製品導入事例

力や荷重を見える化する重量センサー。
自動車、ロボットなど導入事例

荷重や質量は、物質の特性や動きを知る上で基本的で重要な要素でありながら、シンプルに安く、手軽に数値化できる技術はほぼ皆無。直接的に検出できるものと言えばロードセルや電磁平衡式センサがある程度で、それ以外は変位量から計算したりと簡単ではありません。
そんななかマルサン・ネーム(神奈川県横浜市、森 征二社長)は、感圧センサ技術を応用して荷重や質量を数値化できる「重量センサ」を開発。1個3000円程度の低価格で、開発したばかりにも関わらず、自動車やロボットなど多方面で採用が進んでいます。今回はそんな重量センサとその活用例について話を聞きました。

1円玉サイズで荷重や質量を測れる重量センサ。
自動車、ロボット、機械メーカーなど強い関心

技術部 福原 政彦 氏
今回の「重量センサ」は、直径20㎜・厚さ1㎜程度の1円玉とほぼ同サイズの超小型・薄型で、1/25~1/100の分解能で荷重や質量を測定できます。力の量を測定できる感圧センサの技術を進化させ、クリープやヒステリシスを独自技術によって極限まで減らし、定量的な測定を実現しています。筐体はオールステンレスで、500万回と強い耐久性で屋内外問わず使えるという製品です。
昨年の発売開始以来、自動車メーカーをはじめ、介護ロボットを開発しているロボットメーカーや機械・設備メーカーなど非常に多くのお問い合わせをいただいている状況です。

【導入事例その1】 
介護ロボット開発における荷重測定を使った力の制御

重量センサ ダイヤフラムタイプ
靴中敷シートタイプ(近日発売予定)
圧力分布画像
介護ロボットの開発現場の例で言うと、介護の現場では人を支えるための微妙な力加減が求められます。そのためにはまず、ある部分にどれだけの荷重がかかっているかを検出し、それに対して適切な力を出すように制御しなければなりません。 その荷重を検出するための第一候補として上がったのがロードセルですが、1個あたり数万円~数十万円と高額で、その会社では製品への組込みには使えないという判断になりました。そこで、1/1000や1/10000といったロードセルほどの高分解能ではないものの、3000円~使えるということで白羽の矢が立ったのが当社の重量センサでした。小型・薄型というのも非常に好評で、機器への組込みに最適だということで採用していただくことができました。

これに似た例で、イスの座面にかかる圧力を測りたいというメーカーでも使っていただいています。こちらでは座った時の座面への圧力のかかり具合によって表面の材質や加工を変える、またはデザイン自体を変えて座り心地や耐久性を改善したいという要望を持っていました。面の圧力検出にはシート状の測定ツールがありますが、それだと圧力分布と大まかなデータは取れても、具体的な数値データが取れないという課題がありました。

それに対し、重量センサは面上に敷き詰めることによって特定箇所の定量データを取ることができます。数を使ってもそれほど大きなコスト負担にならず、その点も非常に喜ばれました。

【導入事例その2】 
液面センサの代替。重量測定によるタンク内の液量管理

タンクの残量管理の導入例
別の例では、タンク内の液体の残量を管理するために使いたいというお客様がいました。通常こうした量の管理は、液面までの距離をレーザーで測り、そこから残量を計算して検出するレーザー式の液面センサがよく使われます。ほかにもタンクそのものにメカニカルな機構を取り付けて一定量があるかないかを検出するような方式もあります。しかしながら、いずれの装置も残量を管理するには高額で大規模なシステムです。
このお客様は「そもそもタンクとその内容量の重さが測れれば、それが一番正確でラクなはずだ」と言い、タンクの下部に重量センサを取りつけ、数値データで残量管理を行っています。
また、粉体を圧力検値で計ることも可能です。

また食品業界では「内容量の正確さ」は品質に関わる重要な事項です。ある食品製造工場では内容量の管理に、超高速で測定できるロードセルの何十倍もの分解能を持つ電磁平衡式センサを使った重量チェッカーと、重量センサをベースにカスタムして作った「簡易重量チェッカー」を併用し、Wチェックに使っています。あくまで簡易重量センサは補助的な役割ですが、食の安全、衛生管理が厳しくなっているなかで非常に役立っていると評価いただいています。

センサ単体、プローブ、簡易測定器など必要に応じた形で納品。
グラムからトンまで検出範囲のカスタムも可

重量センサ
導入キット
いずれのお客様の採用事例も重量センサ単体だけでなく、センサモジュールとして、ケーブルを装着したプローブとして、表示器やデータロガーと一緒になった簡易測定器としてなど利用形態はさまざま。当社としてもご要望に応じた形にして提供することができます。
標準品では1/25~1/100の分解能で100gと500gまでの荷重・力を測定できるタイプを提供していますが、実際にお使いいただいている方からはt(トン)単位で測定できるものや数百kgといった要望や指定をされることが多くあります。ステンレスの厚みを変えることで検出範囲を調整でき、カスタマイズでの対応も可能です。

今回挙げた以外にも、靴底の中敷シートに重量センサを敷き詰めて歩いた時の圧力分布を測り、さらにはそれを時系列で測ることによって足にどれくらいの衝撃がかかるかの数値データにしたいといった義足を作る際のデータ収集のために採用していただいた例や、美容分野で肌年齢を測る時、その押し圧を数値化するのに使えないかといった美容機器メーカーからのお問い合わせなど、業界問わずさまざまな声がかかっています。
荷重や質量は基本的なデータだからこそ応用できる範囲が広く、それを簡単に測りたいというニーズはたくさんあるはずです。そうした要望に対して、お応えしていきたいと思っています。