パラレルビーム重量センサー CZL619EA

商品紹介

並列ビーム 荷重センサ ストレイン抵抗原理に基づく力感知検出素子であり、コア構造として二重または単一の並列ビーム型エラストマーを採用している。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、それを標準化された電気信号に変換する。軽荷重下での高精度、平面によるオフセンター荷重への耐性、取り付けの簡便性といった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る。以下では、ニーズに対応するため、主要な構成要素から詳細に説明する。 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 一体型の並列ビーム構造（ビーム厚さ2～15mm、長さ20～150mm）を採用しており、応力分布はビームの中間部に均一に集中し、平面内の多方向からの力に支持可能で、優れた偏心荷重耐性を備えています（定格荷重の±20%～±30%の平面偏心荷重に耐えられる）。応力のモニタリングが困難な部分（ブラインドスポット）もありません。

• 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の小範囲シナリオにおいて、同様のセンサと比較して優れた精度性能を発揮します。

•材質および保護: エラストマーには一般的にアルミニウム合金（軽量用途）、合金鋼（一般的な産業用途）、または304／316Lステンレス鋼（腐食環境下の用途）が使用され、表面処理は陽極酸化処理、ニッケルめっき、またはパスベーション処理が施されます。保護等級は通常IP65／IP67であり、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り付け穴（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設置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方式で設置可能で、卓上型計量器や自動設備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で、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という超小範囲の計測が可能です。

• 複数の信号出力タイプ： 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%、通常アルミ合金製モデルは150%）を有しています。一部のモデルにはショック緩和のため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

• 軽負荷時の精度不足： 10kg以下の小範囲シナリオにおける従来のセンサーの過剰な誤差の問題に対処するため、ビーム応力の最適化設計により、測定誤差を±0.005%FS以内に制御し、食品の計量や医薬品の個数カウントなど、高精度が要求される用途の課題を解決。

• 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取り付け方法により、自動機械装置やスマート家電への組み込み設置要件に対応。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。

• 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ため、複数の組み合わせが不要です。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

• 極めて簡素化された設置： 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を通じて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、ほこりや湿気の侵入を低減し、年間平均故障率は≤0.2%。アルミ合金モデルは軽量（最小5g）で交換が容易であり、メンテナンス時に大規模な構造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： 静的測定時のデータ変動は≤±0.003%FS、準動的条件下でもヒステリシスなし。デジタルモデルにはゼロドリフト補正機能が備わっており、頻繁なキャリブレーションが不要で、データの高い安定性を確保します。

• 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。

• 宅配用電子はかり：1～50kgの宅配物計量用機器。ステンレス製で清掃が容易かつ汚染防止に優れる。IP67保護等級で、宅配拠点の湿気や粉塵のある環境にも適しており、高速かつ連続的な計量をサポート。

• 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

• 自動選別装置：食品およびハードウェア業界における重量選別機。選別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、選別機構と連動。選別精度は±0.1gまで可能。

• 組立ラインにおける材料検出：電子部品の組立ラインでの材料不足検出。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≤4msで高速パイプラインに適しています。

• パッケージング機械の定量制御：小粒子・粉末用パッケージング機械の定量計量。C2精度クラスのモデルにより、1袋あたりの重量誤差を≤±0.2％に抑え、計量法令の要件を満たします。

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）の計量用。316Lステンレス鋼製で、GMP認証取得済み。研磨仕上げされた表面は死角がなく、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：微生物培養や化学試薬の配合など、高精度が求められる実験室での試薬やサンプルの計量。超小型レンジモデル（0.01～1kg）を使用することで、その要求を満たします。

• 医療機器における力測定：リハビリ機器（例：握力計）や医療用秤量器（乳児用体重計）の力／重量測定用。アルミニウム合金による軽量設計により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でNB-IoT無線伝送をサポート。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（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）。

• 設置と固定：センサーを支持面に水平に取り付けて、荷重がビーム本体の真上に垂直に作用するようにしてください（横方向の衝撃は避けてください）。ボルトの締め付けにはトルクレンチを使用し、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の範囲内で締め付けてください。過剰な締め付けによるビーム本体の損傷を防ぎます。

• 配線仕様：アナログ信号の場合は、「赤－電源＋、黒－電源－、緑－信号＋、白－信号－」に従って配線。デジタル信号の場合はピン定義に従って接続。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し、余剰長として5cm程度を残すことを推奨します。

• 保護処理：湿潤環境では、ケーブルコネクタを防水テープで密封する。食品産業では、使用後すみやかにセンサ表面を清掃し、残留物による腐食を防ぐ。

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。

• 負荷校正：定格負荷の100％に相当する標準分銅を載荷する（小レンジの場合は標準分銅を使用）。出力信号値を記録し、計器またはソフトウェアで誤差を補正。誤差は対応する精度等級の許容値以下でなければならない（C2等級では±0.01%FS以下）。

• 偏心負荷試験：同じ質量をセンサーの荷重受面の異なる位置に置き、読み取り値の一貫性を確認します。偏差は±0.02%FS以下である必要があります。そうでない場合は、設置レベルの調整が必要です。

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、配線の緩みは毎月点検してください。スーパーの計量器は四半期ごとに較正を行い、実験室機器は毎月較正を行ってください。

• 故障対応：データにドリフトが生じた場合、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を確認し（アルミニウム合金製モデルは過負荷により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（要件の正確なマッチング）

1) 主要パラメータの決定

• レンジ選定：実際の最大重量の1.2〜1.5倍の範囲で選定してください（例：最大重量10kgの場合、12〜14kgのセンサーを選択）。軽負荷時におけるレンジの大きすぎによる精度不足を避けてください。

• 精度クラス：実験室・医療用途ではC1クラス（誤差 ≤ ±0.005％FS）を、産業計量ではC2クラス（誤差 ≤ ±0.01％FS）を、民生用計量器ではC3クラス（誤差 ≤ ±0.02％FS）を選んでください。

• シグナルタイプ：民生用計量器はアナログ信号（0〜5V）、スマートデバイスはデジタル信号（I2C/RS485）、IoT用途はワイヤレスモジュール付きモデルを選んでください。

2) 環境適応性の選定

• 温度：通常の環境（-10 ℃～60 ℃）では標準モデルを選択してください。低温冷蔵環境（-20 ℃～0 ℃）では耐低温モデルを選択してください。高温環境（60 ℃～80 ℃）では高温補償タイプを選択してください。

• 対象媒体：乾燥環境ではアルミニウム合金を選択してください。湿気の多い環境／食品産業では304ステンレス鋼を選択してください。化学薬品による腐食環境では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≥IP65、湿気のある／洗浄が必要な環境では≥IP67、水中または強腐食環境では≥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：デスクトップスケールの場合はボルト固定を選択してください。スマートデバイスの場合は埋め込み設置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てください。マイクロモデルの場合、配線ミスやモジュールの焼損を防ぐため、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認証が必要。計量用途ではCMC認証が必要。輸出製品にはOIML認証が必要。

• 特殊機能：高速ソーティングには応答時間3ms以下のモデルを選定。低消費電力用途にはスリープ電流10μA以下のIoTモデルを選定。衛生用途にはねじ部や死角のない一体型モデルを選定。

要約

並列ビーム式荷重センサーは、「軽荷重での高精度、平面偏荷重対応、簡単な統合性」という核心的な利点を持っています。そのコアソリューションは、小範囲での正確な計量、材料の偏荷重、機器への埋め込み設置などの問題を解決することです。ユーザーエクスペリエンスは、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。選定時には、測定範囲、精度、設置スペース、環境という4つの要件を最優先とし、システムとの互換性や追加機能の有無も合わせて検討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守ることで、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・医薬品など幅広い分野に適しており、小範囲かつフラットな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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