
世界の基準センサー
Interface社製のシェア型(Low Profile)は高精度で信頼性が高く、米国国立標準技術研究所(NIST)、ドイツ物理工学研究所 (PTB) 、数千もの認定校正ラボが使用しています。

シェア型ロードセルの特徴
●中心から円周方向に4(6)枚のブリッジ回路が配置され、4(6)個のせん断(Shear)型ロードセルが内蔵されているような構造です。ロードセル端に正の偏心荷重が掛かっても反対側には負の荷重が掛かる為、合計出力はゼロ補正されます。加工精度、歪みゲージ出力を厳しく品質管理している為、横荷重感度を極小に抑えています。
(以下横力・モーメント補正項目を参照)
●温度補正には抵抗を使用せず、歪みゲージの交換により規定値に収めている為、強い横荷重に耐える剛性を持たせた設計にも関わらず大出力(殆どのモデルが4mV/V)を保持しています。
詳細仕様
- 1000:耐久モデル、出力2mV/V:プレス機 / 1000:耐久、大定格荷重、出力2mV/V
- 1100:高精度モデル、出力4mV/V:宇宙航空レベル / 1101:圧縮モデル、出力4mv/V(1機種2mV/V)
- 1200:標準モデル、出力4mV/V:多くの試験機に使用 / 1201:圧縮モデル、出力4mv/V(1機種2mV/V)
- 1200:大定格荷重、出力4mv/V
- 1208:フランジ型、耐久モデル、出力2.2mv/V
- 1600: 校正クラスの高精度モデル、出力4mV/V(1機種2mV/V) / 1800: 校正クラスの最高精度、出力2mV/V
薄型Low Profile資料:カタログ_ダウンロード (フロントページ最下段)より
動画:薄型ロードセルの構造
フランジ型LowProfile
Model.1208ロードセルはModel.1200に似ていますが、中央穴の代わりに、複数の小さな穴があり、ロードセルを穴の角度位置に合わせて固定できます。
1208にはネジは一切加工されていませんので、ネジが長年の耐久試験で潰れても、安価なネジ交換で復帰できます。

大きな定格出力 4mV/V
*** 温度補正、Zero補正する為、一般的にはは多くの抵抗をブリッジ回路に接続しますが、Interface製は極力少ない抵抗で補正している為、規定の高精度を維持し電圧降下を小さくしています。また、大きな定格容量にも関わらず、大きな出力(殆どのLow Profileは4mV/V)を確保しています。
シェア型ロードセルの構造_ロードボタン/ロードワッシャーと比較

【薄型ロードセル構造メリット】
・4X2(上下)のホイストンブリッジが組み込まれ、4組が横力補正、2組が圧力補正している。
・補正抵抗を殆ど使用しておらず、4mV/Vと高出力を保持する。
・ダイアグラムはシール目的で、支持していな為、ここから誤差を出さない。
・フィクスチャー断面は圧縮によりほぼ変化しない為、直線性を保持する。
【寸法-精度】
ロードボタン、ロードワッシャーと比べて、直径は約3倍大きくなりますが、精度は約10倍以上優れています。


左:薄型ロードセル構造
右:ロードボタン構造
温度範囲(Operation-compensation)の拡張
Low profileの内部空間は、空気を対流させる為、全体の温度を均一に保ち、温度補正に効果的です。
・温度範囲はカスタマイズ可能です。
・Operating最大範囲:-73℃~+260℃
Compensated範囲:56℃の範囲で上下調整可能
・温度特性 on Zero / 出力:±0.0015 %RO/℃

耐横力、モーメント補正
横力によるロードセル破損
圧縮試験でのロードセル破損原因
圧縮試験では右図のように、たわみが加えられた力の作用線から離れて曲がるため横力が増加する傾向となり、回転運動に抵抗するフレクシャの能力を超えるとフレクシャは曲がり続け最終的には破損します。
大きな耐横力_許容精度範囲_機械的破損
1000シリーズ:定格荷重100%(Safety)_定格200%(破損)
1200シリーズ:定格荷重 50%(Safety)_定格100%(破損)

横力時でも高精度保持
極小の横力感度
Interface薄型ロードセルは、強い耐横力、モーメントを保持し、横感度が極力小さくなるよう補正されています。内部の8枚のフィラーが左右が同じになるよう高精度に加工されており、右に荷重が掛かると左はその分負荷が減る事で横感度を抑えます。

**青曲線:角度毎に感度差が大い元値、黄色曲線:補正後の感度
***工場出荷時には定格荷重100%(1000シリーズの場合)を全周に渡って掛け、モーメント誤差が定格容量の±0.10%(以下表最右列_1000 Series)になるよう検査、微調整加工している。

詳細は”モーメント+温度補正”セミナーをご参照願います。
圧縮専用ロードセル
供試品が圧縮専用ロードセルに平行に接触していないと、横荷重が入る。LowProfileは横荷重感度が小さく、高精度を保つ。(横感度例1201:±0.25%)



シェアー型ロードセルを更に薄型へ
薄いロードセルは試験機に設置された供試品への横力、捩れの影響を極力抑える事ができます。ベースを取り外す事で更に、薄型ロードセル高さを低く抑える事が可能です。


ベースを外す上で、5つの注意点
Low Profileを取り付け面に直接組み込む場合は、次の5つの重要な基準を守って下さい。
#1 –材料と硬度の調和: 熱膨張と硬度の一致
LowProfileの熱膨張係数と硬度と同等の材料を取付面には採用して下さい。
・利点:温度変動による膨張や収縮の差による応力や潜在的な測定誤差を最小限に抑えることができます。同様の硬度の表面は、適切な荷重伝達を確保し、直接取り付けインターフェースの局所的な変形を防ぎます。
・参考:10 kNまでの容量を持つLowProfilesの場合、2024アルミニウムを使用してください。 それ以上の大容量ロードセルの場合は、取付面にロックウェルC(RC)硬度33〜37に硬化した4041鋼を使用します。これにより、直接取り付け構成のロードセル材料との互換性が保証されます。
#2 –厚さの問題
取付け面肉厚は、LowProfileロードセル各機種の標準ベースと少なくとも同じ厚さにする必要があります。
・利点:薄い取付け面でもロードセルは物理的に機能する可能性がありますが、そうすると、負荷がかかった状態での寸法安定性が損なわれる可能性があります。これは、リニアリティ、再現性、およびヒステリシス仕様を維持するセンサーの能力に直接影響を与えます。十分な厚さは、最適な直接接続性能に必要な剛性を提供します。
#3 –平坦な取付け面
取り付け面は、5μ以内の平面度に研磨する必要があります。
・利点:平らな表面により、ロードセルと取り付け構造が均一に接触します。この力の均等な分布により、直接取り付けた場合に測定値を歪めたり、セルの精度と寿命に悪影響を与える可能性のある応力集中が防止されます。
参考:最初の研削後に取り付けプレートが熱処理を受ける場合は、平面度レベルを保証するために、最終的な軽い研削を実行することが賢明です。
#4 –取り付けボルトの強度
グレード8の取り付けボルトを使用して、Low Profileを直接固定します。
・利点:グレード8のボルトは、負荷がかかった状態で降伏したり緩んだりすることなく、ロードセルをしっかりと固定するために必要な高い引張強度を提供します。これにより、正確な測定に不可欠な安定した信頼性の高い直接接続が保証されます。
・参考:インターフェースは、これらの高品質のボルトを直接注文している為、現地調達の必要性を排除し、直接取り付けの正しい仕様を保証します。座ぐり穴のあるロードセルの場合は、同じ高さに適合させる為にソケットヘッドキャップネジを使用します。他のすべてのLowProfileセルでは、六角ボルトを直接取り付けることをお勧めします。この直接取り付けシナリオでは、ボルトヘッドの下にワッシャーを使用しないでください。
#5 –トルク締付け技法:直接取り付けのための段階的で順次的なアプローチ
ロードセルを直接取り付ける場合は、取付けボルトに3段階のシーケンシャルトルク手法(円周上にあるネジの中で180°対面のネジを締めていく)を採用しています。
・利点:ロードセル全体にクランプ力が均等に分散され、ロードセルの歪みを防ぎ、安全で安定した取り付けが保証されます。
・参考:推奨されるトルクシーケンスは次のとおりです。
1) すべてのボルトを指定されたトルクの60%で締めます。
2) トルクを指定値の90%に増やします。
3) 指定されたトルクの100%を完全に加えます
ベース有/無、構造の違い

Low Profile(薄型)ロードセルはベース有/無に関わらず、ボデイー部品は貫通ネジ穴が加工されています。
ベース付ロードセルは本体/ベース間にThread Plugを取付けており貫通していません。貫通のままでは両側からThread Adapterを押し込み、押し合った時にはロードセルに引張力が働いてしまい、間違った結果を出力してしまいます。




注記
ハブとベース間にギャップがあり、圧縮時には縮まりますが、フルロードでも接触しないよう設計されています。ベース無しで購入される際は、このギャップを保持するよう設置願います。(ベース無しで設置する際、フロアーは5μm以内に加工願います。)
Interface社HP図面記号の意味
Interface HPに掲載されている図面(例:1220 Drawing)左上の記号を解説します。

-4H:ISO規格のピッチ径公差
↓:深さ
∪Φ: Coungerbore径
↓:counterboreの深さ
アプリケーション例
強度・耐久試験機_自動車・二輪車の足回り部品
サスペンション、ブレーキ、スタビライザー、フロントフォークなどの足回り部品は重心が上下の支点間を結ぶ直線上にない場合が多く、強度・耐久試験ではロードセルには大きな横力が掛かります。供試品に少しの曲がりが生じた時、ロードセルにはより大きな横力が発生します。Interface薄型ロードセル1000シリーズは垂直方向の定格荷重100%の横力が掛かっても一切ダメージ(寿命に影響)を与えず、また、定格荷重の200%までの単発の横力であれば破損しません。

多軸試験機
薄型ロードセル(1200シリーズ)は、4ポスト、5ポスト、7ポスト‐リグの各ポストの上部に取り付けられ、様々な路面のバンプ、バンク条件で最高のパフォーマンスを発揮できるようサスペンションを微調整します。Interface製薄型ロードセルは高精度、薄型、大きな耐横力、極小横感度(0.04%)のメリットにより、最適なロードセルです。


プレス、ロール圧延機用
極力小さな変位量が要求されます。耐久仕様ロードセルは国産の半分程の変位量であり、Model.1110-12.5kNの場合、定格荷重12.5kNでの変位量はわずか0.025mmです。IO-LinkロードセルはPLCへのデジタル通信により不良品を最小限に抑えます。

3Dプリンティング材料検証のための引張試験

3Dプリンティングされた積層造形部品の構造的完全性を確認する為、強度、品質、弾力性、剛性などを評価しています。
PLA、PETG、ASAなどの3Dプリント材料を、破損するまで引張力を与える事で特性評価を行っています。
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