特にロボット工学や産業オートメーションのアプリケーションにおけるテクノロジーは、急速に進歩し続けています。信頼性が高く正確なセンシング システムに対する需要もそれに応じて高まっています。この記事では、圧力と力の感知に関する Honeywell の革新的なソリューションのポートフォリオを紹介します。
力感知
HoneywellのFMA力感知ソリューションは、既存の物理的なスイッチング メカニズムよりも優れた圧電抵抗素子に基づいています。これをキャリブレーション、温度補正、直接的な機械的結合と組み合わせることで、センサーの寿命全体にわたって安定した精度が得られます。さらに、パッケージサイズが小さいため、これらのセンサーは、市場が要求するコンパクトな製品設計に簡単に組み込むことができます。
圧力センシング
増幅基本圧力 (ABP) シリーズの圧力センサーは、空気または流体ラインの圧力を測定するのに役立ちます。これらのセンサーは、精度のための全誤差帯域測定を備え、環境の考慮やその他のパラメータを含む包括的な測定機能を備えています。また、誤差定格はフルスケールでわずか ∓1.5%、フルスケールBFSLで ∓0.25% と非常に正確です。
一般的なパフォーマンス特性
これらのセンサーからのデジタル出力により、データのワイヤレス送信が可能になり、かさばるケーブルアセンブリや配線が不要になります。自己完結型設計により、汚染物質の侵入に耐性があり、ほぼあらゆる過酷な環境で使用できます。ライフサイクルの観点から見ると、これらのセンサーは少なくとも100万サイクルを保証します。
今日のロボット工学技術は複雑さと性能が増しており、より信頼性が高く正確なセンシング システムの必要性が高まっています。今日では、これまで以上に多くのシステムが閉ループ制御を採用しており、よりデータ主導でエラーのない操作により、より厳密なシステム応答を実現しています。そして、世界的パンデミックがまだ続いている中、ロボット工学と完全な自律性を活用することで、フィードバック システムの信頼性と効率性がさらに重視されるようになります。この記事では、ハネウェルのロボット アプリケーション向け圧力および力ソリューション ポートフォリオ、特に梱包や倉庫作業に使用する場合のソリューションについて説明し、それがどのように精度と信頼性の向上をもたらすかを説明します。
ハネウェルのセンサーは信頼性と高精度を提供します
従来、モーション制御プラットフォームのフィードバックには物理的なスイッチング メカニズムが使用されてきました。これらの方法論の最大の欠点の1つは、長期的な疲労であり、通常は時間の経過とともに精度や機能が低下します。
HoneywellのFMA力センサー ( 図1 を参照) は、この問題に対処するために特別に開発されました。このセンサーは、アイテムにかかる力を識別して安全かつ正確に把持できるようにするためにロボット グリッパーに組み込むことができます。FMAシリーズの力センサは、圧電抵抗素子、キャリブレーション、温度補正、およびチューブ、膜、プランジャーなどの直接的な機械的結合により、信頼性の高い機械的インターフェースを備え、長期にわたる再現性のあるパフォーマンスを実現します。疲労は読み取り値に影響を与えないため、スプリングなどの他の同様のセンサーと比較してダウンタイムが短縮され、生産性が向上します。
図1: Honeywell FMAフォースセンサー
温度補償について言えば、増幅基本圧力 (ABP) シリーズの圧力センサー (通常は制御、電力、潤滑用のライン内の空気または流体の圧力を測定するために使用) は、補償された温度範囲にわたってより包括的なパフォーマンス測定を提供します。ほとんどのセンシング プラットフォームは、環境の考慮やその他のパラメータを含まない精度仕様を宣伝していますが、ABPシリーズには、合計誤差帯域 (TEB) と呼ばれる、すべてを網羅した単一の精度仕様が含まれています。この仕様は、センサーが経験する可能性のある最悪の誤差であり、このシリーズでは、業界をリードする ±1.5% フルスケールと ±0.25% フルスケールのベストフィット直線 (BFSL) です。図2 は、BFSLとTEBの違いを示すとともに、全補償圧力範囲にわたるTEBも示しています。この完全に特性化された出力と精度により、各センサーと構成のテストとキャリブレーションが最小限に抑えられ、製造コストが削減され、システム間のばらつきが改善されます。また、部品間のばらつきが最小限に抑えられるため、センサーの交換の柔軟性も高まります。
図2: ABPシリーズの圧力センサーの精度の視覚的なデモンストレーション (左の画像はBFSLとTEBを比較し、右の画像はアナログ バージョンの出力範囲にわたるTEBを示しています)
ABPシリーズはボードレベルの構成をサポートしていますが、パッケージ化された圧力トランスデューサのメディア分離圧力 (MIP) シリーズ ( 図3 を参照) は、コンパクトなステンレス鋼の密閉構造で耐久性の高い測定を提供します。このセンサーは、広範囲の過酷な環境向けに設計されており、ABPシリーズと同様に、最大TEBの優れた性能を備えています。 ± 0.75%フルスケール ±–40˚C ～ 125˚Cの温度範囲全体で0.15% フルスケールBFSL。耐久性に優れているため、電磁場が存在する場合でも確実に動作し、内部シールを使用せずにほぼすべての種類の液体およびガス媒体をサポートします。幅広い用途と動作環境には、産業用ポンプ、HVACシステム、油圧、輸送、医療システムが含まれます。
図3: MIPシリーズの圧力トランスデューサー
FMA、ABP、MIPシリーズデバイスのさらなる利点
梱包ロボットなどのアプリケーションでは、信頼性と精度の向上によって大きなメリットが得られますが、考慮すべき他の特性も数多くあります。
たとえば、FMAマイクロ フォース センサーは非常にコンパクトなフットプリント (4.5 × 5 × 2.15 mm) で提供されるため、グリップ アセンブリなどのスペースが限られた構成に役立ちます。また、デジタル出力 (I2CまたはSPI) により、設計者はコントローラにワイヤレス伝送を組み込むことができ、かさばるケーブルアセンブリや配線が不要になります。ワイヤレス伝送に加えて、デジタル インターフェイスにより、大幅な再設計を必要とせずに、センサーをカスタム回路に直接接続したり、組み込み処理にインターフェイスしたりすることもできます。また、診断機能により、内部の短絡や断線を検出してセンサーが正しく動作しているかどうかをユーザーが判断できるため、システム エラーや障害の解決に大きく役立ちます。力センサーは、精度と再現性に影響を与えることなく、力範囲の最大3倍まで耐えることができます (通常の動作範囲内)。
ABP圧力センサーは、柔軟なカスタム接続とIoT対応インターフェースを可能にするデジタル インターフェース (24ビットI2CまたはSPI) も提供します。また、このシリーズは、乾燥ガスと液体媒体の両方をサポートする非常に幅広い圧力範囲と機械的インターフェースを提供します。これにより、さまざまなオプションが提供され、アプリケーションの範囲と精度の要件に合わせて特別に設計できるようになります。さらに、超低消費電力（1 Hzの測定周波数で平均電力がわずか0.01 mW）なので、電力が制限されたシステムに役立ちます。
また、MIPセンサーは、長期安定性、絶縁抵抗と誘電強度、外部凍結融解耐性、優れたEMC性能などの注目すべき機能を備えており、ほぼあらゆる過酷な使用環境で動作できます。デザイナーにとって信頼できる選択肢を提供すると同時に、大きな価値も提供します。複数の構成が可能であるため、事前にNREやツール料金を支払うことなく、アプリケーションで柔軟に使用できます。また、重要なアプリケーションでは、オンボード診断によって内部および外部の障害モードを特定できます。
上記の機能に加えて、これらの各シリーズのセンサーは、サイクリングに関して長い寿命を備えています。FMAおよびABPセンサーは少なくとも100万サイクルを保証し、MIPデバイスは1,000万を超える圧力サイクルを提供できます。
アプリケーション、例、参考資料
これらのセンサーをアプリケーションに組み込む方法についての追加情報とサポートを必要とする設計者向けに、Honeywellは、インストール、デジタル/アナログ インターフェイス、センサーの選択、環境変数に関するガイダンス、キャリブレーションと診断機能/方程式、疑似コード スニペット、その他多くの機能の活用方法に関するドキュメントを提供しています。
たとえば、図4 は、補正機能付きの自動ゼロ調整ルーチンを実装する方法を示すABPシリーズのセンサーのフローチャートを示しています。これは、自動ゼロ調整に関する技術ノートから抜粋したものです。また、大きなオフセットを含むアプリケーションの場合、このルーチンの前後を説明する実際のデータもいくつか表示されます。
図4: ABP圧力センサの自動ゼロ校正ルーチンと前 (左)/後 (右) の比較
FMAセンサーについては、電気的および機械的な統合プロセスの両方を支援する技術文書が多数存在します。Microforceセンサー カップリングのテクニカル ノートでは、一般的なカップリングと取り付けの問題に関する注意事項、およびそれらをサポートするための例と方程式など、センサーをシステムの他の部分に機械的に結合する最適な方法について説明します。図5 は、このセンサーの最適な配置を視覚的に示しています。
図5: FMA力センサの最適な配置図
ABPセンサーやFMAセンサーと同様に、MIPセンサーにも、MIPセンサーを使用してシステム圧力の継続的な監視とフィードバックを提供する方法を説明したアプリケーション ノートなど、カスタム構成に簡単に統合できるようにするためのサポート ドキュメントが多数あります (図6)。以下の例では、センサーの読み取り値を使用して、蒸発器とコンプレッサーの出口の読み取り値を提供しながら、冷媒の流れを制御および調整します。
図6: MIP圧力センサーのHVAC実装
結論として、特に世界的パンデミックなどの特殊な状況下では、生産と運用がロボット工学にますます依存するようになり、産業オートメーション業界では、より信頼性が高く、より高精度なシステムに対するニーズが高まっています。信頼性が高いと、通常、システムの寿命が長くなり、メンテナンスの手間が減ります。一方、精度が高いと、より効率的で堅牢な操作が可能になります。Honeywellの圧力および力感知プラットフォームは、これらのニーズを満たすために特別に開発されており、アイデアの構想から機械的な統合まで、設計の実装に役立つ多くのサポート ドキュメントを参照できます。これらのセンシング プラットフォームがシステム設計にどのようなメリットをもたらすかを今すぐご確認ください。
関連商品を見る
関連商品を見る
関連商品を見る
関連商品を見る
関連商品を見る