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.

부하 측정을 위해 볼록하게 설계된 노브

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. 

내부 보어 및 압축 바가 있는 힘 센서의 특징

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

  • 비용 절감 효과 우수
  • 초고용량 사용 가능(HBM 제품은 최대 10MN)

이러한 압축력 센서 유형은 볼록 부하 적용 부품이 없기 때문에 기계적 연결이 간편합니다.

균일한 힘 적용

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.

각 디자인 별 이점

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.

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