柱型ロードセル CZL425

商品紹介

列 荷重センサ ひずみゲージ方式に基づく力感知部品です。力が加わることで円筒状の弾性体が変形し、ひずみを発生させ、それをひずみゲージが電気信号に変換します。高剛性、優れた外乱に対する耐性などを特徴としており、中～重負荷の計量シーンで広く使用されています。以下では、ニーズに対応するため、主な仕様項目から詳しく紹介します。 製品 選定、技術評価、およびソリューション作成：

1.製品の特徴と機能

コア機能

• 構造設計： 円筒形の弾性体（直径10～100mmはオプション可能）、高剛性設計（自然周波数が高い）、優れた偏心荷重／横方向力に対する耐性（通常、定格荷重の±5％～±10％の横方向力を承受可能）および良好な力の均一性。

• 精度性能： 高精度グレード（一般的にC3、C6、一部のハイエンドモデルはC1に到達）、非線形誤差 ≤ ±0.01%FS、繰返し誤差 ≤ ±0.005%FS、ゼロドリフトが小さい（≤ ±0.002%FS/℃）。

• 材料および保護： 弾性体の材質は合金鋼（経済版、降伏強度 ≥ 800MPa）またはステンレス鋼（304／316L、耐腐食性）から選択可能で、保護等級IP67／IP68がオプションとして用意されており、湿気の多い、粉塵の多い、およびわずかに腐食性のある環境に適しています。

• 設置互換性： 両端はねじ式（M12 - M60）またはフランジ接続で、設置スペースがコンパクトであり、垂直／軸方向の力がかかる用途に適しており、複数のユニットを並列接続して計量器を構成可能（4 - 8個のセンサーの同期動作をサポート）です。

基本機能

• 力／重量測定： 静的・動的計量に対応（動的応答時間 ≤ 5ms）、広範囲の測定範囲（1t - 500t、カスタマイズモデルによっては1000tまで対応可能）。

• 信号出力： アナログ信号（4 - 20mA、0 - 10V）またはデジタル信号（RS485/Modbus、HART）を提供し、主流の計量器、PLC、DCSシステムと互換性があります。

• 追加機能： 一部のモデルには温度補償（-20℃ ～ 80℃の補償範囲）、過負荷保護（定格負荷の150% - 200%）、防爆認証（Ex ia IIC T6）、および雷保護設計が統合されています。

• 長期信頼性： 長寿命の疲労特性（≥ 10⁶回の負荷サイクル）、良好なゼロ安定性、年間ドリフトは ≤ ±0.01%FS。

2. 解決される主な問題

• 測定精度が不十分： 従来のセンサーにおける偏心荷重に対する耐性が低く、データの変動が大きいという課題に対応するため、高剛性構造と精密なひずみゲージ接着技術を採用し、偏心荷重条件下での測定誤差を≤±0.02%FSに抑えることを実現しています。

• 過酷な環境への適応性の低さ： ステンレス鋼材 + IP68保護設計により、湿気、粉塵、酸塩基腐食がある環境（化学薬品サイロや屋外計量装置など）におけるセンサーの損傷や信号ドリフトの問題を解決します。

• 設置およびスペースの制約： コンパクトな円筒構造 + 柔軟な接続方法により、大型設備（反応釜やクレーンなど）における設置スペースの制限や軸方向の力の導きにくさの問題を解決します。

• 重荷重測定における安定性： 高剛性エラストマー＋過負荷保護設計により、中・重荷重用途（トラックスケールや港湾コンテナ計量など）でのセンサーの永久変形を防止し、長期的な計測信頼性を確保します。

• システムとの互換性問題： 複数の信号出力モードを備えており、追加の信号コンバータを必要とせずに、異なる制御システム（例えばSiemens PLCやKunlun Tongtaiタッチスクリーンなど）との接続における困難を解決します。

3. ユーザー体験

• 設置の簡便さ： 標準化されたねじ式／フランジインターフェースに加え、取り付け用レンチおよび位置決めピンが付属しているため、一人でも簡単に設置が可能。また、力の方向を容易に調整できるよう、底部には水平調整用穴が予め設けられています。

• 操作およびキャリブレーション： ゼロ点調整が簡単（計器のワンキー操作によるゼロ設定）で、標準分銅によるキャリブレーションも可能（キャリブレーション時間は10分以内）。一部のデジタルモデルでは、ソフトウェアを使って遠隔からのキャリブレーションも可能です。

• 低メンテナンスコスト： 密封構造設計により、頻繁なメンテナンスが不要です。 ストレインゲージ 防湿コーティングが施されており、故障率が低く（年平均故障率 ≤0.5%）です。端子台などの交換可能な部品は個別に交換が可能です。

• データフィードバック： 動的計量時でも信号応答が速く、データ遅延がありません。デジタルモデルには内蔵の故障診断機能（過負荷アラームや配線異常の通知など）があり、トラブルシューティングが簡単で迅速です。

• 互換性の経験： 市場に出回っている計量器および制御システムの90％以上と互換性があり、ハードウェアインターフェースを変更する必要はなく、プラグアンドプレイが可能。複数のセンサーを並列接続でき、自動負荷分散をサポート。

4. 典型的な適用シナリオ

1) 工業用計量およびメトロロジー

• シロ／タンク計量：化学工業および建材業界における粉体／液体シロの重量監視を行い、レベル制御および在庫管理をサポートします（通常、4つのセンサーを対称に設置）。

• トラックスケール／レールスケール：道路および鉄道貨物の計量。単一センサー容量は50～200t。複数のセンサーを並列接続して計量台を構成（例：100tのトラックスケールでは、一般的に4つの25tセンサーを使用）。

• リアクター計量：医薬品および化学工業におけるリアクターのリアルタイム重量監視。制御システムと連携し、投入量の正確な制御を実現（防爆仕様のセンサーが必要）。

2) 機械・設備への統合

• クレーン／天井クレーンの過負荷保護：港湾や工場でのクレーンの揚力容量を監視し、負荷が定格値を超えた際に警報を発動（振動耐性および高速応答を備えたモデルが必要）。

• プレス機／試験機：材料力学試験における圧力／引張力の測定。高精度（C1レベル）および高ダイナミック応答（≤3ms）が要求される。

• 建設機械：コンクリート混合プラントにおける配合成分の計量およびタワークレーンの過負荷保護。屋外の湿気があり振動する環境に適した仕様（保護等級 ≥IP67）。

3) 計量器製造

• 台上秤／フロアスケールの主要構成部品：小型・中型台上秤（1-5t）および大型フロアスケール（50-500t）のコアセンシングユニット。優れた一貫性（複数センサー間の誤差 ≤±0.01%FS）が要求される。

• カスタマイズ計量機器：防爆仕様の電子スケールや耐腐食性産業用スケールなど、ステンレス素材および防爆認証済みロードセルを使用し、特殊産業のニーズに対応。

4) その他の特殊シナリオ

• 食品・医薬品業界：衛生的なステンレスセンサー（316L材質、表面研磨仕上げ）を使用し、原材料の計量および完成品の計測に適しており、GMP基準に準拠。

• 鉱山／冶金業界：高温環境（≤120℃）用のカスタムモデル。鉱石ホッパーの計量および冶金炉の重量監視に使用（高温補償機能が必要）。

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（平面で油汚れがなく、平面度誤差が≤0.1mm/mであることを確認）。また、センサーの外観を点検し、変形がないこと、端子台が破損していないことを確認してください。

• ポジショニングと固定：荷重受点にセンサーを垂直に取り付けて、荷重が軸方向に伝達されるようにしてください（横方向の力は避ける）。トルクレンチを使用して規定トルクで締め付けてください（合金鋼製センサーの場合、推奨値は20〜50N·m、ステンレス鋼製の場合、15〜30N·m）。

• 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－）、デジタル信号はModbusプロトコルに従って配線。高電力ラインから離して配線してください（≥10cm以上離すことで、電磁干渉を回避）。

• 保護処理：屋外設置の場合は、雨よけカバーを追加し、配線接続部は防水コネクタでシールしてください。腐食性環境では、センサー表面に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：電源をオンにして30分間予熱した後、メーターの「ゼロ」ボタンを押して、ゼロ出力が±0.001%FS以内であることを確認します。

• 負荷の較正：標準質量体（定格負荷の50％および100％が推奨）を載せ、メーター表示値を記録し、メーターやソフトウェアで誤差を補正します（誤差は、精度等級に対応する許容誤差以下でなければなりません）。

• 動的デバッグ：動的計量の状況において、センサーの応答時間をテストし、データの変動を防ぐためにメーターのフィルタリングパラメータを調整します（通常、フィルタ周波数は5～10Hzです）。

3) 定期メンテナンス

• 定期点検：センサーユニットの表面を毎月清掃し、配線の緩みがないか確認します。また、四半期ごとにゼロ点の校正を行い、年1回フルキャリブレーションを実施します。

• 故障対応：データドリフトが発生した場合は、電源電圧（12〜24V DCで安定している必要があります）を確認してください。信号出力がない場合は、配線が正しいか、またはセンサーが過負荷で損傷していないかを確認してください。

6. 選定方法（要件に正確に適合）

1) 主要パラメータの決定

• 範囲選定：実際の最大負荷の1.2～1.5倍の範囲でモデルを選択してください（例：最大負荷50tの場合、60～75tのセンサーを選択可能）。過負荷時の余裕を持たせるためです。

• 精度クラス：産業用計量にはクラスC3（誤差 ≤ ±0.02%FS）を選び、実験室での試験にはクラスC1（誤差 ≤ ±0.01%FS）を、一般的な監視用途にはクラスC6（誤差 ≤ ±0.03%FS）を選んでください。

• 信号タイプ：アナログ信号（4～20mA）は従来型の計測器に適しており、デジタル信号（RS485）はインテリジェント制御システムに適しており、リモート監視をサポートします。

2) 環境適応性に基づく選定

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

• 使用環境：乾燥環境では合金鋼を選択してください。湿潤／腐食性環境では304／316Lステンレス鋼を選択してください。高腐食性環境（例：酸・アルカリ溶液）ではハステロイ素材を選択してください。

• 保護等級：屋外／湿潤環境では≥IP67、水中または粉塵の多い環境では≥IP68を選択してください。

3) 設置およびシステム互換性

• 設置方法：設置スペースが限られている場合はねじ接続を選び、大荷重の場合はフランジ接続を選びます。偏心負荷のリスクがある場合は、偏心負荷対応設計（偏心負荷誤差 ≤ ±0.01%FS）のモデルを選定してください。

• 互換性：センサーの出力信号が既存の計器／PLCと一致していることを確認してください。複数のセンサーを並列接続する必要がある場合は、アドレス設定をサポートするデジタルモデルを選定してください。

4) 追加要件の確認

• 認証要件：防爆用途の場合はEx ia IIC T6認証が必要です。食品業界向けにはFDA／GMP認証が必要です。計量用途ではCMC（計量器型式承認証）が必要です。

• 特殊機能：動的計量には応答時間 ≤5ms のモデルを、遠隔監視には無線伝送（LoRa／NB-IoT）付きのスマートモデルを選択してください。

要約

コラム型ロードセルは、「高剛性、干渉防止、広範囲」という主な利点を持っており、主に中～重負荷のシーンにおける正確な計量、過酷な環境への適応、システムとの互換性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、簡易なメンテナンス、安定したデータ出力に重点を置いています。ロードセルを選定する際には、まず測定範囲、精度、使用環境という3つの要件を明確にした上で、設置方法やシステムとの互換性を考慮して決定する必要があります。使用中は、軸力の正確な加力と定期的なキャリブレーションを厳密に遵守し、長期的な信頼性を確保する必要があります。産業用計量、機械システムの統合、計量器の製造などの分野に適しており、中～重負荷の計量シーンで最も適したセンサータイプです。

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