パラレルビーム重量センサー CZL602A

商品紹介

並列ビーム 荷重センサ ひずみ抵抗の原理に基づく力感知型検出素子であり、二重平行ビームまたは単一平行ビームのエラストマーをコア構造としています。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させ、その後標準化された電気信号に変換されます。これらの素子は、軽負荷時の高精度、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、ニーズに対応するためのコアとなる各次元について詳しく説明します 製品 選定、技術評価、およびソリューション作成：

1. 製品の特徴と機能

コア機能

• 構造設計 一体型並列ビーム構造（ビーム厚さ2〜15mm、長さ20〜150mm）を採用しており、応力分布がビームの中央部に均一に集中し、平面内で多方向の荷重を支持可能。優れた非対称荷重耐性（定格負荷の±20％～±30％の平面内オフセンター荷重に耐えられる）を持ち、明らかな応力の盲点がない。

• 精度性能: 精度レベルはC1-C3をカバーし、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の小範囲シナリオにおいて類似センサよりも優れた精度性能を発揮します。

• 材料および保護 ：エラストマーには一般的にアルミニウム合金（軽量用途向け）、合金鋼（一般産業用途向け）、または304／316Lステンレス鋼（腐食環境向け）が使用され、表面処理は陽極酸化処理、ニッケルメッキ、またはパスベーション処理が施されています。保護等級は通常IP65／IP67であり、食品対応モデルは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（ねじ穴または単穴）が設けられており、ボルト固定または接着剤による設置をサポートしています。一部の小型モデルは埋め込み設置が可能で、卓上型計量器や自動化装置など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の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、一般的な用途は1kg～200kgの範囲に集中しています。小型モデルでは0.01kgの超小範囲計測を実現できます。

• 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。小型知能モデルには信号補正モジュールが統合されており、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℃～70℃）を備え、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%）を有しています。一部のモデルにはショック防止用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、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実験室などの長期連続運転用途に適しています。

2. 解決される主な問題

• 軽負荷時の精度不足： 従来のセンサーが10kg未満の小範囲シナリオで誤差が大きくなる問題に対し、ビーム応力の最適化設計により、測定誤差を±0.005%FS以内に抑えることで、食品の重量測定や薬剤の計量などにおける高精度要求の課題を解決しています。

• 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、計量対象物の位置ずれによって生じ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配置位置が固定されていないことによる精度問題を解決します。

•装置への統合設置が困難である： コンパクトな構造と柔軟な設置方法により、自動設備やスマート家電への埋め込み設置要件に対応可能で、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：養殖業における計量）、腐食（例：化学薬品の計量）、粉塵（例：小麦粉加工）などの環境下でのセンサー損傷や信号ドリフトの問題を解決します。

• 小型機器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ことができ、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。同時に、アルミニウム合金素材により製品の重量とコストを低減し、小型計量器および民生用電子機器のコスト管理問題を解決します。

3. ユーザー体験

• 極めて簡素な設置： 標準化された取付穴と位置決め基準面により、専門的なキャリブレーションツールを必要としない。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）、一人でのデバッグを10分以内に完了できる。

• 操作の敷居が低い： 計量器のメーターに対してワンキーでのゼロ調整および単点キャリブレーションをサポート（定格負荷の100%の標準分銅のみ必要）。デジタルモデルはコンピュータソフトウェアで迅速にキャリブレーション可能で、専門知識のないユーザー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粉塵や湿気の侵入を低減し、年平均故障率は≤0.2%です。アルミニウム合金モデルは軽量（最小5g）で交換が容易であり、メンテナンス時に大きな構造物を分解する必要がありません。

• 正確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以下で、準動的状況においてヒステリシスはありません。デジタルモデルにはゼロドリフト補償機能が備わっており、頻繁な較正が不要で、高いデータ安定性を実現します。

•高い統合適応性： マイクロモデルは小型（最小サイズ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設置できます。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が可能です。

4. 典型的な適用シナリオ

1) 民用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秤／電子台秤：3～30kgの価格表示秤のセンサー核心ユニット。アルミ合金素材による軽量設計。偏心荷重に対する耐性により、設置位置に関わらず一貫した計量精度を確保でき、誤差は≤±1gです。

• 宅配便用電子はかり：1～50kgの宅配便計量機器。ステンレス素材で汚れが付きにくく、清掃も簡単。IP67保護等級により、宅配便営業所の湿気やほこぶり環境にも対応し、高速かつ連続計量が可能。

• 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、ミリグラムレベルの精度を実現。デジタル信号出力は高精細ディスプレイと互換性があり、正確な材料配合の要件を満たします。

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。

• ライン上の材料検出：電子部品の組立ラインにおける材料欠品検出。重量による測定で材料の欠落を判断（例：スマートフォンバッテリーの組立）。応答時間≤4msで、高速パイプラインに対応。

• パッケージングマシンの定量制御：小粒／粉体用包装機向けの定量計量。C2級精度モデルを採用し、1袋あたりの重量誤差を≤±0.2％に抑えることで、計量法規準に適合。

3) 食品および製薬業界

• 医薬品原料の計量：医薬品業界における小容量原材料（0.1～10kg）の計量。材質は316Lステンレス鋼で、GMP認証済み。死角のない鏡面仕上げにより消毒・殺菌が容易。精度は±0.01％FS以下。

• 水産物・肉類の計量：屠殺場や水産市場での切断および計量用機器。防水・防食設計（IP68）で直接洗浄可能であり、湿気や水分が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

• 生物学的実験における計量：実験室での試薬および試料の計量。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。

• 医療機器における力測定：リハビリ機器（例：握力計）や医療用体重計（乳児用体重計など）の力／重量測定。軽量アルミニウム合金設計により機器の携帯性を向上。精度は±0.005%FSまで到達。5. スマートコンシューマー電子機器および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ホッパーの計量。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。

• IoTエンドポイント：スマート棚やスマートゴミ箱の重量監視。低消費電力のデジタルモデルが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応。

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（油汚れやバリを取り除く）、センサーの外観を確認する（ビーム本体に変形がなく、ケーブルに損傷がないこと）。レンジに応じて適切な取り付けボルトを選定する（アルミニウム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：センサーを荷重面に水平に取り付ける。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なければならない。ボルトの締め付けにはトルクレンチを使用する（アルミニウム合金モデルは5～10N・m、合金鋼モデルは10～20N・m）ことで、過剰締め付け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－」に従う。デジタル信号の場合はピン定義に従って接続する。マイクロモデルの配線時はケーブルを引っ張らないように注意し、余長として5cm程度を確保することを推奨する。

• 保護処理：湿気の多い環境では、ケーブル接続部を防水テープで密封してください。食品産業では、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調整

• 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体を載荷します（小範囲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、対応する精度等級の許容誤差以内に収めます（C2等級：±0.01%FS以下）。

• 偏心負荷試験：センサーの荷重面の異なる位置に同じ質量を載せ、読み取り値の一貫性を観察します。偏差は±0.02%FS以下でなければならず、そうでない場合は設置面の水平調整が必要です。

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、配線の緩みは月1回点検する。商業用はかりは四半期ごとに、実験室機器は月1回の頻度でキャリブレーションを行う。

• 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（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の有無を確認し（アルミニウム合金製モデルは過負荷時に永久的な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)コアパラメータの決定

• 範囲の選定：実際の最大荷重の1.2～1.4倍の範囲を持つモデルを選択する（例：最大計量が10kgの場合、12～14kgのセンサーを選択可能）。軽負荷時においては精度不足を防ぐため、範囲が大きすぎないよう注意する。

• 精度クラス：実験室・医療用途にはクラスC1（誤差 ≤ ±0.005%FS）、工業計量にはクラスC2（誤差 ≤ ±0.01%FS）、民生用はかりにはクラスC3（誤差 ≤ ±0.02%FS）を選択する。

• 信号タイプ：民生用はかりにはアナログ信号（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する。

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、低温冷蔵環境（-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を満たすものを選択する。

3)設置およびシステム互換性

• 設置方法：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。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、配線ミスによりモジュールが焼損しないよう、マイクロモデルのピン定義を確認してください。

4) その他の要件の確認

• 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、平面によるオフセンター荷重への耐性、簡単な統合」という核心的な利点を持ち、主に小範囲での精密計量、材料のオフセンター荷重、機器の埋め込み設置などの問題を解決します。ユーザー体験は、シンプルな操作性、メンテナンス不要、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。軽荷重用の計量器、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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