【6分力計2018】一体型検討その１＜パイプ型軸力とせん断が課題＞

MFT2018が終わって現在の積み上げ型の試作はTS8までで終了しようと思います。積み重ねてネジ止めする構造は、３Dプリンタの強味を発揮できない構造なので、一体型で形状が自由自在の３Dプリンタの強味がでる方式を検討していったほうが将来性があると考えます。
●一体型の基本
①ひずみゲージが貼れること
裏側にも指が入って正確に貼り付け作業ができること
②強度剛性が保てること
③クロストークが少ない構造
初回は、
●一体型で最もシンプルなパイプ形状でできないかを考察
下記Φ４０肉厚1mmのパイプ外周にひずみゲージを貼ると貼りやすくていいのです。
Fx,Fy,Mx,My：上下2枚組ｘ４か所セットで上と下のモーメントが測定できますので、4分力はOKのはずです。
Mz:斜めにハの字に貼った4枚でねじりトルクがねじりモーメントMzが測定できるはずですが、３Dプリンタで作った場合造形方向に対して斜めにゲージを貼ることでひずみが異方性に発生してブリッジがバランスがとれなくて大きなドリフト発生するリスクがあります。Mzは、現在のクロスビームでやっている方法で考えてみます。

●Fzをどうする？
軸の圧縮力のゲインがでない点が世の中の分力計の課題として昔から存在してます。以前角断面で実験したときはゲインも小さいし、下記記事のようにドリフトが大きくて断念してます。

【6分力計2018】軸力の利用を検討＜樹脂ひずみは奥深い＞

パイプで再度トライしてみてもドリフトは下げられる可能性がありますが、ゲインが小さい可能性があります。
軸力の応力ひずみに計算は、下記サイトが親切に解説してあります。

https://www.keyence.co.jp/ss/products/recorder/lab/strain/base.jsp

肉厚０．５mmにすれば８μstrainでるので、ブリッジで4倍になって３２μstrainでるので、上記記事と同程度のゲインはでそうです。問題はドリフトですが、ブリッジをどう組むかアイデアがでたら、試作確認してもいいかと思います。

●以後
一体型のアイデアを何個かだして、シミュレーションで確認してから試作実験しようと思います。
並行して、現在のTS７、TS8は、アプリケーション用に使うことにしてマウスポインタを作ってみようと思います。

※2019年になってアルミ丸棒で6分力センサを開発しました。Fx,Fy、Mx,Mｙ,Mzの5分力までは精度がそれなりに出たのですがFzが軸力で小さすぎてでませんでしたが、5分力センサとして立派なものでした。

【MFT2019】６分力センサ干渉補正結果＜FxFy精度良い＞

●2020年になって、中華ロードセルをFz用のとりつけて6分力センサとして改良しました。
用途としては、多分力センシング（ロードバイクのクランク、シートピラー、ハンドルなど）の多分力測定物の校正負荷を6分力センサを通して与えることで、校正が非常に簡単になるというSmartCalibrationProbeという校正システムの開発用に使う目的です。