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研究室

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クボタが取り組む7つの研究室 「クボデジ・オーソリティ」

(2)ロードセルの原理

今回は、ひずみゲージ式ロードセルの原理についてご説明いたします。
全く初めてお聞きになる方もおられると思いますので、できるだけ簡単な内容からスタートしたいと思います。
まず、”バネばかり”を思い浮かべてください。



10kgのものをぶら下げた時にバネばかりが伸びた長さと、15kgのものをぶら下げた時に伸びた長さでは、どちらが長いでしょうか?

答えはもちろん、15kgの方ですよね。
かかった力(荷重)と、変化した量(変位量)との相関関係を覚えておけば、重さが分からないものを載せても、バネの伸びた長さを調べれば、それが分かります。簡単に言えば、これがひずみゲージが荷重を検出する仕組みです。

ひずみゲージは、抵抗素子を伸び縮みさせると、その電気抵抗が増減する性質があり、ひずみゲージ式ロードセルはこれを利用したものになります。例えば、抵抗線を引っ張ると長さは伸び、断面積は減少しますので、電気抵抗は増えます。(放水ホースも、細くすると抵抗が増し、水が勢いよく出ますね、それと同じです。)この時の抵抗の変化を電気回路で”電圧変化”として読み取っています。

このひずみゲージを「起歪体」(一般的には金属材料)に貼り付け、荷重がかかると起歪体とともに、ひずみゲージが伸縮することで先に述べた電圧変化を”力”として読み取るのです。起歪体の材質は、一般的にSCM、SNCM、SUS630、アルミ合金などが用いられます。