JPS6029708Y2

JPS6029708Y2 - せん断歪形ロ−ドセル

Info

Publication number: JPS6029708Y2
Application number: JP12113179U
Authority: JP
Inventors: 善道小南
Original assignee: Iseki and Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd
Priority date: 1979-08-31
Filing date: 1979-08-31
Publication date: 1985-09-07
Also published as: JPS5638843U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は粱等の起歪体に接着したストレインゲージによ
り起歪体に作用する力を測定するせん動歪形ロードセル
に関する。

一般に、この種のせん動歪形ロードセルは、粱の両端部
の固定条件の如何によって粱の撓み量が異なってくるた
め、せん動歪以外の張力、圧縮歪により出力感度に影響
を受は誤差を生ずる。

このため、従来より、粱の両端部を固定もしくは支持す
る条件を一意的に決めてせん動歪形ロードセルの出力感
度のバラツキをなくすようにしていた。

粱の両端部の固定方法としては溶接による固定、圧入に
よる固定、あるいはボルトによる固定等があり、取付や
交換の作業等を考慮すればボルトによる方法が一般的で
あるが、ボルト締め作業はボルトの締付トルクのバラツ
キが発生し易く、梁の固定条件のバラツキとなって、せ
ん動歪形ロードセルの出力感度に誤差が生ずる問題があ
った。

本考案は、従来のせん動歪形ロードセルにおける上記問
題に鑑みてなされたものであって、ストレインゲージに
よって形成したブリッジ回路の少なくとも一辺に引張圧
縮を検出する補償用ストレインゲージを装着するととも
に該補償用ストレインゲージに並列に抵抗を接続するこ
とにより、起歪体の両端部の固定条件による検出感度の
バラツキを電気的に補償し、上記の固定条件による差を
なくするようにしたせん動歪形ロードセルを提供するこ
とを目的としている。

以下、本考案の一実施例を示す図面を参照して詳細に説
明する。

先ず、以下の構成を有するせん動歪形ロードセルについ
て、起歪体の両端部の固定条件による上記せん動歪形ロ
ードセルの影響について考察する。

第１図ａおよびｂにおいて、１は直方体状の形状を有す
るせん動歪形ロードセルの起歪体としの検出器本体であ
って、該検出器本体１の一側面には、ストレインゲージ
Ｒ１とＲ２およびストレインゲージＲ３とＲ４を夫々Ｘ
字状に接着する一方、上記検出器本体１の他側面にも、
ストレインゲージＲ５とＲ６およびストレインゲージＲ
７とＲ８を夫々Ｘ字状に接着している。

上記検出器本体１の両端部２および３は、固定ボルト４
と５および固定ボルト６と７によって、夫々固定台８お
よび９に固定してる。

上記ストレインゲージＲ１、・・・、Ｒ８は、第２図に
示すように、ストレインゲージＲ１とＲ７、ストレイン
ゲージＲ２とＲ８、ストレインゲージＲ３とＲ５および
ストレインゲージＲ４と鳥を夫々直列に接続してホイー
トストン・ブリッジの各−辺とし、ストレインゲージＲ
５とＲ８との接続点１０と、ストレインゲージＲ６とＲ
７との接点１１との間にバッテリＢの電圧ＥＩを印加し
ている。

上記のようにして検出器本体１の中央部（第１図ａおよ
びｂ参照）に力Ｆを下方に印加した場合、上記検出器本
体１はせん動歪および引張圧縮歪を受ける。

上記せん動歪によるストレインゲージＲ□、・・・、Ｒ
８の抵抗値変化を夫々ΔＲ□γ、ΔＲ２γ・・・、ΔＲ
８γとする一方、引張圧縮歪によるストレインゲージＲ
１、・・・、Ｒ８の抵抗値変化を夫々ΔＲ１Ｅ１ΔＲ２
ｔ、・・・、ΔＲＢｔとすると、上記印加電圧ＥＩによ
って、ストレインゲージＲ□とＲ２との接続点１３と、
ストレインゲージＲ３とＲ４との接続点１４の間から出
力する不平衝電圧ＥＱの関係は、ＥＯ／ＥＩ＝（１／８）（（ΔＲ１γ／Ｒ１
＋ΔＲ２γ／Ｒ２＋・・・十ΔＲ８γ／Ｒ８）十（ΔＲ
□ξ／Ｒ□十ΔＲ３ｔ／Ｒ３＋・・・＋ΔＲ７ξ／Ｒ７
−ΔＲ２ｔ／Ｒ２−ΔＲ４Ｅ／Ｒ４−・・・−ΔＲａ
ｔ／Ｒｓ））・・・（１）となる。

ストレインゲージＲ□・・・Ｒ８は同一特性を有するも
のであるので、上記第１式においテ、Ｒ１＝Ｒ２＝・・
・＝Ｒ８＝Ｒ１とすると、ΔＲ□γ＝ΔＲ２γ＝ΔＲ５
γ＝ΔＲ６γ＝ΔＲγ１１ΔＲ３γ＝ΔＲ１γ＝ΔＲ７
γ＝ΔＲ８γ＝ΔＲγ■とすれば、ＥＯ／Ｅ＝（１／
２Ｒ）（ΔＲＹＩ＋ΔＲｙＩＩ）＋（１／４Ｒ）
Ｘ（ΔＲ，を十ΔＲ３を十・・・十ΔＲＹＥ −ΔＲ
２Ｅ−ΔＲｑｔ・・・−ΔＲｓｒ）・・
・（２）となる。

上記第２式第１項（１／２Ｒ）（ΔＲγＩ十ΔＲγ■）
は、ストレインゲージＲ１、・・・、Ｒ８のゲージ率を
ｋとすれば、（１／２Ｒ）（ΔＲγ■十ΔＲγＩＩ）＝ｋ（γＩ
十γ■）・・・（３）
となる。

但し、上記第３式において、γＩおよびγ■は夫々、検
出器本体１のストレインゲージＲ３とＲ２（Ｒ７とＲ８
）の接着点ＩおよびストレインゲージＲ１とＲ２（Ｒ５
とＲ６）の接着点■のせん動歪で、横断性係数をＧとす
れば、 γ■十γＩＩ＝Ｆ／Ｇ・・・（
４）である。

従って、上記第２式の第１項は（ｋ／Ｇ）ＸＦとなり
、力Ｆに比例して変化する。

一方、第２式の第２項は、検出器本体１の撓みがなけれ
ば、引張圧縮歪Ｅが零となるための零となるが、撓みが
ある場合には、上記第２式は、Ｅｏ／ＥＩ＝ｋ（ｙＩ
十ｙＩＩ）＋ａＥ・・・（５）と表わされ、Ｅ、
／ＥＩが上記の撓みに影響されないようにするには、Ｅ
に関するａＥの項を補正すればよいことが分かる。

そこで、本考案においては、第１図すに示すように、検
出器本体１の引張圧縮歪Ｅを検出する場所にストレイン
ゲージｒを接着して、該ストレインゲージｒを、第３図
に示すように、第２図のストレインゲージＲ４およびＲ
６からなる辺に直列に接続するとともに、該ストレイン
ゲージｒと並列に抵抗ｒ。

を接続し、上記引張圧縮歪Ｅの函数として上記ストレイ
ンゲージｒの抵抗値ｒを変化させ、Ｅの変化に対応して
ａｆｆが相殺されるようにして、Ｅｏ／ＥＩがＥの変化
に無関係となるようにしている。

即ち、ストレインゲージｒと抵抗ｒ。

との合成抵抗ｒ。

ｒ／（ｒｏ＋ｒ）の上記撓みによる変化率は、ｒｏｒ／
（ｒｏ＋ｒ）ｒ・・・（
６）となるが、Δｒ／ｒ＝ｋｔであるから、
上記第６式は、（ｒｏ／（ｒｏ十ｒ））Ｘｋｔ ’
”・（７）となる。

従って、（ｒｏ／（ｒｏ十ｒ））ｋ＝ａ
”・（８）となるようにｒ。

およびｒを選べば、第５式のａｆｆの項は消去されて、
Ｅ、／ＥＩは検出器本体１の撓みに無関係となる。

以上のようにして、検出器本体１の撓みの影響を補償す
ることができる。

なお、上記のストレインゲージｒと抵抗ｒ。

は、第３図に示すホイートストン・ブリッジの接続点１
１と１４との間の辺以外の他の辺（複数の辺でもよい。

）に挿入してもよい。以上、詳細に説明したことからも
明かなように、本考案は、補償用ストレインゲージによ
って起歪体の両端部の固定条件によるせん動歪形ロード
セルの検出感度のバラツキを電気的に補償し、上記の固
定条件による影響をなくすようにしたから、起歪体の固
定条件の精密な規制を必要としないため、上記起歪体の
組込みや交換時の作業が非常に容易となり、例えば、ト
ルクレンチのように締結トルクを制御する工具で起歪体
を構造物へ組み込んでも上記検出感度の精密な確認を行
うことのできない現場においても容易に使用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａおよびｂは夫々本考案に係るせん動歪形ロード
セルの検出器本体の平面図および側面図、第２図は従来
のせん動歪形ロードセルに使用するホイートストン・ブ
リッジの回路図、第３図は本考案に係るせん動歪形ロー
ドセルに使用するホイートストン・ブリッジの回路図で
ある。１・・・・・・検出器本体、２，３・・・・・・端部、
４，５゜６．７・・・・・・ボルト、８，９・・・・・
・固定台、Ｒ□。・・・、Ｒ８，ｒ・・・・・・ストレインゲージ、ｒｏ
・・・・・・抵抗。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

両端が固定された直方体状の起歪体と該起歪体への加圧
面に直角な面に装着された歪検出用の複数個のストレイ
ンゲージによりブリッジ回路を構成するようにしたせん
動歪形ロードセルにおいて、上記歪検出用ストレインゲ
ージと同一の装着面に引張圧縮を検出する補償用ストレ
インゲージを装着し、上記ブリッジ回路の少くとも一辺
に直列に挿入するとともに上記補償用ストレインゲージ
に並列に抵抗を接続してなるせん動歪形ロードセル。