インターフェース 201 ロードセルユーザーガイド

Q: ロードセルの測定値が一貫していない場合はどうすればよいですか?
A: 測定値に影響を与える可能性のある接続の緩みや不適切な取り付けがないか、取り付けを確認してください。必要に応じてロードセルを再校正します。
Q: 動的力の測定にロードセルを使用できますか?
A: ロードセルの仕様には、動的力の測定に適しているかどうかが示されている必要があります。具体的なガイダンスについては、ユーザーマニュアルを参照するか、製造元に問い合わせてください。
Q: ロードセルの交換が必要かどうかはどうすればわかりますか?
A: 測定値の大幅な偏差、不安定な動作、またはロードセルの物理的損傷に気付いた場合は、ロードセルの交換を検討する時期が来ている可能性があります。さらにサポートが必要な場合は、製造元にお問い合わせください。

導入

ロードセルの概要 201 ガイド
Interface Load Cells 201 Guide: General Procedures for the Use of Load Cells へようこそ。これは、Interface の人気の Load Cell Field Guide からの重要な抜粋です。
このクイックリファレンスリソースでは、ロードセルのセットアップと使用の実践的な側面を詳しく説明しており、機器から最も正確で信頼性の高い力測定値を抽出できるようにします。
あなたが経験豊富なエンジニアであっても、力測定の世界に興味を持ち始めた初心者であっても、このガイドは、適切なロードセルの選択から最適な性能と寿命の確保に至るまで、プロセスをナビゲートするための貴重な技術的洞察と実践的な手順を提供します。
この短いガイドでは、インターフェース力測定ソリューション、特に当社の高精度ロードセルの使用に関する一般的な手順について説明します。
励起電圧など、ロードセル動作の基礎となる概念をしっかりと理解するtage、出力信号、および測定精度。物理的な取り付け、ケーブル接続、システム統合に関する詳細な説明に従って、ロードセルを適切に取り付ける技術をマスターしてください。「デッド」エンドと「ライブ」エンド、さまざまなセルの種類、および特定の取り付け手順の複雑さをガイドし、安全で安定したセットアップを保証します。
『Interface Load Cells 201 Guide』は、力測定の技術を習得するのに役立つもう XNUMX つの技術リファレンスです。明確な説明、実践的な手順、洞察力に富んだヒントにより、正確で信頼性の高いデータを取得し、プロセスを最適化し、あらゆる力測定アプリケーションで優れた結果を達成することができます。
正確な力の測定は、数え切れないほどの業界や取り組みの鍵であることを忘れないでください。ロードセルの使用の特定の側面をさらに深く掘り下げ、正確な力測定の力を解き放つには、次のセクションを参照することをお勧めします。これらのトピックについて質問がある場合、適切なセンサーの選択についてサポートが必要な場合、または特定のアプリケーションについて調べたい場合は、インターフェイスアプリケーションエンジニアにお問い合わせください。
あなたのインターフェースチーム

ロードセルの使用に関する一般手順

興奮Voltage

インターフェイスロードセルにはすべて、図 1 に簡略化して示すフルブリッジ回路が含まれています。350 オームのレッグを持つモデルシリーズ 1500 および 1923 を除き、各レッグは通常 700 オームです。
優先励起ボリュームtage は 10 VDC で、インターフェイスで実行された元の校正に最も近い一致がユーザーに保証されます。これは、ゲージ係数 (ゲージの感度) が温度の影響を受けるためです。ゲージ内の熱放散は薄いエポキシ接着剤ラインを介してフレクシャに結合されるため、ゲージは周囲のフレクシャ温度に非常に近い温度に保たれます。ただし、ゲージの電力損失が大きくなるほど、ゲージ温度はたわみ温度から離れます。図 2 を参照すると、350 オームのブリッジが 286 VDC で 10 mw を消費することに注目してください。音量を2倍にするtagDC 20 V にすると、損失は 1143 倍の XNUMX mw になります。これは、小さなゲージでは大きな電力となるため、ゲージからフレクシャまでの温度勾配が大幅に増加します。逆にボリュームを半分にすると、tage を 5 VDC にすると、損失は 71 mw に低下しますが、これは 286 mw よりも大幅に小さいわけではありません。ロープロの運用file 20 VDC でセルを動作させると、インターフェイスのキャリブレーションによって感度が約 0.07% 低下しますが、5 VDC で動作させると、感度の上昇は 0.02% 未満になります。ポータブル機器の電力を節約するために、セルを 5 VDC または 2.5 VDC で動作させることは、非常に一般的な方法です。

特定のポータブルデータロガーは、電力をさらに節約するために、非常に低い割合で励起を電気的にオンにします。デューティサイクル (パーセント)tag「オン」時間の e) はわずか 5% で、5 VDC 励起の場合、加熱効果はわずか 3.6 mw であり、インターフェースの校正により感度が最大 0.023% 増加する可能性があります。 AC 励起のみを提供する電子機器を使用しているユーザーは、それを 10 VRMS に設定する必要があります。これにより、ブリッジゲージで 10 VDC と同じ熱放散が発生します。励起体積の変化tagまた、ゼロバランスやクリープに小さなずれが生じる可能性もあります。この効果は、励起体積が大きい場合に最も顕著になります。tageが最初にオンになります。この影響に対する明白な解決策は、ゲージ温度が平衡に達するまでに必要な時間、10 VDC 励磁でロードセルを動作させることにより、ロードセルを安定させることです。重要なキャリブレーションの場合、これには最大 30 分かかる場合があります。興奮の巻以来tage は通常、測定誤差や励起電圧の影響を減らすために十分に調整されています。tag通常、このバリエーションは、ボリュームが変更された場合を除き、ユーザーには表示されません。tage は最初にセルに適用されます。

励起ボリュームのリモートセンシングtage

多くのアプリケーションは、図 3 に示す XNUMX 線式接続を利用できます。信号調整器は、調整された励起電圧を生成します。tage、Vx、通常は 10 VDC です。励起ボリュームを運ぶ XNUMX 本のワイヤtagロードセルまでのそれぞれにはライン抵抗 Rw があります。接続ケーブルが十分に短い場合、励起電圧が低下します。tagRw を流れる電流によって引き起こされるライン内の e は問題になりません。図 4 は、ラインドロップ問題の解決策を示しています。ロードセルから XNUMX 本の余分なワイヤを持ち帰ることで、ボリュームを接続できます。tag信号調整器の感知回路へのロードセルの端子に直接接続します。したがって、レギュレータ回路は励起電圧を維持できます。tagすべての条件下で 10 VDC でロードセルで正確に測定します。この 5 線回路は、ワイヤの降下を補正するだけでなく、温度によるワイヤ抵抗の変化も補正します。図 XNUMX は、XNUMX つの一般的なサイズのケーブルについて、XNUMX 線ケーブルの使用によって生成される誤差の大きさを示しています。
ワイヤサイズが段階的に増加するたびに、抵抗 (したがってライン降下) が 1.26 倍増加することに注目して、グラフを他のワイヤサイズに対して補間することができます。このグラフを使用して、100 フィートに対する長さの比率を計算し、その比率にグラフの値を掛けることで、さまざまなケーブル長の誤差を計算することもできます。グラフの温度範囲は必要以上に広いように見えるかもしれませんが、これはほとんどのアプリケーションに当てはまります。ただし、#28AWG ケーブルは、主に冬季に 20 °F の屋外で計量ステーションに接続されていると考えてください。夏に太陽がケーブルに当たると、ケーブルの温度が 140 °F 以上に上昇する可能性があります。誤差は次から上昇します。 3.2% RDG から -4.2% RDG へ、-1.0% RDG のシフト。
ケーブルにかかる荷重が 1 つのロードセルから 4 つのロードセルに増加すると、落下は 4 倍悪化します。したがって、たとえば、ampたとえば、100 フィートの #22AWG ケーブルでは、80°F で (4 x 0.938) = 3.752% RDG の誤差が生じます。
これらの誤差は非常に大きいため、すべての複数セルの設置では、リモートセンス機能を備えた信号調整器を使用し、16 つのセルを相互接続するジャンクションボックスへの XNUMX 線ケーブルを使用するのが標準的です。大型のトラックスケールには XNUMX 個ものロードセルが搭載される可能性があることを念頭に置き、すべての設置でケーブル抵抗の問題に対処することが重要です。
覚えやすい簡単な経験則:

#100AWG ケーブル (ループ内の両方のワイヤ) の 22 フィートの抵抗は、華氏 3.24 度で 70 オームです。
ワイヤサイズを 1.26 段階に増やすと抵抗が XNUMX 倍になり、XNUMX 段階にすると抵抗が XNUMX 倍になります。
軟銅線の抵抗温度係数は 23 °F あたり 100% です。

これらの定数から、ワイヤサイズ、ケーブル長、温度の任意の組み合わせに対するループ抵抗を計算できます。

物理的なマウンティング: 「デッド」と「ライブ」の終わり

ロードセルは、その向きや、引張モードまたは圧縮モードのどちらで動作するかに関係なく機能しますが、セルが可能な限り最も安定した読み取り値を確実に得るためには、セルを適切に取り付けることが非常に重要です。

すべてのロードセルには、「デッド」エンド、ライブエンド、および「ライブ」エンドがあります。デッドエンドは、図 6 の太い矢印で示すように、固体金属によって出力ケーブルまたはコネクタに直接接続されている取り付け端として定義されます。逆に、ライブエンドは、ゲージ領域によって出力ケーブルまたはコネクタから分離されています。たわみの。

この概念は重要です。セルを活端に取り付けると、ケーブルの移動や引っ張りによって生じる力の影響を受けるのに対し、行き止まりに取り付けると、ケーブルを介して加わる力が確実に取り付け部に分流されるためです。ロードセルで測定。一般に、セルが水平面の行き止まりに置かれている場合、インターフェイスの銘板は正しく読み取れます。したがって、ユーザーは銘板の文字を使用して、設置チームに対して必要な方向を明確に指定できます。元恋人としてampたとえば、天井根太から張力をかけて容器を保持する単一セルの設置の場合、ユーザーは銘板が逆さまに読めるようにセルを取り付けることを指定します。油圧シリンダに取り付けられたセルの場合、銘板は次の場合に正しく読み取れます。 view油圧シリンダーの端から抜きます。

注記： 一部のインターフェイスの顧客は、ネームプレートの向きを通常とは逆にすることを指定しています。お客様による設置の際は、銘板の向きの状況が確実にわかるまで注意してください。

ビームセルの取り付け手順

ビームセルは、フレクシャの行き止まりにある 5 つのタップされていない穴を通して小ネジまたはボルトで取り付けられます。可能であれば、ロードセルの表面に傷がつかないように、ネジ頭の下に平ワッシャーを使用する必要があります。すべてのボルトは #8 サイズまではグレード 8、1/4 インチ以上の場合はグレード XNUMX である必要があります。すべてのトルクと力がセルの行き止まりでかかるため、取り付けプロセスによってセルが損傷するリスクはほとんどありません。ただし、セルを取り付けるときは電気アーク溶接を避け、セルを落としたり、セルの充電端にぶつけたりしないでください。セルを取り付けるには:

MB シリーズセルは 8-32 小ネジを使用し、トルクは 30 インチポンドです。
SSB シリーズセルも 8 lbf の容量で 32-250 小ネジを使用します
SSB-500 の場合は、1/4 – 28 ボルトを使用し、60 インチポンド (5 フィートポンド) のトルクで締め付けます。
SSB-1000 の場合は、3/8 – 24 ボルトを使用し、240 インチポンド (20 フィートポンド) のトルクで締め付けます。

その他のミニセルの取り付け手順

ビームセルのかなり単純な取り付け手順とは対照的に、他のミニセル (SM、SSM、SMT、SPI、および SML シリーズ) は、ゲージ付きのゲージを介してライブエンドからデッドエンドまでトルクを加えることで損傷する危険性があります。エリア。銘板が測定領域を覆っているため、ロードセルは固体の金属片のように見えることに注意してください。このため、設置者はミニセルの構造に関するトレーニングを受け、銘板の下の中央にあるゲージの薄い領域にトルクを加えるとどのような影響が生じるかを理解することが重要です。
セル自体を取り付ける場合やセルに固定具を取り付ける場合など、セルにトルクを加える必要がある場合は常に、セルにトルクを加えることができるように、影響を受ける端をオープンエンドレンチまたは三日月レンチで保持する必要があります。トルクが加えられているのと同じ端で反応します。通常は、最初に固定具を取り付け、ベンチ万力を使用してロードセルのライブエンドを保持し、次にロードセルをデッドエンドに取り付けることをお勧めします。このシーケンスにより、ロードセルを通じてトルクがかかる可能性が最小限に抑えられます。

ミニセルの両端には取り付け用の雌ネジ穴があるため、すべてのネジ付きロッドまたはネジを少なくとも 1 つの直径のネジ穴に挿入する必要があります。
強い愛着を確実にするために。さらに、ネジがしっかりと接触するように、すべてのネジ付き治具はジャムナットで所定の位置にしっかりとロックするか、肩までトルクをかけて締める必要があります。ねじ山の接触が緩んでいると、最終的にはロードセルのねじ山が摩耗し、その結果、長時間使用するとセルが仕様を満たさなくなります。

容量が 500 lbf を超えるミニシリーズロードセルに接続するために使用されるねじ付きロッドは、グレード 5 以上の熱処理が必要です。圧延クラス 3 ねじを備えた硬化ねじ付きロッドを入手する良い方法の XNUMX つは、アレンドライブ止めねじを使用することです。このねじは、McMaster-Carr や Grainger などの大きなカタログ倉庫から入手できます。
一貫した結果を得るには、ロッドエンドベアリングやクレビスなどのハードウェアを使用できます。
正確なハードウェア、回転方向、穴と穴の間隔を注文書に指定することで、工場で取り付けることができます。工場では、取り付けられたハードウェアの推奨寸法と可能な寸法をいつでも喜んで見積もります。

Low Proの取り付け手順file 塩基のある細胞

低プロのときfile セルはベースが取り付けられた状態で工場から購入され、セルの周囲の取り付けボルトは適切に締め付けられており、セルはベースが取り付けられた状態で校正されています。ベースの底面にある円形の段差は、力がベースを通ってロードセルに適切に伝わるように設計されています。ベースは硬くて平らな面にしっかりとボルトで固定する必要があります。

ベースを油圧シリンダのおねじに取り付ける場合、スパナレンチを使用することでベースの回転を止めることができます。この目的のために、ベースの外周にスパナ穴が 4 つあります。
ハブスレッドへの接続に関しては、最良の結果を確実に達成するための 3 つの要件があります。

最も安定したねじ山間の接触力を提供するために、ロードセルのハブねじに係合するねじ付きロッドの部分にはクラス 3 のねじ山が必要です。
ロッドをハブの下部プラグまでねじ込み、その後 1 回転戻して、元の校正中に使用されたねじのかみ合いを再現する必要があります。
ジャムナットを使用して、ねじ山をしっかりと固定する必要があります。これを達成する最も簡単な方法は、130 の張力を張って、
セルの容量を 140% にしてから、ジャムナットを軽くセットします。張力を緩めると、糸が正しくかみ合います。この方法では、ロッドに張力をかけずにジャムナットをトルクしてねじ山を詰まらせるよりも、より安定した係合が得られます。

お客様がハブのネジ山を設定するのに十分な張力を引く設備がない場合は、キャリブレーションアダプターをどの Low Pro にも取り付けることができます。file 工場のセル。この構成は可能な限り最良の結果をもたらし、接続方法に関してそれほど重要ではない雄ねじ接続を提供します。

さらに、キャリブレーションアダプターの端は球面半径に形成されており、これによりロードセルをベースストレート圧縮セルとして使用することもできます。圧縮モードのこの構成は、ユニバーサルセルのロードボタンを使用するよりも線形で再現性が高く、キャリブレーションアダプターを張力下で取り付けて適切に固定することができるため、セル内でより一貫したネジの係合が可能になります。

Low Proの取り付け手順file 塩基のない細胞

ロープロの取り付けfile セルは、キャリブレーション中に使用された取り付けを再現する必要があります。したがって、ロードセルを顧客が用意した表面に取り付ける必要がある場合は、次の 5 つの基準を厳密に遵守する必要があります。

取り付け面は、ロードセルと同じ熱膨張係数を持ち、同様の硬さの材料で構成する必要があります。容量が 2000 lbf までのセルの場合は、2024 アルミニウムを使用します。すべての大型セルには、Rc 4041 ～ 33 に硬化された 37 鋼を使用してください。
厚さは、ロードセルで通常使用される工場ベースと少なくとも同じ厚さである必要があります。これは、セルが薄い取り付けプレートでは機能しないという意味ではありませんが、薄い取り付けプレートではセルが直線性、再現性、またはヒステリシス仕様を満たさない可能性があります。
プレートを研削後に熱処理する場合は、表面を 0.0002 インチ TIR の平坦度まで研削する必要があります。平坦度を確保するために、表面をもう一度軽く研ぐことは常に価値があります。
取り付けボルトはグレード 8 である必要があります。現地で入手できない場合は、工場から注文することもできます。座ぐり取り付け穴のあるセルの場合は、六角穴付きボルトを使用します。他のすべてのセルには六角ボルトを使用します。ボルト頭の下にワッシャーを使用しないでください。
まず、ボルトを指定トルクの 60% で締めます。次にトルクを90%まで上げます。最後に100%で終了します。図 11、12、13 に示すように、取り付けボルトを順番に締める必要があります。取り付け穴が 4 つあるセルの場合は、4 穴パターンの最初の 8 つの穴のパターンを使用します。

Low Pro の治具の取り付けトルクfile 細胞

Low Pro のアクティブエンドに固定具を取り付けるためのトルク値file ロードセルは、関連する材料の表にある標準値と同じではありません。この違いの理由は、細いラジアル webセルの周囲に対するセンターハブの回転を制限する唯一の構造部材です。セルを損傷することなく、ねじとねじをしっかりと接触させる最も安全な方法は、ロードセルの容量の 130 ～ 140 % の引張荷重を加え、ジャムナットに軽いトルクを加えてジャムナットをしっかりと固定し、それから負荷を解放します。

LowPro のハブのトルクfile® セルは次の式によって制限される必要があります。

例えばample、1000 lbf LowPro のハブfile® セルには 400 ポンドインチを超えるトルクを加えないでください。

注意： 過剰なトルクを加えると、シールダイアフラムの端とフレクシャの間の接合が切断される可能性があります。また、ラジアルの永久的な歪みを引き起こす可能性があります。 webs、これは校正に影響を与える可能性がありますが、ロードセルのゼロバランスのシフトとして現れない可能性があります。

Interface® は、信頼できる力測定ソリューション® の世界リーダーです。当社は、利用可能な最高性能のロードセル、トルクトランスデューサー、多軸センサー、および関連計器の設計、製造、保証を主導します。当社のワールドクラスのエンジニアは、航空宇宙、自動車、エネルギー、医療、試験測定業界にグラムから数百万ポンドまで、数百の構成でソリューションを提供しています。当社は、世界中のフォーチュン 100 企業への優れたサプライヤーです。ボーイング、エアバス、NASA、フォード、GM、ジョンソン・エンド・ジョンソン、NIST、および数千の測定機関。当社の社内校正ラボは、ASTM E74、ISO-376、MIL-STD、EN10002-3、ISO-17025 などのさまざまな試験規格をサポートしています。

ロードセルと Interface® の製品に関する技術情報の詳細は、次の URL でご覧いただけます。 www.interfaceforce.com、または当社の専門アプリケーションエンジニア (480.948.5555) にお電話ください。

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ドキュメント / リソース

インターフェース 201 ロードセル [pdf] ユーザーガイド
201 ロードセル、201、ロードセル、セル

参考文献

ユーザーマニュアル

インターフェース 201 ロードセル

製品情報

製品使用説明書

導入