今さら聞けないロードセル基本情報

ロードセルとは、力(質量、トルク)を検出するセンサーのことです。力を加えるとその大きさを電気信号に変換し数値化して出力できます。一般的によく目にする体重計や台はかりなどにもこの技術が使われています。計測量をデジタル化して処理することが求められる時代にあって、一層進化してきました。作動原理によって大きく3つに分けることが出来、液圧や空気圧を利用するタイプ、弾性を利用するタイプ、磁歪効果(強磁性体に磁界をかけると伸び縮みする現象)、圧電効果などを利用するタイプがあります。このうち最もよく使われているのがひずみゲージ式です。かつては出力が μV という非常に小さい電圧であるため取扱が難しいという問題がありましたが、現在は電気技術の進歩によってこの問題をクリアしたことで、広く利用されています。

どんな仕組みになっているのか?

ロードセルは鉄、ステンレス、アルミなどの金属で出来ており、適切に使っていれば大変丈夫で半永久的に使うことが出来ます。力を加えると目に見えないほどではありますがわずかに変形し、抵抗値が変化するため、力をかける前と後での電圧変化を検出できるという仕組みになっています。疲労寿命というものが設定されており、性能を保てる範囲で加えられる力の上限値が決められています。低格容量以内で適切に使用しメンテナンスを行っていれば非常に丈夫だという特徴があります。出力された値はパソコンや表示機、測定機に表示したり、データベースに記録、プリントアウトするなどの手法で活用されています。本体に接続されているケーブルには電源ケーブル、信号ケーブル、シールドケーブルなどがあり、表示機などに接続することで使用します。

どのようなバリエーションがあるのか?

最もよく使われているひずみゲージ式のロードセルには、いくつかの種類が存在します。大きく4つに分けられビーム型(引張、圧縮型)、 コラム型(圧縮型)、 S字型 (引張/圧縮型)、 ダイヤフラム型 (圧縮型) があります。使う目的によって、最も適したタイプを選ぶことが必要です。一般的によく目にする台はかりには、シングルポイントのビーム型が使われています。 引張力を測定する場合にはS字型が使われます。産業用にはタンクやホッパ(じょうご型開閉口のついた貯蔵槽)にはビーム型やコラム型が使われます。どのくらいの負荷がかかるか、どのくらいの精度が求められるのか、などもロードセルの大きさや種類を選ぶポイントになってきます。ひずみゲージ式は可動部も少なく原理が単純であることから製造や保守が容易で、他の方式に比べて小型ですむなどのメリットがあります。