조회수: 0 작성자: 사이트 편집자 게시 시간: 2026-11-05 출처: 대지
도넛 로드 셀 또는 로드 와셔라고도 하는 관통 구멍 힘 센서는 볼트, 로드 또는 샤프트용 중앙 구멍이 있는 링 모양의 힘 변환기입니다. 견고한 로드 셀이 메커니즘을 차단하는 어셈블리에서 축 방향 힘(주로 압축)을 측정합니다. 개구부만으로는 센서를 로드하는 방법이 결정되지 않습니다. 지정된 로드 및 지지 표면이 측정 경로를 정의합니다.
OEM 장비 및 연구 설비의 경우 세 가지 질문으로 시작하십시오. 어떤 힘을 측정해야 하는지, 해당 힘은 어디로 이동하는지, 전체 측정 체인이 이를 어떻게 포착합니까? 이 가이드에서는 스트레인 게이지와 압전 설계를 비교한 다음 보어 및 용량 크기 조정, 설치, PLC 또는 DAQ 연결 및 설치된 교정을 다룹니다. 일반적인 형식을 보려면 FIBOS 를 찾아보세요. 도넛 힘 센서 범위.
관통 구멍은 센서를 통과하는 개구부를 나타냅니다. 도넛은 고리 모양을 묘사합니다. 로드 와셔는 일반적으로 패스너 주변이나 압축된 스택 내에 설치하는 것을 강조합니다. 공급업체는 이러한 이름을 일부 중복하여 사용하므로 이름을 상호 교환 가능한 사양으로 취급하기보다는 도면과 설치 지침을 비교하십시오. FUTEK의 스루홀 로드셀 카테고리는 이 용어를 보여줍니다.
이는 유체 압력 센서가 아닌 힘 센서입니다. 힘은 뉴턴 또는 킬로뉴턴으로 표현됩니다. 접촉 압력은 유효 접촉 면적과 분포에 따라 달라집니다. 강제 판독은 해당 분포를 자동으로 제공하지 않습니다.
일반적인 단일 축 링 센서는 의도된 감지 구조를 통해 전달되는 축 방향 힘 성분을 측정합니다. 볼트 체결부에서는 볼트가 장력을 받는 동안 센서가 너트 아래로 압축될 수 있습니다. 플랜지 어셈블리에서 하중은 내부 환형 형상을 통해 유입되고 외부 장착 플랜지를 통해 나갈 수 있습니다. 이러한 배열에는 다른 도구가 필요합니다.
중앙 구멍이 있다고 해서 센서가 토크, 방사력 또는 다축 변환기가 되는 것은 아닙니다. 또한 회전하는 샤프트가 보어에 닿을 수 있다는 의미도 아닙니다. 정격 측정 방향을 확인하고 움직이는 부품에 여유 공간을 확보하십시오.
스트레인 게이지 설계에서 힘은 탄성 요소를 약간 변형시킵니다. 접착된 게이지는 저항을 변경하고 브리지 회로는 이 변경 사항을 작은 전기 신호로 변환합니다. 안정적인 여기와 적절한 신호 조절을 통해 이 접근 방식은 지속적인 부하뿐만 아니라 변화하는 부하도 지원합니다. 동적 성능은 여전히 장착된 구조와 전자 장치에 따라 달라집니다.
여기가 5V인 2 mV/V 정격 브리지의 경우 공칭 전체 범위 출력은 10mV입니다. 이는 예시적인 계산이며 FIBOS 모델 사양이 아닙니다. 이러한 신호는 일반적으로 기존 PLC 아날로그 입력이 안정적으로 읽을 수 있으려면 브리지 입력이나 계측 증폭기가 필요합니다.
압전 와셔는 감지 물질이 기계적으로 로드될 때 전하를 생성합니다. 전하 증폭기는 이 신호를 사용 가능한 전압으로 변환합니다. 이 접근 방식은 빠른 힘 변화에 유용하며, 충분히 느린 신호 감소 및 제어된 드리프트는 정의된 준정적 간격에 대한 측정을 허용할 수도 있습니다. 안정적인 절대 판독값을 무기한 유지한다고 가정해서는 안 됩니다.
Kistler는 다음과 같이 설명합니다. 준정적 측정은 절연과 전하 증폭기의 저주파 동작에 따라 달라집니다. 장시간 유지 테스트의 경우 압전 센서를 선택하기 전에 허용 가능한 드리프트 및 측정 기간을 전체 시스템 사양과 비교하십시오.
FIBOS FE011 카탈로그 제품 이미지입니다. 전하 출력 센서에는 호환 가능한 전하 계측이 필요합니다.
로드 와셔는 압축된 로드 경로(종종 패스너 주변)에 맞습니다. 설치에는 지정된 하중 도입 와셔, 표면 마감 또는 기계적 예압이 필요할 수 있습니다. 공칭 볼트 크기뿐만 아니라 베어링 접촉 면적을 확인하십시오. 인터페이스가 설명하는 LW 로드 와셔 ; 패스너 장력 측정을 위한 관통 구멍 제품인 해당 응용 프로그램 설명은 모든 관절과의 호환성을 설정하지 않습니다.
FIBOS 범위 내에서 FA1339 볼트 와셔 로드 셀은 하중 방향이 압축이고 브리지 출력 측정 체인에 배치되는 1–2 mV/V 정격 출력으로 나열됩니다. 특정 조인트와 일치시키기 전에 도면에서 보어, 베어링 영역 및 필요한 지지 도구를 확인하십시오.
일부 링 센서는 장착 플랜지에서 로딩 연결을 분리합니다. 중앙 개구부는 막대나 샤프트를 수용하는 반면, 가공된 환형 특징과 볼트 패턴은 기계와 탄성 요소 사이에 힘이 전달되는 방식을 설정합니다. FUTEK의 예를 들어 LTH500 설명은 내부 로딩 기능과 외부 지원 기능을 구별합니다. 도면을 확인하지 않고 해당 설치 형상을 다른 모델로 전송하지 마십시오.
FIBOS FA128 카탈로그에는 중앙 샤프트 통로, 환형 로딩 끝 및 고정 시트에 고정되는 플랜지가 나와 있습니다. 이는 중앙 개구부가 필요한 기계 레이아웃을 평가할 때 유용한 예입니다. 다음으로 시작하세요. FA128 제품 페이지를 클릭 한 다음 선택한 버전에 대한 현재 도면과 장착 배열을 확인하세요. 카탈로그는 압축을 로딩 방향으로 식별합니다. 구멍은 장력 능력을 의미하지 않습니다.
FIBOS FA128 카탈로그 제품 이미지 및 압축 방향 다이어그램. 로딩 및 지원 인터페이스에 대한 모델 도면을 확인하십시오.
장착 형상과 감지 기술은 별도의 선택입니다. 와셔 모양의 센서는 스트레인 게이지나 압전 재료를 사용할 수 있습니다. 예를 들어 FIBOS FE011 카탈로그에는 전하 계측 장치와 함께 작동하도록 고안된 고리 모양의 석영 센서가 나와 있습니다. 이는 FA128의 브리지 출력과 다른 전기 측정 체인입니다.
아래 표에는 스루홀 형식으로 구축된 두 가지 감지 기술의 차이점이 요약되어 있습니다. 이를 사용하여 기술을 최종 후보로 선정한 다음 선택한 모델의 자체 사양을 확인하세요.
| 비교점 | 스트레인 게이지 스루홀 센서 | 압전력 와셔 |
|---|---|---|
| 신호 출력 | mV/V 브리지 신호 | 전하량(pC) |
| 필수 전자제품 | 여기 플러스 브리지 증폭기 또는 브리지 DAQ 입력 | 전하 증폭기 및 특정 저잡음 케이블 |
| 정적 또는 유지 하중 | 지속적인 판독에 적합 | 드리프트 및 시간 상수에 의해 제한됩니다. 정의된 간격 동안에만 준정적 |
| 빠른 과도 현상 | 장착된 구조 및 조절 대역폭에 의해 제한됨 | 일반적으로 빠른 힘 변화에 적합 |
| PLC 직접 연결 | 브리지 모듈이나 증폭기를 통해서만 | 결코 직접적으로는 아닙니다. 먼저 전하 증폭기를 사용하십시오 |
| 일반적인 용도 | 클램핑력, 프레스 모니터링, 예압 유지 | 충격, 절단 및 높은 동적 테스트 이벤트 |
너트 또는 볼트 헤드 아래의 센서는 의도한 접촉력이 통과하는 경우 볼트 예압과 관련된 압축 반응을 측정하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이는 공동 개발 테스트, 클램프 설정 및 조임 방법 비교를 지원합니다. 조임 토크만으로는 볼트 장력과 동일한 양이 아닙니다. 마찰과 접합 조건이 이들 관계에 영향을 미칩니다.
목표가 초기 예압인지, 작동 중 변화인지, 조립품에 가해지는 외력인지 명시합니다. 조임 후 와셔 하중의 변화는 조인트와 패스너가 강성과 접촉 상태에 따라 하중을 공유하기 때문에 전체 외력과 동일할 필요는 없습니다.
중앙 개구부는 센서가 축 반력을 측정하는 동안 도구 또는 액추에이터 통로를 보존할 수 있습니다. 프레스에서 이는 힘 대 시간 또는 힘 대 위치 모니터링을 지원할 수 있습니다. 가이드, 베어링 및 도구를 기준으로 센서의 위치를 결정합니다. 센서와 작업물 사이의 마찰이나 다른 지지 경로로 인해 측정된 반응이 실제 프로세스 힘과 다를 수 있습니다.
프레스 장비의 로딩 헤드 및 조정 가능한 하부 고정 장치.
대학 및 개발 실험실의 경우 링 센서를 사용하면 표본 막대, 조정 나사 또는 동축 고정 장치를 위한 공간을 확보할 수 있습니다. 가장 작은 유용한 힘 증가, 예상 예압, 테스트 기간 및 변위 또는 기타 채널과 필요한 동기화를 정의합니다. 개구부가 작거나 높이가 낮은 본체 자체만으로는 유용한 작은 힘의 분해능을 보장하지 않습니다.
스레드 크레스트, 공차, 런아웃 및 어셈블리 접근을 포함하여 최대 통과 직경을 확인하십시오. 그런 다음 외경, 로딩 링 치수, 장착 구멍, 케이블 출구, 커넥터 액세스 및 와셔 또는 어댑터에 필요한 공간을 확인하십시오. 설치 높이에는 센서 본체뿐만 아니라 필요한 모든 하중 도입 부품이 포함됩니다.
관절이 충분히 뻣뻣한 상태로 유지되는지, 움직이는 부분이 스트로크 내내 깨끗하게 유지되는지 물어보십시오. 교체 센서의 경우 전체 스택 및 부하 전달 형상을 원래 설치와 비교하십시오. 일치하는 보어는 단 하나의 호환성 검사입니다.
선택 형상, 회로도만 해당: 개구부, 외부 봉투, 총 스택 높이 및 케이블 또는 커넥터 간격을 함께 확인하십시오.
실제로 도달하는 가장 큰 기계적 부하에 맞게 센서 크기를 조정하십시오. 2 kN 예압과 3 kN 프로세스 증가가 동일한 압축 방향으로 작용하는 경우 디스플레이가 0이 된 후에도 센서는 5 kN 전달할 수 있습니다. 이 예에서는 직접 추가 로드 경로를 가정합니다. 평행한 탄성 경로가 있는 미리 로드된 조인트에는 자체적인 하중 공유 분석이 필요합니다.
가속도, 충격, 이상주기, 설치하중 등을 포함합니다. 해당되는 경우 제조업체의 결합 부하 및 과부하 제한을 참조하십시오. 허용 과부하 은 추가로 보정된 작업 범위가 아니라 명시된 조건에서의 생존 한계입니다. 반복적인 사이클링의 경우 실제 하중 스펙트럼에 적용할 수 있는 피로 정보를 요청하십시오.
예시적인 추가 로딩: 2 kN 예압에 3 kN 프로세스 증분을 더하면 5 kN 기계적 부하가 제공됩니다. 영점 조정은 예압을 제거하지 않습니다.
모든 오류 사양의 기초(전체 범위의 백분율, 판독값의 백분율 또는 다른 정의)를 읽으십시오. 10 kN 센서의 예시적인 0.2% 전체 범위 오류 구성요소는 20N에 해당합니다. 200N 판독값에서 해당 구성요소만으로도 판독값의 10%에 해당합니다. 이는 다른 센서, 장착 및 전자 장치 효과도 포함하는 전체 불확실성이 아닙니다.
큰 예압에 대한 작은 힘 변화의 경우 실제 사이클에 걸쳐 소음, 드리프트, 히스테리시스, 크리프 및 반복성을 비교하십시오. 디스플레이 숫자와 ADC 비트 수는 신뢰할 수 있는 최소 강제 증분을 설정하지 않습니다. 필요한 작업 부하와 대역폭에 대한 증거를 요청하세요.
고유 주파수는 사용 가능한 측정 대역폭이 아닙니다. 추가된 질량, 장착 강성, 증폭기 필터 및 획득 설정은 모두 설치된 응답에 영향을 미칩니다. 중요한 가장 빠른 기능을 위해 샘플링 및 앤티 앨리어스 필터링을 선택하고 PLC 스캔 또는 통신 업데이트가 이를 유지할 수 있는지 확인하십시오.
작동 온도와 보상 온도 범위를 구별합니다. 도구 또는 모터, 냉각수, 케이블 굴곡 및 커넥터 밀봉의 열 변화를 고려하십시오. IP 등급은 지정된 수신 조건을 다룹니다. 화학적 호환성을 확립하거나 열 측정 오류를 제거하지 않습니다.
견적이나 샘플을 요청하시기 전, 아래 사항을 확인해 주세요. 각 행은 데이터시트와 설치된 결과 사이의 불일치를 가장 자주 유발하는 실수를 확인하기 위해 매개변수와 쌍을 이룹니다.
| 매개변수 | 확인 사항 | 일반적인 실수 |
|---|---|---|
| 보어 직경 | 가장 큰 통과 부품, 공차 및 런아웃 | 공칭 볼트 크기만 일치 |
| 봉투 및 스택 높이 | 외경, 어댑터, 케이블 출구 및 커넥터 액세스 | 부하 도입 부분 무시 |
| 용량 | 예압과 작동력, 센서의 피크 | 영점 조정 후 힘 크기 조정 |
| 선적 방향 | 정격 압축, 인장 또는 둘 다 | 구멍이 장력을 허용한다고 가정 |
| 정확도 기준 | 실제로 측정된 힘 수준의 오류 | % F.S. 읽기의 %로 읽음 |
| 신호 체인 | mV/V 또는 충전 출력 및 컨트롤러 입력 | 원시 신호를 표준 PLC 아날로그 입력에 연결 |
| 환경 | 보상된 온도 범위, 유입 및 케이블 라우팅 | IP 등급을 내화학성으로 취급 |
| 설치된 교정 | 실제 하중 경로를 통해 적용되는 기준 힘 | 션트 교정에만 의존 |
움직이는 구성 요소에서 의도한 적재 표면과 탄성 요소를 거쳐 기계 지지대까지 힘을 추적합니다. 조립 도면에 각 접점을 표시하십시오. 보호된 다이어프램, 케이블 글랜드 또는 비부하 표면에 접촉하면 오류나 손상이 발생할 수 있습니다. 제조업체의 설치 도면에서 허용하지 않는 한 전체 센서 표면을 고정하지 마십시오.
편향 상태를 포함하여 필요한 경우 샤프트와 볼트를 보어에서 치우십시오. 보어와 접촉하면 측면 하중이나 의도하지 않은 힘 경로가 발생할 수 있습니다. 기계 동작으로 인해 센서가 당기거나 절연체가 긁히지 않도록 케이블을 배선하고 고정합니다.
깨끗하고 편평하며 평행한 베어링 표면을 갖춘 지정된 경화 와셔 또는 가공된 접촉 부품을 사용하십시오. 기울어진 너트, 버, 부드러운 판 또는 고르지 않은 플랜지는 접촉을 집중시켜 센서를 구부릴 수 있습니다. 지정된 순서에 따라 지정된 값으로 장착 패스너를 조입니다. 모든 도넛형 센서에는 보편적인 조임 토크가 없습니다.
힘 축을 의도한 감지 축과 정렬하고 도구 오프셋을 확인합니다. 편심 하중에 대한 저항은 모델마다 다릅니다. 축외 하중을 견디는 센서는 해당 하중 하에서 여전히 허용할 수 없는 측정 오류를 생성할 수 있습니다.
기계적 예압은 접촉을 형성하고 압축에 민감한 요소를 맞물린 상태로 유지할 수 있습니다. 선택한 모델의 예압 요구 사항을 따르십시오. 전기 영점 조정은 기준 판독값을 변경합니다. 예압을 제거하거나, 기계적 용량을 복원하거나, 어셈블리가 안정되었음을 증명하지는 않습니다.
힘 션트는 감지 요소 주변의 하중 증가분의 일부를 전달하는 평행한 탄성 경로입니다. 동일한 증분 변위를 갖는 단순화된 선형 어셈블리에서 센서는 ΔFs = ks/(ks + kb) × ΔF를 전달합니다. 여기서 ks는 감지 경로 강성이고 kb는 우회 경로 강성입니다. 이 모델은 로드 공유를 보여줍니다. 이는 모든 볼트 체결부에 대한 보편적인 방정식은 아닙니다.
공통 끝 변위를 갖는 단순화된 선형 평행 경로 모델. 실제 접합 하중 공유는 실제 경계 및 접촉 조건에 대해 평가되어야 합니다.
HBK의 논의 강제 션트 측정은 설치된 감도가 센서의 독립형 감도와 다를 수 있는 이유를 설명합니다. 알려진 기준 힘을 사용하여 조립된 관계를 설정합니다. 지지대, 예압 또는 접촉 조건이 변경되면 이전 수정 계수를 자동으로 재사용하는 대신 해당 관계를 다시 평가하십시오.
브리지 출력 센서의 경우 여기 전압, 브리지 저항, 정격 출력, 신호 극성 및 실제 핀 할당을 확인합니다. 케이블 색상만으로 배선을 유추하지 마십시오. 브리지 DAQ 모듈은 자극을 제공하고 차동 신호를 읽을 수 있습니다. 그렇지 않으면 호환되는 증폭기를 사용하여 컨트롤러에 필요한 전압, 전류 또는 디지털 인터페이스를 생성하십시오. FIBOS 목록 로드셀 증폭기 ; 이 컨디셔닝 단계를 위한 입력 범위와 출력 유형을 센서와 컨트롤러 모두에 일치시키십시오.
테어링, 출력 스케일링, 공급 요구 사항, 접지 및 차폐 종단 전에 증폭기 입력 범위를 확인하십시오. 낮은 수준의 신호 배선을 모터 드라이브 및 스위칭 전원 케이블에서 멀리 두십시오. 과부하, 센서 분리 및 전원 공급 시 동작을 확인하여 컨트롤러가 오류 신호를 유효한 힘 값으로 착각하지 않도록 하십시오.
FIBOS 테스트 워크스테이션의 센서 배선 및 디지털 표시기.
전하 출력 센서에는 호환되는 전하 증폭기와 지정된 저잡음 케이블이 필요합니다. 커넥터를 깨끗하고 건조하며 기계적으로 안전하게 유지하십시오. 센서의 감지 요소에는 브리지 자극이 필요하지 않을 수 있지만 증폭기에는 여전히 전력이 필요합니다. 충전 출력을 표준 PLC 아날로그 입력에 직접 연결하지 마십시오.
설치된 센서의 충전 범위와 감도 설정을 선택한 다음 이벤트 지속 시간과 허용 가능한 감쇠에 적합한 시간 상수를 선택합니다. 정의된 주기 조건에서 전하 증폭기를 재설정하고 해당 참조가 의미하는 바를 문서화합니다. 키슬러의 전하 증폭기 기술 가이드는 다양한 시상수 설정이 측정된 파형을 어떻게 변경하는지 보여줍니다.
두 개의 측정 체인: 브리지 출력 센서에는 적절한 여기 및 브리지 컨디셔닝이 필요합니다. 전하 출력 센서에는 호환 가능한 전하 증폭기가 필요합니다.
센서, 전자 장치, 장착 구성, 예압 상태, 온도 및 필터 설정을 기록합니다. 예열 및 기계적 정착 후 정의된 기준 상태에서 0을 확인합니다. 가능한 경우 로드 및 언로드를 포함하여 작업 범위의 여러 관련 지점에 알려진 힘을 적용하고 사이클을 반복하여 히스테리시스 또는 불량한 장착을 노출시킵니다.
스트레인 게이지 브리지의 션트 교정 저항기는 전기 반응을 확인합니다. 기계적 힘을 가하지 않으며 하중 전달, 접촉 품질 또는 조립 강성을 확인할 수 없습니다. 마찬가지로 안정적인 0은 유용하지만 감도가 정확하다는 것을 증명하지는 않습니다.
장착으로 인해 하중 공유가 발생하는 경우 의도한 힘 경로에 있는 적절한 참조 변환기에 대해 조립된 시스템을 보정하십시오. HBK의 CFW 교정 절차는 장착, 증폭기 설정 및 검증 후 감도 결정을 구별합니다. 선택한 센서의 자체 요구 사항을 사용하여 절차를 계획하십시오.
그런 다음 크리프 또는 드리프트에 대한 유지 테스트, 반복성을 위한 반복 기계 사이클, 피크 및 타이밍에 대한 대표적인 과도 부하 등 실제 측정 작업을 확인합니다. 정적 참조 확인만으로는 동적 응답을 설정할 수 없습니다. 프로세스 또는 실험에서 허용 한계를 정의하고 재장착, 과부하 또는 힘 경로의 의미 있는 변경 후에 다시 확인하십시오.
에게 FIBOS 선택 검토를 요청하고 , 조립 스케치, 통과 부품 직경, 사용 가능한 공간, 하중 및 지지 표면, 예하중 및 힘 주기, 측정 기간, 환경 및 컨트롤러 입력을 제공합니다. 기존 장치를 교체하는 경우 전체 모델, 도면 및 교정 정보를 포함하십시오. 표준 구멍이나 봉투가 맞지 않는 경우 이러한 세부 사항은 다음 사항에 대한 논의도 지원합니다. 비표준 맞춤형 센서 . 샘플을 투입하기 전에
예, 적절한 조립에서는 너트나 헤드 아래의 센서를 통해 전달되는 압축 반응으로부터 볼트 장력을 추론할 수 있습니다. 센서 자체는 압축 전용 상태로 유지될 수 있습니다. 대체 접촉 경로를 확인하고 초기 볼트 예압과 외부 하중으로 인한 변화를 구별합니다. 관절의 강성은 이러한 변화가 공유되는 방식을 결정합니다.
정격 하중 방향과 부착물이 둘 다 지원하는 경우에만 가능합니다. 일부 모델은 압축만 측정합니다. 사전 로드된 압축 센서는 압축 감소를 측정할 수 있지만 감지 요소를 장력으로 끌어당길 수는 없습니다. 사이클 전반에 걸쳐 최소 잔여 압축 및 최대 부하를 확인하십시오.
아니요. 영점 조정은 표시되거나 기록된 참조를 변경합니다. 센서는 계속해서 예압을 전달하며, 이는 여전히 기계적 용량에 포함됩니다. 물리적 예압을 기록하고 출력의 무게를 측정한 경우에도 앰프 입력의 범위가 적절한지 확인하십시오.
그렇게 가정하지 마십시오. 센서 두께, 접촉 면적, 강성, 필요한 하중 도입 부품 및 패스너 결합이 조인트를 변경할 수 있습니다. 예압 유지, 사용 가능한 여유 공간 및 수정된 하중 경로를 평가한 다음 어셈블리를 동등한 것으로 취급하기 전에 기계적 및 도량형으로 검증합니다.
그 두 경기로는 부족해요. 적재 표면, 장착 구멍, 높이, 강성, 방향 등급, 과부하 제한, 출력, 자극, 배선, 환경 제한 및 교정을 비교하십시오. 설치 및 측정 테스트를 통해 애플리케이션에 대한 적합성이 확인될 때까지 새 모델을 대체 후보로 취급하십시오.
