힘 센서의 기술적 특징과 사용 수명을 결정하는 요인으로는 힘 센서 자체뿐만 아니라 그 디자인과 힘 적용 부품의 디자인도 있습니다. 힘 센서를 연결하는 구조적 요소들이 특정한 기술적 요건을 충족해야 합니다. 이 주제에 관한 자세한 내용은 사용 설명서를 참고하시기 바랍니다.
사용자가 센서의 정확도와 사용 수명을 최대로 이용할 수 있으려면 부하 적용 부품이 다음 조건을 충족해야 합니다.
마모가 최소화되도록 힘 적용 부품의 경도가 충분해야 합니다(40HRC).
힘 적용 부품에 연마면이 있어야 합니다(Ra=0.8µm).
부하 효과로 인해 부하 적용 부품이 심하게 변형되면 안 됩니다.
부하 적용 부품은 힘이 센서 중심에 균일하게 적용되도록 보장해야 합니다.
대부분의 압축력 센서는 상부에 돔형 부하 적용 노브가 있어, 중심이 자동으로 맞춰집니다. 즉 중심력이 적용됩니다. 이를 위해 부하 적용 부품의 최고 지점이 정확히 센서 중심에 배치됩니다.
특히 매우 큰 힘에 사용되는 힘 센서는 이 지점에서 매우 높은 기계적 응력(헤르츠 응력)이 생성되는데 센서 디자이너는 정확도를 높이는 데 기여하는 힘 적용 부품을 선택하여 이에 영향을 줄 수 있습니다.
실제로 대응 부품이 변형될 위험이 있기 때문에 대응 부품 치수를 정할 때 이러한 응력을 고려해야 합니다. 따라서 장력과 압축력이 사용되는 센서뿐만 아니라 모든 압축력 센서에는 스러스트 피스(thrust piece)라는 것이 장착됩니다. 이 부품은 위의 요건을 충족하여 연결된 구조 요소의 손상을 방지합니다.
HBM의 C6B 힘 센서와 같이 내부 보어와 압축 바가 있는 힘 센서는 다음과 같은 장점을 갖고 있습니다.
매우 높은 강성과 높은 기본 주파수 - 동적 측정 작업에 적합
견고한 디자인 - 진동이나 충격은 물론 부식에도 강함
초고용량 사용 가능(HBM 제품은 최대 10MN)
이러한 압축력 센서 유형은 볼록 부하 적용 부품이 없기 때문에 기계적 연결이 간편합니다.
강성이 높고 중심력 적용 부품이 없기 때문에 센서의 정확한 장착을 보장하는 적절한 장치가 있어야 합니다. 적용되는 힘을 측정 가능한 저항 변화로 변환하는 스트레인 게이지가 센서 테두리의 네 지점에 장착되어 있습니다. 이 테두리에 균일하게 힘이 적용되어야만 최대한 균일하게 변형률로 변환되어 최적의 결과를 달성할 수 있습니다. 이러한 센서는 변위가 매우 작아 불균일도와 기울기가 보상되지 않습니다.
기계적 응력을 균일하게 분배할 수 있는 간편한 방법은 최대한 긴 센서를 만드는 것입니다. 센서가 길면 원주를 따라 응력이 좀 더 잘 분배됩니다. 그러나 이것은 소형 디자인과 가벼운 무게를 원하는 고객의 요청에 상충됩니다. 이 방식은 고정밀 기준 힘 센서에 적합하며, 이러한 센서는 이 방식으로 설계합니다.
