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負荷セルをどのように選ぶか? 技術的な特徴ガイド

2024-07-24

最新の企業ニュース 負荷セルをどのように選ぶか? 技術的な特徴ガイド

計量システムに最適なロード セルを選択するには、アプリケーションの種類 (計量する構造の特性、その動作、目的、計量する対象物) からシステムが動作する周囲条件まで、多くの要素を考慮する必要があります。

最も適切なロードセル モデルを特定した後は、そのすべての機能を説明し、決定を下すために必要なすべてのデータが記載されているデータ シートを理解することが重要です。

しかし、ロードセルの主な特徴と、その性能について何がわかるのでしょうか?

材料

ロードセルの一般的な材料は次のとおりです。

  • 17-4 PH ステンレス鋼
  • AISI-420 ステンレス鋼
  • アルミニウム合金
  • 特殊ニッケルメッキ鋼(AISI 4140 または AISI 4340)

17-4 PH ステンレス鋼

ロードセルに使用されるさまざまな材料の中で、これは最も「価値のある」ものであり、実際には最も高価であり、耐腐食性

正式名称はAISI 630ですが、その「技術的」定義から17-4 PHと呼ばれることもあります。ニッケル17部そしてクロム4部PHは析出硬化の略語で、降水量材料を硬化させるために使用されます。

 

AISI-420 ステンレス鋼

17-4PHステンレス鋼よりも耐食性は低いものの、機械的強度そしてより経済的です。

アルミニウム合金

AVIONAL タイプは、航空機や航空部品の製造に一般的に使用されるタイプです。
これは非常に便利ですシングルポイントロードセル環境因子に対する耐性が優れているため、ライトそして簡単に使えるこのタイプのセルに必要な最終仕上げにおいても同様です。

特殊ニッケルメッキ鋼(AISI 4140 または AISI 4340)

AISI 4140 と AISI 4340 は非常に類似した材料であり、実際には互換性があります。
これらは特別な特性を持っているため「特殊鋼」と呼ばれています。混合した例えば、次のような物質を含むクロムニッケルモリブデンそしてマンガン鉄のみに比べて品質が向上し、必ずニッケルメッキが施されています。そうでないとすぐに酸化してしまいます。

保護等級(IP)

このパラメータは、抵抗レベルそして締め付け電気筐体物体、ほこり、水の侵入に対する保護。国際規格 IEC 60529 で定義されており、欧州規格 EN 60529 に相当します。

 

ロードセルが動作する環境に応じて保護等級を選択することが重要です。保護要件は実際には環境によって異なります。場所(屋内または屋外)周囲の状況システムを設置する場所、頻繁または時折の洗浄ロードセルは、方法使用されるもの、また、どのくらいの深さまで、どのくらいの時間、浸す必要があるかなどについても説明します。

The IP code, which describes the protection rating of the enclosures of electrical equipment.

それは、頭字語 IP(侵入保護)に続いて2桁そしておそらく手紙によって
数字を文字に置き換えるとバツつまり、保護等級を指定するのに十分なデータが存在しないことを意味します。

最初の桁コード内のは、機器の侵入に対する保護等級を示します。固体そして人々が持つ可能性意図的な接触例えば電気導体などの危険な部品が付属します。
値の範囲は 0 から 6 までで、6 は、ほこりや煙が完全に遮断され、接触に対して完全に保護された筐体であることを示します。

Table indicating the meanings of the first digit of the IP code, in terms of protection of the load cell against the ingress of solid objects and contact with hazardous parts.

2桁目代わりに、侵入に対する保護レベルを示します。液体そして水分から0から9まで数字の後に文字K、それは部品が水の浸入から保護されていることを意味します高圧ウォータージェットクリーニング

Table indicating the meanings of the second digit of the IP code, in terms of protection of the load cell against the ingress of liquids and moisture.

公称負荷(容量)

「公称負荷」とも呼ばれる容量は、最大重量ロードセルが耐えられる範囲。

あらゆるタイプのセンサーは、特定の容量範囲を持って生まれます。容量とは機械的な性質の制約これは各ロードセルの設計図にあらかじめ定められています。

こちらもご覧くださいロードセルはどのように作られるのでしょうか?

低容量ロードセルの重量は数グラムから最大 100 kg まであります。
実験室のスケールや個数計数のスケールなど、高い精度が求められる場合に最適です。

中容量ロードセルは 100 kg から約 10 メートルトンまで測定できます。
これらは特に信頼性が高く、工業用計量プラットフォームの製造や、小型および中型の計量ベルト、ローラーコンベア、ホッパー、サイロ、タンクの計量に使用されます。

大容量ロードセルは最大 1000 メートルトン以上まで到達します。
これらは、計量橋の建設、重工業、および一般に大容量サイロなどの大きな荷物を計量する必要がある秤に使用されます。

すべての能力において、非標準リクエストは可能ですカスタムロードセル、独自のデザインと仕様に合わせて。

精度クラス

精度クラス(または精度クラス)はグループ分類国際法定計量機構(OIML)によって決定されます。
彼らは、計量特性ロードセルの性能は測定結果の品質レベルを決定する上で重要です。

ロードセルの種類ごとに異なるOIML分類があり、手紙彼らの特定精度のレベル(A、B、C、D)および番号指定する数法的区分ロードセルは1000単位で測定できます。

Graphics indicating the accuracy classes of load cells determined by the OIML.
  • D1、C1、C2: 精度は低いですが、ロード セルはコンクリート混合プラントでコンクリート、砂、セメント、水などの建設資材を計量するために使用できます。
     
  • C3、C4、C5、C6そしてより高い: 高精度。例えば、精密スケール、重量チェック装置、計量ブリッジ、CE_M 認定計量システム、混合およびバッチ処理システムに適しています。

発行機関 (OIML 発行機関) および欧州連合によって通知された組織には、ロードセルを評価し、関連する精度クラスを割り当てる権限が与えられています。
証明書発行機関が発行した証明書は世界中で有効ですが、通知された生物が発行した証明書は欧州連合内でのみ有効です。

評価は、テスト測定する3つの変数直線性、ヒステリシス、温度の影響を同時に検証し、ロードセルの複合誤差を検証します。

直線性

これ比例性をチェックするロードセル内の荷重値を増加させるため。
増加する点に対する負荷試験では、ゼロポイントそしてそのフルスケールポイント
次に、ロード セルによって実際に読み取られた値がこの線とどの程度異なるかによって検証されます。
距離直線性誤差です。

ヒステリシス

これは、との差ロードセル反応ロード サイクルとそれに続くアンロード サイクル中。
2 つのサイクル中にロード セルによって読み取られた同じポイント間のパーセンテージ差が計算され、ヒステリシス エラーが生成されます。

気温の影響

ロードセルは気候室温度をOIMLが定義する標準範囲である-10℃~+40℃に安定させた後、3回のロード/アンロードサイクル温度ごとに実行されます。
テスト終了後、温度が変化するにつれて測定された値の平均が最大許容誤差からどれだけ逸脱するかを確認します。

適切な精度クラス計量システムのさまざまな側面を考慮して選択する必要があります。植物の種類目的そして商品の種類比較検討する必要があり、多くの場合は両者の間で妥協することになります。

容量計量システムも重要な役割を果たします。
実際には、望ましい精度とシステムの容量との間の適切な一致を評価する必要があります。

→ こちらもご覧くださいロードセルの選び方 評価すべき要素

複合エラー

これは3つのエラーの合計(直線性、ヒステリシス、温度の影響) は、前のセクションで説明した OIML テストから得られます。
この数値はフルスケールのパーセンテージとして表され、ロードセルに予測される最大誤差を表します。

たとえば、フルスケールが 10000 kg で、総合誤差が 0.05% のロードセルの場合、測定スケール全体にわたって最大誤差は 5 kg になると予想されます。
重量の読み取り値が 2500 kg の場合、「実際の値」は 2495 ~ 2505 kg の間になります。

最小検証間隔(V min)

これは、負荷が最小間隔に入ることです測定範囲(その容量は)分割可能です。

これは、最大容量ロードセルと値Y(または相対 V min) OIML テストによって確立されます。
これは実際にはロード セルの解像度、つまりロード セルが測定できる重量の最小増加を表します。

この値は、ロード セルを商業目的で合法的に承認された計量システムで使用する必要がある場合に重要です。

定格出力


定格出力はmV/Vで表され、出力値最大荷重がかかったときにロードセルが返すmVを、電源電圧V で。

データシートに記載されている値はこの条件を遵守する値であり、その横のパーセンテージ値は不確実性の値(出力値がどの程度±パーセンテージとして振動するか)であり、ビルダーによって直接指定されます。

Detail of the data sheet of a load cell, with the value of rated output expressed in mV/V highlighted.

ゼロスケールとフルスケールに対する温度の影響

これはエラー気温の上昇や下降が読むロードセルのゼロまたはフルスケール値が、温度変化の 1 度ごとにフルスケールのパーセンテージとして実際の値とどれだけ異なるかを示します。

たとえば、ロードセルのフルスケールが 1000 kg で、フルスケールに対する温度の影響が 0.005% FS/°C の場合、°C の変化ごとに読み取り値は最大 0.05 kg 変化する可能性があります。
その後、温度が 10°C 変化した場合 (たとえば、20°C から 30°C に変化した場合)、読み取り値は最大で 0.05 x 10、つまり 0.5 kg 変化します。

熱補償

これは気温です範囲ロードセルが「ゼロスケールとフルスケールに対する温度の影響「」。

ロードセルは実際にテストされ、熱補償さまざまな温度で正確に測定し、精度と適切なパフォーマンスを確保します。標準の温度補償温度範囲は -10°C ~ +40°C です。

動作温度範囲

これはロードセルが動作できる温度範囲です。仕事 壊すことなくただし、データシートに記載されている性能は保証されなくなります。

公称荷重でのクリープ(30分後)

クリープ値、つまり「粘性流動」は、ロードセルの容量です。オフセット自然なクリープ実際には、一定負荷安定した周囲条件下で負荷をかけると、ロードセルの読み取り値は変化しないか、またはほとんど変化しません。

データシート上の値の状態は、フルスケールのパーセンテージ変化(kg または mV/V 単位) 公称負荷を 30 分間適用した後。
クリープ率が低いということは、測定品質の向上ロードセルの。実際、「公称荷重でのクリープ」値が低いことは、時間の経過に伴う測定の安定性に寄与するため重要です。

このパラメータはさらに、弾性特性ロードセルの。重量を加えた後、クリープ値が低いほど、ゼロ信号が初期状態(ロードセルに負荷がかかっていない状態)に戻るまでの時間が短くなります。

 

最大許容電源電圧

これは、最大電源価値ロードセルが耐えられる V 単位。
重量計と重量トランスミッターの標準電源値は通常、5VDC または 10VDCロードセルによって完全に許容されるように特別に設計されています。

非標準の電源装置を使用することも可能ですが、ロードセルを損傷しないように、データシートに記載されている最大電源電圧を遵守することが重要です。

入力/出力抵抗

入力抵抗は、ロードセルの電源線間の抵抗をオーム単位で測定したものです。出力抵抗は概念的には入力抵抗と同じですが、ロードセルの出力信号線間で測定されます。

値は使用されるひずみゲージの種類によって異なりますが、通常は 350 ~ 400 オームまたは 700 ~ 800 オームの間です。

ゼロバランス

これは、定格出力のパーセンテージこれは、無負荷時に出力値(mV)がゼロからどれだけ逸脱できるかを定義します。

絶縁抵抗

これは、単一のワイヤーロードセルとロードセルとケーブル間のシールドそしてそれぞれワイヤーロードセルの。

適切な絶縁によりロードセルによる測定が可能になる変化に鈍感ロードセル本体の電位または電荷。

最大静荷重

フルスケールのパーセンテージで表され、過負荷ロードセルは損傷を受けることなく耐えることができます。つまり、降伏強度「」。

過負荷値が推奨パーセンテージ(通常はフルスケールの120%~150%)を下回った場合、ロードセルは弾性(変形してゼロに戻る能力) 推奨パーセンテージ値を超えると、ロードセルは永久に変形し、破損または損傷します。

破断荷重

フルスケールのパーセンテージとして表され、ロードセルが破損することなく耐えられる最大荷重です。
この値は、幾何学材料そしてそのタイプロードセルの理論上は到達することはないはずですが、特に計算を行う必要がある場合は、それを知っておくことが重要です。安全係数植物の。

たとえば、高い安全係数が要求される昇降および荷重制限システムでは、使用するロードセルの破断荷重が標準のロードセルの破断荷重(通常はフルスケールの 250% ~ 300%)よりも大きいことを確認する必要があります。

→ こちらもご覧くださいロードセルの主な種類:特徴と用途

→ こちらもご覧ください橋梁クレーン用計量システムと荷重リミッター

公称荷重時のたわみ

 


これはロードセルが変形するフルスケールでは、ロードセルに適用されたときに荷重がどれだけ低下するかを示します。

この値はロードセルごとに異なりますが、常に0.2mmから1mmの間

Example of deflection at nominal load of 0,5 mm in an AZL load cell

AZLロードセルの公称荷重0.5mmでのたわみの例

電気的接続

データシートのこの部分はロードセルに関するものです出力ケーブル
長さや直径などの詳細のほかに、ワイヤの本数や断面積(mm2)も記載されています。

ロードセルは通常4または6本のワイヤー違いは「参照線(センス+とセンス-)は、測定精度を向上させるために使用されます。

6芯ケーブルの基準線のおかげで、ロードセルはどんな電圧の変化 落とすたとえば、温度やケーブルの長さの変化などによりケーブルに生じる誤差は、重量測定には影響しません。

一方、4線式ロードセルは校正済みおよび熱補正済み標準で付属しているケーブルの長さに応じてケーブルの長さは変更しないでください。