パラレルビーム重量センサー CZL601AA

商品紹介

並列ビーム式荷重センサーは、ひずみ抵抗の原理に基づく力感知検出素子であり、二重並列ビームまたは単一並列ビームの弾性体を主構造としています。力が加わると、ビーム本体が曲げ変形し、それに連動してストレインゲージの抵抗値が変化し、その後標準化された電気信号に変換されます。軽荷重、高精度、平面偏心荷重に対する優れた耐性、設置の容易さといった特長を持ち、小型計量、平面力検出、埋め込み測定などの用途に広く使用されています。以下は、 製品 選定、技術評価、および提案書作成のニーズに対応するため、主要な観点から詳細に解説したものです。

1. 製品の特徴と機能

コア機能

• 構造設計 一体型平行ビーム構造（ビーム本体の厚さ2～15mm、長さ20～150mm）を採用しており、応力分布はビーム本体の中間部に均等に集中し、面内で多方向の荷重を支持可能で、優れた偏心荷重耐性を備えています（定格荷重の±20%～±30%の範囲内での面内偏心荷重に耐えられる）。また、明確な応力の盲点はありません。
• 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、繰返し誤差は≤±0.005%FS、ゼロドリフトは≤±0.002%FS/℃で、0.1kg～500kgの小範囲における同様のセンサと比較して、より優れた精度性能を示しています。
• 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／準動的軽荷重計量（応答時間≤4ms）に特化しており、測定範囲は0.1kg～500kgをカバーし、一般的な用途は1kg～200kgの範囲に集中しています。マイクロモデルでは、0.01kgという極めて小さな範囲の計測も可能です。
• 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%、アルミ合金モデルは通常150%）を備えています。一部のモデルにはショック緩和用のバッファ構造も含まれます。
• 長期安定性: 疲労寿命は負荷サイクル数 ≥ 10⁷回以上、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室など、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

• 軽負荷時における精度が不十分である： 従来のセンサーが10kg未満の小レンジ領域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以内に抑えました。これにより、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にも対応可能です。

•平面偏心荷重の計測が不正確である： 平行ビーム構造の均一な応力分布特性により、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設置方法により、自動化装置やスマート家電への組み込み設置要件を満たし、装置本体の主構造を変更する必要がなく、統合コストを削減できます。

• 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と位置決め基準面により、専門の較正ツールが不要です。一般的なドライバーでの設置が可能で、平面度の要件も低く（≤0.1mm/m）、1人での立ち上げ作業を10分以内に完了できます。
• 操作の敷居が低い： 計量器のワンボタンゼロ調整および単点校正をサポート（標準質量は定格負荷の100%）です。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でき、専門知識のない人でも簡単に操作できます。
• 維持費が非常に低く 完全密封構造により、ほこりや湿気の侵入が抑えられ、年間平均故障率は≤0.2%です。アルミニウム合金製モデルは軽量（最小重量5g）で交換が容易であり、メンテナンス時に大型構造物を分解する必要がありません。
• 精密なデータフィードバック: 静的測定データの変動は≤±0.003%FSと小さく、準動的シナリオにおいても遅れがありません。デジタルモデルには内蔵ゼロドリフト補正機能があり、頻繁なキャリブレーションが不要で、高いデータ安定性を確保します。
• 優れた統合性と適応性： 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み可能であり、外観デザインに影響を与えません。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が可能です。

4. 典型的な使用シナリオ

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計量器／電子平台秤：異なる設置位置での計量精度誤差は±1g以内。

• 宅配用電子スケール：1〜50kgの宅配荷物計量機器。ステンレス製で汚染防止・簡単な清掃が可能。IP67保護等級により、宅配出荷拠点の湿気やほこりの多い環境にも適しています。連続した高速計量をサポート。

• キッチンスケール／ベーキングスケール：0.01〜5kg高精度キッチンスケール。マイクロ平行ビームセンサーを採用し、ミリグラム単位の正確さを実現。デジタル信号出力で高精細ディスプレイとの互換性があり、材料の正確な配合に必要なニーズに対応。

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。仕分け用コンベアベルト下部に設置され、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まで到達。

• 生産ラインの材料検出：電子部品の組立ラインにおける材料不足検出。重量測定により材料の欠品を判定（例：スマートフォン用バッテリーの組立）。応答時間は4ms以下で、高速生産ラインに適しています。

• パッケージングマシンの定量制御：小粒／粉体用包装機の定量計量。C2級精度モデルは、1袋あたりの重量誤差を±0.2％以内に保ち、計量に関する規格基準を満たします。

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。材質は316Lステンレス鋼を使用し、GMP認証取得。表面は研磨処理され死角のない構造で、消毒・滅菌が容易。精度は±0.01％FS以下。

• 水産・肉類の計量：屠殺場や水産市場向けのカットおよび計量機器。防水・防食設計（IP68）で直接洗浄可能であり、湿気や水分の多い作業環境に適しています。

4）科学研究および実験装置

• 生物学的実験の計量：実験室における試薬や試料の計量。超小型範囲モデル（0.01～1kg）は、微生物培養や化学試薬の配合など、高精度が求められる用途に対応可能です。

• 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（新生児用体重計など）における力・重量の測定。アルミニウム合金による軽量設計で機器の携帯性を向上。精度は±0.005%FSまで可能。

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の重量検出やコーヒーメーカーの豆投入量の計量。マイクロ組み込みセンサーにより機器のスマート制御を実現し、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の重量監視用。低電力デジタルモデルはNB-IoT無線伝送をサポートし、IoTリモート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：設置面を清掃（油汚れやバリを取り除く）、センサー外観を確認（ビーム本体の変形やケーブルの損傷がないこと）、測定範囲に応じて適切な取り付けボルトを選定（アルミ合金モデルには高強度ボルトの使用を避ける）。

• ポジショニングと固定：支持面にセンサーを水平に設置し、荷重がビーム本体の真上に垂直に作用するようにする（横方向の衝撃を避ける）；トルクレンチを使用してボルトを締め付ける（アルミ合金モデルは5-10N・m、合金鋼モデルは10-20N・m）、締めすぎによるビーム本体の損傷を防ぐ。

• 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。余分な長さとして5cm程度を予備として残すことを推奨します。

• 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、食品業界で使用した後は直ちにセンサ表面を清掃して、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およびデバッグ

• ゼロキャリブレーション：電源を入れ、10分間予熱した後、「ゼロキャリブレーション」コマンドを実行します。ゼロ出力が±0.001%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、取り付け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％に相当する標準分銅を載荷します（小容量の場合は標準分銅を使用）。出力信号値を記録し、メーターまたはソフトウェアで誤差を補正して、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：≤ ±0.01%FS）。

感知器の負荷表面に同じ重さを異なる位置に置き,測定値の一貫性を観察し,偏差は≤ ± 0.02%FSである必要があります.そうでなければ,設置の平らさを調整します.

(3) 定期的な メンテナンス

• 定期的な検査: センサー表面を週に一度清掃し,電線が松散しているか毎月確認し,商業用計測器を四半期ごとに,実験室機器を毎月調整します.

• 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

●範囲選択:実際の最大重量の1.2-1.4倍 (例えば最大重量10kgでは12-14kgのセンサーを選択できます) に基づいてモデルを選択し,軽量な負荷シナリオでは不十分な精度を防ぐために範囲が大きすぎる範囲を選択しないでください.

• 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: 民間用計測器のアナログ信号 (0-5V),スマートデバイスのデジタル信号 (I2C/RS485) およびIoTシナリオのワイヤレスモジュールを持つモデルを選択します.

2）環境適応性に基づく選定

• 温度：通常の使用環境（-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

• 取り付け方法：卓上用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型を選択してください。設置スペースが限られている場合は、長さ30mm以下のマイクロモデルを優先的に選んでください。

• 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。また、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3ms以下のモデル、低消費電力用途には待機電流10μA以下のIoT対応モデル、衛生要件が高い用途にはねじ部や死角のない一体型モデルを選択してください。

要約

並列ビーム型ロードセルは、「軽荷重での高精度、平面による偏心荷重への耐性、および簡単な統合」という主要な利点を持ち、主に小範囲での正確な計量、材料の偏心荷重、機器の埋め込み設置などの問題を解決します。ユーザーエクスペリエンスは、シンプルな操作、メンテナンスフリー、コスト管理のしやすさに重点を置いています。モデル選定の際には、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に基づいて判断する必要があります。使用中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します。軽荷重用計量器、自動化装置、食品・医薬品産業などに適しており、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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