Mehrachs-Kraftsensoren auswählen: drei Kraftkanäle oder sechs Komponenten?

Die Auswahl eines Mehrachs-Kraftsensors beginnt mit den Größen, die die Prüfung liefern muss. Drei Kraftkomponenten beschreiben Fx, Fy und Fz. Sie erfassen die drei Momente Mx, My und Mz nicht unabhängig. Entscheiden Sie vor dem Vergleich von Nennlast oder Außendurchmesser, ob nur gerichtete Kräfte oder eine vollständige Kraft- und Momentenmessung benötigt werden.

Bei Mehrachs-Kraftsensoren zuerst die Messkomponenten bestimmen

Die obigen dreiachsigen Nennlasten behalten die kg- und t-Angaben des Katalogs bei. Dokumentieren Sie die vereinbarten physikalischen Einheiten in Kalibrierung und Erfassungskonfiguration. Bezeichnungen wie Miniatur oder mehrdimensional reichen nicht aus, um die verfügbaren Komponenten festzustellen; verwenden Sie die tatsächliche Kanal- und Achsendokumentation.

Eine einzelne Kraftmessung und ein bekannter Hebelarm erlauben eine Momentenberechnung nur unter der angenommenen Lastgeometrie. Dadurch wird ein Dreikanalgerät nicht zum unabhängigen Sechskomponenten-Messsystem. Können weitere Kräfte oder Kräftepaare auf die Vorrichtung wirken, verwenden Sie eine Messanordnung, die diese unterscheiden kann.

Nach gleichzeitigen Belastungen auswählen, nicht nach dem größten Tabellenwert

Listen Sie für jeden Betriebsfall die maximal erwartete Komponente je Achse auf, einschließlich Vorrichtungsgewicht und außermittiger Krafteinleitung. Das Moment einer versetzten Last belastet einen Dreiachssensor mechanisch auch dann, wenn das Messgerät es nicht ausgibt.

Setzen Sie nicht voraus, dass alle Achsen gleichzeitig bis zu ihrem jeweiligen Maximum belastet werden dürfen. Fordern Sie die Grenzen kombinierter Belastung und die zulässigen Momente für den genauen Sensor an. Unveröffentlichte Grenzen bleiben eine offene Auswahlanforderung und sind keine Erlaubnis, alle Katalognennlasten gleichzeitig auszunutzen.

Berücksichtigen Sie bei der Nennlastwahl auch das kleinste nutzbare Signal. Eine hohe axiale Vorspannung und eine kleine Querkraft können unterschiedliche Kanalverstärkungen erfordern. Spezifizieren Sie benötigte Auflösung und Nutzbereich je Komponente, statt ein gemeinsames Genauigkeits- oder Auflösungsziel für alle Achsen zu übernehmen.

Die Kanalempfindlichkeit ist Teil der Konfiguration

Die Dokumentation zu MV-LC0242 nennt eine Nennempfindlichkeit von 2.0 mV/V für Fx und Fy, aber 1.2 mV/V für Fz. Bei einer beispielhaften Speisung mit 5 V entsprechen diese einer Signaländerung bei Nennlast von 10 mV beziehungsweise 6 mV. Ein gemeinsamer Skalierungsfaktor wäre daher bereits ohne Berücksichtigung der unterschiedlichen Achsnennlasten falsch.

Die Dokumentation zu MV-LC0240 nennt nominal 1 mV/V für die drei Kraftkanäle. Das veröffentlichte Übersprechen beträgt laut Referenz 2% F.S.; dies belegt nicht, dass Querachseneinflüsse in jeder Vorrichtung vernachlässigt werden dürfen. Bestätigen Sie die geltenden Kalibrierdaten und wie das gewählte Auswertegerät Kanalwechselwirkungen berücksichtigt.

Beschaffen Sie Kanalzuordnung, Speiseanforderungen, Kalibrierkoeffizienten und eine gegebenenfalls mitgelieferte Kompensationsmatrix. Klären Sie, ob der Messverstärker bereits kompensiert oder die Software dies übernehmen muss. Doppelte oder fehlende Kompensation und Koeffizienten einer anderen Seriennummer können plausible, aber falsche Daten erzeugen.

Koordinaten mit realen Lasten prüfen

Definieren Sie die Sensorachsen in der Vorrichtungszeichnung und dokumentieren Sie deren Bezug zu Maschinen- oder Prüfkoordinaten. Die Steckerausrichtung allein genügt nicht als Achsenkonvention. Leiten Sie eine bekannte Kraft in einer festgelegten Richtung ein und prüfen Sie Vorzeichen und Komponentenverteilung vor der regulären Prüfung.

Bei der Sechskomponenten-Messung sind sowohl Koordinatenausrichtung als auch Momentenbezugspunkt entscheidend. Eine Verlagerung dieses Bezugspunkts verändert die Momentenwerte selbst bei unveränderter physischer Last. Halten Sie die auf den Sensorursprung bezogenen Lasten zur Prüfung mechanischer Grenzen verfügbar; eine softwareseitige Ursprungsverschiebung entlastet den Sensor nicht.

Validieren Sie einzelne Kanäle und repräsentative kombinierte Lastfälle mit einem vereinbarten Referenzverfahren. Erfassen Sie unerwünschte Reaktionen der anderen Kanäle, statt nur die beabsichtigte Achse zu prüfen. Eine einachsige Kalibrierprüfung beweist nicht die Richtigkeit der vollständigen mehrachsigen Messung.

Fragen bei der Spezifikation einer richtungsabhängigen Prüfung

Q1. Sind separate Verstärker für die verschiedenen Achsen akzeptabel?

Ja, sofern Speisung, Verstärkung und Zeitverhalten zu Sensor und Prüfung passen. Prüfen Sie bei veränderlichen Lasten, ob die zu einem Vektor zusammengeführten Werte dasselbe Zeitintervall betreffen. Unabhängig gefilterte oder verzögerte Kanäle können bei einer vorübergehenden Laständerung die scheinbare Richtung verfälschen.

Q2. Was sollte mit der Modellanfrage eingereicht werden?

Übermitteln Sie benötigte Komponenten, Lasten je Achse, gleichzeitige Lastfälle, Vorrichtungszeichnung, Lastangriffspunkt, erforderliche Messinkremente und Aufzeichnungsrate. Nennen Sie auch die vorgeschlagene Datenerfassung über die Kontaktstelle für METRAVON-Anfragen. Nutzen Sie für ein Roboterhandgelenk auch den Leitfaden zur Roboterintegration, um Werkzeugversätze und Steuerungsanforderungen zu beurteilen.

Zusammenfassung

Wählen Sie zuerst die Messkomponenten, dann die Nennlast. Ordnen Sie Messbereich, Empfindlichkeit und Kalibrierung jeder Achse dem richtigen Kanal zu und verifizieren Sie kombinierte Lasten und Koordinaten in der montierten Vorrichtung. Diese Prüfungen unterscheiden nutzbare Richtungsdaten von mehreren Zahlen, die sich lediglich unter Last ändern.