パラレルビーム荷重センサー CZL638

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平行ビームまたは単一平行ビームのエラストマーを採用しています。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駆動され、抵抗値の変化が生じます。この変化はその後、標準化された電気信号に変換されます。これらの素子は、軽荷重下での高精度、平面によるオフセンター負荷に対する耐性、および取り付け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、平面力測定、および埋め込み型計測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（ビーム厚さ2～15mm、長さ20～150mm）を採用しており、応力はビームの中央部に均等に集中し、平面内の多方向からの荷重に対応可能。優れた偏心負荷耐性（定格負荷の±20%～±30%の範囲内での平面的偏心負荷に耐えられる）を備え、明らかな応力の盲点がありません。

• 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、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高い精度性能を発揮します。

• 材料 および保護： エラストマーは一般的にアルミニウム合金（軽量用途）、合金鋼（従来の産業用途）、または304／316Lステンレス鋼（腐食性環境用途）を使用しており、表面処理は陽極酸化処理、ニッケルめっき、またはパスベージョン処理が施されています。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り付け穴（ねじ穴またはスムーズ穴）を備えており、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設置が可能で、卓上型計量器や自動化設備などの狭い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。主な機能

• 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という極めて小さな範囲の計測が可能です。

• 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。

• 長期的な安定性： 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不足： 10kg以下の小範囲のシナリオで従来型センサーの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品の計量など高精度が要求される用途での課題を解決。

• 平面偏心荷重の測定不正確さ： 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。

• 装置への一体取り付けの困難さ： 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、専門のキャリブレーションツールが不要です。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。

• メンテナンスコストが非常に低い： 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。

• 高精度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。

• 優れた統合性と適応性： 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・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。

• 宅配用電子スケール：1～50kgの宅配物計量用機器。汚れに強く、清掃が容易なステンレス製。IP67保護等級により、宅配拠点の湿気や粉塵の多い環境にも適しており、高速かつ連続計量が可能です。

• 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) 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／粉末用パッケージングマシンの定量計量。C2精度モデルにより、1袋あたりの重量誤差を≤±0.2%に抑え、計量法規準を満たします。

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。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：屠畜場や水産市場でのカット・計量用計量装置。防水・耐腐食設計（IP68）で、直接洗浄可能。湿潤で多湿な作業環境に適している。

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（握力計など）や医療用はかり（ベビースケール）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に達する。

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重量の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：電源をオンにして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、ゼロ出力が±0.001%FS以内であることを確認してください。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（小範囲の場合は標準分銅）を載せ、出力信号値を記録し、メータ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等級では≤±0.01%FS）。

• 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) 定期メンテナンス

• 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ます。スーパーの計量器は四半期ごとに、実験室機器は毎月キャリブレーションを行ってください。

• 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) 主要パラメータの決定

• 範囲選定：実際の最大重量の1.2〜1.4倍の範囲を持つ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能）。軽負荷の状況では精度不足を防ぐため、範囲が大きすぎないよう注意してください。

• 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：民生用計量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用途にはワイヤレス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を適用してください。

3)設置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型を選択します。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、ピン定義を確認し、配線ミスによるモジュール焼損を防いでください。

4) 追加要件の確認

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

• 特徴：高速分級には応答時間3ms以下を備えたモデル、低消費電力用途には待機電流10μA以下のIoTモデル、衛生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、および容易な統合」という主要な利点を持っており、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。ユーザーエクスペリエンスは、シンプルな操作、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、環境の4つのコア要件を明確にした上で、システム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ナリオ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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