高荷重環境で、数gレベルの力変化を検出できていますか?

 ~100Nの荷重を、高分解能 (20mN) で見える化実装・評価工程に対応 ー 

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力計測は、製品材料の特性評価、耐久性試験、品質確認など、多くの分野で不可欠な技術です。
 
 近年のメカトロニクス、半導体プロセス、精密加工、医療・バイオメカニクスといった最先端の研究・開発では、従来の荷重センサでは検知が難しかった、微小な力から実使用環境下で作用する実荷重まで、幅広い力の観測・監視が求められています。設計上「かかっているはずの力」、プロセス中に「かけてはいけない力」「意図せずかかってしまう力」であることが多く、理論計算やCAE、経験則だけでは不十分な領域と考えられ、実際に、わずかな力がどのように作用しているかを“実測データ”として裏付けることが、装置性能・信頼性などを左右します

1.このような課題に直面していませんか?


 ● 装置剛性を落とさずに微細な反力や加工力を測定したい
 ● 力の繰り返し測定で、安心・安定した値を計測したい
 ● 加工による器具の摩耗や欠けなどの異常検知を事前に検出したい

 

仮に、”20mN”という わずかなな力を重さで例えると、

”約 2 g” で、1円玉2枚相当になります

 

 100Nなどの範囲の中で、このわずかな力を捉える(見る)場合、剛性を維持しながら力を測定できるような高分解能の荷重センサが必要となります

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 THKプレシジョンは、µN〜mN領域の検知・測定に特化したフォースセンサ技術で、プロセスの最適化と設計開発の高度化を支援します

2.様々な用途例


 ● 精密加工・切削・研削工程における切削力やバイト交換時のモニタリング
 ● プレス・圧入・締結工程の押圧力・反力管理
 ● 製造装置・評価装置における推力・反力の連続測定
 ● 押圧・硬さ試験・強度試験などの荷重評価・品質管理
 ● 摩擦力・摺動力の測定による機構部品の評価
 ● ステージと高剛性センサによるサブミクロン動作時の切削力観察

 

高感度センサは、これまで埋もれていて見えなかった、”わずかな力”を可視化することで、研究段階から装置化・量産機開発前までの理論と現実のギャップを埋めるソリューションを提供できると考えます

3.使用方法


 専用の「センサアンプ」に直接接続して、力に比例して出力される電圧値(0~+10V)を測定します

(電圧測定機器はお客様にてご用意ください)

<高剛性センサと機械加工用防水ピエゾステージの組み合わせ例>

4.製品ラインナップ


別途:最小20μNの超高感度センサ製品もございます



µNレベルの微小な違いを捉える”微小力センサ”に対し、

高剛性センサ”は、剛性を維持しながら、高感度に力を測定する用途に最適

 

※測定レンジや感度、形状変更などカスタマイズもご相談ください

 

  1軸検知 タイプ

型番 検知方向 測定レンジ 感度 繰り返し精度 センシング原理 質量
FS1H-100NH 水平検知 0 ~ 100N (≒10kgf)

20mN

(≒2gf)

±20mN

(≒±2gf)

静電容量式 3kg
FS1H-100NV 垂直検知
  2軸検知 タイプ

型番 検知方向 測定レンジ 感度 繰り返し精度 センシング原理 質量
FS2H-100NH 水平・水平 0 ~ 100N (≒10kgf)

20mN

(≒2gf)

±20mN

(≒±2gf)

静電容量式 4.5kg
FS2H-100NV 水平・垂直
  センサアンプ

荷重センサとの接続


型番 検知方式 出力電圧 外形寸法 質量 電源・消費電力

FSA201CL

FSA202CL

静電容量式用 0  ~  +10V

74.5(W) ×

287(D) ×

120(H) mm

約2kg

AC100~120V,

50/60Hz,

30VA

5.よくあるご質問(Q&A)


Q1:感度校正や電圧と力の関係について

  A:納入時に感度係数書(N/V)をお渡ししています。出荷前に、設置向きや荷重に合わせ、お客様のジグをお借りしたり、基準分銅を用いて感度校正を行います。

 

 

Q2:高剛性センサの応答性について

  A:精密な加工やプレスなどの力測定に使える様な構造設計にしていますので、製品にもよりますが、比較的高い応答性を実現しています。無負荷時と負荷時の共振周波数はあまり変わらず、安定した荷重検知が可能です。

 

 

Q3:高精度ステージとの組み合わせについて

  A:弊社の高精度ピエゾステージなどを組み合わせることで、サブミクロン動作中に起きている距離と数十mNの力の関係をアナログ電圧で可視化することができます。

 

 

 Q4:センサをひずみゲージタイプにするカスタマイズや特注仕様について

  A:多くのカスタマイズ対応を行っておりますので、過去の対応例も含めて、必要な計測レンジ、軸数、特殊環境など、ご要望を承ってご提案しております。 

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