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ロードセル、計量用力センサー

重量の影響を受けてわずかに変形する金属片であるスプリングボディと、ひずみゲージを備えています。この変形はストレインゲージに吸収され、電気信号に変換されます。ひずみゲージは非常に正確で耐久性があり、高速測定に適した帯域幅を提供します。ロードセルでは、意図した荷重は常に地球の中心、つまり重力方向に向けられます。ロードセルは、産業界での大規模な測定に最適なオプションです。しかし、高精度の測定や特別な個別のソリューションには、この方法が最も適しています。機械的な量のトレーサビリティーは、国内または国際的なレベルまで極めて高い精度で追跡できるため、この方法は非常に価値のあるものとなります。もちろん、シンプルさと低コストも決定的な役割を果たします。そのため、ロードセルはショップカウンターからトラックスケールまでよく使用されています。測定範囲は数100gから数1000トンまでです。

ロードセルの特性とは？

どのスプリングボディが使用されるかによって、ロードセルもそれに対応した特性を持っています。充填・選別システムでは、計量時間が少ないため、高効率が不可欠です。旧式のロードセルは、オイル充填物をダンピングとして使用しています。新しいシステムでは、機械式ロードセルと下流に接続された測定器内の電子的に整列されたフィルターの組み合わせが使用されています。計量学的には、公称荷重と限界荷重の間で区別されます。前者はロードセルが使用される荷重限界です。後者は変換器が永久に破壊される負荷の下にある負荷です。特性値は公称負荷での出力信号で、通常は2 mV/Vです。測定誤差の表示は，ロードセルが天びんに設置されているときに常に与えられ，このロードセルで天びんが達成できる部品数を示します。プラットフォームスケールでは、コーナー荷重依存性が重要です。これはロードセルに取り付けられた表面の大きさに依存しており、分銅がコーナーの1つに置かれても許容できない偏差はありません。ロードクリープとは、30分と公称負荷の間に出力信号が変化することを意味します。電気的特性値に対する出力抵抗の比率が決め手となります。

ロードセルにはどのような種類がありますか？

• プラットフォーム上のロードセル。プラットフォーム型ロードセル：プラットフォームの下に設置されたロードセル。
• 曲げ梁ロードセル：鉄骨の下に複数のロードセルを配置し、上から荷重をかけます。
• 圧縮ロードセル：鉄骨の下に複数の高容量ロードセルを配置し、上から荷重をかけます。
• テンションロードセル：1つまたは複数のロードセルに重量が負荷されている

ロードセルの中には、設置場所や要件に応じて、通常とは異なる設計や材料特性を持つものがあります。信号伝送に応じて、デジタルとアナログのロードセルが区別されます。デジタル式は電子機器を内蔵しています。アナログ式のものは、測定結果を処理するために追加のアンプが必要です。

測定において環境はどのような役割を果たしますか？

ロードセルとそのひずみゲージは、加熱されると膨張し、低温になると収縮します。これは導体の電気抵抗の変化を引き起こしますが、これは測定には逆効果です。それにもかかわらず、ロードセルは正しい測定結果を提供しなければなりません。そのため、各ロードセルには温度補正機能が組み込まれています。ロードセルは、雨、氷、雪、熱などのあらゆる気象条件に耐えなければなりません。さらに、いわゆる「寄生力」のような他の負荷がロードセルに作用します。これらは、横から、下から、または別の方法で負荷をかける力です。この目的のために、これらの寄生力を最小化し、なおかつ正確な測定結果を提供する特別な内蔵部品や計量モジュールがあります。

ロードセルとその用途

商用に適した範囲と校正可能な範囲の間には、基本的な区別があります。貿易におけるすべてのはかり、特に食品貿易におけるすべてのはかりは検定の対象となります。この範囲のロードセルは、測定誤差と再現性に関して特定の特性を示さなければなりません。食品分野では、ロードセルが洗浄可能であることが不可欠です。化学工業では、防爆性が要求される。

ロードセルはボトル、バッグ、缶の工業用充填にも使用されています。もちろん、これはお菓子やチップスの入った袋の充填にも適用されます。これらはすべて正確な重量測定で行われます。しかし、ロードセルは高性能スポーツでもますます使用されるようになってきています。トライアスロンやスイムウェアは、プラットフォームロードセルを使って開発されています。これらはトップアスリート向けの水着の耐水性を測定します。

精度クラス

製品にもよりますが、重量が重視されます。砂や砂利のようなバルク材料の場合は、精度クラスDで十分です。肉や果物などの他のほとんどの消費財は、精度の高いクラスCで計量されます。計量技術の精度が高ければ高いほど、充填工程の生産性が向上します。

結論

電磁力補償（EMF）で動作するロードセルは、ひずみゲージをベースにしたものに比べて精度が高い。しかし、これらは高価で故障しやすく、試運転が複雑です。このため、ひずみゲージを用いたロードセルが開発され続けています。この方法では、高い自然共振周波数が達成され、より速い沈降時間が得られます。そのため、いわゆる慣らし動作を考慮する必要がなくなりました。低ノイズで高分解能の測定値は満足のいく結果をもたらします。設計と公称重量にもよりますが、毎分100～400回の測定が可能です。コネクタは、簡単かつ迅速な交換を保証します。高精度で出力を上げ、EMFロードセルが高価な領域でのオーバーフィルを低減します。安定した設計により、故障が少なくなります。アクティブ温度補償は、環境中の温度変動をブリッジする役割を果たします。温度変動は測定プロセスに大きな影響を与えます。そのため、温度補償は非常に重要です。デジタルロードセルは、容器の容積充填の代わりに重量測定を使用することを可能にし、より正確な充填結果をもたらします。

重さ測定の原理は、微生物学的に敏感な商品には特に印象的です。センサーが充填物と直接接触しないため、衛生状態がはるかに良くなります。もちろん、この方法の使用は、すでに述べた要因に依存しますが、それにもかかわらず、ロードセルを使用しない手はありません。ひずみゲージをベースにしたロードセルの技術は、すでに枯渇していないのでしょうか？いいえ、そんなことはありません。今のところ市場にはこれ以上のものはないため、この技術は今もなお高い人気を誇っています。