分力計とは?:よくある質問集

分力計はロボット工学分野に広く利用されているセンサです。最新のよくある質問集をダウンロードしてご利用ください。

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  • 分力計とは?
  • 何が計測できますか?
  • 出力の種類は?
  • その他・・・

 

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分力計の基礎

分力計とは

多軸方向の力を計測できる多軸センサで、X軸およびY軸方向の計測などが可能です。軸方向の力でけでなく、回転軸のモーメントや回転力を計測できる分力計もあります。

分力計で通常何軸ぐらいを同時に計測しますか?

最大6軸です。6分力計ではX、Y、Z方向の軸力とモーメントを計測します。

出力の種類は?

アプリケーションや計測する力の大きさによりますが、一般的な出力はmV/Vのアナログ出力またはFireWireやCANbusに対応するデジタル出力です。

mV/Vでの電気出力は、定格の負荷や荷重、トルク、圧力がかかった場合の印加電圧を意味します。例えば電圧出力が2mV/Vのロードセルで10V印加時に100 lbの定格容量をもつセンサは、これらの負荷がかかると20mVまたは0.2mVを出力します。


取り付け方法

選べるサイズや容量を教えてください

数グラム程度のわずかな負荷を検出できる分力計もあり、他方、数千ポンドでも故障なくサポートできる分力計もあります

分力計はどのように取り付けますか?

分力計は力およびモーメントの両方を計測するので、接地面にわずかな角度があっても敏感に反応します。このため設置の際にはアラインメントに十分注意しなければなりません。接地面が十分に硬質で湾曲しないことが重要です。

一般的には接続エレメントの厚みは分力計の1/3程度の高さである必要があります(接合面のずれが0.005mmのアンダーロードであればベストです)。接地面は塗装がなく、硬度40HRCの鋼であることが必要です。ステンレス製の計測部(機械インタフェース)は最小42HRCの硬度が必要です。

表面平滑度は0.05mmよりも高く、表面粗さは≤ Ra 1.6である必要があります。できれば表面は研磨されていることが望ましいでしょう。センサを構造体の中央に設置して、位置決めピンを使ってアラインメントを行います。位置決め公差の角度誤差は 0.1°を下回らなければなりません。最後に、分力計の取り付けねじは対角線上に並行になるように最大トルクで固定する必要があります。この際センサが取り付け面に平らになるように注意します。

分力計の応用

多軸の力計測が必要なアプリケーションは?

x、y、zなどの座標で表されるようなベクトルを計測するアプリケーションで多く使われます。同様に、複数軸の向きやひずみ量を把握する場合にも利用されます。

複数のセンサではなく分力計1台で計測した方がよい場合は?

狭い場所への取り付けには分力計が適し、取り付けも簡単です。分力計の採用により材料コストも低減できます。

医療業界でも多軸の分力計は便利に使えますか?

医療用ロボットには多軸分力計が多用されています。分力計により医療ロボットの開発を大きく前進しました。外科手術や医療訓練、リハビリといった用途にも採用されています。またPET、CTだけでなく、超音波検査装置やMRIによる診断にも使われています。

クロストーク、ヒステリシス、非直線性について

分力計のクロストークとは?

1軸にだけ負荷がかかった場合に、他の軸にも出力に影響が及ぶことをチャンネル間のクロストークといいます。クロストークは分力計の仕様項目でチャンネル出力のパーセントで表現されます。力とモーメント間のクロストークによる影響は演算式で補正できます。

分力計の非直線性の定義は?

非直線性は負荷ゼロから定格負荷までの出力を結んだ直線からもっとも逸脱した校正値を意味し、単位は定格出力のパーセントで表現され負荷をかけながら計測される値です。

分力計のヒステリシスとは?

ヒステリシスとは同じ負荷がかかった時のセンサ出力値間の最大差異、つまりゼロ負荷から出力を上げて得られる計測値と、定格負荷から出力を下げて得られる計測値間の最大差異を意味します。ヒステリシスは通常、定格出力50%時の値で、値は定格出力のパーセントで表現されます.

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