Visningar: 0 Författare: Webbplatsredaktör Publiceringstid: 2026-11-06 Ursprung: Plats
En inline spännings- och kompressionskraftsensor, även kallad en inline-lastcell eller gängad spännings-kompressionslastcell, monteras i serie mellan två komponenter och mäter de axiella tryck- och dragkrafterna som passerar genom den leden. I ett linjärt ställdon sitter det mellan stången och verktyget. I ett testställ sitter det mellan det rörliga tvärhuvudet och provfixturen. Avläsningen är bara lika bra som lastvägen: varje newton du vill mäta måste passera genom sensorn, och inget annat ska bära last runt den.
Om du bara har två minuter på dig är dessa punkter som oftast avgör om en inline-lastcell fungerar som avsett:
Spåra lastvägen först. Varje fäste, skydd eller hårt stopp som vidrör enheten under mätning blir en parallell bana och sänker avläsningen.
Storlekskapacitet från den fysiska belastningen på sensorn, inklusive förspänning och fixturvikt, inte från värdet som visas efter nollställning.
Konvertera procent av fullskaliga fel till newton med din minsta arbetsstyrka innan du jämför datablad.
Matcha gängan i båda ändar, den installerade längden med adaptrar monterade och kabelutgången till det riktiga kuvertet, helst med leverantörens 3D-modell.
En rå mV/V bryggutgång behöver excitation och en bryggingång eller förstärkare; en standard PLC analog ingång kan inte läsa den direkt.
Verifiera båda riktningarna med verktyget installerat. Ett certifikat för endast spänning säger ingenting om kompressionsnoggrannhet.
De två ändarna av en inline-lastcell överför kraft genom dess avkänningselement. En dragbelastning drar isär ändarna. En tryckbelastning trycker ihop dem. För att fånga den avsedda kraften, placera sensorn mellan den rörliga delen och den del av enheten vars belastning du behöver mäta. Ett stöd eller en konsol som bär en del av den kraften runt sensorn ändrar avläsningen.
Figur 1. Spänning och kompression verkar längs samma axel, i motsatta riktningar. Konceptuellt diagram.
I en töjningsmätare deformeras det elastiska elementet något under belastning. Mätarna ändrar motstånd och en exciterad Wheatstone-bro producerar en liten differentialspänning. Känsligheten på databladet anges vanligtvis i millivolt per volt excitation ( mV/V ). Som en illustration ger 1,5 mV/V vid 5 V excitation 7,5 mV signalförändring vid märklast i den specificerade riktningen. Kalibreringen relaterar bryggeffekt till kraft i newton. De NI brobaserad lastmätningsguide stöder instrumentval.
Externa dubbar passar ihop med gängade kopplingar eller verktyg. Invändiga gängor accepterar en passande tapp eller adapter. Vissa modeller använder olika ändanslutningar. Kontrollera båda ändarna av ritningen för gängdjup, axelspel och eventuella specificerade belastnings- eller klämytor.
Som en referens för vad en produktsida ska berätta för dig FIBOS FA203 inline kraftsensor är listad med kapaciteter från 50 N till 2 000 N, en φ25,4 mm × 37 mm kropp i rostfritt stål, en nominell känslighet på 2,0 mV/V , en säker överbelastning på 150 % F.S. excit av, och 5] monteringsritning särskiljer gängstorlekar efter kapacitetsgrupp, så ladda ner ritningen för den exakta kapaciteten i fråga istället för att anta en gänga för hela serien. Tvärs över FIBOS sortiment av stavändkraftsensorer , inline-modeller listas med bland annat M4 , M8 och M12 gängalternativ, vilket gör gängstorleken till ett produktfamiljsbeslut snarare än en eftertanke.
För kompakta ställdon eller små laboratoriefixturer, kontrollera hela det installerade kuvertet. Kopplingar och låsmuttrar ökar längden, och kabelutgången behöver plats för dragning och dragavlastning. Inkludera utrymme för en skiftnyckel och kontrollera spelrummet i båda ändarna av slaget. Till exempel, FIBOS FA201 miniatyr inline lastcell är listad vid φ13 mm × 31 mm med kapaciteter från 50 N till 1 000 N och M4 gängor; i den storleken kan en koppling och låsmutter lägga till en betydande del av den installerade längden. Bekräfta den nominella lastriktningen och kalibreringsomfånget för den kapacitet du väljer innan du anger push-pull-drift. FUTEK's inline-lastcellserien illustrerar hur karossstorlek och gängalternativ varierar inom en enda produktfamilj.
En kompakt gängad inline-design passar en stav-till-verktyg eller stav-till-fixtur-anslutning. En S-balklastcell kan också sitta i serie och mäta tryck och drag när dess monterings- och riktningsvärden stödjer båda. Den har ett annat karossomslag och kan passa en testram med mer utrymme runt lastaxeln. A genomgående hål eller munkkraftsensor passar sammansättningar där en bult eller axel passerar genom sensorn och överför belastning genom de specificerade ytorna. Jämför hur varje design faktiskt bär kraft i din montering. För en bredare jämförelse av avkänningsprinciper och kroppsstilar, se FIBOS kraftsensorguide.
Tabellen nedan sammanfattar de praktiska skillnaderna. FIBOS listor S typ kraftsensorer och donut kraftsensorer som separata kategorier av samma anledning: monteringsgeometrin, inte avkänningsprincipen, avgör vanligtvis vilken som passar.
| Design | Typisk montering | Där den passar bäst | Se upp för |
|---|---|---|---|
| Gängad inline lastcell | Gängade dubbar eller invändiga gängor i serie med stång eller koppling | Manöverstång-till-verktyg, presspassningshuvuden, kompakta push-pull fixturer | Installerad längd med adaptrar; sidobelastningar från felinriktning; vridning under åtdragning |
| S-balk lastcell | Gängade hål upptill och nedtill på en S-formad kropp | Testa ramar och hängande eller hängande laster med plats runt lastaxeln | Större kuvert; känslighet utanför axeln; kontrollera att modellen är klassad för båda riktningarna |
| Genomgående hål eller munklastcell | Ring klämd i en stapel; bult eller axel passerar genom hålet | Bultförspänning, klämstaplar, sammansättningar där axeln måste passera genom sensorn | Mestadels kompressionsklassad; last- och stödytor definieras av ritningen |
En inline-lastcell mellan en linjär manöverstång och ett verktyg mäter den axiella kraften som överförs vid den punkten. En styrenhet kan använda signalen för att detektera kontakt eller reglera kraft. Under snabba rörelser kan avläsningen inkludera den kraft som behövs för att accelerera nedströms verktyg. Kontrollera denna effekt när syftet är att uppskatta kontaktkraften på arbetsstycket.
Figur 2. Produktbilden för FIBOS FA203 och belastningsriktningsdiagrammet från produktmanualen visar de två gängade ändarna och axiell belastning i spänning och kompression.
En presspassningsstation kan registrera tryckkraft mot verktygsförskjutning för att kontrollera hur en del sitter. En insättnings-extraktionsfixtur kan registrera insättningstoppen och utdragstoppen i en uppsättning om dess verktyg överför båda lasterna genom sensorn. Synkronisera kraft och förskjutning så att varje topp kan knytas till en position eller ett steg i cykeln. Presspassning för fordon, automatiserad montering och 3C-komponenttestning är typiska uppgifter som anges för kompakta inline-modeller som FA203.
Figur 3. I denna pressstation är det vertikala presshuvudet centrerat ovanför den runda fixturen som bär upp delen.
På ett forskningstestställ kan en inline-lastcell spåra kraften när ett prov eller en mekanism laddas och lossas. För arbete med låg kraft, kontrollera ljudet och repeterbarheten med de faktiska greppen monterade. Under vändningar, inspektera greppen och kopplingarna för spel. Mekaniskt spel kan producera ett plant segment i en kraft-förskjutningskurva innan den motsatta belastningen börjar byggas.
Ange gängstandard, diameter, stigning och användbara ingrepp i båda ändar. På ett blindhål, kontrollera att adaptern sitter som avsett innan den når botten. Kontrollera avståndet mellan monteringsgränssnitten efter att adaptrar har monterats. Den dimensionen avgör om verktyget når arbetsstycket och rensar omgivande delar över hela slaget. Om en leverantör erbjuder 3D-modellfiler, som FIBOS gör för sina inline-sensorer, släpp in modellen i enheten innan du beställer istället för att kontrollera kuvertet på papper.
Ange normala och maximala fysiska belastningar separat för spänning och kompression. Inkludera fixturvikten där den verkar genom sensorn, monteringsförspänning och trovärdiga transienter som en hård kontakt. Till exempel ger en 150 N kompressionsförspänning följt av ytterligare 400 N i kompression cirka 550 N fysisk belastning före någon kollision eller sidobelastning. Välj ett nominellt område som täcker de förväntade arbetstopparna med en marginal som passar applikationen. Behandla säker överbelastning som en separat gräns och kontrollera tillåtna sidobelastningar, böjmoment och vridning. En 150 % F.S. säker överbelastning, som anges för FA203 och FA201, är en överlevnadsgräns under de angivna förhållandena, inte ett extra kalibrerat arbetsområde.
Konvertera procentuella specifikationer i full skala till kraftenheter. En enskild felterm på 0,1 % av full skala på en 2 000 N lastcell motsvarar 2 N. Vid en 10 N arbetskraft motsvarar den ena termen enbart 20 % av avläsningen. Behandla detta som en screeningberäkning. Utvärdera andra tillämpliga fel, nolldrift, hysteres under reversering och bruset från den installerade mätkedjan. Verifiera att upprepade mätningar kan urskilja den minsta förändring som har betydelse för processen.
Använd den snabbaste funktionen som är viktig, till exempel en kort insättningstopp, för att specificera det nödvändiga svaret. Verktygsmassa och fixturstyvhet påverkar det installerade systemets resonans. Den användbara bandbredden beror också på inställningarna för förstärkare, filtrering och förvärv; en naturlig frekvens över 5 kHz på ett datablad betyder inte att den installerade kedjan kan lösa en 5 kHz -händelse. För upprepade belastningsomkastningar, be om utmattningsdata som matchar belastningsamplituden, medelbelastningen och cykelantal. Kontrollera driftstemperatur, skyddsklassning och kabeldragning mot faktisk exponering och rörelse.
Innan du begär en offert eller ett prov, gå igenom kontrollerna nedan. Varje rad parar parametern för att bekräfta med det misstag som oftast orsakar en obalans mellan databladet och det installerade resultatet.
| Parameter | Vad som ska bekräftas | Vanligt misstag |
|---|---|---|
| Gäng- och ändanslutningar | Standard, diameter, stigning, ingreppslängd, invändigt eller utvändigt i varje ände | Förutsatt att en gängstorlek gäller för varje kapacitet i serien |
| Installerad längd | Avstånd ansikte mot ansikte med kopplingar, låsmuttrar och stångändlager monterade | Läser endast kroppshöjden från databladet |
| Kapacitet | Förspänning plus arbetskraft plus trovärdiga toppar, separat för spänning och kompression | Dimensionering för kraften som visas efter nollställning |
| Betygsatt vägbeskrivning | Spänning, kompression eller båda, med den noggrannhet som anges för var och en | Förutsatt att en gängad sensor automatiskt är dubbelriktad |
| Noggrannhetsgrund | Varje felterm omvandlas till newton vid den minsta kraft som spelar roll | Avläsning % F.S. i procent av avläsningen |
| Sidobelastning och momentbegränsningar | Tillåten kraft utanför axeln, böjmoment och vridning | Kontrollera endast axiell kapacitet |
| Signalkedja | mV/V utgång, excitationsområde, bryggresistans och förstärkarens eller modulens ingång | Anslutning av bryggutgången direkt till en analog PLC-ingång av standardtyp |
| Dynamik och trötthet | Snabbaste kraftfunktion, installerad resonans, cykelantal och belastningsamplitud | Behandla datablads naturliga frekvens som användbar bandbredd |
| Miljö | Kompenserade och driftstemperaturområden, IP-klassning, kabelböjning och dragning | Behandla en IP-klassning som kemisk eller kylvätskebeständighet |
| Kalibreringsomfång | Vägbeskrivning, poäng, osäkerhet och acceptansgränser ska anges på certifikatet | Acceptera ett enkelriktat certifikat för push-pull-tjänst |
Rikta in ställdonet, lastcellen och verktyget vid arbetspositionerna där kraften kommer att mätas. Kontrollera om styrningen är felinriktad, fixturavböjning och kabeldragning vid båda rörelsegränserna. Vid en säker, låg kraft, jämför responsen vid flera slaglägen med en repeterbar referensbelastning. En positionsberoende avvikelse kan avslöja ändrad inriktning eller en fixturkontakt.
Figur 4. En förskjuten kraftlinje lägger till ett böjmoment. Kontrollera inriktningen under hela slaget. Konceptuellt diagram.
En kraft på 500 N vars verkningslinje är förskjuten med 2 mm ger ett böjmoment på 1 N·m vid sensorn. Effekten på avläsningen beror på sensor och fäste. Håll kraftinförandet centrerat och kontrollera tillverkarens kombinerade lastgränser. Vid montering, följ modellens åtdragningssekvens och vridmomentgränser, och använd de angivna skiftnyckelna eller mothållspunkterna. De FUTEK LCM monteringsmanual ger modellfamiljen exempel på installationsmoment och off-axial belastningskontroller.
Kontrollera att en adapter, mutter, skydd eller hårt stopp inte vidrör en yta som ska förbli fri under mätningen. Sådan kontakt kan skapa en parallell lastbana, känd som en kraftshunt. Displayen kan då endast visa den del av den applicerade kraften som passerar genom lastcellen. Inspektera båda riktningarna och hela rörelseområdet eftersom ett gap endast kan stängas under en viss belastning eller position.
En passiv brygglastcell behöver en kompatibel exciteringskälla och en differentialbryggingång. Kontrollera magnetiseringsområdet, bryggmotståndet, trådfunktionerna och ingångsområdet i sensor- och instrumentdokumenten. Använd en bryggingångsmodul eller en kompatibel lastcellsförstärkare när PLC:n endast har standardspännings- eller strömingångar. Där en förstärkare mappar dubbelriktad kraft till en unipolär utgång som 4–20 mA, reservera signalområdet på båda sidor om den valda nollkraftsutgången och verifiera mappningen.
Applicera en känd push and pull och verifiera skylten på PLC:n eller datainsamlingssystemet (DAQ). Bekräfta att ingen ände av det erforderliga kraftintervallet klämmer fast vid förstärkaren eller ingångsmodulen. Ställ in sampling och kantutjämningsfiltrering för den snabbaste funktionen som ska mätas. Om PLC-skanningen eller kommunikationsuppdateringen är för långsam för att behålla en topp, fånga den med lämplig höghastighetsinsamling och skicka resultatet till PLC:n.
Registrera den monterade avläsningen vid ett definierat referensförhållande före tarering. Upprepa flera laddnings- och urladdningscykler och registrera hur nära avläsningen återgår till referensen. Undersök en betydande förändring efter åtdragning eller efter kraftomkastning. Kontrollera om det finns mekanisk förspänning, lösa leder, bindning och en instabil elektrisk nolla innan du bestämmer dig för om du ska dra om eller justera enheten.
Använd en lämplig referens, såsom en kalibrerad referenslastcell monterad i serie, för att applicera eller mäta kända krafter i båda riktningarna. Kontrollera flera punkter över arbetsområdet, inklusive den lägsta kritiska kraften, och registrera avläsningar vid lastning och lossning. Jämför slutvärdet i newton vid PLC eller DAQ med referensen. Om noggrannhet eller spårbarhet är avtalsenlig, specificera kalibreringsanvisningar, punkter, osäkerhet och acceptansgränser när du beställer eller schemalägger kalibrering. För snabba händelser, verifiera separat att den installerade mätkedjan bevarar de erforderliga topparna och timingen.
Många inline-lastceller köps för att ersätta en enhet som misslyckades, var överbelastad eller inte längre är tillgänglig. Att matcha trådar och kapacitet är den första skärmen, inte hela jobbet. Tabellen nedan listar vad som ska samlas in från den gamla installationen och vad som ska jämföras på kandidatens datablad och ritning. Om originalritningen inte är tillgänglig, mät den installerade längden mellan monteringsytorna, fotografera kabelutgången och skiftnyckeln, och läs av den befintliga förstärkarens exciterings- och ingångsområde innan du väljer en ersättare.
| Objekt | Samla från den gamla installationen | Jämför på kandidaten |
|---|---|---|
| Mekanisk passform | Gängstorlek och -typ i varje ände, monteringslängd, skiftnyckel, kabelutgångsriktning | Ritning för matchningskapacitetsgruppen; adaptrar som behövs för att nå samma längd |
| Forcera betyg | Nominell kapacitet, faktiska arbets- och topplaster sett under drift, överbelastningshistorik | Nominell belastning och säker överbelastning i varje riktning; sidobelastning och momentgränser |
| Elektriskt gränssnitt | mV/V känslighet, bryggmotstånd, ledningsfärger och funktioner, excitation vid användning | Känslighet och bryggresistans som den befintliga förstärkaren kan acceptera utan omskalning eller den nya skalningen som krävs |
| Dynamik | Cykelhastighet, snabbaste fångade topp, filterinställningar i styrenheten | Styvhet, naturlig frekvens och utmattningsdata för samma arbetsuppgift |
| Miljö | Temperatur, kylvätska eller dammexponering, kabelrörelse | Kompenserat temperaturområde, IP-klassning, kabelspecifikation |
| Godtagande | Hur den gamla sensorn nollställdes och verifierades i maskinen | Tvåvägskontroll med ersättningen monterad innan du släpper maskinen |
När ingen katalogmodell matchar den installerade längden, gängkombinationen eller kabelutgången, fråga om en modifierad version finns tillgänglig innan du gör om fixturen. FIBOS listor icke-standardiserade anpassade sensorer för denna situation; skicka den gamla ritningen eller de uppmätta måtten tillsammans med kraftområdet och förstärkardetaljerna så att förslaget täcker hela mätkedjan, inte bara sensorkroppen.
De kan skilja sig åt beroende på modell eller konfiguration. Kontrollera märklasten, gränsen för säker överbelastning och specificerad noggrannhet i varje riktning. Kontrollera även märkvärdena för adaptrarna och eventuella andra delar i lastvägen.
Om båda kraftavläsningarna behöver en angiven noggrannhet, kalibrera eller verifiera båda riktningarna som krävs av applikationen. Ett certifikat för endast spänning fastställer resultat för spänning. Vissa dubbelriktade modeller erbjuder kalibrering i den andra riktningen separat, så bekräfta omfattningen av certifikatet vid beställning.
Ett lämpligt sfäriskt stångändslager kan ta emot viss vinkelförskjutning. Kontrollera tillåten artikulation, spel, spel och tryck/drag. Lagerspel och friktion kan påverka småkraftsmätningar och avläsningar vid reversering. En katalogetikett som 'stavände' kan beskriva sensorns gängade monteringssätt, så kontrollera om ett lager faktiskt ingår.
Nollställning ändrar den visade referensen. Den mekaniska förspänningen verkar fortfarande på lastcellen och måste inkluderas vid kontroll av kapacitet, överbelastning och utmattningsförhållanden. Registrera den fysiska förbelastningen eller dokumentera referensvillkoret som används för tarering.
Skicka arbets- och toppkrafterna i varje riktning, gängstorleken och typen i båda ändar, den maximala installerade längden, kabelutgången och längden, förstärkarens eller PLC-modulens magnetiserings- och ingångsintervall, driftstemperatur och skyddskrav och om ett tvåvägskalibreringscertifikat behövs. En ritning eller foto av monteringsplatsen sparar minst en omgång frågor. FIBOS kontaktsidan accepterar dessa uppgifter direkt.
