ロードセルに関するうわさをまとめました

ロードセルとは、力(質量、トルク)を検出するセンサーです。これまで人類は力を測定する手法を考え続けてきました。力の測定方法は様々で、ばねなどを使って昔からありとあらゆる仕組みが考えられ、その仕組みによってある程度の力の測定が行われてきました。しかし、工業や産業が急速に発展している現代においては、高機能を持つ製品の開発のためには、より小さく、より正確で精密な部品の生産が必要不可欠でした。しかし、力は目に見えず、重さや引張力などを正確に測定するには、力を電気に変換できるセンサーが求められたことで開発されました。日常で使われる体重計やはかりから企業の工場で使われる試験機まで、いまや人間の生活を支える上でなくてはならない必需品の1つとなっています。

ロードセルの詳しい分類と用途の解説

「力」を「電気」に変換して測定する部品のため、力が加わるところであればどこでも使うことができます。ただ、外形によって大きく4つの分類がされており、「ビーム型」、「コラム型」、「S字型」、「ダイヤフラム型」があります。ビーム型は、体重計や台はかりなど、一方向からの力を測るような身近な製品で使用されています。コラム型は、容量が大きく、一点だけの測定では誤差が大きくなるタンクやホッパなどの産業用として幅広く使用されています。S字型は引張力試験機などの上下方向からのひずみ測定に用いられます。ダイヤフラム型は、物理的制約がある機械に用いられます。一般的に縦方向に大きくなりがちなため、高さが低くなるような形状にして用途の幅を広げるために開発されています。

ロードセルの基礎と原理について

ロードセルは起歪体と呼ばれる金属とひずみゲージと呼ばれる実際にひずみを検出する部品で構成された力測定センサです。起歪体は、非常に繊細なひずみゲージのための土台となる役割を果たします。ひずみゲージは起歪体で最もひずみが大きくなる部分に貼り付けられ、変形するとその変形量に応じて電気抵抗率が変化します。外力により物体にひずみが生じた時、応力に対してひずみは直線的に変化します。そして、このひずみに対してひずみゲージの電気抵抗率が直線的に変化します。この2つの特性を合わせることで、応力に比例した電気信号を得ることが可能となるのです。ただし、この2つの特性は温度によって変化しますので、直線的な変化領域が得られる温度(比例温度)以内で測定を行う必要があります。