力センサの現在、明日、そして未来について。HBMエキスパートへのインタビュー記事をご紹介します。

2020年、HBMは、柔軟に使用いただけるKMR +フォースウォッシャーやC11超小型センサなど、力測定技術の分野で多くの革新を導入しました。ポートフォリオもますます「電化」されており、これは、C9CおよびU9Cセンサが、永続的に接続されたインラインアンプを備えたアクティブセンサとして利用できるようになったことから始まり、現在も継続されています。

このインタビューでは、力計測分野のエキスパートであるThomas Kleckers氏とMarkus Gräf氏が、市場の将来をどのように見ているのか、そしてHBMが長期的に世界的な競争激化の中でトッププレーヤであり続けるために何をしているのかを語ってくれています。

力計測技術は危機に強く、長期的に存在できるのか？

[Markus Gräf] 力センサは様々なアプリケーションや市場で使用されているため、製品の使い勝手の面で大きな柔軟性が求められます。私たちのセンサが幅広い用途で常に期待通りの性能を発揮できるようにするためには、多くのフレームワーク条件を念頭に置く必要があります。しかし、これは一般的にも長期的にもメリットがあると考えています。

[Thomas Kleckers]研究開発、生産監視、あるいは基準センサとして使用することで、個々の領域の変動を補正することができます。このような広いポジショニングにより、フォースセンサーは今後の市場となります。近代的な生産方法-キーワード産業-のため、必要とされるセンサの数は将来的に増加するでしょう。Industrial 4.0. はより多くの情報を必要とし、制御システムはセンサがないと盲目的になります。また、テストの分野でも、例えばテストに使われるセンサが増えてきており、市場が拡大していると見ています。

他にはどんな傾向があると思いますか？

[Thomas Kleckers]

以前から精度を上げる傾向があった。測定可能な範囲が拡大されてきました。例えば、4つのセンサの代わりに、50kNから5MNの間の力をカバーするために必要なセンサは2つだけです。さらに、時間のかかるテストスタンドの変更なしに、より多くのテストを実行することができ、より正確なプロセス監視の結果、不合格が少なくなりました。したがって、精度はそれ自体が目的ではなく、むしろユーザーにとって経済的な利点となっています。

さらに、顧客は発注プロセスや設計の面で柔軟性を求めています。力センサには、はんだ付け作業などの大掛かりな作業を必要とせず、適応性と動作性が求められます。また、近年のもう一つの発展は、幅広い環境条件に耐え、あらゆる場所で信頼性の高い測定結果を提供できる堅牢な力覚センサが求められていることです。これは湿度や大きな温度変化だけでなく、耐衝撃性や耐振動性も非常に重要になってきています。さらに、ユーザーの関心はますます小型化しています。しかし同時に、これらの小型トランスデューサの性能には高い要求が課せられています。全体的に、要求事項は増加しています。HBMでは、衝撃試験や振動試験に必要なすべての試験機器と、電磁適合性試験のための認定試験所を社内に完備しており、開発エンジニアが直接アクセスできるという利点があります。

Markus Gräf

Team Lead Development Force Measurement（力計測　開発チームリーダー）

Markus Gräfは機械エンジニアで、2009年からHBKに勤務しています。キャリアの初期には、顧客固有の力変換器を開発しました。2013年以降は、力、圧力、変位、ひずみセンサーの開発チームを率い、力変換器の開発を続けています。

Thomas Kleckers

Product and Application Manager Force Sensors（力センサ　プロダクトおよびアプリケーション　マネージャー）

Thomas Kleckersは1992年からHBM（現在のHBK）に勤務しています。ストレインゲージの開発エンジニアを経て、2009年に力覚センサの製品責任者に就任しました。

市場動向は？

[Markus Gräf] 用途が多岐にわたるため、すべてにフィットする単一の市場やトレンドは存在せず、私たちはとにかく前進するだけだと考えています。そのため、私たちはさまざまなアプローチを追求しています。ロードマップはフレームワークを特定するものだが、そのプロセスの中で何度も修正される。ロードマップのためのインプット、顧客からのフィードバック、販売、市場調査、社内での議論で出てきたアイデアなどをミックスしたものです。しかし、アプリケーションでの観察やユーザーとの対話は特に重要です。さらに、アプリケーションでの観察やユーザーとの対話は特に重要です。

[Thomas Kleckers]お客様が力センサを使って何をしたいのかを理解することが不可欠であり、それによって適切な製品がどのようなものでなければならないのかを理解することができます。そのため、私たちはお客様の課題を製品の出発点と考えています。

HBMに在籍していた頃に、誤算があったのでしょうか？

[Both] いいえ

[Thomas Kleckers] もちろん、いくつかのアプローチは却下されました。しかし、（力の計測技術において）失敗と判明した製品を開発したことはまだありません。チームはお互いをコントロールし合い、プロジェクトが一定の状態になった時から、顧客のフィードバックが大きな役割を果たします。

[Markus Gräf] 主要なお客様は、より大きなプロジェクトの開発に携わっており、正式なリリース前に当社の製品をアプリケーションに組み込んでいます。もし彼らが不満を持っているならば、彼らのフィードバックは私たちの力センサを根本からより良いものにするのに役立ちます。

開発期間の短さと最速の市場投入を実現するにはどうすればいいのか？

The U10 ultra precision load cell can measure forces of up to 2.5 MN

[Markus Gräf] 私たちは実績のある開発者チームを活用しており、全員が明確な強みを持っています。近年、社内の問題は体系的に特定され、排除されています。また、開発と生産の連携を大幅に改善したことで、新シリーズをより早く立ち上げることができ、場合によっては生産と販売のリリースが重なることもあります。

[Thomas Kleckers] 開発、生産、試験、校正をダルムシュタットの一箇所で集中的に行うことで、高速プロセスがサポートされます。また、ストレインゲージ、プリント回路基板、スプリングエレメントなどのコンポーネントを部門を超えて使用できることもメリットです。しかし、当社のモジュラーシステムが最も価値のあるものであることがわかりました。このシステムのおかげで、新しい開発をポートフォリオの他の製品にも拡張することができます。このシステムは、お客様に様々なオプションを提供し、同じ納期でより良い品質を提供し、それは部品番号にも反映されています。モジュラーシステムは生産と開発を加速させ、顧客にも優しいシステムです。

[Markus Gräf] 理想的なポートフォリオは、品番数の多さが特徴ではありません。その代わり、無駄がなく、多機能であることが求められます。目的は、顧客が様々なアプリケーションを可能な限り簡単にカバーできるようにすることです。

顧客への親しみやすさは、技術革新と同じくらい重要になってきています。この点について、あなたはどのような取り組みをしていますか？

[Thomas Kleckers] テストエンジニアは増え続けるセンサに対応しなければならないため、すでに述べたように、私たちは幅広い構成オプション、適合するアクセサリー、そして様々なプラグアンドプレイソリューションを提供し、設置と試運転を管理しやすくしています。TEDSを使用すれば、アンプモジュールを調整する必要はありません。さらに、標準化されたインターフェースは、力の範囲を超えてますます重要になってきています。また、アプリケーションが災難にならないように、先を考え、数々のテストを実施しています。以上のことから、信頼性の高いセンサと正確な仕様を提供するために努力しています。それでもお客様に合ったセンサが見つからない場合は、弊社営業部がサポートいたしますので、お気軽にお問い合わせください。

[Markus Gräf] 迅速な修正を提供するために、他のチームも顧客の問題に関与していることがよくあります。私たちの目標はお客様を失望させることではありません。

C9C (and U9C) miniature force sensors are optionally available with a permanently connected inline amplifier, eliminating the need to adjust the electronics.

お客様に一定の品質を保証するために、力センサをどのようにテストしていますか？

[Thomas Kleckers]TC0、曲げモーメント、ヒステリシス、定格出力などの重要なパラメータは、すべての力変換器でテストされています。その他のパラメータでは100％の試験ができません。

[Markus Gräf]課題は、100％試験する必要がある特性を知り、それに合わせて生産試験を適応させることです。私たちのプロセスは、信頼性や技術データシートの仕様への準拠性を損なうことなく、試験要件がコスト最適化されるように最適化されています。私たちは、この点に細心の注意を払っています。さらに、品質部門では、開発があまりスムーズに進まなかったものに意図的に焦点を当てています。

[Thomas Kleckers] 何をテストすべきかは分かっています。実際には、結果は完全に満足のいくものとなっています。正しく使用すれば、HBMの力センサは何十年も問題なく、修理の必要もなく使用することができ、長期的には経済的にも利益を得ることができます

ところで・・・。

Thomas Kleckersは明らかに力測定のポートフォリオ全体を気に入っていますが、彼のお気に入りを挙げるとすれば、U10Mです。U9CとC9Cの小型力変換器は、信頼性と小型のフットプリントを兼ね備えているため、2位にランクインしています。

Markus Gräfはこのインタビューのためだけに育児休暇を利用しています。開発者として、彼はリファレンストランスデューサ、トリッキーな開発タスク、そしてThomas Kleckersとの共同開発による全体的な戦略開発タスクを好んでいます。