벤딩 빔 로드셀의 작동법

빔 로드 셀은 가장 광범위하게 사용되는 유형의 로드 셀입니다. 이 기사를 읽으시면 벤딩 빔의 이점 및 속성에 관해 더 잘 아실 수 있습니다.


계측 동안, 중량이 로드 셀의 금속 스프링 요소에 작용하며 탄성 변형을 일으킵니다.


(양 또는 음의) 이러한 변형은 스프링 요소에 설치된 스트레인 게이지(SG)를 통해 전기 신호로 전환됩니다. 가장 단순한 유형의 로드 셀은 스트레인 게이지가 있는 벤딩 빔입니다. 종종 (필수) 기본 구성품, 즉 스프링 요소와 스트레인 게이지는 스트레인 게이지 요소를 보호하는 추가 요소들(하우징 및 씰링 요소들)로 보충됩니다.

벤딩 빔 로드 셀의 작동법

벤딩 빔 로드 셀은 대부분의 계측 작업에 가장 잘 맞아 많이 사용됩니다. 여기서 원리상의 신호는 벤딩 모멘트에 따라 달라집니다. 벤딩 빔의 세로 방향에서 하중 적용점이 동일한 하중과 함께 변경될 때, 서로 다른 신호가 생성됩니다.

이러한 이유로, 단일 벤딩 빔은 로드 셀에 거의 드물게 사용되는데, 여기에는 일정한 하중 적용점을 확보할 수 있도록 특별한 계측이 요구되기 때문입니다. (지렛대 효과)

 

 

다중 벤딩 빔

다중 벤딩 빔은 종종 최대 5t까지 하중용 스프링 요소로서 사용됩니다. 이 로드 셀 유형은 주로 두 개(이중 벤딩 빔) 또는 세 개(삼중 빔)의 벤딩 빔을 사용합니다. 이 벤딩 빔은 모두 클램핑과 하중 적용면의 고정 요소들을 통해 결합됩니다. 고정 커플링은 전적으로 하중 적용점의 수직 이동과 두 개 빔의 S-형태 변형을 강제합니다.

 

그림 1: 이중 벤딩 빔 원리

 

이 시스템은 단일 벤딩 빔보다 부하 적용점에 눈에 띄게 덜 민감한 모습을 보여줍니다. S-형태의 변형은 서로 가까운 표면에 양(+) 및 음(-) 스트레인 존을 생성하며, 스트레인 게이지 설치 및 배선을 상당히 원활하게 진행시킵니다. 그림 2는 서로 다른 이중 벤딩 빔 유형을 보여주고 있습니다.

그림 2: 이중 벤딩 빔 스프링 요소

압력 보상이 가능한 로드 셀

폐쇄 하우징이 포함된 로드 셀을 작은 하중 계측 시에 사용하는 경우에, 대기압 변동이 일정한하중이 있는 계측 신호 변동을 발생시키기도 전에 이미 충분할 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하려면, 로드 셀이 모든 면에서 동일한 압력을 받는다는 점을 확인하여 적절한 디자인 계측을 통해 대기압을 보상합니다.

Fig. 3: FIT ®/4 digital load cell

HBM의 벤딩 빔 로드셀

HBM의 많은 로드 셀 유형에서는 다양하게 변경된 벤딩 빔을 사용합니다. 제품들로는 예를 들어, PW15AH 같은 싱글 포인트 로드 셀single point load cells이나 FIT®/4 같은 디지털 로드 셀digital load cells 등이 있습니다.

그림 4: HBM의 싱글 포인트 로드 셀

벤딩 빔 외에도 다양한 로드 셀 디자인이 있습니다. 예를 들면 다음과 같습니다:

  • 고하중용 컬럼-형태의 스프링 요소가 있는 로드 셀
  • 매우 높은 하중용 공동 원통형 로드 셀
  • 계측 브라켓에 직접적인 스프링 요소가 있는 로드 셀
  • 링 비틀림 로드 셀
  • 전단 빔 로드 셀
  • 다이아프램 스프링 요소가 있는 로드 셀
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