캐티레버 빔 무게 측정 센서 CZL801L2

캐스틸리버 빔 로드셀은 스트레인 저항 원리를 기반으로 한 힘 감지용 검출 요소로, 한쪽 끝은 고정되고 다른 쪽 끝이 자유롭게 지지되는 캐스틸리버 빔 형태의 탄성체를 핵심 구조로 합니다. 외력이 가해지면 빔의 굽힘 변형에 의해 스트레인 게이지가 저항 변화를 일으키고, 이 변화는 이후 표준화된 전기 신호로 변환됩니다. 이 제품은 중간 수준의 하중 용량, 유연한 설치 공간, 강한 충격 저항성 등의 장점을 결합하여 산업용 소재 탱크, 플랫폼 저울, 벨트 저울과 같이 중저수준의 집중 하중이 작용하는 다양한 분야에 널리 사용됩니다. 다음은 핵심 요소별 상세 내용으로, 제품 선택, 기술 평가 및 솔루션 작성의 요구 사항을 충족하기 위한 내용입니다:

1. 제품 특징 및 기능의 핵심 요소

1) 구조 설계: 통합 캔틸레버 빔 구조(빔 두께 8 - 50mm, 길이 50 - 300mm)를 채택하며, 고정단에 다수의 장착 홀을 배치하여 안정성을 향상시켰습니다. 하중이 가해지는 끝단의 응력은 빔의 중앙 부위에 집중되며, 수직 아래 방향의 집중 하중 측정을 지원합니다. 뛰어난 내충격성(정격 하중의 200% - 300%에 달하는 순간 충격을 견딜 수 있음)과 높은 응력 전달 효율을 갖추고 있습니다.

2) 정밀 성능: 정확도 등급은 C3 - C6까지 적용되며, 주류 모델은 C3 등급에 도달합니다. 비선형 오차 ≤ ±0.02%FS, 반복성 오차 ≤ ±0.01%FS, 제로 드리프트 ≤ ±0.003%FS/℃이며, 정확도 안정성은 50kg - 5t 범위의 중거리 응용 분야에서 유사 센서보다 우수합니다.

3) 재료 및 보호: 엘라스틱 본체는 일반적으로 합금강(Q235, 40CrNiMoA) 또는 304/316L 스테인리스강을 사용하며, 표면은 샷블래스팅 및 제녹처리 후 니켈 도금(합금강의 경우) 또는 패시베이션 처리(스테인리스강의 경우)를 거칩니다. 보호 등급은 일반적으로 IP66/IP67이며, 산업용 고강도 모델은 IP68까지 가능하여 먼지와 습기와 같은 복잡한 산업 환경에 적합합니다.

4) 설치 호환성: 고정 끝은 볼트 체결 또는 용접을 지원하며, 하중 지지 끝은 나사, 플랜지 또는 압력 헤드를 통해 연결할 수 있어 장비의 하단, 측면 등 다양한 위치에 설치 가능하고 단독 또는 병렬 사용이 가능하여 조합의 유연성이 높습니다.

핵심 기능

1) 중거리 힘 측정: 중저부하(응답 시간 ≤ 7ms)의 정적/준동적 계량에 중점을 두며, 측정 범위는 50kg - 20t까지 커버하고, 일반적인 응용 분야는 1t - 10t 범위에 집중되어 있습니다. 일부 고강도 모델은 최대 50t까지 확장 가능하여 대부분의 산업용 중부하 상황의 요구를 충족시킵니다.

2) 표준화된 신호 출력: 아날로그 신호(4 - 20mA, 0 - 5V, 0 - 10V) 및 디지털 신호(RS485/Modbus RTU)를 제공하며, 일부 산업용 등급 모델은 HART 프로토콜을 지원하여 추가적인 신호 조건 조정 모듈 없이도 PLC, DCS 및 계량 관리 시스템에 직접 연결할 수 있습니다.

3) 안전 보호 기능: 광범위한 온도 범위 보상 기능(-20℃ ~ 80℃)을 통합하여 과부하 보호 기능(정격 부하의 150% ~ 250%, 합금강 모델은 최대 300%까지 가능)을 갖추고 있으며, 방폭 모델은 Ex d IIB T4/Ex ia IIC T6 인증을 획득했고, 일부 모델은 케이블 분리 방지 커넥터를 포함합니다.

4) 장기적 신뢰성 : 피로 수명 ≥ 10⁶ 사이클의 하중 작용이 가능하며 정격 하중 조건에서 연간 드리프트는 ≤ ±0.015%FS로 산업 생산 라인 및 재료 탱크 모니터링과 같은 장기간 연속 운전 환경에 적합합니다.

2. 해결하는 핵심 문제

1) 장비의 가장자리 설치 어려움: 전통적인 센서들이 대칭 설치를 필요로 하는 제한점을 해결하기 위해, 캔틸레버 빔의 '단일 끝단 고정' 구조는 물류 탱크 및 플랫폼 저울과 같은 장비의 중심부에 설치 공간이 부족한 문제를 해결할 수 있도록 장비의 하단 가장자리나 브래킷 측면에 직접 설치할 수 있습니다.

2) 중거리 집중 하중 측정: 1t - 10t의 중거리 구간에서 빔 본체의 응력 최적화 설계를 통해 집중 하중의 측정 오차를 ±0.02%FS 이내로 억제하여 산업용 배합 및 완제품 무게 측정과 같은 중부하 작업 환경의 정확도 요구사항을 충족합니다.

3) 동적 충격 하중으로 인한 손상: 캐너버스 빔 엘라스토머의 버퍼 변형 특성은 재료 낙하 및 장비 진동으로 인해 발생하는 순간적인 충격을 효과적으로 흡수하여, 동적 상황에서 전통적인 센서가 쉽게 손상되거나 정확도가 벗어나는 문제를 해결한다.

4) 다중 센서 병렬 계량: 해당 센서는 우수한 일관성(동일 로트 기준 오차 ≤ ±0.01%FS)을 가지며, 2~4개의 병렬 조합 측정을 지원하여 대형 플랫폼 저울 및 물류 탱크와 같이 분포 하중이 작용하는 환경에서의 중량 중첩 및 정확도 균일성 문제를 해결합니다.

5) 열악한 산업환경에 적응: 합금강 소재의 강화 및 IP67 이상의 보호 등급 설계를 통해 먼지(예: 광산), 습기(예: 화학 산업), 약간의 부식(예: 도금) 환경에서 센서의 부식 및 신호 이상 문제를 해결한다.

3. 사용자 경험

1) 높은 설치 유연성: 고정된 끝의 표준화 된 장착 구멍은 다양한 장비 구조에 적응 할 수 있으며 전문 위치 도구의 필요성을 제거합니다. 설치 캘리브레이션은 레벨을 사용하여 완료 될 수 있으며, 한 사람이 20분 이내에 단일 센서의 고정 및 배선을 완료 할 수 있습니다.

2) 간단한 조작 및 캘리브레이션: 무게 기기의 1 키 제로화를 지원하고, 3 포인트 캘리브레이션 프로세스 (25%, 50%, 등급 부하의 100%) 는 중장거리 시나리오에 적응 할 수 있으며, 디지털 모델은 호스트 컴퓨터 소프트웨어를 통해 원격으로 매개 변수 구성 및 캘리브레이션을 완료 할 수 있습니다.

3) 관리 가능한 유지보수 비용: 완전 밀폐 된 구조는 연평균 실패율 ≤ 0.5%로 먼지 침입을 줄입니다. 스트레인 게이지 , 단자는 개별적으로 포장되어 있으며, 지역적인 고장은 전체 교체 없이 개별적으로 수리할 수 있습니다.

4) 안정적인 데이터 피드백: 정적 측정 데이터의 변동은 ≤ ±0.005%FS 이하이며, 벨트 컨베이어와 같은 준동적 상황에서도 빠른 응답 속도를 제공하고 지연 현상이 없습니다. 디지털 모델은 고장 진단 기능을 탑재하여 과부하, 저전압 등의 이상 상태를 실시간으로 경보합니다.

5) 뛰어난 조합 적응성: 여러 개의 센서를 병렬로 연결할 경우 자동 부하 분배를 지원하여 추가적인 밸런서가 필요 없으며, 다양한 크기의 플랫폼 저울 및 원료 탱크 설계 요구사항에 적합하게 적용되어 시스템 통합의 난이도를 낮춥니다.

4. 일반적인 적용 사례

1) 산업용 원료 탱크/호퍼의 계량
• 화학 원료 탱크: 1~10t 화학 원료 저장 탱크의 계량으로, 탱크 하부 지지대에 2~4개의 캔틸레버 빔 센서를 대칭으로 설치합니다. 합금강 소재로 부식에 강하며, IP67 보호 등급으로 작업장의 습한 환경에도 적합하고, ±0.02%FS의 정확도로 정확한 재고 측정이 가능합니다.

• 사료/분말 호퍼: 곡물 가공 산업에서 배치 호퍼의 중량 측정을 위해 호퍼 하단의 지지 다리에 센서를 설치합니다. 충격 방지 설계로 낙하하는 소재의 충격에 대응하며, 제어 시스템과 결합하여 정확한 투입을 가능하게 합니다.

2) 벨트 스케일/컨베이어의 계량
• 산업용 벨트 저울: 광산 및 발전소에서 대량 소재를 운반하는 벨트의 중량 측정을 위해 아이들러 브래킷에 센서를 설치하여 벨트와 소재의 합산 하중을 지지합니다. 응답 시간 ≤ 7ms로 연속 운반 상황에 적합하며, 측정 정확도는 ±0.1%입니다.

• 컨베이어: 전자 및 식품 산업에서 라인 내 중량 측정 및 분류에 사용됩니다. 컨베이어 하단에 센서를 내장하여 제품의 중량을 실시간으로 감지하고 분류 장치와 연동합니다. 중간 수준의 정확도로 대량 생산의 요구를 충족합니다.

3) 중소형 트럭 저울/플랫폼 저울

• 워크숍 플랫폼 저울: 1-5t 워크숍 전용 플랫폼 저울. 저울 본체의 네 모서리에 전단 빔 센서 네 개가 설치되어 있으며, 고정 단은 지면에 고정되고 하중 지지 단이 저울 본체의 하중을 지탱합니다. 편심 하중에 대한 저항력이 다양한 위치에서도 일관된 무게 측정 정확도를 보장합니다.

• 지게차 저울: 휴대용 지게차 무게측정 장치. 지게차 포크 캐리지에 센서가 설치되어 상품의 수직 하중을 지탱합니다. 합금강 소재로 충격에 강하며, 지게차 작동 중 동적 무게 측정 요구 사항에 적합합니다.

4) 자동화 장비의 힘 제어

• 프레스 장비의 압력 모니터링: 소형 프레스 기계의 압력 제어. 프레스 헤드와 기계 본체 사이에 센서를 설치하여 프레스 가공력 값을 실시간으로 피드백하고 과부하로 인한 금형 손상을 방지합니다. ±0.01%FS의 정밀도로 프레스 품질을 보장합니다.

• 로봇 어셈블리의 힘 제어: 산업용 로봇의 조립 공정에서의 압력 모니터링. 전단 빔 센서가 로봇 암 끝부분에 통합되어 조립 압력을 감지하고 동작 힘을 조정하며, 자동차 부품 및 전자 부품 조립에 적합함.

5) 특수 산업 응용 분야

• 폭발 방지 환경 적용: 석탄 광산 및 석유 가스 산업용 방폭형 계량 장비. Ex d IIB T4 방폭 등급의 전단 빔 센서를 사용하여 방폭형 계량 박스에 설치함으로써 폭발 위험이 있는 환경의 안전 요건을 충족시킴.

• 부식성 환경 적용: 도금 및 화학 산업용 계량 장비. 표면 패시베이션 처리된 316L 스테인리스강으로 제작된 센서는 산과 알칼리에 내식성이 뛰어나 도금액 농도 측정 및 화학 시약 계량과 같은 작업에 적합함.

5. 사용 설명서(실용 가이드)

1) 설치 절차

• 준비: 설치 표면을 청소하십시오(평탄하고 기름기가 없으며 평탄도 오차 ≤0.1mm/m임을 확인). 센서 외관을 점검하여 빔 본체의 변형이나 케이블 손상이 없는지 확인하고, 범위에 따라 M12-M24 규격의 장착 볼트를 선택하십시오.

• 위치 결정 및 고정: 센서의 고정단을 볼트로 장비 브래킷에 단단히 고정하여 헐거워지지 않도록 해야 하며, 하중지지단은 하중지지 구조에 정확히 맞물려 하중이 빔 본체에 수직으로 작용하도록 해야 하며, 측면 및 비틀림 하중을 피해야 합니다.

• 배선 사양: 아날로그 신호의 경우 '빨강 - 전원 +, 검정 - 전원 -, 초록 - 신호 +, 흰색 - 신호 -' 원칙에 따라 배선하십시오. 디지털 신호의 경우 Modbus 프로토콜에 해당하는 핀에 연결하십시오. 배선은 인버터와 같은 강한 간섭원으로부터 ≥15cm 이상 떨어진 위치에 하십시오.

• 보호 처리: 실외 설치의 경우 빗물 보호 커버를 추가해야 하며, 습한 환경에서는 케이블 커넥터를 방수 접속함으로 밀봉해야 합니다. 부식성 환경에서는 센서의 비하중 표면에 특수 방부 코팅을 도포해야 합니다.

2) 교정 및 디버깅

• 제로 캘리브레이션: 전원을 켠 후 30분간 예열한 다음, '제로 캘리브레이션' 명령을 실행하여 제로 출력이 ±0.002%FS 이내에 있는지 확인합니다. 편차가 너무 클 경우 설치가 단단한지, 측면 하중이 가해지고 있는지 확인하십시오.

• 부하 캘리브레이션: 정격 부하의 25%, 50%, 100%에 해당하는 표준 중량을 순차적으로 올려놓고 각 지점에서 출력 신호 값을 기록한 후 캘리브레이션 소프트웨어를 통해 선형 오차를 보정하며, 각 부하 지점의 오차가 C3 등급 허용값 이내(±0.02%FS)가 되도록 해야 합니다.

• 선형성 테스트: 측정 범위 내에서 균일하게 5개의 테스트 포인트를 선택하여 출력 신호의 선형성을 검증합니다. 선형 오차는 ±0.015%FS 이하이어야 하며, 중간 범위에서 전체 스케일 정확도의 안정성을 보장해야 합니다.

3) 정기 유지보수

• 정기 점검: 매월 센서 표면의 먼지와 기름을 청소하고 고정 볼트의 조임 상태를 점검합니다. 분기마다 제로점 보정을 실시하며, 연 1회 전체 범위 보정 및 성능 테스트를 완료해야 합니다.

• 고장 처리: 데이터가 드리프트될 경우, 먼저 전원 전압(12-24V DC에서 안정적)을 점검하십시오. 측정값이 비정상일 경우 과부하(정격 하중의 300% 초과 시 손상되기 쉬움) 또는 빔 변형 여부를 확인하고, 필요 시 센서를 교체하십시오.

6. 선택 방법(요구사항에 정확히 부합)

1) 핵심 파라미터의 결정

• 범위 선택: 실제 최대 하중의 1.3~1.6배 범위를 가진 모델을 선택하세요(예: 최대 하중 5t인 경우, 6.5~8t 센서 선택 가능), 충격 하중 및 안전 마진을 고려하여 여유를 두세요.

• 정확도 등급: 산업용 계측에는 등급 C3(오차 ≤ ±0.02%FS)를 선택하고, 일반 모니터링에는 등급 C6(오차 ≤ ±0.03%FS)를 선택하며, 동적 계량에는 응답 시간이 ≤ 7ms인 C3 등급 모델을 선택하십시오.

• 신호 유형: 아날로그 신호(4-20mA)는 기존 제어 시스템에, 디지털 신호(RS485)는 지능형 시스템에, 무선 전송 모듈이 장착된 모델은 산업용 IoT 환경에 적합합니다.

2)환경 적응성 선택

• 온도: 일반적인 환경(-20°C~60°C)에서는 표준 모델을 선택하고, 고온 환경(60°C~120°C)에서는 고온 보상 모델을, 저온 환경(-40°C~-20°C)에서는 저온 내성 모델을 선택하세요.

• 매체: 건조 환경에는 합금강(니켈 도금)을, 습기 있는/약간 부식성 있는 환경에는 304 스테인리스강을, 강한 부식성 환경(산-염기 용액)에는 316L 스테인리스강을 선택하십시오.

• 보호 등급: 실내 건조 환경의 경우 ≥IP66, 실외/습기 있는 환경의 경우 ≥IP67, 수중 또는 분진이 많은 환경의 경우 ≥IP68 이상.

3) 설치 및 시스템 호환성

• 설치 방식: 장비의 하부 설치에는 볼트 고정 방식을 선택하고, 측면 설치에는 플랜지 연결 방식을 선택합니다. 무게 측정 시스템에 여러 센서를 사용할 경우 주소 코딩을 지원하는 디지털 모델을 선택하여 신호 충돌을 방지합니다.

• 호환성: 센서 신호가 기존 미터/PLC의 통신 프로토콜과 일치하는지 확인하십시오. 예를 들어, 시멘스(Siemens) PLC의 경우 통합 난이도를 줄이기 위해 Profibus 프로토콜을 지원하는 모델을 우선적으로 선택하십시오.

4) 추가 요구 사항 확인

• 인증 요구사항: 폭발 위험이 있는 환경은 해당 폭발 방지 등급 인증(석탄 광산용 Ex d I, 화학 산업용 Ex ia IIC T6)이 필요하며, 계량 관련 적용 사례는 CMC 인증이 필요하고, 수출 제품은 OIML 인증이 필요합니다.

• 특수 기능: 동적 계량의 경우 충격 저항 강화형(충격 하중 ≥300%FS)을 선택해야 하며, 원격 모니터링의 경우 NB-IoT/LoRa 모듈이 장착된 모델을 선택하십시오. 고온 환경에서는 온도 보상 칩이 탑재된 특수 모델을 선택하십시오.

요약

캐스틸리버 빔 로드셀은 '중간 범위에서의 정밀성, 유연한 설치, 강한 충격 저항성'이라는 핵심 장점을 가지며, 주로 산업용 중부하 상황에서의 장비 측면 설치, 집중 하중 측정, 동적 충격 보호와 같은 문제를 해결한다. 사용자 경험은 편리한 설치, 유지보수에 대한 걱정 없음, 우수한 시스템 호환성을 중심으로 한다. 모델을 선택할 때는 측정 범위, 정확도, 설치 위치, 환경의 네 가지 핵심 요구사항을 먼저 명확히 하고, 이후 시스템 호환성 및 추가 기능을 기반으로 결정을 내려야 한다. 사용 중에는 측면 하중과 과부하를 피해야 하며, 장기적인 안정적인 작동을 보장하기 위해 정기적인 교정 기준을 철저히 따라야 한다. 산업용 소재 탱크, 벨트 저울, 소형 및 중형 계량기기 등 다양한 분야에 적합하며, 저부하에서 중부하까지의 산업용 계량 상황에서 주류 센싱 솔루션이다.