【ロードセル】パイプ家具でフォースプレート作った<人間を計る>

実家の片付けしていたら、洋服掛けのパイプ家具の足部が3つ又になっていて、丁度フォースプレートになる形状だったので、ひずみゲージ12枚貼って作ってみました。
76kgの体重で乗ると、沈み込みが発生しますが、細かな動作がグラフで見えるので
重心計算すれば、重心の動きが見えると思います。
※過去5年間いろいろなフォースプレートを作ってきましたが、自分で乗れるもの初めてです。
フォースプレートの初めて作ったときの基本LINK:t.ly/Dfi2
フォースプレートの過去記事群LINK:t.ly/lyd0

※2022年月追記 6か月後 スキーを載せて姿勢変化による重心とモーメントを測定しようとしましたが
パイプ家具が曲がってしまいました。体重80kgにスキー10kgでいろいろな動きがあると、パイプ家具では無理だったようです。体重が軽い50-60kgで静止姿勢の測定程度なら使えるとおもいます。スキー姿勢用に新たなフォースプレートを開発します。

●パイプ家具を選んだ理由
理由1:3本の腕で中央円盤を支えてる構造なので、腕1本をロードセルに見立てれれば、3分力計になることが判ります。
理由2:人が乗る構造は、手作りが大変、ホームセンタで入手できる板金物は、短くて薄いので、出来合いの鋼構造物で手頃なものがあったので、作ってみた。

理由3:今まで体重を載せられるフォースプレートは作ったことが無かった 様子を見たいので土日で制作できる程度のフォースプレートで人が乗った場合の分力の出方の様子を見てから、本格的な6分力フォースプレートを開発しようと考えたため。

※回転ハンガーラックをリサイクルショップでさがすか、丁度いいものがなければ購入になります。Google画像検索は「回転ハンガーラック パイプ」

※下記写真は、1本目にひずみゲージを貼って、様子をみるために実験するところ、ここでOKになって残り2本を貼りました。

●作り方
従来の板金物で作るのと同じロバーバルブリッジで組む手作りロードセルを3本作るだけです。家具だと塗装が厚いので、カッターナイフで削ってから、ヤスリでこすって、無水アルコールで脱脂してひずみゲージを貼るだけです。
今までの手作りロードセルの記事2個ご覧ください。
簡単自作ロードセル基礎学習<半日で作れる>

両持ち梁式ロードセル作った<床置きで便利>

※今回使ったゲージは、半田付けしたくなかったので、中国製ゲージの15倍高いですが、
国産 東京測器研究所さんのeゲージショップで売っているキットです。これは、リード線つきなので、貼るだけで、できてしまうので、手軽で、貼り易いし、品質保証がついてます。
一般用鉄用ゲージです。4ゲージブリッジを組む場合は、鉄用でもアルミ用でも線膨張率の差はキャンセルされるので、どちらでも使えます。
https://www.tml.jp/e-gaugeshop/gaugelist.html

●制作写真
①リード線付なので、対向させて中央部にリード線を集めて束ねてアンプにもっていきます。

②アンプまでのリード線、3本の腕の名前をA,B,Cとして、ゲージ名を1,2,3,4とつけて
間違わないようにしてあります。

③踏み板の固定が、工夫が必要でした。中央の円盤と板を直接ネジ止めするとたわんだ時に
腕に板が当たってしまうので、台木をかまして、板をあげてあります。
台木と円盤の接合部の剛性が重要で、木ネジと真ん中のM6ネジで絞めこんであります。
これでも、足を中央部に載せないと傾いてしまうので、板の大きさは足のサイズくらいにしたほうがいいです。
※下記写真は、1本目にひずみゲージを貼って、様子をみるために実験するところ、ここでOKになって残り2本を貼りました。

※11月4日追記 校正実験結果 干渉補正を加えて Fz精度1%達成できました。

【ロードセル】校正・干渉補正でFz精度0.97%出た<干渉補正は必須>

 

●初期動作

①腕Aのみ見た場合
錘の位置を中央部と固定部と反対側にした場合で全然違うことがわかります。
3本腕があるので、錘位置によって、それぞれの負担荷重が変わるからです。
しかし、どんな位置でも。全荷重は、3本の負担荷重の合計となって一定となるはずです。
次回、校正実験で、確認します。

②人が乗った場合
まだ校正実験してないので、体重がきちんとでているか未確認です。

●以後
校正実験して、重心位置とFz,Mx,Myをリアルタイム表示するプログラム作ります。

 

 

 

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です