Kistler 9317C Betriebsanleitung
Verwandte Anleitungen für Kistler 9317C
Inhaltszusammenfassung für Kistler 9317C
- Seite 1 Betriebs- anleitung 3-Komponenten Kraftaufnehmer Typ 9317C Typ 9327C Typ 9347C Typ 9367C Typ 9377D Typ 9397D 93x7C/D_002-893d-11.23...
- Seite 2 Fortschritts zu verbessern und zu ändern, ohne Ver- pflichtung, Personen und Organisationen aufgrund solcher Änderungen zu benachrichtigen. © 2023 Kistler Gruppe. Die Produkte der Kistler Gruppe sind durch verschiedene gewerbliche Schutzrechte geschützt. Mehr dazu unter www.kistler.com. Die Kistler Gruppe umfasst die Kistler Holding AG und deren Tochtergesellschaften in Europa, Asien, Amerika und Australien.
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Seite 3: Inhaltsverzeichnis
Vorwort Inhaltsverzeichnis Einleitung ............................. 2 Wichtige Hinweise ........................3 Zu Ihrer Sicherheit....................... 3 Auspacken .......................... 4 Hinweise zum Umgang mit den Sensoren ................4 Tipps zum Gebrauch der Betriebsanleitung ................. 4 Was ist im Falle von Änderungen zu beachten? ..............5 Allgemeine Beschreibung ...................... -
Seite 4: Einleitung
3-Komponenten Kraftaufnehmer Typ 93x7C/D 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. Kistler lehnt soweit gesetzlich zulässig jede Haftung ab, sofern dieser Betriebsanleitung zuwider gehandelt wird oder andere Produkte, als unter Zubehör aufgeführt,... -
Seite 5: Wichtige Hinweise
Wichtige Hinweise 2. Wichtige Hinweise Bitte beachten Sie unbedingt die nachfolgenden Hinwei- se. Ihre Befolgung dient Ihrer persönlichen Sicherheit bei der Arbeit und gewährleistet einen langen, störungsfreien Betrieb des Gerätes. 2.1 Zu Ihrer Sicherheit • Die Piezo Kraftsensoren wurden eingehend geprüft und haben das Werk in sicherheitstechnisch einwandfreiem Zustand verlassen. -
Seite 6: Auspacken
Informationen zu erleichtern. Bitte bewahren Sie diese Betriebsanleitung an einem siche- ren Ort auf, wo sie jederzeit zur Hand ist. Bei Verlust der Anleitung wenden Sie sich bitte an Ihre Kistler- Vertretung und Sie erhalten umgehend Ersatz. Seite 4... -
Seite 7: Was Ist Im Falle Von Änderungen Zu Beachten
Wichtige Hinweise 2.5 Was ist im Falle von Änderungen zu beachten? Geräteänderungen führen in der Regel zu Änderungen in der Betriebsanleitung. Wenden Sie sich in solchen Fällen an Ihre Kistler-Kundendienstorganisation bezüglich der Aktua- lisierungsmöglichkeiten Ihrer Dokumentation. 93x7C/D_002-893d-11.23 Seite 5... -
Seite 8: Allgemeine Beschreibung
3-Komponenten Kraftaufnehmer Typ 93x7C/D 3. Allgemeine Beschreibung 3.1 Wozu dient ein 3-Komponenten Kraftaufnehmer? Der piezoelektrische triaxiale Kraftaufnehmer dient zur dynamischen und quasistatischen Messung der drei ortho- gonalen Komponenten einer beliebigen auf den Sensor wirkenden Kraft (Fx / Fy und Fz). Triaxiale Kraftaufnehmer messen: •... - Seite 9 Allgemeine Beschreibung Messung der Trägheitskraft Messung der Stoßkraft Abb. 5: Falltestanlage für Fahrwerke Abb. 2: Force Limited Vibration Testing an Sateliten Messung der Reaktionskraft Produkttests Abb. 6: Statischer Prüfstand für Raketentriebwerken Abb. 3: Leichtathletik Sprintstartoptimierung Radkraftmessung Abb. 4: Crash-Test 93x7C/D_002-893d-11.23 Seite 7...
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Seite 10: Funktionsprinzip
3-Komponenten Kraftaufnehmer Typ 93x7C/D 3.2 Funktionsprinzip Der Kraftsensor enthält drei Paare von Quarzplatten, von denen eine auf Druck in z-Richtung und die beiden anderen auf Scherkräfte in x- und y-Richtung empfindlich sind. Die Art der Empfindlichkeit ist abhängig von der Lage des Schnitts aus dem Quarzrohling. - Seite 11 Allgemeine Beschreibung Abb. 9: Scherquarz und seine Reaktion auf eine Querkraft Die zu messende Kraft wird über eine Kopfplatte eingeleitet und auf den zwischen Kopf- und Grundplatte angeordne- ten triaxialen Ringkraftaufnehmer verteilt. Die eingeleitete Kraft wird in drei orthogonale Komponen- ten aufgelöst.
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Seite 12: Montage, Installation Und Erstinbetriebnahme
3-Komponenten Kraftaufnehmer Typ 93x7C/D 4. Montage, Installation und Erstinbetriebnahme 4.1 Wichtige Hinweise Der triaxiale Kraftaufnehmer ist ein Präzisionsinstrument, das sorgfältig behandelt werden muss, wenn die ihm inne- wohnende Genauigkeit in einem brauchbaren Zustand erhalten bleiben soll. • Zur Messung der drei Komponenten eines Kraftvektors muss der Kraftaufnehmer auf einer Fundamentplatte (Tisch) montiert werden. - Seite 13 Tabelle. Empfohlene Anzugsdrehmomente für Befestigungsschrauben Anzugsdreh- Festigkeits- Triaxialer moment klasse nach Kraftsensor Typ Variante Gewinde ISO 898/1 MA [N·m] 10.9 9317C Var. 1 12.9 10.9 Var. 2 12.9 10.9 9327C Var. 1 12.9 10.9 Var. 2 12.9 10.9 9347C Var.
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Seite 14: Messbereich/Krafteinleitung
3-Komponenten Kraftaufnehmer Typ 93x7C/D 5. Messbereich/Krafteinleitung 5.1 Triaxiale Kraftmessung mit einem 3 Komponenten Kraftaufnehmer Der maximale Messbereich eines einzelnen vorgespannten 3-Komponenten Kraftmessring kann nur dann ausgenutzt werden, wenn die Wirkungslinie des resultierenden Kraftvek- tors durch den Mittelpunkt des Sensors, d. h. den Ursprung des Koordinatensystems, verläuft. -
Seite 15: So Spezifizieren Sie Einen Piezoelektrischen Kraftmessring
Messbereich/Krafteinleitung Wenn der Kraftangriffspunkt und die drei Komponenten der resultierenden Kraft bekannt sind, können die aktiven Momente wie folgt berechnet werden: · a – F · a · a – F · a √ · a – F · a Bei der Berechnung der Momente müssen unbedingt die Plus- bzw. - Seite 16 3-Komponenten Kraftaufnehmer Typ 93x7C/D Abb. 13: generisches Nomogramm für grafische Angaben Abb. 14: Maximalwerte, die im Nomogramm gefüllt werden sollen Seite 14 93x7C/D_002-893d-11.23...
- Seite 17 Messbereich/Krafteinleitung Beispiel: Prozessdaten: Kräfte –1 000 N 10 000 N 8 000 N Anwendung a 0,005 m Koordinaten a 0,008 m Berechnungen: Kraftaufnehmer 9347C Vorspannkraft 70 kN Momente · a – F · a = 64 N·m · a – F ·...
- Seite 18 3-Komponenten Kraftaufnehmer Typ 93x7C/D Mathematische Methode: (1) Die Summe aus der aufgebrachten Querkraft F [%], dem Torsionsmoment M [%] und dem halben Biege- moment M [%] muss gleich oder kleiner sein als die Kraft in z-Richtung (F [%] + F [%]) (2) Das Biegemoment MB darf den zulässigen Grenzwert am jeweiligen Arbeitspunkt FZ nicht überschreiten...
- Seite 19 Messbereich/Krafteinleitung (2) Das aufgebrachte Biegemoment M [30%] liegt inner- halb der Grenzen, reduziert aber die Grenze für F [%] 30% ≤ 44% [%] ≤ M B,lim [%] = F [%] – M [%]/2 = 63% S,lim [%] = F [%] = 63% Z,lim S,lim...
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Seite 20: Komponenten Kraftmessung Mit Einem Dynamometer
3-Komponenten Kraftaufnehmer Typ 93x7C/D 5.2 3-Komponenten Kraftmessung mit einem Dynamometer Der Aufbau eines Dynamometers, bestehend aus vier 3-Komponenten Kraftsensoren mit gemeinsamer Grund- und Deckplatte, stellt sicher, dass die einwirkenden Kräfte keine Momente auf den einzelnen Kraftsensor ausüben, der somit bis zu seinem maximalen Messbereich belastet werden kann, für den er momentenfrei ist. - Seite 21 Messbereich/Krafteinleitung Abb. 15: Kraftmessplatte mit massiver Deckplatte Abb. 16: Kraftmessplatte mit beliebig geformter Deckplatte 93x7C/D_002-893d-11.23 Seite 19...
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Seite 22: Komponenten Kraft-/ Momentenmessung Mit Einem Dynamometer
3-Komponenten Kraftaufnehmer Typ 93x7C/D 5.3 6-Komponenten Kraft-/ Momentenmessung mit einem Dynamometer Für eine 6-Komponenten Kraft-/ Momentenmessung werden die Ausgangssignale der vier 3-Komponenten Kraftmessringe wie in Abbildung 17 zusammengeschaltet. Abb. 17: Verschaltung der zwölf Sensorausgänge für die 6-Komponenten Kraft-/ Momentenmessung Die drei Kräfte und drei Momente können aus den acht Messsignalen wie folgt berechnet werden Abb. -
Seite 23: Messsystem Mit Triaxialem Kraftaufnehmer
Messbereich/Krafteinleitung 5.4 Messsystem mit 3-Komponenten Kraftaufnehmer 3-Komponenten Kraftaufnehmer Anschlusskabel Ladungsverstärker Bitte informieren Sie sich auf der Homepage www.kistler.com/force über alle verfügbaren Kabel. 5.5 Messystem mit vier 3-Komponenten Kraftaufnehmern (Dynamometer) Verbindungskabel Ladungsverstärker Summierbox 5417 4 Stück 3-Komponenten Anschlusskabel Kraftaufnehmer Bitte informieren Sie sich auf der Homepage www.kistler.com/force... -
Seite 24: Betrieb
3-Komponenten Kraftaufnehmer Typ 93x7C/D 6. Betrieb 6.1 Bereichswahl Es empfiehlt sich, mit dem 3-Komponenten Kraftmessdo- se einen Ladungsverstärker mit Empfindlichkeitsanpassung (z. B. Typ 5167A oder 5080A) zu verwenden. 6.2 Messung kleiner Kraftänderungen Das piezoelektrische Messverfahren ermöglicht eine sehr genaue Messung von kleinen Kraftänderungen bei gleich- zeitig großer Vorlast. - Seite 25 Betrieb a Stellen Sie den Verstärker auf „RESET“. Wählen Sie den Bereich für F wie folgt: 1·10 N/V (Verstärker auf „LONG TIME CONSTANT“). b Schalten Sie den Verstärker auf „OPERATE“. anlegen (Werkzeugmaschine starten) d Schalten Sie den Verstärker nach dem Ablesen und/ oder Aufzeichnen der Kraft wieder auf „RESET“, um die Fz entsprechende Ladung abzubauen.
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Seite 26: Nutzbarer Frequenzbereich
3-Komponenten Kraftaufnehmer Typ 93x7C/D 6.3 Nutzbarer Frequenzbereich An der oberen Frequenzgrenze zeigt der Frequenzgang des Dynamometers eine relativ geringe Schwingungsdämp- fung. Frequenzen können bis etwa zu einem Drittel der Eigenfrequenz ausgelöst werden, ohne dass es zu übermä- ßigen Messfehlern kommt. Die untere Frequenzgrenze wird durch die Drift des Ladungsverstärkers Qualität... - Seite 27 Betrieb Die meisten piezoelektrischen Sensoren zeigen das Verhal- ten eines Ein-Freiheitsgrad-Systems und folgen der Regel: 2π m ≈ f ≈ f +10% ≈ f /2; siehe Skizze unten. +3dB +41% c: Steifigkeit m: Masse der Struktur oberhalb des Sensors 93x7C/D_002-893d-11.23 Seite 25...
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Seite 28: Piezoelektrische Kraftmessung
3-Komponenten Kraftaufnehmer Typ 93x7C/D 6.4 Piezoelektrische Kraftmessung Genauigkeit Die Frage nach der Genauigkeit einer piezoelektrischen Messkette lässt sich nicht einfach mit der Angabe einer Zahl beantworten. Neben den spezifizierten Fehlern von Sensor und Ladungsverstärker beeinflussen die Temperatur und andere Umgebungsbedingungen das Messergebnis. Fehleranalyse Die Erfahrung hat gezeigt, dass eine Messkette, bestehend aus Sensor, Kabel und Ladungsverstärker, einen wahr-... - Seite 29 Betrieb Temperaturfehler Durch eine Temperaturänderung erfährt der Kraftsensor innere Temperaturspannungen, die zu einem Messfehler führen. Wir definieren diesen Fehler als: Temperaturfehler [N/°C] Die Größe des Fehlers ist abhängig vom Sensor und von den Vorspannelementen und kann für eine piezoelektrische Wägezelle durch Versuche ermittelt werden. Temperaturgradient-Fehler Der temporär auftretende maximale Signalausgang eines Sensors, der einer Temperaturänderung ausgesetzt ist, ist...
- Seite 30 3-Komponenten Kraftaufnehmer Typ 93x7C/D Kabel Kabel und Stecker müssen sauber und trocken gehalten werden. Andernfalls erhöht sich die elektrische Drift. Die Drift der Messkette kann im Betriebsmodus ohne Belas- tung der Sensoren gemessen werden. Wenn die elektri- schen Driftwerte höher sind als angegeben, ist die Isolie- rung der Messkette nicht ausreichend.
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Seite 31: Hinweise Für Bessere Messergebnisse
Betrieb 6.5 Hinweise für bessere Messergebnisse • Lagern Sie das Dynamometer im gleichen Raum, in dem auch die Messung stattfindet. • Lassen Sie das Anschlusskabel fest mit der Leistungs- bremse verbunden. • Montieren Sie die Leistungsbremse und die kraftschlüssi- gen Teile fest. •... -
Seite 32: Wartung
Eine Neukalibrierung des Sensors wird z. B. nach einer unkontrollierten Überlast notwendig. Diese Nachkalibrie- rung sollte im Werk des Herstellers durchgeführt werden. Wenden Sie sich in solchen Fällen bitte an Ihren Kistler- Vertriebspartner. Unsere Produkte können auf die gleiche Art und Weise neu kalibriert oder getestet werden, wie sie zum ersten Mal gelie- fert wurden. -
Seite 33: Fehlersuche
• Wenn sich herausstellt, dass größere Reparaturen erfor- derlich sind, holen Sie einen Kostenvoranschlag ein. • Kistler wird versuchen, Ihren Sensor in kürzester Zeit und zu minimalen Kosten zu reparieren und in einem neu- wertigen Zustand an Sie zurückzusenden. -
Seite 34: Optionales Zubehör
Die Belegung der einzelnen Sensoranschlüs- se entspricht der Sensoranordnung des Dynamometers. Es stehen maximal acht Messsignale zur Verfügung, analog zur Standard-Kistler-Leistungsbremse. Bitte prüfen Sie das Datenblatt für weitere Details. Abb. 22: Summierbox Typ 5417 oder 5447Asp Abb. 23: Reinigungs- und Isolierspray 250 ml Typ 1003 Abb. -
Seite 35: Anhang
Beste gerade Linie siehe Anhang 10.3. Kabelkapazität Die Kapazität und damit die Länge des Anschlusskabels hat bei Verwendung von Kistler Spezialkabeln und Kistler La- dungsverstärkern keinen Einfluss auf das Messergebnis. Kalibrierter Messbereich Messbereich oder Teil des Messbereichs, für den der Sensor kalibriert wurde. Aufgrund der hohen Linearität von Quarzkristallsensoren kann die Empfindlichkeit eines Messbereichs meist auch für kleinere Messbereiche genutzt... - Seite 36 3-Komponenten Kraftaufnehmer Typ 93x7C/D Drift Unerwünschte Änderung des Ausgangssignals unabhängig von der Messgröße in Abhängigkeit von der Zeit. Frequenzbereich sieht Anhang 10.4. Full Scale Output. Differenz des Ausgangssignals zwischen dem Nullpunkt und dem Endpunkt des Messbereichs. Elektrischer Widerstand eines Sensors zwischen Signallei- Masseisolation tung und Masse bzw.
- Seite 37 Die Eigenschaft von Quarzkristallen, bei der eine mecha- nische Belastung eine proportionale elektrische Ladung er- zeugt. quasistatisch Beschreibt die Fähigkeit von Kistler Sensoren und Ladungs- verstärkern, Kurzzeitmessungen oder DC-ähnliche Messun- gen durchzuführen. Bereich siehe „Messbereich“ Ausgangsspannung pro Einheit der Messgröße am Analog- Skalierung oder Monitorausgang eines Ladungsverstärkers.
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Seite 38: Messunsicherheit
Industrieller Ladungsverstärker 1% FSO Eine höhere Genauigkeit kann mit den folgenden Verfahren erreicht werden: • Kalibrierung im Kistler Werk • Kalibrierung mit Ladungsverstärker Typ 5395A • Einschränkung des Temperaturbereichs Zufällige Fehler, Präzision, Reproduzierbarkeit Präzision oder Reproduzierbarkeit ist das Ausmaß der Über- einstimmung zwischen unabhängigen, unter festgelegten... -
Seite 39: Linearität
Nullpunkt neu bestimmt wird. Fehler durch Null- punktdrift, verursacht durch zeitlich veränderliche Einflüsse, wie z. B. die Temperatur, sind damit grundsätzlich ausge- schlossen. Bei den piezoelektrischen Messketten von Kistler kann von einer typischen Wiederholgenauigkeit innerhalb von 0,1% FSO ausgegangen werden. 10.3 Linearität Sensor-Linearität... - Seite 40 3-Komponenten Kraftaufnehmer Typ 93x7C/D Beste gerade Linie - mathematische Definition Die Minimierung der maximalen Abweichung wird als Tschebyscheff-Approximation bezeichnet. Die beste Gerade wird wie folgt ermittelt: • x = Messgröße (Referenz) • Q = Sensor-Ladesignal oder Ausgangssignal des La- dungsverstärkers •...
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Seite 41: Frequenzbereich
Anhang 10.4 Frequenzbereich Piezoelektrische Sensoren haben aufgrund ihrer mecha- nischen Beschaffenheit eine sehr geringe Dämpfung. Der nutzbare Frequenzbereich wird nach oben hin durch die zunehmende Resonanzüberhöhung begrenzt. Taste: Messfrequenz Eigenfrequenz A/An Amplitudenverhältnis Für den Amplitudenfehler bzw. die erreichbare Genauigkeit in Abhängigkeit von der Frequenz gelten folgende Nähe- rungswerte: Accuracy ... -
Seite 42: Einfluss Der Temperatur
3-Komponenten Kraftaufnehmer Typ 93x7C/D In ihrem dynamischen Verhalten sind piezoelektrische Sensoren allen anderen Messverfahren überlegen. Ihre hohe Steifigkeit führt zu höchstmöglichen Eigenfrequenzen. Piezoelektrische Sensoren sind daher ideal für die Messung von Messgrößen, die sich mit der Zeit schnell ändern. Ihr dynamisches Verhalten wird dabei weitgehend von der umgebenden Struktur bestimmt. - Seite 43 Anhang Temperaturgradientenfehler (dynamischer Fehler) Eine vorübergehende Änderung des Ausgangssignals wird als Temperaturgradientenfehler bezeichnet, wenn sich die Temperatur der Umgebung oder des umgebenden Medi- ums mit einer bestimmten Rate ändert. In diesem Fall befin- det sich der Sensor nicht im thermischen Gleichgewicht mit der Umgebung.