Aantal keren bekeken: 0 Auteur: Site-editor Publicatietijd: 06-11-2026 Herkomst: Locatie
Een inline spannings- en compressiekrachtsensor, ook wel een inline load cell of trek-compressie load cell met schroefdraad genoemd, wordt in serie tussen twee componenten gemonteerd en meet de axiale duw- en trekkrachten die door dat gewricht gaan. Bij een lineaire actuator zit deze tussen de stang en het gereedschap. In een testopstelling bevindt deze zich tussen de bewegende kruiskop en de preparaathouder. De meting is slechts zo goed als het belastingspad: elke Newton die u wilt meten moet door de sensor gaan, en niets anders mag er last omheen dragen.
Als u maar twee minuten de tijd heeft, zijn dit de punten die meestal bepalen of een inline load cell werkt zoals bedoeld:
Traceer eerst het laadpad. Elke beugel, bescherming of harde stop die tijdens de meting het geheel raakt, wordt een parallel pad en verlaagt de meetwaarde.
Groottecapaciteit op basis van de fysieke belasting op de sensor, inclusief voorbelasting en armatuurgewicht, niet op basis van de waarde die wordt weergegeven na nulstelling.
Converteer het percentage fouten op volledige schaal naar Newton bij uw kleinste arbeidskracht voordat u datasheets vergelijkt.
Zorg ervoor dat de draad aan beide uiteinden, de geïnstalleerde lengte met gemonteerde adapters en de kabeluitgang overeenkomen met de werkelijke omhulling, idealiter met het 3D-model van de leverancier.
Een onbewerkte mV/V bruguitgang heeft excitatie nodig en een brugingang of versterker; een standaard analoge PLC-ingang kan deze niet rechtstreeks lezen.
Controleer beide richtingen terwijl het gereedschap is geïnstalleerd. Een spanningscertificaat zegt niets over de compressienauwkeurigheid.
De twee uiteinden van een inline loadcel brengen kracht over via het sensorelement. Een trekbelasting trekt de uiteinden uit elkaar. Een drukbelasting duwt ze samen. Om de beoogde kracht vast te leggen, plaatst u de sensor tussen het bewegende onderdeel en het deel van het geheel waarvan u de belasting moet meten. Een steun of beugel die een deel van die kracht rond de sensor draagt, verandert de meting.
Figuur 1. Spanning en compressie werken langs dezelfde as, in tegengestelde richtingen. Conceptueel diagram.
Bij een rekstrookontwerp vervormt het elastische element enigszins onder belasting. De meters veranderen de weerstand en een aangeslagen Wheatstone-brug produceert een kleine differentiële spanning. De gevoeligheid op het gegevensblad wordt gewoonlijk weergegeven in millivolt per volt excitatie ( mV/V ). Ter illustratie: 1,5 mV/V bij 5 V-excitatie geeft 7,5 mV signaalverandering bij nominale belasting in de gespecificeerde richting. Bij de kalibratie wordt de brugoutput in verband gebracht met de kracht in Newton. De Op de NI-brug gebaseerde gids voor belastingmetingen ondersteunt instrumentselectie.
Externe noppen passen bij koppelingen met schroefdraad of gereedschap. Interne schroefdraad accepteert een bijpassende tap of adapter. Sommige modellen gebruiken verschillende eindverbindingen. Controleer beide uiteinden van de tekening op draaddiepte, schouderspeling en eventuele gespecificeerde laad- of klemoppervlakken.
Als referentie voor wat een productpagina u moet vertellen, de FIBOS De FA203 inline krachtsensor heeft capaciteiten van 50 N tot 2.000 N, een roestvrijstalen behuizing van φ25,4 mm x 37 mm, een nominale gevoeligheid van 2,0 mV/V , een veilige overbelasting van 150% F.S. en een aanbevolen excitatie van 5–12 V. De montagetekening onderscheidt de schroefdraadmaten per capaciteitsgroep, dus download de tekening voor de exacte capaciteit in kwestie in plaats van uit te gaan van één draad voor de hele serie. Aan de overkant van de FIBOS In het bereik van krachtsensoren voor de stangkoppen worden inline-modellen vermeld met onder andere M4 , M8 en M12 schroefdraadopties, waardoor de schroefdraadmaat eerder een productfamiliebeslissing is dan een bijzaak.
Controleer bij compacte actuatoren of kleine laboratoriumarmaturen het volledige geïnstalleerde omhulsel. Koppelingen en borgmoeren zorgen voor lengte, en de kabeluitgang heeft ruimte nodig voor geleiding en trekontlasting. Zorg voor ruimte voor een sleutel en controleer de speling aan beide uiteinden van de slag. Bijvoorbeeld de FIBOS FA201 miniatuur inline load cell wordt vermeld op φ13 mm x 31 mm met capaciteiten van 50 N tot 1.000 N en M4 schroefdraad; bij dat formaat kunnen een koppeling en borgmoer een aanzienlijk deel van de geïnstalleerde lengte toevoegen. Bevestig de nominale laadrichting en het kalibratiebereik voor de capaciteit die u selecteert voordat u push-pull-bedrijf specificeert. FUTEK's inline load cell-series illustreren hoe lichaamsgrootte en draadopties variëren binnen een enkele productfamilie.
Een compact inline-ontwerp met schroefdraad is geschikt voor een staaf-naar-gereedschap- of staaf-naar-bevestigingsverbinding. Een S-beam loadcel kan ook in serie worden geplaatst en de duw- en trekkracht meten wanneer de montage- en richtingsspecificaties beide ondersteunen. Het heeft een ander lichaamsomhulsel en past mogelijk bij een testframe met meer ruimte rond de belastingsas. A krachtsensor met doorgaand gat of donut is geschikt voor montages waarbij een bout of as door de sensor gaat en de belasting via de gespecificeerde vlakken overbrengt. Vergelijk hoe elk ontwerp daadwerkelijk kracht uitoefent in uw montage. Voor een bredere vergelijking van sensorprincipes en carrosserievarianten, zie de FIBOS krachtsensorgeleider.
Onderstaande tabel vat de praktische verschillen samen. FIBOS lijsten S-type krachtsensoren en donutkrachtsensoren als afzonderlijke categorieën om dezelfde reden: de montagegeometrie, en niet het detectieprincipe, bepaalt meestal welke past.
| Ontwerp | Typische montage | Waar het het beste | past Let op |
|---|---|---|---|
| Inline loadcel met schroefdraad | Draadeinden of interne schroefdraad in serie met een stang of koppeling | Actuatorstang-naar-gereedschap, perspassingkoppen, compacte push-pull-bevestigingen | Geïnstalleerde lengte met adapters; zijbelastingen door verkeerde uitlijning; torsie tijdens het aanspannen |
| S-balk loadcel | Schroefdraadgaten aan de boven- en onderkant van een S-vormig lichaam | Testframes en hangende of hangende lasten met ruimte rond de lastas | Grotere envelop; gevoeligheid buiten de as; controleer of het model geschikt is voor beide richtingen |
| Through-hole of donut loadcel | Ring geklemd in een stapel; bout of as gaat door de boring | Boutvoorspanning, klemstapels, samenstellingen waarbij de as door de sensor moet gaan | Meestal met compressie; laad- en steunvlakken worden gedefinieerd door de tekening |
Een inline load cell tussen een lineaire actuatorstang en een gereedschap meet de axiale kracht die op dat punt wordt overgedragen. Een controller kan het signaal gebruiken om contact te detecteren of kracht te reguleren. Tijdens snelle bewegingen kan de meting de kracht bevatten die nodig is om het stroomafwaartse gereedschap te versnellen. Controleer dit effect als het doel is om de contactkracht op het werkstuk te schatten.
Figuur 2. De FIBOS FA203-productafbeelding en het belastingsrichtingdiagram uit de producthandleiding tonen de twee draadeinden en de axiale belasting bij trek en compressie.
Een perspassingsstation kan de drukkracht tegen gereedschapsverplaatsing registreren om te controleren hoe een onderdeel zit. Een insteek-uittrekarmatuur kan de insteekpiek en de uittrekpiek in één opstelling registreren als het gereedschap beide belastingen door de sensor overbrengt. Synchroniseer kracht en verplaatsing, zodat elke piek aan een positie of fase van de cyclus kan worden gekoppeld. Perspassingen in de auto-industrie, geautomatiseerde assemblage en het testen van 3C-componenten zijn typische taken die worden vermeld voor compacte inline-modellen zoals de FA203.
Figuur 3. In dit persstation is de verticale perskop gecentreerd boven de ronde armatuur die het onderdeel ondersteunt.
Op een onderzoekstestbank kan een inline load cell de kracht volgen terwijl een monster of mechanisme wordt geladen en gelost. Voor werken met weinig kracht dient u het geluid en de herhaalbaarheid te controleren met de daadwerkelijk gemonteerde handgrepen. Inspecteer tijdens omkeringen de grepen en koppelingen op speling. Mechanische speling kan een vlak segment in een kracht-verplaatsingscurve produceren voordat de tegengestelde belasting zich begint op te bouwen.
Specificeer de draadstandaard, diameter, spoed en bruikbare ingrijping aan beide uiteinden. Controleer bij een blind gat of de adapter op de juiste manier zit voordat deze de bodem bereikt. Controleer de afstand tussen de montage-interfaces nadat de adapters zijn gemonteerd. Die afmeting bepaalt of het gereedschap het werkstuk bereikt en de omliggende delen over de volledige slag vrijmaakt. Wanneer een leverancier 3D-modelbestanden aanbiedt, zoals FIBOS doet voor zijn inline-sensoren, plaatst u het model in de assemblage voordat u bestelt, in plaats van de envelop op papier te controleren.
Vermeld normale en maximale fysieke belasting afzonderlijk voor spanning en compressie. Vermeld het gewicht van het armatuur waar het via de sensor inwerkt, de voorbelasting van de montage en geloofwaardige transiënten zoals een hard contact. Een drukvoorspanning van 150 N gevolgd door nog eens 400 N compressie levert bijvoorbeeld ongeveer 550 N fysieke belasting op vóór enige botsing of zijdelingse belasting. Selecteer een nominaal bereik dat de verwachte werkpieken dekt met een marge die geschikt is voor de toepassing. Behandel de veilige overbelastingswaarde als een aparte limiet en controleer de toegestane zijbelastingen, buigmomenten en torsie. Een veilige overbelasting van 150% F.S. , zoals vermeld voor de FA203 en FA201, is een overlevingslimiet onder de aangegeven omstandigheden, en geen extra gekalibreerd werkbereik.
Converteer specificaties van het percentage van de volledige schaal naar krachteenheden. Een enkele foutterm van 0,1% van de volledige schaal op een loadcel van 2000 N komt overeen met 2 N. Bij een werkkracht van 10 N is die ene term alleen al gelijk aan 20% van de meetwaarde. Beschouw dit als een screeningberekening. Evalueer andere toepasselijke fouten, nulafwijking, hysteresis tijdens omkering en het geluid van de geïnstalleerde meetketen. Controleer of herhaalde metingen de kleinste verandering kunnen onderscheiden die van belang is voor het proces.
Gebruik de snelste functie die er toe doet, zoals een korte invoegpiek, om de vereiste reactie te specificeren. Gereedschapsmassa en stijfheid van het armatuur beïnvloeden de resonantie van het geïnstalleerde systeem. De bruikbare bandbreedte hangt ook af van de versterker-, filter- en acquisitie-instellingen; een natuurlijke frequentie boven 5 kHz op een datasheet betekent niet dat de geïnstalleerde keten een 5 kHz gebeurtenis kan oplossen. Voor herhaalde omkeringen van de belasting dient u om vermoeiingsgegevens te vragen die overeenkomen met de belastingsamplitude, de gemiddelde belasting en het aantal cycli. Controleer de bedrijfstemperatuur, de beschermingsgraad en de kabelgeleiding tegen daadwerkelijke blootstelling en beweging.
Voordat u een offerte of monster aanvraagt, doorloopt u onderstaande controles. Elke rij koppelt de parameter om te bevestigen met de fout die meestal een mismatch veroorzaakt tussen de datasheet en het geïnstalleerde resultaat.
| Parameter | Wat te bevestigen | Veelgemaakte fout |
|---|---|---|
| Draad- en eindverbindingen | Standaard, diameter, steek, ingrijplengte, intern of extern aan elk uiteinde | Ervan uitgaande dat voor elke capaciteit in de serie één schroefdraadmaat geldt |
| Geïnstalleerde lengte | Face-to-face afstand met gemonteerde koppelingen, borgmoeren en stangkoplagers | Alleen de lichaamslengte aflezen uit het gegevensblad |
| Capaciteit | Voorbelasting plus werkkracht plus geloofwaardige pieken, afzonderlijk voor spanning en compressie | Maatvoering voor de kracht die wordt weergegeven na nulstelling |
| Beoordeelde richtingen | Spanning, compressie of beide, met de voor elk aangegeven nauwkeurigheid | Ervan uitgaande dat een sensor met schroefdraad automatisch bidirectioneel is |
| Nauwkeurigheidsbasis | Elke foutterm wordt omgezet in Newton bij de kleinste kracht die er toe doet | Meetwaarde % F.S. als percentage van de meetwaarde |
| Zijbelasting en momentlimieten | Toegestane kracht buiten de as, buigmoment en torsie | Alleen axiale capaciteit controleren |
| Signaalketen | mV/V uitgang, bekrachtigingsbereik, brugweerstand en de ingang van de versterker of module | Bedrading van de bruguitgang rechtstreeks naar een standaard analoge PLC-ingang |
| Dynamiek en vermoeidheid | Snelste krachtfunctie, geïnstalleerde resonantie, aantal cycli en belastingsamplitude | Behandelen van de natuurlijke frequentie van de datasheet als bruikbare bandbreedte |
| Omgeving | Gecompenseerde en bedrijfstemperatuurbereiken, IP-classificatie, kabelbuiging en -geleiding | Behandeling van een IP-classificatie als chemische bestendigheid of bestendigheid tegen koelmiddelen |
| Kalibratiebereik | Op het certificaat te vermelden aanwijzingen, punten, onzekerheid en acceptatiegrenzen | Acceptatie van een eenrichtingscertificaat voor push-pull-dienst |
Lijn de actuator, de krachtcel en het gereedschap uit op de bedieningsposities waar de kracht wordt gemeten. Controleer op verkeerde uitlijning van de geleider, doorbuiging van de armatuur en trekkracht van de kabel bij beide bewegingslimieten. Vergelijk bij een veilige, lage kracht de respons op verschillende slagposities met behulp van een herhaalbare referentiebelasting. Een positieafhankelijke discrepantie kan een veranderende uitlijning of een armatuurcontact aan het licht brengen.
Figuur 4. Een offsetkrachtlijn voegt een buigmoment toe. Controleer de uitlijning tijdens de slag. Conceptueel diagram.
Een kracht van 500 N waarvan de werkingslijn 2 mm verschoven is, veroorzaakt een buigmoment van 1 N·m op de sensor. Het effect op de meting is afhankelijk van de sensor en de houder. Houd de krachtinleiding gecentreerd en controleer de gecombineerde belastingslimieten van de fabrikant. Volg tijdens de montage de aanhaalvolgorde en koppellimieten van het model en gebruik de gespecificeerde sleutelvlakken of tegenhoudpunten. De De FUTEK LCM-montagehandleiding geeft voorbeelden uit de modelfamilie van controles van installatiekoppel en belasting buiten de as.
Controleer of een adapter, moer, beschermkap of harde stop geen oppervlak raakt dat tijdens de meting vrij moet blijven. Dergelijk contact kan een parallel belastingspad creëren, ook wel een krachtshunt genoemd. Het display toont dan mogelijk alleen het deel van de uitgeoefende kracht dat door de krachtcel gaat. Inspecteer beide richtingen en het volledige bewegingsbereik, omdat een opening alleen onder een bepaalde belasting of positie kan worden gesloten.
Een passieve brugbelastingcel heeft een compatibele excitatiebron en een differentiële brugingang nodig. Controleer het bekrachtigingsbereik, de brugweerstand, de draadfuncties en het ingangsbereik in de sensor- en instrumentdocumentatie. Gebruik een brugingangsmodule of een compatibele module load cell-versterker wanneer de PLC alleen standaard spannings- of stroomingangen heeft. Wanneer een versterker bidirectionele kracht afbeeldt op een unipolaire uitgang, zoals 4-20 mA, reserveer dan het signaalbereik aan beide zijden van de gekozen nulkrachtuitgang en verifieer de mapping.
Pas een bekende push en pull toe en verifieer het bord op de PLC of het data-acquisitiesysteem (DAQ). Controleer of geen van beide uiteinden van het vereiste krachtbereik bij de versterker of ingangsmodule klemt. Stel sampling en anti-aliasfiltering in voor het snelste te meten kenmerk. Als de PLC-scan of communicatie-update te traag is om een piek vast te houden, leg deze dan vast met een geschikte snelle acquisitie en stuur het resultaat naar de PLC.
Registreer de gemonteerde aflezing onder een gedefinieerde referentieomstandigheid voordat u tarreert. Herhaal verschillende laad- en ontlaadcycli en registreer hoe dicht de meetwaarde terugkeert naar de referentie. Onderzoek een significante verandering na het aandraaien of na het omkeren van de kracht. Controleer op mechanische voorspanning, losse verbindingen, binding en een onstabiele elektrische nul voordat u besluit of u de montage opnieuw wilt tariseren of aanpassen.
Gebruik een geschikte referentie, zoals een gekalibreerde referentie-loadcel die in serie is gemonteerd, om bekende krachten in beide richtingen uit te oefenen of te meten. Controleer verschillende punten binnen het werkbereik, inclusief de laagste kritische kracht, en noteer de meetwaarden bij het laden en lossen. Vergelijk de uiteindelijke waarde in Newton bij de PLC of DAQ met de referentie. Als nauwkeurigheid of traceerbaarheid contractueel is, specificeer dan de kalibratierichtingen, punten, onzekerheid en acceptatielimieten bij het bestellen of plannen van kalibratie. Controleer voor snelle gebeurtenissen afzonderlijk of de geïnstalleerde meetketen de vereiste pieken en timing behoudt.
Veel inline loadcellen worden gekocht ter vervanging van een unit die defect is geraakt, overbelast is of niet langer beschikbaar is. Het matchen van threads en capaciteit is het eerste scherm, niet de hele taak. In de onderstaande tabel staat wat u moet verzamelen van de oude installatie en wat u moet vergelijken op het gegevensblad en de tekening van de kandidaat. Als de originele tekening niet beschikbaar is, meet dan de geïnstalleerde lengte tussen de montagevlakken, fotografeer de kabeluitgang en de sleutelvlakken, en lees het bekrachtigings- en ingangsbereik van de bestaande versterker voordat u een vervanging op de shortlist zet.
| Item | Verzamel uit de oude installatie | Vergelijk op de kandidaat |
|---|---|---|
| Mechanische pasvorm | Schroefdraadgrootte en -type aan elk uiteinde, geïnstalleerde lengte, sleutelvlakken, richting van kabeluitvoer | Tekening voor de bijpassende capaciteitsgroep; adapters nodig om dezelfde lengte te bereiken |
| Forceer beoordelingen | Nominaal vermogen, daadwerkelijke werking en piekbelastingen tijdens gebruik, geschiedenis van overbelasting | Nominale belasting en veilige overbelasting in elke richting; zijbelasting en momentlimieten |
| Elektrische interface | mV/V gevoeligheid, brugweerstand, bedradingskleuren en -functies, bekrachtiging tijdens gebruik | Gevoeligheid en brugweerstand die de bestaande versterker kan accepteren zonder herschaling, of de nieuwe schaling vereist |
| Dynamiek | Cyclussnelheid, snelste vastgelegde piek, filterinstellingen in de controller | Stijfheids-, natuurlijke frequentie- en vermoeidheidsgegevens voor hetzelfde gebruik |
| Omgeving | Temperatuur, blootstelling aan koelvloeistof of stof, kabelbeweging | Gecompenseerd temperatuurbereik, IP-classificatie, kabelspecificatie |
| Aanvaarding | Hoe de oude sensor op nul werd gezet en in de machine werd geverifieerd | Tweerichtingsverificatie waarbij de vervanging is gemonteerd voordat de machine wordt vrijgegeven |
Wanneer geen enkel catalogusmodel overeenkomt met de geïnstalleerde lengte, draadcombinatie of kabeluitgang, vraag dan of er een aangepaste versie beschikbaar is voordat u het armatuur opnieuw ontwerpt. FIBOS lijsten niet-standaard op maat gemaakte sensoren voor deze situatie; stuur de oude tekening of de gemeten afmetingen samen met het krachtbereik en de details van de versterker, zodat het voorstel de hele meetketen bestrijkt, en niet alleen het sensorlichaam.
Ze kunnen per model of configuratie verschillen. Controleer de nominale belasting, de veilige overbelastingslimiet en de gespecificeerde nauwkeurigheid in elke richting. Controleer ook de nominale waarden van de adapters en eventuele andere onderdelen in het belastingspad.
Als beide krachtmetingen een bepaalde nauwkeurigheid vereisen, kalibreer of verifieer dan beide richtingen zoals vereist door de toepassing. Een certificaat voor alleen spanning legt de resultaten voor spanning vast. Sommige bidirectionele modellen bieden afzonderlijk kalibratie in de tweede richting aan, dus bevestig bij het bestellen de omvang van het certificaat.
Een geschikt sferisch stangkoplager kan enige hoekafwijking opvangen. Controleer de toelaatbare waarden voor articulatie, speling, speling en balans. Lagerspeling en wrijving kunnen metingen en metingen van kleine krachten tijdens omkeringen beïnvloeden. Een cataloguslabel zoals 'stanguiteinde' kan de montagestijl met schroefdraad van de sensor beschrijven, dus controleer of er daadwerkelijk een lager is meegeleverd.
Door op nul te zetten verandert de weergegeven referentie. De mechanische voorbelasting werkt nog steeds op de loadcel en moet worden meegenomen bij het controleren van capaciteit, overbelasting en vermoeidheid. Registreer de fysieke voorbelasting of documenteer de referentieconditie die voor het tarreren wordt gebruikt.
Verzend de werk- en piekkrachten in elke richting, de draadmaat en het type aan beide uiteinden, de maximale geïnstalleerde lengte, de kabeluitgang en -lengte, het bekrachtigings- en ingangsbereik van de versterker of PLC-module, de bedrijfstemperatuur en beschermingsvereiste, en of een tweerichtingskalibratiecertificaat nodig is. Een tekening of foto van de montagelocatie scheelt in ieder geval één vragenronde. De FIBOS contactpagina accepteert deze gegevens rechtstreeks.
