S형 로드셀 CZL301

제품 소개

S형 로드셀은 변형 저항 원리를 기반으로 하는 힘 감지용 검출 요소로, 대칭적인 S자 형태의 탄성체를 핵심 구조로 합니다. 외력이 가해지면 탄성체가 인장 또는 압축 변형을 일으키며 스트레인 게이지를 통해 저항 변화를 발생시키고, 이는 이후 표준화된 전기 신호로 변환됩니다. 양방향 힘 지지, 유연한 설치, 안정적인 정밀도 등의 장점을 결합하여 중저하중에서의 인장력, 압축력 및 복합 힘 측정 상황에 널리 사용됩니다. 다음 내용은 핵심 차원별로 상세히 설명하여 요구 사항을 충족하도록 구성하였습니다. 제품 선택, 기술 평가 및 솔루션 작성의 요구 사항을 충족하기 위한 내용입니다:

1. 제품 특징 및 기능

주요 기능

• 구조 설계: 통합된 S자형 엘라스토머 구조(두께 5-30mm, 길이 30-200mm)를 채택하여 집중적이고 대칭적인 응력 분포를 제공하며, 인장 및 압축 양방향 하중을 지지 가능(인장과 압축 모두 측정 가능), 강한 비틀림 저항 및 횡방향 힘 저항 성능을 갖추고 있음(정격 하중의 ±10%~±15%에 달하는 횡하중 견딜 수 있음), 높은 힘 전달 효율 특징.

• 정밀 성능: 정확도 등급은 C2-C6까지 적용되며, 주류 모델은 C3 등급에 도달함. 비선형 오차 ≤±0.02%FS, 반복성 오차 ≤±0.01%FS, 제로 드리프트 ≤±0.003%FS/℃이며, 중소 하중의 동적 측정 환경에서도 정밀도 감소가 적음.

• 재료 및 보호: 엘라스토머는 일반적으로 고강도 합금강(항복 강도 ≥850MPa) 또는 304/316L 스테인리스강으로 제작되며, 표면은 니켈 도금 또는 플라스틱 스프레이 처리가 되고(내식성 유형의 경우 패시베이션 처리), 보호 등급은 일반적으로 IP65/IP67이며, 습한 환경용 맞춤형 모델은 IP68까지 가능하여 일반 산업용 및 일부 특수 환경에 적합합니다.

• 설치 호환성: 양 끝단은 내부 나사, 외부 나사 또는 리프팅 링 구조로 설계되어 후크, 리프팅 링, 플랜지 등의 다양한 설치 방식을 지원하며, 설치 공간이 유연하고 수직, 수평, 경사 등 다방향 하중 상황에 적응 가능하며 주로 독립 사용됩니다.

핵심 기능

• 양방향 힘 측정: 정적/동적 인장 및 압축 측정을 지원하며(응답 시간 ≤6ms), 측정 범위는 0.01t~50t를 포함합니다. 일반적인 적용은 주로 0.1t~20t 범위에 집중되어 있으며, 일부 고정밀 모델은 0.001t의 소규모 범위 측정이 가능합니다.

• 표준화된 신호 출력: 아날로그 신호(4-20mA, 0-5V, 0-10V) 및 디지털 신호(RS485/Modbus RTU)를 제공하며, 일부 지능형 모델은 Profibus 프로토콜을 지원하여 저울 장비, PLC, 산업용 터치스크린 등의 장치에 직접 연결할 수 있습니다.

• 안전 및 보호 기능: 광범위한 온도 범위 보상 기능(-20℃~80℃)을 내장하고 있으며, 과부하 보호 기능(정격 하중의 120%~200%, 일반적으로 인장 상황에서는 150%)을 갖추고 있습니다. 일부 모델은 비틀림 방지 위치 결정 핀과 케이블 끊김 방지를 위한 커넥터 설계를 포함합니다.

• 장기적 안정성: 피로 수명은 정격 하중 기준 ≥10⁶ 사이클이며, 연간 드리프트는 정격 하중에서 ≤±0.02%FS로, 간헐적 또는 연속적인 힘 모니터링 상황에 적합합니다.

2. 해결하는 핵심 문제

• 양방향 힘 측정의 어려움: 기존 센서가 한 방향으로만 힘을 측정할 수 있는 한계를 해결하여, S자형 구조는 장력과 압축력을 동시에 정확하게 측정할 수 있습니다(자재의 들어올리기 및 내리기 과정 중 힘 값 변화와 같은 경우). 이는 하역 및 견인과 같은 작업에서 양방향 힘 모니터링이 필요한 요구사항을 충족시킵니다.

• 복잡한 설치 환경에 대한 적응성: 유연한 연결 방식과 소형 구조로 인해 공간이 제한된 장비나 다양한 각도에서 작용하는 힘을 다뤄야 하는 설치 문제를 해결합니다. 응용 (예: 경사된 호퍼의 중량 측정 및 매달린 컨베이어 라인의 장력 모니터링) 장비 구조를 대대적으로 수정할 필요가 없습니다.

• 경하중/소범위에서의 정확도 부족: 0.1t - 5t의 소규모 범위에서 스트레인 게이지 엘라스토머의 응력 설계를 최적화함으로써 측정 오차를 ±0.01%FS 이내로 억제하여 실험실, 식품 가공 등 경하중 응용 분야의 고정밀 요구사항을 충족시킵니다.

• 동적 장력 변동 모니터링: 응답 시간이 ≤6ms로 케이블, 필름 등의 연속 생산 공정 중 발생하는 장력 변동을 정확하게 캡처할 수 있어 섬유 및 인쇄 산업과 같이 장력 불안정으로 인한 품질 문제를 해결합니다.

• 다중 장비 협업 시 호환성 문제: 표준화된 신호 출력과 다중 프로토콜 지원을 통해 지멘스 S7 시리즈 PLC 및 델타 DCS 등 서로 다른 브랜드의 제어 시스템과의 연동 장벽을 해결하여 신호 변환 시 오류와 비용을 줄입니다.

3. 사용자 경험

• 설치 편의성: 표준화된 나사/아이렛 인터페이스는 볼트 및 샤클과 같은 표준 연결 부품을 사용하므로 특수 설치 도구가 필요하지 않습니다. 한 명의 작업자가 15분 이내에 단일 센서의 설치 및 위치 결정을 완료할 수 있으며, 설치면의 평탄도에 대한 요구 사항이 비교적 낮습니다(평탄도 오차 ≤0.1mm/m 이하 충분).

• 작동 및 캘리브레이션: 저울기기에서 원터치 제로 조정을 지원하며, 2점 캘리브레이션 과정을 간소화합니다(정격 부하의 10% 및 100%에 해당하는 표준 질량만 필요). 디지털 모델의 경우 모바일 앱 또는 주요 컴퓨터를 통해 원격 캘리브레이션이 가능하여 전문가가 아니더라도 신속하게 조작할 수 있습니다.

• 유지보수 비용 통제 가능: 밀봉 구조는 먼지와 습기를 효과적으로 차단하여 연평균 고장률이 ≤0.4% 이하이며, 핵심 구성 요소(스트레인 게이지, 단자대)는 모듈화 설계로 부분적인 고장 부위만 개별적으로 교체할 수 있어 전체 교체 비용을 절감할 수 있습니다.

• 직관적인 데이터 피드백: 정적 측정 데이터 변동 범위 ≤±0.005%FS로 동적 상황에서도 명확한 지연 없음; 디지털 모델은 과부하, 저전압 등의 상태에서 내장된 고장 경보 알림 기능을 제공하며, 지시등 또는 소프트웨어 인터페이스를 통해 시각적으로 표시되어 문제를 쉽게 빠르게 해결할 수 있음.

• 유연한 상황 적응성: 동일한 센서로 하드웨어 교체 없이 인장/압축 측정 모드 간 전환이 가능하여 다중 공정에서 공유 장비의 요구를 충족시키고 장비 활용률을 향상시킴.

4. 일반적인 적용 사례

1) 인장/장력 측정 상황

• 케이블/로프 장력 제어: 방직 및 케이블 산업의 와이어 드로잉 머신 장력 모니터링. S자형 센서가 견인 메커니즘에 직렬로 연결되어 장력 값을 실시간으로 피드백하고 견인 속도를 조정하여 케이블 직경의 균일성을 보장함.

• 재료 인장 시험: 실험실 내 재료 시험 장비를 이용한 인장 측정. C2 정밀도 모델은 금속 와이어 및 플라스틱 필름과 같은 소재의 인장 강도 시험 요구사항을 충족하며, 데이터 반복성 오차는 ≤±0.01% 이하입니다.

• 리프팅 장비의 장력 모니터링: 소형 크레인 및 전기 호이스트의 하중 제한 제어. 후크와 붐 사이에 설치되어 과부하 발생 시 경보를 울리고 전원을 차단하여 작업 안전성을 보장합니다.

2) 매달린 무게 측정 상황

• 매달린 호퍼/탱크 무게 측정: 화학 및 사료 산업에서 사용되는 매달린 배합 탱크의 무게 측정. 단일 또는 두 개의 센서를 대칭적으로 매달아 설치하여 바닥 공간 부족 문제를 해결하며, 정확도는 최대 ±0.02%FS까지 가능합니다.

• 식품 가공 분야의 현수형 계량: 도축 및 수산물 산업에서의 현수형 계량 및 선별. 스테인리스강(316L) 모델은 식품 위생 기준을 충족하며, 세척 및 소독이 용이하고 라인 생산에 적합함.

3) 소형 및 중형 계측기 제조

• 후크 저울/휴대용 저울: 0.5t-20t 후크 저울의 핵심 센싱 유닛. 컴팩트한 구조로 저울 본체 설계에 적합하며, 리프팅 작업 시 순간적인 과부하에도 견딜 수 있는 내충격성 보유.

• 벨트 저울/동적 저울: 컨베이어 벨트용 동적 계량 모듈. 벨트 롤러 지지대에 설치되어 벨트 장력을 측정하여 간접적으로 물질의 무게를 산출하며, 연속 운반 상황에 적응 가능.

4) 과학 연구 및 실험 장비

• 생체역학 테스트: 의료 재활 장비(의수력 시험 등)의 힘 값 모니터링. 소규모 고정밀 모델(0.01t-1t)을 사용하여 미세한 힘 값 변화를 정확히 감지할 수 있음.

• 로봇 끝단의 힘 제어: 산업용 로봇의 집게 장치에 대한 힘 피드백. 집게 힘을 측정하여 클램핑 힘을 조절함으로써 유리 및 세라믹과 같은 취약한 작업물을 손상시키는 것을 방지함.

5) 특수 산업 응용 분야

• 제약 산업: 의약 캡슐 충진기의 압력 제어. 위생 등급 스테인리스강 모델은 GMP 기준을 충족하며, 충진 압력을 정밀하게 제어하여 캡슐 복용량의 균일성을 보장함.

• 인쇄 및 포장 산업: 필름 인쇄기의 장력 모니터링. 언와인딩 및 리와인딩 속도를 실시간으로 조정하여 필름의 늘어남, 변형 또는 파손을 방지하고 인쇄 정확도를 향상시킴.

5. 사용 설명서(실용 가이드)

1) 설치 절차

• 준비: 설치 연결 지점을 청소하고(엣지와 기름때 제거), 센서 외관을 점검(엘라스토머의 변형 없음, 케이블 손상 없음), 힘의 방향에 따라 적절한 연결 방법을 선택하십시오(인장에는 리프팅 링을, 압축에는 볼트 고정을 선택).

• 위치 결정 및 고정: 하중이 센서의 축 방향을 따라 전달되도록 하여 측방향 및 비틀림 하중을 피해야 합니다. 볼트를 조일 때 토크 렌치를 사용하십시오(합금강 센서의 경우 10-30 N·m 권장, 스테인리스강의 경우 8-25 N·m). 과도한 조임으로 나사산이 손상되지 않도록 주의하십시오.

• 배선 사양: 아날로그 신호의 경우 "빨강 - 전원 +, 검정 - 전원 -, 초록 - 신호 +, 흰색 - 신호 -" 규칙을 따르십시오. 디지털 신호의 경우 Modbus 핀 대응에 따라 연결하십시오. 케이블은 힘이 가해져 끌리지 않도록 단단히 고정해야 하며, 배선은 인버터와 같은 강한 간섭원으로부터 멀리 떨어진 위치(거리 ≥ 20cm)에 배치해야 합니다.

• 보호 조치: 실외 설치 시 빗물 덮개를 추가해야 하며, 습기가 많거나 부식성이 있는 환경에서는 케이블 커넥터를 방수형 분기함 안에 넣고, 센서 표면에는 식품 등급의 부식 방지 오일을 도포할 수 있습니다(식품 산업용).

2) 캘리브레이션 및 디버깅

• 제로 캘리브레이션: 전원을 켠 후 15분간 예열하고, "제로 캘리브레이션" 명령을 실행합니다. 제로 출력값이 ±0.002%FS 이내에 있는지 확인하며, 편차가 지나치게 클 경우 설치 상태에서 측면 방향의 힘이 가해지고 있는지 점검하십시오.

• 부하 보정: 정격 부하의 10%, 50%, 100%에 해당하는 표준 중량을 순차적으로 올려놓고 각 지점의 출력 신호를 기록한 후, 보정 소프트웨어를 통해 선형 오차를 보정하여 오차가 해당 정확도 등급의 허용치 이내(예: C3 등급 ≤ ±0.02%FS)가 되도록 합니다.

• 동적 디버깅: 장력 모니터링과 같은 동적 상황에서 계기의 필터링 주파수(5-12Hz)를 조정하여 응답 속도와 데이터 안정성 사이의 균형을 맞추고, 고주파 변동으로 인한 잘못된 경보를 방지합니다.

3) 정기 유지보수

• 정기 점검: 매월 센서 표면을 청소하고 나사 연결부의 느슨함 여부를 확인하며, 분기별로 제로 보정을 실시하고 연 1회 전 범위 보정을 수행한 후 보정 데이터를 기록하여 향후 참고할 수 있도록 합니다.

• 오류 처리: 데이터가 드리프트될 경우, 먼저 전원 공급 전압을 확인하십시오(12-24V DC에서 안정적이어야 함). 신호 출력이 없는 경우 케이블이 끊어졌는지 또는 센서가 과부하 상태인지 점검하십시오(정격 부하의 200% 이상은 손상을 유발할 수 있음).

6. 선택 방법(요구사항에 정확히 부합)

1) 핵심 파라미터 결정

• 범위 선택: 실제 최대 힘 값의 1.2 - 1.5배에 따라 모델을 선택하십시오(예: 최대 인장력이 8t인 경우, 10 - 12t 센서를 선택 가능). 인장력 상황의 경우 추가로 10%의 과부하 여유를 확보하여 충격 하중으로 인한 손상을 방지해야 합니다.

• 정확도 등급: 실험실 테스트에는 등급 C2(오차 ≤ ±0.01%FS), 산업계 측정에는 등급 C3(오차 ≤ ±0.02%FS), 일반 모니터링에는 등급 C6(오차 ≤ ±0.03%FS)을 선택하십시오. • 신호 유형: 기존 저울 장비의 경우 아날로그 신호(4 - 20mA), 지능형 시스템의 경우 디지털 신호(RS485), 산업용 IoT 환경의 경우 무선 전송(WiFi/4G) 기능이 있는 지능형 모델을 선택하십시오.

2) 환경 적응성에 따른 선택

• 온도: 일반적인 상황에는 일반 모델을 선택하십시오 (-20°C ~ 60°C), 고온 상황에는 고온 보상 모델을 선택하십시오 (60°C ~ 100°C), 저온 상황에는 저온 내성 모델을 선택하십시오 (-40°C ~ -20°C).

• 매체: 건조 환경에는 합금강(표면 분체 코팅)을, 습기 있는/식품 산업에는 304 스테인리스강을, 화학 부식 환경에는 316L 스테인리스강을 선택하십시오.

• 보호 등급: 실내 건조 환경에는 ≥IP65, 실외/습한 환경에는 ≥IP67, 수중 또는 먼지가 많은 환경에는 ≥IP68 이상을 선택하십시오.

3) 설치 및 시스템 호환성

• 설치 방식: 인장력이 작용하는 상황에는 아이렛 연결 방식을, 압축력이 작용하는 상황에는 볼트 고정 방식을, 경사 방향의 힘이 작용하는 응용에는 위치 결정 핀이 포함된 모델을 선택하십시오. 공간이 제한된 경우에는 길이가 ≤50mm인 소형 모델을 우선적으로 선택하십시오.

• 호환성: 센서 신호가 기존 계측기/PLC의 통신 프로토콜과 일치하는지 확인하십시오. 여러 개의 센서가 함께 작동할 경우, 주소 설정을 지원하는 디지털 모델을 선택하여 신호 충돌을 방지하십시오.

4) 추가 요구 사항 확인

• 인증 요건: 폭발 방지 상황에서는 Ex ia IIC T6/Ex d IIB T4 인증이 필요하며, 식품 산업에서는 FDA/GMP 인증이 필요하고, 계량 상황에서는 CMC 인증이 필요합니다.

• 특수 기능: 동적 장력 모니터링의 경우 응답 시간이 5ms 이하인 모델을 선택하고, 원격 모니터링의 경우 NB-IoT 모듈이 탑재된 모델을 선택하며, 위생적인 상황에서는 dead-angle이 없고 연마 처리(Ra ≤0.8μm)가 된 위생 등급 모델을 선택하십시오.

요약

S형 로드셀은 '양방향 힘 측정, 유연한 설치, 경하중에서의 높은 정밀도'를 주요 장점으로 하며, 주로 양방향 힘 모니터링, 복잡한 상황에서의 설치, 경하중 조건에서의 정밀 제어와 같은 문제들을 해결합니다. 사용자 경험 측면에서는 간편한 작동, 유지보수가 쉬우며 다양한 상황에 강한 적응력을 중시합니다. 로드셀을 선택할 때는 먼저 측정 범위, 정확도, 힘의 방향 및 환경 요구 사항을 명확히 한 후 시스템 호환성과 추가 기능을 고려하여 결정해야 합니다. 사용 중에는 횡방향 힘과 과부하를 피하고 정기적인 교정 절차를 철저히 따라 장기간 안정적인 운용을 보장해야 합니다. 인장력 측정, 서스펜션 계량, 경하중 계측기기 등에 적합하며, 중소하중 및 양방향 힘 모니터링 응용 분야에서 선호되는 센싱 솔루션입니다.

디테일 표시

매개변수