Vues : 0 Auteur : Éditeur du site Heure de publication : 2026-11-06 Origine : Site
Un capteur de force de tension et de compression en ligne, également appelé cellule de charge en ligne ou cellule de charge de tension-compression filetée, se monte en série entre deux composants et mesure les forces de poussée et de traction axiales qui traversent ce joint. Dans un actionneur linéaire, il se situe entre la tige et l'outil. Dans un banc d'essai, il se situe entre la traverse mobile et le support d'éprouvette. La qualité de la lecture dépend de la trajectoire de la charge : chaque newton que vous souhaitez mesurer doit passer par le capteur et rien d'autre ne doit transporter de charge autour de lui.
Si vous ne disposez que de deux minutes, voici les points qui déterminent le plus souvent si un capteur de pesée en ligne fonctionne comme prévu :
Tracez d'abord le chemin de charge. Tout support, protection ou butée dure qui touche l'ensemble pendant la mesure devient un chemin parallèle et abaisse la lecture.
Capacité dimensionnelle à partir de la charge physique au niveau du capteur, y compris la précharge et le poids du luminaire, et non à partir de la valeur affichée après la mise à zéro.
Convertissez le pourcentage d'erreurs à pleine échelle en newtons avec votre plus petite force de travail avant de comparer les fiches techniques.
Faites correspondre le filetage aux deux extrémités, la longueur installée avec les adaptateurs installés et la sortie du câble à l'enveloppe réelle, idéalement avec le modèle 3D du fournisseur.
Une sortie de pont brute mV/V a besoin d'une excitation et d'une entrée de pont ou d'un amplificateur ; une entrée analogique PLC standard ne peut pas le lire directement.
Vérifiez les deux sens avec l'outillage installé. Un certificat de tension uniquement ne dit rien sur la précision de la compression.
Les deux extrémités d'un capteur de force en ligne transfèrent la force à travers son élément de détection. Une charge de traction écarte les extrémités. Une charge de compression les rapproche. Pour capturer la force prévue, placez le capteur entre l'élément mobile et la partie de l'assemblage dont vous devez mesurer la charge. Un support ou un support qui transporte une partie de cette force autour du capteur modifie la lecture.
Figure 1. La tension et la compression agissent le long du même axe, dans des directions opposées. Diagramme conceptuel.
Dans une conception à jauge de contrainte, l'élément élastique se déforme légèrement sous la charge. Les jauges changent de résistance et un pont de Wheatstone excité produit une petite tension différentielle. La sensibilité sur la fiche technique est généralement donnée en millivolts par volt d'excitation ( mV/V ). À titre d'illustration, 1,5 mV/V à une excitation de 5 V donne 7,5 mV de changement de signal à la charge nominale dans la direction spécifiée. L'étalonnage relie la sortie du pont à la force en newtons. Le Le guide de mesure de charge basé sur un pont NI prend en charge la sélection des instruments.
Les goujons externes s'accouplent avec des coupleurs filetés ou des outils. Les filetages internes acceptent un goujon ou un adaptateur homologue. Certains modèles utilisent des connexions d'extrémité différentes. Vérifiez les deux extrémités du dessin pour connaître la profondeur du filetage, le jeu des épaulements et toute surface de chargement ou de serrage spécifiée.
Comme référence pour ce qu'une page produit devrait vous dire, le FIBOS Le capteur de force en ligne FA203 est répertorié avec des capacités de 50 N à 2 000 N, un corps en acier inoxydable de φ25,4 mm × 37 mm, une sensibilité nominale de 2,0 mV/V , une surcharge de sécurité de 150 % F.S. et une excitation recommandée de 5 à 12 V. Son schéma de montage distingue les tailles de filetage par groupe de capacité, alors téléchargez le dessin. pour la capacité exacte considérée plutôt que de supposer un seul thread pour toute la série. À travers le FIBOS Dans la gamme de capteurs de force d'extrémité de tige , les modèles en ligne sont répertoriés avec les options de filetage M4 , M8 et M12, entre autres, ce qui fait de la taille du filetage une décision de famille de produits plutôt qu'une réflexion après coup.
Pour les actionneurs compacts ou les petits appareils de laboratoire, vérifiez l’enveloppe complète installée. Les coupleurs et les contre-écrous ajoutent de la longueur, et la sortie du câble a besoin d'espace pour le routage et le soulagement de traction. Prévoyez un espace pour une clé et vérifiez le jeu aux deux extrémités de la course. Par exemple, le FIBOS Le capteur de pesée en ligne miniature FA201 est répertorié à φ13 mm × 31 mm avec des capacités de 50 N à 1 000 N et des filetages M4 ; à cette taille, un coupleur et un contre-écrou peuvent ajouter une part importante de la longueur installée. Confirmez la direction de chargement nominale et la portée d'étalonnage pour la capacité que vous sélectionnez avant de spécifier le service push-pull. FUTEK La série de cellules de pesée en ligne illustre comment la taille du corps et les options de filetage varient au sein d'une même famille de produits.
Une conception en ligne filetée compacte convient à une connexion tige-outil ou tige-fixation. Une cellule de pesée à poutre en S peut également être installée en série et mesurer la poussée et la traction lorsque ses caractéristiques de montage et directionnelles prennent en charge les deux. Il a une enveloppe corporelle différente et peut convenir à un cadre d'essai avec plus d'espace autour de l'axe de charge. UN Le capteur de force traversant ou en forme de beignet convient aux assemblages dans lesquels un boulon ou un arbre traverse le capteur et transfère la charge à travers les faces spécifiées. Comparez la manière dont chaque conception exerce réellement une force dans votre assemblage. Pour une comparaison plus large des principes de détection et des styles corporels, voir le FIBOS guide du capteur de force.
Le tableau ci-dessous résume les différences pratiques. FIBOS listes Capteurs de force de type S et les capteurs de force en forme de beignet en tant que catégories distinctes pour la même raison : la géométrie de montage, et non le principe de détection, décide généralement lequel convient.
| Conception | Montage typique | Là où il s'adapte le mieux | Attention aux |
|---|---|---|---|
| Cellule de pesée en ligne filetée | Goujons filetés ou filetages internes en série avec une tige ou un coupleur | Tige d'actionneur à outil, têtes à ajustement serré, fixations push-pull compactes | Longueur installée avec adaptateurs ; charges latérales dues au désalignement ; torsion lors du serrage |
| Cellule de pesée à poutre en S | Trous filetés en haut et en bas d'un corps en forme de S | Bâtis d'essai et charges suspendues ou suspendues avec espace autour de l'axe de charge | Enveloppe plus grande ; sensibilité hors axe ; vérifier que le modèle est adapté aux deux sens |
| Cellule de pesée traversante ou en forme de beignet | Anneau serré dans une pile ; le boulon ou l'arbre traverse l'alésage | Précharge des boulons, piles de serrage, assemblages où l'arbre doit traverser le capteur | Principalement à compression ; les faces de chargement et d'appui sont définies par le dessin |
Une cellule de pesée en ligne entre une tige d'actionneur linéaire et un outil mesure la force axiale transmise à ce point. Un contrôleur peut utiliser le signal pour détecter un contact ou réguler la force. Lors de mouvements rapides, la lecture peut inclure la force nécessaire pour accélérer l'outillage en aval. Vérifiez cet effet lorsque l'objectif est d'estimer la force de contact sur la pièce.
Figure 2. L'image du produit FIBOS FA203 et le diagramme de direction de charge du manuel du produit montrent les deux extrémités filetées et la charge axiale en traction et en compression.
Une station d'ajustement par pression peut enregistrer la force de compression contre le déplacement de l'outil pour vérifier le positionnement d'une pièce. Un dispositif d'insertion-extraction peut enregistrer le pic d'insertion et le pic d'extraction dans une seule configuration si son outillage transfère les deux charges à travers le capteur. Synchronisez la force et le déplacement afin que chaque pic puisse être lié à une position ou à une étape du cycle. Le montage à la presse automobile, l'assemblage automatisé et les tests de composants 3C sont des tâches typiques répertoriées pour les modèles compacts en ligne tels que le FA203.
Figure 3. Dans cette station de presse, la tête de presse verticale est centrée au-dessus du support rond qui supporte la pièce.
Sur un banc d'essai de recherche, une cellule de pesée en ligne peut suivre la force lorsqu'un échantillon ou un mécanisme est chargé et déchargé. Pour un travail à faible force, vérifiez le bruit et la répétabilité avec les mors réellement installés. Lors des inversions, inspectez les poignées et les coupleurs pour déceler tout jeu. Le jeu mécanique peut produire un segment plat dans une courbe force-déplacement avant que la charge opposée ne commence à se développer.
Spécifiez la norme de filetage, le diamètre, le pas et l'engagement utilisable aux deux extrémités. Sur un trou borgne, vérifiez que l'adaptateur est bien placé comme prévu avant d'atteindre le fond. Confirmez la distance entre les interfaces de montage une fois les adaptateurs installés. Cette dimension détermine si l'outil atteint la pièce et nettoie les pièces environnantes sur toute la course. Lorsqu'un fournisseur propose des fichiers de modèle 3D, comme le fait FIBOS pour ses capteurs en ligne, déposez le modèle dans l'assemblage avant de commander au lieu de vérifier l'enveloppe sur papier.
Énumérez séparément les charges physiques normales et maximales pour la tension et la compression. Incluez le poids du luminaire là où il agit via le capteur, la précharge de l'assemblage et les transitoires crédibles tels qu'un contact dur. Par exemple, une précharge en compression de 150 N suivie de 400 N supplémentaires en compression donne environ 550 N de charge physique avant tout impact ou charge latérale. Sélectionnez une plage nominale qui couvre les pics de fonctionnement attendus avec une marge adaptée à l'application. Considérez l'indice de surcharge de sécurité comme une limite distincte et vérifiez les charges latérales admissibles, les moments de flexion et la torsion. Une surcharge de sécurité de 150 % F.S. , comme indiqué pour le FA203 et le FA201, est une limite de survie dans les conditions indiquées, et non une plage de travail calibrée supplémentaire.
Convertissez les spécifications en pourcentage de la pleine échelle en unités de force. Un seul terme d'erreur de 0,1 % de la pleine échelle sur une cellule de pesée de 2 000 N correspond à 2 N. Avec une force de travail de 10 N, ce seul terme équivaut à 20 % de la lecture. Considérez cela comme un calcul de dépistage. Évaluez les autres erreurs applicables, la dérive du zéro, l'hystérésis pendant l'inversion et le bruit de la chaîne de mesure installée. Vérifiez que des mesures répétées permettent de distinguer le plus petit changement important pour le processus.
Utilisez la fonctionnalité la plus rapide qui compte, comme un pic d'insertion court, pour spécifier la réponse requise. La masse de l'outillage et la rigidité des fixations affectent la résonance du système installé. La bande passante utilisable dépend également des paramètres de l'amplificateur, du filtrage et de l'acquisition ; une fréquence naturelle supérieure à 5 kHz sur une fiche technique ne signifie pas que la chaîne installée peut résoudre un événement 5 kHz . Pour les inversions de charge répétées, demandez des données de fatigue qui correspondent à l'amplitude de la charge, à la charge moyenne et au nombre de cycles. Vérifiez la température de fonctionnement, l'indice de protection et le cheminement des câbles par rapport à l'exposition et aux mouvements réels.
Avant de demander un devis ou un échantillon, effectuez les vérifications ci-dessous. Chaque ligne associe le paramètre à confirmer à l'erreur qui provoque le plus souvent une inadéquation entre la fiche technique et le résultat installé.
| Paramètre | Ce qu'il faut confirmer | Erreur courante |
|---|---|---|
| Connexions filetées et d'extrémité | Standard, diamètre, pas, longueur d'engagement, interne ou externe à chaque extrémité | En supposant qu'une taille de filetage s'applique à chaque capacité de la série |
| Longueur installée | Distance face à face avec coupleurs, contre-écrous et roulements d'extrémité de tige installés | Lire uniquement la taille du corps à partir de la fiche technique |
| Capacité | Précharge plus force de travail plus pics crédibles, séparément pour la tension et la compression | Dimensionnement pour la force affichée après la mise à zéro |
| Itinéraires notés | Tension, compression ou les deux, avec la précision indiquée pour chacun | En supposant qu'un capteur fileté est automatiquement bidirectionnel |
| Base de précision | Chaque terme d'erreur est converti en newtons à la plus petite force importante | Lecture % F.S. en pourcentage de la lecture |
| Limites de charge latérale et de moment | Force hors axe, moment de flexion et torsion admissibles | Vérification de la capacité axiale uniquement |
| Chaîne de signaux | Sortie mV/V , plage d'excitation, résistance du pont et entrée de l'amplificateur ou du module | Câblage de la sortie du pont directement à une entrée analogique PLC standard |
| Dynamique et fatigue | Caractéristique de force la plus rapide, résonance installée, nombre de cycles et amplitude de charge | Traiter la fréquence naturelle de la fiche technique comme bande passante utilisable |
| Environnement | Plages de température de compensation et de fonctionnement, indice de protection IP, flexion et acheminement des câbles | Traiter un indice IP comme une résistance aux produits chimiques ou aux liquides de refroidissement |
| Portée d'étalonnage | Directions, points, incertitudes et limites d'acceptation à indiquer sur le certificat | Accepter un certificat unidirectionnel pour le service push-pull |
Alignez l'actionneur, la cellule de pesée et l'outil aux positions de fonctionnement où la force sera mesurée. Vérifiez le désalignement du guide, la déviation du luminaire et la traction du câble aux deux limites de course. Avec une force faible et sûre, comparez la réponse à plusieurs positions de course à l’aide d’une charge de référence reproductible. Un écart dépendant de la position peut révéler un changement d'alignement ou un contact de fixation.
Figure 4. Une ligne de force décalée ajoute un moment de flexion. Vérifiez l’alignement tout au long de la course. Diagramme conceptuel.
Une force de 500 N dont la ligne d'action est décalée de 2 mm produit un moment de flexion de 1 N·m au niveau du capteur. L'effet sur la lecture dépend du capteur et du support. Gardez l'introduction de la force centrée et vérifiez les limites de charge combinées du fabricant. Pendant l'assemblage, suivez la séquence de serrage et les limites de couple du modèle, et utilisez les méplats de clé ou les points de contre-maintien spécifiés. Le Le manuel de montage FUTEK LCM donne des exemples de familles de modèles de contrôles de couple d'installation et de charge hors axe.
Vérifiez qu'un adaptateur, un écrou, une protection ou une butée dure ne touche pas une surface qui doit rester dégagée pendant la mesure. Un tel contact peut créer un chemin de charge parallèle, appelé shunt de force. L'écran peut alors afficher uniquement la partie de la force appliquée passant à travers la cellule de pesée. Inspectez les deux directions et toute la plage de déplacement, car un espace ne peut se fermer que sous une charge ou une position particulière.
Une cellule de pesée en pont passif nécessite une source d'excitation compatible et une entrée de pont différentiel. Vérifiez la plage d'excitation, la résistance du pont, les fonctions des fils et la plage d'entrée dans les documents du capteur et de l'instrument. Utilisez un module d'entrée en pont ou un module compatible amplificateur de cellule de charge lorsque l'automate ne dispose que d'entrées de tension ou de courant standard. Lorsqu'un amplificateur mappe la force bidirectionnelle sur une sortie unipolaire telle que 4 à 20 mA, réservez la plage du signal des deux côtés de la sortie à force nulle choisie et vérifiez le mappage.
Appliquez un push and pull connu et vérifiez le signe sur l'automate ou le système d'acquisition de données (DAQ). Vérifiez qu'aucune extrémité de la plage de force requise ne se fixe sur l'amplificateur ou le module d'entrée. Définissez l’échantillonnage et le filtrage anti-alias pour la fonctionnalité la plus rapide à mesurer. Si l'analyse de l'automate ou la mise à jour des communications est trop lente pour conserver un pic, capturez-le avec une acquisition à haute vitesse appropriée et envoyez le résultat à l'automate.
Enregistrez la lecture montée dans une condition de référence définie avant de tarer. Répétez plusieurs cycles de chargement et de déchargement et enregistrez à quel point la lecture revient à la référence. Étudiez un changement significatif après le serrage ou après une inversion de force. Vérifiez la précharge mécanique, les joints desserrés, le grippage et un zéro électrique instable avant de décider de retarer ou d'ajuster l'assemblage.
Utilisez une référence appropriée, telle qu'une cellule de pesée de référence calibrée montée en série, pour appliquer ou mesurer des forces connues dans les deux directions. Vérifiez plusieurs points sur la plage de travail, y compris la force critique la plus basse, et enregistrez les lectures de chargement et de déchargement. Comparez la valeur finale en newtons au niveau de l'automate ou du DAQ avec la référence. Si la précision ou la traçabilité sont contractuelles, précisez les directions, les points, l'incertitude et les limites d'acceptation de l'étalonnage lors de la commande ou de la planification de l'étalonnage. Pour les événements rapides, vérifiez séparément que la chaîne de mesure installée préserve les pics et le timing requis.
De nombreuses cellules de pesée en ligne sont achetées pour remplacer une unité en panne, surchargée ou qui n'est plus disponible. La correspondance des fils et de la capacité constitue le premier écran, et non l'ensemble du travail. Le tableau ci-dessous répertorie les éléments à collecter de l'ancienne installation et les éléments à comparer sur la fiche technique et le dessin du candidat. Si le dessin original n'est pas disponible, mesurez la longueur installée entre les faces de montage, photographiez la sortie du câble et les méplats de clé, et lisez l'excitation et la plage d'entrée de l'amplificateur existant avant de présélectionner un remplacement.
| Objet | Collecter de l'ancienne installation | Comparer sur le candidat |
|---|---|---|
| Ajustement mécanique | Taille et type de filetage à chaque extrémité, longueur installée, méplats de clé, sens de sortie du câble | Dessin pour le groupe de capacité correspondant ; adaptateurs nécessaires pour atteindre la même longueur |
| Cotes de force | Capacité nominale, charges de travail réelles et de pointe observées en service, historique des surcharges | Charge nominale et surcharge sûre dans chaque direction ; limites de charge latérale et de moment |
| Interface électrique | mV/V sensibilité, résistance du pont, couleurs et fonctions de câblage, excitation en cours d'utilisation | Sensibilité et résistance de pont que l'amplificateur existant peut accepter sans redimensionnement, ni nouvelle mise à l'échelle requise |
| Dynamique | Fréquence de cycle, pic le plus rapide capturé, paramètres de filtre dans le contrôleur | Données de rigidité, de fréquence propre et de fatigue pour le même service |
| Environnement | Température, exposition au liquide de refroidissement ou à la poussière, mouvement du câble | Plage de température compensée, indice de protection IP, spécifications du câble |
| Acceptation | Comment l'ancien capteur a été remis à zéro et vérifié dans la machine | Vérification bidirectionnelle avec le remplacement installé avant de libérer la machine |
Lorsqu'aucun modèle du catalogue ne correspond à la longueur installée, à la combinaison de filetage ou à la sortie du câble, demandez si une version modifiée est disponible avant de reconcevoir le luminaire. FIBOS listes des capteurs personnalisés non standard pour cette situation ; envoyez l'ancien dessin ou les dimensions mesurées avec la plage de force et les détails de l'amplificateur afin que la proposition couvre toute la chaîne de mesure, et pas seulement le corps du capteur.
Ils peuvent différer selon le modèle ou la configuration. Vérifiez la charge nominale, la limite de surcharge de sécurité et la précision spécifiée dans chaque direction. Vérifiez également les valeurs nominales des adaptateurs et de toutes les autres pièces du chemin de charge.
Si les deux lectures de force nécessitent une précision déclarée, calibrez ou vérifiez les deux directions comme l'exige l'application. Un certificat de tension uniquement établit les résultats de tension. Certains modèles bidirectionnels proposent un étalonnage dans la deuxième direction séparément, confirmez donc la portée du certificat lors de la commande.
Un roulement à rotule sur tige approprié peut s'adapter à un certain désalignement angulaire. Vérifiez l'articulation, le jeu, le jeu et les valeurs push-pull autorisées. Le jeu et la friction des roulements peuvent affecter les mesures et les lectures de petites forces lors des inversions. Une étiquette de catalogue telle que « embout de tige » peut décrire le style de montage fileté du capteur, alors vérifiez si un roulement est réellement inclus.
La mise à zéro modifie la référence affichée. La précharge mécanique agit toujours sur la cellule de pesée et doit être incluse lors de la vérification des conditions de capacité, de surcharge et de fatigue. Enregistrez la précharge physique ou documentez la condition de référence utilisée pour le tarage.
Envoyez les forces de travail et de pointe dans chaque direction, la taille et le type de filetage aux deux extrémités, la longueur maximale installée, la sortie et la longueur du câble, la plage d'excitation et d'entrée de l'amplificateur ou du module PLC, la température de fonctionnement et les exigences de protection, et si un certificat d'étalonnage bidirectionnel est nécessaire. Un dessin ou une photo de l'emplacement de montage permet d'économiser au moins une série de questions. Le FIBOS La page de contact accepte ces informations directement.
