フォースセンサ FORCE SENSOR INDEX 微小力センサ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ P92~ 高荷重センサ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ P94~ センサアンプ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ P96~ MICRO FORCE SENSOR HIGH LOAD SENSOR SENSOR AMPLIFIER 88 89 フォースセンサ FORCE SENSOR フォースセンサ For delivery time and prices, please refer to P6 P6 FORCE SENSOR 納期、価格についてはこちらを参照ください。 微小力センサ MICRO FORCE SENSOR ／ 高荷重センサ HIGH LOAD SENSOR ／ センサアンプ SENSOR AMPLIFIER ・針先の 刺力 Puncture force of a needle point ・光ファイバと機能デバイスの 接触力検知 Contact detection between fiber optics and functional device マイクロアクチュエータ等の推力測定 Measurement of thrust force of microactuator, etc. ・微小力試験片の引っ張り・圧縮・屈曲力 ・精密加工時の切削・研削力測定 ・接触子の微小力押圧荷重の管理 ・バイト刃先とワークの接触検知 ・微小摩擦力・推力モニタ ・押圧・硬さ管理 Pull, compression or bending forces of micro force detection test piece Management of micro pressing force load of a contact Contact detection between a tool and work Micro friction force and thrust force monitoring スプリングプローブのバネ圧テスト測定 Test measurement of spring pressure of a spring probe Measurement of cutting and grinding forces in precision machining ・推力・反力モニタ Thrust force and reaction force monitoring ・製造過程の強度試験 Strength test in manufacturing process Pressure and hardness management 半導体デバイスのプロ−ビング接触検知 Probing contact sensing of a semiconductor device ①刃先接触荷重の測定 ・ 『高荷重センサ』の上に『位置決めステージ』を搭載した構成です。 ・位置決めステージを、0.5μm・1.5μm・2.5μm・・・ と順次前進させ、回転するワークにバイト刃先が 接触したときの切削荷重を測定しています。 旋盤主軸 ダイヤモンドバイト ワーク 微小デバイスの引っ張り・圧縮力測定 Measurement of pull and compression forces of a micro device 押圧荷重の管理 Management of pressure load 光ファイバとデバイスの接触力モニタ Monitoring between fiber optics and functional device 1.5μm 0.5μm 位置決め ステージ 力センサ ②切削抵抗の測定 ・ダイヤモンドバイトをワークの中心方向に送り、 正面旋削加工を行ったときの切削力を測定しています。 ・ダイヤモンドバイトが受ける力をセンサで検出し、 切削開始点・終了点および切削中の力を捉えています。 0.1N 加工開始 ②Measurement of cutting resistance ・The cutting force is measured after the diamond tool is fed toward the work center for face turning. ・The force received by the diamond tool is detected by the sensor. The force from cutting start point to end point is captured. 90 3.5μm 2.5μm ①Measurement of tool contact load ・ A positioning stage is loaded over High Load Sensor. ・The cutting load is measured when the positioning stage is advanced by 0.5μm, 1.5μm and 2.5μm successively and the tool tip contacts with the rotating work. 4.5μm 5.5μm 0.2N 加工開始 加工終了 （切削中） 加工終了 91 センサアンプ Contact detection of probing device 用途 Applications SENSOR AMPLIFIER ・プロ−ビングの接触検知 測定レンジ：100N 高荷重センサ 用途 Applications 高荷重センサ High Load Sensor HIGH LOAD SENSOR 分解能：20μN 微小力センサ MICRO FORCE SENSOR 微小力センサ Micro Force Sensor 微小力センサ MICRO FORCE SENSOR For delivery time and prices, please refer to P6 P6 ■特徴［Features］ 機構原理イメージ 弾性ヒンジガイドで支持された検知部に微小力が与えられたときの 変位量を、高分解能の静電容量センサで測定します。 荷重検知部の形状は、取り付ける部品（プローブなど）に あわせた形状で設計いたします。 Displacement under a micro force on the sensing parts supported by an elastic hinge guide is measured by a high-resolution capacitance sensor. It can be customized the shape of the load sensing part in accordance with a part to be mounted (a probe, etc.). 検出原理イメージ 荷重検知部の形状例 Shape examples of sensing part 静電容量式変位センサ プローブ Capacitance type displacemnet sensor FS1M Probe スタイラス Stylus 薄板保持 Holding thin sheet Gap Micro force 18 FS1M-1N FS1M-5N Sensor Cable (2m) 40 16 8 Cable Length 2m Sensor Cable ( Ground Cable ) 19 13 4 φ4 H7 + 0.012 Depth 10 -0 4 Example 2 Example 3 16 8 12 20 2-M3 Depth 5 32 Example 1 Fixed end 4.5 Ground Cable (2m) Customization Besides the standard product indicated in the left page, we also respond to individual requirements, e.g. customized body shapes and measurement range. We are ready to provide proposals for device integration, etc. suited for your applications and purposes. 34 35 Hexgon Socket Screw (flat point type) カスタム対応 左ページの標準品以外にも、本体形状や測定レンジ幅を変更する個別要求にも対応いたします。 装置組み込みをはじめ、用途・目的に適応したご提案をいたします。 25 5 2-Sensor Position Adjustment Screws 6 16 2-M3 Depth 5 ●外形寸法：18×68×32mm ●測定レンジ：0∼10mN ●分解能：20μN ●外形寸法：32×48×12mm ●測定レンジ：0∼5N ●分解能：1mN ●外形寸法：10×71×22mm ●測定レンジ：0∼500mN ●分解能：100μN 16 5 10 ピエゾステージとの組み合わせ ●図中の色付き部分が押圧力の検知部（検知面）です。 ・ Colored sections in the figures above are the pressure force sensing parts (sensing surfaces). Combination with Piezo Stage ピエゾステージで微小力センサ部全体を 上下に精密移動できます。 ●矢印の方向の力に比例した信号を出力します。 ※逆方向の力の検出も対応可能です。ご相談ください。 The entire micro force sensor part can be precisely moved up/down by the Piezo Stage. ・ Signals are output in proportion to the force in the arrow direction. ＊The force in the opposite direction can also be detected. Please feel free to ask us. ●鉛直方向以外の横向き設置も適用できます。 ・ Lateral installation is possible not just in the vertical installation. 精密昇降ピエゾステージ 型番 Model No. 測定レンジ Measurement range 分解能 Resolution 繰り返し精度 Repeatability FS1M-0.1N FS1M-1N FS1M-5N 0∼100mN （≒10gf） 0∼1N （≒100gf） 0∼5N （≒500gf） 20μN （≒2mgf） 0.1mN（≒10mgf） 0.5mN（≒50mgf） ±20μN リニアリティ Linearity 剛性 Stiffness 共振周波数（0g時）Resonant frequency at 0g 343μm/N 156Hz 本体材質 Body material 50μm/N 9.9μm/N 185Hz 400Hz 静電容量式変位センサ Capacitive displacemnet sensor 100g 40g アルミ Aluminum 微小力センサ Micro force sensor ±0.5mN ±1% 内蔵センサ Built-in sensor 本体質量 Weight ±0.1mN Piezo Stage for precision elevation 40g センサアンプFSA μNやmNほどの微小な荷重は、サブミクロンからナノメートルの わずかな変位動作を伴いながら測定する場合が多くあります。 例えば、 「針先が試料表面に接触するまでの近接アプローチ」 「微小な力を荷重制御しながら微細に位置調整」 などには、超高分解能を持つ 精密位置決めピエゾステージ との組み合わせが便利です。 100μm（分解能2nm）∼400μm（分解能20nm）程度の ストロークを備えたピエゾステージとセットでご提案可能です。 →P98のシステム例も参考にしてください。 In many cases, measurement of micro loads in μN or mN entails slight displacing operations by submicrons or nanometers. For example, the combination with Piezo Stage for precision positioning with super-high resolution is convenient for applications below: Approximation until the needle point contacts with the sample surface Adjusting position finely while controlling the micro force load We can propose a set with Piezo Stage with a stroke of about 100μm (resolution:2nm) to 400μm (resolution:20nm). → Also refer to the system example in P98. Sensor amplifier ●微小力センサと直接接続し、センサ検知部への 押圧力に比例した電圧信号を出力します。 ●1chタイプと2chタイプがあります。 ※センサアンプの詳細はP96を御覧ください。 ・To be directly connected to the micro force sensor to output voltage signals in proportion to the pressure force on sensor s sensing parts. ・There are 1 ch type and 2 ch type. ＊For details of the sensor amplifier, please refer to P96. 93 センサアンプ 40 4.5 SENSOR AMPLIFIER Detection direction 2-φ4.5 Holes, φ8 C'bored Depth 11 52 2-M3 Depth 5 12.6 8 4 FS1M-0.1N 高荷重センサ 微小力 16 2-M3 Depth 6 Ditection direction HIGH LOAD SENSOR ■仕様［Specifications］ 92 微小力センサ Micro force in μN (mgf) can be detected and measured. The light and compact body can be easily handled and assembled into a device. Custom jigs for sensing part MICRO FORCE SENSOR μN （mgf） レベルの微小な力を検知、測定できます。 本体が軽量コンパクトなので、取り扱いや装置への組み込みも容易です。 検知部の特注治具 Mechanistic principle フォースセンサ 納期、価格についてはこちらを参照ください。 “FORCE SENSOR” FORCE SENSOR フォースセンサ 高荷重センサ HIGH LOAD SENSOR P6 For delivery time and prices, please refer to P6 ■特徴［Features］ 防塵防滴対策 Dust-proof and drip-proof 密閉構造で加工液やミスト対策を施しており、 加工機へそのまま適用できます。 As processing fluid and anti-mist measures are applied to the sealed structure, it is directly compatible with machining tools. ■仕様［Specifications］ 125 PS1H-100N 120 25 カスタム対応 Example of thrust force measurement in periphery turning 102 70 82 60 36 外周旋削加工時の背分力測定例 寸法図（仮） Customization 左ページの標準品以外にも、本体形状や測定レンジ幅を変更する 個別要求にも対応いたします。 装置組み込みをはじめ、用途・目的に適応したご提案をいたします。 Besides the standard product indicated in the left page, we also respond to individual requirements, e.g. customized body shapes and measurement range. We are ready to provide proposals for device integration, etc. suited for your applications and purposes. Thrust force measurement Plastic Couduit 荷重検出方向 ●バイトホルダ取付例 Example of bite holder mounting ●加工機ステージとの組み合わせ例 Example of combination of Ultra-precision machinery 30 Direction of force detection ●上面の矢印方向の力を検知します。 ・ Force in the direction of arrow on the upper surface is detected. ●外形寸法：200×200×30mm ●測定レンジ：0∼100N ●分解能：100mN ●鉛直設置でも使用できます。 ・ It can also be installed in the vertical direction. ●防滴対策を施してあり、加工機へも適用できます。 ・ It is drip-proof and applicable to machining tools. センサアンプFSA 型番 Model No. 測定レンジ Measurement range 分解能 Resolution 繰り返し精度 Repeatability リニアリティ Linearity 剛性 Stiffness 共振周波数 Resonant frequency 耐荷重 Load capacity 内蔵センサ Built-in sensor 本体質量 Weight 本体材質 Body material 94 FS1H-100N 0∼100N （≒10kgf） 20mN （≒2gf） ±20mN ±0.1% Sensor amplifier ●微小力センサと直接接続し、センサ検知部への 押圧力に比例した電圧信号を出力します。 ●1chタイプと2chタイプがあります。 ※センサアンプの詳細はP96を御覧ください。 ・To be directly connected to the micro force sensor to output voltage signals in proportion to the pressure force on sensor s sensing parts. ・There are 1 ch type and 2 ch type. ※For details of the sensor amplifier, please refer to P96. 1.1×10 8 N/m 850Hz（無負荷0g） ，800Hz（1kg負荷） 100N 静電容量式変位センサ Capacitive displacemnet sensor 2.1kg 鋼 （無電解ニッケルメッキ） Steel （Electroless nickel plating） 95 センサアンプ 70 4-φ6.6 Holes,φ11 C'bored Depth 20 4-M6 Depth 8 4-M5 Depth 6 6 SENSOR AMPLIFIER Detection direction 70 高荷重センサ HIGH LOAD SENSOR FS1H 微小力センサ 100N load can be detected with high resolution. Optimal for force measurement of precision machining and precision press, etc. MICRO FORCE SENSOR 100Nの荷重を高分解能で検知できます。 精密加工や精密プレス時の力測定などに最適です。 フォースセンサ 納期、価格についてはこちらを参照ください。 “FORCE SENSOR” FORCE SENSOR フォースセンサ P6 For delivery time and prices, please refer to P6 ［微小力センサ／高荷重センサ用］ センサアンプ SENSOR AMPLIFIER FOR MICRO FORCE / HIGH LOAD SENSOR ■測定データ例［Measurement data examples］ 感度 Sensitivity 7 センサ電圧 （V） 5 フォースセンサに所定の荷重をもった複数の検査用分銅を載せて、 質量に対する出力電圧を測定し感度係数（V/N）を求めます。 4 3 Multiple inspection weights with prescribed loads are placed on the force sensor to measure the output voltage relative to the weight and obtain the sensitivity coefficient (V/N). 2 1 0 3 4 5 高荷重センサ High Load Sensor Oscilloscope リニアリティ Linearity リニアリティ （%） Voltage output in proportion to load Specifications 型番 Model No. FSA201C FSA202C 1軸 axis 2軸 axes 接続軸数 Number of connected axes 出力電圧 Output voltage 0∼10V オフセット調整 Offset adjustment 約±1V LPF Low-pass filter 100Hz 分解能 消費電力 Power consumption 15VA 電源 Power source AC100∼120V / AC200∼240V 切替式 50/60Hz Power 主電源ON時に点灯します。 Rear センサ電圧 （mV） 約2kg -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1 センサ出力の感度直線と測定された荷重の差を、 定格荷重でのセンサ電圧に対する百分率で表します。 正の誤差と負の誤差の絶対値が大きい値をとり ±＊＊%以下と表記します。 0 1 2 3 4 5 Sensitivity line of the sensor output and measured load difference are expressed in percent of the sensor voltage for the rated load. The largest absolute values of positive and negative errors are taken and represented as ±＊＊% or below. Resolution Sensor output voltage 質量 Weight 1 0.8 0.6 0.4 0.2 Load 74.5 （W） ×287 （D） ×120 （H） mm 外形寸法 Dimensions Linearity 1.6 1.4 1.2 1.0 8 6 4 2 0 分解能に相当する負荷または変位を与えて、 センサ出力電圧にステップ状の段差が 判別できることを確認します。 Load or displacement equivalent to the resolution is given to check that the steps of the sensor output voltage is recognizable. 分解能相当負荷 Load or displacement equivalent to the resolution Illuminated when main power is ON. Far / Near 荷重がレンジを超えた場合に点灯します。 Illuminated when the load exceeds the range. Offset センサ出力電圧のオフセット調整をします。 Makes offset adjustment of the sensor output voltage. Sensor Output（SMB connector） 荷重に比例した電圧を出力します。 Power 電源のON/OFFスイッチです。 A power ON/OFF switch. Outputs voltage in proportion to the load. 96 97 センサアンプ 荷重に比例した 電圧を出力 SENSOR AMPLIFIER Voltage measurement instruments Micro Force Sensor Front 2 Load 微小力センサ 仕様 1 高荷重センサ Connection structure 6 HIGH LOAD SENSOR 接続構成 Sensor output voltage Common low noise amplifier for Micro Force Sensor and High Load Sensor . Directly connected with each sensor to amplify signals and output voltage. Up to 2 axes can be connected. 微小力センサ 最大2軸まで接続可能です。 MICRO FORCE SENSOR 「微小力センサ」と「高荷重センサ」共通の低ノイズアンプです。 各センサと直接接続し、信号を増幅して電圧出力します。 フォースセンサ 納期、価格についてはこちらを参照ください。 “FORCE SENSOR” FORCE SENSOR フォースセンサ A/D converter PC D/A converter ピエゾドライバ Piezo driver ※制御ソフトウェアは標準販売品ではありません。 The control software is not a standard commodity sold. ●微小力センサの出力電圧変化 ① ② Change example in output voltage of Micro Force Sensor ④ ③ 20μN ①ピエゾ昇降ステージが低速で下降中。先鋭プローブ先端はワーク（対象物）に未接触状態。 ②先鋭プローブ先端がワーク（対象物）に接触し始め、センサ出力電圧が変化。ピエゾ昇降ステージはまだ下降中。 ③荷重20μNを検出した時点でピエゾ昇降ステージを停止。 ④ピエゾ昇降ステージを急速に上昇させ、先鋭プローブ先端が再び未接触となった状態。 ①The ②The ③The ④The 98 elevating Piezo tip of the sharp elevating Piezo elevating Piezo Stage is descending at low speed.The tip of the sharp probe is not in contact with the work (object). probe starts contacting with the work (object) and the sensor output voltage changes. The elevating Piezo Stage is still descending. Stage is stopped once the load of 20μN is detected. Stage is rapidly elevated and the sharp probe tip becomes not in contact again. 99 センサアンプ Sensor amplifier Micro Force Sensor combined with elevation Piezo Stage SENSOR AMPLIFIER 昇降式ピエゾステージ付き微小力センサ センサアンプ 高荷重センサ Example of equipment configuration HIGH LOAD SENSOR 機器構成例 MICRO FORCE SENSOR In this example, a sharp probe is slowly lowered at 2 μm/sec and the elevating Piezo Stage is automatically stopped once the load of about 20 μN is detected. 微小力センサ 先鋭プローブを2μm/secでゆっくりと下降させ、 約20μNの荷重を検知した時点で ピエゾ昇降ステージを自動停止させた例です。 フォースセンサ FORCE SENSOR システム構成例 System configuration examples
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