Cantilever Beam Wäge-Sensor CZL803KB

Die Biegebalken-Wägezelle ist ein forcesensitives Detektionselement, das auf dem Dehnungswiderstandsprinzip basiert und einen einseitig fixierten, balkenförmigen elastischen Körper mit freiem Ende als Kernelement besitzt. Bei Krafteinwirkung erzeugt die Biegungsverformung des Balkens eine Widerstandsänderung an den Dehnungsmessstreifen, die anschließend in standardisierte elektrische Signale umgewandelt wird. Sie vereint Vorteile wie mittlere Traglast, flexible Einbauraumgestaltung und hohe Stoßfestigkeit und wird häufig in Anwendungen mit konzentrierten Kräften bei mittleren und niedrigen Lasten eingesetzt, beispielsweise in industriellen Materialbehältern, Plattformwaagen und Bandwaagen. Die folgenden Details werden aus den kerntechnischen Aspekten heraus bereitgestellt, um die Anforderungen von produkt auswahl, technische Bewertung und Lösungserstellung zu erfüllen:

1. Produktmerkmale und Kernfunktionen

Kernmerkmale

1)Gestaltung des Aufbaus: Verwendet eine integrierte Kragträgerstruktur (Trägerdicke 8–50 mm, Länge 50–300 mm) mit mehreren Montagelochsätzen am festen Ende zur Verbesserung der Stabilität. Die Belastung am belasteten Ende konzentriert sich auf den mittleren Abschnitt des Trägers und ermöglicht die Messung einer vertikal nach unten gerichteten Einzellast. Zeichnet sich durch hervorragende Schlagfestigkeit (kann kurzzeitige Stöße von 200 %–300 % der Nennlast verkraften) und hohe Spannungsübertragungseffizienz aus.

2) Präzisionsleistung: Die Genauigkeitsklasse umfasst C3–C6, wobei gängige Modelle die Klasse C3 erreichen. Nichtlinearitätsfehler ≤±0,02 %FS, Wiederholfehler ≤±0,01 %FS, Nullpunktverschiebung ≤±0,003 %FS/℃, die Genauigkeitsstabilität ist in mittleren Einsatzbereichen von 50 kg–5 t besser als bei vergleichbaren Sensoren.

3) Materialien und Schutz: Der elastische Körper verwendet üblicherweise legierten Stahl (Q235, 40CrNiMoA) oder Edelstahl 304/316L, wobei die Oberfläche einer Strahlreinigung und Entrostung sowie einer Vernickelung (legierter Stahl) oder Passivierung (Edelstahl) unterzogen wird; die Schutzart beträgt typischerweise IP66/IP67, und industrielle Hochleistungsmodelle können IP68 erreichen, geeignet für komplexe industrielle Umgebungen mit Staub und Feuchtigkeit.

4) Installationskompatibilität: Das feste Ende unterstützt Verschraubung oder Schweissen, und das belastete Ende kann über Gewinde, Flansche oder Druckköpfe verbunden werden, geeignet für Mehrpositionsmontage an der Unterseite, Seite usw. von Geräten. Einzelne oder mehrere Einheiten können parallel betrieben werden, mit hoher Kombinationsflexibilität.

Kernfunktionen

1) Kraftmessung im mittleren Bereich: Schwerpunkt liegt auf der statischen/quasidynamischen Wägung von mittleren und niedrigen Lasten (Ansprechzeit ≤7 ms), mit einem Messbereich von 50 kg bis 20 t. Herkömmliche Anwendungen konzentrieren sich auf den Bereich 1 t bis 10 t, und einige robuste Modelle können bis auf 50 t erweitert werden, wodurch die Anforderungen der meisten industriellen Szenarien mit mittlerer Belastung erfüllt werden.

2) Standardisierte Signalausgabe: Bietet analoge Signale (4-20 mA, 0-5 V, 0-10 V) und digitale Signale (RS485/Modbus RTU), und einige industrietaugliche Modelle unterstützen das HART-Protokoll, wodurch eine direkte Anbindung an SPS-, DCS- und Wägesysteme ohne zusätzliche Signalverarbeitungsmodule möglich ist.

3) Sicherheitsschutzfunktion: Integriert eine Temperaturkompensation über einen weiten Temperaturbereich (-20 °C bis 80 °C), verfügt über Überlastschutz (150 % bis 250 % der Nennlast, bis zu 300 % bei Modellen aus legiertem Stahl), explosionsgeschützte Modelle sind zertifiziert nach Ex d IIB T4/Ex ia IIC T6, und einige Modelle verfügen über kabelbruchsichere Anschlüsse.

4) Langzeitzuverlässigkeit: Ermüdungslebensdauer ≥10⁶ Lastwechsel, mit einer jährlichen Drift von ≤±0,015 % FS unter Nennlast, geeignet für den langfristigen Dauerbetrieb in Anwendungen wie industriellen Produktionslinien und der Überwachung von Materialbehältern.

2. Gelöste Kernprobleme

1) Schwierigkeiten bei der Randmontage von Geräten: Durch die Überwindung der Einschränkung herkömmlicher Sensoren, die eine symmetrische Montage erfordern, ermöglicht die „einseitig feste“ Struktur des Kragträgers eine direkte Montage an der unteren Kante der Ausrüstung oder an der Seite der Halterung und löst damit das Problem des begrenzten Installationsraums in der Mitte von Ausrüstungen wie Silos und Plattformwaagen.

2) Mittelstreckenkonzentrierte Lastmessung: Im mittleren Bereich von 1 t bis 10 t wird durch die optimierte Gestaltung der Balkenspannung der Messfehler bei Einzellast auf ±0,02 % FS begrenzt, wodurch die Genauigkeitsanforderungen für mittlere Lastszenarien wie industrielle Dosierung und Fertigwaren-Wägung erfüllt werden.

3) Beschädigung durch dynamische Stoßbelastung: Die Puffer-Deformationscharakteristiken des elastomeren Kragträgers können den momentanen Aufprall durch Materialabwurf und Gerätevibration effektiv absorbieren und lösen so die Probleme der leichten Beschädigung und Genauigkeitsdrift herkömmlicher Sensoren in dynamischen Szenarien.

4) Mehreinheitliche kombinierte Wägung: Die Sensoren weisen eine gute Gleichförmigkeit (Fehler ≤ ±0,01 % FS derselben Charge) auf, unterstützen 2 bis 4 parallele Kombinationswägungen und lösen die Probleme der Gewichtsüberlagerung und gleichmäßigen Genauigkeit in Szenarien mit verteilten Kräften, wie z. B. große Plattformwaagen und Silos.

5) Anpassungsfähigkeit an raue industrielle Umgebungen: Durch die Verwendung verstärkter legierter Stahlmaterialien sowie das Design mit Schutzgrad IP67 und höher werden Probleme wie Sensor-Korrosion und Signalstörungen in umweltbelasteten Bereichen mit Staub (z. B. Minen), Feuchtigkeit (z. B. chemische Anlagen) und leichter Korrosion (z. B. Galvanik) behoben.

3. Benutzererfahrung

1) Hohe Montageflexibilität: Die standardisierten Befestigungslöcher am festen Ende sind mit verschiedenen Gerätestrukturen kompatibel, wodurch der Bedarf an professionellen Positionierwerkzeugen entfällt. Installation und Kalibrierung können mithilfe einer Wasserwaage durchgeführt werden, und eine einzelne Person kann die Befestigung und Verkabelung eines einzelnen Sensors innerhalb von 20 Minuten abschließen.

2) Einfache Bedienung und Kalibrierung: Unterstützt die Ein-Tasten-Nullabgleichung des Wägeinstruments, der Kalibrierprozess mit drei Punkten (25 %, 50 %, 100 % der Nennlast) eignet sich für mittlere Entfernungen, und das digitale Modell kann die Parameterkonfiguration und Kalibrierung per Fernzugriff über die Host-Software abschließen.

3) Kalkulierbare Wartungskosten: Die vollständig versiegelte Bauweise reduziert den Staub-eintrag, mit einer durchschnittlichen jährlichen Ausfallrate ≤ 0,5 %; die Kernkomponenten ( dehnungsmessgeräte die Anlagen sind in einem separaten Paket verpackt und lokale Fehler können ohne den Bedarf an einem vollständigen Austausch separat repariert werden.

4) Stabile Datenerfassung: Die Schwankung der statischen Messdaten beträgt ≤ ±0,005 % FS und reagiert schnell ohne Verzögerung in quasidynamischen Szenarien (z. B. Bandförderer); das digitale Modell verfügt über eine integrierte Störungsdiagnosefunktion und liefert Echtzeitalarme bei Anomalien wie Überlastung und Unterspannung.

5) Hohe Kombinationsanpassungsfähigkeit: Bei paralleler Anbindung mehrerer Sensoren unterstützt es die automatische Lastverteilung, wodurch ein zusätzlicher Ausgleichsverstärker entfällt. Es passt sich den Konstruktionsanforderungen von Plattformwaagen und Silos unterschiedlicher Größe an und reduziert die Schwierigkeiten bei der Systemintegration.

4. Typische Anwendungsszenarien

1 Wägung von industriellen Silos/Trogwaagen
• Chemische Rohstofftanks: Wägung von 1–10-t-Rohstofflagertanks, 2–4 Biegebalkensensoren sind symmetrisch am Tankbodenrahmen installiert, das legierte Stahlmaterial ist korrosionsbeständig, der Schutzgrad IP67 eignet sich für die feuchte Umgebung der Werkstatt, und die Genauigkeit von ±0,02 % FS gewährleistet eine präzise Bestandsmessung.
• Füll-/Mehlbehälter: Wiegen von Mischerbehältern in der Getreideverarbeitungsindustrie, Sensoren sind an den Tragbeinen am Boden des Behälters installiert, die schlagfeste Konstruktion bewältigt den Aufprall fallenden Materials und arbeitet mit dem Steuersystem zusammen, um eine präzise Zuführung zu gewährleisten.

2) Wägung von Bandwaagen/Förderbändern
• Industrielle Bandwaagen: Wägung von Schüttgutförderbändern in Bergwerken und Kraftwerken, Sensoren sind am Stützrollenträger installiert, tragen die kombinierte Last aus Gurt und Material, die Ansprechzeit ≤ 7 ms eignet sich für kontinuierliche Förderanwendungen, und die Messgenauigkeit beträgt ±0,1 %.

• Förderer: Verwendung für Inline-Wägung und Sortierung in der Elektronik- und Lebensmittelindustrie. Sensoren sind an der Unterseite des Förderers eingebaut und können das Gewicht der Produkte in Echtzeit erfassen sowie mit der Sortiervorrichtung interagieren. Die mittlere Genauigkeit erfüllt die Anforderungen der Massenproduktion.

3) Klein- und mittelgroße Lkw-Waagen/Plattformwaagen

• Werkstattplattformskala: Werkstattumsatzplattformskala von 1-5 t. An den vier Ecken des Waagebaus sind vier Scherstrahlsensoren installiert. Das feste Ende wird an den Boden befestigt, und das tragende Ende trägt die Last des Waagenkörpers. Die anti-exzentrische Lastfähigkeit sorgt für eine gleichbleibende Gewichtungsgenauigkeit in verschiedenen Positionen.

• Gabelstapler-Waage: Tragbare Wägevorrichtung für Gabelstapler. Sensoren sind am Gabelträger des Gabelstaplers installiert und tragen die vertikale Last der Güter. Aus legiertem Stahl gefertigt, schlagfest und geeignet für dynamische Wägeanforderungen während des Gabelstaplerbetriebs.

4) Kraftsteuerung von Automatisierungsanlagen

• Drucküberwachung von Pressanlagen: Drucksteuerung von kleinen Pressmaschinen. Sensoren sind zwischen dem Presskopf und dem Maschinenkörper installiert und liefern Echtzeit-Rückmeldungen über den Presskraftwert, wodurch eine Schädigung der Werkzeuge durch Überlastung verhindert wird. Eine Genauigkeit von ±0,01 % FS gewährleistet die Pressqualität.

• Kraftsteuerung bei der Robotermontage: Drucküberwachung während des Montageprozesses industrieller Roboter. Scherstabsensoren sind am Ende des Roboterarms integriert und können den Montagedruck erfassen sowie die Krafteinwirkung anpassen, geeignet für die Montage von Automobilteilen und elektronischen Bauteilen.

5) Spezielle Anwendungen in der Industrie

• Explosionsgeschützte Anwendungen: Explosionsgeschützte Wägeausrüstung für die Kohlebergbau- und Öl- und Gasindustrie. Ex d IIB T4 explosionsgeschützte Scherträger-Sensoren werden verwendet und in explosionsgeschützten Wägekästen installiert, um die Sicherheitsanforderungen in explosionsgefährdeten Bereichen zu erfüllen.

• Korrosive Umgebungen: Wiegeausrüstung für die Galvanik- und chemische Industrie. Sensoren aus Edelstahl 316L sind oberflächenpassiviert, resistent gegen Säure- und Laugenkorrosion und geeignet für Anwendungen wie die Konzentrationsmessung von Galvanobädern und das Wiegen von Chemikalien.

5. Gebrauchsanweisung (Praktischer Leitfaden)

1) Installationsprozess

• Vorbereitung: Reinigen Sie die Montageoberfläche (stellen Sie sicher, dass sie eben ist, frei von Öl und die Ebenheitsabweichung ≤0,1 mm/m beträgt), prüfen Sie das Aussehen des Sensors (keine Verformung des Trägers und kein Kabelschaden) und wählen Sie Montageschrauben der Größe M12–M24 entsprechend der Messbereichsauswahl.

• Positionierung und Befestigung: Befestigen Sie das feste Ende des Sensors mit Schrauben am Gerätehalter, um eine feste, spielfreie Verbindung sicherzustellen; das Lastaufnahmende Ende sollte eng an der Lasttragstruktur anliegen, sodass die Kraft senkrecht auf den Träger wirkt, um seitliche und torsionale Kräfte zu vermeiden.

• Verkabelungsvorschriften: Bei analogen Signalen das Verkabelungsprinzip „rot – Strom +, schwarz – Strom -, grün – Signal +, weiß – Signal -“ befolgen; bei digitalen Signalen entsprechend den zugehörigen Pins des Modbus-Protokolls anschließen; die Verkabelung sollte mindestens 15 cm Abstand zu starken Störquellen wie Frequenzumrichtern haben.

• Schutzbehandlung: Bei Außeninstallation sollte eine Regenabdeckung angebracht werden; in feuchter Umgebung sollten die Kabelanschlüsse mit einer wasserdichten Anschlussdose versiegelt werden; in korrosiver Umgebung sollte eine spezielle Korrosionsschutzbeschichtung auf die nicht tragenden Flächen des Sensors aufgebracht werden.

2) Kalibrierung und Inbetriebnahme

• Nullabgleich: Einschalten und 30 Minuten vorheizen, anschließend den Befehl „Nullabgleich“ ausführen, um sicherzustellen, dass die Nullausgabe innerhalb des Bereichs von ±0,002 %FS liegt. Bei zu großer Abweichung prüfen, ob die Montage fest ist und ob seitliche Kräfte wirken.

• Lastabgleich: Nacheinander Standardgewichte von 25 %, 50 % und 100 % der Nennlast platzieren, die Ausgangssignalwerte an jedem Punkt aufzeichnen, den Linearitätsfehler über eine Kalibriersoftware korrigieren und sicherstellen, dass der Fehler an jedem Belastungspunkt ≤ dem zulässigen Wert der Klasse C3 (±0,02 %FS) ist.

• Linearitätstest: Wählen Sie 5 gleichmäßig verteilte Prüfpunkte innerhalb des Messbereichs, um die Linearität des Ausgangssignals zu überprüfen. Der Linearitätsfehler sollte ≤ ±0,015 % FS betragen, um die Stabilität der Gesamtbereichsgenauigkeit im mittleren Bereich sicherzustellen.

3) Regelmäßige Wartung

• Regelmäßige Inspektion: Den Staub und das Öl auf der Sensorenoberfläche monatlich reinigen, die Festigkeit der Befestigungsschrauben überprüfen; einmal pro Quartal eine Nullpunktkalibrierung durchführen und jährlich die Vollskalakalibrierung sowie die Leistungsprüfung abschließen.

• Fehlerbehebung: Wenn eine Datenabweichung auftritt, überprüfen Sie zunächst die Versorgungsspannung (stabil zwischen 12–24 V DC); bei ungewöhnlichen Anzeigen prüfen Sie, ob eine Überlastung vorliegt (Überschreitung von 300 % der Nennlast kann Beschädigungen verursachen) oder ob eine Balkenverformung vorliegt, und tauschen Sie den Sensor gegebenenfalls aus.

6. Auswahlverfahren (genaue Anpassung an Anforderungen)

1) Bestimmung der Kernparameter

• Auswahl des Einschlagbereichs: Wählen Sie ein Modell mit einem Bereich von 1,3-1,6 mal der tatsächlichen maximalen Last aus (z. B. bei einer maximalen Last von 5 t kann ein Sensor von 6,5-8 t ausgewählt werden), wobei Platz für die Aufpralllast und die Sicherheitsmarge bleibt.

• Genauigkeitsklasse: Wählen Sie Klasse C3 (Fehler ≤ ±0,02 %FS) für industrielle Messtechnik, Klasse C6 (Fehler ≤ ±0,03 %FS) für allgemeine Überwachung und ein Modell der Klasse C3 mit einer Ansprechzeit ≤ 7 ms für dynamische Wiegung.

• Signalsart: Wählen Sie analoge Signale (4–20 mA) für herkömmliche Steuerungssysteme, digitale Signale (RS485) für intelligente Systeme und Modelle mit drahtlosen Übertragungsmodulen für industrielle IoT-Anwendungen.

2) Auswahl basierend auf Umweltbeständigkeit

• Temperatur: Wählen Sie für normale Szenarien (-20°C~60°C) normale Modelle, für hochtechnologische Szenarien (60°C~120°C) hochtechnologische Kompensationsmodelle und für niedrige Szenarien (-40°C~20°C) niedertemperaturbeständige Modelle aus

• Medium: Wählen Sie legierten Stahl (nickelbeschichtet) für trockene Umgebungen, Edelstahl 304 für feuchte/leicht korrosive Umgebungen und Edelstahl 316L für stark korrosive Umgebungen (Säure-Basen-Lösungen).

• Schutzklasse: ≥IP66 für trockene Innenräume, ≥IP67 für Außen-/feuchte Umgebungen und ≥IP68 für Unterwasser- oder staubintensive Umgebungen.

3) Montage und Systemkompatibilität

• Montageart: Wählen Sie eine Verschraubung für die unterseitige Gerätemontage und eine Flanschverbindung für die seitliche Montage; bei Verwendung mehrerer Sensoren in einem Wägesystem wählen Sie digitale Modelle mit Adresskodierung, um Signalstörungen zu vermeiden.

• Kompatibilität: Bestätigen Sie, dass das Sensorsignal mit dem Kommunikationsprotokoll des vorhandenen Zählers/PLC übereinstimmt, z. B. für Siemens PLCs bevorzugt Modelle auswählen, die das Profibus-Protokoll unterstützen, um die Integrationsschwierigkeiten zu reduzieren.

4)Bestätigung zusätzlicher Anforderungen

• Zertifizierungsanforderungen: Für explosionsgeschützte Anwendungen sind die entsprechenden Zertifizierungen nach Explosionsgeschutzklasse erforderlich (Ex d I für Kohlebergwerke, Ex ia IIC T6 für die chemische Industrie), für messtechnische Anwendungen ist eine CMC-Zertifizierung erforderlich, und für Exportprodukte ist eine OIML-Zertifizierung notwendig.

• Besonderheiten: Für dynamische Wägung sollte der schlagfest verstärkte Typ (Stoßlast ≥300 %FS) gewählt werden; für die Fernüberwachung ist das Modell mit NB-IoT/LoRa-Modul zu wählen; für Hochtemperaturanwendungen ist das spezielle Modell mit Temperaturkompensations-Chip zu verwenden.

Zusammenfassung

Cantilever-Balken lastwagenwaagen verfügen über die Kernvorteile „präzise Messung im mittleren Bereich, flexible Installation und hohe Schlagfestigkeit“ und lösen hauptsächlich Probleme wie die Montage an Kanten, die Messung konzentrierter Lasten und den Schutz vor dynamischen Stößen in industriellen Anwendungen mit mittlerer Belastung. Die Benutzererfahrung steht im Zeichen einer einfachen Installation, wartungsfreien Nutzung und guter Systemkompatibilität. Bei der Modellauswahl ist es erforderlich, zunächst die vier Kernanforderungen bezüglich Messbereich, Genauigkeit, Einbauposition und Umgebungsbedingungen zu klären und danach basierend auf Systemkompatibilität und zusätzlichen Funktionen eine Entscheidung zu treffen; während des Betriebs sollten seitliche Kräfte und Überlastungen vermieden sowie die vorgeschriebenen Kalibrierintervalle strikt eingehalten werden, um einen langfristig stabilen Betrieb sicherzustellen. Das Produkt eignet sich für industrielle Materialbehälter, Bandwaagen, kleine und mittlere Wägeinstrumente sowie andere Anwendungsbereiche und stellt die gängige Sensortechnologie für leichte und mittelschwere industrielle Wägesysteme dar.