Mehrkomponenten-Sensoren Montage

Der Mehrkomponenten-Sensor besteht aus einem Hexapod Stabwerk, das zwischen zwei Platten ohne zusätzliche Gelenke angeordnet ist. Der Sensor ist (in der Regel) aus einem Stück hochfesten Aluminiums (3.1354) oder hochfesten, ferritischen Edelstahl (1.4542) gefertigt.

Für die Funktion des Sensors ist es entscheidend, dass die Stirnflächen nicht lokal deformiert werden.

Eine lokale Deformation  wird zum Beispiel dadurch verursacht, wenn eine punktuelle Krafteinleitung Fz im Zentrum des Sensors erfolgen würde.

Die Krafteinleitung erfolgt flächig auf dem Kreisring zwischen dem inneren Zentrierbund  und dem Außendurchmesser. Die Krafteinleitung erfolgt auf den trapezförmigen Kreisring-Segmenten. Die Aussparungen zwischen den Segmenten werden nicht belastet.

Neben der Krafteinleitung auf dem Kreisring sind Ebenheit und Steifigkeit des Anschlussflansches wichtige Parameter. Als Material sollten hochfestes Aluminium oder Werkzeugstahl 24CrMo4 oder C60 vergütet oder hochfester Edelstahl 1.4542 gewählt werden. Kunststoff Flansche aus dem 3D Drucker sind ungeeignet!

Eine nicht angezogene Schraube kann Messfehler in der Größenordnung von 10% und mehr verursachen.

Die Toleranz für die Ebenheit der Flansche ist 0,02mm.

Die Tabelle 1 gibt Anhaltswerte für die Dicke der Anschlussflansche und für das empfohlene Anzugsmoment. Wenn das empfohlene Anzugsmoment das Nennmoment des Sensors übersteigt, dann sollte kein Drehmoment durch den Sensor geleitet werden. Stattdessen sollte direkt am Flansch gegengehalten werden.

Die Schrauben sollten mindestens eine Festigkeit von 8.8 aufweisen. Ab 100Nm werden Schrauben 10.9 empfohlen.

 

 

Sensor

Materialstärke, Anzugsmoment, Einschraubtiefe t

F6D45

  • 20N/1Nm: 3.0 mm, M3, 1,3 Nm, t=5 mm

(gegenhalten direkt am verschraubten Flansch)

K6D27

  • 50N/1Nm: 3.0 mm, M2, 0,4 Nm, t=4 mm

K6D40

  • 50N/5Nm, 100N/5Nm: 5.0 mm, M5, 6 Nm, t=6 mm
  • 200N/5Nm, 500N/20Nm: 6.0 mm, M5, 6 Nm, t=6 mm

K6D80

  • 200N/20Nm ...1kN/50Nm: 8.0 mm, M8, 20 Nm, t=9 mm
  • 2kN/100Nm ...5kN/250Nm: 10.0 mm, M8, 30 Nm, t=9 mm

K6D68

  • 1k/20Nm ...2K/50Nm: 10.0 mm, M10, 40 Nm, t=12 mm
  • 5k/50Nm ...10K/500Nm: 12.0 mm, M10, 70 Nm, t=12 mm

K6D110

  • 1k/100Nm ... 8k/500Nm: 14.0 mm, M10, 50Nm, t=10 mm
  • 10k/750Nm: 14.0 mm, M10, 70 Nm, t=10 mm

K6D130

  • 1k/200Nm ... 5k/500Nm: 16.0 mm, M12, 80 Nm, t=14 mm
  • 15k/1.2kNm: 18.0 mm, M12, 120 Nm, t=14 mm

K6D150

  • 2kN/200Nm ... 10kN/1kNm: 20.0 mm, M12, 100 Nm, t=14 mm

K6D154

  • 50N/5Nm ... 100N/10Nm: 10.0 mm, M6, 10 Nm, t=8 mm
  • 200N/20Nm ... 500N/50Nm: 10.0 mm, M6, 14 Nm t=8mm

(zur Einsparung von Masse werden Ausfräsungen von 6 Dreiecken bis auf 1mm Wandstärke empfohlen (Rippen-Struktur).

K6D175

  • 10kN/1kNm ...50kN/5kNm: 28.0 mm, M16, 250 Nm, t=24 mm

K6D225

  • 50kN/10kNm ... 200kN/20kNm: 40.0 mm, M20, 500Nm, t=23 mm

Symmetrie des Flansches

Bei der Gestaltung des Flansches sollte darauf geachtet werden, dass durch lokale Schwachstellen keine unsymmetrische Deformation der Oberfläche des Kraftsensors verursacht wird.

Einzelne Ausbrüche wir in der nebenstehenden Abbildung sind zu vermeiden.

Montage des Flansches

Die Montage aller Bauteile von einer Seite ist oft nur durch die Gestaltung eines zweiteiligen Flansches möglich.

Beispiel für K3D110:

Adapter für Comau SMART-5 NJ-60:

zb-k6d110_adaptation_000-a-.pdf

Flansch für K6D80:

so051_001-a-.pdf

so051_002-a-.pdf

Zentrierung

Die Mehrkomponenten Kraftsensoren verfügen über einen Zentrierbund. (Innendurchmer mit 0...+0.1mm Übermaß, 1...3mm Tiefe).

Zusätzlich sind zwei Stiftbohrungen SpielPassung E7/m6 vorgesehen.

Für die Sicherung der Winkellage wird (je nach Fertigungstoleranzen) eine der folgenden Varianten empfohlen:

  • Verwendung des Zentrierbundes zur Sicherung der Zentrierung plus 1 Zentrierstift zur Sicherung der Winkellage in einem Langloch
  • Verwendung von 2 Zentrierstiften: in einer Bohrung E7 zur Sicherung von Zentrierung, und in einem Langloch zur Sicherung der Winkellage
  • Verwendung von 2 Zentrierstiften in zwei Bohrungen E7 zur Sicherung von Zentrierung und Winkellage ("Doppelpassung")
  • Verwendung des Zentrierbundes und verwendung von 2 Zentrierstiften in zwei Bohrungen E7 ("3-fach Passung")

Sofern Doppel- oder 3-fach Passungen verwendet werden, empfiehlt sich die Verwendung von Zentrierstiften DIN 7979 mit Innengewinde, falls sie demontiert werden sollen...

 

Materialien

Sofern möglich, sollte der Flansch aus den gleichen Material wie der Sensor gefertigt werden: Aluminium Sensoren mit Alumium Flansch (ca. 23 µm/m/°C), Stahl Sensoren mit Stahl Flansch (ca. 12 µm/m/°C). Andernfalls kann die temperaturbedingte Drift des Sensors durch den Eintrag von temperatur-bdeingten Spannungen negativ beeinflusst werden.

Einbaulage

Die Sensoren können in jeder Einbaulage montiert werden. Wie bei jedem Kraftsensor muss darauf geachtet werden, dass das Anschlusskabel dem festen Ufer (dem nicht bewegten Flansch) zugeordnet wird. Andernfalls werden Kräfte über das Anschlusskabel in den Sensor eingeleitet.