Jste zde

TEST - Držák ohybových tenzometrických snímačů zatížení

Antonín Vojáček, 21. Duben 2013 - 14:21

Pro snadné upevnění tenzometrických snímačů zatížení není hned nutné mít konstruktéra - strojaře. Výrobci těchto snímačů obvykle nabízejí jako doplněk i různé více či méně speciální držáky ve formě kitů, do kterých si uživatel snadno snímač dle návodu zamontuje a celý držák či spíše několik držáků pak jen prostě přišroubuje na váženou konstrukci systému či zařízení a snímače připojí k některé z vyhodnocovacích vážních jednotek. Otestoval jsem jeden takový kit od světoznámé společnosti Vishay-Revere, v ČR například dodávaný firmou MENexpert s.r.o.

Standardizované tenzometrické ohybové snímače zatížení představují jeden z běžných typů snímačů používaných nejen pro průmyslové vážení. Samotný snímač je však prakticky k ničemu, pokud se správně mechanicky neupevní k váženému předmětu. Konkrétně v případě ohybového provedení musí být snímač vždy umístěn vodorovně, kdy jeden konec (upevňovací) je pevně přišroubován k podložce, zatímco druhý konec těsně za vlnovcem (měřící ohýbaný) musí být zatěžován vertikálně shora dolů kolmo na snímač směřující tíhovou silou. V praxi je tedy tento měřící konec nosníku snímače, na něž je v oblasti vlnovce uvnitř integrován tenzometrický Wheatstonův můstek, v kontaktu s váženou konstrukcí.

Samozřejmě je možné vyrobit samotnou konstrukci zařízení v místě připevnění na snímač přímo na míru jeho upevňovacím otvorům, ale pokud toto navrhuje konstruktér nebo technik nemající významné zkušenosti s touto oblastí, je dost velká pravděpodobnost, že ve výsledku nebude přenos síly z vážené konstrukce na snímač ideální, a že tak se "v lepším případě" výrazně sníží přesnost vážení nebo "v horším případě" znehodnotí měření nelineárním přenosem síly na snímač.

Proto je pro dobré výsledky vážení v případech montáže ohybových snímačů do konstrukcí lepší využít přímo k tomu určených montážních kitů / držáků obvykle dodávaných samotnými výrobci snímačů. Jsou tedy pro tyto účely přímo navrženy a optimalizovány a v praxi stačí je již jen upevnit na vhodné místo. Jeden takový jednoduchý a kvalitní kit najdete i v nabídce předního světového výrobce tenzometrických snímačů zatížení (síly), společnosti Vishay - Revere, konkrétně pod obchodním názvem TANKMOUNT SHBxR. Konkrétně tento typ je určený pro montáž snímačů s vážícím rozsahem 10 až 200 kg, ale v nabídce je k dispozici i o něco masivnější provedení do hmotností až 500 kg.

Části montážního kitu TANKMOUNT SHBxR

Tento na první pohled jednoduchý "držák" nabízený v provedení buď z nerezové nebo poniklované oceli se skládá ze spodního upevňovacího dílu ve formě "plocháče" rozměrů 130x90 mm a tloušťky 12 mm vytvářející spodní základnu, na ni se pak přes sokl napevno přišroubuje upevňovací konec ohybového snímače, který tak dostane pevnou referenční opěru pro průhyb měřeného konce snímače. Pokud tato upevňovací část není dostatečně fixována, ovlivňuje to přenos tíhové síly měřícího konce na tenzometrický můstek snímače.

K měřícímu konci se pak přes speciální soustavu dvou válečků, které se jen volně zasunou do otvoru na měřícím konci snímače, přenáší zatížení horního "plocháče" rozměrů 90 x 75 mm stejné tloušťky 12 mm jako toho spodního, který se přes příslušné otvory přišroubuje na rovnou část vážené konstrukce jejíž hmotnost se tak přenáší na měřící část snímače.

Spodní část montážního kitu slouží pro fixování pevné referenční části ohybového snímače k podložce, což v praxi může být podlaha či pevná nosná konstrukce.

Do montážního otvoru na ohýbaném měřícím konci snímače za vlnovcem se pak vkládá soustava dvou válečků, které slouží jako spojovací prvek mezi snímačem a horní části (plocháče). Při montáži se ještě do prostoru mezi válečky vkládá vazelína, která je přiložena v dodávce kitu a slouží pro vymezení jejich vzájemného pohybu.

Mezi horní a spodní deskou jsou pak dva "vodící sloupky", které slouží jednak k vymezení nežádoucího působení bočních sil na snímač a případně nějakému bočnímu posunu vážené konstrukce vůči referenční základně a pak také současně jako doraz v případě příliš velkého zatížení (přetížení), které by mohlo již snímač poškodit. Pro správnou funkci v těchto obou případech je však nutné samozřejmě správně vymezovací sloupky nastavit, přesněji řečeno dostatečně, ale ne naopak příliš zašroubovat speciální šrouby a správně nastavit pozici na něm umístěných vymezovacích matek tak, aby horní deska držáku byla volná ve stavu odlehčeném a naopak se dotýkala vymezovací matice v případě limitního zatížení.

Horní část montážního kitu, která se pak v praxi přes dva otvory pevně přišroubuje k vážené konstrukci, je jednak v kontaktu s měřící částí snímače a pak také pro vymezení bočního pohybu či realizaci dorazů pro přetížení volně "navlečena" přes speciální šrouby s velkou kónickou hlavou.

Dále jsou ještě přiloženy poslední dvě možná méně zřejmé části kitu. Jednou je malý kalíšek se "slzou" vazelíny, která slouží pro lehké vymezení vůle mezi válečkem volně zasazeným do otvoru měřícího konce snímače a horní deskou. Druhou částí je uzemňovací / zajišťovací pásek pro elektrické i mechanické spojení horní a spodní desky kitu prostřednictvím v nich připravených otvorů, které zároveň slouží i k upevnění k podložce, resp. k vážené konstrukci.

Rozměry a dvě verze provedení podle požadovaného zatížení (samozřejmě pak je nutné do kitu instalovat podle zatížení vhodně dimenzovaný tenzometrický snímač).

Praktická použitelnost kitu SHBxR 10/200 kg

Tento upevňovací kit jsem již několikrát osobně použil pro potřeby vážení celého dopravníku, kdy byly v počtu 4 ks zamontovány do nosných nohou dopravníku a elektrické signály snímače paralelně spojeny ve spojovací krabici pro připojení na jeden vstup měřící jednotky či převodníku slabých mV signálů tenzometrických snímačů na digitální nebo standardizovaný analogový výstup (z dříve prezentovaných jednotek zde na serveru http://automatizace.hw.cz, například jednotky VT400 nebo MIDRICS). Při pečlivém smontování pak je možné kit s vhodným ohybovým snímačem využít i na vážení s přesností od cca desítek gramů. Pro větší přesnosti vážení bych "držák" již asi nevyužíval.

Pro tzv. zajištění snímače / kitu, například při přepravě zařízení, je pak možné prostřednictvím zajišťovacího plechu a bočních závitových otvorů v tloušťce horní i spodní desky provést pevné zafixování horního a spodního dílu a tedy zamezit jejich vzájemného posuvu a tedy i zamezení ohybu snímače, tj. vážení. Zajišťovací plechy též výrobce dodává na přání jako placený "option (doplněk)", ale ty lze si snadno vyrobit v každé dílně.

Závěr

Výše uvedený kit držáku standardizovaných ohybových tenzometrických snímačů zatížení představuje rychlou a jednoduchou možnost vestavby snímačů do konstrukce libovolných zařízení a konstrukcí, které je potřeba elektronicky vážit. Samozřejmě není to řešení pro použití v sériově vyráběných systémech nebo zařízeních s požadavkem na velmi přesná měření, kde by mělo být upevnění snímače již zakomponováno v samotné konstrukci výrobku, ale je ideální pro jednotlivé speciální aplikace, kde z důvodu nedostatku času či chybějícího zázemí strojních konstruktérů není možní realizovat kvalitní přímé zabudování uchycení snímače v konstrukci. Tento fakt podtrhuje i cena jednoho kitu, která se například u certifikovaného prodejce výrobků Vishay - Revere v ČR, společnosti MENexpert s.r.o. pohybuje v částkách cca 5000 až 6000,- Kč bez DPH (v závislosti na materiálu provedení kitu, aktuálnímu kurzu EURA a poskytnutém rabatu).