K3A 3 Eksenli Kuvvet Sensörü

K3A 3 eksenli kuvvet sensörü, birbirine dik üç eksendeki kuvveti (Fx, Fy ve Fz) aynı anda ölçmek için tasarlanmış, strain gauge teknolojili flanş tipi bir sensördür. Üreticisi Me-Systeme olan K3A ailesi çekme ve basma yönünde çalışır; dört farklı gövde boyutuyla Fx ve Fy eksenlerinde 10 kN ile 200 kN, Fz ekseninde 20 kN ile 400 kN arasında nominal kuvvet aralıklarını kapsar. Tek bir gövdede üç ayrı köprü devresi bulunduğundan, bileşenlerine ayrılması gereken kuvvetlerin ölçüldüğü düzeneklerde birden fazla tek eksenli yük hücresi kullanma ihtiyacını ortadan kaldırır.

K3A 3 eksenli kuvvet sensörü modelleri ve ölçüm aralıkları

Datasheet’e göre aile dört modelden oluşur. Nominal kuvvetler Fx / Fy / Fz sırasıyla verilmiştir:

• K3A100: 10 kN / 10 kN / 20 kN; yükseklik 72 mm, çap 100 mm; 8 adet M10x1,5 iç dişli bağlantı; paslanmaz çelik gövde
• K3A125: 30 kN / 30 kN / 120 kN; yükseklik 90 mm, çap 125 mm; 8 adet M12x1,75 iç dişli bağlantı; takım çeliği gövde
• K3A155: 50 kN / 50 kN / 200 kN; yükseklik 105 mm, çap 155 mm; 8 adet M16x2 iç dişli bağlantı; takım çeliği gövde
• K3A225: 200 kN / 200 kN / 400 kN; yükseklik 150 mm, çap 225 mm; 8 adet M20x2,5 iç dişli bağlantı; takım çeliği gövde

Tork ve eğilme momenti sınırları modele göre sırasıyla 1,5 / 0,5 kNm (K3A100), 6 / 2 kNm (K3A125), 15 / 4 kNm (K3A155) ve 60 / 20 kNm (K3A225) olarak verilmiştir. Datasheet’te çalışma kuvveti 150 %FS olarak belirtilir.

Öne çıkan özellikler

• Doğruluk sınıfı %0,2; bağıl doğrusalsızlık hatası 0,2 %FS; bağıl sünme (creep) 0,01 %FS
• Sıfır sinyaline sıcaklık etkisi 0,01 %FS/K, karakteristik değere sıcaklık etkisi 0,01 %RD/K
• Nominal çıkış: X ve Y eksenlerinde 1,5 mV/V, Z ekseninde 0,8 mV/V; sıfır sinyali 0,05 mV/V. Kesin nominal duyarlılık sensörle birlikte verilen test raporunda yer alır
• Çapraz duyarlılık nominal yükte: X’ten Y’ye ve Y’den X’e 2 %FS, Z’den X/Y’ye 1 %FS
• Nominal sıcaklık aralığı -10 ile +70 °C, çalışma sıcaklığı aralığı -10 ile +85 °C
• Yalıtım direnci 5 GΩ; giriş ve çıkış direnci X ve Y eksenlerinde 700 Ω, Z ekseninde 1400 Ω

Me-Systeme K3A sensörlerinde nominal besleme gerilimi aralığı 2,5 ile 5 V, çalışma aralığı ise 1 ile 10 V olarak verilmiştir. Basma yükünde çıkış sinyali pozitiftir.

Nerelerde kullanılır?

Üretici K3A 3 eksenli kuvvet sensörü için şu uygulama alanlarını belirtir: robotik, medikal teknoloji, otomasyon teknolojisinde ölçümler, üretim hatlarında parça montajı ve birleştirme, ayrıca araştırma ve test çalışmaları. Bunlara ek olarak dört adet K3A sensörünün birlikte kullanılmasıyla 6 eksenli kuvvet/tork platformları oluşturulabilir.

Kalibrasyon ve montaj notları

Sensörle birlikte verilen kalibrasyon dokümanı, sensöre özgü kalibrasyon faktörlerini ve çapraz duyarlılık verilerini içerir. Çapraz duyarlılık, isteğe bağlı bir hata kompanzasyon matrisi uygulanarak daha da azaltılabilir; ancak Me-Systeme K3A sensörü ek bir kompanzasyon matrisi olmadan da çalıştırılabilir. Bu durumda uygulamada izin verilen maksimum eğilme momentlerinin aşılmamasına dikkat edilmelidir. Kuvvet kolları, sensörün üst yüzeyindeki montaj yüzeyinin merkezinde bulunan sensör orijininden hesaplanır.

Aksesuar olarak DIN EN ISO/IEC 17025 uyarınca, 5 yük kademesi ve 3 ölçüm serisiyle hazırlanan fabrika kalibrasyon sertifikaları listelenmiştir; 20 kN’a kadar ve 21–200 kN arası kuvvet için ayrı sertifikalar bulunur, 200 kN üzerindeki kuvvetler için de bir sertifika seçeneği vardır.

Elektriksel bağlantı ve sisteme entegrasyon

Me-Systeme K3A sensörü köprü tipi (mV/V) çıkış verdiği için strain gauge girişli ölçüm yükselticilerine bağlanır. Üç eksenin her biri için ayrı besleme (+Us, -Us) ve çıkış (+Ud, -Ud) uçları vardır. K3A100, K3A125 ve K3A155 modelleri entegre yuvarlak MP11, 24 kutuplu erkek konnektörle gelir; K3A225’te iki adet 6 kanallı konnektör bulunan UP13, 27 kutuplu bir yapı vardır.

Datasheet’te aksesuar olarak 8 kanallı GSV-8DS ölçüm yükseltici (USB, analog çıkış ve UART arayüzlü) ile CAN bağlantılı GSV-8AS CAN ve EtherCAT saha yolu destekli GSV-8AS EC sürümleri anılır. MP11 ve UP13 konnektörlerinden D-Sub44HD girişe geçen düz ve açılı bağlantı kabloları da aksesuar olarak sunulur. Tek eksenli yük hücreleri için GSV-11H Yük Hücresi Amplifikatörü gibi ürünlerimize de göz atabilirsiniz.

Ne zaman tercih edilir?

Kuvvetin üç bileşenini tek noktada ölçmek gerekiyorsa bu aile uygundur. Yalnızca üç eksenli kuvvet ölçülecekse benzer yapıdaki K3D 3 Eksenli Kuvvet Sensörü alternatifini inceleyebilirsiniz. Tork bileşenlerinin de gerektiği uygulamalarda ise K6D 6 Eksenli Kuvvet ve Tork Sensörü gibi 6 eksenli çözümler değerlendirilebilir. Diğer modeller için Çok Eksenli Kuvvet ve Tork Sensörleri kategorisine bakabilirsiniz.

Kuvvet aralığınıza, bağlantı ölçülerinize ve ölçüm zincirinize uygun K3A 3 eksenli kuvvet sensörü modelinin seçimi ve teklif için Marmatek mühendislik ekibinden teknik destek alabilirsiniz.