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Kistler 9139AA Betriebsanleitung

Mehrkomponenten dynamometer
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Betriebs-
anleitung
Mehrkomponenten-
Dynamometer
bis 30 000 N
Typ 9139AA
9139AA_002-735d-06.15
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Verwandte Anleitungen für Kistler 9139AA

Inhaltszusammenfassung für Kistler 9139AA

  • Seite 1 Betriebs- anleitung Mehrkomponenten- Dynamometer bis 30 000 N Typ 9139AA 9139AA_002-735d-06.15...
  • Seite 2 Betriebs- anleitung Mehrkomponenten- Mehrkomponenten- Dynamometer bis Dynamometer bis 30 000 N 30 000 N Typ 9139AA Typ 9139AA 9139AA_002-735d-06.15...
  • Seite 4 Vorwort Vorwort Die Angaben in diesem Handbuch können jederzeit ohne Vorankündigung geändert werden. Kistler behält sich das Recht vor, das Produkt im Sinne des technischen Fort- schritts zu verbessern und zu ändern, ohne Verpflichtung, Personen und Organisationen aufgrund solcher Änderun- gen zu benachrichtigen.

  • Seite 5: Inhaltsverzeichnis

    Mehrkomponenten-Dynamometer bis 30 000 N, Typ 9139AA Inhaltsverzeichnis Einleitung ............................4 Wichtige Hinweise ......................... 5 Zu Ihrer Sicherheit ........................ 5 Hinweise zum Umgang mit diesem Gerät ................6 Tipps zum Gebrauch der Betriebsanleitung ................7 Was geschieht bei Änderungen? ..................7 Allgemeine Gerätebeschreibung ....................
  • Seite 6 Einleitung Zubehör ............................35 Mitgeliefertes Zubehör ......................35 Zubehör (optional) ......................35 Bestellbezeichnung ........................38 Anhang ............................39 11.1 Glossar ..........................39 11.2 Messunsicherheit ........................ 43 11.3 Linearität ..........................44 11.4 Frequenzbereich ........................46 11.5 Einfluss der Temperatur ...................... 47 Total Seiten 48 9139AA_002-735d-06.15 Seite 3...

  • Seite 7: Einleitung

    Mehrkomponenten-Dynamometer bis 30 000 N, Typ 9139AA 1. Einleitung Wir danken Ihnen, dass Sie sich für ein Kistler Qualitäts- produkt entschieden haben. Bitte lesen Sie diese Betriebs- anleitung sorgfältig durch, damit Sie die vielseitigen Eigen- schaften Ihres Produkts optimal nutzen können.

  • Seite 8: Wichtige Hinweise

    Wichtige Hinweise 2. Wichtige Hinweise Bitte beachten Sie unbedingt die nachfolgenden Hinweise, ihre Befolgung dient Ihrer persönlichen Sicherheit bei der Arbeit und gewährleistet einen langen, störungsfreien Betrieb des Gerätes. 2.1 Zu Ihrer Sicherheit  Dieses Gerät wurde eingehend geprüft und hat das Werk in sicherheitstechnisch einwandfreiem Zustand verlassen.

  • Seite 9: Hinweise Zum Umgang Mit Diesem Gerät

    Mehrkomponenten-Dynamometer bis 30 000 N, Typ 9139AA 2.2 Hinweise zum Umgang mit diesem Gerät  Mit dem Dynamometer darf nur unter den spezifizier- ten Umwelt- und Betriebsbedingungen gearbeitet werden  Der Isolationswiderstand piezoelektrischen Messungen von entscheidender Bedeutung; er muss etwa 100 TΩ (mindestens aber 10 TΩ) betragen ...

  • Seite 10: Tipps Zum Gebrauch Der Betriebsanleitung

    Vorankündigung geändert werden. 2.4 Was geschieht bei Änderungen? Gerätemodifikationen haben in der Regel auch Änderun- gen in der Betriebsanleitung zur Folge. Erkundigen Sie sich in diesem Falle bei Ihrer Kistler Kundendienststelle über die Aktualisierungsmöglichkeiten für Ihre Dokumentation. 9139AA_002-735d-06.15 Seite 7...

  • Seite 11: Allgemeine Gerätebeschreibung

    Mehrkomponenten-Dynamometer bis 30 000 N, Typ 9139AA 3. Allgemeine Gerätebeschreibung 3.1 Wozu dient ein Mehrkomponenten-Dynamometer? Das Mehrkomponenten-Dynamometer dient zum dynami- schen und quasistatischen Messen der 3 orthogonalen Komponenten einer beliebig an der Deckplatte angreifen- den Kraft (F und F Das Dynamometer besitzt eine hohe Steifheit und damit eine hohe Eigenfrequenz.

  • Seite 12: Funktionsprinzip

    Allgemeine Gerätebeschreibung 3.2 Funktionsprinzip Die zu messende Kraft wird über eine Deckplatte eingelei- tet und auf vier 3-Komponenten-Kraftsensoren verteilt, die zwischen der Deck- und den beiden Grundplatten ange- ordnet sind. Die Kraftsensoren enthalten je drei Quarzkristall-Platten- paare, wovon das eine auf Druck in der z-Richtung und die beiden anderen auf Schub in der x- bzw.

  • Seite 13: Aufbau Des Dynamometers

    Mehrkomponenten-Dynamometer bis 30 000 N, Typ 9139AA 3.3 Aufbau des Dynamometers Das Dynamometer besteht aus vier 3-Komponenten-Kraft- sensoren, die unter hoher Vorspannung zwischen zwei Grundplatten und einer Deckplatte eingebaut sind. Diese Vorspannung ist die Voraussetzung für die Übertra- gung der Reibungskräfte.

  • Seite 14: Montage, Installation Und Erste Inbetriebnahme

    Montage, Installation und erste Inbetriebnahme 4. Montage, Installation und erste Inbetriebnahme 4.1 Wichtige Hinweise Das Mehrkomponenten-Dynamometer Typ 9139AA ist ein Präzisionsinstrument, dessen inhärente Genauigkeit nur dann nutzbar und erhalten bleibt, wenn das Gerät sorgfäl- tig behandelt wird. Beachten Sie deshalb bitte die folgen- den Hinweise: ...

  • Seite 15: Montage Des Dynamometers

    Mehrkomponenten-Dynamometer bis 30 000 N, Typ 9139AA 4.2 Montage des Dynamometers Zur korrekten Montage des Dynamometers beachten Sie bitte:  Das Dynamometer soll nur von Personen installiert werden, die mit dem Gerät vertraut und für diese Arbeit ausreichend qualifiziert sind ...
  • Seite 16 Montage, Installation und erste Inbetriebnahme Die Bodenfläche des Dynamometers ist geschliffen, also feinstbearbeitet. Montieren Sie das Gerät deshalb nur auf geschliffene oder gleichwertige bearbeitete Montageflä- chen. Die spezielle Ausrichtung der Kraftsensoren verlangt eine äusserst genaue Überwachung der Montageflächen- qualität. Reinigen Sie die Auflageflächen vor der Montage gründlich.
  • Seite 17 Mehrkomponenten-Dynamometer bis 30 000 N, Typ 9139AA Das Dynamometer kann auf zwei verschiedene Arten mon- tiert werden. a. Mit 8 Schrauben M10 Für diese Montageart werden auf dem Montagetisch 8 Gewindebohrungen M10 benötigt. Das Anzugs- drehmoment beträgt je 70 N·m, Festigkeitsklasse 12,9.

  • Seite 18: Grundschaltung Und Verkabelung Des Messsystems

    Montage, Installation und erste Inbetriebnahme 4.3 Grundschaltung und Verkabelung des Messsystems Die vom Dynamometer abgegebenen elektrischen Ladun- gen (Picocoulomb = pC) werden mit Ladungsverstärkern in proportionale Spannungen umgewandelt, die mit den übli- chen Instrumenten angezeigt, registriert oder weiterverar- beitet werden können. Für die Verkabelung der Messanlage beachten Sie bitte folgende Hinweise ...

  • Seite 19: Grundschaltung Und Verkabelung Der Messanlage

    Mehrkomponenten-Dynamometer bis 30 000 N, Typ 9139AA 4.5 Grundschaltung und Verkabelung der Messanlage Die vom Dynamometer abgegebenen elektrischen Ladun- gen (pC) werden mit Ladungsverstärkern in proportionale Spannungen umgewandelt, die mit den üblichen Instru- menten angezeigt, registriert oder weiterverarbeitet wer- den können.

  • Seite 20: Messsystem Für 3-Komponenten-Messung (F , F , F )

    Dynamometers an einen Mehrkanal-Ladungsver- stärker (z.B. Typ 5080Axx3x001). Es handelt sich dabei um eine masseisolierte Messkette mit 3-adrigem Kabel. Dynamometer Anschlusskabel Mehrkanal-Ladungsverstärker Typ 9139AA Typ 1687B5 Typ 5080Axx3x001 Schutzart EN60529 Bild 7: Messsystem für 3-Komponenten-Messung Eingangssignale Pin Nr.

  • Seite 21: 3-Komponenten-Kraftmessung

    Mehrkomponenten-Dynamometer bis 30 000 N, Typ 9139AA 4.7 3-Komponenten-Kraftmessung Die Konstruktionsart des Dynamometers stellt sicher, dass die angreifenden Kräfte keine Momente auf den einzelnen Kraftsensor ausüben. Der Kraftsensor kann dadurch bis maximalen Messbereich belastet werden (momentfrei). Bezüglich des Nullpunkts des Dynamometers hingegen erzeugt eine Kraft, deren Wirkungslinie nicht durch diesen Nullpunkt geht, ein Moment.

  • Seite 22: Messsystem Für 6-Komponenten-Messung (F X , F Y , F Z , M X , My, M Z )

    Anschluss des Dynamometers an einen Mehrkanal-La- dungsverstärker (z.B. Typ 5080Axx8x004). Es handelt sich dabei um eine masseisolierte Messkette mit 8-adrigem Kabel. Dynamometer Anschlusskabel Mehrkanal-Ladungsverstärker Typ 9139AA Typ 1677A5 Typ 5080Axx8x004 Schutzart EN60529 Bild 9: Messsystem für 6-Komponenten-Messung F Eingangssignale Pin Nr.
  • Seite 23 Standardmässig ist Faktor 1 für die Korrekturfaktoren kM und kM gesetzt. Je nach Auswertung der Messresultate ist der Abstand zwischen der Deckplattenoberfläche und der Sensormitte entscheidend. Dieser Abstand wird az0 genannt. Der Wert für Typ 9139AA ist: az0 = 29 mm Seite 20 9139AA_002-735d-06.15...

  • Seite 24: Betrieb

    Betrieb 5. Betrieb 5.1 Bereichswahl Es wird empfohlen mit dem Mehrkomponenten-Dynamo- meter Typ 9139AA Ladungsverstärker mit Empfindlich- keitseinstellung (z.B. Typ 5080A...) zu verwenden. Stellen Sie die Empfindlichkeiten gemäss den Angaben in den Kalibrierblättern für die Kanäle F und F ein. Damit ist die Ausgangsspannung direkt auf den dem gewählten...
  • Seite 25 Mehrkomponenten-Dynamometer bis 30 000 N, Typ 9139AA a Stellen Sie den Verstärker auf <Reset>. Wählen Sie den Bereich für F wie folgt: 2 · 10 N/V (Verstärker auf <Long Time Constant>) b Schalten Sie den Verstärker auf <Operate> c Bringen Sie F (Werkzeugmaschine in Betrieb setzen) d Nach dem Erfassen der Kraft schalten Sie den Verstärker...

  • Seite 26: Nutzbarer Frequenzbereich

    Betrieb 5.3 Nutzbarer Frequenzbereich An der oberen Frequenzgrenze zeigt das Frequenzverhal- ten des Dynamometers eine verhältnismässig wenig ge- dämpfte Schwingung. Frequenzen können ohne allzu gros- se Messfehler bis zu etwa einem Drittel der Eigenfrequenz aufgelöst werden. Die untere Frequenzgrenze ist durch die Drift des Ladungs- verstärkers und die Qualität der Isolation bestimmt.
  • Seite 27 Mehrkomponenten-Dynamometer bis 30 000 N, Typ 9139AA Regel Je besser die Montage des Kraftmesselementes (Dynamo- meter) auf der Tischunterlage und je besser das krafteinlei- tende Teil auf dem Element montiert wird, desto höher wird die Resonanzfrequenz und somit der nutzbare Fre- quenzbereich des Messsystems.

  • Seite 28: Piezoelektrische Kraftmessung

    Betrieb Piezoelektrische Kraftmessung Genauigkeit Die Frage nach der Genauigkeit einer piezoelektrischen Messkette kann nicht einfach mit einem Zahlenwert beant- wortet werden. Nebst den spezifizierten Fehlern von Sen- sor und Ladungsverstärker beeinflussen Temperatur und andere Umweltfaktoren das Resultat. Fehleranalyse Erfahrungen haben gezeigt, dass eine Messkette bestehend aus Sensor, Kabel und Ladungsverstärker einen wahr- scheinlichen Fehler von 1 …...
  • Seite 29 Mehrkomponenten-Dynamometer bis 30 000 N, Typ 9139AA Temperaturfehler Aufgrund einer Temperaturänderung erfährt der Kraftsen- sor interne Temperaturspannungen, welche einen Fehler in der Messung hervorrufen. Wir definieren diesen Fehler als: Temperaturfehler [N/°C] Die Grösse des Fehlers hängt vom Sensor und von den Vorspannungselementen ab und kann für ein Dynamo-...
  • Seite 30 Betrieb Kabel Kabel und Stecker müssen sauber und trocken gehalten werden. Andernfalls erhöht sich der Fehler durch elektri- sche Drift. Die Drift einer Messkette kann gemessen wer- den, wenn der Sensor nicht belastet wird und der Ladungsverstärker auf <Operate> gestellt wird. Ist die elektrische Drift höher als spezifiziert, dann ist der Isola- tionswert der Messkette nicht ausreichend.

  • Seite 31: Polarität Des Messsignals

    Mehrkomponenten-Dynamometer bis 30 000 N, Typ 9139AA Tipps für bessere Messresultate  Lagern Sie Messgeräte immer im selben Raum, in dem die Messungen stattfinden  Lassen Sie, wo möglich, Kabel am Sensor permanent angeschlossen  Montieren Sie den Sensor genau nach Vorschrift ...

  • Seite 32: Unterhalt

    Unterhalt 6. Unterhalt Das Mehrkomponenten-Dynamometer Typ 9139AA ist ein zuverlässiges Gerät, das praktisch keinen Unterhalt ver- langt. Um einen langen, zuverlässigen Betrieb des Dyna- mometers sicherzustellen, lesen Sie bitte die folgenden zwei Kapitel. 6.1 Neukalibrierung des Gerätes Eine Neukalibrierung des Dynamometers ist beispielsweise nach einer unkontrollierten Überlastung notwendig.

  • Seite 33: Unterhaltsarbeiten

    Mehrkomponenten-Dynamometer bis 30 000 N, Typ 9139AA 6.2 Unterhaltsarbeiten Beachten Sie bitte folgende Hinweise zum Unterhalt Ihres Dynamometers:  Kontrollieren Sie das Dynamometer vor jedem Einsatz auf offensichtliche Beschädigungen. Nehmen Sie ein beschädigtes Gerät nicht in Betrieb!  Überlassen Sie alle Reparaturen (z.B. das Ersetzen von beschädigten Steckeranschlüssen oder defekter Sensor)

  • Seite 34: Behebung Von Störungen

    7. Behebung von Störungen 7.1 Fehlersuche und -behebung Nachfolgend finden Sie eine Auflistung typischer Störungs- ursachen und Hinweise zu deren Behebung. Falls Sie eine Störung nicht beheben können, wenden Sie sich bitte an Ihre Kistler-Vertretung. Störung Ursache Behebung Kein Messsignal am Ausgang Signalleitung unterbrochen Messanordnung (Anschlüsse) überprüfen.

  • Seite 35: Im Falle Eines Defekten Dynamometers

     Bei einer allenfalls notwendigen grösseren Reparatur erhalten Sie einen Kostenvoranschlag  Kistler wird sich bemühen, Ihr Dynamometer in kür- zester Zeit und zu minimalen Kosten zu reparieren und Ihnen in neuwertigem Zustand zuzustellen  Nach jeder Reparatur wird das Dynamometer im Werk...

  • Seite 36: Technische Daten

    Technische Daten 8. Technische Daten Bitte beachten Sie, dass alle technischen Daten und alle weiteren Informationen in diesem Kapitel jederzeit ohne Vorankündigung geändert werden können. 8.1 Dynamometer Typ 9139AA Messbereich (zentrisch), Einzelkomponenten –30 ... 30 Kraftangriff 12,5 mm über Deckplatte N·m –3 000 ...

  • Seite 37: Dimensionen

    Mehrkomponenten-Dynamometer bis 30 000 N, Typ 9139AA 8.2 Dimensionen 8.2.1 Abmessungen Dynamometer Typ 9139AA Bild 13: Dynamometer Typ 9139AA Seite 34...

  • Seite 38: Zubehör

    Zubehör 9. Zubehör 9.1 Mitgeliefertes Zubehör Zu Typ 9139AA wird mitgeliefert: Mat. Nr.  Montageschrauben (8 Stück M10x60) 65012838  Verpackung (Holzkiste) 55139656 9.2 Zubehör (optional)  Anschlusskabel, 3-adrig 1687B...  Anschlusskabel, 3-adrig 1687BQ02 Seite 35...
  • Seite 39 Mehrkomponenten-Dynamometer bis 30 000 N, Typ 9139AA  Anschlusskabel, 3-adrig 1689B…  Anschlusskabel, 8-adrig 1677A… Seite 36...
  • Seite 40 Zubehör  Anschlusskabel, 8-adrig 1679A… Weitere Kabel siehe Datenblatt 1687B_000-545d  Reinigungsspray 1003  Isolationsprüfgerät 5493 Bild 14: Reinigungs- und Isolierspray 250 ml Typ 1003 Bild 15: Isolationsprüfgerät Typ 5493 Seite 37...

  • Seite 41: Bestellbezeichnung

    Mehrkomponenten-Dynamometer bis 30 000 N, Typ 9139AA 10. Bestellbezeichnung Bestellbezeichnung Typ/Mat.Nr.  Mehrkomponenten Dynamometer 9139AA bis 30 kN, Deckplatte 140x190 mm Seite 38...

  • Seite 42: Anhang

    Anhang 11. Anhang 11.1 Glossar Grösste Änderung der Messgrösse, die eine wahrnehmbare Ansprechschwelle Änderung der Anzeigegrösse bewirkt, wobei die Änderung der Messgrösse langsam und in eine Richtung erfolgt. Bemerkung: In der Praxis gilt die Faustregel, dass die Ansprechschwelle 2 bis 3 mal grösser als das Rauschen des elektrischen Gerätes ist.
  • Seite 43 Mehrkomponenten-Dynamometer bis 30 000 N, Typ 9139AA Beispiel: Ein Drucksensor mit dem Messbereich von 0 bar bis 2 bar mit dem korrespondierenden Anzeigebereich von –5 … +5 V hat den FSO: 10 V. Ein elektrisches Anzeigegerät mit dem Eingangsbereich von 0 … 10 V und dem entsprechenden Anzeigebereich von 4 …...
  • Seite 44 Eigenschaft der Kristalle (z.B. Quarz), bei der am Kristall piezoelektrisch proportionale elektrische Ladung als Reaktion auf eine mechanische Belastung generiert wird. quasistatisch Beschreibt die Fähigkeit von Kistler Sensoren, Ladungs- verstärkern und elektrischer Geräte, zeitveränderliche und nahezu zeitunveränderliche Messgrössen (z.B. Lang- zeitmessungen oder Messungen im DC-Modus) messen zu können.
  • Seite 45 Mehrkomponenten-Dynamometer bis 30 000 N, Typ 9139AA Beispiele: • Biegemoment wirkt auf einen Kraftsensor: • → F • Axialkraft wirkt auf einen Drehmomentsensor: → M • Schubkraft wirkt auf einen Kraft-/Dm-Sensor: → F and F → M siehe Anhang 11.5 Temperatureinfluss Überlast...

  • Seite 46: Messunsicherheit

    Werte: Labor-Ladungsverstärker ±0,2 ... 0,5 % FSO Industrie-Ladungsverstärker ±1 % FSO Eine höhere Genauigkeit kann mit folgenden Massnahmen erreicht werden: Kalibrieren bei Kistler  Kalibrieren mit Ladungskalibrator Typ 5395A   Einschränkung des Temperaturbereichs Zufällige Fehler, Präzision, Reproduzierbarkeit Die Präzision oder Reproduzierbarkeit ist das Ausmass der Übereinstimmung zwischen unter festgelegten Bedingun-...

  • Seite 47: Linearität

    Mehrkomponenten-Dynamometer bis 30 000 N, Typ 9139AA Diese Voraussetzung findet man vor allem bei repetitiven Messungen in Produktionsprozessen, wo eine gute Wiederholbarkeit für Prozessüberwachung meist ausreichend ist. Die Genauigkeit spielt vor allem dann nur eine untergeordnete Rolle, wenn die Messwerte direkt in Bezug zu Gut-/Schlechtteilen gesetzt werden können.
  • Seite 48 Anhang Beste Gerade – Mathematische Definition Die Minimierung der maximalen Abweichung ist bekannt als Tschebyscheff-Approximation. Die Beste Gerade wird dabei wie folgt bestimmt: = Messgrösse (Referenz)   = Ladungssignal des Sensors, bzw. Ausgangssignal des Ladungsverstärkers ) = Kalibrierkurve, auf- und absteigend ...

  • Seite 49: Frequenzbereich

    Mehrkomponenten-Dynamometer bis 30 000 N, Typ 9139AA 11.4 Frequenzbereich Piezoelektrische Sensoren haben wegen ihrer mechanischen Güte eine sehr geringe Dämpfung. Der nutzbare Frequenzbereich wird nach oben durch die ansteigende Resonanzüberhöhung begrenzt. Es bedeuten: Messfrequenz Eigenfrequenz Amplitudenverhältnis Für den Amplitudenfehler bzw. die erreichbare Genauigkeit in Abhängigkeit der Frequenz gelten folgende Richtwerte:...

  • Seite 50: Einfluss Der Temperatur

    Anhang In ihrem dynamischen Verhalten sind die piezoelektrischen Sensoren allen anderen Messverfahren überlegen. Durch die sehr hohe Steifheit ergeben sich höchste, mögliche Eigenfrequenzen. Piezoelektrische Sensoren sind damit ideal geeignet für die Erfassung von sich zeitlich schnell ändernden Messgrössen. Das dynamische Verhalten des Sensors wird dabei massgeblich von der umgebenden Struktur bestimmt.
  • Seite 51 Mehrkomponenten-Dynamometer bis 30 000 N, Typ 9139AA Gleichgewicht mit seiner Umgebung ist. Temperaturfehler werden durch Spannungsänderungen Sensor hervorgerufen, die ihrerseits von der Vorspannung bzw. der Einbausituation beeinflusst werden. Temperaturgradient-Fehler (dynamischer Fehler) Als Temperaturgradient-Fehler wird die vorübergehende Änderung des Ausgangssignals bezeichnet, wenn die Temperatur der Umgebung bzw.

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