今回は、「ロードセルの種類と分類」についての説明です。
１．初めに
ロードセルは、光・液体・空気圧・磁力・振動など様々なものを利用して動作します。
その違いから、ひずみ型ロードセル・磁歪型ロードセル・静電容量型ロードセルなど様々な種類に分類されます。
また、荷重を掛ける方向や形状の違いによっても分類されます。
その為、一言“種類”と言っても数は膨大です。
今回は、荷重を掛ける方向と形状による分類についてまとめていきます。
磁歪型ロードセル・静電容量型ロードセルなどに関しては、最も普及しているひずみ型ロードセルの解説を別の記事で行っているので説明は割愛します。
調べても詳しい情報出てこないし…。
ひずみ型ロードセルに関して詳しく知りたい場合は以下の記事をご覧ください。
２．荷重方向による分類
荷重方向による分類は、引張型・圧縮型・曲げ型などがあります。
各イメージ図は以下の通りです。
引張と圧縮のどちらにも対応している交番型という種類もあるようなのですが、調べても大した説明が出てきません。
３．形状による分類
まず様々な形状がある理由についてですが、ロードセルはそれぞれ荷重(力)を加える場所・方向があらかじめ決まっています。
ひずみゲージの変形方向の問題ですね。
その為、使用用途に適したタイプを選定する必要があります。
形状による分類は、ビーム型・ロバーバル型・コラム型・S字型・リング型・ダイヤフラム型などがあります。
それぞれ簡単に補足説明をしていきます。
形状は長方形で、リード線が引き出されていない側の端部に荷重をかけて使用する。
荷重を加えるポイントによってはシングルポイント・ダブルポイントなどの違いがあるようです。
一般的な“はかり”に使用されていて、精度が高いのが特徴。
代わりに大容量のロードセルには向いていないです。
対応する質量は大体数kg～数百kg。
ビーム型と同じ扱いをされているような気がする。
ビーム型の場合はある点に荷重を加えての測定でしたが、ロバーバル型の場合は荷重をある一定範囲に加えれば同様の結果が得られるようになっています。
つまり、測定を点で行うのがビーム型、測定を面で行うのがロバーバル型です。
天秤をイメージしてみればわかりやすいです。
普通の天秤なら重りの位置によって釣り合いが取れたり取れなかったりと結果が変化してしまいます。
図2のように置き場が変わる、つまり荷重の加わる点によって結果が変わってしまうのがビーム型、これを工夫してどこに重りを置いても結果は変わらなくなるようにしたのがロバーバル型です。
ちなみに、ロバーバル型の機構はフランスの数学学者のロバーバルによって考案された機構です。
円柱型とも呼ばれている。
形状は円柱で、円状の上面か下面に応力をかけて使用します。
ひずみゲージを2つしか使用しないので構造が単純で、大容量にしても比較的小型にできる。
逆に小容量のものには向いていないです。
対応する質量は大体数t～数百t。
名前通りS字型になっている。
端的に言えばひずみを測れるS字フックのようなもの。
基本的に引張用で、引張試験機に取り付けて使用することが多い。
固定した電線の片側をS字部分にかけて断線する直前の応力を測ったりできる。
円環型とも呼ばれている。
円周の外側から応力をかけて使用する。
精度が高く、中容量に対応しているタイプ。
対応する質量は大体数百kg～数十t。
円型のロードセル。
丸形のテーブルの裏面にひずみゲージが付いていて、テーブルの上に置いたものの応力を測るようなイメージ。
高さを低くできるというメリットはあるが、精度が低くなる。
ロードセルで検索するとビーム型(ロバーバル型)・コラム型・S字型のものはよくヒットしますが、リング型・ダイアフラム型のものはほぼヒットしませんでした。
リング型・ダイアフラム型に関しては使用例もあまり出てこなかったので、ビーム型(ロバーバル型)・コラム型・S字型の方がよく使われているという認識で良いと思います。
以上、「ロードセルの種類と分類」についての説明でした。
