JPH03137529A - 断線検知機能付き応力測定回路 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、ひずみゲージ回路によりひずみ応力を検出す
る応力？ｆＪｌ定回路に係り、特にひずみゲージ回路の
断線状態を検知可能な断線検知機能付き応力測定回路に
関する。

（従来の技術） 従来、この種の応力測定回路としては、例えば第５図に
示すようなものがある。即ち、同図において、１はひず
みゲージ２をブリッジ接続してなるひずみゲージ回路で
、その入力端子には図示しない定電圧電源からバイアス
電圧＋ｖｃ及び−ＶＣが印加されている。ひずみゲージ
回路１の検出電圧は増幅回路３を介して正電圧入力形の
Ａ／Ｄ変換回路４に与えられ、デジタル信号に変換され
てマイクロコンピュータ５に入力される。マイクロコン
ピュータ５はＡ／Ｄ変換回路４からのデジタル信号に基
づいてひずみ応力を演算して表示部６に出力するもので
ある。７は増幅器３の出力電圧が与えられる断線検知回
路で、マイナス側に大きくシフトした入力電圧を検知し
てマイクロコンピュータ５に検知信号を与える。マイク
ロコンピュータ５は、断線検知回路７からの検知信号に
基づいて断線報知回路８に警報信号を出力して動作させ
るようになっている。

このような構成によれば、ブリッジ接続されたひずみゲ
ージ２のうち何れかが断線した場合には、ひずみゲージ
回路１の検出電圧は定電圧電源のバイアス電圧＋Ｖｃ或
は−Ｖｃ　　（＋１５Ｖ或は−１５Ｖｌに略一致する値
となる。この場合、Ａ／Ｄ変換回路４においては、正電
圧のみ受付けるようになっているため、ひずみゲージ回
路１の検出電圧が＋Ｖｃであるときには非常に高い入力
電圧として受付けてマイクロコンピュータ５に与えるこ
とができるが、検出電圧が−ＶｃであるときにはＯｖと
して受付けることになり、マイクロコンピュータ５は、
そのデジタル信号に基づいてひずみ応力がないことを演
算して出力することになり、断線状態の検知はできない
。断線検知回路７は、このような場合にマイナス側に大
きくシフトしたひずみゲージ回路１の検出電圧に対して
、検知信号をマイクロコンピュータ５に与えて断線状態
を検出するもので、これにより上述のＡ／Ｄ変換回路４
の不具合を補っているものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述のような従来のものでは、断線状態
を検知するために断線検知回路７を別途に設ける必要が
あると共に、この断線検知回路７ではひずみゲージ１が
完全に断線状態にならないと検出できないため、例えば
、ひずみゲージ１が劣化により断線を起こす場合には、
断線に至る前の状態でその抵抗値が変動して検出電圧が
マイナス側に変動している場合でもこれを検知できず、
誤った測定出力が表示されてしまうという不具合があっ
た。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、断線検知回路を設けることなく簡単な構成でひずみ
ゲージ回路の断線状態を検知できると共に、ひずみゲー
ジの劣化状態をも検知して警報信号を出力できる断線検
知機能付き応力測定回路を提供するにある。

〔発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の断線検知機能付き応力測定回路は、ブリッジ接
続されたひずみゲージ回路の入力端子に定電圧を与えた
状態で出力端子に現れる電圧を検出してひずみ応力を検
出する応力測定回路を対象とし、前記ひずみゲージ回路
からの検出電圧に所定電圧を加算する加算回路、及びこ
の加算回路からの出力電圧を正或は負の何れか一方の極
性領域で受付けてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器
、並びにこのＡ／Ｄ変換器からのデジタル信号に基づい
てひずみ応力を検出する検出回路を設け、前記検出回路
を、応力のない状態での前記Ａ／Ｄ変換器からのデジタ
ル信号が前記加算回路の加算電圧に相当しないときに警
報信号を出力させる構成としたところに特徴を有する。

また、上記応力測定回路において、ひずみゲージ回路か
らの検出電圧を正負の極性領域に渡って受付けてデジタ
ル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、及びこのＡ／Ｄ変換器
からのデジタル信号に基づいてひずみ応力を検出する検
出回路を設け、前記検出回路を、前記Ａ／Ｄ変換器から
のデジタル信号が応力のない状態で零ボルトの電圧値に
相当しないときに警報信号を出力させる構成としても良
い。

（作用） 請求項１記載の断線検知機能付き応力測定回路によれば
、ひずみゲージ回路からの検出電圧は加算回路において
所定電圧が加算されてＡ／Ｄ変換回路を介して検出回路
に与えられる。検出回路においては、ひずみ応力のない
状態でＡ／Ｄ変換回路からのデジタル信号が加算電圧に
相当するとき、つまりひずみゲージ回路の検出電圧がゼ
ロボルトに相当し加算電圧のみがＡ／Ｄ変換回路を介し
てデジタル信号として与えられているときには、ひずみ
ゲージ回路が正常であると判断して、その後ひずみゲー
ジ回路から加算回路及びＡ／Ｄ変換回路を介して与えら
れる検出電圧に基づいてひずみ応力を演算する。

しかして、ブリッジ接続されたひずみゲージのうち何れ
かが断線した場合には、応力のない状態でひずみゲージ
回路の検出電圧は入力端子に与えられた正或は負の定電
圧に略等しくなる。従って、この場合には、検出回路に
ひずみ応力がないときの加算電圧に相当するデジタル信
号がＡ／Ｄ変換回路から与えられないことにより、検出
電圧が正或は負の何れの電圧になっている場合にもひず
みゲージの断線状態を検知して警報信号を出力するもの
である。また、ひずみゲージが劣化等を起こした場合に
は、応力のない状態でその検出電圧がゼロボルトから外
れることにより、検出回路は、加算電圧に相当するデジ
タル信号がＡ／Ｄ変換回路から与えられないことにより
警報信号を特徴する 請求項２記載の断線検知機能付き応力測定回路によれば
、ひずみゲージの断線或は劣化等によりひずみゲージ回
路の検出電圧がゼロボルトから外れると、検出回路は、
Ａ／Ｄ変換回路から与えられるデジタル信号に基づいて
、断線状態或は劣化状態を検出して警報信号を出力する
。

（実施例） 以下、本発明をプレス加工機の金型に取付けられる応力
測定回路に適用した場合の第１の実施例について第１図
及び第２図を参照しながら説明する。

まず、電気的構成を示す第１図において、１１は４個の
ひずみゲージ１２をブリッジ接続してなるひずみゲージ
回路で、これは図示しない金型の応力測定部分に取付け
られているもので、その入力端子１１及びＩ２には図示
しない定電圧電源から夫々正、負のバイアス電圧＋Ｖｃ
、Ｖｃ（例えば＋１５Ｖ、−１５Ｖ）が与えられている
。１３は増幅回路で、ひずみゲージ回路１１の出力端子
０１及びｏ２から検出電圧が与えられ、その差動入力を
増幅して出力する。１４は加算回路で、増幅回路１３の
出力に所定の電圧ＶＡ　　（例えば＋ＩＶ）を加算して
出力する。１５は正電圧入力を受付けてデジタル信号に
変換するＡ／Ｄ変換回路である。１６は検出回路たるマ
イクロコンピュータで、Ａ／Ｄ変換回路１５からのデジ
タル信号に基づいて後述するように演算を行なって表示
部１７に表示出力を行なうものである。１８は断線報知
回路で、これはマイクロコンピュータ１６から断線警報
信号が与えられると図示しない断線報知ランプを点灯さ
せるようになっている。１９は異常報知回路で、これは
マイクロコンピュータ１６から異常警報信号が与えられ
るとひずみゲージ回路１１の劣化状態を示す異常報知ラ
ンプが点灯されるようになっている。

次に、本実施例の作用について第２図に示すフローチャ
ートをも参照しながら説明する。

まず、プレス加工機が動作を開始して金型が所定位置ま
で移動すると、図示しない近接スイッチによりマイクロ
コンピュータ１６にトリガ信号が与えられる。マイクロ
コンピュータ１６は、このトリガ信号に応じて、第２図
に示すフローチャートに従って応力測定プログラムをス
タートする。

即ち、マイクロコンピュータ１６は、まだひずみ応力の
加わっていない状態でのひずみゲージ回路１１からの検
出電圧を初期電圧Ｖ。とじて入力する（ステップＳｔ）
。この場合、ひずみゲージ回路１１が正常状態であれば
、ひずみ応力が加わっていないことにより、その検出電
圧はＯｖであり、加算回路１４．Ａ／Ｄ変換回路１５を
介してマイクロコンピュータ１６に与えられるデジタル
信号は加算電圧ｖＡに相当する値となる。従って、マイ
クロコンピュータ１６は、ステップＳ２において、断線
状態を検知するための下限設置電圧Ｖ。

Ｎ及び上限設定電圧Ｖ　ＭＡＸの中間に入っていること
によりｒＹＥＳＪと判断し、続くステップＳ。

において、初期電圧Ｖ０が許容誤差範囲内（ＶＳＡ〜Ｖ
　ｓＢ）に入っていることによりｒＹＥＳＪと判断して
ステップＳ４に移行する。

上述の判断が終了すると、マイクロコンピュータ１６は
、金型がプレス動作を行なってひずみ応力を受けたとき
のひずみゲージ回路１１からの検出電圧Ｖを入力しくス
テップＳ４）、続いてその検出電圧Ｖの最大値と初期電
圧Ｖ。との差に基づいてひずみ応力を演算しくステップ
Ｓ、）、その結果を表示部１７に出力して（ステップＳ
、）プログラムを終了する。

しかして、ひずみゲージ回路１１のひずみゲージ１２が
断線している場合には、増幅回路１３に入力される電圧
はひずみゲージ回路１１に与えられているバイアス電圧
ＶＣ或は＝■、に略等しくなり（通常複数本同時に断線
することはないため）、加算回路１４の出力はｖｃ＋■
い或は−ＶＣ＋ｖＡとなり、加算電圧ＶＡの値から大き
く外れてＶ、、、、以下になるか或はＶ　ＭＡＸ以上の
値となる。

これにより、マイクロコンピュータ１６は、ひずみゲー
ジ回路１１が断線状態であるとして、ステップＳ２でｒ
ＮＯＪと判断し、ステップＳ７に進んで断線報知回路１
８に警報出力を与え、プログラムを終了する。断線報知
回路１８はこれに応じて例えば断線報知ランプを点灯さ
せるようになっている。

また、ひずみゲージ回路１１のひずみゲージ１２が劣化
等を起こしている場合には、各抵抗値のバランスが崩れ
てひずみ応力のない状態でも検出電圧がＯｖを外れるこ
とがある。この場合、ひずみゲージ１２が劣化等を起こ
さない場合でも温度変化により検出電圧が０■を外れる
ことがあるが、その温度補正の許容限界範囲としてＶ　
ＳＡ−Ｖ　ｓＢが設定されている。従って、初期電圧Ｖ
。がこの許容限界範囲を外れたときには、マイクロコン
ピュータ１６は、ステップＳ、において「ＮＯ」と判断
し、ステップＳ８に進んでひずみゲージ１２が劣化等の
異常状態であることを警報信号として異常報知回路１９
に出力し、次いで前述同様ステップＳ４以降を実行して
プログラムを終了する。これにより、異常報知回路１９
はひずみゲージ回路１１の異常状態を報知ランプ等によ
り報知を行なう。そして、その報知ランプの点灯状態で
、ひずみ応力の表示出力が行なわれるものである。

このような本実施例によれば、ひずみゲージ回路１１の
検出電圧に加算回路１３により所定の電圧を加算してか
らＡ／Ｄ変換回路１５に与えるようにしたので、断線検
知回路を別途に設ける従来と異なり、Ａ／Ｄ変換回路１
５が正電圧領域のみ受付けるものでありながら、実質的
に検出電圧が負の値まで受付けることと等価となり、こ
れにより、ひずみゲージ１２の断線状態及び劣化等によ
る異常状態の場合でもこれらを検知することができるも
のである。また、ひずみゲージ回路１１の結線が何等か
の事故で断線した場合と、ひずみゲージ１２そのものの
劣化による異常及びこれに続（断線とが区別できるので
、断線に至る前の測定データの信頼性が向上する。

第３図及び第４図は本発明の第２の実施例を示すもので
、第１の実施例と異なるところは、加算回路１４及びＡ
／Ｄ変換回路１５に代えて、正負の極性領域に渡って入
力電圧を受付けるＡ／Ｄ変換回路２０を設けたところに
ある（第３図参照）。

これにより、Ａ／Ｄ変換回路２０は、ひずみゲージ回路
１１からの検出電圧を正負の両極性領域に渡って受付け
てデジタル信号に変換してマイクロコンピュータ１６に
与えることができる。従って、ひずみゲージ回路１１が
正常状態にある場合には、マイクロコンピュータ１６に
Ｏｖに相当するデジタル信号が検出電圧Ｖとして与えら
れる。

このような構成において、マイクロコンピュータ１６は
、前述同様近接スイッチによるトリガ信号に応じて第４
図に示すフローチャートに従ってプログラムを開始する
。この第４図に示すフローチャートは、第１の実施例に
対してステップＳ２及びＳ、をステップＳ２　及びＳ３
　としたもので、その他のステップについては同様であ
る。

即ち、ひずみゲージ回路１１の断線状態で現われるバイ
アス電圧ｖｃ或は−ｖｃに略等しい検出電圧に対して、
マイクロコンピュータ１６は、ステップＳ２　において
、誤差を考慮した上限電圧ＶＭ及び下限電圧−ＶＭの範
囲から外れていることにより、「ＮＯ」と判断してステ
ップＳ７の警報信号圧力の処理を行う。また、ひずみゲ
ージ１２の劣化による検出電圧が変動している状態では
、ステップＳ、において許容誤差範囲（−■、〜ＶＳ）
から外れていることにより、ｒＮＯＪと判断してステッ
プＳ８を経てステップＳ４以降を実施する。

従って、第２の実施例によっても第１の実施例と同様の
効果が得られるものである。

尚、上記各実施例は、プレス加工機の金型のひずみ応力
測定回路に適用した場合について述べたが、これに限ら
ず、本発明はひずみゲージ回路を用いた装置全般に適用
できるものである。

［発明の効果］ 請求項１記載の断線検知機能付き応力測定回路によれば
、加算回路により、ひずみゲージ回路の検出電圧に所定
の電圧を加算してＡ／Ｄ変換回路に与えるようにしたの
で、Ａ／Ｄ変換回路が正或は負の何れか一方の極性領域
で受付けるものであっても、ひずみゲージ回路からの負
電圧入力を加算電圧以下の入力電圧として受付けて検出
回路に与えることができ、従って、断線検知回路を別途
に設けることなく、簡単な構成で、検出回路によりＡ／
Ｄ変換回路からの信号に基づいてひずみゲージ回路の断
線状態或はひずみゲージの劣化等による異常出力状態が
検出でき、さらに、断線に至るまでの測定データの信頼
性も向上するという優れた効果を奏する。

請求項２記載の断線検知機能付き応力ＤＩ定回路によれ
ば、正負の極性領域に渡ってひずみゲージ回路の検出電
圧を受付けるＡ／Ｄ変換回路を設けたので、検出回路に
より、Ａ／Ｄ変換回路からのデジタル信号に基づいてひ
ずみゲージ回路の断線状態及びひずみゲージの劣化状態
を検知でき、上述と同様の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１の実施例を示し、第１
図は電気的構成図、第２図は応力ｎ１定のプログラムを
示すフローチャートであり、第３図及び第４図は本発明
の第２の実施例を示す第１図及び第２図相当図であり、
第５図は従来例を示す第１図相当図である。 図面中、１１はひずみゲージ回路、１２はひずみゲージ
、１３は増幅回路、１４は加算回路、１５及び２０はＡ
／Ｄ変換回路、１６はマイクロコンピュータ（検出回路
）、１７は表示部、１８は断線報知回路、１９は異常報
知回路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ブリッジ接続されたひずみゲージ回路の入力端子に
   定電圧を与えた状態で出力端子に現れる電圧を検出して
   ひずみ応力を検出するものにおいて、前記ひずみゲージ
   回路からの検出電圧に所定電圧を加算する加算回路と、
   この加算回路からの出力電圧を正或は負の何れか一方の
   極性領域で受付けてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換
   器と、このＡ／Ｄ変換器からのデジタル信号に基づいて
   ひずみ応力を検出する検出回路とを具備し、前記検出回
   路は、応力のない状態での前記Ａ／Ｄ変換器からのデジ
   タル信号が前記加算回路の加算電圧に相当しないときに
   警報信号を出力することを特徴とする断線検知機能付き
   応力測定回路。 ２、ブリッジ接続されたひずみゲージ回路の入力端子に
   定電圧を与えた状態で出力端子に現れる電圧を検出して
   ひずみ応力を検出するものにおいて、前記ひずみゲージ
   回路からの検出電圧を正負の極性領域に渡って受付けて
   デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変
   換器からのデジタル信号に基づいてひずみ応力を検出す
   る検出回路とを具備し、前記検出回路は、前記Ａ／Ｄ変
   換器からのデジタル信号が応力のない状態で零ボルトの
   電圧値に相当しないときに警報信号を出力することを特
   徴とする断線検知機能付き応力測定回路。