Kraft Quarz-Kraftmesselemente für das Messen dynamischer und quasistatischer Zug- und Druckkräfte Das Kraftmesselement dient zum Messen von dynamischen oder quasistatischen Zug- und Druckkräften. Es besitzt eine hohe Steifheit und damit eine hohe Eigenfrequenz. Das grosse Auflösungsvermögen erlaubt das Messen kleinster dynamischer Änderungen grosser Kräfte. Kalibriertes Kraftmesselement Einfache Montage Zentriersitze für exakten Einbau Masseisoliert Zubehör für optimale Krafteinleitung Beschreibung Der Kraftsensor ist unter Vorspannung zwischen zwei Muttern eingebaut und kann daher sowohl Druck- wie auch Zugkräfte messen. Das Quarzelement gibt eine der wirkenden Kraft proportionale elektrische Ladung ab. Diese wird durch eine Elektrode abgenommen und über den Steckeranschluss nach aussen geführt. Das Ladungssignal wird weiter über ein abgeschirmtes Kabel zu einem Ladungsverstärker geführt, welcher dieses in eine proportionale Ausgangsspannung umwandelt. Durch eine entsprechende Auswerteelektronik kann der Mess-wert erfasst und weiterverarbeitet werden. Anwendung Das Kraftmesselement eignet sich, dank seiner grossen Steifigkeit, speziell für das Messen von rasch ändernden Zug- und Druckkräften. Das elastische Verhalten des Messobjektes wird dabei praktisch nicht verändert. Quasistatische Messungen sind ebenfalls möglich. Das Kraftmesselement wird kalibriert geliefert. Nach einem korrekten Einbau ist es ohne Nachkalibrierung sofort einsatzbereit. Der Sensor ist masseisoliert eingebaut. Damit werden Erdschleifenprobleme weitgehend ausgeschaltet. Technische Daten Typ 9301B 9311B 9321B 9331B 9341B 9351B 9361B 9371B Bereich Fz kn ±2,5 ±5 ±10 ±20 ±30 ±40 ±60 ±120 Messbereich, kalibriert 100% kn 0...2,5 0...5 0...10 0...20 0...30 0...40 0...60 0...120 100% kn 0... 2,5 0... 5 0... 10 0... 20 0... 30 0... 40 0... 60 0... 120 1% N 0...25 0...50 0...100 0...200 0...300 0...400 0...600 0...1200 Überlast kn ±2,75 ±5,5 ±11 ±22 ±33 ±44 ±66 ±132 Steifigkeit kn/µm 0,44 0,73 1,1 1,6 2,1 2,4 3,1 6,1 Eigenfrequenz khz 90 70 55 45 40 33 28 22 Kapazität pf 8 23 37 55 65 65 150 200 Drehmoment M z max N m 1,5 4,7 17,6 37 70 113 230 703 (F x,y, F z = 0) Biegemoment (Fz = 0) N m 4,2 10,8 53 128 218 358 830 2 829 Schubkraft F xy max kn 0,26 0,56 1,35 2,5 3,6 4,8 8 19 (keine Zugkräfte) Gewicht g 14 28 90 170 330 480 1 020 2 500 Seite 1/5
Allgemeine Technische Daten Empfindlichkeit pc/n 4 1) Ansprechschwelle N 0,02 Linearität einschl. Hysterese %FSO ±0,5 2) Isolationswiderstand Ω 10 13 Masseisolation MΩ 100 Temperatur-Koeffizient der %/ C 0,02 Empfindlichkeit Betriebstemperaturbereich C 40... 120 Anschluss KIAG 10-32 neg. Schutzart nach EN60529 mit angeschlossenem Kabel mit Kabel Typ 1983AD... IP67 und angeschweisstem Sensor 1) Typ 9301B: 3,2 pc/n 2) Typ 9371B: ±0,7 %FSO Qualitätskontrolle Kraftmessungen an Schaltern Überwachung von Montageautomaten Montage Die Kontaktflächen, welche die Kraft auf das Messelement übertragen, müssen plan, steif und sauber sein. Die Befestigungsschrauben dürfen nicht in den Sackgewinden des Kraftmesselementes aufstehen. Es ist ein Spiel S (siehe Fig. A, Seite 3) von mindestens 0,5 mm einzuhalten. Die Schrauben sind genügend stark anzuziehen, sodass auch bei der grössten Zugkraft kein Spalt zwischen Kontakflächen auftritt. Das Kraftmesselement hat beidseitig Zentriersitze, die den genauen Einbau erleichtern. Abmessungen Typ D D1 H A B hex M 9301B 11 8,5 25 2 5 9 M5 9311B 15 12,5 30 3 5 13 M6 9321B 23 18 45 5 10 19 M10 9331B 29 23 52 5 11 24 M12 9341B 35 31 62 6 14 32 M16 9351B 41 35 72 7 18 36 M20 9361B 53 45 88 9 22 46 M24 9371B 76 64 108 10 28 65 M30 Abmessungen der Typen 9301B... 9371B Einsatzbeispiele Automobilindustrie Sicherheitstechnik, Überwachung von Aufprallkräften Kraftstösse in Fahrwerken Kräfte an Auswuchtmaschinen Materialprüfung Schlagprüfung, Wechselfestigkeit Werkzeugmaschinen Überwachung an Pressen, Stanz-, Präge- und Schweissmaschinen Kraftmessungen an Längsführungen Allgemein Maschinenindustrie Überwachung von Abstützkräften (Kraftschwingungen) an Maschinen, welche auf Dämpfungselementen gelagert sind Einspannvorgänge, z.b. Kraftsensor kombiniert mit Hydraulikzylinder Fügetechnik (Einschieben, Einpressen von Montageteilen) Krafteinleitung Nach Möglichkeit soll diese konzentrisch zur Achse erfolgen. Exzentrische Krafteinleitung, Biegemomente, Drehmomente sowie Schubkräfte sind nur bis zu einem gewissen Mass zulässig. Kraftmesselement mit SCS Kalibrierschein Kistler ist die akkreditierte Kalibrierstelle Nr. 049 des SCS (Swiss Calibration Service) für Kraft. Deshalb können Kraftmesselemente gegen Aufpreis auch mit einem SCS-Kalibrierschein geliefert werden. Sie können dann z. B. als Bezugsnormal im betriebsinternen Kalibrierdienst verwendet werden. Kalibriert wird dann nur der Druckkraftbereich (100 %FS, 10 %FS und 1 %FS). Wir empfehlen, die Druckkappe und den Flansch (siehe Seite 4) zu verwenden, um reproduzierbare Messungen zu gewährleisten. Seite 2/5
Einbaubeispiele, verschiedene Arten der Krafteinleitung Beispiel A Beispiel B Beispiel C Krafteinleitung von Druckkräften Beispiel D Belastung durch Zug- und Druckkräfte über ein Verlängerungsstück. Die Vorspannkraft auf die Hülse darf beim Wirken von Zugkräften einen Minimalwert nicht unterschreiten. Krafteinleitung von Zug- und Druckkräften, direkt auf den Gewindeanschluss. In diesem Fall sollte stets eine Gegenmutter verwendet werden. Einbaubeispiel eines Kraftmesselementes in einer hydraulischen Spannvorrichtung. Überwachung von Zug- und Druckkräften. Seite 3/5
Druckkappe und Flansch Für eine optimale Krafteinleitung kann in Kombination zum Kraftmesselement eine Druckkappe und ein Flansch eingesetzt werden. Die Teile sind ebenfalls als Präzisionsteile gefertig und weisen eine Oberflächenhärte von 400... 490 HV (Vickers) auf. Druckkappe Typ 9500A... Mit einem zylindrischen Werkzeug kann die Druckkappe eingeschraubt werden. Typ Druckkappe D2 L H4 R d 9301B 9500A0 8,5 8 4 R10 2,2 9311B 9500A1 12,5 10 6 R15 3,2 9321B 9500A2 18 17 9 R25 4,3 9331B 9500A3 23 21 12 R35 4,3 9341B 9500A4 31 28 15 R45 6,4 9351B 9500A5 35 33 18 R50 6,4 9361B 9500A6 45 41 22 R65 8,4 9371B 9500A7 64 57 32 R90 8,4 Flansch Typ 9501A... Eine Zylinderschraube mit Innensechskant gehört zum Lieferumfang des Flansches. Typ Flansch D3 H3 d1 d2 d3 C H1 H2 (Bild 1) (Bild 2) 9301B 9501A0 25 9 8,5 18 3,2 8 37 41 9311B 9501A1 34 11 12,5 24 4,3 9 45 48 9321B 9501A2 44 18 18 33 5,3 16 70 77 9331B 9501A3 56 22 23 42 6,4 20 84 92 9341B 9501A4 70 29 31 52 8,4 27 104 116 9351B 9501A5 84 37 35 62 10,5 35 125 142 9361B 9501A6 102 44 45 77 13 42 152 172 9371B 9501A7 136 53 64 106 17 51 191 210 Bild 1: Kraftmesselement mit Flansch und Druckkappe. Einsatz für Druckkraftbelastungen Bild 2: Kraftmesselement mit beidseitig montierten Flanschen. Einsatz für Zug- und Druckkraftbelastungen Seite 4/5
Anschluss Als Anschlusskabel für piezoelektrische Sensoren dürfen nur hochisolierende Koaxkabel mit geringer Kapazität verwendet werden, die beim Bewegen nur eine sehr geringe Reibungselektrizität erzeugen. Im industriellen Umfeld empfehlen wir die Verwendung der im Zubehör aufgeführten Typen. Bei erhöhten Anforderungen in rauer Umgebung wird der industrietaugliche integrierte Kabelstecker KIAG 10-32 mit O-Ring eingesetzt. Bei Bedarf kann der Stecker mit dem Sensorge häuse dicht verschweisst werden. Typ 1631C Sensor Anschlusskabel maxymos Typ 93x1B Typ 1631C Typ 5867B... Sensor Anschlusskabel Ladungsverstärker Typ 93x1B Typ 1631C Typ 5015A... Kabel PFA Typ 1941A Sensor Anschlusskabel Ladungsverstärker Typ 93x1B Typ 1983AD Typ 5073A111 Kabel PFA Typ 1983AD Kabel Fluorelastomer IP67 Anschluss verschweisst Weitere Informationen zu den Kabel entnehmen Sie bitte dem Datenblatt 1631C_000-346. Zubehör (optional) Druckkappe Flansch Anschluss- und Verlängerungskabel: Datenblatt Kabel für Kraft- und Drehmomentsensoren (1631C_000-346) Typ 9500A... 9501A... Bestellschlüssel Typ 93 1B Kraftmesselement Bereich ±2,5 kn 0 Bereich ±5 kn 1 Bereich ±10 kn 2 Bereich ±20 kn 3 Bereich ±30 kn 4 Bereich ±40 kn 5 Bereich ±60 kn 6 Bereich ±120 kn 7 Seite 5/5