Vermogensbeheersing met krachtopnemers

Wika krachtopnemers

De beheersing van beweging en vermogen van pneumatische en hydraulische lineaire aandrijvingen hangt op de eerste plaats af van drukmeting en -regeling. Dat geldt niet bij elektrische lineaire actuatoren – hier komt het uitsluitend aan op de geschikte krachtmeting, in dit geval op trek-/druk-opnemers.

Lineaire aandrijvingen houden talloze processen in beweging, van het ponsen van onderdelen tot het graven van een bouwput. Pneumatische systemen spelen vooral een grote rol door hun snelle en nauwkeurige verstelbewegingen in industriële processen. Hydraulische aandrijvingen verdienen door hun robuustheid en hoge krachtdichtheid de voorkeur in bouw- en landbouwmachines.

Inmiddels vindt een derde type aandrijving ingang: de elektromechanische lineaire actuator. Deze zet de energie direct om in beweging en heeft geen tussenmedium als vloeistof of perslucht nodig. Hierdoor vervalt de noodzaak voor hydraulische aggregaten respectievelijk compressoren inclusief leidingen en slangen. Dit vermindert de onderhoudsbehoefte en sluit lekkage als potentiële foutenbron uit.

Krachtopnemers

Bij elektrische lineaire actuatoren is krachtmeting de basis om het verloop van de beweging te regelen en te bewaken. Voor deze taken komen op de eerste plaats elektromechanische trek-/drukkrachtopnemers in aanmerking. Daarbij gaat het om vervormingslichamen, die onder invloed van een kracht (F) vervormen. Opgebrachte rekstrookjes zetten deze mechanische omkeerbare vervorming om in een elektrisch signaal dat evenredig is met de vervorming.

Krachtmeting maakt bovendien automatische foutherkenning mogelijk. Een foutmelding is essentieel in geautomatiseerde processen met cyclustijden van enkele seconden. Trek-druk-krachtopnemers met dunne film techniek zijn door hun opbouw geschikt voor industriële aandrijvingen. De sensor wordt gesputterd uit meerdere dunne lagen. Eén daarvan bevat vier rekstrookjes, die worden geschakeld als een brug van Wheatstone. Voor redundante uitvoeringen kunnen acht meetstrookjes worden opgebracht.

De sensor wordt in het krachtgeleidingspad van het basislichaam van de opnemer gelast. Samen met een versterker voor het uitgangssignaal wordt de meetcel gecombineerd tot een compacte en thermisch gecompenseerde meeteenheid.

Flexibele toepassing

Krachtopnemers van dit type kunnen flexibel worden toegepast. De opnemers uit de serie F23 van Wika bijvoorbeeld zijn ontworpen voor een nominale kracht van 100 kN. Ze hebben een 4-20 mA, 0-10 V of CANopen uitgangssignaal. Vooral de uitvoering met de digitale uitgang is geschikt voor integratie in geautomatiseerde processen.

Dunne film krachtopnemers kunnen door hun uitvoering met schroefdraad zonder veel moeite in nagenoeg elke lineaire aandrijving worden ingebouwd. De positie speelt geen rol omdat de last binnen de krachtketen van een aandrijving overal gelijk is. Bij een groot deel van de aandrijvingen wordt het meetinstrument bij de inleiding van de kracht geplaatst, dus aan het einde van de mechanische overbrenging, omdat inbouw daar het eenvoudigst is. Bij een X-type constructie daarentegen (bijvoorbeeld een puntlastang) controleert de sensor de kracht bij de motor aan het beginpunt van de schaarbeweging.

Het volledig artikel vindt u in de maart-editie van Aandrijven en Besturen.