Force Rondelle 0 20 kn jusqu'à 0 140 kn Type 9101A 9104A Capteur de force pour mesurer des forces quasistatiques et dynamiques dans la surveillance industrielle. Les capteurs de force sont fournis sans étalonnage et doivent être étalonnés sur place après leur montage. F z Grande plage de mesure Seuil de réponse <0,01 N quelle que soit la plage de mesure Extrêmement rigide Construction très compacte Description Rondelle pour mesure de force dans le sens z. La force à mesurer est transmise aux éléments du capteur en quartz par le couvercle et le fond du boîtier en acier, soudé hermétiquement. Le quartz, lorsqu'il est soumis à une charge mécanique, génère une charge électrique qui lui est proportionnelle. La sensibilité du capteur (une constante du matériau quartz), et donc le seuil de réponse, est quasiment identique avec toutes les. Il s'en dégage trois avantages uniques : un capteur à large plage de mesure peut mesurer même des forces très faibles, ce qui entraîne une protection importante contre les surcharges ; il est possible de sélectionner un capteur à large plage de mesure même si une grande rigidité est exigée ; plusieurs capteurs peuvent être électriquement raccordés en parallèle à un seul amplificateur ; la tension de sortie sera alors proportionnelle à la somme de toutes les forces actives. Application Les problèmes de surveillance industrielle nécessitent des capteurs de force pouvant être incorporés sans problème dans une structure de machine. Une construction robuste, une fiabilité de longue durée, de même qu'une bonne fidélité des valeurs de mesure sont d'autres propriétés de ces capteurs. Comparées aux standard types 9011A... 9041A avec les mêmes dimensions, les capteurs peuvent supporter une charge supplémentaire de 50 %. Le choix des dimensions dépend d une part des conditions d installation et d autre part des conditions de montage pour l introduction de la force en shunt. Exemples d'application Surveillance des forces de pressage au montage, pendant les essais, etc. Surveillance des forces de découpage et de formage Mesure de forces importantes en dérivation de force Données techniques Données générales Sensibilité pc/n 4,3 Linéarité % FSO <±2 Hystérésis % FSO <1 Seuil de réponse N <0,01 Résistance d'isolement Ω 1 10 13 Coefficient de température %/ C 0,02 de sensibilité F z Plage de température d'utilisation C 50 120 Force de cisaillement max. 1) kn ±0,1 F v Classe de protection selon EN60529 avec câble connectée IP 65 avec câble type 1983AD et IP 67 capteur soudé KIAG 10-32 1) F v = précontrainte Page 1/6
Données techniques type 9101A 9102A 9103A 9104A Plage de mesure F z kn 0 20 0 50 0 100 0 140 Surcharge F z kn 25 60 120 160 Couple de flexion max. M x, M y N m 15 60 130 240 Rigidité c z (F z) kn/μm 1,8 3,5 6,0 7,5 Capacité C pf 23 37 54 55 Poids g 8 21 38 57 Dimensions d mm 6,5 10,5 13 17 D mm 14,5 22,5 28,5 34,5 H mm 8 10 11 12 L mm 30 34 37 40 Montage du capteur Les ne doivent généralement être montés que précontraints dans une structure de montage, soit directement dans le flux de force d'un composant séparé, soit en dérivation de force, intégrés dans une structure de machine. Tandis que la plus grande partie de la force du processus transite par le capteur en mesure directe, le capteur n'est soumis qu'à une faible partie de la force lors d'une mesure en dérivation. Les ne sont pas étalonnés avant livraison, car ils doivent être impérativement étalonnés sur site pour les mesures absolues dans la structure de montage. Mesure de force directe dans le flux de force En cas de mesure directe de force, la quasi-intégralité de la force du processus transite par le capteur. La plage de mesure doit donc être sélectionnée de sorte que la somme de la force de précontrainte F v et de la force maximale de processus F z soit située dans la plage de mesure du capteur. Les surfaces de montage doivent être planes, rigides et rectifiées (Fig. 3). Le boulon de précontrainte génère une dérivation de force de l'ordre de 7 10 % et réduit la sensibilité en conséquence. On recommande de manière générale une force de précontrainte d'au moins 20 % de la plage de mesure, et supérieure pour les forces de traction. Si la force du processus le permet, appliquer une précontrainte de 50 % de la plage de mesure pour augmenter ainsi la tolérance aux couples de flexion (voir en page 4). Important Lors de la précontrainte, la force doit être mesurée avec le capteur lui-même. Il faut alors veiller à appliquer la sensibilité indiquée dans les caractéristiques techniques. La vis de précontrainte générant une dérivation de force, le capteur devra être à nouveau étalonné après le montage afin de déterminer la sensibilité du dispositif de mesure complet. Montage du capteur avec le jeu de précontrainte de type 9422A Ce jeu de précontrainte n est pas inclus à la livraison et doit être commandé séparément. Il permet de précontraindre le capteur jusqu à 30 % de sa plage de mesure. La pince de centrage sert à centrer le capteur avec la vis (Fig. 1 et tableau). Important La vis de précontrainte génère une dérivation de force, ce qui réduit la sensibilité d'environ 7 9 %. Fig. 1 : Montage avec jeu de précontrainte de type 9422A (voir feuille de spécifications IN9001_000-182) Capteur Goujon de Dimensions Précontrainte Dérivation de force précontrainte type type M D L 1 L 2 L 3 H 1 H 2 S 1 S 2 Fv [kn] % 9101A 9422A11 M5x0,8 8,5 20 6,5 5 8 6 4 10 5 8 9102A 9422A21 M8x1,25 13 30 10 8 10 8 7 16 10 9 9103A 9422A31 M10x1,5 16 35 12 10 11 8 9 20 20 9 9104A 9422A41 M12x1,75 18 40 14,3 12 12 8 12 25 30 9 Page 2/6
Montage du capteur avec le jeu de précontrainte de type 9420A Ce jeu de précontrainte n'est pas inclus à la livraison et doit être commandé séparément. Des jeux d'éléments de précontrainte spécifiques sont disponibles pour les capteurs de type 9101A 9104A (Fig. 2 et tableau). Ce goujon de précontrainte en acier très résistant permet de précontraindre le capteur jusqu'à 50 % de sa plage de mesure. Il garantit en outre une application optimale de la force. Un jeu de montage est constitué d'un goujon de précontrainte très résistant en acier inoxydable, d'une douille de centrage et de deux rondelles isolantes. Anneaux distributeurs de force Les surfaces d appui doivent être planes et rigides. Si elles ne peuvent pas être rectifiées, il convient d éviter les sollicitations ponctuelles et les endommagements de la surface du capteur en utilisant un anneau distributeur de force (Fig. 3). F Fv M F L L H L Fig. 3 : Montage avec un anneau distributeur de force de type 9515 9545 Fig. 2 : Montage avec jeu de précontrainte de type 9420A (voir feuille de spécifications 9420A_000-192) Capteur Kit d'éléments Dimensions Précontrainte Dérivation de force de précontrainte type type M L L 1 H Fv [kn] % 9101A 9420A11 M5x0,5 28 5 8 7 7 9102A 9420A21 M8x1 40 8 10 18 8 9103A 9420A31 M10x1 46 10 11 30 9 9104A 9420A41 M12x1 60 12 12 45 8 gezeichnet Datum Type Zeichn. Nr. Ind. Rut 09.07.97 9502-9576 Z12472-445 2 Page 3/6
Couple de flexion Non seulement les couples de flexion peuvent avoir une influence négative sur la mesure, mais peuvent même, dans le pire des cas, entraîner la destruction du capteur. Si le capteur est monté dans une barre de poussée ou un poinçon de presse, il n est pas toujours possible d exclure avec certitude tous les couples de flexion. La valeur admissible de couple de flexion M b dépend de la somme de la force de précontrainte F v et de la force de processus effective F z, le couple de flexion maximal possible M b,max étant atteint avec F v + F z = B/2. Couple de flexion maximal possible Type Valeur maximale B Couple de flexion [kn] maximal possible M b,max. (F v + F z = B/2) [N m] 9101A 20 15 9102A 50 60 9103A 100 130 9104A 140 240 Les valeurs indiquées pour B et M b,max permettent d'estimer comme suit le couple de flexion pur admissible en fonction de la force de précontrainte F v et de la force de processus F z : (1a) M b,adm. (F v + F z) F v + F z B/2 B Attention Si un couple de flexion M b = F x,y h est généré par une force latérale F x,y à distance h du niveau de référence, une force de cisaillement F x,y est alors générée au niveau du capteur. Le couple de flexion maximal admissible est dans ce cas inférieur à la valeur admissible déterminée par les équations (1) pour le couple de flexion pur. Exemple 1 Une rondelle type 9103A est précontraint à 30 kn. Quel couple de flexion peut être toléré pour des forces de processus situées dans une plage de 0 50 kn? F v + F z,min = 30 + 0 = 30 kn B/2 (1a) M b 78 N m F v + F z,max = 30 + 50 = 80 kn B/2 (1b) M b 52 N m À aucun moment le couple de flexion ne peut excéder 52 N m. Exemple 2 Une rondelle type 9101A est précontraint à 6 kn. Quelle est l'amplitude de la plage de mesure pour un couple de flexion de 4 N m? La résolution de (1) selon F z donne les équations (2), qui permettent de calculer la plage de mesure admissible pour la force de processus F z en fonction d'un couple de flexion. (2a) F z,min B M b M b F v (1b) M b,adm. (B F v F z) F v + F z B/2 B Les équations (1) limitent dans le diagramme de couple de flexion la plage du couple de flexion admissible en fonction de F v et de F z. Diagramme de couple de flexion (2b) F z,max B (1 ) F v L'utilisation des valeurs B, M b,max et F v donne pour F z la plage de mesure admissible à partir de (2a) 1,33 kn F z 6 kn à partir de (2b). Attention Les forces latérales F x,y et/ou un couple de rotation M z réduisent encore la plage de mesure. Couple de flexion admissible M b en fonction de F v+f z Si l'on résout les équations (2a) et (2b) selon F v, il est alors possible de calculer la force de précontrainte minimale nécessaire ou maximale admissible en fonction des autres paramètres. Page 4/6
Montage pour mesure en dérivation de force Montée en dérivation de force, la rondelle permet de résoudre les problèmes de mesure les plus divers. La surface de montage doit être plane et si possible rectifiée. Le capteur peut être centré aussi bien sur l'enveloppe intérieure qu extérieure. Pour un montage comme celui de la figure 4, la surface de mesure du capteur est ajustée avec la surface de séparation de la structure de la machine. Le capteur ne peut être meulé d'un côté que sur 0,20 mm au maximum. Selon l'application, le capteur est précontraint à 10 20 % de la plage de mesure. Pour cela, une feuille d'acier (épaisseur de quelques μm à peine) est insérée sur la surface de mesure du capteur (Fig. 4), ou ce dernier est précontraint au moyen d un écrou spécial (Fig. 5). Câble de connexion pour capteurs avec une connexion KIAG 10-32 nég. type 1939A Câble de connexion pour capteurs avec une connexion KIAG 10-32 nég. type 1941A Câble de connexion pour capteurs avec une connexion KIAG 10-32 nég. type 1983AD Fig. 4 : Montage pour mesure en dérivation de force Pour plus d'informations sur les câbles, consultez la feuille de spécifications 1631C_000-346. Capteur Câble de connexion Amplificateur type 910xA type 1939A type 5863A2 Fig. 5 : Montage pour mesure en dérivation de force Raccordement N utilisez comme câbles de raccordement pour capteurs piézoélectriques que des câbles coaxiaux à isolement élevé et de faible capacité, qui ne génèrent qu'une faible triboélectricité lorsqu'ils bougent. Dans un environnement industriel, nous vous recommandons d'utiliser les types de câbles indiqués en accessoires. Pour les exigences plus strictes d'un environnement rigoureux, on utilisera le connecteur de câble intégré KIAG 10-32 à joint torique, prévu pour une utilisation en milieu industriel. Si nécessaire, le connecteur peut être soudé de manière étanche au boîtier du capteur. Capteur Câble de connexion Amplificateur type 910xA type 1941A type 5073A121 Capteur Câble de connexion Amplificateur type 910xA type 1983AD type 5073A111 Page 5/6
Accessoires inclus dans la livraison Aucune Référence de commande Type 910 A Accessoires optionnels Type Kit d'éléments de précontrainte pour 9420A (voir feuille de spécifications 9420A_000-192) Goujon de précontrainte pour rondelles 9422A Calotte distributrice de pression pour 95x5 Rondelle semi-sphérique pour 95x3 Rondelle d'isolation pour 95x7 Calotte réceptrice de la force pour 95x9 Rondelle 0 20 kn 1 Rondelle 0 50 kn 2 Rondelle 0 100 kn 3 Rondelle 0 140 kn 4 Page 6/6