Vizualizări: 0 Autor: Editor site Ora publicării: 2026-11-06 Origine: Site
Un senzor de tensiune și forță de compresie în linie, numit și celulă de sarcină în linie sau celulă de sarcină de tensiune-compresie filetată, se montează în serie între două componente și măsoară forțele axiale de împingere și tragere care trec prin acea articulație. Într-un actuator liniar, acesta se află între tijă și unealtă. Într-un stand de testare, acesta se așează între traversa în mișcare și dispozitivul de fixare a probei. Citirea este la fel de bună ca și traseul de încărcare: fiecare newton pe care doriți să-l măsurați trebuie să treacă prin senzor și nimic altceva nu ar trebui să transporte sarcina în jurul lui.
Dacă aveți doar două minute, acestea sunt punctele care decid cel mai adesea dacă o celulă de sarcină inline funcționează conform intenției:
Urmăriți mai întâi calea de încărcare. Orice suport, apărător sau opritor dur care atinge ansamblul în timpul măsurării devine o cale paralelă și coboară citirea.
Capacitatea de mărime din sarcina fizică la senzor, inclusiv preîncărcare și greutatea dispozitivului de fixare, nu din valoarea afișată după zero.
Convertiți erorile procentuale la scară completă în newtoni la cea mai mică forță de lucru înainte de a compara fișele de date.
Potriviți firul la ambele capete, lungimea instalată cu adaptoarele montate și ieșirea cablului la plicul real, ideal cu modelul 3D al furnizorului.
O ieșire brută de punte mV/V necesită excitare și o intrare în punte sau amplificator; o intrare analogică PLC standard nu o poate citi direct.
Verificați ambele direcții cu sculele instalate. Un certificat numai de tensiune nu spune nimic despre precizia compresiei.
Cele două capete ale unei celule de sarcină în linie transferă forța prin elementul său senzor. O sarcină de întindere smulge capetele. O sarcină de compresiune le împinge împreună. Pentru a capta forța dorită, plasați senzorul între elementul în mișcare și partea ansamblului a cărei sarcină trebuie să o măsurați. Un suport sau un suport care poartă o parte din această forță în jurul senzorului modifică citirea.
Figura 1. Tensiunea si compresia actioneaza de-a lungul aceleiasi axe, in directii opuse. Diagrama conceptuală.
Într-un design cu extensometru, elementul elastic se deformează ușor sub sarcină. Manometrele schimbă rezistența, iar o punte Wheatstone excitată produce o tensiune diferențială mică. Sensibilitatea de pe foaia de date este de obicei dată în milivolti pe volt de excitație ( mV/V ). Ca o ilustrare, 1,5 mV/V la o excitație de 5 V oferă 7,5 mV de modificare a semnalului la sarcina nominală în direcția specificată. Calibrarea face legătura între puterea podului și forța în newtoni. The Ghidul de măsurare a sarcinii bazat pe punte NI sprijină selecția instrumentelor.
Știfturile exterioare se potrivesc cu cuplele filetate sau cu scule. Filetele interne acceptă un știft sau un adaptor. Unele modele folosesc conexiuni finale diferite. Verificați ambele capete ale desenului pentru adâncimea filetului, jocul la umăr și orice suprafețe specificate de încărcare sau de prindere.
Ca referință pentru ceea ce ar trebui să vă spună o pagină de produs, FIBOS Senzorul de forță în linie FA203 este listat cu capacități de la 50 N la 2.000 N, un corp din oțel inoxidabil de φ25,4 mm × 37 mm, o sensibilitate nominală de 2,0 mV/V , o suprasarcină sigură de 150% F.S. și o excitație recomandată de 5-1 filete de montaj. după grup de capacitate, deci descărcați desenul pentru capacitatea exactă luată în considerare, mai degrabă decât să presupuneți un fir pentru întreaga serie. Peste FIBOS Gama de senzori de forță pentru capătul tijei , modelele în linie sunt listate cu opțiuni de filet M4 , M8 și M12, printre altele, ceea ce face ca dimensiunea filetului să fie o decizie a familiei de produse, mai degrabă decât o idee ulterioară.
Pentru actuatoare compacte sau dispozitive mici de laborator, verificați întregul plic instalat. Cuplajele și piulițele de blocare adaugă lungime, iar ieșirea cablului are nevoie de spațiu pentru rutare și detensionare. Includeți spațiu pentru o cheie și verificați spațiul liber la ambele capete ale cursei. De exemplu, FIBOS Celula de sarcină în linie miniaturală FA201 este listată la φ13 mm × 31 mm cu capacități de la 50 N la 1.000 N și filete M4 ; la această dimensiune, un cuplaj și o piuliță de blocare pot adăuga o parte semnificativă a lungimii instalate. Confirmați direcția de încărcare nominală și domeniul de calibrare pentru capacitatea pe care o selectați înainte de a specifica sarcina push-pull. ale lui FUTEK Seria de celule de sarcină în linie ilustrează modul în care dimensiunea corpului și opțiunile de filet variază într-o singură familie de produse.
Un design compact cu filet în linie se potrivește unei conexiuni de la tijă la unealtă sau de la tijă la dispozitiv. O celulă de sarcină cu fascicul S poate, de asemenea, să se așeze în serie și să măsoare împingerea și tracțiunea atunci când valorile sale de montare și direcționale le acceptă pe ambele. Are un înveliș al corpului diferit și se poate potrivi unui cadru de testare cu mai mult spațiu în jurul axei de încărcare. O senzorul de forță prin gaură sau gogoși se potrivește ansamblurilor în care un șurub sau un arbore trece prin senzor și transferă sarcina prin fețele specificate. Comparați modul în care fiecare proiect are de fapt forță în ansamblul dvs. Pentru o comparație mai largă a principiilor de detectare și a stilurilor corporale, consultați Ghidul senzorului de forță FIBOS.
Tabelul de mai jos rezumă diferențele practice. FIBOS liste Senzori de forță de tip S și senzorii de forță gogoși ca categorii separate din același motiv: geometria de montare, nu principiul de detectare, decide de obicei care se potrivește.
| Design | Montaj tipic | Unde se potrivește cel mai bine | Atenție |
|---|---|---|---|
| Celulă de sarcină în linie filetată | Știfturi filetate sau filete interne în serie cu o tijă sau cuplaj | Tijă de acționare la unealtă, capete de fixare prin presare, dispozitive compacte push-pull | Lungimea instalată cu adaptoare; sarcinile laterale de la dezaliniere; torsiune în timpul strângerii |
| Celulă de sarcină cu fascicul S | Găuri filetate în partea de sus și de jos a unui corp în formă de S | Cadre de testare și sarcini suspendate sau suspendate cu spațiu în jurul axei sarcinii | Plic mai mare; sensibilitate în afara axei; verificați dacă modelul este evaluat pentru ambele direcții |
| Celulă de încărcare cu orificiu traversant sau gogoși | Inel prins într-o stivă; bolțul sau arborele trece prin alezaj | Preîncărcare șurub, stive de prindere, ansambluri în care arborele trebuie să treacă prin senzor | În mare parte cu compresie; fețele de încărcare și suport sunt definite de desen |
O celulă de sarcină în linie între o tijă de acționare liniară și o unealtă măsoară forța axială transmisă în acel punct. Un controler poate folosi semnalul pentru a detecta contactul sau pentru a regla forța. În timpul mișcărilor rapide, citirea poate include forța necesară pentru a accelera sculele din aval. Verificați acest efect atunci când scopul este de a estima forța de contact la piesa de prelucrat.
Figura 2. Imaginea produsului FIBOS FA203 și diagrama direcției de încărcare din manualul produsului arată cele două capete filetate și încărcarea axială în tensiune și compresie.
O stație de fixare prin presare poate înregistra forța de compresiune împotriva deplasării sculei pentru a verifica modul în care se așează o piesă. Un dispozitiv de inserare-extracție poate înregistra vârful de inserție și vârful de extragere într-o singură configurație dacă uneltele sale transferă ambele sarcini prin senzor. Sincronizați forța și deplasarea, astfel încât fiecare vârf să poată fi legat de o poziție sau de o etapă a ciclului. Montarea prin presare pentru automobile, asamblarea automată și testarea componentelor 3C sunt sarcini tipice enumerate pentru modelele compacte în linie, cum ar fi FA203.
Figura 3. În această stație de presare, capul de presare vertical este centrat deasupra dispozitivului rotund care susține piesa.
Pe un stand de testare de cercetare, o celulă de sarcină în linie poate urmări forța pe măsură ce un specimen sau un mecanism este încărcat și descărcat. Pentru lucrul cu forță redusă, verificați zgomotul și repetabilitatea cu mânerele reale montate. În timpul inversării, inspectați mânerele și cuplajele pentru joc. Jocul mecanic poate produce un segment plat într-o curbă forță-deplasare înainte ca sarcina opusă să înceapă să se formeze.
Specificați standardul filetului, diametrul, pasul și angajarea utilizabilă la ambele capete. Pe o gaură oarbă, verificați dacă adaptorul se așează așa cum este prevăzut înainte de a ajunge în partea de jos. Confirmați distanța dintre interfețele de montare după montarea adaptoarelor. Dimensiunea respectivă determină dacă unealta ajunge la piesa de prelucrat și curăță părțile din jur pe toată cursa. În cazul în care un furnizor oferă fișiere de model 3D, așa cum face FIBOS pentru senzorii săi inline, aruncați modelul în ansamblu înainte de a comanda, în loc să verificați plicul pe hârtie.
Listați separat sarcinile fizice normale și de vârf pentru tensiune și compresie. Includeți greutatea dispozitivului de fixare acolo unde acționează prin senzor, preîncărcarea ansamblului și tranzitorii credibili, cum ar fi un contact dur. De exemplu, o preîncărcare compresivă de 150 N urmată de o încărcare suplimentară de 400 N la compresie oferă aproximativ 550 N de sarcină fizică înainte de orice impact sau sarcină laterală. Selectați un interval nominal care acoperă vârfurile de lucru așteptate cu o marjă potrivită aplicației. Tratați gradul de suprasarcină în condiții de siguranță ca o limită separată și verificați sarcinile laterale admisibile, momentele de încovoiere și torsiune. O suprasarcină sigură de 150% F.S. , așa cum este listată pentru FA203 și FA201, este o limită de supraviețuire în condițiile menționate, nu un interval de lucru calibrat suplimentar.
Convertiți specificațiile procentuale la scară completă în unități de forță. Un singur termen de eroare de 0,1% din scara maximă pe o celulă de sarcină de 2.000 N corespunde cu 2 N. La o forță de lucru de 10 N, acel singur termen este echivalent cu 20% din citire. Tratați acest lucru ca pe un calcul de screening. Evaluați alte erori aplicabile, deriva zero, histerezisul în timpul inversării și zgomotul lanțului de măsurare instalat. Verificați dacă măsurătorile repetate pot distinge cea mai mică modificare care contează pentru proces.
Utilizați cea mai rapidă caracteristică care contează, cum ar fi un vârf de inserție scurt, pentru a specifica răspunsul necesar. Masa sculelor și rigiditatea dispozitivului de fixare afectează rezonanța sistemului instalat. Lățimea de bandă utilizabilă depinde și de setările de amplificare, filtrare și achiziție; o frecvență naturală peste 5 kHz pe o foaie de date nu înseamnă că lanțul instalat poate rezolva un eveniment de 5 kHz . Pentru inversări repetate ale sarcinii, solicitați date de oboseală care se potrivesc cu amplitudinea sarcinii, sarcina medie și numărul de cicluri. Verificați temperatura de funcționare, gradul de protecție și traseul cablurilor împotriva expunerii și mișcării reale.
Înainte de a solicita o ofertă sau o mostră, efectuați verificările de mai jos. Fiecare rând împerechează parametrul pentru a confirma cu greșeala care provoacă cel mai adesea o nepotrivire între foaia de date și rezultatul instalat.
| Parametru | Ce trebuie confirmat | Greșeală comună |
|---|---|---|
| Filet și conexiuni de capăt | Standard, diametru, pas, lungime de angajare, intern sau extern la fiecare capăt | Presupunând că o dimensiune a firului se aplică pentru fiecare capacitate din serie |
| Lungimea instalată | Distanță față în față cu cuple, piulițe de blocare și lagăre de tijă montate | Citirea numai a înălțimii corpului din foaia de date |
| Capacitate | Preîncărcare plus forță de lucru plus vârfuri credibile, separat pentru tensiune și compresie | Dimensionarea pentru forța afișată după zero |
| Indicații de orientare evaluate | Tensiune, compresie sau ambele, cu precizia specificată pentru fiecare | Presupunând că un senzor filetat este automat bidirecțional |
| Baza de precizie | Fiecare termen de eroare convertit în newtoni la cea mai mică forță care contează | % de citire F.S. ca procent din citire |
| Limite de sarcină laterală și moment | Forța în afara axei, momentul încovoietor și torsiune permise | Se verifică numai capacitatea axială |
| Lanț de semnal | ieșire mV/V , domeniul de excitație, rezistența punții și intrarea amplificatorului sau a modulului | Cablajul ieșirii podului direct la o intrare analogică PLC standard |
| Dinamica si oboseala | Cea mai rapidă funcție de forță, rezonanță instalată, număr de cicluri și amplitudine a sarcinii | Tratarea frecvenței naturale a foii de date ca lățime de bandă utilizabilă |
| Mediu | Intervalul de temperatură compensat și de funcționare, gradul de protecție IP, flexiunea și rutarea cablurilor | Tratarea unui rating IP ca rezistență chimică sau la lichid de răcire |
| Domeniul de calibrare | Indicațiile, punctele, incertitudinea și limitele de acceptare trebuie menționate pe certificat | Acceptarea unui certificat cu o singură direcție pentru serviciu push-pull |
Aliniați actuatorul, celula de sarcină și unealta în pozițiile de operare în care va fi măsurată forța. Verificați nealinierea ghidajului, deformarea dispozitivului de fixare și tracțiunea cablului la ambele limite de cursă. La o forță sigură, scăzută, comparați răspunsul la mai multe poziții de cursă folosind o sarcină de referință repetabilă. O discrepanță dependentă de poziție poate dezvălui schimbarea alinierii sau un contact cu dispozitivul de fixare.
Figura 4. O linie de forță decalată adaugă un moment încovoietor. Verificați alinierea pe toată durata cursei. Diagrama conceptuală.
O forță de 500 N a cărei linie de acțiune este decalată cu 2 mm produce un moment încovoietor de 1 N·m la senzor. Efectul asupra citirii depinde de senzor și de montură. Păstrați introducerea forței centrată și verificați limitele de încărcare combinate ale producătorului. În timpul asamblarii, respectați secvența de strângere și limitele de cuplu ale modelului și utilizați cheile plate sau punctele de contrareținere specificate. The Manualul de montare FUTEK LCM oferă exemple de familie de modele de verificare a cuplului de instalare și a încărcării în afara axei.
Verificați dacă un adaptor, piuliță, protecție sau opritor dur nu atinge o suprafață care ar trebui să rămână liberă în timpul măsurării. Un astfel de contact poate crea o cale de sarcină paralelă, cunoscută sub numele de șunt de forță. Afișajul poate afișa apoi doar partea din forța aplicată care trece prin celula de sarcină. Inspectați ambele direcții și întreaga gamă de deplasare, deoarece un spațiu se poate închide numai sub o anumită sarcină sau poziție.
O celulă de sarcină cu punte pasivă are nevoie de o sursă de excitație compatibilă și de o intrare de punte diferențială. Verificați domeniul de excitație, rezistența punții, funcțiile firului și domeniul de intrare în documentele senzorului și instrumentului. Utilizați un modul de intrare bridge sau un modul compatibil amplificator pentru celulă de sarcină când PLC-ul are doar intrări standard de tensiune sau curent. În cazul în care un amplificator mapează forța bidirecțională la o ieșire unipolară, cum ar fi 4–20 mA, rezervați domeniul de semnal pe ambele părți ale ieșirii cu forță zero aleasă și verificați maparea.
Aplicați o împingere și tragere cunoscută și verificați semnul la PLC sau la sistemul de achiziție de date (DAQ). Confirmați că niciunul dintre capetele intervalului de forță necesar nu se clipește la amplificator sau la modulul de intrare. Setați eșantionarea și filtrarea anti-alias pentru cea mai rapidă caracteristică de măsurat. Dacă scanarea PLC sau actualizarea comunicațiilor este prea lentă pentru a reține un vârf, capturați-o cu o achiziție de mare viteză adecvată și trimiteți rezultatul către PLC.
Înregistrați citirea montată la o condiție de referință definită înainte de a tara. Repetați mai multe cicluri de încărcare și descărcare și înregistrați cât de aproape revine citirea la referință. Investigați o schimbare semnificativă după strângere sau după inversarea forței. Verificați preîncărcarea mecanică, îmbinările slăbite, legarea și un zero electric instabil înainte de a decide dacă să retrageți sau să reglați ansamblul.
Utilizați o referință adecvată, cum ar fi o celulă de sarcină de referință calibrată montată în serie, pentru a aplica sau măsura forțe cunoscute în ambele direcții. Verificați mai multe puncte din intervalul de lucru, inclusiv cea mai mică forță critică și înregistrați citirile la încărcare și descărcare. Comparați valoarea finală în newtoni la PLC sau DAQ cu referința. Dacă acuratețea sau trasabilitatea este contractuală, specificați direcțiile de calibrare, punctele, incertitudinea și limitele de acceptare atunci când comandați sau programați calibrarea. Pentru evenimente rapide, verificați separat dacă lanțul de măsurare instalat păstrează vârfurile și sincronizarea necesare.
Multe celule de sarcină inline sunt cumpărate pentru a înlocui o unitate care a eșuat, a fost supraîncărcată sau nu mai este disponibilă. Potrivirea firelor și a capacității este primul ecran, nu întreaga lucrare. Tabelul de mai jos listează ce să colectați din vechea instalație și ce să comparați pe fișa de date și desenul candidatului. Dacă desenul original nu este disponibil, măsurați lungimea instalată între fețele de montare, fotografiați ieșirea cablului și părțile plate ale cheii și citiți domeniul de excitație și intrare al amplificatorului existent înainte de a selecta un înlocuitor.
| Element | Colectați din vechea instalație | Comparați pe candidat |
|---|---|---|
| Potrivire mecanică | Dimensiunea și tipul filetului la fiecare capăt, lungimea instalată, cheile plate, direcția de ieșire a cablului | Desen pentru grupul de capacitate de potrivire; adaptoarele necesare pentru a ajunge la aceeași lungime |
| Evaluări de forță | Capacitatea nominală, funcționarea reală și sarcinile de vârf observate în service, istoricul supraîncărcării | Sarcina nominală și suprasarcină sigură în fiecare direcție; sarcină laterală și limite de moment |
| Interfață electrică | mV/V sensibilitate, rezistență punte, culori și funcții cablaj, excitație în utilizare | Sensibilitatea și rezistența punții pe care amplificatorul existent le poate accepta fără redimensionare sau noua scalare necesară |
| Dinamica | Rata de ciclu, cel mai rapid vârf capturat, setări de filtru în controler | Date de rigiditate, frecvență naturală și oboseală pentru aceeași sarcină |
| Mediu | Temperatura, expunerea la lichid de răcire sau praf, mișcarea cablului | Interval de temperatură compensat, rating IP, specificație cablu |
| Acceptare | Cum a fost pus la zero și verificat vechiul senzor în mașină | Verificare în două direcții cu înlocuitorul montat înainte de eliberarea mașinii |
Când niciun model de catalog nu se potrivește cu lungimea instalată, combinația de filet sau ieșirea cablului, întrebați dacă este disponibilă o versiune modificată înainte de a reproiecta dispozitivul. FIBOS liste senzori personalizați non-standard pentru această situație; trimiteți desenul vechi sau dimensiunile măsurate împreună cu domeniul de forță și detaliile amplificatorului, astfel încât propunerea să acopere întregul lanț de măsurare, nu doar corpul senzorului.
Ele pot diferi în funcție de model sau configurație. Verificați sarcina nominală, limita de suprasarcină sigură și precizia specificată în fiecare direcție. Verificați, de asemenea, valorile nominale ale adaptoarelor și ale oricăror alte părți din calea de încărcare.
Dacă ambele citiri de forță necesită o precizie declarată, calibrați sau verificați ambele direcții, conform cerințelor aplicației. Un certificat numai pentru tensiune stabilește rezultatele pentru tensiune. Unele modele bidirecționale oferă calibrarea în a doua direcție separat, deci confirmați domeniul de aplicare al certificatului la comanda.
Un lagăr sferic adecvat pentru capătul tijei poate găzdui o oarecare aliniere unghiulară. Verificați articulația permisă, jocul, jocul și valorile de împingere-tragere. Jocul lagărului și frecarea pot afecta măsurătorile și citirile de forțe mici în timpul inversării. O etichetă de catalog, cum ar fi „capătul tijei” poate descrie stilul de montare filetat al senzorului, deci verificați dacă un rulment este de fapt inclus.
Punerea la zero modifică referința afișată. Preîncărcarea mecanică acționează în continuare asupra celulei de sarcină și trebuie inclusă atunci când se verifică capacitatea, suprasarcina și condițiile de oboseală. Înregistrați preîncărcarea fizică sau documentați condiția de referință utilizată pentru tare.
Trimiteți forțele de lucru și de vârf în fiecare direcție, dimensiunea și tipul filetului la ambele capete, lungimea maximă instalată, ieșirea și lungimea cablului, domeniul de excitare și intrare a amplificatorului sau modulului PLC, temperatura de funcționare și cerințele de protecție și dacă este necesar un certificat de calibrare în două direcții. Un desen sau o fotografie a locației de montare salvează cel puțin o rundă de întrebări. FIBOS pagina de contact acceptă aceste detalii direct.
