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ロードセルのピーク値を計測したい

2007/01/24 22:42

困っております。ご存知の方がいらっしゃったら助けて下さい。お客さまが、ロードセルを試験機に組み込んで使用しているのですが、このロードセルのピーク値を見たいというご要望を頂きました。元々は静的荷重を見るものですが、動的荷重を測るという使い方をされているので、ピーク値が正しく出力されているかどうかを、メーカーに校正に出すことなく、ご自分のところで見たいというご要望です。各ロードセルメーカー、校正サービスメーカーに打診しても、そのような校正の仕方はしないという回答ばかりです。何か、定格の圧力を短時間にロードセルに与えれば、計測できそうな気がするのですが……。ほんとうに困っておりますので、ご存知の方がいらっしゃれば、ご教示下さい。お願い致します。

keisokukiya
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物理学
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phobos
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2007/01/25 02:09 回答No.2

お客さんがピーク値が見たいと言うことは、負荷加重が衝撃的に加わるか、あるいは振動している場合だと思います。本来はANo.1の方のご回答のように、衝撃荷重用または動加重用のロードセルを使ってもらえば一番良いわけでしょうが、ここでの問題は、手持ちの静加重用のロードセルでどこまで測定できるか、どこまで値が信用できるかと言うことですよね。一つの方法としては、衝撃荷重用ないしは動加重用のロードセルをレンタルして、問題のロードセルと差替えるかあるいは並置してピーク値を測定して比較してみるというのはいかがでしょう。　計測器レンタルは、例えば↓などがあります。 http://www.orixrentec.jp/TM/search.cgi?type=3&route=4&lcategory=30022&mcategory=006 以下は私の経験の範囲での推論であって、間違ってるかも知れませんので参考程度におとどめ下さい。まず、衝撃荷重の場合です。問題のロードセルの容量（定格負荷）や方式が解りませんが、一般的な歪みゲージ式のロードセルを想定しますと、歪みゲージ自体は周波数応答性がよい（数kHz～数百kHz可）ので、衝撃値についてはそのままピーク値を読み取って差し支えないのではないかと思います。ただし衝撃の負荷すなわち「質量×加速度」の値がロードセルの定格負荷を超えない範囲に限ります。振動負荷の場合は、ロードセルに載っている負荷の質量と振動周波数および振幅が絡み合ってくるので問題は厄介です。いま、ロードセルに質量Ｍ(kg)の負荷が載って、振幅Ａ(mm)（両振幅で２*Ａ(mm)）、周波数Ｆ(Hz)で振動しているとします。このときロードセルにかかる最大加速度αは、　α=0.001*Ａω^2 = 0.001*Ａ*(２*π*Ｆ)^2 (kg・m/s^2) ですので、ロードセルには最大で　Ｆ=Ｍ*α (N) のピーク負荷がかかっているはずです。この計算値と、その時の実際のロードセル出力とを比較することで、ある程度は見当をつけることが出来ると思います。Ｆがロードセルの定格負荷(N)を超えない範囲であれば多分ＯＫだと思いますが、確証は持てません。できれば振動試験機を使って、振動周波数や振幅をいろいろ変えて出力を記録してみて、その結果を周波数を横軸、計算値との出力比を縦軸にプロットして、ロードセルの周波数特性をとれれば良いのですが……。

質問者

お礼 2007/01/25 08:10

ご回答頂きまして、誠にありがとうございます。振動試験機の使用も考えたのですが、加速度からＮへの換算式が見当たらず（質量を伴った計算式はあるのですが、振動試験機での適用はできるのでしょうか？）どのような使い方をすればいいのか、模索中です。それと、このロードセルの使い方は速度の速い荷重変化を見ているものなので、振動周波数と振幅の問題は少ないと考えられるのですが……。衝撃用のロードセルの使用という観点が非常に参考になります。ぜひ、お客さまにおすすめしてみます。ほんとうにありがとうございました。

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noname#65504

2007/01/26 09:19 回答No.4

＃３です。補足です。多分質問者のお客様は静的試験用のロードセルが動的試験に使用できるかどうかを検討したいのだと思います。使用する試験体はもちろん弾性範囲になければなりませんし、荷重を可変にするには線形性もなければなりません。ただし、ロードセルの出力を電圧で出力できるのなら、動的な計測器（共和電業などから出ていますし、共和電業製なら計測レンタルという会社がレンタルしてくれると思います。東京測器研究所、NEC三栄からも同様なものが出ていたと思いますが）が出ていますので、ロードセルと変位計の出力を同時計測して比較（もちろん電圧と荷重、変位の校正値、荷重と変位の換算値は既知）してみれば、１つの試験体でもできると思います。後は載荷速度や載荷周波数を変えて調べてみることも必要かと思いますが（ロードセルに速度依存性や周波数依存性がある場合もあるので）問題はロードセルの出力を電圧で外部出力できるかどうかです。場合によっては改造が必要かもしれませんが。

質問者