JPS5863825A - 多点荷重測定装置 - 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】 本発明は、多点荷重測定装置に関し、特に異常を迅速に
検出すると共にこれに対処し荷重測定を続行し得るよう
にした荷重測定装置に関するものである。

複数箇所においてそれぞれ複数のロードセルによって荷
重を測定する多点荷重測定装置としては、例えば、ジヤ
ツキアップ式リグと称される甲板昇降式海洋石油掘削装
置におけるプラットフォームをジヤツキアップするとき
の各脚に加わる荷重を測定する多点荷重測定装置がある
。このジヤツキアップ式リグは昇降可能な数本の脚を持
ち石油掘削用各種装置を塔載したプラットフォームであ
って、移動時には脚をジヤツキアップしてプラットフオ
ームの浮力で浮遊した状態で曳行し、作業時は脚を海底
まで降し、更にプラットフォームを海面１−十分な高さ
捷でジヤツキアップし、波や潮流の影響を受けない安定
した作業環境の下に海底油田の掘削作業を行なう装置で
ある。そして、その測定装置として各脚に加わる荷重を
ストレインゲージを用いたロードセル（荷重変換器）に
より検出するようにしたものがある。

第１図は、その測定装置の一つの回路例を示すものであ
る。

図において、ＬＣ！１〜ｉ、０５４はロードセルで、そ
れぞれブリッジを形成するように接続された４個のスト
レインゲージからなる。ロードセルＬＯ１〜１．１８は
第１の脚（レグ１）にかかる荷重を検出するものであり
、ロードセルＬＣ］９〜３６は第２の脚（レグ２）にか
かる荷重を検出するものであり、ロードセル１、Ｃ：う
７〜ＬＯ５４は第３の脚（レグ３）にかかる荷重を検出
するものである。すなわち、５４個ノｏ−ドセルＬＣは
３つの荷重測定箇所（レグ１〜レグ３）つ捷り３つのセ
クションにおいて荷重を測定し得るよう配設されている
。そして、各脚の荷重を測定する１８個のロードセルＬ
Ｃは３つのグループに分けられ、各グループのロードセ
ル■、０の各端子はグループ毎にそれぞれ一つの接続箱
Ｊ旧〜ＪＢ９に接続されている。そして、各脚に対応す
る３つの接続箱ＪＢＩ〜Ｊ＋３３．ＪＩ１４〜ＪＢ６　
　およびＪＢ７〜Ｊｎ９はそれぞれ−っの接続箱Ｊ　ｌ
’３］０　、　Ｊ　ＢｌｌおよびＪＢ］２に接続されて
いる。

この接続箱ＪＢ］Ｏ〜ＪＢ］２には切換用リレー回路を
内蔵しており、リレー回路によって例えばある時点で接
続箱ＪＴ３］　　を介してロードセルＬ　Ｃ］〜Ｌ　０
６　　の出力を、次の時点で接続箱ＪＲ２を介してロー
ドセルＬＯ７〜ＬＣ］２の出力を、更に次の時点で接続
箱ＪＢ３　　を介してロードセルＴ、　ＣＩ　３〜Ｔ、
０１８の出力を延長ケーブルＯａに搬送させるようにす
るといった切換を行なう。接続箱Ｊｒ３１０〜ＪＢＴ２
は延長ケーブルＯａを介してコントロールルーム内の増
幅器Ａ、ＭＰ］〜Ａ、ＭＰ３およびブリッジ電源ＢＧＰ
Ｉ〜Ｂ（）Ｐ　３に接続されている。ブリッジ電源ＢＯ
ＰＩ〜ＢＧＰ３は各ロードセルＬ　Ｃ］〜Ｌ○５４に一
定の電圧を供給する電源であり、増幅器Ａ　ＭＰ１〜Ａ
！ｖｌＰ３はロードセルＬＣＩ〜Ｌ　０５４　　からの
出力電圧を増幅するものであり、増副器ＡＭＰＩ〜ＡＭ
Ｐ３の出力の大きさはメータＭ１〜■１３　　によって
測定され、それが荷重として表示される。

ところで、荷重測定はプラットフォームを支える各脚に
加わる荷重がアンバランスになり掘削装置が転覆するこ
とのないようにするため行なうものであり、その測定結
果は常に正確でなければならない。従って、測定装置に
故障があった場合にはそれをすみやかに発見し、故障を
直して常に正確な測定結果が得られるようにしなければ
転覆事故を起す虞れがある。

因みに、このような多点荷重測定装置においては、異常
が起きているかの検査、点検は次のようにして行われて
いた。すなわち、各脚（レグ）の各グループについて異
常がないかどうかを先ず調べ、あるグループにおいて故
障が生じていることが判った場合には、次にそのグルー
プ内のどのロードセルＩＪＣに故障が生じているかを調
べること　５− によって異常検出が行われる。ところで、あるグループ
においての動作不良の有無、あるいは１グル一プ分のロ
ードセルＬＣの分担荷重の測定等は、接続箱ＪＢ］０−
ＪＢ］２　においてその検査あるいは測定しようとする
グループ以外の２つのグループを回路から切離してから
行わなければならない。

そして、そのグループについて検査、測定が終るとその
グループを回路から切離し、次に測定しようとするグル
ープを回路に接続してその接続されたグループについて
検査、測定を行なう。このような作業は各グループにつ
いて検査、測定を行なう毎に繰返さなければならず、非
常に面倒でその労力も大変であり、時間もかかる。この
ような不合理を避けるには、例えば、操作員のいるコン
トロールルームかう、トのロードセルグルーフカ悪いの
か調べようとすれば接続箱ＪＢ］０〜ＪＢ］２　　内・
て接続箱ＪＢＩ−ＪＢ９の出力を切換えるリレー回路を
設ける必要があり、これがリモートコントロールとなる
ので、全体として高価なものとなってしまうという問題
がある。

　６− 更に１だ、増幅器ＡＭｐ　が故障した場合には装置の電
源をオフにして増幅器Ａ、ＭＰ　　を良品のものと交換
する必要があり、そのため測定が相当長い時間中断され
るという問題もある。

本発明は、従来の多点荷重測定装置におけるこのような
問題を解決すべくなされたもので切換スイッチを切換え
ることによって故障を簡単に発見することができ、１グ
ル一プ分の分担荷重、入出力抵抗および絶縁抵抗を測定
することができ、■グループ分を回路から切離したり、
あるいは故障した増幅器に換えて予備用（非常用）の測
定回路系を回路に接続して検査、測定を続行することが
できる多点荷重測定装置を提供することを目的としてい
る。

すなわち、本発明の！特徴とするところは、複数箇所に
おいてそれぞれ複数のロードセルによって荷重を測定す
る多点荷重測定装置において、前記各荷重測定箇所の荷
重を測定する前記複数のロードセルがそれぞれ複数のグ
ループに分けられ、前記各荷重測定箇所と対応して通常
用荷重測定回路系が設けられ、更に少なくとも１個の予
備用荷重測定回路系と、抵抗測定器と、前記各グループ
に対応する複数の切換えスイッチとが設けられ、各スイ
ッチはそれぞれ第１の切換端子に切換えられたときには
対応するグループに属するロードセルをそのグループの
ロードセルが荷重測定箇所に対応する通常用荷重測定回
路系と接続し、第２の切換端子に切換えられたときには
対応するグループに属するロードセルを前記予備用荷重
測定回路系と接続し、第３の切換端子に切換えられたと
きには対応するグループに属するロードセルを抵抗測定
器と接続し、第４の切換端子に切換えられたときには対
応するグループに属するロードセルを電気的にフローテ
ィングさせるように構成したところにある。

以下、本発明を図面に示した実施例により詳細に説明す
る。

第２図は、本発明に係る多点荷重測定装置をジヤツキア
ップ式リグに適用した場合におけるプラットフォームの
平面図を示す。図において、リグ１には３つの脚２＋　
、　２２　、２ｓがピニオン・ラック機構を備える昇降
装置によって上下動可能なるように設けられている。具
体的には、各脚２．　、２．　。

２、はソレソれ３つのビニオン・ラック機構を備える昇
降装置およびコード（ｃｂｏｒｄ　）３．３．３を介し
てリグ１のプラットフォームに取り付けられており、各
コード３における昇降装置とプラットフォームとの結合
部にはそれぞれ６個の荷重変換器４．４・・・・・が設
けられており、この荷重変換器４，４・・・・・・によ
って各コード３に加わる荷量が検出される。

なお、本実施例においてコードとは弦材（ｃｂｏｒｄ）
を意味する語であるが単位として上述した第１図の実施
例におけるグループに相応するものであるので、以下グ
ループと称する。

しかして、第３図〜第５図は荷重変換器４の一例を示す
ものである。荷重変換器４は内部空間５を有し、全体形
状が円筒状をなし、そして縦向きに配設されている。荷
重変換器４の上端面６側には環状の突部７が一体形成さ
れており、円筒の内周面および外周面の適宜な位置に荷
重を電気量に　９− 変換するひずみゲージ８，８・・・・が例えば４枚添着
されている。９は円盤状の上位当て板で、前記突部７上
に当接（載置）される。１０は円柱状の突起シートで、
前記上位当て板９の上面の中心に設けられる。この突起
シート１０は前記」二位当て板９上に載置してもよいし
、一体化してもよい。すなわち、この上位当て板９にそ
の下端を嵌合させてもよいし、更には該上位光て板９と
一体形成してもよい。ここで、突起シー日Ｏの径ｄは、
この突起ノー　）　１０の上面に当接する支持部材が材
料強度的に耐え得る範囲内でできるだけ小さい方がよい
。

因みに上記実施例においては、この突起シート１０の径
はたかだか１０馴以下に形成しである。

荷重変換器４はペース上に設置されそして突起７−）１
０で支持部を支える状態で使用される。しかして、突起
シート１０の上面に当接するプラットフォームの支持部
は鋼構造物からなる比較的柔軟な部材であるため該支持
部全体が波状に変形し、部材の応力分布もその変形に相
応して波状を呈することになる。そして、該部材に当接
して荷重を受ける突起シート１０は不等分布荷重を受け
るためその表面の応力分布も例えば中心部は小さく周縁
部にいくに従って大きくなるような分布状態を呈する。

ところが突起シート１０で受けた上記不等分布荷重は、
突起シー目０で集中化され、１だ突起シーＩＯの受圧面
積が小さくなっているため、支持部に発生している不等
分布荷重により生ずる曲げモーメントを上位当て板９．
荷重変換器４に伝達しない機能を果たす。更に荷重が上
位当て板９を介して荷重変換器４に伝えられる際、上位
当て板９内で応力が拡散（分散）され、荷重変換器４の
上端面６側に設けられた突部７に至る段階ではその応力
分布はかなり均質化される。そして更に突部７を介して
荷重変換器４の上端面６に至る段階では突部７の応力平
滑化機能により上端面６に負荷される荷重は均等分布荷
重になり、応力分布は受圧面全体において均一となる。

このことは、荷重変換器４の上端面６の応力の積分値は
支持部の応力の積分値に正確に一致することを意味する
。

従って、荷重変換器４に添着されたひずみゲージ８．８
　　・・・・の箇所に正しく荷重が伝達され、支持部に
負荷される荷重に正確に対応する電気的出力を該ひずみ
ゲージ８，８・・・・・によって取出すことができる。

そして、このような荷重変換器４，４・・・・・・を１
グループ当り６個配設し、更にリグ１の各脚２、．２．
．２．０それぞれに３グル一プ分の荷重変換器４・・・
・・・を配設する。すなわち、各脚２１　、２２　。

２３毎にその荷重な測定することができるように掘削装
置に適用する。

第６図は、本発明多点荷重測定装置の一回路例を示す回
路図である。同図において、Ｌ　０１〜ＬＣ５４は、そ
れぞれ１つの荷重変換器４に設けられた４個のひずみゲ
ージ８．８．８．８をブリッジが構成するように接続す
ることによって形成されたロ了ド七ルである。

これらロードセルＬＯは、複数の測定個所つまり複数の
セクションにおいて荷重を測定し得るよう配設され更に
各セクションに属するロードセル脚（レグ］）に加わる
荷重を測定するものである。

ロードセルＬＯＩ〜ＬＯ６は第１の脚（レグ１）の第１
のグループに加わる荷重を測定するものでありＬ０７〜
ＬＯ１２は第１の脚（レグ１）の第２のグループに加わ
る荷重を測定するものであり、Ｔ、０１３〜ＬＯ］８は
第１の脚（レグ１）の第３のグループに加わる荷重を測
定するものである。このように、各脚（セクション）に
加わる荷重を測定する１８個のロードセルＬＯは３つの
グループに分けられ、その３つのグループに分けられた
６個のロードセルＬＯは各グループに対応する接続箱Ｊ
Ｂに接続されており、そしてその６個のロードセルＬＯ
は接続箱ＪＢにおいて第７図に示すように並列に接続さ
れている。接続箱ＪＢＩ〜ＪＢ９はそれぞれ延長ケーブ
ルＯａ　を介してコントロールルーム内の切換スイッチ
８１〜Ｓ９　のコモン端子に接続されている。この切換
スイッチ８１〜Ｓ９　は、それぞれ第１〜第４の切換端
子Ａ−Ｄを有している。ＡＭＰ　１〜ＡＭＰ３　　は脚
（レグ１〜３）に対応して設けられた増幅器で、ロード
セルＬＯからの１３− 出力電圧を増幅するものであシ、ＡＭＰｌの入力端子は
切換スイッチ８１〜Ｓ３　の第１の切換端子Ａに、増幅
器ＡＭＰ２０入力端子は切換スイッチ８４〜Ｓ６の第１
の切換端子Ａに、増幅器ＡＭＰ３の入力端子は切換スイ
ッチ８７〜Ｓ９の第１の切換端子Ａにそれぞれ接続され
ている。また、増幅器ＡＭＰＩ〜ＡＭＰ３　　の出力端
子にはメータＭ１〜Ｍ３が接続されている。ＢＧＰ１〜
ＢＧＰ３はロードセルＬＯに電源Ｅを供給するブリッジ
電源で、各脚（レグｌ〜３）に対応して設けられており
、切換スイッチ８１〜８３．８４〜８６，８７〜Ｓ９を
切換端子Ａに切換えたときその電圧Ｅが接続箱ＪＢＩ〜
ＪＢ３．ＪＢ４〜ＪＢ６．ＪＢ７〜ＪＢ９を介してロー
ドセルＬＯに印加されるようにされている。ＳＡＭＰは
予備用増幅器、Ｓ　ＢＧＰは予備用ブリッジ電源である
。予備用増幅器ＳＡＭＰの入力側は各切換端子Ｂにそれ
ぞれ接続されており、また予備用電源５ＰＧＰも各切換
スイッチＳを第２の切換端子Ｂに切換えたときにロード
セルＬＯに印加されるようにされている。そして、予備
増幅器ＳＡＭＰの出力１Ａ− 端子には予備用メータＳＭが接続されている。切換スイ
ッチ８１〜Ｓ９の第３の切換端子Ｏは互いに接続され、
そして、切換スイッチＳＩＯのコモン端子に接続されて
いる。また、切換スイッチ８１〜Ｓ９の第４の切換端子
りは電気的にフローティングされている。ＯＭは抵抗測
定器で、第７図に示すようにブリッジを構成するロード
セルＬＯの入力抵抗旧　すなわち電源Ｅが印加される端
子間の抵抗、出力抵抗Ｒｏすなわち電圧Ｅｏを出力する
端子間の抵抗および一つの端子と接地との間の絶縁抵抗
■几を測定するためのものである。スイッチ８１０は切
換用スイッチで、これを適宜切換えることによって、入
力抵抗旧、出力抵抗几０および絶縁抵抗ＩＲを任意に測
定することができる。

このように構成された多点荷重測定装置の作用につき説
明する。

通常の測定時には、各スイッチ８１〜Ｓ９　をそれぞれ
第１の切換端子Ａに切換えておく。すると、各脚に対応
するロードセルＬＯにはその脚に対応するブリッジ電源
ＢＧＰＩ〜ＢＱＰ３からスイッチ８１〜Ｓ９　および接
続箱ＪＢＩ〜ＪＢ９を介して電圧Ｅが印加される。そし
て、それとともに各ロードセルＬＯから出力電圧Ｅｏが
接続箱ＪＢＩ〜ＪＢ９　　およびスイッチ８１〜Ｓ９　
を介して増幅器ＡＭＰ１〜ＡＭＰ３に印加され、メータ
Ｍ１〜Ｍ３　によってひずみ量すなわち各脚に加わる荷
重を測定することができる。

次に、いずれかのロードセルＬＯに故障が生じたときの
応急措置について第１の脚（レグ１）を例にして具体的
に説明する。

（１）先ず、切換スイッチ８１，８２．ｓ３について一
つずつ第２の切換端子Ｂに切換え、そのときにおける予
備用メータＳＭの指示を読み取る。すなわち、切換スイ
ッチＳを第２の切換端子Ｂに切換えると、その切換スイ
ッチＳに対応するグループのロードセルＬＯが予備用増
幅器ＳＡＭＰおよび予備用ブリッジ電源５ＢＧＰと接続
される。

そして、もしそのロードセルＬＯに異常があるときは予
備用増幅器ＳＡＭＰに接続された予備用メータＳＭは異
常な値を示すので、どの切換スイッチＳを第２の切換端
子Ｂに切換えたときに予備メータＳＭが異常な値を示し
たかによって異常がどこに発生したかを発見する。

（２）上述の結果が判明したら、正常なグループに対応
する切換スイッチＳは第１の切換端子Ａに戻し、異常な
グループに対応する切換スイッチＳを第３の切換端子に
切換える。

（３）　　続いて、切換スイッチ１０を切換端子ａ、ｂ
。

Ｃの順に切換えることにより異常なロードセルＬＯの入
力抵抗旧、出力抵抗Ｒ，ｏおよび絶縁抵抗ＩＲを抵抗計
ＯＭにより順次測定し、それ、〆 によってその故障がどのような種類のものか調べろ。

（４）故障の種類が判明したら直ちにその故障の生じて
いるグループに対応する切換スイッチＳを第４の切換端
子りに切換える。すると、そのグループのロードセルＬ
Ｏは回路から切離される。

そして、その脚に加わる荷重は他の２つのグループのロ
ードセルＬＯによって測定される。

（５）　　尚、故障の発生したグループのロードセル１
７− ＬＯの修理あるいは交換を終え正常な状態になったとき
は、そのグループに対応する切換スイッチＳを第１の切
換端子Ａに戻す。

このように、一つの脚に加わる荷重を測定する３つのグ
ループのうちの一つのグループに属するロードセルＬＯ
に不良が発生しても他の２つのグループに属するロード
セルＬＯによって応急的に荷重を測定することができる
。

また、増幅器ＡＭＰ、ブリッジ電源ＢＧＰ　　あるいは
メータＭが故障したときは、その故障が生じた脚に対応
する３つの切換スイッチＳ（例えばＳｌ。

８２．８３　）を第２の切換端子Ｂに切換えることによ
シ予備用増幅器ＳＡＭＰ、予備用ブリッジ電源５ＢＧＰ
および予備用メータＳＭによる測定を行なうことができ
る。その場合、故障した機器を修理、交換等した後上記
３つのスイッチＳを第１の切換端子Ａに戻せばよい。

尚、８１〜８３．８４〜Ｓ６　あるいは８７〜Ｓ９を切
換端子Ａ、ＢあるいはＣ側に切換えると１８個のロード
セルは接続箱ＪＢおよびスイッチＳを介して第８図に示
すように並列に接続される。

以−４二詳述したように、本発明によれば、切換スイッ
チの切換えによって複数の荷重測定箇所（セクション）
のあるグループに属するロードセルを任意に通常用荷重
測定回路系、予備用荷重測定回路系あるいは抵抗測定器
に接続しまたはそのロードセルを回路から切離すことが
できろ。従って、検査、故障部品や機器等の交換等のた
め接続箱内にて端子の取り外し、接続を行なう必要はな
く、検査、交換等を簡学且つ迅速に行なうことができる
。そして、一部機器に故障が起きても予備用数冊を使用
して、測定を継続することができ、そして、測定を継続
した状態で修理等の作業を行なうことができる。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく
、その要旨を逸脱しない範囲での種々の変形実施が可能
である。

例えば、上述した実施例においては、石油掘削用のジヤ
ツキアップ式リグに本発明を適用した例を示したが、陸
ト、土木、建築用の機器、構造物における多点荷重測定
をする場合にも適用できることは勿論である。

捷た、」二連した例では、３本のレグにおける荷重を測
定するために、各レグ毎に３つのグループで荷重分担せ
しめ、更に１グループ当り６つのロードセルを配設した
が、このような数に限定されるものではなく要は、複数
のセクションの荷重を測定するために、各セクションを
複数のグループに分け、更に１グループ当り１または２
つ以上のロードセルを配設し、各グループに対応する複
数の切換スイッチを設けれはよい。

更′Ｌまた、予備用増幅器、予備用メータ、予備用ブリ
ッジ電源および抵抗計を１つ設け、全グループに共通し
て使用し得るよう構成した例を示したが、これらは少な
くとも１つ設ければ足りるのであるが、複数例えは、各
グルー　プに対応させて設けてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来例を示す回路図、第２図乃至第８図は本
発明（Ｃ係る多点荷重測定装置の一実施例を説明するた
めのもので、第２図は本発明（Ｃ係る多点荷重測定装置
が用いられるリグの平面図、第３図、第４図、第５図は
荷重変換器の一例を示す斜視図、一部切欠正面図および
平面図、第６図は、多点荷重測定装置の一回路例を示す
回路図、第７図は１グループに属するロードセルが接続
箱によって互いに並列に接続されることを示す回路図、
第８図は１セクシヨンに属するロードセルが接続箱およ
び切換スイッチによって互いに並列に接続されることを
示す回路図である。 ＬＯ・・・・ロードセル、　ＪＢ・・・・・・接続箱、
Ｓ・・・・・・切換スイッチ、　ＡＭＰ・・・・・・増
幅器、ＳＡＭＰ　　・・・予備用増幅器、　　Ｂ、ＧＰ
・・・・・・ブリッジ電源、　　５ＢＧＰ・・・・予備
用ブリッジ電源、ＯＭ　・・・・・抵抗器、　Ｍ・・・
・・・メータ、　ＳＭ・・・・・・予備用メータ、 ＝２１− 弔　　Ｏ図 第　　７　　図 第８図 ０発　明　者　竹功 大阪市西区江戸堀１丁目６番１４ 号日立造船株式会社内 ０発　明　者　藤井正弘 大阪市西区江戸堀１丁目６番１４ 号日立造船株式会社内 ０発　明　者　安藤久 調布型調布ケ丘３丁目５番地１ 株式会社共和電業内 ０発　明　者　田宮武 調布型調布ケ丘３丁目５番地１ 株式会社共和電業内 ■出　願　人　株式会社共和電業 調布型調布ケ丘３丁目５番地１ ［有］代　理　人　弁理士　真田修治

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数箇所においてそれぞれ複数のロードセルによ
   って荷重を測定する多点荷重測定装置において、前記各
   荷重測定箇所の荷重を測定する前記複数のロードセルが
   それぞれ複数のグループに分けられ、前記各荷重測定箇
   所と対応して通常用荷重測定回路系が設けられ、更に少
   なくとも１個の予備用荷重測定回路系と、抵抗測定器と
   、前記各グループに対応する複数の切換えスイッチとが
   設けられ、各スイッチはそれぞれ第１の切換端子に切換
   えられたときには対応するグループに属するロードセル
   をそのグループのロードセルが荷重測定しようとする荷
   重測定箇所に対応する通常用荷重測定回路系と接続し、
   第２の切換端子に切換えられたときには対応するグルー
   プに属するロードセルを前記予備用荷重測定回路系と接
   続し、第３の切換端子に切換えられたときには対応する
   グループに属するロードセルを抵抗測定器と接続し、第
   ４の切換端子に切換えられたときには対応するグループ
   に属するロードセルを電気的にフローティングさせるよ
   うに構成したことを特徴とする多点荷重測定装置。