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荷重測定の基本

チカラとは?

チカラとは?

物理学における力(チカラ)とは、「物体を変形させる」「物体の速度を変化させる」作用であり、その作用の大きさを表す物理量のことをいい、質量(m)×加速度(a)=力(F)で定義されます。力には、本サイトの各試験別動画ページ でも紹介しているように、引張・圧縮・せん断・曲げ・摩擦等、様々な種類があり、それらの力の大きさは「N(ニュートン)」という単位で表します。日常生活には、様々なシーンで力が発生しています。ものを持ち上げたり引っ張ったり、という動作ではもちろん、食べ物を咀嚼したりドアノブを回したりする行為にも、力は発生しており、実はとても身近な概念です。また、動いている時だけでなく、静止している状態でも働いている、よく知られている力があります。それは重力です。地球の引力と自転によっておこる重力により、地球では私たちは地面に接して動くことができています。ちなみに、地球上の重力加速度は、場所により異なりますが、国際協定標準値はg=9.80665m/s2とされています。例えば、静止している1kgの質量の物体にかかる力に大きさは、1(kg)×9.80665(m/s2)=9.80665(N)と計算され、約9.8Nということになります。

トルクとは?

トルクとは?

トルクとは、「物体の回転時にはたらく力の大きさ、ねじりモーメント(回す力・捻る力)」のことをいいます。トルクは、力に距離をかけた結果であり、力(F)×距離(L)=トルク(N)で定義され、トルクの単位は、「N・m(ニュートンメートル)」で表します。力の作用点までの距離が大きくなれば、同じ力(F)の大きさでも、トルクは大きくなります。これは、「てこの原理」と同じです。例えば、ドアの取っ手を回して扉を開ける場合、取っ手が長いほうが簡単にドアを開けることができます。同じトルクが必要な場合、作用点からの距離(L)を長くすることで、小さい力(F)にすることができる、ということになります。ペットボトルの蓋を開けたり、カーエアコンのダイアルを回したりと、トルクが発生している行為を私たちは日常的に行っています。そのため、企業の製品開発や品質管理の現場では、製品の使いやすさや安全性などを確認する一指標として、トルク値の測定が一般的に行われています。トルクゲージはこちら >>

計量法とは?

計量法とは?

平成5年11月1日施行された計量法により、法定計量単位として、力・力のモーメント・圧力・応力については、表1の国際単位系(SI)を基本とした単位以外の取引又は証明に用いることができなくなりました。現行計量法では、日本国内で、力の単位に「ニュートン(N)」を用いることは必須とされております。表1の状態を表すのに法定計量単位以外の目盛を付した計量器を日本国内での使用目的のために販売したり、販売のために陳列してはならないことになっています。そのため、日本国内へは、法定単位目盛を付した製品を販売しております。表1 「SI単位系に係る計量単位」(経済産業省)より一部抜粋物象の状態の量標準となるべき単位記号計量単位力Nニュートン力のモーメントN・mニュートンメートル圧力Pa又はN/㎡, barパスカル又はニュートン毎平方メートル バール応力Pa又はN/㎡パスカル又はニュートン毎平方メートル粘度Pa・s又はN・s/㎡パスカル秒又はニュートン毎平方メートル※力の従来の単位との換算値は1 kgf = 9.80665 Nとされています。

荷重測定とは?

荷重測定とは?

荷重測定とは、接触によって発生する力(チカラ=荷重) を、測定器等を用いて表すことです。力のかかる方向などにより、多様な種類の荷重が存在するため、それぞれに対応した測定方法で行われます。「力(チカラ)とは」 の部分でも記載があるように、日常生活にはいろいろなシーンで力が発生しているため、皆さんが日々の暮らしの中で接するもの・製品の使いやすさや安全性、おいしさなどをみる指標の一つとして、荷重値が測られています。例えば、菓子パンの袋などに使われる包装素材を破るときの荷重値が、高すぎれば破るのにとても力を入れる必要があるため、食べるのに不便になってしまいますが、逆に低すぎれば、簡単に破れてしまうということなので輸送中などに破損する危険性が高まります。また、菓子パン自体も、押したときの荷重値などを測り、「ふんわり」だったり「もっちり」だったりというような食感を数値で見ることができます。こうした荷重測定を行うための代表的な測定器として、「フォースゲージ」が挙げられます。フォースゲージは、発生する荷重を適切な単位において数値化し、表すことのできる道具です。測定したい荷重に即したアタッチメントやスタンドと一緒に使用することで、材料の破壊や変形による機械的強度、硬さや柔らかさの感覚、スイッチやブレーキなどの操作力・機能性といった様々な荷重をデータとして取得できます。こうした測定器を用いながら、荷重測定は品質管理や研究開発、トレーニングなどの場面を中心に広く行われています。フォースゲージはこちら >>

校正とは?

校正とは?

「校正」とは、測定器が示す値と真の値との関係を求め、目盛の補正などを行うことを言います。時計が正しいか、を時報(標準時)で確認するのと同じ様に、測定機器も、国家標準で定められた標準器や標準試料などを用いて定期的に確認(校正)を行うことが必要です。測定器は、使用環境や使い方、測定の頻度によって、理想的な値に対して必ず差が生じてきます。イマダでは、お持ちの測定器の精度を維持し、信頼性の高い測定を行っていただくため、定期的な測定機器の校正を推奨しています。

試験別動画

圧縮試験

圧縮試験

圧縮試験とは、サンプルに押す方向へ荷重を加え、変形やたわみ、破壊に至るまでの力またはその過程の特性を評価する試験です。 サンプル自体の剛性(強さ)を表す「硬さ・反発力」や、スイッチなどの押し心地の指標となる「操作力」、サンプルが折れ曲がる際の力やたわみ量を測定する「曲げ強度・折り曲げ強度」、包装などの規格で求める耐久性を満たしているかを表す「耐圧力」、フィルムにピンを突き刺すときの荷重やコンセントなどプラグを差し込む荷重である「突き刺し力・挿入力」、チップ部品の引き剥がし力を評価する「せん断力」、自動ドアなどの閉じるときに発生する「閉める力」、ピンセットでつまむ等、横からの荷重を計測する「つまむ力・挟む力」などの動画を紹介します。

引張試験

引張試験

引張試験とは、サンプルに引っ張る力を加え、降伏点などの材質の特性を評価したり、引張強度を測定し、製品の耐久性を確認する場合などに実施されます。 「引張強度」は主にサンプルそのものの剛性(強さ)を表し、「接合強度」は2つ以上の部品が接合されている状態から引き剝がす方向に力を加え、所定荷重で破断しないこと、または破断するまでの力を測定します。「開ける力」はボトルの蓋や菓子の包装などを引っ張り開封する力、「始動力」はサンプルを動かす際の初動に必要な力、「張力」は放電加工機におけるワイヤーなどの張り/緩みをテンションメーターを用いて測ります。

圧縮引張試験

圧縮引張試験

圧縮引張試験とは、その名の通り、同一の試験中に圧縮方向の力と引張方向の力を加えて、相互の特性を評価するための試験です。ここでは「タック試験」と「挿抜試験」を取り上げます。 「タック試験」は、粘着力やべたつきの評価方法のひとつで、設定した荷重値でプローブをサンプルに押しつけ、一定時間経過後、引き離す方向へ引っ張り、プローブがサンプルから剥がれた際の力を求めます。 「挿抜試験」は、抜き差し時の抵抗力(挿抜力)測定です。例えばUSBメモリやSDカードなどPCを始めとする電子機器に差し込む(引き抜き)際にある程度感じる抵抗感が挿抜力です。抜き差しを繰り返し行う事で、抵抗感がどのように変化するかなどを測定します。

テクスチャー試験

テクスチャー試験

テクスチャー試験とは、食品の美味しさの一要素である食感についてさまざまな視点で分析し、特性を数値化して評価するための試験です。 テクスチャープロファイルに基づく測定や規格測定のほか、次の様な測定が可能です。 「硬さ・弾力」では、肉や菓子の食感を反発力で評価したり、三点曲げ試験でサンプルの折れやすさを評価します。 「切断力」では、歯で食品をかみ切るときの力を想定し、麺を切る荷重値や茹であがった時のコシを確認する測定動画を紹介しています。 「粘りや滑らかさ」では、ケチャップなどにプローブを押し込んだ時と続いて引っ張り上げる時の抵抗力により粘り気を測定します。

トルク測定

トルク測定

トルク測定とは、サンプルを回すまたは捻じる方向へ回転力(トルク)を加え、特性の変化を評価する事を指します。測定物に合わせ、デスクトップ型のトルク試験機や手で持って測定するタイプのトルク測定器を用います。 トルク測定では、トルク値のほか、トルク値と回転角度の関係をグラフ化し解析することが可能です。 こちらのページでは、緩み止め材が塗布されたネジを緩める際などに必要な「回す力」、エアコンのつまみなど節度感(クリック感)を評価する「操作力」、PETボトルの蓋など、回して開ける際の「開栓力」といったトルクを測定する動画を取り上げています。

剥離試験

剥離試験

剥離試験とは、溶着・接着されたサンプルを引き剥がす時に必要な力またはその過程の特性を評価するための試験です。ピール試験とも呼ばれます。 剥離試験の主な種類には45度剥離、90度剥離、180度剥離、T型剥離などがあり、<a href="/product/about/forcegauge">フォースゲージ</a>を用いてその剥離力(ピール強度)を測定します。 剥離力はN(ニュートン)またはN/mm(ニュートン/ミリメートル)などの単位で表されます。 近年のものづくりの傾向として、部品と部品をつなぐ際に接着フィルムを用いることがトレンドになっています。従来の接合と比べ、使用する部品数だけでなく工数も低減できるというメリットがあるためです。また、環境への配慮から塗装の代わりにフィルムを活用するなどの研究も行われており、フィルムや接着技術の発展が期待されています。そのような中で、どれだけ剝がれにくいかという接着強度(剥離力)を品質管理する動きが盛んになっています。 こちらのページでは、JISに準拠した剥離力の測定方法をはじめ、粘着テープやヒートシールされた包装フィルム、ゼリーカップ容器の蓋など、様々な測定サンプルの剥離力をイマダの剥離試験機を使用して測定する方法を動画でご紹介しておりますのでご参照ください。 測定方法など、剥離試験の技術的なご相談がございましたら弊社のエンジニアに直接ご相談頂けますので、お気軽にお問い合わせ下さい。

摩擦試験

摩擦試験

摩擦試験とは、サンプル表面におもりを載せて引っ張った際の抵抗力や、2つの異なるサンプル間で発生する抵抗力から摩擦係数を求めて、滑り易さや滑りにくさを測る試験です。摩擦係数は静摩擦係数および動摩擦係数の2つの要素によって評価されます。 紙やフィルムの試験方法は、規格により定められており、それに準拠した測定例なども紹介しています。また、ペンと紙をサンプルとし、ペンの書き心地の一要素である滑らかさなども数値化して確認することが可能です。この測定では、動摩擦係数や静摩擦係数を自動で計算する専用のソフトウェアを用いることで、計測の効率性や利便性を高めることができます。

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