パラレルビーム重量センサー CZL628

商品紹介

並列ビーム 荷重センサ ストレインゲージの抵抗原理に基づく力感知検出要素であり、二重パラレルビームまたは単一パラレルビームのエラストマーを主構造としています。外力が加わると、ビームの曲げ変形によりストレインゲージに抵抗変化が生じ、それが標準化された電気信号に変換されます。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、設置の簡便さといった利点を兼ね備えており、小範囲の重量測定、平面力の測定、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、主な寸法から詳細を示します。 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、応力分布がビームの中間部に均一に集中し、面内の多方向からの荷重をサポート可能。優れた非対称荷重耐性（定格負荷の±20％～±30％の面内オフセンター荷重に耐えることが可能）を持ち、明らかな応力の盲点がない。

• 精度性能: 精度クラスはC1～C3をカバーし、主流モデルはC2に達します。非直線性誤差は±0.01%FS以下、繰返し誤差は±0.005%FS以下、ゼロドリフトは±0.002%FS/°C以下であり、0.1kg～500kgの小範囲測定シーンにおいて、同様のセンサより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（一般産業用途）、または304／316Lステンレス鋼（腐食環境用途）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。保護等級は通常IP65／IP67で、食品グレードモデルはIP68に達し、さまざまな過酷な環境に適している。

•設置互換性： 底部には標準化された取り付け穴（ねじ穴または円穴）を備えており、ボルト固定または接着剤による設置が可能です。一部のマイクロモデルは埋め込み設置も可能で、卓上型計量器や自動化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／準動的軽負荷はかり（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る。マイクロモデルでは0.01kgの超小型範囲測定を実現できる。

• 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機能を内蔵（-10°C ～ 70°C）。過負荷保護機能あり（定格負荷の150%～200%、アルミニウム合金モデルは通常150%）。一部のモデルにはショック緩和用のバッファ構造を備える。

• 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未満の小範囲測定時における従来型センサーの誤差が大きいという課題に対し、ビーム応力を最適化設計することで、測定誤差を±0.005%FS以内に抑えることを実現しました。これにより、食品の重量測定や医薬品の個数カウントなど、高精度が求められる用途の問題を解決します。

•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。

• 装置一体型設置における課題 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、統合コストを削減できます。

• 複数の環境への適応性が低い： 素材および保護等級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といった問題を解決します。

• 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： 標準化された取り付け穴と位置決め基準面により、専門の較正ツールが不要となり、一般的なドライバーでの設置が可能です。平面度の要求は低く（≤0.1mm／m）、一人で10分以内に調整作業を完了できます。

• 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、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： 静的測定データの変動は≤±0.003％FS以下であり、準動的条件下でもヒステリシスはありません。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。

• 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. 典型的な適用シナリオ

1) 民用・商用軽負荷用計量器

• 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の宅配物計量機器。ステンレス製で汚れにくく、清掃も簡単です。IP67保護等級により、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対応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。デジタル信号出力により高精細ディスプレイとの互換性を確保し、正確な材料配合の要件を満たす。

2) 業界用自動化装置

• 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。仕分け精度は最大±0.1g。

• 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

• 製薬原料の計量：製薬業界における小容量原薬（0.1～10kg）の計量。316Lステンレス材を使用し、GMP認証取得。死角のない鏡面研磨仕上げで、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（握力計など）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させ、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、コーヒーメーカーにおけるコーヒー豆容器の計量など、マイクロ組み込みセンサーによって機器の知能化制御を実現し、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、NB-IoT無線伝送をサポートする低消費電力デジタルモデル。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：設置面を清掃し（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か）。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）。

• 位置決めと固定：荷重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てください。食品産業では、使用後は速やかにセンサー表面を清掃し、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分間通電暖機を行った後、「ゼロキャリブレーション」コマンドを実行してください。ゼロ出力が±0.001%FS以内にあることを確認してください。ずれが大きい場合は、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%に相当する標準質量体を載荷してください（小容量範囲の場合は標準分銅を使用）。出力信号値を記録し、メータまたはソフトウェアにより誤差を補正してください。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てください（C2等級：≤ ±0.01%FS）。

• 偏心負荷試験：センサーの荷重受ける面の異なる位置に同じ質量を載荷し、読み取り値の一貫性を確認します。偏差は±0.02%FS以下であるべきであり、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

• 取り付け方法：卓上スケールにはボルト固定を選択してください。スマートデバイスには埋め込み取り付け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以下の小型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：食品および製薬業界向けにはFDA／GMP認証が必要であり、計量用途にはCMC認証が必要であり、

輸出用製品には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。

詳細表示

パラメータ