JPS58225331A - Apparatus for measuring multi-component force - Google Patents
Apparatus for measuring multi-component forceInfo
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- JPS58225331A JPS58225331A JP57109445A JP10944582A JPS58225331A JP S58225331 A JPS58225331 A JP S58225331A JP 57109445 A JP57109445 A JP 57109445A JP 10944582 A JP10944582 A JP 10944582A JP S58225331 A JPS58225331 A JP S58225331A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、物体上のある点に作用する力およびモーメン
トの各方向の分力を4測するだめの多分力計測°装置に
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a multi-force measuring device capable of measuring four component forces in each direction of force and moment acting on a certain point on an object.
各種拐料または装置類の試験等において、ある点に作用
する力およびモーメントを正確に把握しなければならな
い要請がある。任意方向に作用する力およびモーメント
を正確に計測するには各方向毎の分力として計測する方
法が一般的である。物体の1点に作用する力およびモー
メントは、第1図のような直交直線座標系では、それぞ
れ、3種類の力Fx、 Fy、 Fzおよび3洋類のモ
ーメントMx、 My、 Mzで表わされる。通常これ
を6分力といい、これらの組合せによって全ての方向の
力およびモーメントを表現することができる。。When testing various materials or equipment, there is a need to accurately determine the force and moment acting on a certain point. In order to accurately measure forces and moments that act in any direction, it is common to measure them as component forces in each direction. In an orthogonal linear coordinate system as shown in Figure 1, the force and moment acting on a point on an object are represented by three types of forces Fx, Fy, Fz and three types of moments Mx, My, Mz, respectively. These are usually called six component forces, and by combining them, forces and moments in all directions can be expressed. .
このような6分力を開側するには、被試験物体と固定側
との間に多分力検出器と呼ばれるセンサを入れ、とのセ
ンサに作用する各種分力を取り出すのが通例である。In order to release such six component forces, it is customary to insert a sensor called a multi-force detector between the object to be tested and the fixed side, and extract the various component forces acting on the sensor.
例えば、航空機の模型を風胴内に入れて、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
のような配置がとられる。For example, when a model aircraft is placed in a wind barrel and various component forces acting on the body of the aircraft in the air are measured, an arrangement as shown in FIG. 2 is used.
第2図において風胴1内に入れられた航空機模型2はス
トラット3を介して風胴外にある多分力検出器4と連結
される。多分力検出器4は固定端5に取付けられる。こ
の試験では航空機模型2の測定中心M、C,に作用する
多分力を検出することを目的とする。In FIG. 2, an aircraft model 2 placed inside a wind cylinder 1 is connected via a strut 3 to a multi-force detector 4 located outside the wind cylinder. A multi-force detector 4 is attached to the fixed end 5. The purpose of this test is to detect multiple forces acting on the measurement centers M and C of the aircraft model 2.
検出器4が模型内部にある場合は、そのモーメント中心
を計測に適するように計測中心M、 C。If the detector 4 is inside the model, its moment center is set as the measurement center M, C so that it is suitable for measurement.
に合わせることが可能な場合もあるが、一般には第2図
のように寸法上の制約まだは操作上の便宜のだめに、検
出器4は第2図のように模型の外部に設置されることが
多い。この場合、検出器の出力を模型の計測中心に合わ
せるには困難が伴なうことが多い。その理由は以下の通
りである。However, in general, due to dimensional constraints and operational convenience, the detector 4 is installed outside the model as shown in Figure 2. There are many. In this case, it is often difficult to align the output of the detector with the measurement center of the model. The reason is as follows.
第3図aは歪ゲージA、 B、およびC,D、をモーメ
ント検出用ビーム6に貼伺けだモーメント検出器の例を
示すものである。検出用ビーム6の下端は固定端5に固
定するためのフランジ7を有する。検出用ビーム601
面8には歪ゲージA、 B。FIG. 3a shows an example of a moment detector in which strain gauges A, B, C, and D are attached to the moment detection beam 6. The lower end of the detection beam 6 has a flange 7 for fixing to the fixed end 5. Detection beam 601
Strain gauges A and B are on surface 8.
が、そして他面9には歪ゲージC,Dがそれぞれ第3図
すのように貼付けられる1、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1oとの
距離をLとすると、各歪ゲージA、 B、 C,Dを第
3図Cに示すように接続したブリッジ回路の出力eは次
式のように表わされる。On the other side 9, strain gauges C and D are respectively pasted as shown in Figure 3.1, the point 11 where the force as indicated by the arrow F acts, and the center 1o of the strain gauges A, B, C, and D. When the distance between the strain gauges A, B, C, and D is connected as shown in FIG. 3C, the output e of the bridge circuit is expressed as follows.
e釦FXLφ・・・・(1)
とのFXLは歪ゲージ中心1oに生じるモーメントであ
ることは周知である。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。e button FXLφ... (1) It is well known that FXL with e button is a moment generated at the center 1o of the strain gauge. In this way, it is easy to determine the moment acting on a predetermined point inside the detector.
しかしながら、第2図の例のように計測中心M、Cが検
出器の外部にある場合は上記のようには処理できず特別
の配慮が必要となる。このように開側中心が検出器の外
部にある場合のモーメントを求めるには、例えば、ピラ
ミッド型多分力検出器が知られているが、この検出器は
複雑かつ高価である。さらに計測中心を検出器のピラミ
ッド中心に正しく合わせる必要があることから、保守上
の問題もあり操作性が低下するという欠点がある。However, when the measurement centers M and C are outside the detector as in the example shown in FIG. 2, the above process cannot be performed and special consideration is required. For example, a pyramid-type multi-force detector is known for determining the moment when the center of the open side is outside the detector, but this detector is complicated and expensive. Furthermore, since it is necessary to correctly align the measurement center with the center of the pyramid of the detector, there are problems with maintenance and operability is reduced.
本発明は、これら従来知られている装置の欠点を解消し
、安価でありながら高精度であって操作性の秀れた多分
力計測装置を提供することを目的とする。An object of the present invention is to eliminate the drawbacks of these conventionally known devices and provide a multi-force measuring device that is inexpensive, highly accurate, and has excellent operability.
本発明によれば、簡易安価な装置を用いて高第4図は本
発明にかかる多分力計測装置の基本作用を説明するだめ
の構成図で、ストラット2に、多分力検出器22を有し
、この検出器22は固定端23に取付けられる。ストラ
ッ)21の先端付近には計測中心M、C,がちり、また
検出器22のモーメント中心24があり、これらの間の
距離はしてあるとする。このような構成において計測中
心M、C,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き、検出器のモーメント中心24に
は力FとモーメントM′が作用するものとすると、各モ
ーメントMとM′との間には次式のような関係がある。According to the present invention, a simple and inexpensive device is used. Figure 4 is a block diagram for explaining the basic operation of the multi-force measuring device according to the present invention. , this detector 22 is attached to a fixed end 23. It is assumed that measurement centers M, C, dust, and a moment center 24 of the detector 22 are located near the tip of the strut 21, and the distance between them is set. In such a configuration, when the force of the white arrow F and the moment of the arrow M are acting simultaneously on the measurement centers M, C, it is assumed that the force F and the moment M' are acting on the moment center 24 of the detector. Then, there is a relationship between each moment M and M' as shown in the following equation.
。
M’=M十FXL・・・・・(2)
この検出器22がFおよびM′を検出する2分力検出器
であるとすると、この検出器の出力からモーメントMを
得るには(2)式を変形した次式が用いられる。. M' = M + FXL (2) Assuming that this detector 22 is a two-component force detector that detects F and M', to obtain the moment M from the output of this detector, (2 ) is modified from the following equation.
M=M’−FXL@・・・・(2′) (2′)式は第5図のブロック図によって求められる。M=M'-FXL@・・・(2') Equation (2') is obtained from the block diagram in FIG.
第5図において、増幅率がそれぞれA およ1
びAF2である2つの増幅器31および32が接続され
た回路の入力33には検出器からの出力Fが供給される
。この場合、増幅器32の出力35には出力Fが得られ
る。下側の回路には増幅率がそれぞれA およびAM2
である2つの増幅器36および371
が加算器38を介して接続されており、その人力39に
は検出器出力M、が供給される。上側の回路の線34に
は分岐して係数設定器41が接続され、所定の係数倍さ
れた出力42が得られる。この出力42と下側回路の増
幅器36の出力40とは加算器38の2人力に印加され
、加算出力42が得られる。In FIG. 5, the output F from the detector is supplied to an input 33 of a circuit to which two amplifiers 31 and 32, whose amplification factors are A and AF2, respectively, are connected. In this case, an output F is obtained at the output 35 of the amplifier 32. The lower circuit has amplification factors of A and AM2, respectively.
Two amplifiers 36 and 371 are connected via an adder 38, whose input 39 is supplied with the detector output M. A coefficient setter 41 is connected to the line 34 of the upper circuit in a branched manner, and an output 42 multiplied by a predetermined coefficient is obtained. This output 42 and the output 40 of the amplifier 36 of the lower circuit are applied to two outputs of an adder 38, and a summed output 42 is obtained.
この加算出力42は増幅器37を経て出力43土へ出力
M2を生ぜしめる。この場係数加算器41の係数にはプ
ラス、マイナスの符号をも含んでいるものとする。This summation output 42 passes through an amplifier 37 and produces an output M2 at an output 43. It is assumed here that the coefficients of the field coefficient adder 41 also include plus and minus signs.
第5図の例において各増幅器の増幅率AFl ’AF2
.AM4.AM2および係数設定器の係数Kを適切に選
定することにより、M□をM′とした場合にM2=Mを
出力として取出すことができる。In the example of Fig. 5, the amplification factor AFl 'AF2 of each amplifier is
.. AM4. By appropriately selecting AM2 and the coefficient K of the coefficient setter, it is possible to take out M2=M as an output when M□ is M'.
さらに、係数設定器の係数Kをダイヤルまだはディジタ
ルスイッチ等によって距離りに対応する様に設定した上
で各増幅器の増幅率AFil AF21AM1.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。Furthermore, after setting the coefficient K of the coefficient setter to correspond to the distance using a dial or digital switch, etc., the amplification factor AFil AF21AM1. AM2
Since it is possible to adjust the , the following characteristics can be obtained.
すなわち、上述のような調整が完了した時、係数の値は
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
を示すことになる。したがって、この係数を変えるとそ
の係数の値に従って模型の計測中心M、C,を適宜変え
ることができる。That is, when the above-described adjustment is completed, the value of the coefficient indicates the distance from the moment center of the detector to the measurement center of the model. Therefore, by changing this coefficient, the measurement centers M and C of the model can be changed appropriately according to the value of the coefficient.
このような調整は、以下に述べる方法によっても実際的
に行なうことができる。Such adjustment can also be practically performed by the method described below.
1)AFl、AF2.AMl、AM2を任意に設定する
。1) AFl, AF2. Set AMl and AM2 arbitrarily.
ii) Kを試験的に加える力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。ii) Set K to be the distance between the position of the trial force F and the moment center of the detector.
由)力Fを加える。) Apply force F.
iv) その状態でAF2を調整し、出力Fが所定の
大きさとなるように設定する。iv) In this state, adjust AF2 and set the output F to a predetermined level.
v)AMlを調整し、出力M2が零となるように設定す
る。v) Adjust AMl and set the output M2 to zero.
vi) 純粋のモーメントMを加えその時の出力が所
定の大きさになるようにする。vi) Add a pure moment M so that the output at that time becomes a predetermined magnitude.
vii) もし、iv)〜vi)の操作が不能の場合
は、AF、、A・Mlを再度調整し1ii)以降の操作
を繰返す。vii) If operations iv) to vi) are impossible, readjust AF, , A, and Ml and repeat operations 1ii) and subsequent steps.
第2図のようなシステムにおいて、検出器4が内部にモ
ーメント中心を有する6分力検出器である場合のブロッ
ク図を第6図に示す。この例では、模型の計測中心は検
出器のモーメント中心よりZ方向にのみずれている。図
中の符号は第5図と同様の意味を表わすが、添字x、
y、 zによって6分力を、まだ1.2によって係数の
種類を示す。FIG. 6 shows a block diagram of the system shown in FIG. 2 in which the detector 4 is a six-component force detector having an internal moment center. In this example, the measurement center of the model is shifted only in the Z direction from the moment center of the detector. The symbols in the figure represent the same meanings as in Figure 5, except for the subscripts x,
The 6-component force is indicated by y and z, and the type of coefficient is indicated by 1.2.
いま、FXの計測中心とMy’のモーメント中心間の距
離り、と、Fyの計測中心とMX’のモーメント中心間
の距離L2とが
LlへL2
である場合にも、係数に1をT、1に対応させまたに2
をL2に対応させることにより、それぞれ独立に模型の
4測中心におけるモーメントが4測可能とkる1、シだ
がって、検出器のモーメント中心はMx’、My1MZ
’それぞれについて1点に合致させる必要がなくなる。Now, even if the distance between the measurement center of FX and the moment center of My' and the distance L2 between the measurement center of Fy and the moment center of MX' are Ll to L2, set 1 to the coefficient as T, Corresponds to 1 and also 2
By associating L2 with L2, the moments at the four centers of the model can be measured independently. Therefore, the moment center of the detector is Mx', My1MZ
'There is no need to match one point for each.
また、Z方向以外、例えばX、 Y方向まだはそれらが
適宜組合わされた場合にも、上述の内容が応用出来るこ
とはいうまでもない。Furthermore, it goes without saying that the above-mentioned contents can also be applied to directions other than the Z direction, for example, the X and Y directions, and to cases where these directions are appropriately combined.
さらに、この装置によれば、6分力計測のみに限定され
ることなく、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合わされた検出器に対しては
全て応用可能である。。Furthermore, this device is not limited to 6-component force measurement, but can be applied to any detector that combines force and a moment that is added by the force to the measured value. . .
第1図は、直角直線座標の6分力を示す。第2図は、風
胴内の航空機模型に対する分力計測の基本構成を示す。
第3図a、 bは、検出用ビームおよび歪ゲージの配置
状態を示す。同図Cは、歪ゲージの結線図を示す。
第4図は本発明にかかる分力検出部の基本構成を示す。
第5図および第6図は分力検出出力をアナログ演算する
基本回路のブロック図を示す。
t’71面のイγli’i’(内容に変更なし)第1図
ア
第2図
第3図
(a) (b) (c)第4
図
第5図
第6図
手続補正書11.え。
昭和 ダ′/」/θ月 2611
特許庁長官 若杉和夫 殿
■、 事件の表示
昭和 9′7年特許願第 1oヲL/−279号2、
発明の名称
79か力で、」魯11ビ岩て
3、補正をする者
事件との関係 出願人
4、代理人
イ1 所 東京都港区虎ノ門二丁目8番1号(+j?の
1°゛挿す国・I)〔電話03 (502) 1476
(代′J工口5、補正命令の日附
昭和 47年 2月 7 日
へ6、 補正の対象
一−°゛ 委任状 パ
≠峻寝肖尭÷図面の浄書。 (内容に変更なし)7、補
正の内容Figure 1 shows the 6-component force in rectangular linear coordinates. FIG. 2 shows the basic configuration for measuring component forces on an aircraft model inside the wind body. Figures 3a and 3b show the arrangement of the detection beam and strain gauges. Figure C shows a wiring diagram of the strain gauge. FIG. 4 shows the basic configuration of the component force detector according to the present invention. FIGS. 5 and 6 are block diagrams of basic circuits that perform analog calculations on component force detection outputs. A γli'i' on page t'71 (no change in content) Fig. 1 A Fig. 2 Fig. 3 (a) (b) (c) Fig. 4
Figure 5 Figure 6 Procedural amendment 11. picture. Showa da'/''/θ month 2611 Mr. Kazuo Wakasugi, Commissioner of the Japan Patent Office ■, Indication of the case Showa 9'7 Patent Application No. 1owoL/-279 No. 2,
Name of the invention 79 or power,'' Lu 11 Biwa Te 3, Person making the amendment Relationship to the case Applicant 4, Attorney I 1 Location: 8-1 Toranomon 2-chome, Minato-ku, Tokyo (+j? 1°)゛Country/I) [Telephone 03 (502) 1476
(Yo'J Koguchi 5, date of amendment order February 7, 1972)
6. Subject of amendment 1 -°゛ Power of attorney Pa≠Shunne Portrait ÷ Engraving of the drawings. (No change in content) 7. Contents of amendment
Claims (1)
を修正し、計測中心が検出器のモーメント中心から偏位
している場合に、計測中心における分力8]測値を得る
だめの多分力計測装置において、 検出器のモーメント中心で得られた計測値(M′)、4
測中心で得られる力の計測値(F)および、検出器のモ
ーメント中心(24)と4測中心(M、C,)との間の
距離(L)とから、M=M’−FXL として計測中心におけるモーメント値(M)を演算する
機構を内蔵することを特徴とする、多分力計測装置。 (2、特許請求の範囲第1項記載の多分力計測装置にお
いて、 前記演算機構には、検出器モーメント中心と計測中心と
の間の距離を可変値として設定可能である機構を内蔵す
る上記装置。 (3)特許請求の範囲第1項記載の多分力計測装置にお
いて、 前記演算機構には、検出器のモーメント中心が各分力ご
とに異なった位置にある場合にも、計測中心での多分力
を計測可能である修正機構が内蔵されている上記装置。[Claims] (1) The output of a component force detector that combines a predetermined number of strain gauges is corrected, and when the measurement center is deviated from the moment center of the detector, the component force at the measurement center is 8] In the multiforce measuring device used to obtain the measured values, the measured value (M') obtained at the moment center of the detector, 4
From the force measurement value (F) obtained at the measuring center and the distance (L) between the moment center of the detector (24) and the four measuring centers (M, C,), M = M' - FXL. A multi-force measuring device characterized by having a built-in mechanism for calculating a moment value (M) at a measurement center. (2. The multi-force measuring device according to claim 1, wherein the calculation mechanism includes a mechanism that can set the distance between the detector moment center and the measurement center as a variable value. (3) In the multi-force measuring device according to claim 1, the calculating mechanism includes a multi-force measuring device that calculates the multi-force force at the measurement center even when the moment center of the detector is at a different position for each component force. The above device has a built-in correction mechanism that can measure force.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57109445A JPS58225331A (en) | 1982-06-25 | 1982-06-25 | Apparatus for measuring multi-component force |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57109445A JPS58225331A (en) | 1982-06-25 | 1982-06-25 | Apparatus for measuring multi-component force |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58225331A true JPS58225331A (en) | 1983-12-27 |
Family
ID=14510417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57109445A Pending JPS58225331A (en) | 1982-06-25 | 1982-06-25 | Apparatus for measuring multi-component force |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58225331A (en) |
Citations (1)
| 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 |
-
1982
- 1982-06-25 JP JP57109445A patent/JPS58225331A/en active Pending
Patent Citations (1)
| 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 |
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