並列ビームロードセル CZL601

商品紹介

並列ビーム 荷重センサ は歪み抵抗原理に基づく力感知検出要素であり、二重並列ビームまたは単一並列ビームのエラストマーを主構造としています。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が抵抗値の変化を生じ、それを標準化された電気信号に変換します。軽荷重下での高精度、平面による偏心荷重への耐性、取り付けの簡便さなどの利点を兼ね備えており、小範囲の重量測定、平面力測定、組み込み測定の場面で広く使用されています。以下では、選定、技術評価、ソリューション作成のニーズに対応するため、主要な寸法から詳細を紹介します。 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 一体型並列ビーム構造を採用（ビーム本体の厚さ2〜15mm、長さ20〜150mm）で、応力分布は均一であり、主にビーム本体の中間部に集中。平面内で多方向の荷重をサポート可能で、優れた偏心荷重耐性を備えています（定格荷重の±20%〜±30%の平面偏心荷重に耐えることが可能）。応力の盲点も明確にありません。
• 精度性能: 精度クラスはC1〜C3をカバーしており、主流モデルはC2に達しています。非直線性誤差は≤±0.01%FS、繰り返し誤差は≤±0.005%FS、ゼロドリフトは≤±0.002%FS/℃で、0.1kgから500kgの小範囲シナリオにおいて同様なセンサーよりも優れた精度性能を発揮します。
• 材質および保護: 弾性体には一般的にアルミニウム合金（軽量用途向け）、合金鋼（従来の産業用途向け）、または304／316Lステンレス鋼（腐食環境向け）が使用され、表面は陽極酸化処理、ニッケルめっき、またはパスベージョン処理されています。保護等級は通常IP65／IP67で、食品グレードモデルはIP68に達し、さまざまな複雑な環境に適しています。
• 設置互換性： 底面には標準化された取付穴（ねじ穴またはスムーズ穴）が設けられており、ボルト固定または接着剤による取り付けをサポートしています。一部のマイクロモデルは埋め込み取り付けも可能で、卓上型はかり装置や自動機器の狭小な設置スペースに適しており、単一ユニットで平面計量要件を満たすことができます。

基本機能

• 軽負荷力測定： 静的／準動的軽負荷計量（応答時間 ≤ 4ms）に焦点を当てており、測定範囲は0.1kg - 500kgをカバーしています。一般的な用途は1kg - 200kgの範囲に集中しており、マイクロモデルでは0.01kgの超小範囲測定が可能です。
• 複数種類の信号出力： アナログ信号（4 - 20mA、0 - 3V、0 - 5V）およびデジタル信号（RS485／Modbus RTU、I2C）を提供します。マイクロインテリジェントモデルには信号補正モジュールが内蔵されており、単一チップマイコンやIoTモジュールに直接接続できます。
• 安全保護機能： 広い温度範囲での温度補償（-10°C ~ 70°C）を統合しており、過負荷保護機能（定格負荷の150% - 200%、通常アルミニウム合金モデルは150%）を備えています。一部のモデルにはショック緩和構造も含まれます。
• 長期安定性: 疲労寿命は負荷サイクル数 ≥ 10⁷回以上で、定格負荷下での年間ドリフトは ≤ ±0.01%FSであり、スーパーマーケットや研究所など、長期間連続運転が必要なシーンに適しています。

2. 解決される主な問題

• 軽負荷時の精度不足： 10kg未満の小範囲測定において、従来のセンサーで誤差が大きくなる問題に対処するため、ビーム本体の応力設計を最適化し、測定誤差を±0.005%FS以内に抑えることで、食品の重量測定や医薬品の計量など、高精度が求められる用途の要件を満たします。

•平面での偏心荷重の測定不正確： 平行ビーム構造は均一な応力分布特性を持ち、被計量物の位置ずれによる偏心荷重の影響を効果的に相殺でき、卓上型計量器や選別装置における材料の設置位置が固定されていない場合の精度問題を解決します。

•機器への統合および設置の困難さ： コンパクトな構造と柔軟な取り付け方法により、自動機械装置やスマート家電への内蔵設置要件に対応し、機器本体の構造変更を不要として統合コストを削減します。

• 複数の環境への適応性が低い： 素材および保護レベルのアップグレードにより、湿度（例：水産物の計量）、腐食（例：化学薬品の計量）、粉塵（例：小麦粉加工）などのシーンにおけるセンサーの損傷や信号ドリフトといった問題を解決しています。

•小型デバイスにおけるコスト圧力： 単一のセンサーで平面計量要件を満たすため、複数のセンサーを組み合わせて使用する必要がありません。また、アルミニウム合金素材により製品の重量とコストを削減し、小型計量器およびコンシューマーエレクトロニクス製品のコスト管理問題を解決しています。

3. ユーザー体験

• 極めて簡易な設置： 標準化された取付穴および位置決め基準面により、専門のキャリブレーションツールを必要としません。一般的なドライバーでの設置が可能で、平面度の要求も低く（≤0.1mm/m）、1人で10分以内にデバッグを完了できます。

• 操作の敷居が低い： 計測器の"キーゼロ化と"ポイント校正をサポートする (標準重量は定位負荷の100%のみ). デジタルモデルはコンピュータソフトウェアで迅速に校正され,非プロフェッショナルが簡単に操作できます

• 維持費が非常に低く 完全に密閉された構造により,粉や湿気が侵入するのを減らすため,年間平均障害率は0.2%以下です. アルミ合金型は軽量 (最低5gのみ),交換が容易で,保守中に大型構造物を分解する必要はありません.

•精密なデータフィードバック: 静的測定データ変動 ≤±0.003%FS,準動的シナリオでは遅延なし デジタルモデルは,ゼロ・ドリフト補償機能が組み込まれていて,頻繁な校正の必要性がなくなり,強力なデータ安定性を確保します.

• 統合の良さ マイクロモデルは小型（最小寸法20mm×10mm×5mm）で、スマートデバイス内部に埋め込むことが可能であり、デバイスの外観設計に影響を与えることなく使用できます。信号出力は主流の小型コントローラと互換性があり、プラグアンドプレイをサポートしています。

4. 典型的な適用シナリオ

1）民間および商業用軽負荷計量器

• スーパーマーケット用価格表示はかり／電子台はかり：3～30kgの価格表示はかり用のセンシングコアユニット。アルミニウム合金素材による軽量設計で、偏心荷重に対しても安定した計量精度を実現し、異なる置き方でも誤差は±1g以内です。

• 宅配便用電子はかり：1～50kg対応の宅配便計量装置。ステンレス製で汚れにくく清掃が簡単。IP67保護等級により、宅配店舗の湿気やほこぶり環境にも適しており、迅速かつ連続的な計量が可能です。

• キッチンスケール／ベーキングスケール：0.01-5kgの高精度キッチンスケール。マイクロパラレルビームセンサーを採用し、ミリグラム単位の精度を実現。高精細ディスプレイとの互換性があるデジタル信号出力で、正確な材料分量計量のニーズに対応。

2）産業用自動化装置

• 自動仕分け装置：食品およびハードウェア業界向けの重量仕分け機。仕分けコンベアベルト下に設置され、製品の重量をリアルタイムで検出し、仕分け機構と連動。仕分け精度は±0.1gまで可能。

• 生産ライン上での材料検出：電子部品の組立ラインにおける材料欠品検出。重量測定により材料の有無を判定（例：スマートフォンバッテリーの組立）。応答時間は≤4msで、高速組立ラインに適している。

• 包装機械の定量制御：小粒子／粉末包装機械における定量計量。C2級精度モデルはバッグ1袋あたりの重量誤差を≤ ±0.2％に抑え、計量基準を満たします。

3）食品および医薬品産業

• 医薬品原料の計量：医薬品業界における少量原薬（0.1～10kg）の計量。316Lステンレス鋼材＋GMP認証取得。死角のない表面鏡面研磨処理で、消毒・滅菌が容易。精度は≤ ±0.01%FS。

• 水産物／肉類の計量：屠殺場や水産市場での切断・計量装置。防水・耐腐食設計（IP68）、直接洗浄可能で、湿潤かつ多湿な作業環境に適しています。

4）科学研究および実験装置

• 生物学的実験での計量：微生物培養や化学試薬の配合など、実験室における試薬やサンプルの計量に使用。超小型範囲モデル（0.01～1kg）は高精度な要求を満たします。

• 医療機器の力測定：リハビリ機器（例：握力計）や医療用体重計（乳児用体重計）における力／重量の測定。軽量アルミニウム合金設計により機器の携帯性が向上し、精度は±0.005%FSまで達します。

5）スマートコンシューマーエレクトロニクスおよびモノのインターネット（IoT）デバイス

• スマート家電：洗濯機における衣類重量検出やコーヒーメーカーにおけるコーヒー豆投入量の計量。マイクロ組み込み型センサーにより、装置の知能制御を可能にし、ユーザー体験を向上させます。

• IoTエンドポイント：スマート棚やスマートごみ箱における重量監視。低消費電力デジタルモデルはNB-IoT無線伝送をサポートし、IoTによる遠隔管理シナリオに適しています。

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（油汚れやバリを取り除く）。センサーの外観を確認し（ビーム本体に変形がなく、ケーブルに損傷がないこと）、測定範囲に応じて適切な取り付けボルトを選定してください（アルミ合金モデルには高強度ボルトの使用を避けてください）。

• ポジショニングと固定：センサーを荷重面に水平に取り付けてください。荷重がビーム本体の真上に垂直に作用するようにし、横方向の衝撃を避けます。トルクレンチを使用してボルトを締め付けてください（アルミ合金モデルは5〜10 N·m、合金鋼モデルは10〜20 N·m）。締めすぎによるビーム本体の損傷に注意してください。

• 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－」に従って配線してください。デジタル信号の場合は、ピン定義に従って接続してください。マイクロモデルの配線時は、ケーブルを引っ張らないでください。また、余長として5 cm程度を確保することを推奨します。

• 保護処理：湿気の多い環境では、ケーブルコネクタを防水テープで密封してください。食品業界では、使用後にセンサー表面を速やかに清掃し、残留物による腐食を防いでください。

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、10分間通電予熱した後、「ゼロキャリブレーション」コマンドを実行します。ゼロ出力が±0.001%FS以内にあることを確認し、ずれが大きすぎる場合は、設置面が平らかどうかを確認してください。

• 負荷キャリブレーション：定格負荷の100%に相当する標準質量（小容量測定範囲の場合は標準分銅を使用）を載荷し、出力信号値を記録します。メーターやソフトウェアで誤差を補正し、誤差が対応する精度等級の許容値以下であることを確認します（C2級は≤±0.01%FS）。

• 偏心負荷試験：センサーの荷重面に対して同じ重量を異なる位置に配置し、読み取り値の一貫性を確認します。偏差は≤±0.02%FSである必要があります。そうでない場合は、設置レベルを調整してください。

3）日常メンテナンス

• 定期点検：センサー表面は毎週清掃し、配線の緩みは毎月点検してください。商業用計量器は四半期ごとに、実験室機器は毎月校正を行ってください。

• 故障対応：データドリフトが発生した場合は、まず電源電圧を確認してください（5〜24V DCで安定、マイクロモデルは通常5V）。読み取り値が異常な場合は、過負荷がないかを確認してください（アルミ合金製モデルは過負荷時に永久変形を起こしやすい）。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

• 範囲選定：実際の最大荷重の1.2～1.4倍の範囲からモデルを選択してください（例：最大計量容量が10kgの場合、12～14kgのセンサーを選択可）。軽負荷の状況では精度不足を防ぐため、範囲が大きすぎるものを選ばないでください。

• 精度クラス：実験室・医療用途にはクラスC1（誤差≤±0.005%FS）、産業用計量にはクラスC2（誤差≤±0.01%FS）、民生用はかり器にはクラスC3（誤差≤±0.02%FS）を選択してください。

• 信号タイプ：民生用はかり器にはアナログ信号（0～5V）、スマートデバイスにはデジタル信号（I2C／RS485）、IoT用途には無線モジュール付きモデルを選択してください。

2）環境適応性に基づく選定

• 温度：通常環境（-10°C～60°C）には標準モデル、低温冷凍環境（-20°C～0°C）には耐低温モデル、高温環境（60°C～80°C）には高温補償モデルを選択してください。

• 使用媒体：乾燥環境にはアルミニウム合金を、湿気のある環境／食品業界には304ステンレス鋼を、化学腐食環境には316Lステンレス鋼を選択してください。

• 保護等級：屋内の乾燥環境では≥IP65、湿潤／洗浄環境では≥IP67、水中または高腐食環境では≥IP68を適用してください。

3）設置方法およびシステム互換性

• 設置方法：卓上型計量器にはボルト固定式を、スマートデバイスには埋め込み設置を採用。スペースが限られている場合は、長さ30 mm以下のマイクロモデルを優先してください。

• 互換性：センサーの電源電圧および信号タイプがコントローラーと一致していることを確認してください。マイクロモデルの場合、配線ミスによりモジュールが焼損しないようピン定義を確認してください。

4）追加要件の確認

• 認証要件：食品・医薬品業界ではFDA／GMP認証、計量用途ではCMC認証、輸出製品ではOIML認証が必要です。

• 特殊機能：高速ソーティングには応答時間3 ms以下を選定、低消費電力用途には待機電流10 μA以下のIoTモデルを、衛生用途にはねじ部や死角のない一体型モデルを選定してください。

要約

並列ビーム型ロードセルは、「軽荷重での高精度、平面によるオフセンター荷重への耐性、簡単な統合」を主な利点としており、主に小範囲での正確な計量、材料のオフセンター荷重、機器の内蔵設置などの課題に対応しています。ユーザー体験としては、シンプルな操作性、メンテナンスの不要さ、コストの管理しやすさを重視しています。ロードセルを選定する際には、まず測定範囲、精度、設置スペース、環境という4つの要件を明確にした上で、システムとの互換性や追加機能も考慮して決定する必要があります。使用時には過負荷や横方向の衝撃を避け、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できます。軽荷重の計測器、自動化装置、食品・医薬品分野など幅広い用途に適しており、小範囲かつ平面での計量シーンにおける最適なセンシングソリューションです。

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