K6D 6 Eksenli Kuvvet ve Tork Sensörü

6 eksenli kuvvet/tork sensörleri, haptik uygulamalardan, üretim teknolojisine hassas kontrol gereksinimi olan pek çok uygulamada kullanılmaktadır. Seçimizi, uygulamanıza yönelik çalışma aralıklarına göre yapınız. Herhangi bir adımdan filtrelemeye başlayabilirsiniz. Sistem otomatik olarak ürün varyasyonlarını sizin için süzecektir. Filtrelemeyi tekrar başlatmak için seçimi temizleye basabilir ve seçime tekrar başlayabilirsiniz. Uygulamanıza uygun çalışma aralığı bulamazsanız, teknik dökümanlar sekmesindeki “Özel Çalışma Aralıklı K6D serisi” dökümanını inceleyebilirsiniz.

K6D40 Modeller :

1. Fx,Fy=50N, Fz=200N – Mx,My,Mz= 5 Nm

2. Fx,Fy=200N, Fz=500N – Mx,My= 5 Nm Mz= 10 Nm

3. Fx,Fy=500N, Fz=2000N – Mx,My= 20 Nm Mz= 40 Nm

K6D68 Modeller :

1. Fx,Fy=1 kN, Fz=2 kN – Mx,My,Mz= 20 Nm

2. Fx,Fy=2 kN, Fz= 4 kN – Mx,My,Mz= 50 Nm

3. Fx,Fy=5 kN, Fz= 10 kN – Mx,My,Mz= 50 Nm

4. Fx,Fy=10 kN, Fz= 20 kN – Mx,My,Mz= 100 Nm

5. Fx,Fy=10 kN, Fz= 20 kN – Mx,My,Mz= 500 Nm

K6D80 Modeller :

1. Fx, Fy: 500 N, Fz: 1 kN; – Mx, My, Mz: 20 Nm

2. Fx, Fy: 1 kN, Fz: 2.5 kN; – Mx, My, Mz: 50 Nm

3. Fx, Fy: 2 kN, Fz: 5 kN; – Mx, My, Mz: 100 Nm

4. Fx, Fy: 5 kN, Fz: 15 kN; – Mx, My, Mz: 250 Nm

K6D175 Modeller:

1. Fx, Fy: 10 kN, Fz: 20 kN; – Mx, My : 1 kNm, Mz: 2 kNm

2. Fx, Fy: 20 kN, Fz: 50 kN; – Mx, My : 2 kNm, Mz: 5 kNm

3. Fx, Fy: 50 kN, Fz: 100 kN; – Mx, My : 5 kNm, Mz: 10 kNm

K6D300 Model :

1. Fx,Fy=400 kN, Fz=800 kN – Mx,My,Mz= 40 kNm

Kalibrasyon Matrisi Zorunluluğu ve Seçeneklerin Önemi

K6Dxx 6-eksen kuvvet/tork sensörü, Fx, Fy, Fz ve Mx, My, Mz bileşenlerini ölçer. Ancak bu ölçüm değerleri doğrudan elde edilemez; sensör çıkışları yalnızca ham elektriksel sinyallerdir.

Bu sinyallerin fiziksel kuvvet ve torklara çevrilmesi için sensörle birlikte bir kalibrasyon matrisinin kullanılması zorunludur.

Neden Kalibrasyon Matrisi Gerekli?

• Sensörün çıkış sinyallerini fiziksel birimlere (N, Nm) dönüştürür,
• Eksenler arası karışmayı (crosstalk) azaltır,
• Ölçüm doğruluğunu garanti altına alır.

⚙️ Hangi Kalibrasyon Tipi?

Sistemde 4 farklı kalibrasyon matrisi sunulmuştur:

Matrix-Plus, özellikle düşük yüklü eksenlerdeki hata payını düşürmek ve eksenler arası etkileşimi bastırmak için önemlidir.

Veri Toplama Cihazı Gereksinimi

Kalibrasyon matrisi tek başına yeterli değildir; bu matrisin işlenip fiziksel değerlere dönüştürülmesi için sensöre uyumlu bir veri toplama cihazı (örneğin GSV-8) da gereklidir. Aksi halde ölçüm sonuçları yalnızca anlamsız voltaj seviyeleri olacaktır.

6 EKSENLİ KUVVET ve TORK SENSÖRLERİ

K6D ve F6D serisi sensörler, uzayda 3 yönde kuvvet (Fx, Fy, Fz) ve 3 yönde tork (Mx, My, Mz) ölçebilen 6 bileşenli sensörlerdir. Sensör içerisinde, her biri tam köprü yapısında olan 6 adet strain gauge devresi bulunur. Bu devrelerden gelen sinyaller, 24 pinli bir konnektör aracılığıyla veri toplama cihazına iletilir.

Bu 6 ham sinyalden fiziksel kuvvet ve tork değerlerini elde etmek için bir kalibrasyon matrisi kullanılması zorunludur. Bu matris, 6 çıkış sinyali ile Fx, Fy, Fz kuvvetleri ve Mx, My, Mz momentleri arasındaki matematiksel ilindaki matematiksel ili\u015kiyi tanımlar. Sensör doğruluğu ve eksenler arası karışma (crosstalk) bu sayede optimize edilir.

Kalibrasyon matrisi, GSV-8DS gibi ölçüm cihazlarında tanımlanabilir. Bu cihazlar, sensörden gelen sinyalleri kalibrasyon matrisiyle işleyerek kuvvet ve tork değerlerini hesaplar ve bunları USB ya da analog çıkış olarak sunar (Channel 1: Fx, Channel 2: Fy, Channel 3: Fz, Channel 4: Mx, Channel 5: My, Channel 6: Mz).

Fx, Fy, Fz ve Mx, My, Mz vektörlerini elde etmek için sensörden gelen sinyal vektörü 6×6 boyutunda bir kalibrasyon matrisiyle çarpılır. Daha yüksek hassasiyet ihtiyacı duyulan uygulamalar için, doğrusal olmayan etkileri de düzenleyen ikinci dereceden bir matris olan Matrix Plus (B matrisi) de uygulanabilir. Bu durumda ölçüm hatası %0.2 ile %0.5 arasına kadar düşebilir.

3 EKSENLİ KUVVET SENSÖRLERİ

K3D, K3R ve K3A modelleri, x, y ve z eksenlerindeki kuvvetleri ölçer. Bu sensörlerde her çıkış sinyali bir kuvvet eksenine (Fx, Fy, Fz) doğrudan karşılık gelir. Ölçüm ayrıştırması strain gauge’lerin yapısal düzeniyle sağlanır. Sinyallerin kullanılabilmesi için bir sinyal kuvvetlendirici kullanılması gerekir.

Avantajlar:

• Kompakt yapı ve yüksek doğruluk
• Tek eksenli sensörlerin yerine daha etkin ve stabil çözümler
• Geleneksel sensörlere göre eğimli kuvvet uygulamasına daha az duyarlılık

Örneğin, üst üste yerleştirilmiş 3 tek eksenli sensör kullanımında, her sensör aslında ölçmemesi gereken eksenlerden de yüke maruz kalır. Bu, yapısal rijitlik kaybı ve ölçüm hatasına yol açar; hata oranları %10’a kadar çıkabilir.

Çapraz Etki (Crosstalk)

Bir eksene gelen kuvvetin, diğer eksenlerde yanlış değerlere yol açmasına crosstalk denir. Bu etki, özellikle eğimli veya açılı yük uygulamalarında ortaya çıkar.

• 3 ve 6 eksenli sensörlerde bu etki nominal yükün %1’i civarındadır.
• 6 eksenli sensörlerde kalibrasyon matrisiyle bu etki azaltılabilir.
• Matrix Plus uygulamasıyla bu etki %0.2 ila %0.5 seviyelerine düşebilir.

Ölçüm Aralıkları ve Uygulama Örnekleri

Hexapod tipi çok eksenli sensörlerde, mekanik yapı nedeniyle ölçüm aralıkları belirli oranlarla sınırlanır. Fz eksenindeki nominal kuvvet, Fx ve Fy eksenlerine göre genellikle 2 ila 3 kat daha fazladır.

Birçok uygulamada sadece bir eksen %50–100 aralığında aktif olarak kullanılırken, diğer eksenler %10 ya da %1 oranında kullanılabilir.

Örneğin, triboloji uygulamasında Fz kuvveti 100 N iken, Fy (sürtünme kuvveti) yalnızca 1 N olabilir. Bu durumda Fy ekseni için daha hassas kalibrasyon gerekir. Matrix Plus ile çalışma noktasına özel kalibrasyon yapılarak bu hassasiyet sağlanabilir.