Visualizzazioni: 0 Autore: Editor del sito Orario di pubblicazione: 2026-11-06 Origine: Sito
Un sensore di forza di tensione e compressione in linea, chiamato anche cella di carico in linea o cella di carico di tensione-compressione filettata, è montato in serie tra due componenti e misura le forze assiali di spinta e trazione che passano attraverso quel giunto. In un attuatore lineare, si trova tra l'asta e l'utensile. In un banco di prova, si trova tra la traversa mobile e il dispositivo di fissaggio del provino. La lettura è buona quanto il percorso del carico: ogni newton che si desidera misurare deve passare attraverso il sensore e nient'altro dovrebbe trasportare carico attorno ad esso.
Se hai solo due minuti, questi sono i punti che molto spesso decidono se una cella di carico in linea funziona come previsto:
Traccia prima il percorso di carico. Qualsiasi staffa, protezione o fermo che tocca il gruppo durante la misurazione diventa un percorso parallelo e abbassa la lettura.
Capacità dimensionale dal carico fisico sul sensore, inclusi precarico e peso dell'attrezzatura, non dal valore mostrato dopo l'azzeramento.
Converti gli errori percentuali dell'intera scala in newton con la forza lavoro più piccola prima di confrontare le schede tecniche.
Far corrispondere la filettatura su entrambe le estremità, la lunghezza installata con gli adattatori montati e l'uscita del cavo alla busta reale, idealmente con il modello 3D del fornitore.
Un'uscita a ponte mV/V grezza necessita di eccitazione e un ingresso a ponte o amplificatore; un ingresso analogico PLC standard non può leggerlo direttamente.
Verificare entrambe le direzioni con gli strumenti installati. Un certificato relativo alla sola tensione non dice nulla sulla precisione della compressione.
Le due estremità di una cella di carico in linea trasferiscono la forza attraverso il suo elemento di rilevamento. Un carico di trazione separa le estremità. Un carico di compressione li spinge insieme. Per catturare la forza prevista, posizionare il sensore tra l'elemento mobile e la parte dell'insieme di cui si desidera misurare il carico. Un supporto o una staffa che trasporta parte di quella forza attorno al sensore modifica la lettura.
Figura 1. Tensione e compressione agiscono lungo lo stesso asse, in direzioni opposte. Diagramma concettuale.
In un design estensimetrico, l'elemento elastico si deforma leggermente sotto carico. I misuratori cambiano la resistenza e un ponte di Wheatstone eccitato produce una piccola tensione differenziale. La sensibilità sulla scheda tecnica è comunemente espressa in millivolt per volt di eccitazione ( mV/V ). A titolo illustrativo, 1,5 mV/V con un'eccitazione di 5 V fornisce 7,5 mV di variazione del segnale al carico nominale nella direzione specificata. La calibrazione mette in relazione l'uscita del ponte con la forza in newton. IL La guida alla misurazione del carico basata su bridge NI supporta la selezione dello strumento.
I perni esterni si accoppiano con accoppiatori o utensili filettati. Le filettature interne accettano un perno o un adattatore di accoppiamento. Alcuni modelli utilizzano connessioni terminali diverse. Controllare entrambe le estremità del disegno per verificare la profondità della filettatura, il gioco della spalla e qualsiasi superficie di carico o bloccaggio specificata.
Come riferimento per ciò che dovrebbe dirti una pagina di prodotto, il FIBOS Il sensore di forza in linea FA203 è elencato con capacità da 50 N a 2.000 N, un corpo in acciaio inossidabile φ25,4 mm × 37 mm, una sensibilità nominale di 2,0 mV/V , un sovraccarico sicuro del 150% F.S. e un'eccitazione consigliata di 5–12 V. Il disegno di montaggio distingue le dimensioni della filettatura in base al gruppo di capacità, quindi scaricare il disegno per l'esatta capacità presa in considerazione piuttosto che assumere un filo per l'intera serie. Attraverso il FIBOS Nella gamma di sensori di forza dell'estremità dello stelo , i modelli in linea sono elencati con le opzioni di filettatura M4 , M8 e M12 tra le altre, il che rende la dimensione della filettatura una decisione relativa alla famiglia di prodotti piuttosto che un ripensamento.
Per attuatori compatti o piccoli apparecchi da laboratorio, controllare l'involucro completo installato. Accoppiatori e dadi di bloccaggio aumentano la lunghezza e l'uscita del cavo necessita di spazio per l'instradamento e il pressacavo. Includere spazio per una chiave e controllare il gioco su entrambe le estremità della corsa. Ad esempio, il FIBOS La cella di carico in linea miniaturizzata FA201 è elencata a φ13 mm × 31 mm con capacità da 50 N a 1.000 N e filettature M4 ; a quelle dimensioni, un accoppiatore e un controdado possono aggiungere una quota significativa della lunghezza installata. Confermare la direzione di carico nominale e l'ambito di calibrazione per la capacità selezionata prima di specificare il servizio push-pull. FUTEK La serie di celle di carico in linea illustra come le dimensioni del corpo e le opzioni di filettatura variano all'interno di una singola famiglia di prodotti.
Un design in linea filettato compatto si adatta alla connessione da barra a utensile o da barra a attrezzatura. Una cella di carico con trave a S può anche essere posizionata in serie e misurare la spinta e la trazione quando le sue caratteristiche di montaggio e direzionali supportano entrambe. Ha un involucro del corpo diverso e può adattarsi a un telaio di prova con più spazio attorno all'asse del carico. UN Il sensore di forza a foro passante o a ciambella è adatto ai gruppi in cui un bullone o un albero passa attraverso il sensore e trasferisce il carico attraverso le facce specificate. Confronta il modo in cui ciascun progetto trasporta effettivamente la forza nel tuo assemblaggio. Per un confronto più ampio tra i principi di rilevamento e gli stili corporei, vedere il FIBOS guida del sensore di forza.
La tabella seguente riassume le differenze pratiche. FIBOS elenchi Sensori di forza di tipo S e sensori di forza a ciambella come categorie separate per lo stesso motivo: la geometria di montaggio, non il principio di rilevamento, di solito decide quale si adatta.
| Design | Montaggio tipico | Dove si adatta meglio | Attenzione |
|---|---|---|---|
| Cella di carico in linea filettata | Prigionieri filettati o filettature interne in serie con un'asta o un accoppiatore | Attuatore stelo-utensile, teste a pressione, dispositivi push-pull compatti | Lunghezza installata con adattatori; carichi laterali dovuti al disallineamento; torsione durante il serraggio |
| Cella di carico a trave S | Fori filettati nella parte superiore e inferiore di un corpo a forma di S | Testare telai e carichi sospesi o sospesi con spazio attorno all'asse del carico | Busta più grande; sensibilità fuori asse; verificare che il modello sia classificato per entrambe le direzioni |
| Cella di carico a foro passante o a ciambella | Anello bloccato in una pila; il bullone o l'albero passa attraverso il foro | Precarico bulloni, pile di serraggio, assemblaggi in cui l'albero deve passare attraverso il sensore | Per lo più a compressione; le facce di carico e di supporto sono definite dal disegno |
Una cella di carico in linea tra l'asta dell'attuatore lineare e un utensile misura la forza assiale trasmessa in quel punto. Un controller può utilizzare il segnale per rilevare il contatto o regolare la forza. Durante i movimenti rapidi, la lettura può includere la forza necessaria per accelerare l'attrezzatura a valle. Controllare questo effetto quando lo scopo è stimare la forza di contatto sul pezzo.
Figura 2. L'immagine del prodotto FIBOS FA203 e il diagramma della direzione del carico dal manuale del prodotto mostrano le due estremità filettate e il carico assiale in tensione e compressione.
Una stazione di inserimento a pressione può registrare la forza di compressione rispetto allo spostamento dell'utensile per verificare come si posiziona una parte. Un dispositivo di inserimento-estrazione può registrare il picco di inserimento e il picco di estrazione in un'unica configurazione se la sua attrezzatura trasferisce entrambi i carichi attraverso il sensore. Sincronizza forza e spostamento in modo che ogni picco possa essere legato a una posizione o a una fase del ciclo. Il press-fitting automobilistico, l'assemblaggio automatizzato e il test dei componenti 3C sono compiti tipici elencati per i modelli in linea compatti come FA203.
Figura 3. In questa stazione di pressatura, la testa della pressa verticale è centrata sopra l'attrezzatura rotonda che supporta la parte.
Su un banco di prova di ricerca, una cella di carico in linea può monitorare la forza mentre un provino o un meccanismo viene caricato e scaricato. Per lavori a bassa forza, verificare il rumore e la ripetibilità con le pinze effettivamente montate. Durante le inversioni, ispezionare le impugnature e gli accoppiatori per verificare il gioco. Il gioco meccanico può produrre un segmento piatto in una curva forza-spostamento prima che inizi a formarsi il carico opposto.
Specificare lo standard della filettatura, il diametro, il passo e l'impegno utilizzabile su entrambe le estremità. Su un foro cieco, verificare che l'adattatore sia posizionato come previsto prima che raggiunga il fondo. Confermare la distanza tra le interfacce di montaggio dopo aver montato gli adattatori. Questa dimensione determina se l'utensile raggiunge il pezzo e libera le parti circostanti durante l'intera corsa. Laddove un fornitore offre file di modelli 3D, come fa FIBOS per i suoi sensori in linea, inserisci il modello nell'assieme prima di ordinare invece di controllare la busta su carta.
Elencare i carichi fisici normali e di picco separatamente per tensione e compressione. Includere il peso dell'attrezzatura nel punto in cui agisce attraverso il sensore, il precarico dell'assieme e transitori credibili come un contatto duro. Ad esempio, un precarico di compressione di 150 N seguito da ulteriori 400 N di compressione fornisce circa 550 N di carico fisico prima di qualsiasi impatto o carico laterale. Selezionare un intervallo nominale che copra i picchi di lavoro previsti con un margine adatto all'applicazione. Trattare il coefficiente di sovraccarico di sicurezza come un limite separato e controllare i carichi laterali consentiti, i momenti flettenti e la torsione. Un sovraccarico sicuro del 150% F.S. , come elencato per FA203 e FA201, è un limite di sopravvivenza nelle condizioni indicate, non un intervallo di lavoro calibrato aggiuntivo.
Convertire le specifiche percentuali dell'intera scala in unità di forza. Un singolo termine di errore dello 0,1% del fondo scala su una cella di carico da 2.000 N corrisponde a 2 N. Con una forza di lavoro di 10 N, quel termine da solo equivale al 20% della lettura. Consideralo come un calcolo di screening. Valutare altri errori applicabili, deriva dello zero, isteresi durante l'inversione e rumore della catena di misura installata. Verificare che misurazioni ripetute possano distinguere il cambiamento più piccolo importante per il processo.
Utilizza la funzione più veloce che conta, come un breve picco di inserimento, per specificare la risposta richiesta. La massa dell'attrezzatura e la rigidità dell'attrezzatura influiscono sulla risonanza del sistema installato. La larghezza di banda utilizzabile dipende anche dalle impostazioni dell'amplificatore, del filtraggio e dell'acquisizione; una frequenza naturale superiore a 5 kHz su una scheda tecnica non significa che la catena installata possa risolvere un evento 5 kHz . Per inversioni di carico ripetute, richiedere dati sulla fatica che corrispondano all'ampiezza del carico, al carico medio e al conteggio dei cicli. Controllare la temperatura operativa, il grado di protezione e il percorso dei cavi rispetto all'esposizione e al movimento effettivi.
Prima di richiedere un preventivo o un campione, effettuare le verifiche riportate di seguito. Ogni riga abbina il parametro da confermare con l'errore che il più delle volte causa una mancata corrispondenza tra la scheda tecnica e il risultato installato.
| Parametro | Cosa confermare | Errore comune |
|---|---|---|
| Collegamenti filettati e terminali | Standard, diametro, passo, lunghezza di impegno, interno o esterno a ciascuna estremità | Supponendo che una dimensione di filettatura si applichi a ogni capacità della serie |
| Lunghezza installata | Distanza faccia a faccia con accoppiatori, dadi di bloccaggio e cuscinetti estremità stelo montati | Leggendo solo l'altezza del corpo dalla scheda tecnica |
| Capacità | Precarico più forza di lavoro più picchi credibili, separatamente per tensione e compressione | Dimensionamento per la forza mostrata dopo l'azzeramento |
| Direzioni valutate | Tensione, compressione o entrambi, con la precisione dichiarata per ciascuno | Supponendo che un sensore filettato sia automaticamente bidirezionale |
| Base di precisione | Ogni termine di errore viene convertito in newton alla forza più piccola che conta | Lettura % F.S. come percentuale della lettura |
| Limiti di carico laterale e momento | Forza fuori asse, momento flettente e torsione consentiti | Controllo solo della capacità assiale |
| Catena di segnali | Uscita mV/V , intervallo di eccitazione, resistenza del ponte e ingresso dell'amplificatore o del modulo | Cablaggio dell'uscita del bridge direttamente a un ingresso analogico PLC standard |
| Dinamica e fatica | Funzionalità di forza più rapida, risonanza installata, conteggio dei cicli e ampiezza del carico | Trattare la frequenza naturale della scheda tecnica come larghezza di banda utilizzabile |
| Ambiente | Intervalli di temperatura compensati e di esercizio, grado di protezione IP, flessione e instradamento dei cavi | Trattare una classificazione IP come resistenza chimica o ai refrigeranti |
| Ambito di calibrazione | Indicazioni, punti, incertezze e limiti di accettabilità da indicare sul certificato | Accettazione di un certificato unidirezionale per servizio push-pull |
Allineare l'attuatore, la cella di carico e lo strumento nelle posizioni operative in cui verrà misurata la forza. Verificare il disallineamento della guida, la deflessione del dispositivo e la trazione del cavo su entrambi i limiti di corsa. Con una forza sicura e bassa, confrontare la risposta in diverse posizioni della corsa utilizzando un carico di riferimento ripetibile. Una discrepanza dipendente dalla posizione può rivelare un cambiamento di allineamento o un contatto di fissaggio.
Figura 4. Una linea di forza sfalsata aggiunge un momento flettente. Controllare l'allineamento durante tutta la corsa. Diagramma concettuale.
Una forza di 500 N la cui linea d'azione è spostata di 2 mm produce sul sensore un momento flettente di 1 N·m. L'effetto sulla lettura dipende dal sensore e dalla montatura. Mantenere l'introduzione della forza centrata e controllare i limiti di carico combinato del produttore. Durante il montaggio, seguire la sequenza di serraggio e i limiti di coppia del modello e utilizzare le sedi chiave o i punti di controsostegno specificati. IL Il manuale di montaggio FUTEK LCM fornisce esempi di famiglie di modelli di coppia di installazione e controlli del carico fuori asse.
Verificare che l'adattatore, il dado, la protezione o l'arresto rigido non tocchino una superficie che dovrebbe rimanere libera durante la misurazione. Tale contatto può creare un percorso di carico parallelo, noto come shunt di forza. Il display potrebbe quindi mostrare solo la parte della forza applicata che passa attraverso la cella di carico. Ispezionare entrambe le direzioni e l'intera corsa perché uno spazio può chiudersi solo sotto un carico o una posizione particolare.
Una cella di carico a ponte passivo necessita di una sorgente di eccitazione compatibile e di un ingresso a ponte differenziale. Controllare l'intervallo di eccitazione, la resistenza del ponte, le funzioni del filo e l'intervallo di ingresso nei documenti del sensore e dello strumento. Utilizzare un modulo di ingresso a ponte o compatibile amplificatore della cella di carico quando il PLC dispone solo di ingressi di tensione o corrente standard. Laddove un amplificatore mappa la forza bidirezionale su un'uscita unipolare come 4–20 mA, riservare l'intervallo del segnale su entrambi i lati dell'uscita a forza zero scelta e verificare la mappatura.
Applicare un push and pull noto e verificare il segno sul PLC o sul sistema di acquisizione dati (DAQ). Verificare che nessuna delle estremità dell'intervallo di forza richiesto si blocchi sull'amplificatore o sul modulo di ingresso. Imposta il campionamento e il filtro anti-alias per la caratteristica più veloce da misurare. Se la scansione del PLC o l'aggiornamento delle comunicazioni è troppo lento per trattenere un picco, catturarlo con un'adeguata acquisizione ad alta velocità e inviare il risultato al PLC.
Registrare la lettura montata in una condizione di riferimento definita prima della tara. Ripetere diversi cicli di carico e scarico e registrare quanto la lettura ritorna al riferimento. Esaminare un cambiamento significativo dopo il serraggio o l'inversione della forza. Verificare la presenza di precarico meccanico, giunti allentati, grippaggi e uno zero elettrico instabile prima di decidere se ritarare o regolare il gruppo.
Utilizzare un riferimento adatto, ad esempio una cella di carico di riferimento calibrata montata in serie, per applicare o misurare forze note in entrambe le direzioni. Controllare diversi punti nell'intervallo di lavoro, inclusa la forza critica più bassa, e registrare le letture durante il carico e lo scarico. Confrontare il valore finale in newton sul PLC o DAQ con il riferimento. Se l'accuratezza o la tracciabilità sono contrattuali, specificare le direzioni di calibrazione, i punti, l'incertezza e i limiti di accettazione al momento dell'ordine o della programmazione della calibrazione. Per eventi veloci, verificare separatamente che la catena di misura installata preservi i picchi e le tempistiche richieste.
Molte celle di carico in linea vengono acquistate per sostituire un'unità guasta, sovraccarica o non più disponibile. La corrispondenza dei thread e della capacità è la prima schermata, non l'intero lavoro. La tabella seguente elenca cosa prelevare dal vecchio impianto e cosa confrontare sulla scheda tecnica e sul disegno del candidato. Se il disegno originale non è disponibile, misurare la lunghezza installata tra le superfici di montaggio, fotografare l'uscita del cavo e le parti piatte della chiave e leggere l'eccitazione e l'intervallo di ingresso dell'amplificatore esistente prima di selezionare un sostituto.
| Elemento | Raccogli dalla vecchia installazione | Confronta sul candidato |
|---|---|---|
| Adattamento meccanico | Dimensioni e tipo di filettatura a ciascuna estremità, lunghezza installata, sedi chiave, direzione di uscita del cavo | Estrazione per il gruppo di capacità corrispondente; adattatori necessari per raggiungere la stessa lunghezza |
| Valutazioni della forza | Capacità nominale, funzionamento effettivo e carichi di punta osservati in servizio, cronologia dei sovraccarichi | Carico nominale e sovraccarico sicuro in ciascuna direzione; limiti di carico laterale e momento |
| Interfaccia elettrica | mV/V sensibilità, resistenza del ponte, colori e funzioni del cablaggio, eccitazione in uso | Sensibilità e resistenza del ponte che l'amplificatore esistente può accettare senza riscalatura, oppure è necessario il nuovo ridimensionamento |
| Dinamica | Frequenza del ciclo, picco più veloce catturato, impostazioni del filtro nel controller | Dati di rigidità, frequenza naturale e fatica per lo stesso compito |
| Ambiente | Temperatura, esposizione al refrigerante o alla polvere, movimento del cavo | Intervallo di temperatura compensato, grado di protezione IP, specifiche del cavo |
| Accettazione | Come è stato azzerato e verificato il vecchio sensore nella macchina | Verifica bidirezionale con il ricambio montato prima dello sblocco della macchina |
Quando nessun modello a catalogo corrisponde alla lunghezza installata, alla combinazione di filettatura o all'uscita del cavo, chiedere se è disponibile una versione modificata prima di riprogettare l'apparecchio. FIBOS elenchi sensori personalizzati non standard per questa situazione; inviare il vecchio disegno o le dimensioni misurate insieme al campo di forza e ai dettagli dell'amplificatore in modo che la proposta copra l'intera catena di misurazione, non solo il corpo del sensore.
Possono differire in base al modello o alla configurazione. Controllare il carico nominale, il limite di sovraccarico di sicurezza e la precisione specificata in ciascuna direzione. Controlla anche i valori nominali degli adattatori e di qualsiasi altra parte nel percorso di carico.
Se entrambe le letture della forza richiedono la precisione dichiarata, calibrare o verificare entrambe le direzioni come richiesto dall'applicazione. Un certificato di sola tensione stabilisce i risultati per la tensione. Alcuni modelli bidirezionali offrono la calibrazione separatamente nella seconda direzione, quindi confermare l'ambito del certificato al momento dell'ordine.
Un cuscinetto terminale sferico adatto può compensare alcuni disallineamenti angolari. Verificare i valori nominali consentiti di articolazione, gioco, gioco e push-pull. Il gioco e l'attrito dei cuscinetti possono influenzare le misurazioni e le letture di piccole forze durante le inversioni. Un'etichetta del catalogo come 'estremità stelo' può descrivere lo stile di montaggio filettato del sensore, quindi controlla se è effettivamente incluso un cuscinetto.
L'azzeramento modifica il riferimento visualizzato. Il precarico meccanico agisce comunque sulla cella di carico e deve essere incluso nel controllo delle condizioni di capacità, sovraccarico e fatica. Registrare il precarico fisico o documentare la condizione di riferimento utilizzata per la tara.
Inviare le forze di lavoro e di picco in ciascuna direzione, la dimensione e il tipo di filettatura su entrambe le estremità, la lunghezza massima installata, l'uscita e la lunghezza del cavo, l'eccitazione e l'intervallo di ingresso dell'amplificatore o del modulo PLC, la temperatura operativa e i requisiti di protezione e se è necessario un certificato di calibrazione bidirezionale. Un disegno o una foto del luogo di montaggio evitano almeno un giro di domande. Il FIBOS la pagina dei contatti accetta direttamente questi dettagli.
