片持ち梁式重量センサー CZL803KB

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に敏感な検出要素であり、一端が固定され他端が自由支持された片持ち梁形状の弾性体を主要構造としています。外力が加わると、梁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。中程度の負荷容量、設置スペースの柔軟性、高い耐衝撃性といった特長を兼ね備えており、工業用材料タンク、プラットフォームスケール、ベルトスケールなどの中低負荷で集中荷重がかかる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、主な構成要素から詳細を説明します。 製品 選定、技術評価、およびソリューション作成：

1. 製品の特長と主要機能

コア機能

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、固定端に複数の取り付け穴を設け、安定性を高めています。荷重端での応力は梁の中間部に集中し、垂直下方への集中荷重測定が可能で、優れた耐衝撃性（定格荷重の200～300％の瞬時衝撃に耐えられる）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をカバーしており、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： エラスティックボディ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脱錆＋ニッケルメッキ（合金鋼）またはパッシベーション（ステンレス鋼）が施される。保護等級は通常IP66／IP67であり、産業用の頑丈なモデルではIP68に達し、粉塵や湿気などの複雑な産業環境に適している。

4) 取り付け互換性： 固定端はボルト締結または溶接に対応しており、負荷端はねじ、フランジ、または圧力ヘッドによって接続できます。装置の底面、側面など複数の位置への設置が可能で、単体または複数台を並列に使用でき、組み合わせの柔軟性が高いです。

基本機能

1) 中距離力測定： 中・低負荷の静的／準動的計量（応答時間≤7ms）に重点を置いており、測定範囲は50kg～20tをカバー。一般的な用途は1t～10tの範囲に集中しており、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を満たす。

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、一部の産業グレードモデルはHARTプロトコルをサポートしており、追加の信号調整モジュールなしでPLC、DCS、計量管理システムに直接接続できる。

3) 安全保護機能： 広範な温度範囲での温度補償（-20℃～80℃）を統合しており、過負荷保護機能を備えています（定格負荷の150％～250％、合金鋼モデルは最大300％まで）、防爆モデルはEx d IIB T4/Ex ia IIC T6の認証を取得しています。一部のモデルにはケーブル抜け防止コネクタも含まれます。

4) 長期的な信頼性： 疲労寿命は負荷サイクル数が10⁶回以上で、定格負荷時の年間ドリフトは±0.015％FS以下であり、工業用生産ラインや材料タンクの監視など、長期間連続運転が求められる用途に適しています。

2. 解決される主な課題

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、サイロやプラットフォームスケールなどの装置の底辺やブラケット側面に直接設置可能で、装置中央部に設置スペースが不足する問題を解決します。

2) 中距離集中荷重測定： 1t - 10tの中距離範囲において、はり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、工業用バッチ投入や製品の重量計量などの中負荷用途の精度要件を満たしています。

3) 動的衝撃負荷による損傷： 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）を持ち、2～4個の並列接続による計量が可能で、大型プラットフォームスケールやサイロなど分布荷重が発生するシーンにおける重量の合算および精度の一様性に関する課題を解決します。

5) 厳しい工業環境への適応性： 合金鋼材料の強化およびIP67以上の保護等級設計により、粉塵（鉱山など）や湿気（化学工場など）、軽度の腐食（電気めっきなど）環境下での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と互換性があり、専用の位置決め工具を必要としません。水平器を使用して設置およびキャリブレーションが可能で、一人でも20分以内に単一センサの固定および配線作業を完了できます。

2) 操作およびキャリブレーションの簡便さ： 計量器のワンキー・ゼロ調整をサポートし、三点校正プロセス（定格負荷の25%、50%、100%）は中距離用途に適しています。デジタルモデルは、ホストコンピュータソフトウェアを通じてリモートでパラメータ設定および校正を完了できます。

3) 維持管理コストを抑制： 完全密閉構造により粉塵の侵入を低減し、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： 静的計測データの変動は≤±0.005%FSで、ベルトコンベアなどの準動的条件下でもすばやく応答し、遅れがありません。デジタルモデルには内蔵の故障診断機能があり、過負荷や低電圧などの異常時にリアルタイムでアラートを通知します。

5) 高い組み合わせ適応性： 複数のセンサーを並列接続した場合でも、自動負荷分散をサポートするため、追加のバランスユニットが不要です。さまざまなサイズのプラットフォームスケールやサイロ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 工業用サイロ／ホッパーの計量
• 化学原料タンク：1～10トンの化学原料貯蔵タンクの計量。タンク底台に2～4個の片持ち梁型センサーを対称に設置。合金鋼素材で耐腐食性に優れ、IP67保護により工場の湿潤環境にも対応。±0.02%FSの精度により、正確な在庫計測が可能です。
• 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。センサーはホッパー底部の支持脚に設置され、落下する材料の衝撃に対応する耐衝撃設計を採用。制御システムと連携し、正確な給餌を実現。

2）ベルトスケール／コンベアの計量
• 産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。センサーはアイダーブラケットに設置され、ベルトと材料の複合荷重を受ける。応答時間は≤7msで、連続搬送のシナリオに適しており、計量精度は±0.1%。

• コンベア：電子部品や食品産業におけるライン内計量および選別に使用。センサーはコンベアの底部に内蔵され、製品の重量をリアルタイムで検出でき、選別機構と連動可能。中程度の精度で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用スケール：携帯型のフォークリフト計量装置。センサーはフォークリフトのフォー部に設置され、物品の垂直荷重を受ける構造です。合金鋼製で、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

• スタンピング装置の圧力監視：小型スタンピング機の圧力制御。センサーはスタンピングヘッドと機械本体の間に設置され、スタンピング力のリアルタイムフィードバックを提供し、過負荷による金型の損傷を防止します。±0.01%FSの精度により、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：産業用ロボットの組立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先端に統合されており、組立時の圧力を検出し、動作力を調整することが可能で、自動車部品や電子部品のアセンブリに適しています。

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用の計量装置。316Lステンレス鋼製のセンサーは表面をパッシベート処理されており、酸・アルカリの腐食に耐えられ、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ます。

5. 使用方法（実用ガイド）

1）設置手順

• 準備：設置面を清掃します（平面で油分がなく、平面誤差が≤0.1mm/mであることを確認）。センサーの外観を点検し（梁部に変形がなく、ケーブルに損傷がないこと）、測定範囲に応じてM12-M24仕様の取り付けボルトを選択します。

• ポジショニングと固定：センサーの固定端をボルトで機器ブラケットに締結し、緩みのないよう確実に固定してください。荷重端は支持構造体と密着している必要があります。これにより、荷重が横方向やねじり力が生じることなく、はり本体に垂直に作用することを確認してください。

• 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以上確保してください。

• 保護処理：屋外設置の場合、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

• ゼロ調整：電源を入れて30分間予熱した後、「ゼロ調整」コマンドを実行し、ゼロ出力が±0.002%FSの範囲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、設置がしっかりしているか、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。

• 線形性テスト：測定範囲内で5つのテストポイントを均等に選択し、出力信号の線形性を検証してください。線形誤差は±0.015%FS以下である必要があります。これにより、中間範囲での全スケール精度の安定性を確保できます。

3）日常メンテナンス

• 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：データにずれが生じた場合、まず電源電圧を確認してください（12〜24V DCで安定している必要があります）。測定値が異常な場合は、過負荷（定格負荷の300％を超えると損傷する可能性があります）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）主要パラメータの決定

• 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）が必要です。計量用途にはCMC認証が必要で、輸出製品にはOIML認証が必要です。

• 特殊機能：動的計量には衝撃耐性強化タイプ（衝撃負荷≥300％FS）を選定すべきです。遠隔監視にはNB-IoT／LoRaモジュール付きのモデルを、高温環境には温度補償チップ付きの専用モデルを選定してください。

要約

片持ち梁 荷重センサ 「中距離での高精度、取り付けの柔軟性、優れた衝撃耐性」という主な特長を持ち、産業用中負荷シナリオにおける機器のエッジ取り付け、集中荷重の測定、動的衝撃保護などの課題に対応しています。ユーザーエクスペリエンスは、簡単な設置、メンテナンスフリー、良好なシステム互換性に重点を置いています。モデル選定の際は、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。使用中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、ベルトスケール、中小規模の計量器など幅広い分野に適しており、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。