フォースゲージ – metoree本番管理

フォースゲージとは

フォースゲージ

フォースゲージとは、測定対象に作用する圧縮力や張力を測定する機器です。

ハンディタイプが主流で、電源の必要がないアナログ式のフォースゲージと、正確に数値を読むことができるデジタル式のフォースゲージがあります。デジタルタイプは、パソコンなどに接続しながら測定し、データの記録や解析に使うことができます。

測定方法は、手にもって測定対象に引掛ける、または押し当てることで測定する方法と、フォースゲージ用のスタンドに取り付けて測定する方法の2通りです。

フォースゲージの使用用途は、産業用機械・混相容器・食品・衣類・医薬品・スポーツ用品など多岐に渡ります。製品の品質の保証や、測定対象の物性を調査する際に使用されます。

フォースゲージの具体的な使用用途は以下の通りです。

フォースゲージで測定できる数値として、以下が挙げられます。

使用用途に応じて、定格容量・対応する物理量・耐久年数を考慮し、フォースゲージを選定する必要があります。

フォースゲージは、アナログ式・デジタル式・スタンド使用の3つに分けられます。

アナログ式フォースゲージは、測定用のばねの変位を機械式に指示する方式です。測定対象に引っ掛けるためのラック、または押し当てるための工具が付属します。電源が不要で、手軽に力を測定できることが特徴です。

デジタル式フォースゲージは、測定用のロードセル、及び測定対象に取り付けるための工具などで構成されます。測定対象が力によって変形し、変形によるロードセルの電気抵抗などの変化を計測して、力を検出する方式です。

パソコンにデータを保存し、解析できる機種もあります。測定する対象物によっては、ロードセルが本体と分離したタイプも使われます。

フォースゲージが取り付け可能なスタンドを使用することにより、正確な弾力や破壊時の応力を測定する方式です。スタンドには、往復試験が可能な機種もあり、疲労強度を測定することもできます。

フォースゲージは、測定値を「力」のSI単位「N」ニュートンで表示します。フォースゲージの容量により、「mN」「kN」が使われる場合もあります。

SI単位施行以前には「kgf」が使われていましたが、計量法の改定により1999年10月以降、日本国内では使用できません。

アナログタイプのフォースゲージは、安価で壊れにくく、電源が不要という特徴があり、おおよそ3万円台からあります。　デジタル出力を有する機種は、ソフトウェアによりPCとの接続が可能です。日本製で約6万円台からで、高機能な製品では10万円を超えるものもあります。

約1kNまでの容量のデジタルフォースゲージでは、機種ごとによる価格差は、主に機能の差で、容量の違いによる差はあまりないと言えます。近年では、安価な外国製品もネット販売等で出回っている状態です。

アタッチメントの価格は、機種形状によってさまざまですが、生産量が少ないためか、見た目の印象よりも高価と感じるものが多いと言えます。スタンドは手動タイプが5万円台から、電動タイプで20万円台からあります。

フォースゲージには、標準付属品としていくつかの測定用アタッチメントが同梱されています。　同梱されているのは、引張測定用のフックが1種類、押し試験用に形状が違う押し治具が数個、作用点を延長するための延長棒などです。

製品付属のアタッチメントは、測定用途に合わないことが多々あります。特に引張測定では、測定物を掴むことができないため、測定用途に合わせたチャック・バイス・グリップ等の掴み具が、オプションで用意されています。選定には　測定物の形状・表面の滑りやすさ・耐荷重などを考慮します。　

圧縮力測定では、平面や球状など形状の違い・圧縮面の大きさ・金属や樹脂など硬さの違いなどから、アタッチメントを選択します。また、剥離試験・摩擦計測・3点曲げ試験などの専用用途のアタッチメントが用意されています。

参考文献
https://www.monotaro.com/s/pages/productinfo/force_gauge/
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsmbe/49/1/49_1_245/_pdf
https://www.meti.go.jp/policy/economy/hyojun/techno_infra/11_gaiyou_tani3.html
https://kakaku.com/