JPH0454428Y2 - - Google Patents

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JPH0454428Y2
JPH0454428Y2 JP1990053553U JP5355390U JPH0454428Y2 JP H0454428 Y2 JPH0454428 Y2 JP H0454428Y2 JP 1990053553 U JP1990053553 U JP 1990053553U JP 5355390 U JP5355390 U JP 5355390U JP H0454428 Y2 JPH0454428 Y2 JP H0454428Y2
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  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、物体上のある点に作用する力及び
モーメントの分力を計測する多分力計測装置に関
する。
〔従来の技術〕
各種材料又は装置類の力学的な試験では、特定
な点に作用する力及びモーメントを正確に把握す
う必要がある。任意の方向に作用する力とモーメ
ントを正確に計測するには、方向毎の分力として
計測する方法が一般的に採用されている。物体の
一点に作用する力及びモーメントは、第1図の直
交座標系で3種の力FX,FY,FXと3種のモーメ
ントMX,MY,MZで表されている。通常、これ
等を6分力と呼び、6分力の組み合わせて全ての
方向の力及びモーメントを表現できる。
物体に作用するこのような6分力は、被試験物
体と固定台との間に多分力検出器と呼ばれるセン
サを接続し、このセンサに作用する各種分力から
算出される。
例えば、航空機の模型を風胴内に配設し、空中
にある航空機の機体に作用する各種分力を計測す
る場合、第2図に示す配置が採用される。風胴1
内に導入した航空機の模型2はストラツト3を介
して風胴外の固定台5上の多分力検出器4に連結
している。この試験では、航空機の模型2の測定
中心MCに作用する多分力を検出している。
検出器4が模型内部にあれば、この検出器もモ
ーメント中心を直接計測できるように計測中心
MCに合わせることができる場合も生じる得る
が、一般にはそのような設置は極めて困難で、構
造設計上精緻な配慮と複雑な組立・設定作業が必
要になる。それ故、検出器4は第2図の配置のよ
うに模型の外部に設置されることが多い。しかし
ながら、この場合でも、検出器の出力から模型の
計測中心の分力を算出するには、困難が伴う。そ
の理由を以下に説明する。
第3a図は、歪ゲージA,B及びC,Dをモー
メント検出用ビーム6に貼り付けたモーメント検
出器の例を示す。検出用ビーム6の下端には、固
定台5に固定するフランジ7がある。検出用ビー
ム6の一方の面8には、歪ゲージA,Bが、また
他方の面9には歪ゲージC,Dがそれぞれ第3b
図のように貼り付けてある。矢印Fのような力が
作用する点11と歪ゲージA,B,C,Dの中心
10との距離をLとすると、歪ゲージA,B,
C,Dを第3c図に示すように接続したブリツジ
回路の出力eは次の式、 e∝∝FXL (1) で表せる。
このFXLは、歪ゲージ中心10に生じるモー
メントであることは自明である。このように検出
器内部の所定点に作用するモーメントを求めるこ
とは容易である。
しかしながら、第2図の配置で計測中心MCが
検出器と一致しない場合には、(1)式の出力は計測
中心MCに働く力を示さないため特別な配慮が必
要となる。このような配置でモーメントを求める
には、例えばピラミツド型多分力検出器が使用さ
れるが、この検出器の構造と操作は複雑で、しか
も高価である。更に、計測中心を検出器のピラミ
ツド中心に正確に合わせる必要があり、保守上の
問題もあるため設置と操作に難点がある。
〔考案の課題〕
この考案は、上に述べた従来技術による装置の
欠点を大幅に低減し、安価であつても、精度が高
く、再現性と操作性の優れた多分力を計測する装
置を提供することを課題とする。
〔解題を解決するための手段〕
上記の課題は、この考案により、静止ないし移
動可能な基準部材5に固設された多分力検出器4
と、一端に前記多分力検出器を固定連結し、他端
に被測定対象物2を脱着可能に固定できる支持連
結部材3と、前記多分力検出器で検出した分力の
出力信号を、下記の式、 MX=MX′−L2XFY MY=MY′+L1XFX ここで、前記被測定対象物の計測中心と前記多
分力検出器の測定原点を結ぶ直線をz軸として、
MX,MY:計測中心でのx,y軸周りのモーメン
ト、MX′,MY′:検出器でのx,y軸周りのモー
メント、FX,FY:多分力検出器に働く力のx,
y成分、L1,L2:それぞれ計測中心から多分力
検出器のx,y軸周りのモーメント検知部までの
距離、を用いてアナログ演算処理して被測定対象
物に加わる多分力値を出力する演算処理装置とを
備え、上記演算処理装置が多分力検出器4から供
給されたx及びy方向の力(Fx,Fy)の出力信
号を増幅するために配設され、それぞれ接続導線
を介して連結する前段増幅器(AF1;AFx1,AFy1
と後段増幅器(AF2;AFx2,AFy2)と、前記多分
力検出器から供給されたx及びy方向のモーメン
ト出力信号(Mx′,My′)を増幅するため、順次
接続して配設された前段増幅器(AM1;AMx1
AMy1)と、二入力端を備えた加算器(Tx,Ty
と、後段増幅器(AM2;AMx2,AMy2)と、x及び
y方向モーメント用の前記加算器の他方の入力端
と前記y及びx方向力の増幅系用の接続導線との
間にそれぞれ電気接続された係数設定器(Ka
Kb)とから構成され、全ての前段増幅器(AF1
AF2;AFx1,AFy1;AFx2,AFy2)、全ての後段増幅
器(AF2,AM2;AFx2,AFy2;AMx2,AMy2)及び
前記係数設定器(Ka,Kb)の増幅率を外部から
可変設定できる多分力計測装置によつて解決され
ている。
〔考案の効果〕 上に述べた構成による多分力計測装置は、市販
の多分力計測装置を用い、簡単なアナログ演算処
理装置を付加するだけで、簡単な初期設定操作の
後、被測定対象物(類型)に加わる多分力の実際
値をアナログ値として自動的に得ることができ、
種々の模型に生じる力学特性(力とモーメント)
を測定するには、単に模型を交換するだけでよ
く、計測系(市販の多分力計測装置とこの考案に
よつて付加されるアナログ演算処理装置)を交換
する必要がない。それ故、経費の節減と操作性の
容易さが期待できる。
〔実施例〕
以下に、この考案を実施例に基づきより詳しく
説明する。
第4図は、この考案による多分力計測装置の基
本機能を説明するための構成図である。先端近く
に計測中心MCのあるストラツト21は、その下
端に既存の(即ち、例えば市販され汎用されてい
る)多分力検出器22に連結してある。この検出
器22は、更に固定台23に固設してある。検出
器22のモーメント中心24と計測中心MCの間
の距離はLであるとする。このような配置に計測
中心MCに白矢印Fの力と矢印Mのモーメントと
が同時に作用していると、検出器のモーメント中
心24には力FとモーメントM′が作用する。モ
ーメントMとM′の間には次の関係、 M′=M+FXL (2) 検出器22がF及びM′を検出する二分力検出
器であるとすると、(2)式を変形して検出器22の
出力からモーメントMは、 M=M′−FXL (2′) として算出される。
第5図には、(2′)式に基づき検出器22から
供給されるモーメントM′と力Fに対応する出力
信号M′,F(以後、複雑さを避けるため対応する
電気信号も力学量と同じ記号を使用する)を用い
て、計測中心MCに作用するモーメントMと力F
を算出できるこの考案による分力測定装置の電源
回路のブロツク図が示してある。
検出器22から供給された力の出力信号Fは、
入力導線33より増幅率AF1を外部から可変でき
る増幅器31に導入され、この増幅器31の出力
信号は導線34を経由して他の増幅器32に導入
される。そして、この増幅器32の出力信号F′が
出力導線35に現れる。ここで増幅器32もその
増幅率AF2を外部より可変できる。検出器22か
ら供給されたモーメントの出力信号M1は、入力
導線39を経由して増幅器36に導入され、この
増幅器36の出力信号は導線40を経由して加算
器38の一方の入力端に導入される。加算器38
の出力信号は導線42を経由して増幅器37に導
入され、この増幅器37が出力導線43を介して
出力信号M2を出力する。この場合、増幅器38
と37の増幅率AM1とAM2は何れも外部より可変
できる。更に、増幅器31の出力信号は導線34
から分岐して係数設定器41に導入され、この設
定器41の出力信号が加算器38の他の入力端に
導入されている。ここで、係数設定器41は導線
34上の信号をK倍する役目をし、Kは正及び負
の値をとることができる。
第5図の例では、増幅器31,32,36,3
7の増幅器AF1、AF2,AM1,AM2及び係数設定器
41の係数Kを適切に選定することにより、検出
器22から供給された力とモーメントに対応する
検知信号FとM1を、これ等の値に比例した表示
ないしは記録用の所定値F′とM2に変換すること
ができる。
更に、係数設定器41の係数Kをダイヤル又は
デジタルスイツチ等で距離Lに対応するように設
定した上で各増幅器の増幅率AF1,AF2,AM1
AM2を調整することが可能であることから、以下
のような特徴が得られる。
即ち、上記のような調整が完了した時、係数K
の値は検出器のモーメント中心から模型の計測中
心までの距離に対応していることになる。従つ
て、模型の計測中心MCの位置が検出器22に対
して移動しても、係数Kを適宜変えることによつ
てこの考案による分力計測装置をそのまま再使用
できる。
第5図に示した電源回路の初期調整は、以下の
手順によつて行うことができる。
最初、AF1,AF2,AM1,AM2を零でない任意
な値に設定しておく。
Kを力Fの位置と検出器のモーメント中心と
の間の距離に設定する。
力Fを加える。
その状態下でAF2を調整して出力F′が入力F
に比例した所定値になるように設定する。
更に、AM1を調整して出力M2が零となるよ
うに設定する。
モーメントMを加えてAM2を調整し、その時
の出力M2が入力Mに比例した所定値になるよ
うに設定する。
もし、)〜)の操作が不能の場合は、
AF1とAM1を変更して、)〜)の操作を繰
り返す。
第6図には、第2図のような系でが内部にモー
メント中心を有する6分力検出器4を使用し、全
ての分力を計測するためにこの考案による分力計
測装置の電源回路を示すブロツク図が示してあ
る。検出器4で検出された分力に対応する計測中
心MCに作用する分力は、力成分の場合同じで、
モーメント成分の場合、 MX=MX′−L2XFY MY=MY′+L1XFX (3) となる。第6図中の符号は第5図の対応する符号
と同様の意味を表し、添字x,y,zによつて6
分力の三直交成分を、また添字1、2によつて増
幅器の前段又は後段を区別されている。Ka,Kb
は第5図の参照符号41の係数設定器Kに対応す
る係数設定器である。
(3)式の場合、計測中心MCと検出器のY方向モ
ーメントの計測中心間の距離L1が、計測中心MC
と検出器のX方向モーメントの検出中心間の距離
L2とは異なる場合、即ち、 L1≠L2 である場合にも、係数K1をL1に対応させ、また
K2をL2に対応させることにより、それぞれ独立
に模型の計測中心MCでのモーメントが計測でき
る。従つて、検出器のモーメント中心MX′,
MY′,MZ′に対する検出器の検出点を一点に合致
させる必要がなくなる。
また、Z方向以外、例えばX,Y方向又はそれ
等が適宜組み合わされた場合にも、上に述べた内
容が応用できることは言うまでもない。
更に、この装置によれば、6分力計測のみに限
定されることもなく、力と計測値へその力による
モーメントの付加されるモーメントが組み合わさ
れた検出器に対しては全て応用可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図、直交座標系で6分力を示す模式図。第
2図、風胴内の航空機模型に対する分力計測装置
の基本構成を示す模式図。第3a、3b図、検出
用ビーム及び歪ゲージの貼付配置を示す模式図。
第3c図、第3a,3b図に使用されている歪ゲ
ージの結線図。第4図、この考案による分力検出
部の基本構成を側面図。第5図及び第6図、分力
出力信号をアナログ演算する基本ブロツク回路
図。 図中引用記号:1……風胴、2……風胴模型、
3……ストラツト、4,24……多分力検出器、
5……固定台。

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 静止ないし移動可能な基準部材5に固設された
    多分力検出器4と、一端に前記多分力検出器を固
    定連結し、他端に被測定対象物2を脱着可能に固
    定できる支持連結部材3と、前記多分力検出器で
    検出した分力の出力信号を、下記の式、 MX=MX′−L2XFY MY=MY′+L1XFX ここで、前記被測定対象物の計測中心と前記多分
    力検出器の測定原点を結ぶ直線をz軸として、
    MX,MY:計測中心でのx,y軸周りのモーメン
    ト、MX′,MY′:多分力検出器でのx,y軸周り
    のモーメント、FX,FY:多分力検出器に働く力
    のx,y成分、L1,L2:それぞれ計測中心から
    多分力検出器のx,y軸周りのモーメント検知部
    までの距離、を用いてアナログ演算処理して被測
    定対象物に加わる多分力値を出力する演算処理装
    置とを備えた多分力計測装置において、上記演算
    処理装置は、前記多分力検出器から供給されたx
    及びy方向の力(Fx,Fy)の出力信号を増幅す
    るために配設され、それぞれ接続導線を介して連
    結する前段増幅器(AF1;AFx1,AFy1)と後段増
    幅器(AF2;AFx2,AFy2)と前記多分力検出器か
    ら供給されたx及びy方向のモーメント出力信号
    (Mx′,My′)を増幅するため、順次接続して配
    設された前段増幅器(AM1;AMx1,AMy1)と二入
    力端を備えた加算器(Tx,Ty)と、後段増幅器
    (AM2;AMx2,AMy2)と、x及びy方向モーメン
    ト用の前記加算器の他方の入力端と前記y及びx
    方向力の増幅系用の接続導線との間にそれぞれ電
    気接続された係数設定器(Ka,Kb)とから構成
    され、全ての前段増幅器(AF1,AFx2;AFx1
    AFy1;AFx2,AFy2)、全ての後段増幅器(AF2
    AM2;AFx2,AFy2;AMx2,AMy2)及び前記係数設
    定器(Ka,Kb)の増幅率を外部から可変設定で
    きることを特徴とする多分力計測装置。
JP1990053553U 1990-05-24 1990-05-24 Expired JPH0454428Y2 (ja)

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JP1990053553U JPH0454428Y2 (ja) 1990-05-24 1990-05-24

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JP1990053553U JPH0454428Y2 (ja) 1990-05-24 1990-05-24

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Publication Number Publication Date
JPH03115830U JPH03115830U (ja) 1991-12-02
JPH0454428Y2 true JPH0454428Y2 (ja) 1992-12-21

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ID=31574840

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JP1990053553U Expired JPH0454428Y2 (ja) 1990-05-24 1990-05-24

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Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51140770A (en) * 1975-05-30 1976-12-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method for detecting the outside force applien the thin plate type pro trusion
JPS5559331U (ja) * 1978-10-17 1980-04-22

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JPH03115830U (ja) 1991-12-02

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