ベンディングビーム型ロードセルの仕組み

ベンディングビーム型ロードセルは、もっともよく使用されているタイプのロードセルです。ベンディングビーム型の特性と長所についての技術レポートです。

 

計測の間は、重量がロードセルの金属スプリング構造体に作用して弾性変形を起こします。

このひずみ(正か負の)は、スプリング構造体に設置されたひずみゲージ(SG)で電気信号に変換されます。もっとも簡単なロードセルの形式は、ひずみゲージを組み込んだベンディングビームです。 多くの場合、基本的な構成要素(必須)である、スプリング構造体とひずみゲージには、それを保護するハウジングやシール等の追加部品が付属しています。

ベンディングビーム型ロードセル

ベンディングビーム型ロードセルが、様々な計測作業に適しています。ここでは、原理上、信号は曲げのモーメントに依存します。 しかしベンディングビームの長手方向にある荷重作用点の位置が変化すると、負荷が同じでも、異なる信号が生成されます。

この理由のため、単一のベンディングビームは、ロードセルに、まれにしか使用されません。なぜなら、荷重作用点(てこの効果)を常に一定にするための特別な措置を必要とするからです。

複数のベンディングビーム

最大負荷5tまでの、複数のベンディングビームがスプリング構造体として、よく使用されます。このタイプのロードセルは、おもに2個(ダブルビーム)から3個(トリプルビーム)のベンディングビームを使用します。ベンディングビームは、固定側と荷重側との剛性のある構造体を介して接続されています。この接続された剛性体は荷重点の垂直変位に垂直に作用し、2つのビームのS字変形を成形します。

 

1: ダブルベンディングビームの原理

このシステムは単一の曲げビームより、作用点の変位に対する影響が非常に小さくなっています。S字変形は正と負のひずみゾーンを互いに近接した面に、生じさせます。また、ひずみゲージの設置と配線を容易にしています。図2は、異なるダブルベンディングビームの種類を示しています。

 

2: ダブルベンディングビームのスプリング構造体

圧力補償つきのロードセル

密閉ハウジングを使用するロードセルが小さいロードの測定のために使用される場合、気圧変動が測定信号に変動を引き起こす場合があります。この不具合を回避するために、ロードセルはすべての辺で同じ圧力を受けるように、設計上の対策により大気圧が補償されています。

図3: FIT ®/4 デジタルロードセル

HBMのベンディングビーム型ロードセル

HBMにはベンディングビーム型の幅広いロードセルがあります。製品には、例えば、PW15AHのようなシンルグポイントロードセル、あるいはFIT®/4のようなデジタルロードセルです。

 

 

図4: HBMの1点式ロードセル

ベンディングビーム型に加え、様々な種類のロードセルがあります:

例えば以下のような種類があります:

  • Ÿ高負荷用のコラム型スプリング構造体を持つロードセル
  • Ÿ超高負荷用の中空シリンダ型ロードセル
  • Ÿ計測ブラケット直結型スプリング構造体付きロードセル
  • リングトーションロードセル
  • シェアダイアフラムスプリング構造体付きロードセル
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