JPH0720578Y2 - 多分力計測装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、各種構造物に作用する
複雑な外力を計測するための多分力計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種構造物に作用する外力を計測するた
めの装置として、多分力検出器が知られている。かかる
多分力検出器によって高精度の計測を行う場合、検出器
単体の性能を向上させることが考えられるが、その改善
にも限度があり一定の水準以上に達することは困難であ
った。

【０００３】なお、以下の説明の便宜上各分力の関係に
ついて予め説明する。一般の構造物に作用する力および
モーメントは、一点については最大６分力でその全てを
表すことができる。第２図は、直交直線座標系において
一点に作用する６分力を示すものである。Ｘ：Ｙ：Ｚ各
軸毎に力Ｆ_X , Ｆ_{Y ,} Ｆ_Z 及び各軸回りのモーメントＭ
_X , Ｍ_{Y ,} Ｍ_Z がそれぞれ矢印のように作用する。これ
ら多分力を検出するには、１方向のロードセルを組み合
わせたり、１個のロードセルで全分力を計測できる多分
力ロードセルを用いたりするが、組立上又はゲージの貼
付け誤差等により達成可能な性能には限界があった。

【０００４】多分力計測装置の出力特性は、高次元の誤
差を無視すれば、以下のように表される。 ＥＦ_X ＝Ａ₁₁Ｆ_X ＋Ａ₁₂Ｆ_Y ＋Ａ₁₃Ｆ_Z ＋Ａ₁₄Ｍ_X ＋Ａ
₁₅Ｍ_Y ＋Ａ₁₆Ｍ_Z ・・・１ ＥＦ_Y ＝Ａ₂₁Ｆ_X ＋Ａ₂₂Ｆ_Y ＋Ａ₂₃Ｆ_Z ＋Ａ₂₄Ｍ_X ＋Ａ
₂₅Ｍ_Y ＋Ａ₂₆Ｍ_Z ・・・２ ＥＦ_Z ＝Ａ₃₁Ｆ_X ＋Ａ₃₂Ｆ_Y ＋Ａ₃₃Ｆ_Z ＋Ａ₃₄Ｍ_X ＋Ａ
₃₅Ｍ_Y ＋Ａ₃₆Ｍ_Z ・・・３ ＥＭ_X ＝Ａ₄₁Ｆ_X ＋Ａ₄₂Ｆ_Y ＋Ａ₄₃Ｆ_Z ＋Ａ₄₄Ｍ_X ＋Ａ
₄₅Ｍ_Y ＋Ａ₄₆Ｍ_Z ・・・４ ＥＭ_Y ＝Ａ₅₁Ｆ_X ＋Ａ₅₂Ｆ_Y ＋Ａ₅₃Ｆ_Z ＋Ａ₅₄Ｍ_X ＋Ａ
₅₅Ｍ_Y ＋Ａ₅₆Ｍ_Z ・・・５ ＥＭ_Z ＝Ａ₆₁Ｆ_X ＋Ａ₆₂Ｆ_Y ＋Ａ₆₃Ｆ_Z ＋Ａ₆₄Ｍ_X ＋Ａ
₆₅Ｍ_Y ＋Ａ₆₆Ｍ_Z ・・・６ ここに、ＥＦ_X 〜ＥＭ_Z は、Ｆ_X 〜Ｍ_Z 方向の分力の出
力、Ａ₁₁〜Ａ₆₆は常数である。

【０００５】なお、上記の常数に関して、理想的な検出
器では、Ａ_ii≠０，Ａ_ij＝０ (i ≠j)となる筈である
が、実際にはＡ_ij≠０となり相互干渉が生ずる。かかる
値は計測値に対して２〜３％（多いときは１０％）にも
及び、これを１％以下に減ずることは困難である。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】本考案の目的は、個々
の検出器単体の性能以上の計測精度によって多分力計測
を実施することができる多分力計測装置を提供すること
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的は、実用新案登
録請求の範囲に記載の構成を有する多分力計測装置、す
なわち、複数の分力検出用ロードセルと、該ロードセル
のそれぞれに対応して接続された演算増幅器とからなる
複数組の回路を有し、前記各ロードセルと演算増幅器と
の各組の回路の間に、他回路からの干渉を除去するため
の干渉量補正用抵抗が接続される多分力計測装置によっ
て達成される。

【０００８】

【実施例】以下、本考案にかかる多分力計測装置の実施
例に即して上述のような計測性能を向上せしめる手段に
ついて説明する。

【０００９】第２図は本考案にかかる多分力計測装置の
回路接続図を示すもので、多分力ロードセル１と演算増
幅器２とから構成される。多分力ロードセル１は例えば
Ｘ：Ｙ：Ｚ各軸方向の分力Ｆ_X ，Ｆ_Y ，Ｆ_Z 並びにＸ：
Ｙ：Ｚ各軸方向のモーメントＭ_X ，Ｍ_Y ，Ｍ_Z をそれぞ
れ測定するための最大６組のロードセル１１，１２，１
３，１４，１５，１６を包含する。これら多分力ロード
セルは歪ゲージを応用したもの又は１方向ロードセルを
組み合わせた多分力ロードセルとすることができる。

【００１０】演算増幅器２は、各ロードセルにそれぞれ
対応し同様の構成を有する６組の回路から構成される。
Ｆ_X 検出用ロードセル１１の出力は、前置増幅器２１に
よって所定レベルに調整される。レベル調整された出力
は、自己の演算増幅器６１に導くための抵抗３１と共
に、他回路へのわたり接続導線４１に接続される。その
他の回路からの接続導線４２，４３，４４，４５，４６
のそれぞれに接続された干渉量補正用抵抗５１１，５１
２，・・・，５１５も一体として演算増幅器６１の入力
に接続される。この干渉量補正用抵抗は、自回路を除く
５つの他回路との間に接続されている。演算増幅器７１
の出力７１は、適当な指示計又は記録計等に接続され
る。

【００１１】他回路も、前置増幅器２２〜２６、抵抗３
２〜３６、干渉量補正用抵抗５２１〜５６５、演算増幅
器６２〜６６のように前述の第１の回路と同様の構成を
有する。

【００１２】なお、この第２図においては、当業者にと
って自明と思われる。、歪ゲージ用供給電源及び干渉量
補正の際の極性（＋，−）切り換え等に関する周囲の回
路構成が省略されている。

【００１３】本考案にかかる多分力計測装置の操作及び
機能について説明する。本装置を使用するについて、多
分力（モーメント）成分からの干渉量補正は以下のよう
に実施することができる。例えば、予め予備試験として
純粋にＦ_X である負荷を加えた際に、出力７１〜７６の
ＥＦ_X 〜ＥＭ_Z のうち、端子７１のＥＦ_X を除く端子７
２〜７６の出力ＥＦ_Y 〜ＥＭ_Z が零となるように、他回
路の干渉量補正用抵抗５２１，５３１，５４１，５５
１，５６１を調整する。次いで純粋にＦ_Y である負荷を
加えた際に、端子７２のＥＦ_Y を除く各出力が零となる
ように他回路の干渉量補正用抵抗５１１、５３２、５４
２、５５２、５６２を調整する。

【００１４】以下同様にＦ_Z 〜Ｍ_Z についても繰り返し
て試験および調整を行う。このようにして調整を完了し
た多分力計測装置は、他分力の干渉を無視しうる状態で
所望分力の計測が可能となる。このように多分力ロード
セルと本考案にかかる演算増幅器回路とを組み合わせた
多分力計測装置により、従来の多分力ロードセル単体に
おいては到底達成できない高性能の多分力計が達成され
る。

【００１５】なお本考案は、ここに実施例として開示し
た歪ゲージ式以外の多分力検出器についても適用しうる
ものであり、さらに６分力よりも少ない、例えば５分
力、４分力、３分力等のいずれの多分力検出装置であっ
ても適用可能であることは論をまたない。

【００１６】

【考案の効果】本考案にかかる多分力計測装置によれ
ば、従来の多分力ロードセル単体では達成できない高精
度での多分力計測が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 直交直線座標系の６分力の状態を示す説明図
である。

【図２】 本考案にかかる多分力計測装置の回路構成図
である。

【符号の説明】

Ｆ_X 、Ｆ_Y 、Ｆ_Z ：軸方向分力 Ｍ_X 、Ｍ_Y 、Ｍ_Z ：同モーメント １：多分力ロードセル １１〜１６：ロードセル ２：演算増幅器回路 ２１〜２６：前置増幅器 ５１１〜５６５：干渉量補正用抵抗 ６１〜６６：演算増幅器 ７１〜７６：出力（端子）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 各種構造物に作用する複雑な外力を計測
   するための多分力計測装置において、複数の分力検出用
   ロードセル（１１〜１６）と、該ロードセルのそれぞれ
   に対応して接続された演算増幅器（６１〜６６）とから
   なる複数組の回路を有し、前記各ロードセルと演算増幅
   器との各組の回路の間に、他の分力からの干渉を除去す
   るための干渉量補正用抵抗（５１１，５１２，・・・５
   ６４，５６５) が接続されることを特徴とする多分力計
   測装置。