1.1. ロードセルとは 何 ですか? ロードセルとは 力 ( 質 量 トルク)を 検 出 するセンサーです 力 を 加 えると それを 電 気 信 号 に 変 換 します 荷 重 ( 力 )を 電 気 信 号 に 変 換 する 荷 重 変 換 器 とも 呼 ばれます 力 を 加 えるとロードセルは それを 検 出 します さらに 検 出 した 荷 重 を 電 気 信 号 に 変 換 して 出 力 します 力 を 加 える 部 分 電 源 / 出 力 ケーブル [A&D ロードセル LCB03] 辞 書 では おもさを 数 字 で 表 示 する 電 子 はかりに 必 ず 必 要 な 重 さ 測 定 装 置 と 説 明 されています 英 語 では LOADCELL であり 訳 してロード(LOAD= 力 を 加 える)セル (CELL= 単 位 素 子 )となります また 力 を 測 定 できるセンサーは ばねやピエゾフィルムを 利 用 したセンサ ー 圧 縮 素 子 変 位 センサーなどがあり 他 にも 色 々なセンサーがあります ロードセルの 中 にも 磁 歪 式 ロードセル 静 電 容 量 型 ロードセル ジャイロ 式 ロードセル ひずみゲージ 式 ロードセルなどがあります 1/13
1.2. ロードセルはどんなところで 使 われていますか? 天 秤 台 はかり 試 験 機 産 業 用 はかり 体 重 計 力 測 定 が 行 われているところであれば どこでも 使 うことができます ロードセルは 直 接 皆 さんの 目 にふれること は 少 ないですが 主 に 電 子 はかり 試 験 機 流 量 計 産 業 用 はかり 各 種 測 定 器 などで 使 われています その 種 類 形 も 様 々です 2/13
1.3. ロードセルにはどんなメリットが 考 えられますか? 急 速 な 産 業 の 発 展 とともに 様 々な 業 界 において 品 質 向 上 や 生 産 性 向 上 そし てコストダウンのために 生 産 物 の 重 さ( 質 量 )を 測 定 し そのデータを 電 子 化 する 必 要 性 が 高 まりました 電 子 化 されたデータは 検 査 やデータの 集 計 などに 利 用 されています 製 品 001 は 15kg だから 良 品 だね 今 月 は 100 個 の 中 で 5 個 の 不 良 品 があって 原 因 は ロードセル 式 はかり 質 量 をはかる 測 定 器 (システム)の 中 で センサーとしてのロードセルは 物 理 的 な 力 を 電 気 信 号 に 変 換 します 電 子 化 された 信 号 はコンピュータなどを 利 用 してモニタ 表 示 印 刷 データの 保 存 などを 行 うことができます その 時 より 速 く 精 密 に 測 定 するためにロードセルを 利 用 します ロードセルは 他 のセンサーと 比 べて 比 較 的 に 値 段 が 安 くて 寿 命 が 長 い 利 点 があ ります 3/13
1.4. ロードセルにはどのような 種 類 がありますか? 外 形 によるロードセルの 分 類 は 次 のようになります ロードセルは 大 きく 分 けて 四 つの 種 類 があります 右 の 図 をご 覧 ください (1) ビーム 型 ロードセル ( 引 張 圧 縮 型 ) (2) コラム 型 ロードセル( 圧 縮 型 ) (3) S 字 型 ロードセル ( 引 張 / 圧 縮 型 ) (4) ダイヤフラム 型 ロードセル ( 圧 縮 型 ) は 力 を 加 える 方 向 です (1) ビーム 型 (2) コラム 型 (3) S 字 型 (4) ダイヤフラム 型 4/13
使 う 場 所 に 適 した 講 造 と 容 量 を 持 つロードセルを 使 うことが 重 要 です 例 1) 一 般 的 な 台 はかりには シングルポイントのロードセルがよく 使 われて います 計 量 皿 の 中 心 部 の 下 にシングルポイントロードセルのロード 部 分 が 位 置 しています ( 本 編 を 参 考 してください) 台 はかり ビーム 型 シングルポイントロードセル 例 2) 産 業 用 の 場 合 には タンク ホッパにはビーム 型 コラム 型 のロードセ ルが 多 く 使 用 されます 1 本 ~ 数 本 まで 使 いますが 数 本 使 う 場 合 は 各 ロ ードセルに 均 一 な 荷 重 をかけることが 重 要 です 可 動 部 固 定 装 置 産 業 用 はかり コラム 型 ロードセル 例 3) 引 張 力 を 測 定 するときには S 字 型 ロードセルが 良 く 使 われています S 字 型 ロードセル 5/13
1.5. ロードセルの 測 定 原 理 はどのようなものですか? ロードセルの 測 定 原 理 は 次 のようになります 図 1 をご 覧 ください ロード セルの 表 面 にひずみゲージと いうものが 貼 り 付 けられてい ます ひずみゲージは 変 形 するとその 変 形 の 量 に 応 じて 抵 抗 値 が 変 化 するセンサーで す ひずみゲージ 図 1 1)ロードセルが 変 形 する 2)ひずみゲージも 変 形 する 3)ひずみゲージの 電 気 抵 抗 値 が 変 化 する 図 2 図 2 のようにロードセルに 力 を 加 えるとロードセルが 変 形 します 同 時 にひずみゲージも 変 形 します ひずみゲージが 変 形 するとその 抵 抗 値 が 変 化 します ロードセルの 電 源 端 子 に 電 圧 を 加 えると 出 力 端 子 か らはひずみゲージの 抵 抗 値 の 変 化 に 比 例 する 電 圧 が 出 力 されます ロー ドセルは このような 原 理 で 力 を 電 気 信 号 に 変 換 しています ただし 実 際 のロードセルの 変 形 は 目 では 見 えないほど 微 少 です 6/13
1.6. ロードセルの 寿 命 はどのぐらいですか? ロードセルの 材 質 は 一 般 的 に 金 属 が 用 いられています (アルミ 鉄 ステンレスなど) ロードセルの 仕 様 項 目 の 中 に 疲 労 寿 命 というものがあります 定 格 容 量 (ロードセルの 性 能 範 囲 内 で 加 えられる 力 の 上 限 値 )で 何 回 負 荷 をか けることができるかを 表 しています たとえば 疲 労 寿 命 を 100000 回 とすると 定 格 容 量 で 100000 回 ぐらい 負 荷 を 加 えることができます 100000 回 以 上 になった 場 合 には 仕 様 に 定 められた 性 能 が 出 なくなることも 考 えられます 同 じ 年 なのにゼンゼン 変 わってないなあ 定 格 容 量 以 内 であれば いつでも 元 気!! 急 に 衝 撃 を 加 えたり 定 格 容 量 以 上 の 力 を 長 時 間 加 えたりするとロードセルが 壊 れてしまいます しかし 適 切 な 使 用 や 管 理 保 護 が 正 しくなされていた 場 合 には 半 永 久 的 に 使 うことも 可 能 です 7/13
1.7. ロードセルはどのように 使 用 すればよいですか? ロードセルは 力 ( 重 量 )を 受 けて 電 気 的 な 信 号 に 変 換 する 変 換 機 です この 電 気 信 号 を 標 示 利 用 する 時 は 表 示 器 パソコン 測 定 器 などが 使 われま す 出 力 値 の 表 示 データベースへの 保 存 プリンタでの 印 刷 など 様 々な 処 理 をするわけです ここではロードセルの 使 い 方 として 表 示 器 を 接 続 する 方 法 を 説 明 します ロードセルの 出 力 ケーブルの 中 には 電 源 ケーブル 信 号 ケーブル シールドケ ーブルなどが 入 っています 電 源 ケーブル 2 芯 (±) 信 号 ケーブル 2 芯 (±) シールドケーブル 1 芯 です ケーブルの 数 は 合 計 5 芯 になります EXC は 印 加 電 圧 線 SIG は 出 力 信 号 線 シールドは 接 地 をあらわします 端 子 名 を 合 わせて 繋 ぐだけです 誤 差 を 少 なくするためにセンシング 2 芯 を 追 加 した 7 芯 のケーブルを 使 う 場 合 もあります ロードセルの 取 扱 説 明 書 に 各 端 子 名 と 色 が 書 いてあります 表 示 機 の 取 扱 説 明 書 にも 同 じ 内 容 が 書 いてありますので 端 子 名 と 色 を 合 わせてつないでくださ い 接 続 した 後 はキャリブレーションや 各 種 のオプションの 設 定 が 必 要 です このような 設 定 は 製 品 によって 異 なりますので 取 扱 説 明 書 を 必 ずお 読 みくだ さい 8/13
1.8. ロードセルはどのように 選 べばよいでしょうか? 手 順 は 次 のようになります 1. 計 量 を 行 うのにどういう 方 法 が 最 良 であるかを 判 断 し ロードセルの 負 荷 条 件 を 決 めます ( 引 張 圧 縮 曲 げなど) 2. 定 格 容 量 の 選 定 は 次 のような 計 算 で 行 います ロードセルの 容 量 >= (( 衝 撃 係 数 X 負 荷 荷 重 + 初 期 荷 重 ) 荷 重 偏 心 係 数 荷 重 不 均 衡 係 数 ) ロードセルの 数 衝 撃 係 数 : (1.1~1.5) 通 常 1.2 荷 重 偏 心 係 数 :(1.1~1.3) 通 常 1.2 荷 重 不 均 衡 係 数 :(1 点 3 点 の 場 合 :1 4 点 の 場 合 :1.2) 負 荷 荷 重 : 測 定 物 の 最 大 荷 重 初 期 荷 重 : 機 器 の 自 重 ロードセルの 数 : 使 用 するロードセルの 数 負 荷 荷 重 を 3kg だとしたらロードセルの 容 量 は 約 3.6kg になります 3kg を 計 るためには 3.6kg 以 上 の 容 量 を 持 つロードセルが 必 要 になります 3. 必 要 とする 分 解 能 が 表 示 できるかどうか 4. ロードセルの 強 度 による 選 定 ロードセルの 容 量 が 大 き 過 ぎると 微 量 の 計 測 が 難 しくなります 強 度 も 重 要 ですね 急 な 衝 撃 も 考 えられますので ロードセルの 精 度 にあわせた 表 示 器 の 選 定 も 必 要 だと 思 います 9/13
通 常 のインジケータとロードセルをつなぐ 時 の 例 です 3kg を 計 るために 3.6kg 以 上 のロードセルを 準 備 しました インジケータを 使 って 表 示 するつもりですが どんなインジケータを 使 えばい いでしょうか ロードセルとインジケータの 仕 様 は 次 のようになります 定 格 容 量 :3kg 定 格 出 力 :1mV/V 推 奨 印 加 電 圧 :12V 入 力 感 度 :0.33uV まずロードセルの 定 格 出 力 をみると 1mV/V と 書 いてあります これは 1V の 電 圧 を 印 加 した 時 1mV の 出 力 が 出 ることを 表 します 推 奨 印 加 電 圧 が 12V ですので 12V の 電 圧 を ロードセルに 印 加 するとしたら 最 大 12mV が 出 力 されます 3kg の 荷 重 を 掛 けると 大 体 12mV が 出 力 されるとしたら 荷 重 3kg 12mV 出 力 電 圧 その 時 0~3kg まで 0.1g 単 位 で 表 示 するとします この 0.1g を 最 小 表 示 と 言 います 3kg を 30000 個 のメモリ(1g)で 分 けて 測 定 1 しますので の 分 解 能 だといいます 30000 1g あたりに 次 のような 12mV = 0.0004mV 30000 = 0.4uV 出 力 値 を 持 ちます インジケータの 入 力 感 度 は 0.33uV です この 値 が 0.4uV より 小 さいですので このインジケータは 使 えます もし 入 力 感 度 が 0.4uV より 大 きい 場 合 1g 表 示 は 難 しくなります 10/13
荷 重 と 出 力 電 圧 の 関 係 をグラフで 表 しました これは 理 想 的 な 結 果 です 本 編 はロードセルの 出 力 を 理 想 的 な 値 に 近 づけるための 様 々 な 方 法 が 書 いてあります 11/13
1.9. ロードセルはいくらぐらいするものですか? $ $ $ ロードセルの 値 段 は 幅 広 くなっています 定 格 容 量 ロードセル 材 質 精 度 形 使 用 環 境 などの 条 件 によって 変 わり 数 万 円 から 数 百 万 円 ですから 使 用 条 件 を 十 分 に 検 討 し て 最 適 のロードセルを 使 用 することをが 大 切 になります $ 12/13
1.10.どこで 購 入 することができますか? エー アンド デイは 長 年 ロードセルとともに 歩 んで まいりました ロードセル 関 係 のご 商 談 お 問 い 合 わせなどがあり ましたら お 気 軽 に 最 寄 りの 営 業 所 までご 連 絡 下 さい 13/13