状寸法で決まる6×6個の定数行列である。
この定数を予め計算あるいは、実測による較正データと
して求めておくことによってR1 〜R6 の計測によっ
て、コンピュータの助けを借りて6軸のロードFx,F
y,Fz,Mx,My,Mzを同時に求めることができ
る。In the above equation, {a} is a 6 × 6 constant matrix determined by the geometric shape and size of the load cell.
By calculating these constants in advance or as calibration data by actual measurement, by measuring R 1 to R 6 , the load Fx, F of six axes is assisted by a computer.
y, Fz, Mx, My, and Mz can be obtained simultaneously.
【0015】図3は上記実施例における、コンピュータ
を利用した6軸ロード算出のフローチャートである。図
において、S1 〜S6 は各ひずみゲージから出力される
検知信号である。最近のコンピュータでは、A/D変
換、マルチプレクサー、演算、表示、場合によってはコ
ントロール出力信号までをコンピュータで求めてしまう
例もある。図3はある程度簡単化して表現したものであ
るが、実際には、S1 〜S6 以外にも多くの信号を収録
処理するものである。FIG. 3 is a flow chart of a six-axis load calculation using a computer in the above embodiment. In the figure, S 1 to S 6 are detection signals output from each strain gauge. In recent computers, there are cases in which the computer obtains the A / D conversion, the multiplexer, the operation, the display, and even the control output signal in some cases. FIG. 3 is a somewhat simplified representation, but in actuality, many signals are recorded and processed in addition to S 1 to S 6 .
【0016】図4は本発明の他の実施例のロードセルの
縦断面図、図5は同実施例の横断面図である。この実施
例は、大きい直径の上部円板1A、および下部円板5A
を備えた6軸ロードセルに関するもので、支持部材2A
を、上部円板1A、下部円板5Aそれぞれ6個配置した
ものである。このようにすることによって、上部円板1
Aや下部円板5Aの直径が大きい場合でも、ロッド3A
は長くなることはないので、圧縮荷重作用時の座屈強度
を下げることがない。したがって、ひずみゲージ11を
貼り付け、応力を利用してここに加わる荷重を計測した
時でも、精度が下がることがない。また、6軸ロードセ
ル全体の剛性が大幅に小さくなることも回避される。本
実施例における6軸ロード算出手順および効果は第1の
実施例と同じであるから説明を省略する。FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a load cell according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a transverse sectional view of the same embodiment. This embodiment consists of a large diameter upper disc 1A and a lower disc 5A.
And a support member 2A.
Are arranged on the upper disk 1A and the lower disk 5A, respectively. By doing so, the upper disk 1
A and even if the diameter of the lower disk 5A is large, the rod 3A
Does not become long, so that the buckling strength when compressive load is applied is not reduced. Therefore, even when the strain gauge 11 is attached and the load applied thereto is measured using the stress, the accuracy does not decrease. Also, it is possible to prevent the rigidity of the entire six-axis load cell from being significantly reduced. Since the procedure and effects of calculating the six-axis load in the present embodiment are the same as those in the first embodiment, the description is omitted.
【0017】[0017]
【発明の効果】本発明の6軸ロードセルにおいては、互
に平行に置かれた一対の円板、その両端が上記一対の円
板のそれぞれの外周付近に接続部材を介して結合され隣
り合うもの同士が互に反対側に傾斜している6本のロッ
ド、上記各ロッドに設けられたロッドのひずみを検出す
る手段、および上記円板と接続部材とロッドとからなる
構造物の幾何学的形状、寸法、各部の材料特性から決め
られる定数行列を用いて上記ひずみ検出値から直交3軸
方向の力およびモーメントを算出する手段を備えている
ので、直交3軸に関する力とモーメント、すなわち6軸
のロードを、同時に精度良く計測することができる。According to the six-axis load cell of the present invention, a pair of disks placed in parallel with each other, and both ends of which are connected to each other in the vicinity of the outer periphery of the pair of disks via a connecting member and are adjacent to each other. Six rods which are inclined to the opposite sides to each other, means for detecting the strain of the rod provided on each of the rods, and the geometrical shape of the structure comprising the disk, the connecting member and the rods , Dimensions, and means for calculating the forces and moments in the three orthogonal directions from the detected strain values using a constant matrix determined from the material characteristics of each part. The load can be measured with high accuracy at the same time.
【図1】本発明の一実施例の縦断面図。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of one embodiment of the present invention.
【図2】図1のA−A断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
【図3】同実施例におけるコンピュータを利用した6軸
ロード算出フローチャート。FIG. 3 is a flowchart of a six-axis load calculation using a computer in the embodiment.
【図4】本発明の他の実施例の縦断面図。FIG. 4 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the present invention.
【図5】同実施例の横断面図。FIG. 5 is a transverse sectional view of the embodiment.
【図6】従来の振動試験装置の縦断面図。FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a conventional vibration test apparatus.
1 上部円板 2 支持部材 3 ロッド 4 ナット 5 下部円板 7 振動台 8 シリンダ 9 油圧シリンダ 11 ひずみゲージ 12 供試体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Upper disk 2 Support member 3 Rod 4 Nut 5 Lower disk 7 Shaking table 8 Cylinder 9 Hydraulic cylinder 11 Strain gauge 12 Specimen
Claims (2)
端が上記一対の円板のそれぞれの外周付近に接続部材を
介して結合され隣り合うもの同士が互に反対側に傾斜し
ている6本のロッド、上記各ロッドに設けられたロッド
のひずみを検出する手段、および上記円板と接続部材と
ロッドとからなる構造物の幾何学的形状、寸法、各部の
材料特性から決められる定数行列を用いて上記ひずみ検
出値から直交3軸方向の力およびモーメントを算出する
手段を備えたことを特徴とする6軸ロードセル。1. A pair of discs placed in parallel with each other, both ends of which are connected to each other in the vicinity of the outer periphery of the pair of discs via connecting members, and adjacent ones are inclined to opposite sides. Six rods, means for detecting the strain of the rod provided on each of the rods, and the geometrical shape, dimensions, and material properties of each part comprising the disk, the connecting member, and the rod. A six-axis load cell comprising means for calculating forces and moments in three orthogonal directions from the detected strain values using a constant matrix obtained.
て、1個の支持部材に2本のロッドの各端部を取付ける
ようにしたことを特徴とする6軸ロードセル。2. The six-axis load cell according to claim 1, wherein each end of two rods is attached to one support member.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4215045A JP2734495B2 (en) | 1992-08-12 | 1992-08-12 | 6-axis load cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4215045A JP2734495B2 (en) | 1992-08-12 | 1992-08-12 | 6-axis load cell |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0658830A JPH0658830A (en) | 1994-03-04 |
JP2734495B2 true JP2734495B2 (en) | 1998-03-30 |
Family
ID=16665846
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4215045A Expired - Lifetime JP2734495B2 (en) | 1992-08-12 | 1992-08-12 | 6-axis load cell |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2734495B2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001356060A (en) * | 2000-04-11 | 2001-12-26 | Nissho Denki Kk | Method and system for evaluating dynamic mechanical characteristic of memory medium driver |
KR100347334B1 (en) * | 2000-11-28 | 2002-08-07 | 김갑순 | precision 6-axis force/moment sensor |
DE20320215U1 (en) * | 2002-10-18 | 2004-04-01 | FEMBÖCK Automotive GmbH | Test bench for motor vehicles |
JP4389001B1 (en) * | 2009-01-06 | 2009-12-24 | 有限会社レプトリノ | Force sensor and motion sensor |
CN109668670B (en) * | 2019-02-15 | 2020-11-24 | 上海交大临港智能制造创新科技有限公司 | Six-dimensional force sensor |
-
1992
- 1992-08-12 JP JP4215045A patent/JP2734495B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0658830A (en) | 1994-03-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4488441A (en) | Apparatus for simultaneous measurement of mutually perpendicular forces and moments | |
JP5496421B2 (en) | Apparatus and test method for static characteristics of full load of bolt joint surface unit | |
Ballo et al. | Advances in force and moments measurements by an innovative six-axis load cell | |
JPS5918645B2 (en) | Force and moment sensing device | |
Karabay | Design criteria for electro-mechanical transducers and arrangement for measurement of strains due to metal cutting forces acting on dynamometers | |
EP0244173A2 (en) | Improvements in dynamometers | |
JP3710432B2 (en) | Compression spring characteristic testing method and apparatus | |
CN110220621A (en) | A kind of rail head of rail formula strain gauge for the detection of rail truck Super leaning load | |
US6349604B1 (en) | Parallel type six-axes force-moment measuring apparatus | |
JP2734495B2 (en) | 6-axis load cell | |
CN110967264A (en) | Dynamic-static coupling loading test system based on lever principle | |
WO2021082622A1 (en) | Comparison-based six-dimensional force sensor calibration device, and calibration method | |
RU2113373C1 (en) | Device for towing tests of ship model in model testing basin | |
EP3295141B1 (en) | Multi axis load cell body | |
JP2001033371A (en) | Biaxial material-testing machine | |
Krouglicof et al. | Development of a mechanically coupled, six degree-of-freedom load platform for biomechanics and sports medicine | |
Sung et al. | An experimental study on the nonlinear elastodynamic response of linkage mechanisms | |
KR20080016995A (en) | Platform balance | |
JP2810146B2 (en) | Loading test equipment | |
US3213679A (en) | Torque table | |
JP2002202212A (en) | Low torque transducer and torque measuring device using the same | |
CN107588918A (en) | A kind of test crossbeam fastens the experimental provision for connecing joint portion dynamic characteristic | |
JP3008301B2 (en) | RC or SRC column-beam joint mechanical properties tester | |
KR100397841B1 (en) | A Fracture Toughness Measuring Device Of Specimen Using Tri-axial Load Cell | |
CN112763318A (en) | Metal material residual stress simulation test device and method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19971118 |