スマートフォースセンサは、内蔵のデジタル信号処理機能と産業用通信機能により、高精度な力測定データをリアルタイムで提供します。従来のアナログセンサとは異なり、より高品質な信号出力、迅速なシステム統合、および高度な診断機能を提供し、自動化製造やIndustry 4.0環境を支援します。
スマートフォースセンサは、ロボット、組立システム、品質管理、スマートファクトリーなどの用途で活用されており、プロセスの信頼性向上、ダウンタイムの削減、およびシステム統合の簡素化に貢献します。
主なメリット:
高精度で安定したデジタル力測定
オートメーションおよび制御システムへの容易な統合
リモート設定およびパラメータ設定
高度な診断機能と予知保全
アナログシステムと比較して優れたノイズ耐性
スマートフォースセンサは、より高度な接続性、効率性、拡張性を備えた産業用計測システムの構築を可能にします。
スマート力センサは、従来の力センサやロードセルで使用される微小なアナログ信号ではなく、デジタル通信を採用しています。
アナログシステムは電気ノイズの影響を受けやすく、外部の信号調整器（シグナルコンディショナ）を必要とすることが少なくありません。一方、スマートフォースセンサは、校正済みのデジタルデータを内部で処理し、PLCや産業用ネットワークへ直接送信できます。
これにより、より安定した測定、統合診断機能、リモート設定、そしてIndustry 4.0対応の自動化システムへの容易な統合が可能になります。
| 特徴 | アナログセンサ | IO-Linkスマートセンサ |
| 信号出力 | アナログ | デジタル処理 |
| 騒音耐性 | 下限 | 高 |
| 診断 | 限定: | 高度な |
| 設定 | Manual | ソフトウェアベース |
| 統合 | さらに複雑 | 簡素化 |
| 予知保全 | 限定: | さまざまなサポート: |
スマートフォースセンサを選定する際は、次の点をご検討ください。
必要な力測定レンジおよび過負荷容量
必要な測定精度および再現性
静的測定と動的測定の要件
使用環境条件（温度、振動、洗浄環境）
PLCおよび通信プロトコルとの互換性
適切なセンサを選定することで、測定精度、信頼性、およびシステム性能の向上を実現できます。
IO-Linkアンプモジュールは、線形化やデジタル温度補償により力測定の精度を向上させる多彩な機能を備えるとともに、HBKのセンサ健全性モニタリングによりプロセスの信頼性も高めます。温度データなどの追加情報も提供します。
サポートポイントは21個まで入力できます。あるいは、センサの特性曲線を多項式補間した係数を使用することもできます。いずれのアルゴリズムも校正証明書の最適な使用を目的として設計されています
ヒント:HBKを通じてセンサの校正をご注文いただくと、HBKが校正証明書のパラメータを入力します。この場合、センサはプラグアンド測定トランスデューサとして返却されます！
デジタル6次フィルタ（ベッセル型またはバターワース型）で、カットオフ周波数は自由に調整可能
リミットスイッチはIO-Linkの「スマートセンサプロファイル」に準拠した設計となっています。スイッチングレベルに加え、必要に応じてヒステリシスを設定することも可能です。いわゆる「ウィンドウモード」では、測定値が設定された力の範囲内、たとえば1 kN～1.8 kNの間にある場合にリミットスイッチを動作させることができます。両方のスイッチを無効にできます。
出力スイッチを常時1台搭載。結果は、デジタル出力スイッチでは、スイッチングポイントを超えた後、最大0.35 msという非常に短い遅延で結果が出力されます。
IO-Link通信を停止して測定データ送信を停止することができます。この場合、通常デジタル信号伝送に使用される回線を第2のデジタル出力スイッチに転用できます。
センサは、物理的限界を超えたとき（静的または動的過負荷、仕様を超える温度など）に警告を発します。
関連するセンサ特性は、センサメモリに保存されます。
アンプモジュールは、測定値と規定の制限値を継続的に比較し、限界を超えた場合には警告を送信します。これにより、是正措置を迅速に実施できます。40 kS/sという高いサンプリングレートにより、短い過負荷ピークでも確実に検出し、警告を発します。
すべての統計関数は40 kS/sのサンプリングレートで評価されます。これにより、力信号が速い場合でも、正確な最小/最大値を確保できます。
重要な機能は、センサ内の温度測定の統合です。これにより、追加の温度センサを用いることなく、プロセスの温度を取得できます。この機能は、インラインアンプを使用するセンサでは利用できません。
IO-Link搭載のHBK力トランスデューサは、内部サンプリングレート40 kHzで動作し、IO-Linkエコシステムで最速のデータレートを提供するCOM3規格に対応しています。当社のセンサのサイクル時間は1 ms未満です。設定のサイクル時間は、IO-Linkマスターとその構成によって異なります。
HBKは、IO-Linkエコシステムで最速のデータレートを提供するCOM3規格を採用しています。このモジュールは内部で40 kHzの高いサンプリングレートで動作し、高速な力信号でもピーク検出が正確に機能します。
重要な点は2つあります:
内部帯域幅は40 kHzであることに注意してください。ピーク検出ははるかに高速に測定できます。
IO-Linkは、あらゆるフィールドバスシステムに対応可能な、優れたコスト効率の高いインターフェースです。時間を節約できる統合プロセスを可能にし、配線コストを抑えた運用にも活用できます。IO-Linkデバイスをフィールドバス環境に簡単かつ迅速に統合できることも、このインターフェースの大きな利点です。
HBKセンサなどのIO-Linkデバイスをフィールドレベルにリンクするゲートウェイは、いわゆるIO-Linkマスタです。IO-Linkマスタは、既存のすべてのフィールドバスシステムで使用できます。つまり、IO-Linkセンサとアクチュエータは、すべてのフィールドバスプラットフォームで使用できます。
センサとIO-Linkマスターの接続には、シールドなしのM12標準センサケーブルを使用します。この1本のケーブルでデータ伝送と電圧供給の両方に対応し、柔軟性に優れています。そのため、非常に小さな力を測定するセンサを使用する場合でも、測定点の機械的特性に影響を与えません。
前述したように、IO-Link接続ケーブルにはシールドがなく、センサとIO-Linkマスタのハウジングの両方がガルバニック絶縁されています。センサハウジングとIO-Linkマスタハウジングで電位が異なる場合、測定に影響を与える可能性のあるシールドには電流が流れません。
はい、可能です。新世代の力測定ツールにおいても、HBKは従来製品と同様の校正サービスを提供しており、トレーサブルな測定を保証します。ISO 9001などの品質規格の要件も、制約なく満たすことができます。
HBKの校正ラボは、ISO 17025規格に基づき認定されています。つまり、HBKの校正サービスは、ISO 9001のような品質基準の主要な要件である国家標準へのトレーサビリティに関するすべての要件を満たデジタルセンサの校正プロセスは、従来のロードセルと同じで、同じ校正治具や標準器が使用されます。その結果、デジタルセンサの校正装置の精度の高さをお客様に提供することができます。
校正手順は次のとおりです。
a最初のステップは、センサに保存された線形化（サポートポイントまたは三次多項式の係数）のすべてのデータを読み出します。このデータは安全に外部に保存されています。
b.この後、線形化データはすべて削除されます。直線性誤差の補正なしでセンサが動作するようになりました。
cセンサに異なる負荷ステップを適用し、その結果をセンサのメモリに保存します。センサが直線性補正で作動するようになりました。
その結果、線形誤差を能動的に補正する、プラグ＆プレイ対応のセンサを入手できます。測定不確かさの計算は、システム全体で有効です。
作業標準校正サービスもご利用いただけます。
コスト削減、簡単かつ迅速な設定、現場レベルまでのコミュニケーションなど、さまざまなメリットがあります。
多くの場合、IO-Link技術搭載センサを選択する最も大きな理由は、コスト削減です。IO-Linkテクノロジの最も重要な利点は次のとおりです。
精度の向上は、ますます厳しくなる製品品質要件への対応に役立ちます。さらに、HBKのIO-Link力センサは、すでに高い評価を得ている従来のHBK製品よりもさらに信頼性が向上しています。
HBKのスマート力トランスデューサは、測定精度を向上させます。
センサの線形化アルゴリズムは、デジタルセンサの精度を向上させます。特に校正を発注する場合は、精度が向上します。アンプモジュール内蔵センサ（U10M、U10F、C10、U2B、C2）はデジタル温度補償機能も搭載されています。力測定の不確かさに大きく影響する要因の一つであるゼロ点の温度影響は、従来の受動型センサに比べてわずか半分に抑えられています。アナログ信号を伝送するケーブルがないため、電磁界の影響を最小限に抑えます。HBKは、高分解能の低騒音アンプモジュールを採用。
スマートフォースセンサは高精度な測定ツールです。特に、温度変動の大きい産業環境や広い測定範囲が求められる場合でも、優れた精度を発揮します。
アンプを統合しても、センサの機械的な堅牢性は変わりません。温度範囲は従来のセンサよりも低くなっています。データシートを参照してください。
HBKでは、すべての製品に衝撃試験と振動試験を実施しています。統合電子回路に関しては妥協はありません。耐衝撃性および耐振動性は従来のセンサと同等であり、関連するIEC規格に基づき試験されています。保護等級についても同様です。インラインアンプは保護等級IP67を達成しており、アンプ内蔵の力トランスデューサも同様です。このレベルの保護を維持するためには、適切なケーブルをセンサに接続する必要があることにご注意ください。
温度については、電子部品の特性によりセンサが制限されます。温度範囲は60°Cに制限されており、従来型の85°Cに比べて狭くなっています。
This will bring together HBM, Brüel & Kjær, nCode, ReliaSoft, MicroStrain and Discom brands, helping you innovate faster for a cleaner, healthier, and more productive world.
