【Fusion360】中華ロードセルを応力解析検証<その3ロードセル原理>

中華ロードセルの原理は、こんなもんだろうと思っていたのですが、未だに分解して検証したことがありませんでしたので、応力解析ついでに、分解してゲージがどう貼ってあるか見てみました。

●今まで原理として理解していた資料
エーエンドデー社の解説は、技術者が丁寧に説明文を作って詳細なので、ひずみゲージ屋さんの解説より判りやすいです。
https://www.aandd.co.jp/adhome/products/loadcell/introduction/cell_intro02_04.html

目的は、せん断力(荷重)だけ抽出することで、モーメントとか軸力をキャンセルすることです。この方式なら、荷重点がどこでもモーメントを拾わないので、同一荷重が測定できます。
ミネベア社にも仕様の説明あります。
http://www.minebea-mcd.com/product/pdf/spec_sheet/loadcell/c2g1_oiml.pdf
原理は、せん断力で発生する梁のモーメント分布と曲げモーメントで発生するモーメント分布の差を利用して、せん断力だけを抽出できることを利用してます。古くからロバーバルと呼ばれていて秤に使われているメカ機構がありましたが、電子秤の時代になって機械式ロバーバルの機能をひずみゲージブリッジで実現した方式です。

●中華ロードセル分解してみた
今まで40本以上購入してあって数本線が千切れて壊れていたのでシリコンコーティングを鋭利なピンセットでひっかきながら剥がしました。原理通り4ゲージブリッジだと思ってましたがダミーゲージが1枚入っていて5枚構成となってました。

上面側にダミーが1枚はいってました。

下面は、2枚で上下でロバーバル型ロードセルになってます。
起歪をかせぐために、ひょうたん穴が2個あいているのが理解できます。

●リード線配線
リード線が千切れて色が分からないので、

下から緑、黒、白、赤になっていたと思います。
●ブリッジ回路
上記エーエンドデーの解説資料で回路も分かり易く説明してますがダミーについては説明がありません。
https://www.aandd.co.jp/adhome/products/loadcell/introduction/cell_intro02_05.html

テスターで追ってみると下図のようなブリッジになってました。

●以後
中華ロードセルもロバーバル方式であることが確認できました。Fusion360静的応力解析で、中華ロードセルのゲージ位置の応力分布からロバーバル原理でせん断力のみを抽出できるかを算出してみます。

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