Dilihat: 0 Penulis: Editor Situs Waktu Publikasi: 06-11-2026 Asal: Lokasi
Sensor tegangan dan gaya kompresi inline, juga disebut sel beban inline atau sel beban tegangan-kompresi berulir, dipasang secara seri di antara dua komponen dan mengukur gaya dorong dan tarik aksial yang melewati sambungan tersebut. Dalam aktuator linier, ia berada di antara batang dan alat. Di tempat uji, ia berada di antara judul bab yang bergerak dan perlengkapan spesimen. Pembacaannya hanya sebaik jalur beban: setiap newton yang ingin Anda ukur harus melewati sensor, dan tidak ada benda lain yang membawa beban di sekitarnya.
Jika Anda hanya punya waktu dua menit, inilah poin yang paling sering menentukan apakah sel beban inline berfungsi sebagaimana mestinya:
Lacak jalur pemuatan terlebih dahulu. Braket, pelindung, atau penahan keras apa pun yang menyentuh rakitan selama pengukuran menjadi jalur paralel dan menurunkan pembacaan.
Kapasitas ukuran dari beban fisik pada sensor, termasuk beban awal dan berat perlengkapan, bukan dari nilai yang ditampilkan setelah zeroing.
Ubah persentase kesalahan skala penuh menjadi newton dengan tenaga kerja terkecil Anda sebelum membandingkan lembar data.
Cocokkan benang di kedua ujungnya, panjang terpasang dengan adaptor terpasang, dan kabel keluar ke selubung asli, idealnya dengan model 3D pemasok.
Keluaran jembatan mV/V mentah memerlukan eksitasi dan masukan atau penguat jembatan; input analog PLC standar tidak dapat membacanya secara langsung.
Verifikasi kedua arah dengan perkakas terpasang. Sertifikat khusus tegangan tidak menjelaskan apa pun tentang keakuratan kompresi.
Kedua ujung sel beban inline mentransfer gaya melalui elemen penginderaannya. Beban tarik menarik ujung-ujungnya hingga terpisah. Sebuah beban tekan mendorong mereka bersama-sama. Untuk menangkap gaya yang diinginkan, letakkan sensor di antara bagian yang bergerak dan bagian rakitan yang bebannya perlu Anda ukur. Penopang atau braket yang membawa sebagian gaya tersebut di sekitar sensor mengubah pembacaan.
Gambar 1. Tegangan dan kompresi bekerja sepanjang sumbu yang sama, dengan arah berlawanan. Diagram konseptual.
Dalam desain pengukur regangan, elemen elastis sedikit berubah bentuk karena beban. Pengukur mengubah resistansi, dan jembatan Wheatstone yang tereksitasi menghasilkan tegangan diferensial yang kecil. Sensitivitas pada lembar data biasanya diberikan dalam milivolt per volt eksitasi ( mV/V ). Sebagai ilustrasi, 1,5 mV/V pada eksitasi 5 V menghasilkan perubahan sinyal sebesar 7,5 mV pada beban pengenal dalam arah yang ditentukan. Kalibrasi menghubungkan keluaran jembatan dengan gaya dalam newton. Itu Panduan pengukuran beban berbasis jembatan NI mendukung pemilihan instrumen.
Kancing eksternal dikawinkan dengan skrup atau perkakas berulir. Benang internal menerima stud atau adaptor kawin. Beberapa model menggunakan sambungan ujung yang berbeda. Periksa kedua ujung gambar untuk mengetahui kedalaman ulir, jarak bebas bahu, dan permukaan pembebanan atau penjepitan yang ditentukan.
Sebagai referensi tentang apa yang harus diberitahukan oleh halaman produk kepada Anda, the FIBOS Sensor gaya inline FA203 terdaftar dengan kapasitas dari 50 N hingga 2.000 N, bodi baja tahan karat φ25,4 mm × 37 mm, sensitivitas nominal 2,0 mV/V , beban berlebih yang aman sebesar 150% F.S. , dan eksitasi yang direkomendasikan sebesar 5–12 V. Gambar pemasangannya membedakan ukuran ulir berdasarkan kelompok kapasitas, jadi unduh gambar untuk kapasitas pasti yang dipertimbangkan daripada mengasumsikan satu thread untuk keseluruhan rangkaian. Di seberang FIBOS rentang sensor gaya ujung batang , model inline dicantumkan dengan opsi ulir M4 , M8, dan M12 antara lain, yang menjadikan ukuran ulir sebagai keputusan rangkaian produk dan bukan sekedar renungan.
Untuk aktuator kompak atau perlengkapan laboratorium kecil, periksa kelengkapan pemasangannya. Skrup dan mur pengunci menambah panjang, dan pintu keluar kabel memerlukan ruang untuk perutean dan pelepas tegangan. Sertakan ruang untuk kunci pas dan periksa jarak bebas di kedua ujung kayuhan. Misalnya, FIBOS Sel beban inline miniatur FA201 memiliki ukuran φ13 mm × 31 mm dengan kapasitas mulai dari 50 N hingga 1.000 N dan ulir M4 ; pada ukuran tersebut, coupler dan mur pengunci dapat menambah sebagian besar panjang pemasangan. Konfirmasikan arah pemuatan terukur dan cakupan kalibrasi untuk kapasitas yang Anda pilih sebelum menentukan tugas dorong-tarik. FUTEK seri sel beban inline mengilustrasikan bagaimana ukuran bodi dan opsi thread bervariasi dalam satu rangkaian produk.
Desain inline berulir yang ringkas cocok untuk sambungan batang ke alat atau batang ke perlengkapan. Sel beban S-beam juga dapat dipasang secara seri dan mengukur dorongan dan tarikan ketika peringkat pemasangan dan arahnya mendukung keduanya. Ia memiliki selubung bodi yang berbeda dan mungkin sesuai dengan kerangka uji dengan lebih banyak ruang di sekitar sumbu beban. A sensor gaya lubang tembus atau donat sesuai dengan rakitan di mana baut atau poros melewati sensor dan mentransfer beban melalui permukaan yang ditentukan. Bandingkan bagaimana setiap desain benar-benar membawa kekuatan dalam perakitan Anda. Untuk perbandingan yang lebih luas mengenai prinsip penginderaan dan gaya tubuh, lihat FIBOS panduan sensor gaya.
Tabel di bawah ini merangkum perbedaan praktisnya. FIBOS daftar Sensor gaya tipe S dan sensor gaya donat sebagai kategori terpisah karena alasan yang sama: geometri pemasangan, bukan prinsip penginderaan, biasanya menentukan mana yang cocok.
| Desain | Pemasangan yang khas | Di tempat yang paling cocok | . Hati-hati |
|---|---|---|---|
| Sel beban inline berulir | Kancing berulir atau ulir internal secara seri dengan batang atau coupler | Batang-ke-perkakas aktuator, kepala pas tekan, perlengkapan dorong-tarik kompak | Panjang terpasang dengan adaptor; beban samping akibat ketidaksejajaran; torsi selama pengencangan |
| Sel beban balok-S | Lubang berulir di bagian atas dan bawah bodi berbentuk S | Uji rangka dan beban gantung atau gantung dengan ruang di sekitar sumbu beban | Amplop yang lebih besar; sensitivitas di luar sumbu; periksa apakah model diberi peringkat untuk kedua arah |
| Load cell lubang tembus atau donat | Cincin dijepit di tumpukan; baut atau poros melewati lubang | Preload baut, tumpukan penjepit, rakitan dimana poros harus melewati sensor | Sebagian besar diberi nilai kompresi; muka pembebanan dan tumpuan ditentukan oleh gambar |
Sel beban inline antara batang aktuator linier dan alat mengukur gaya aksial yang ditransmisikan pada titik tersebut. Pengontrol dapat menggunakan sinyal untuk mendeteksi kontak atau mengatur gaya. Selama pergerakan cepat, pembacaannya dapat mencakup gaya yang dibutuhkan untuk mempercepat perkakas hilir. Periksa efek ini bila tujuannya adalah memperkirakan gaya kontak pada benda kerja.
Gambar 2. Gambar produk FIBOS FA203 dan diagram arah beban dari manual produk menunjukkan dua ujung berulir dan pembebanan aksial dalam tegangan dan kompresi.
Stasiun press-fit dapat mencatat gaya tekan terhadap perpindahan alat untuk memeriksa bagaimana suatu bagian dapat duduk. Perlengkapan penyisipan-ekstraksi dapat merekam puncak penyisipan dan puncak penarikan dalam satu pengaturan jika perkakasnya mentransfer kedua beban melalui sensor. Sinkronkan gaya dan perpindahan sehingga setiap puncak dapat dikaitkan dengan suatu posisi atau tahapan siklus. Pemasangan tekan otomotif, perakitan otomatis, dan pengujian komponen 3C adalah tugas umum yang tercantum untuk model inline kompak seperti FA203.
Gambar 3. Pada stasiun pengepres ini, kepala pengepres vertikal dipusatkan di atas perlengkapan bundar yang menopang bagian tersebut.
Pada tempat pengujian penelitian, sel beban inline dapat melacak gaya saat spesimen atau mekanisme dimuat dan dibongkar. Untuk pekerjaan berkekuatan rendah, periksa kebisingan dan kemampuan pengulangan dengan menggunakan pegangan sebenarnya. Selama pembalikan, periksa grip dan coupler untuk mengetahui adanya permainan. Serangan balik mekanis dapat menghasilkan segmen datar pada kurva gaya-perpindahan sebelum beban berlawanan mulai terbentuk.
Tentukan standar ulir, diameter, pitch, dan pengikatan yang dapat digunakan di kedua ujungnya. Pada lubang buta, pastikan adaptor terpasang sebagaimana mestinya sebelum mencapai bagian bawah. Konfirmasikan jarak antara antarmuka pemasangan setelah adaptor dipasang. Dimensi tersebut menentukan apakah pahat mencapai benda kerja dan membersihkan bagian di sekitarnya dalam satu pukulan penuh. Jika pemasok menawarkan file model 3D, seperti yang dilakukan FIBOS untuk sensor inline-nya, masukkan model tersebut ke dalam perakitan sebelum memesan daripada memeriksa amplop di atas kertas.
Buat daftar beban fisik normal dan puncak secara terpisah untuk ketegangan dan kompresi. Sertakan bobot perlengkapan yang bekerja melalui sensor, pramuat rakitan, dan transien yang dapat dipercaya seperti kontak keras. Misalnya, beban awal tekan sebesar 150 N yang diikuti dengan kompresi tambahan sebesar 400 N menghasilkan beban fisik sekitar 550 N sebelum benturan atau beban samping apa pun. Pilih rentang terukur yang mencakup puncak kerja yang diharapkan dengan margin yang sesuai dengan aplikasi. Perlakukan peringkat beban berlebih yang aman sebagai batas terpisah dan periksa beban samping, momen lentur, dan torsi yang diizinkan. Kelebihan beban aman sebesar 150% F.S. , seperti yang tercantum pada FA203 dan FA201, merupakan batas kelangsungan hidup pada kondisi yang disebutkan, bukan rentang kerja ekstra yang dikalibrasi.
Ubah persentase spesifikasi skala penuh menjadi satuan gaya. Suku kesalahan tunggal sebesar 0,1% skala penuh pada sel beban 2.000 N setara dengan 2 N. Pada gaya kerja 10 N, satu suku tersebut setara dengan 20% pembacaan. Perlakukan ini sebagai perhitungan penyaringan. Evaluasi kesalahan lain yang berlaku, penyimpangan nol, histeresis selama pembalikan, dan kebisingan rantai pengukuran yang dipasang. Verifikasi bahwa pengukuran berulang dapat membedakan perubahan terkecil yang penting bagi proses.
Gunakan fitur tercepat yang penting, seperti puncak penyisipan pendek, untuk menentukan respons yang diperlukan. Massa perkakas dan kekakuan perlengkapan mempengaruhi resonansi sistem yang dipasang. Bandwidth yang dapat digunakan juga bergantung pada pengaturan amplifier, pemfilteran, dan akuisisi; frekuensi alami di atas 5 kHz pada lembar data tidak berarti rantai yang terpasang dapat menyelesaikan peristiwa 5 kHz . Untuk pembalikan beban yang berulang, mintalah data kelelahan yang sesuai dengan amplitudo beban, beban rata-rata, dan jumlah siklus. Periksa suhu pengoperasian, tingkat perlindungan, dan perutean kabel terhadap paparan dan gerakan sebenarnya.
Sebelum meminta penawaran atau sampel, lakukan pemeriksaan di bawah ini. Setiap baris memasangkan parameter untuk mengonfirmasi kesalahan yang paling sering menyebabkan ketidakcocokan antara lembar data dan hasil yang diinstal.
| Parameter | Apa yang harus dikonfirmasi | Kesalahan umum |
|---|---|---|
| Sambungan benang dan ujung | Standar, diameter, pitch, panjang pengikatan, internal atau eksternal di setiap ujungnya | Dengan asumsi satu ukuran ulir berlaku untuk setiap kapasitas dalam rangkaian |
| Panjang terpasang | Jarak tatap muka dengan skrup, mur pengunci, dan bantalan ujung batang terpasang | Hanya membaca tinggi badan dari datasheet |
| Kapasitas | Preload ditambah tenaga kerja ditambah puncak yang kredibel, terpisah untuk tegangan dan kompresi | Pengukuran gaya yang ditunjukkan setelah penekanan |
| Arah yang dinilai | Ketegangan, kompresi, atau keduanya, dengan keakuratan yang dinyatakan untuk masing-masingnya | Dengan asumsi sensor berulir secara otomatis dua arah |
| Dasar akurasi | Setiap suku kesalahan diubah menjadi newton dengan gaya terkecil yang penting | Membaca % F.S. sebagai persentase pembacaan |
| Batas beban samping dan momen | Gaya off-axis, momen lentur, dan torsi yang diperbolehkan | Memeriksa kapasitas aksial saja |
| Rantai sinyal | Output mV/V , rentang eksitasi, resistansi jembatan, dan input amplifier atau modul | Menghubungkan output jembatan langsung ke input analog PLC standar |
| Dinamika dan kelelahan | Fitur gaya tercepat, resonansi terpasang, jumlah siklus, dan amplitudo beban | Memperlakukan frekuensi alami lembar data sebagai bandwidth yang dapat digunakan |
| Lingkungan | Kisaran suhu kompensasi dan pengoperasian, peringkat IP, pelenturan dan perutean kabel | Memperlakukan peringkat IP sebagai ketahanan terhadap bahan kimia atau cairan pendingin |
| Ruang lingkup kalibrasi | Petunjuk, poin, ketidakpastian, dan batasan penerimaan harus dicantumkan pada sertifikat | Menerima sertifikat satu arah untuk tugas dorong-tarik |
Sejajarkan aktuator, sel beban, dan alat pada posisi pengoperasian di mana gaya akan diukur. Periksa ketidaksejajaran pemandu, defleksi perlengkapan, dan tarikan kabel pada kedua batas perjalanan. Pada gaya yang aman dan rendah, bandingkan respons pada beberapa posisi pukulan menggunakan beban referensi yang dapat diulang. Perbedaan yang bergantung pada posisi dapat menunjukkan perubahan kesejajaran atau kontak perlengkapan.
Gambar 4. Garis gaya offset menambah momen lentur. Periksa keselarasan sepanjang pukulan. Diagram konseptual.
Gaya 500 N yang garis kerjanya diimbangi sebesar 2 mm menghasilkan momen lentur sebesar 1 N·m pada sensor. Efek pada pembacaan tergantung pada sensor dan dudukannya. Jaga agar pengenalan gaya tetap terpusat dan periksa batas beban gabungan pabrikan. Selama perakitan, ikuti urutan pengencangan model dan batas torsi, dan gunakan titik kunci pas atau titik penahan yang ditentukan. Itu Panduan pemasangan FUTEK LCM memberikan contoh rangkaian model torsi pemasangan dan pemeriksaan pemuatan di luar sumbu.
Periksa apakah adaptor, mur, pelindung, atau penahan keras tidak menyentuh permukaan yang harus tetap bersih selama pengukuran. Kontak tersebut dapat menciptakan jalur beban paralel, yang dikenal sebagai force shunt. Layar mungkin hanya menampilkan sebagian gaya yang diberikan yang melewati sel beban. Periksa kedua arah dan rentang gerak penuh karena celah hanya dapat menutup pada beban atau posisi tertentu.
Sel beban jembatan pasif memerlukan sumber eksitasi yang kompatibel dan masukan jembatan diferensial. Periksa rentang eksitasi, resistansi jembatan, fungsi kabel, dan rentang input dalam dokumen sensor dan instrumen. Gunakan modul input jembatan atau yang kompatibel penguat sel beban ketika PLC hanya memiliki input tegangan atau arus standar. Jika penguat memetakan gaya dua arah ke keluaran unipolar seperti 4–20 mA, cadangan rentang sinyal di kedua sisi keluaran gaya nol yang dipilih dan verifikasi pemetaannya.
Terapkan gaya dorong dan tarik yang diketahui dan verifikasi tanda pada PLC atau sistem akuisisi data (DAQ). Pastikan bahwa tidak ada ujung rentang gaya yang diperlukan yang terpotong pada amplifier atau modul input. Atur pengambilan sampel dan pemfilteran anti-alias untuk fitur tercepat yang diukur. Jika pemindaian PLC atau pembaruan komunikasi terlalu lambat untuk mempertahankan puncaknya, tangkap dengan akuisisi kecepatan tinggi yang sesuai dan kirimkan hasilnya ke PLC.
Catat pembacaan yang dipasang pada kondisi referensi yang ditentukan sebelum melakukan taring. Ulangi beberapa siklus bongkar muat dan catat seberapa dekat pembacaan kembali ke referensi. Selidiki perubahan signifikan setelah pengencangan atau setelah pembalikan gaya. Periksa preload mekanis, sambungan longgar, pengikatan, dan titik nol kelistrikan yang tidak stabil sebelum memutuskan apakah akan menunda atau menyetel rakitan.
Gunakan referensi yang sesuai, seperti sel beban referensi terkalibrasi yang dipasang secara seri, untuk menerapkan atau mengukur gaya yang diketahui pada kedua arah. Periksa beberapa titik pada rentang kerja, termasuk gaya kritis terendah, dan catat pembacaan pada bongkar muat. Bandingkan nilai akhir dalam satuan newton pada PLC atau DAQ dengan referensi. Jika keakuratan atau ketertelusuran bersifat kontrak, tentukan arah kalibrasi, titik, ketidakpastian, dan batas penerimaan saat memesan atau menjadwalkan kalibrasi. Untuk kejadian cepat, verifikasi secara terpisah bahwa rantai pengukuran yang dipasang mempertahankan puncak dan waktu yang diperlukan.
Banyak sel beban inline dibeli untuk menggantikan unit yang rusak, kelebihan beban, atau tidak lagi tersedia. Mencocokkan benang dan kapasitas adalah layar pertama, bukan keseluruhan pekerjaan. Tabel di bawah mencantumkan apa yang harus dikumpulkan dari instalasi lama dan apa yang harus dibandingkan pada lembar data dan gambar kandidat. Jika gambar asli tidak tersedia, ukur panjang pemasangan di antara permukaan pemasangan, foto pintu keluar kabel dan kunci pas, dan baca rentang eksitasi dan masukan amplifier yang ada sebelum memilih penggantinya.
| Item | Kumpulkan dari instalasi lama | Bandingkan kandidat |
|---|---|---|
| Kesesuaian mekanis | Ukuran dan jenis ulir di setiap ujungnya, panjang pemasangan, kunci pas, arah keluar kabel | Gambar untuk kelompok kapasitas pencocokan; adaptor diperlukan untuk mencapai panjang yang sama |
| Peringkat paksa | Nilai kapasitas, beban kerja aktual dan beban puncak yang terlihat dalam pelayanan, riwayat kelebihan beban | Nilai beban dan beban berlebih yang aman di setiap arah; batas beban samping dan momen |
| Antarmuka listrik | Sensitivitas mV/V , resistansi jembatan, warna dan fungsi kabel, eksitasi saat digunakan | Sensitivitas dan resistansi jembatan yang dapat diterima amplifier yang ada tanpa perlu mengubah skala, atau memerlukan penskalaan baru |
| Dinamika | Kecepatan siklus, puncak tercepat yang ditangkap, pengaturan filter di pengontrol | Data kekakuan, frekuensi alami, dan kelelahan untuk tugas yang sama |
| Lingkungan | Suhu, paparan cairan pendingin atau debu, pergerakan kabel | Kisaran suhu terkompensasi, peringkat IP, spesifikasi kabel |
| Penerimaan | Bagaimana sensor lama dipusatkan dan diverifikasi di mesin | Verifikasi dua arah dengan penggantinya dipasang sebelum melepaskan mesin |
Jika tidak ada model katalog yang cocok dengan panjang pemasangan, kombinasi ulir, atau keluaran kabel, tanyakan apakah versi modifikasi tersedia sebelum mendesain ulang perlengkapan. FIBOS daftar sensor khusus non-standar untuk situasi ini; kirimkan gambar lama atau dimensi yang diukur bersama dengan rentang gaya dan detail penguat sehingga usulan mencakup seluruh rantai pengukuran, tidak hanya badan sensor.
Mereka dapat berbeda berdasarkan model atau konfigurasi. Periksa beban terukur, batas beban berlebih yang aman, dan akurasi yang ditentukan di setiap arah. Periksa juga peringkat adaptor dan bagian lain di jalur beban.
Jika kedua pembacaan gaya memerlukan akurasi yang dinyatakan, kalibrasi atau verifikasi kedua arah sesuai kebutuhan aplikasi. Sertifikat khusus ketegangan menetapkan hasil ketegangan. Beberapa model dua arah menawarkan kalibrasi dalam arah kedua secara terpisah, jadi konfirmasikan cakupan sertifikat saat memesan.
Bantalan ujung batang bulat yang sesuai dapat mengakomodasi beberapa ketidaksejajaran sudut. Periksa artikulasi, jarak bebas, serangan balik, dan peringkat dorong-tarik yang diperbolehkan. Permainan dan gesekan bantalan dapat memengaruhi pengukuran dan pembacaan gaya kecil selama pembalikan. Label katalog seperti 'ujung batang' mungkin menggambarkan gaya pemasangan ulir sensor, jadi periksa apakah bantalan benar-benar disertakan.
Zeroing mengubah referensi yang ditampilkan. Preload mekanis masih bekerja pada load cell dan harus disertakan saat memeriksa kondisi kapasitas, beban berlebih, dan kelelahan. Catat preload fisik atau dokumentasikan kondisi referensi yang digunakan untuk taring.
Kirim gaya kerja dan puncak di setiap arah, ukuran dan jenis ulir di kedua ujungnya, panjang pemasangan maksimum, pintu keluar dan panjang kabel, rentang eksitasi dan masukan modul amplifier atau PLC, suhu pengoperasian dan persyaratan perlindungan, dan apakah sertifikat kalibrasi dua arah diperlukan. Gambar atau foto lokasi pemasangan menyimpan setidaknya satu putaran pertanyaan. FIBOS halaman kontak menerima detail ini secara langsung.
