農業に利用できる土地は減少していますが、食料を必要とする世界の人口は増えています。そのためより少ない土地からより多くの穀物を得る要求があるうえに、一方で資源を維持し、環境を守る必要があるので、関係者にかかる圧力は、大変な大きくなっています。しかし、自動化は、数年前には考えられなかった多くのことを可能にしています。

クラウドテクノロジーにより、センサーデータやマシン全体をネットワークに接続できます。これは、複数のメーカー間で共有可能です。AI または自律走行のいずれかが考えられています:製造業界では 4.0 として知られ、その業界ではフルスピードで開発が進行していますが、今まで、農業改革がいわゆる「精密農業」であったことも、長年続いています。これにより、インテリジェントなシステムが利用され、土壌条件、肥料、農薬に基づいて種子を正確に投与し、最終的に収穫量を正確に監視することができます。

自動車部門と同様、動力源の効率も農業に大きな役割を果たしています。燃料消費量が少なく(つまり CO2 排出量が少なく)、農業用自動化機器により多くの動力を供給することは、コストの削減を考える上で重要なポイントです。

市販のセンサに農業用はありません

先進的な自動化は、最新のモバイルネットワーク(キーワード 5G )によって大量のデータを処理して保存する、インテリジェントなデジタル制御および運用システムに基づいています。起伏のある地形でのトラクターの傾き、種の植え込み深さ、または特定の地理的位置での作物の収穫量などに関連して、適切に対応するために、これらの状況の測定を行い、制御システムに信号として送信するには、高精度で信頼性の高いセンサが必要です。しかし、既存のモバイルアプリケーションに適しており、市場ですぐに利用できるものは、必ずしも農業の要件を満たしているとは限りません。および農業機械や装置での使用に適したセンサに必要な特性の一部を挙げると、信頼性、堅牢性、耐久性、 -40 ℃ ~ +85 ℃の温度耐性、そして、当然ながら測定精度です。

もう一つの一般的な問題は、測定ポイントに設置スペースがないことです。最悪の場合、センサの取り付けには高価な設計変更が必要になることがあります。農業専用に開発された標準センサがないため、機械メーカー( OEM )は目的別に特別なソリューションを求めていることがよくあります。このような場合には、信頼性の高い測定結果と管理可能なコストが不可欠です。カスタマイズされたセンサを製造するには、農業機械の製造業者は信頼性の高いパートナーを必要としています。このパートナーと協力して、特定のソリューションを開発し、場合によっては時間のかかる方法で開発する必要があります。このパートナーは、業界での健全な経験に加えて、課題を評価し、理解するために必要な技術的専門知識を持っている必要があります。センサは、小型シリーズでも大量生産でも、最高品質の基準を満たし、特定の販売市場に必要な認定を取得している必要があります。

ひずみゲージ:力と荷重を決定するための第一選択

産業用センサおよび測定用電子機器の世界的な主要サプライヤの 1 つとして、60 年以上にわたり、私たちは力、荷重、圧力、重量、トルクなどの重要な機械的変化の測定に専念してきました。当社の大型センサ製品には、さまざまな精度クラス(長寿命曲げビームロードセルや大荷重用リングねじりロードセルなど)のデジタルおよびアナログひずみゲージベースのロードセルも含まれています。堅牢で耐腐食性に優れています。タイプに応じて、静的またはモバイルアプリケーションに適しています。後者の例を挙げると、当社のお客様の 1 人は、トラックのサイロ重量を長年かけて測定するために、公称負荷が 470 トンまでの薄型 RTN ロードセルを使用することに成功しています。エンドカスタマーの現場でペレットや動物飼料などを排出し、重量を 校正可能な方法で判断し、 GPS を使用して同時に計算します。データは SD カードとデータベースに校正可能な形式で保存されます。最後に、エンドカスタマーの請求書をオンサイトで発行します。

前述のように、農業では、既存の形状(スペース不足)を考慮し、過酷な環境条件に耐える特定の用途に合わせて調整されたロードセルまたは力センサが必要になることがよくあります。ひずみゲージ技術により、荷重セルと力センサの両方が柔軟に設計され、多様な用途に使用できます。例えば、ダウンフォース荷重センサは、種の植え付け状態を判断するために播種機に取り付けられており、適切な油圧または空気圧調整により、正しい植え付け深さが確保されます。また、圧力センサは、圧力の負荷制御にも使用されます。ひずみゲージを使用したロードセルは、収穫機の収率を測定し、穀物、種子、肥料タンクの重量に基づいて、必要な量の肥料と作物保護剤を測定します。お客様固有の要件にも簡単に対応できます。

HBK は、農業機械メーカーを含む幅広い業界の OEM 向けに、数百種類のカスタマイズされたひずみゲージを設計作成しています。専用の接着剤を塗布し、特殊な保護コーティングを施しているため、耐久性に優れています。その利点は、精度を犠牲にすることなく、実証済みのコスト効率の高いテクノロジを実現できることです。ひずみゲージ式のセンサはメンテナンス不要で、正確な測定結果を確実に提供します。既存の構成要素の設計に干渉することなくカスタムセンサを設置できます。

エンジン出力をホイールに伝達するトルクを測定

動力源(トラクターなど)の測定変数として重要なのはトルクです。これは、機械的効率と車両のホイールへのパワーの均等な配分を決定するうえで重要な要素です。経済性および燃料効率の目標は、制御可能な速度でできるだけ多くのトラクションとトルクを発生させ、起伏の多い地形でも車両を安定させ、転倒を防止することで調整する必要があります。また、自動運転に関しては、トルクがますます重要になってきており、ドライブトレーンやホイールのさまざまなポイントで測定されています。

スペースに余裕がある場合は、ひずみゲージ技術を使用して、カスタマイズされたトルクセンサを既存のドライブトレーンコンポーネントに取り付けることができます。測定データの送信はワイヤレスで行えます。

OEM センサのコンピテンシーセンター

マサチューセッツ州マールボロにある当社の専門エンジニアチームが、 OEM のお客様と協力して測定タスクに適したセンサを定義し、成熟した製造レベルにまで高めています。 

「通常、カスタマイズされたセンサはわずか 4 つのステップで作成されます」と、 IPC/WT-OEM 販売部長の ハーマン・メルツ 氏は述べています。「センサの要件を定義し、適切なコンポーネントを特定した後、コンセプトを開発します。数週間以内に PoC ( 概念実証 ) が作成されます。お客様の承認が得られるとすぐに、プロトタイプが製作されます。プロトタイプは、まず当社の施設でテストおよび検証され、その後お客様の施設で検証されます。最後に、米国および中国の当社拠点でのシリーズ生産への引き渡しを行います。最適なケースでは、プロセス全体に数か月しかかかりません」と メルツ氏は述べています。「開発の非常に早い段階で当社に連絡することが重要です。お客様の開発プロセスがすでにあまりにも進んでいるため、理想的なソリューションを実装するには遅すぎることがよくあります」と メルツ は続けます。「私たちは、お客様の研究開発チームの一員であると考え、特定の測定タスクに最適なソリューションを見つけるためにできることをすべて実行します。これは、開発コストが高いことを意味するものではありません。逆に。私たちの優先事項は、顧客のニーズを満たすために、高い技術レベルを駆使してコンサルティング行うことにより得られる情報交換です。協力が得られれば、シリーズ生産の単価は後で購買と販売の間で交渉されることになります」と述べています。

お客様と協力する第一の目的は、お客様のアプリケーションに最適なセンサの制作です。適切なひずみゲージがない場合は、特注品を設計します。エンジニアリングサービスにより、完全なカスタムセンサの開発・製造を行います。その内容は、カスタムセンサの生産を実施するために、ストレインゲージの接着、配線、ハウジング制作、および適切な電子機器を含む完全なサブアセンブリの開発または組み立てなど、多岐にわたります。最後に、すべての製品データを顧客のデータベースに直接転送してトレーサビリティを確保します。お客様にとって、完全なソリューションの利点は明白です。単一の担当者、インターフェースの設定やセンサの調整が不要な、「プラグアンドプレイ」が可能なセンサの提供です。

当社は医療技術、ロボット工学、発電、その他多くの業界において、著名なOEM顧客向けにカスタマイズされたセンサを開発・製造しています。