複数のロードセルを接続

多点での重量計測はロケット発射台、タンク土台、高度なロボット台座などのアプリケーションで利用されています。ここでは、多点重量計測に必要な機器を紹介します。

複数ロードセル値を合算

INF4-Analog は4個のロードセルまでを接続し、各ロードセルの荷重、合計荷重を表示します。
複数台のINF4-Analogを連結すれば、最大16個のロードセルの出力値を表示できます。

4ch表示器、シグナルコンデイショナー機能付き：Model. INF4-Analog

6桁の表示機能
各チャンネルの感度を設定
4ch各々の荷重値、合計荷重を表示
26x115x120 mm小型、省スペース
Zeroオフセット、
Tare荷重Zero設定(内容量/合計荷重）
デジタルフィルター

ジャンクションボックス：Model. JB104SS

・4chまでのロードセル信号を入力、1ch合計出力
　複数台を連結すれば、最大16chまで入力可能
・各チャンネル感度のズレはポテンショメーターで調整

JB1100_進化した信号処理機能付きジャンクションボックス

・ PLCへ信号を伝える最適ツール
・ 4つのロードセル入力
・校正値を設定可能
– アナログ出力 16ビット0-20mA、4-20 mA、0-5 VDC、0-10 VDC

プログラム可能な重量表示器　Model.1280
Interface 1280シリーズは、カラータッチスクリーン、ウェブサーバービュー、複数のプロトコルタイプを備えたプログラム可能なデジタル重量表示器で、リアルタイムで重心、荷重を表示します。

・4個のロードセルまでを計測
・150以上の演算関数
・制御とパルスカウント用の８桁I/O
・USB, イーサネットTCP/IP,
Wifi, Bluetooth

マウンテイングプレート

ロードセルの取付は精度と信頼性に大きく影響しますので、トッププレートとボトムプレートで構成しているInterfaceマウンテイングプレートには、以下特徴を持たせています。

#1負荷分散– 荷重を分散させ、局所的な応力の発生を防止します。取付部のたわみを防止すると共に、ロードセル、基礎部の損傷を防ぎます。
#2平らに加工された表面－多くは、平坦度公差は0.0002 T.I.R.(Total Indicator Runout)で高精度に加工されており、ロードセルの出力を高精度に保持します。
#3 たわみとクロストークの最小化 –たわみは、たとえ微細なものであっても、誤差を引き起こします。プレートの曲げによるクロストークを引き起こす可能性がある多軸センサーでは特に重要です。
#4熱膨張とサイドロード– タンクのような大型構造物は温度変化に伴って伸縮し、風荷重やシフト荷重などの外力によって大きな側面荷重が加わります。特にトッププレートは、ロードセルの精度を損なうことなく、これらの動きに対応するように設計されています。また、Interface薄型ロードセル(Low profile)は大きな横力負荷に耐える事ができ、補助機器を追加する必要性がなくなります。

Interfaceは幅広い取付寸法を持ったプレートを用意しています。

４個のロードセル取付プレート

３軸ロードセル用取付プレート

１軸ロードセル用取付プレート

タンク専用重量計

WSSCLC-MOUNTは、タンクの膨張と収縮に対応できるよう特別に設計されたタンク重量計組付ユニットです。

荷重容量 11.1～222 kN、Models A4211, A4221, A4611, A4621で利用可能
ステンレス鋼板 (A4600)、亜鉛板(A4200)でロードセルに掛かる荷重を分散、IP68
熱膨張と軸ずれによる持ち上がり防止機構、スライド防止機構
耐横荷重Safety 容量の400%

複数のロードセル使用時の注意事項

・４点支持
均等に支えられてない4つのロードセルでは、総荷重が一時的に対角線上に位置する2つの荷重セルによって支えられる可能性があり、ほぼ確実にロードセルは過負荷、故障を引き起こします。
・剛性
厚壁のタンクをネジ止め、溶接にて平らな底面に固定します。
・平面への設置
荷重セル位置に硬いインサートを溶接固定します。ロードセルは可能な限り平らに研磨された厚く剛性の高い鋼板に取付けます。

【シム使用による力の均等化】
　50kN定格容量のロードセルでは、最大容量時における変位が0.05mmであり、この厚さのシムを1枚追加または除去するだけで、そのセルにかかる荷重が50kN変化します。その為、セルの荷重を最大容量の5%単位で調整することは非常に困難です。
　さらに、タンクに日光が当たり、熱い液体を注入したりする際の温度勾配によるタンクの変形は、先ほど完了した慎重なシミング作業に劇的な変化をもたらします。
【簡易的な解決策】
　右図は、脚の下にスプリングを配置することで荷重セルの剛性の1/100に相当する剛性を与えますので、0.05mm厚さのシムを追加することで、そのセルの荷重が0.5kN増加し、目標とするフル容量の5%の等化増分内に収まります。

　左図のごとく、中心から均等にロードセルが配置されていないと、不正確な計測と思いがちですが、各々のロードセルの校正値を正しく設定していれば、正確に計測可能です。
　簡潔に高精度計測できる重要ポイントは３点で支えている事です。

重心の計測（２軸上_平面）

・テストスタンドの設計、重量計算を簡素化する為、4つではなく、3つのロードセルを使用します。
・リングは供試品の重心の高さにできるだけ近づけます。計測点が重心から離れるほど、試験スタンドはレベリング、ミスアライメント、温度の影響による誤差の影響を受けます。
・試験スタンドは使用するたびに水平にし、ロードセル重量分はダミー荷重で補正します。

重心（CG）がロードセルの三角形パターンの正確な中心にあると仮定した場合、図90の図はA(X1.Y1)、B(X2,Y2)、C(X3,Y3)のロードセルがすべて正確に同じ荷重（α、β、γ）を測定していることを示しています。
各点の重量が異なる場合は以下の手順で重心を計算します。

1) 各点の座標にそれぞれの重量を乗じた値を計算
　　x方向: x₁α, x₂β, x₃γ
　　y方向: y₁α, y₂β, y₃γ
2) x方向とy方向それぞれの合計値を計算
　　x方向合計: X = x₁α + x₂β + x₃γ
　　y方向合計: Y = y₁α + y₂β + y₃γ
3) 全体の重量を計算
　　全重量: W = α + β + γ
4) x,y方向の合計値を全体重量で割って重心座標を計算
　　重心x座標: X / W
　　重心y座標: Y / W

重心計算_3軸上

１軸ロードセルを複数個設置すると、以下計算式により平面（X軸,Y軸）上の重心が算出されます。

-m1gX1-m2gX2-m3gX3 = -(m1+m2+m3)gXc　　　　各点総計と総合計のモーメントは等しい
Xc = (m1X1+m2X2+m3X3)/(m1+m2+m3) 　　　　　X軸
Yc = (m1Y1+m2Y2+m3Y3)/(m1+m2+m3)　　　　　 Y軸も同様
重心(Xc, Yc) = (1/MΣmiXi, 1/MΣmiYi）　　　　　　　 i=1,2,3 M=m1+m2+m3

３軸ロードセルを使用すると、X, Y軸も同様に、各点の座標を (x₁, y₁, z₁), (x₂, y₂, z₂), …, (xₙ, yₙ, zₙ) とし、重量を m₁, m₂, …, mₙ とすると、重心計算は以下式で求められます。
X = (m₁x₁ + m₂x₂ + … + mₙxₙ) / (m₁ + m₂ + … + mₙ)
Y = (m₁y₁ + m₂y₂ + … + mₙyₙ) / (m₁ + m₂ + … + mₙ)
Z = (m₁z₁ + m₂z₂ + … + mₙzₙ) / (m₁ + m₂ + … + mₙ)