기둥형 로드셀 CZL425

제품 소개

기둥 로드셀 스트레인 게이지 원리를 기반으로 하는 힘 감지용 부품입니다. 힘이 가해지면 원통형 탄성 본체가 변형되며, 이로 인해 발생하는 스트레인이 스트레인 게이지를 통해 전기 신호로 변환됩니다. 높은 강성과 강력한 간섭 방지 능력을 특징으로 하며, 중량 및 대형 하중의 계량 시나리오에 널리 사용됩니다. 다음은 핵심 차원별 상세 정보를 제시하여 제품 선택, 기술 평가 및 솔루션 작성의 요구 사항을 충족하기 위한 내용입니다:

1. 제품 특징 및 기능

주요 기능

• 구조 설계: 원통형 탄성체(지름 10~100mm 선택 가능), 고강성 설계(자연 주파수 높음), 높은 편심 하중/측면 힘 저항 성능(일반적으로 정격 하중의 ±5%~±10% 범위 내 측면 힘 견딤), 우수한 힘 균일성.

• 정밀 성능: 고정밀 등급(C3, C6 일반적, 일부 고급 모델은 C1 도달), 비선형 오차 ≤ ±0.01%FS, 반복성 오차 ≤ ±0.005%FS, 제로 드리프트 작음(≤ ±0.002%FS/℃).

• 재질 및 보호: 탄성체 재질은 합금강(경제형, 항복강도 ≥ 800MPa) 또는 스테인리스강(304/316L, 내식성) 중에서 선택 가능하며, 보호 등급 IP67/IP68는 선택 사양으로, 습기 있고 먼지가 많으며 약간의 부식성이 있는 환경에 적합합니다.

• 설치 호환성: 양단부는 나사 연결(M12 - M60) 또는 플랜지 연결 방식이며, 설치 공간이 작아 수직/축방향 하중 적용에 적합하고, 복수의 유닛을 병렬로 연결하여 저울을 구성할 수 있습니다(4~8개 센서 동시 작동 지원).

핵심 기능

• 힘/무게 측정: 정적/동적 계량을 지원하며(동적 응답 시간 ≤ 5ms), 측정 범위가 넓음(1t - 500t, 일부 맞춤형 모델은 1000t까지 가능)

• 신호 출력: 아날로그 신호(4 - 20mA, 0 - 10V) 또는 디지털 신호(RS485/Modbus, HART)를 제공하여 주요 계량기기, PLC, DCS 시스템과 호환됨

• 추가 기능: 일부 모델은 온도 보상 기능(-20℃ ~ 80℃ 보상 범위), 과부하 보호(정격 하중의 150% ~ 200%), 폭발 방지 인증(Ex ia IIC T6), 낙뢰 보호 설계를 통합하고 있습니다.

• 장기적인 신뢰성: 긴 피로 수명(≥ 10⁶회 이상 반복 하중 적용 가능), 우수한 제로 안정성 및 연간 드리프트 ≤ ±0.01%FS.

2. 해결하는 핵심 문제

• 측정 정확도 부족: 기존 센서의 비틀림 하중에 대한 낮은 내성과 큰 데이터 변동성 문제를 해결하기 위해 고강성 구조와 정밀한 스트레인 게이지 접착 기술을 채택하여 비편심 하중 조건에서 측정 오차를 ≤±0.02%FS로 유지합니다.

• 열악한 환경에 대한 낮은 적응성: 스테인리스강 소재 + IP68 보호 설계는 습기, 먼지, 산-염기 부식 환경(화학 탱크 및 실외 계량 장비 등)에서의 센서 손상 및 신호 드리프트 문제를 해결합니다.

• 설치 및 공간 제약: 소형 실린더 구조 + 유연한 연결 방식은 대형 장비(반응기 및 크레인 등)에서의 설치 공간 제약 및 축 방향 힘 전달 어려움 문제를 해결합니다.

• 중량 측정 시 안정성: 고강성 엘라스토머 + 과부하 보호 설계는 중량 및 중부하 환경(예: 트럭 저울 및 항만 컨테이너 계량)에서 센서의 영구 변형을 방지하여 장기간 측정 신뢰성을 보장합니다.

• 시스템 호환성 문제: 다양한 신호 출력 모드를 제공하여 시멘스 PLC 및 쿤룬통타이 터치스크린 등 서로 다른 제어 시스템과의 연동 문제를 해결하며, 별도의 신호 변환 장치가 필요하지 않습니다.

3. 사용자 경험

• 설치 편의성: 표준화된 나사/플랜지 인터페이스와 함께 제공되는 설치 렌치 및 위치 핀을 통해 한 명의 작업자도 설치를 완료할 수 있으며, 힘의 방향 조정을 위해 하단에 수평 조정 구멍을 마련하여 캘리브레이션을 용이하게 합니다.

• 작동 및 캘리브레이션: 제로 보정이 간편하며(장치의 한 키로 제로 설정 가능), 표준 중량을 이용한 보정을 지원(보정 시간 ≤10분)하고, 일부 디지털 모델은 소프트웨어를 통한 원격 보정도 가능합니다.

• 낮은 유지보수 비용: 밀폐 구조 설계로 인해 자주적인 유지보수가 필요하지 않으며, 스트레인 게이지 습기 방지 코팅이 되어 있어 고장률이 낮음(연 평균 고장률 ≤0.5%); 교체 가능한 부품(예: 단자대)은 개별적으로 교체할 수 있음.

• 데이터 피드백: 신호 응답 속도가 빠르며 동적 계량 상황에서도 데이터 지연이 없습니다. 디지털 모델은 과부하 경보 및 배선 이상 알림 등의 내장 고장 진단 기능을 갖추고 있어 문제 해결이 용이하고 신속합니다.

• 호환성 경험: 시장에 출시된 저울 장비 및 제어 시스템의 90% 이상과 호환 가능하며, 하드웨어 인터페이스를 수정할 필요 없이 플러그 앤 플레이 방식으로 사용 가능; 복수의 센서를 병렬 연결하여 자동 부하 분배를 지원합니다.

4. 일반적인 적용 사례

1) 산업용 계량 및 계측

• 실로/탱크 계량: 화학 및 건축 자재 산업에서 분말/액체 저장 탱크의 무게 모니터링에 사용되며, 레벨 제어 및 재고 관리를 지원합니다(일반적으로 4개의 센서를 대칭으로 설치).

• 트럭저울/레일저울: 도로 및 철도 화물의 무게 측정에 사용되며, 센서 1개당 최대 용량은 50-200t이며, 여러 개의 센서를 병렬 연결하여 계량 플랫폼을 구성 (예: 100t 트럭저울은 일반적으로 4개의 25t 센서 사용)

• 반응기 계량: 제약 및 화학 산업에서 반응기의 실시간 무게 모니터링을 위해 사용되며, 제어 시스템과 연동하여 정확한 투입량 제어를 구현 (방폭형 센서 필요)

2) 기계 및 장비 통합

• 크레인/항상식 크레인 과부하 보호: 항구 및 공장에서 크레인의 적재 능력을 모니터링하며, 하중이 정격 값을 초과할 경우 경보를 작동시킴 (진동 저항성 및 빠른 응답 속도가 필요한 모델).

• 프레스/시험 기계: 재료 역학 시험에서의 압력/인장력 측정으로, 높은 정밀도(C1 등급) 및 높은 동적 응답(≤3ms) 요구

• 건설 기계: 콘크리트 혼합소에서 배합 성분의 계량 및 타워 크레인의 과부하 보호로, 옥외 습기 및 진동 환경에 적합(보호 등급 ≥IP67)

3) 계량기기 제조

• 벤치형 저울/플로어 스케일의 핵심 부품: 소형 및 중형 벤치 스케일(1-5t) 및 대형 플로어 스케일(50-500t)의 핵심 감지 유닛으로, 일관성 우수(여러 센서 간 오차 ≤±0.01%FS) 요구

• 맞춤형 계량기기: 폭발 방지 전자저울 및 부식에 강한 산업용 저울 등 스테인리스강 소재와 폭발 방지 인증 센서를 사용하여 특수 산업의 요구 사항을 충족시킵니다.

4) 기타 특수 상황

• 식품/제약 산업: 위생용 스테인리스강 센서(316L 소재, 표면 연마 처리)로 원료 계량 및 완제품 계측에 사용되며, GMP 기준을 준수함.

• 채광/제련 산업: 고온 환경(≤120℃)용 맞춤형 모델로, 원광 호퍼의 무게 측정 및 제련로의 중량 모니터링에 사용 (고온 보상 기능 필요).

5. 사용 설명서(실용 가이드)

1) 설치 절차

• 준비 작업: 설치면을 청소하고(평탄하고 기름때가 없으며 평면 오차 ≤0.1mm/m 확인), 센서 외관을 점검함(변형 없음, 단자 블록 무손상).

• 위치 결정 및 고정: 힘을 받는 지점에 센서를 수직으로 설치하여 하중이 축 방향으로 전달되도록 함(측면 하중 방지); 토크 렌치를 사용해 지정된 토크 값으로 조임 (합금강 센서의 경우 권장 토크 20-50N·m, 스테인리스강 센서의 경우 15-30N·m).

• 배선 사양: 아날로그 신호의 경우(빨간색 - 전원 +, 검은색 - 전원 -, 녹색 - 신호 +, 흰색 - 신호 -), 디지털 신호는 Modbus 프로토콜에 따라 배선하며, 전자기 간섭을 방지하기 위해 고전력 라인과 충분한 거리를 유지하십시오(≥10cm).

• 보호 처리: 실외 설치 시 빗물 덮개를 추가하고, 배선 연결부는 방수 커넥터로 밀봉하십시오; 부식성 환경에서는 센서 표면에 부식 방지 코팅을 도포하십시오.

2) 캘리브레이션 및 디버깅

• 제로 캘리브레이션: 전원을 켠 후 30분간 예열한 다음, 미터의 '제로' 버튼을 눌러 제로 출력이 ±0.001%FS 이내에 있는지 확인합니다.

• 부하 교정: 표준 중량체를 올려놓으세요(정격 부하의 50% 및 100% 권장). 계기 디스플레이 값을 기록하고 계기 또는 소프트웨어를 통해 오차를 보정하세요(오차는 정확도 등급에 해당하는 허용 오차 이내여야 함).

• 동적 디버깅: 동적 계량 상황에서 센서 응답 시간을 테스트하고 계기의 필터링 파라미터를 조정하세요(일반적으로 필터링 주파수는 5-10Hz). 데이터 변동을 방지하기 위함입니다.

3) 정기 유지보수

• 정기 점검: 매월 센서 표면을 청소하고 배선이 느슨하지 않은지 확인합니다. 분기마다 제로점 캘리브레이션을 실시하고, 연 1회 전체 캘리브레이션을 수행합니다.

• 고장 처리: 데이터 드리프트가 발생할 경우, 전원 전압을 확인합니다(12~24V DC에서 안정적이어야 함). 신호 출력이 없을 경우, 배선이 올바른지 또는 센서가 과부하로 인해 손상되었는지를 점검합니다.

6. 선택 방법 (요구사항에 정확히 부합)

1) 핵심 파라미터 결정

• 범위 선택: 실제 최대 부하의 1.2 - 1.5배에 따라 모델을 선택하세요(예: 최대 부하 50t인 경우, 60 - 75t 센서 선택 가능). 과부하에 대비해 여유를 두는 것이 좋습니다.

• 정밀도 등급: 산업계량의 경우 등급 C3(오차 ≤ ±0.02%FS)를 선택하고, 실험실 테스트의 경우 등급 C1(오차 ≤ ±0.01%FS), 일반 모니터링의 경우 등급 C6(오차 ≤ ±0.03%FS)를 선택하십시오.

• 신호 유형: 아날로그 신호(4 - 20mA)는 기존 계기와 호환되며, 디지털 신호(RS485)는 지능형 제어 시스템에 적합하며 원격 모니터링을 지원합니다.

2) 환경 적응성에 따른 선택

• 온도: 일반적인 환경(-20°C - 60°C)의 경우 일반 모델을 선택하고, 고온 환경(60°C - 120°C)의 경우 고온 보상 모델을 선택하며, 저온 환경(-40°C - -20°C)의 경우 저온 내성 모델을 선택하십시오.

• 매체: 건조한 환경의 경우 합금강을 선택하고, 습기 있거나 부식성 환경의 경우 304/316L 스테인리스강을 선택하며, 고도로 부식성이 강한 환경(예: 산-염기 용액)의 경우 하스텔로이 재질을 선택하십시오.

• 보호 등급: 실외 또는 습한 환경의 경우 ≥IP67, 수중 또는 먼지가 많은 환경의 경우 ≥IP68을 선택하십시오.

3) 설치 및 시스템 호환성

• 설치 방법: 공간이 제한된 경우 나사 연결 방식을 선택하고, 큰 하중의 경우 플랜지 연결 방식을 선택하십시오. 편심 하중 위험이 있는 경우에는 편심 하중 방지 설계 모델을 선택하십시오 (편심 하중 오차 ≤ ±0.01%FS).

• 호환성: 센서 출력 신호가 기존 계기/PLC와 일치하는지 확인하십시오. 여러 센서를 병렬로 연결해야 하는 경우 주소 설정을 지원하는 디지털 모델을 선택하십시오.

4) 추가 요구 사항 확인

• 인증 요구사항: 폭발 방지 적용 분야의 경우 Ex ia IIC T6 인증이 필요하며, 식품 산업의 경우 FDA/GMP 인증이 필요하고, 계량 분야의 경우 CMC(계측기기 형식 승인 인증서)가 필요합니다.

• 특수 기능: 동적 계량의 경우 응답 시간이 ≤5ms인 모델을 선택하고, 원격 모니터링이 필요한 경우 무선 전송 기능(LoRa/NB-IoT)을 갖춘 스마트 모델을 선택하십시오.

요약

컬럼 로드셀은 "고강성, 간섭 방지, 넓은 범위"라는 핵심적인 장점을 가지며, 주로 중형 및 대형 하중 상황에서 정확한 무게 측정, 열악한 환경에 대한 적응성, 시스템 호환성 등의 문제를 해결합니다. 사용자 경험 측면에서는 설치 용이성, 간편한 유지보수, 안정적인 데이터 전달을 중심으로 합니다. 로드셀을 선택할 때는 먼저 측정 범위, 정확도, 환경의 세 가지 핵심 요구사항을 명확히 한 후, 설치 방식과 시스템 호환성을 종합적으로 고려하여 결정해야 합니다. 사용 중에는 축 방향 하중 설치 원칙과 정기적 교정을 철저히 준수하여 장기적인 신뢰성을 확보해야 합니다. 산업용 계량, 기계 통합, 계측기 제조 분야 등에 적합하며, 중량 및 대형 하중 측정 응용 분야에서 우선적으로 선택되는 센서 유형입니다.

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