SCPは、校正するための原器なので、自作ロードセルでなく既製品のロードセルを使って組みました。
中華ロードセルは、クロストークはそれなりに出るのですが、線形性がでてるので、干渉補正がかけやすいのでSCPは中華ロードセルで1発目はやってみます。
■SCP３軸構造
FxFyFz3本を直行させて組み立てました。３０ｘ３０ｘ厚さ3ミリのL字金具だけで組みました。3ミリ厚さを組み合わせたので高剛性になりました。
現在は、２Kgのロードセルですが、１０ｋｇくらいまでいけそうです。
後日、秋月の２０Kgのロードセルでも試してみます。
※2020年１２月追記 ２０Kgロードセルで高荷重３軸ロードセルつくりました。
本記事で製作したものよりもノウハウが向上して、高剛性でしっかりしたものができました。
先端は、TPOに合わせて取り換えながら使います。基本はボールベアで鉛直荷重メインですが、ちょっと傾けると水平分力成分がでるので、3軸SCPは必須です。
FxFyの接合をL字2個を重ねることでフットプリントを減らしたのが今回の高剛性の理由です。
基板は、握り棒につかまって固定させてますが、M5StcikCのIMUを使うので、しっかりと固定してあります。
※基板回路とプログラムは、M5カテゴリーで組み立て備忘録あります。
■SCPの荷重方法で、3軸が必要な理由
1軸でIMUを使って力の分力成分を鉛直角度から算出する方式も試したのですが、どうしても分力の精度が悪くなるので、3軸にしました。
下図に検討した結果を示します。
①糸で引けば、モーメントはキャンセルできるが、糸の3次元方向の傾きを
IMUで検出するには、糸にIMUを取り付けないとダメなので滑車機構を使う方法も考えたが、最終的には、奥行き方向の分力成分の算出が難しい点で
断念。
②棒で押す方式も奥行き方向の分力成分の算出でNG
結論として、3次元方向すべての分力を実測できる3軸SCPに決まった。
■動作
ボールベアを使っているので、鉛直押し力がメインですが、少しでも全体が傾くと水平分力のFxFyが少し発生します。これを正確にとらえておかないと、被測定物のクロストークなのか、荷重元から発生した水平分力なのか区別つかなくなるので、SCPの3軸は重要です。
●以後
錘を載せて、3軸の校正を行ってから、実際の自作分力センサのVB.NETで作ったプログラムで測定解析を行います。
