片持ち梁式重量センサー CZL801L2

片持ちビーム式ロードセルは、ひずみ抵抗原理に基づく力感知型検出要素であり、一端が固定され他端が懸垂状態となる片持ちビーム形状の弾性体を主構造としています。外力が加わると、ビームの曲げ変形によりストレインゲージの抵抗値が変化し、その変化が標準化された電気信号に変換されます。中程度の荷重容量、設置スペースの柔軟性、高い耐衝撃性といった利点を兼ね備えており、工業用マテリアルタンク、プラットフォームスケール、ベルトスケールなど、中低レベルの集中荷重を扱う用途に広く使用されています。以下では、{TARGET_LANG}のニーズに対応するため、主な特徴をコアとなる観点から詳しく説明します。 製品 選定、技術評価、およびソリューション作成：

1. 製品の特徴および機能の主な特徴

1) 構造設計： 一体型片持ち梁構造（梁の厚さ8～50mm、長さ50～300mm）を採用しており、固定端には複数の取り付け穴があり、安定性を高めます。荷重端の応力は梁の中間部に集中しており、垂直下方への集中荷重の測定に対応可能です。優れた耐衝撃性（定格負荷の200～300％の瞬間的衝撃に耐えられる）と高い応力伝達効率を備えています。

2) 精度性能： 精度クラスはC3～C6をカバーし、主流モデルはC3に達しています。非直線性誤差は±0.02%FS以下、繰り返し誤差は±0.01%FS以下、ゼロドリフトは±0.003%FS/℃以下で、50kg～5tの中距離用途における類似センサよりも優れた精度安定性を実現しています。

3) 材料および保護： エラストマー部材には一般的に合金鋼（Q235、40CrNiMoA）または304／316Lステンレス鋼が使用され、表面処理はショットブラストおよび錆除去＋ニッケルメッキ（合金鋼）またはパッシベーション処理（ステンレス鋼）が施されます。保護等級は通常IP66／IP67で、産業用ヘビーデューティモデルはIP68に達し、粉塵や湿気のある複雑な工業環境にも適しています。

4) 設置互換性： 固定端はボルト締結または溶接に対応しており、荷重受け側はねじ、フランジ、またはプレッシャーヘッドで接続可能で、装置の底面、側面など複数の位置への取り付けが可能であり、単体または並列での使用ができ、組み合わせの自由度が高い。

基本機能

1)中距離力測定： 中～低負荷（応答時間 ≤ 7ms）の静的／準動的計量に特化しており、測定範囲は50kg～20tで、一般的な用途は1t～10tの範囲に集中しています。一部の頑丈なモデルは50tまで拡張可能で、ほとんどの産業用中負荷シナリオのニーズに対応します。

2) 標準化された信号出力： アナログ信号（4～20mA、0～5V、0～10V）およびデジタル信号（RS485／Modbus RTU）を提供し、一部の産業用グレードモデルはHARTプロトコルをサポートしており、信号変換モジュールを追加することなくPLC、DCS、計量管理システムに直接接続できます。

3) 安全保護機能： 広い温度範囲（-20℃～80℃）での温度補償を内蔵し、過負荷保護機能（定格負荷の150％～250％、合金鋼モデルは300％まで可能）を備えている。防爆モデルはEx d IIB T4／Ex ia IIC T6の認証を取得しており、一部のモデルにはケーブル抜け防止コネクタも含まれる。

4)長期的な信頼性 ：疲労寿命は負荷サイクル数≥10⁶回以上、定格負荷下での年間ドリフトは±0.015％FS以下であり、工業生産ラインや材料タンク監視などの長期間連続運転用途に適している。

2. 解決される主な問題

1) 装置のエッジ部への設置が困難である点： 従来のセンサーが対称的な設置を必要とするという制限に対し、片持ち梁の「一端固定」構造は、材料タンクやプラットフォームスケールなどの機器の中央部に設置スペースが不足する問題を解決し、機器の底辺やブラケット側面に直接設置できる。

2) 中距離集中荷重測定： 1t～10tの中距離範囲において、梁の応力の最適化設計により、集中荷重の測定誤差を±0.02%FS以内に抑えており、工業用バッチ処理や製品の重量測定といった中荷重シーンの精度要件を満たしている。

3) 動的衝撃荷重による損傷： 片持ち梁型エラストマーのバッファ変形特性により、物質の落下や設備の振動によって引き起こされる瞬間的な衝撃を効果的に吸収でき、従来のセンサーが動的条件下で抱える損傷しやすいことや精度ドリフトの問題を解決します。

4) 複数センサー統合計量： センサーは良好な均一性（同一ロット内での誤差≤±0.01%FS）を備え、2～4個の並列組み合わせによる計量が可能で、大型プラットフォームスケールや材料タンクなど、分散荷重がかかるシーンにおける重量の重複や精度の一様性の問題を解決する。

5) 厳しい産業環境への適応: 合金鋼素材の強化およびIP67以上の保護等級設計により、粉塵の多い環境（鉱山など）、湿気の多い環境（化学工業など）、軽度の腐食環境（電気めっきなど）におけるセンサーの腐食や信号異常の問題を解決しています。

3. ユーザー体験

1) 高い設置自由度： 固定端の標準化された取り付け穴は、さまざまな機器構造に対応可能で、専用の位置決め工具を必要としません。レベルを使用して設置キャリブレーションが可能で、一人の作業者が20分以内に単一センサーの固定および配線を完了できます。

2) 操作およびキャリブレーションの簡便さ: 計量器の一括ゼロ設定をサポートし、三点キャリブレーションプロセス（定格負荷の25%、50%、100%）は中程度の範囲のシナリオに適しています。また、デジタルモデルでは、ホストコンピュータソフトウェアを通じて遠隔でのパラメータ設定およびキャリブレーションが可能です。

3) 維持管理コストを抑制： 完全密封構造により粉塵の侵入が抑えられ、年間平均故障率は≤0.5%です。主要構成部品（ ストレインゲージ 端子は別々に包装されており、局所的な故障は個別に修理可能で、全体を交換する必要はありません。

4) 安定したデータフィードバック： 静的測定データの変動は≤±0.005%FSであり、ベルトコンベヤーなどの擬似動的条件下でも迅速に応答し、遅れがありません。デジタルモデルには故障診断機能が備わっており、過負荷や低電圧などの異常をリアルタイムでアラートします。

5) 高い組み合わせ適応性： 複数のセンサーを並列接続する場合、自動負荷分散をサポートするため、追加の均等化装置は不要です。これにより、さまざまなサイズのプラットフォームスケールやマテリアルタンクの設計要件に対応でき、システム統合の難易度を低減します。

4. 典型的な適用シナリオ

1) 工業用マテリアルタンク／ホッパーの計量
• 化学原料タンク：1～10tの化学原料貯蔵タンクの計量。タンク底部のブラケットに2～4個の片持ち梁式センサーを対称に設置。合金鋼製で耐腐食性に優れ、IP67保護等級により工場の湿潤環境にも適しています。±0.02%FSの精度により、在庫計測を正確に実現します。

• フィード／粉体ホッパー：穀物加工業界におけるバッチングホッパーの計量。ホッパー底部の支持脚にセンサーを設置。耐衝撃設計により投入される材料の衝撃に対応し、制御システムと連携することで正確な給料を実現。

2) ベルトスケール／コンベアの計量
• 工業用ベルトスケール：鉱山や発電所におけるバルク材搬送ベルトの計量。アイドラーブラケットにセンサーを設置し、ベルトと材料の合計荷重を測定。応答時間≤7msで連続搬送のシナリオに適応可能であり、計量精度は±0.1%。

• コンベア：電子機器および食品産業におけるライン内計量および選別に使用。コンベア底部にセンサーを内蔵し、製品重量をリアルタイムで検出し、選別機構と連動。中程度の精度が大量生産のニーズに対応。

3) 中小型トラックスケール／プラットフォームスケール

• 作業場用プラットフォームスケール：1〜5トンの作業場向け取引用プラットフォームスケール。スケール本体の四隅には4つのシャーはり型センサーが設置されており、固定端は地面にしっかりと固定され、荷重受け端がスケール本体の荷重を支えます。偏心荷重に対する耐性により、異なる位置でも一貫した計量精度を確保します。

• フォークリフト車両スケール：携帯型のフォークリフト計量装置。フォークリフトのフォー部にセンサーを設置し、貨物の垂直荷重を測定。合金鋼素材で衝撃に強く、フォークリフト作業中の動的計量要件に適しています。

4) 自動化装置の力制御

• スタンピング機械の圧力監視：小型スタンピング機械の圧力制御。スタンピングヘッドと機械本体の間にセンサーを設置し、スタンピング力をリアルタイムでフィードバック。過負荷による金型の損傷を防止します。精度は±0.01%FSで、スタンピング品質を保証します。

• ロボットアセンブリの力制御：産業用ロボットのアセンブリ工程における圧力監視。せん断ビームセンサーがロボットアームの先端に統合され、アセンブリ圧力を検出し、動作力を調整する。自動車部品や電子部品のアセンブリに適している。

5) 特殊産業用途

• 防爆対応シーン：石炭鉱山および石油・ガス産業向けの防爆計量装置。Ex d IIB T4対応の防爆せん断ビームセンサーを使用し、防爆計量ボックスに設置することで、爆発性環境の安全要件を満たす。

• 腐食性環境：電気めっきおよび化学工業向けの計量装置。表面をパッシベーション処理した316Lステンレス鋼製のセンサーは、酸・アルカリに耐性があり、電解液の濃度検出や化学試薬の計量などの用途に適している。

5. 使用方法（実用ガイド）

1) 設置手順

• 準備：取り付け面を清掃してください（面が平らで、油分がなく、平面度誤差が≤0.1mm/mであることを確認）。センサー外観を点検し（ビーム本体に変形がなく、ケーブルに損傷がないこと）レンジに応じてM12-M24仕様の取り付けボルトを選定してください。

• ポジショニングと固定：ボルトを使用してセンサーの固定端を装置ブラケットにしっかりと固定し、緩みがないようにします。荷重受け端は荷重構造にぴったりと適合させ、荷重がはり部材に対して垂直に作用するようにし、横方向およびねじれの力を避けます。

• 配線仕様：アナログ信号の場合、「赤－電源＋、黒－電源－、緑－信号＋、白－信号－」の配線原則に従ってください。デジタル信号の場合はModbusプロトコルに対応するピンに接続してください。配線はインバーターなどの強い干渉源から離し、距離は≥15cm確保してください。

• 保護処理：屋外設置の場合は雨よけカバーを追加する必要があります。湿気の多い環境では、ケーブル接続部を防水接続ボックスで密封してください。腐食性環境では、センサーの非荷重面に特別な防錆コーティングを施してください。

2) キャリブレーションとデバッグ

• ゼロキャリブレーション：電源を入れて30分間予熱した後、「ゼロキャリブレーション」コマンドを実行し、ゼロ出力が±0.002%FS以内にあることを確認してください。ずれが大きすぎる場合は、取り付けが確実かどうか、および横方向の力がかかっていないかを確認してください。

• 荷重調整：定格荷重の25%、50%、100%の標準質量を順番に載荷し、各ポイントでの出力信号値を記録します。校正ソフトウェアを使用して線形誤差を補正し、各荷重ポイントでの誤差がC3級の許容値（±0.02%FS）以下であることを確認してください。

• 線形性試験：測定範囲内で5つの試験ポイントを均等に選択し、出力信号の線形性を検証します。線形誤差は±0.015%FS以下とし、中間範囲における全スケール精度の安定性を確保します。

3) 定期メンテナンス

• 定期点検：月に1回、センサー表面のほこりや油を清掃し、固定ボルトの締結状態を確認します。ゼロ点校正は四半期ごとに実施し、年1回フルスケールの校正および性能試験を実施します。

• 故障対応：データにドリフトが生じた場合は、まず電源電圧（12〜24V DCで安定）を確認してください。読み取り値が異常な場合は、過負荷（定格負荷の300%を超えると損傷しやすくなります）またはビームの変形を確認し、必要に応じてセンサーを交換してください。

6. 選定方法（要件に正確に適合）

1)コアパラメータの決定

• 測定範囲の選定：実際の最大負荷の1.3〜1.6倍の範囲を持つモデルを選定してください（例：最大負荷5tの場合、6.5〜8tのセンサーを選べます）。衝撃負荷や安全マージンのための余裕を持たせます。

• 精度クラス：産業用計測にはクラスC3（誤差 ≤ ±0.02%FS）を、一般監視用途にはクラスC6（誤差 ≤ ±0.03%FS）を選択し、動的荷重測定には応答時間 ≤ 7msのクラスC3モデルを選択してください。

• 信号タイプ：従来型制御システムにはアナログ信号（4-20mA）を、スマートシステムにはデジタル信号（RS485）を、産業用IoTシナリオには無線伝送モジュール付きモデルを選択してください。

2) 環境適応性の選定

• 温度：通常の環境（-20°C～60°C）には標準モデル、高温環境（60°C～120°C）には高温補償モデル、低温環境（-40°C～-20°C）には耐低温モデルを選定してください。

• 対象媒体：乾燥環境には合金鋼（ニッケルメッキ）を、湿潤／やや腐食性のある環境には304ステンレス鋼を、強腐食性環境（酸・アルカリ溶液など）には316Lステンレス鋼を選択してください。

• 保護等級：屋内乾燥環境では≥IP66、屋外／湿潤環境では≥IP67、水中または粉塵の多い環境では≥IP68。

3) 設置およびシステム互換性

• 取り付け方法：機器の底面取り付けにはボルト固定を、側面取り付けにはフランジ接続を選択。複数のセンサーを計量システムで使用する場合、信号干渉を防ぐためにアドレスコード対応のデジタルモデルを選定。

• 互換性：センサー信号が既存のメーター／PLCの通信プロトコルと一致していることを確認してください。たとえば、Siemens PLCの場合、統合の難易度を下げるためにProfibusプロトコルをサポートするモデルを優先的に選択してください。

4) その他の要件の確認

• 認証要件：防爆用途には対応する防爆等級の認証（石炭鉱山用はEx d I、化学産業用はEx ia IIC T6）が必要。計量用途にはCMC認証、輸出製品にはOIML認証が必要。

• 特殊機能：動的計量には耐衝撃強化タイプ（衝撃荷重≥300%FS）を選定してください。遠隔監視にはNB-IoT／LoRaモジュール付きモデルを選定してください。高温環境では、温度補償チップを備えた特殊モデルを選定してください。

要約

片持ち梁式ロードセルは、「中程度の範囲での高精度、取り付けの柔軟性、優れた耐衝撃性」という主要な利点を持ち、主に産業用中負荷シナリオにおける機器の端部取り付け、集中荷重の測定、動的衝撃からの保護などの課題に対応しています。ユーザー体験の観点では、簡単な設置、メンテナンスフリーの運用、および良好なシステム互換性を重視しています。モデル選定にあたっては、まず測定範囲、精度、設置位置、環境という4つの主要要件を明確にした上で、システム互換性や追加機能に基づいて判断する必要があります。使用時には横方向の力や過負荷を避け、定期的なキャリブレーション手順を厳密に遵守することで、長期にわたる安定した動作を確保します。産業用マテリアルタンク、コンベアベルト秤、中小規模の計量器などに適しており、低～中負荷の産業用計量シーンにおける主流のセンシングソリューションです。