Wyświetlenia: 0 Autor: Edytor witryny Czas publikacji: 2026-11-06 Pochodzenie: Strona
Wbudowany czujnik siły rozciągającej i ściskającej, zwany także wbudowanym czujnikiem obciążenia lub gwintowanym czujnikiem obciążenia rozciągającego i ściskającego, montowany jest szeregowo pomiędzy dwoma elementami i mierzy osiowe siły pchające i ciągnące przechodzące przez to połączenie. W siłowniku liniowym znajduje się on pomiędzy prętem a narzędziem. Na stanowisku testowym znajduje się pomiędzy ruchomą poprzeczką a uchwytem próbki. Odczyt jest tak dobry, jak droga obciążenia: każdy niuton, który chcesz zmierzyć, musi przejść przez czujnik i nic innego nie powinno przenosić obciążenia wokół niego.
Jeśli masz tylko dwie minuty, oto punkty, które najczęściej decydują o tym, czy wbudowany czujnik wagowy działa zgodnie z przeznaczeniem:
Najpierw prześledź ścieżkę obciążenia. Każdy wspornik, osłona lub twardy ogranicznik, który dotyka zespołu podczas pomiaru, staje się ścieżką równoległą i obniża odczyt.
Dopuszczalna wielkość wynika z fizycznego obciążenia czujnika, włączając napięcie wstępne i masę urządzenia, a nie z wartości pokazanej po zerowaniu.
Przed porównaniem arkuszy danych przelicz procent błędów pełnej skali na niutony przy najmniejszej sile roboczej.
Dopasuj gwint na obu końcach, zainstalowaną długość z zamontowanymi adapterami i wyjście kabla do rzeczywistej powłoki, najlepiej z modelem 3D dostawcy.
Surowe wyjście mostka mV/V wymaga wzbudzenia i wejścia mostka lub wzmacniacza; standardowe wejście analogowe PLC nie może go bezpośrednio odczytać.
Sprawdź oba kierunki przy zainstalowanym oprzyrządowaniu. Certyfikat dotyczący samego naprężenia nie mówi nic o dokładności ściskania.
Dwa końce wbudowanego ogniwa obciążnikowego przenoszą siłę przez element czujnikowy. Obciążenie rozciągające rozrywa końce. Obciążenie ściskające dociska je do siebie. Aby uchwycić zamierzoną siłę, umieść czujnik pomiędzy ruchomym elementem a częścią zespołu, której obciążenie chcesz zmierzyć. Podpora lub wspornik, który przenosi część tej siły wokół czujnika, zmienia odczyt.
Rysunek 1. Rozciąganie i ściskanie działają wzdłuż tej samej osi, w przeciwnych kierunkach. Schemat koncepcyjny.
W konstrukcji tensometrycznej element elastyczny odkształca się nieznacznie pod obciążeniem. Wskaźniki zmieniają rezystancję, a wzbudzony mostek Wheatstone'a wytwarza małe napięcie różnicowe. Czułość w arkuszu danych jest zwykle podawana w miliwoltach na wolt wzbudzenia ( mV/V ). Przykładowo, 1,5 mV/V przy wzbudzeniu 5 V daje 7,5 mV zmiany sygnału przy obciążeniu znamionowym w określonym kierunku. Kalibracja wiąże moc mostka z siłą w niutonach. The Przewodnik pomiaru obciążenia oparty na mostku NI pomaga w wyborze instrumentu.
Zewnętrzne kołki pasują do łączników gwintowanych lub oprzyrządowania. Do gwintów wewnętrznych można zastosować pasujący kołek lub adapter. W niektórych modelach stosowane są różne przyłącza końcowe. Sprawdź oba końce rysunku pod kątem głębokości gwintu, luzu barkowego i wszelkich określonych powierzchni obciążających lub mocujących.
Jako odniesienie do tego, co powinna zawierać strona produktu, plik FIBOS Liniowy czujnik siły FA203 ma pojemność od 50 N do 2000 N, korpus ze stali nierdzewnej φ25,4 mm × 37 mm, czułość nominalną 2,0 mV/V , bezpieczne przeciążenie 150% F.S. i zalecane wzbudzenie 5–12 V. Rysunek montażowy rozróżnia rozmiary gwintów według grup mocy, dlatego należy pobrać plik rysując dokładnie rozważaną pojemność, zamiast zakładać jeden wątek dla całej serii. Przez FIBOS W gamie czujników siły na końcu drążka modele wbudowane są dostępne między innymi z opcjami gwintów M4 , M8 i M12, co sprawia, że rozmiar gwintu jest decyzją podejmowaną w ramach całej rodziny produktów, a nie kwestią przemyślenia.
W przypadku siłowników kompaktowych lub małych urządzeń laboratoryjnych należy sprawdzić całą zainstalowaną obudowę. Złączki i nakrętki zabezpieczające zwiększają długość, a wyjście kabla wymaga miejsca na prowadzenie i odciążenie. Zapewnij miejsce na klucz i sprawdź luz na obu końcach skoku. Na przykład FIBOS Miniaturowy czujnik tensometryczny FA201 ma wymiary φ13 mm × 31 mm i obciążalność od 50 N do 1000 N oraz gwint M4 ; przy tym rozmiarze łącznik i nakrętka zabezpieczająca mogą zwiększyć znaczną część instalowanej długości. Przed określeniem obciążenia push-pull należy potwierdzić znamionowy kierunek ładowania i zakres kalibracji dla wybranej wydajności. FUTEK Seria wbudowanych czujników wagowych ilustruje różnice w rozmiarach korpusów i opcjach gwintów w ramach jednej rodziny produktów.
Kompaktowa, gwintowana konstrukcja typu inline umożliwia połączenie pręta z narzędziem lub pręta z uchwytem. Ogniwo obciążnikowe z belką S może być również połączone szeregowo i mierzyć pchanie i ciągnięcie, jeśli jego parametry montażowe i kierunkowe obsługują oba. Ma inną obwiednię korpusu i może pasować do ramy testowej z większą ilością miejsca wokół osi obciążenia. A Czujnik siły z otworem przelotowym lub pierścieniem jest odpowiedni dla zespołów, w których śruba lub wał przechodzi przez czujnik i przenosi obciążenie przez określone powierzchnie. Porównaj, w jaki sposób każdy projekt faktycznie przenosi siłę w Twoim zespole. Szersze porównanie zasad wykrywania i stylów ciała można znaleźć w artykule FIBOS prowadnica czujnika siły.
Poniższa tabela podsumowuje praktyczne różnice. FIBOS listy Czujniki siły typu S i czujniki siły pierścieniowej jako osobne kategorie z tego samego powodu: geometria montażu, a nie zasada wykrywania, zwykle decyduje, który z nich pasuje.
| Konstrukcja | Typowy montaż | Tam, gdzie najlepiej pasuje | . Uważaj |
|---|---|---|---|
| Gwintowane ogniwo obciążnikowe wbudowane | Kołki gwintowane lub gwinty wewnętrzne połączone szeregowo z prętem lub łącznikiem | Połączenie pręta siłownika z narzędziem, głowice wciskane, kompaktowe uchwyty typu push-pull | Długość zainstalowana z adapterami; obciążenia boczne spowodowane niewspółosiowością; skręcanie podczas dokręcania |
| Ogniwo obciążnikowe typu S | Gwintowane otwory na górze i na dole korpusu w kształcie litery S | Ramy testowe i wiszące lub podwieszone ładunki powinny mieć odpowiednią przestrzeń wokół osi obciążenia | Większa koperta; czułość poza osią; sprawdź, czy model jest przystosowany do pracy w obu kierunkach |
| Ogniwo obciążnikowe z otworem przelotowym lub pączkowym | Pierścień zaciśnięty w stosie; śruba lub wał przechodzi przez otwór | Napięcie wstępne śrub, stosy zaciskowe, zespoły, w których wał musi przejść przez czujnik | Przeważnie o stopniu kompresji; Powierzchnie obciążające i podporowe są zdefiniowane na rysunku |
Czujnik tensometryczny wbudowany pomiędzy prętem siłownika liniowego a narzędziem mierzy siłę osiową przenoszoną w tym punkcie. Sterownik może wykorzystać ten sygnał do wykrycia kontaktu lub regulacji siły. Podczas szybkich ruchów odczyt może obejmować siłę potrzebną do przyspieszenia dalszego oprzyrządowania. Sprawdź ten efekt, gdy celem jest oszacowanie siły docisku na przedmiocie obrabianym.
Rysunek 2. Zdjęcie produktu FIBOS FA203 i wykres kierunku obciążenia z instrukcji produktu przedstawiają dwa gwintowane końce oraz obciążenie osiowe podczas rozciągania i ściskania.
Stacja wtłaczania może rejestrować siłę ściskającą w odniesieniu do przemieszczenia narzędzia, aby sprawdzić, jak część jest osadzona. Urządzenie do wprowadzania i ekstrakcji może rejestrować pik wstawiania i pik wyciągania w jednym ustawieniu, jeśli jego oprzyrządowanie przenosi oba obciążenia przez czujnik. Zsynchronizuj siłę i przemieszczenie, aby każdy szczyt można było powiązać z pozycją lub etapem cyklu. Montaż wtłaczany w samochodach, zautomatyzowany montaż i testowanie komponentów 3C to typowe zadania wymienione w przypadku kompaktowych modeli inline, takich jak FA203.
Rysunek 3. W tej stacji prasy pionowa głowica prasy jest wyśrodkowana nad okrągłym uchwytem podtrzymującym część.
Na stanowisku badawczym wbudowany czujnik tensometryczny może śledzić siłę podczas ładowania i rozładowywania próbki lub mechanizmu. W przypadku pracy z małą siłą sprawdź hałas i powtarzalność przy faktycznie zamontowanych uchwytach. Podczas cofania sprawdź uchwyty i łączniki pod kątem luzu. Luz mechaniczny może wytworzyć płaski odcinek na krzywej siła-przemieszczenie, zanim zacznie narastać przeciwne obciążenie.
Określ standard gwintu, średnicę, skok i użyteczne połączenie na obu końcach. W ślepym otworze sprawdź, czy adapter jest osadzony zgodnie z przeznaczeniem, zanim dotrze do dna. Po zamontowaniu adapterów potwierdzić odległość pomiędzy interfejsami montażowymi. Wymiar ten określa, czy narzędzie dotrze do przedmiotu obrabianego i oczyści otaczające go części w całym skoku. Jeśli dostawca oferuje pliki modeli 3D, tak jak robi to FIBOS w przypadku swoich czujników wbudowanych, przed złożeniem zamówienia wrzuć model do zespołu, zamiast sprawdzać kopertę na papierze.
Wymień normalne i szczytowe obciążenia fizyczne oddzielnie dla rozciągania i ściskania. Uwzględnij masę urządzenia w miejscu, w którym oddziałuje ono przez czujnik, napięcie wstępne zespołu i wiarygodne stany nieustalone, takie jak twardy styk. Na przykład wstępne obciążenie ściskające o wartości 150 N, po którym następuje dodatkowe ściskanie o wartości 400 N, daje około 550 N obciążenia fizycznego przed jakimkolwiek uderzeniem lub obciążeniem bocznym. Wybierz zakres znamionowy obejmujący oczekiwane wartości szczytowe z marginesem dostosowanym do zastosowania. Traktuj dopuszczalne obciążenie bezpieczne jako oddzielną granicę i sprawdź dopuszczalne obciążenia boczne, momenty zginające i skręcanie. Bezpieczne przeciążenie wynoszące 150% F.S. , jak podano dla FA203 i FA201, to granica przeżycia w podanych warunkach, a nie dodatkowo skalibrowany zakres roboczy.
Konwertuj specyfikacje procentowe pełnej skali na jednostki wymuszone. Pojedynczy składnik błędu wynoszący 0,1% pełnej skali na czujniku wagowym 2000 N odpowiada 2 N. Przy sile roboczej 10 N ten jeden składnik odpowiada 20% odczytu. Potraktuj to jako kalkulację przesiewową. Oceń inne mające zastosowanie błędy, dryft zera, histerezę podczas odwracania i szum zainstalowanego łańcucha pomiarowego. Sprawdź, czy powtarzane pomiary umożliwiają rozróżnienie najmniejszej zmiany istotnej dla procesu.
Użyj najszybszej, która ma znaczenie, takiej jak krótki pik wstawiania, aby określić wymaganą reakcję. Masa oprzyrządowania i sztywność mocowania wpływają na rezonans zainstalowanego systemu. Użyteczna szerokość pasma zależy również od ustawień wzmacniacza, filtrowania i akwizycji; częstotliwość drgań własnych powyżej 5 kHz w arkuszu danych nie oznacza, że zainstalowany łańcuch może rozwiązać zdarzenie 5 kHz . W przypadku powtarzających się odwróceń obciążenia poproś o dane dotyczące zmęczenia, które odpowiadają amplitudzie obciążenia, średniemu obciążeniu i liczbie cykli. Sprawdź temperaturę roboczą, stopień ochrony i ułożenie kabli pod kątem rzeczywistego narażenia i ruchu.
Zanim poprosisz o wycenę lub próbkę, przeprowadź poniższe kontrole. Każdy wiersz łączy parametr w parę w celu potwierdzenia z błędem, który najczęściej powoduje niezgodność między arkuszem danych a zainstalowanym wynikiem.
| Parametr | Co potwierdzić | Częsty błąd |
|---|---|---|
| Połączenia gwintowe i końcowe | Standard, średnica, podziałka, długość połączenia, wewnętrzne lub zewnętrzne na każdym końcu | Zakładając, że jeden rozmiar gwintu ma zastosowanie do każdej wydajności w serii |
| Zainstalowana długość | Odległość między powierzchniami z zamontowanymi łącznikami, nakrętkami zabezpieczającymi i łożyskami końcowymi drążków | Odczytywanie tylko wysokości ciała z arkusza danych |
| Pojemność | Napięcie wstępne plus siła robocza plus wiarygodne wartości szczytowe, oddzielnie dla rozciągania i ściskania | Dobór siły pokazanej po zerowaniu |
| Ocenione kierunki | Rozciąganie, ściskanie lub jedno i drugie, z dokładnością podaną dla każdego z nich | Zakładając, że czujnik gwintowany jest automatycznie dwukierunkowy |
| Podstawa dokładności | Każdy składnik błędu przeliczony na niutony przy najmniejszej mającej znaczenie sile | Odczyt % F.S. jako procent odczytu |
| Ograniczenia obciążenia bocznego i momentu | Dopuszczalna siła pozaosiowa, moment zginający i skręcanie | Sprawdzanie tylko nośności osiowej |
| Łańcuch sygnałowy | moc wyjściowa mV/V , zakres wzbudzenia, rezystancja mostka i wejście wzmacniacza lub modułu | Podłączenie wyjścia mostkowego bezpośrednio do standardowego wejścia analogowego sterownika PLC |
| Dynamika i zmęczenie | Funkcja najszybszej siły, zainstalowany rezonans, liczba cykli i amplituda obciążenia | Traktowanie częstotliwości naturalnej arkusza danych jako użytecznej przepustowości |
| Środowisko | Kompensowane i robocze zakresy temperatur, stopień ochrony IP, zginanie i prowadzenie kabli | Traktowanie stopnia ochrony IP jako odporności na środki chemiczne lub chłodziwo |
| Zakres kalibracji | Kierunki, punkty, niepewność i granice akceptacji należy podać na certyfikacie | Akceptacja certyfikatu jednokierunkowego do pracy typu push-pull |
Wyrównaj siłownik, czujnik wagowy i narzędzie w pozycjach roboczych, w których będzie mierzona siła. Sprawdź, czy nie występuje niewspółosiowość prowadnicy, ugięcie uchwytu i naciąg linki na obu krańcach ruchu. Przy bezpiecznej, małej sile porównaj reakcję w kilku pozycjach skoku, stosując powtarzalne obciążenie referencyjne. Rozbieżność zależna od pozycji może ujawnić zmieniające się ustawienie lub kontakt urządzenia.
Rysunek 4. Odsunięta linia sił dodaje moment zginający. Sprawdź wyrównanie w całym skoku. Schemat koncepcyjny.
Siła 500 N, której linia działania jest przesunięta o 2 mm, wytwarza na czujniku moment zginający o wartości 1 N·m. Wpływ na odczyt zależy od czujnika i mocowania. Utrzymuj wprowadzanie siły wyśrodkowane i sprawdź łączne limity obciążenia producenta. Podczas montażu należy przestrzegać kolejności dokręcania modelu i ograniczeń momentu obrotowego oraz używać określonych końcówek klucza lub punktów mocowania. The Instrukcja montażu FUTEK LCM zawiera przykłady kontroli momentu montażowego i obciążenia pozaosiowego dla całej rodziny modeli.
Sprawdź, czy adapter, nakrętka, osłona lub twardy ogranicznik nie dotykają powierzchni, która powinna pozostać przezroczysta podczas pomiaru. Taki kontakt może utworzyć równoległą ścieżkę obciążenia, zwaną bocznikiem siłowym. Wyświetlacz może wówczas pokazywać tylko część przyłożonej siły przechodzącej przez czujnik wagowy. Sprawdź oba kierunki i pełny zakres ruchu, ponieważ szczelina może się zamknąć tylko pod określonym obciążeniem lub położeniem.
Pasywny mostkowy czujnik tensometryczny wymaga kompatybilnego źródła wzbudzenia i wejścia mostka różnicowego. Sprawdź zakres wzbudzenia, rezystancję mostka, funkcje przewodów i zakres wejściowy w dokumentacji czujnika i przyrządu. Użyj mostkowego modułu wejściowego lub kompatybilnego wzmacniacz ogniwa obciążnikowego, gdy sterownik PLC ma tylko standardowe wejścia napięciowe lub prądowe. Jeżeli wzmacniacz odwzorowuje siłę dwukierunkową na wyjście jednobiegunowe, np. 4–20 mA, należy zarezerwować zakres sygnału po obu stronach wybranego wyjścia o zerowej sile i sprawdzić mapowanie.
Zastosuj znane działanie typu „push and pull” i zweryfikuj znak w sterowniku PLC lub systemie gromadzenia danych (DAQ). Upewnij się, że żaden koniec wymaganego zakresu siły nie przylega do wzmacniacza lub modułu wejściowego. Ustaw próbkowanie i filtrowanie antyaliasowe, aby uzyskać najszybszą mierzoną cechę. Jeśli skanowanie sterownika PLC lub aktualizacja komunikacji jest zbyt wolna, aby zachować wartość szczytową, przechwyć ją za pomocą odpowiedniej szybkiej akwizycji i wyślij wynik do sterownika PLC.
Przed tarowaniem zanotuj zamontowany odczyt w określonych warunkach odniesienia. Powtórz kilka cykli ładowania i rozładowywania i zapisz, jak bardzo odczyt powraca do wartości odniesienia. Zbadaj znaczącą zmianę po dokręceniu lub odwróceniu siły. Przed podjęciem decyzji o ponownym dotarciu lub regulacji zespołu sprawdź mechaniczne napięcie wstępne, luźne połączenia, zawiązania i niestabilny punkt zerowy elektryczny.
Użyj odpowiedniego odniesienia, takiego jak skalibrowane ogniwo obciążnikowe odniesienia zamontowane szeregowo, aby przyłożyć lub zmierzyć znane siły w obu kierunkach. Sprawdź kilka punktów w całym zakresie roboczym, w tym najniższą siłę krytyczną, i zapisz odczyty podczas załadunku i rozładunku. Porównaj końcową wartość w niutonach na PLC lub DAQ z wartością odniesienia. Jeśli dokładność lub identyfikowalność są umowne, należy określić kierunki kalibracji, punkty, niepewność i granice akceptacji podczas zamawiania lub planowania kalibracji. W przypadku szybkich zdarzeń należy oddzielnie sprawdzić, czy zainstalowany łańcuch pomiarowy zachowuje wymagane wartości szczytowe i taktowanie.
Wiele wbudowanych czujników wagowych kupuje się w celu zastąpienia jednostki, która uległa awarii, została przeciążona lub nie jest już dostępna. Dopasowanie wątków i pojemności to pierwszy ekran, a nie całe zadanie. Poniższa tabela zawiera listę elementów, które należy zebrać ze starej instalacji oraz elementy do porównania w arkuszu danych i rysunku kandydata. Jeśli oryginalny rysunek jest niedostępny, zmierz zainstalowaną długość pomiędzy powierzchniami montażowymi, sfotografuj wyjście kabla i płaskie końcówki klucza oraz przeczytaj wzbudzenie i zakres wejściowy istniejącego wzmacniacza przed sporządzeniem krótkiej listy zamienników.
| Przedmiot | Zbierz ze starej instalacji | Porównaj na kandydacie |
|---|---|---|
| Pasowanie mechaniczne | Rozmiar i typ gwintu na każdym końcu, zainstalowana długość, końcówki klucza, kierunek wyjścia kabla | Rysunek pasującej grupy zdolności wytwórczych; adaptery potrzebne do osiągnięcia tej samej długości |
| Oceny siły | Udźwig znamionowy, rzeczywiste obciążenia robocze i szczytowe obserwowane podczas eksploatacji, historia przeciążeń | Obciążenie znamionowe i bezpieczne przeciążenie w każdym kierunku; dopuszczalne obciążenia boczne i momenty |
| Interfejs elektryczny | czułość mV/V , rezystancja mostka, kolory przewodów i funkcje, wzbudzenie w użyciu | Czułość i rezystancja mostka, którą istniejący wzmacniacz może zaakceptować bez przeskalowania lub wymaganego nowego skalowania |
| Dynamika | Częstotliwość cyklu, najszybszy przechwycony szczyt, ustawienia filtra w sterowniku | Dane dotyczące sztywności, częstotliwości drgań własnych i zmęczenia dla tego samego obciążenia |
| Środowisko | Temperatura, narażenie na chłodziwo lub kurz, ruch kabla | Skompensowany zakres temperatur, stopień ochrony IP, specyfikacja kabla |
| Przyjęcie | Jak stary czujnik został wyzerowany i zweryfikowany w maszynie | Weryfikacja dwukierunkowa z zamiennikiem zamontowanym przed wydaniem maszyny |
Jeśli żaden model katalogowy nie odpowiada zainstalowanej długości, kombinacji gwintów lub wyjściu kabla, przed przeprojektowaniem oprawy zapytaj, czy dostępna jest zmodyfikowana wersja. FIBOS listy niestandardowe czujniki dostosowane do tej sytuacji; prześlij stary rysunek lub zmierzone wymiary wraz z zakresem siły i szczegółami wzmacniacza, aby propozycja obejmowała cały łańcuch pomiarowy, a nie tylko korpus czujnika.
Mogą się różnić w zależności od modelu lub konfiguracji. Sprawdź obciążenie znamionowe, limit bezpiecznego przeciążenia i określoną dokładność w każdym kierunku. Sprawdź także parametry adapterów i wszelkich innych części na ścieżce obciążenia.
Jeśli oba odczyty siły wymagają określonej dokładności, należy skalibrować lub zweryfikować oba kierunki zgodnie z wymaganiami aplikacji. Certyfikat dotyczący samego naprężenia ustala wyniki dla naprężenia. Niektóre modele dwukierunkowe oferują kalibrację w drugim kierunku osobno, dlatego przy zamówieniu należy potwierdzić zakres certyfikatu.
Odpowiednie łożysko kuliste na końcu drążka może kompensować pewne niewspółosiowość kątową. Sprawdź dopuszczalny przegub, luz, luz i parametry przeciwsobne. Luz w łożysku i tarcie mogą mieć wpływ na pomiary i odczyty małych sił podczas cofania. Etykieta katalogowa, taka jak „końcówka drążka”, może opisywać sposób montażu gwintowanego czujnika, dlatego należy sprawdzić, czy w zestawie znajduje się łożysko.
Zerowanie zmienia wyświetlaną wartość zadaną. Mechaniczne napięcie wstępne w dalszym ciągu oddziałuje na ogniwo obciążnikowe i należy je uwzględnić podczas sprawdzania obciążenia, przeciążenia i zmęczenia. Zanotować fizyczne obciążenie wstępne lub udokumentować warunki odniesienia zastosowane do tarowania.
Wyślij siły robocze i szczytowe w każdym kierunku, rozmiar i typ gwintu na obu końcach, maksymalną zainstalowaną długość, wyjście i długość kabla, zakres wzbudzenia i wejściowy wzmacniacza lub modułu PLC, temperaturę roboczą i wymagania dotyczące ochrony oraz to, czy potrzebny jest certyfikat kalibracji dwukierunkowej. Rysunek lub zdjęcie miejsca montażu oszczędza co najmniej jedną rundę pytań. FIBOS strona kontaktowa akceptuje te dane bezpośrednio.
