Cantileverbalk vägningssensor CZL803

Balkvågcellen är ett kraftkänsligt detekteringselement baserat på töjningsmotståndsprincipen, med en balkformad elastisk kropp som är fastsatt i ena änden och frihängande i den andra som sin kärnkonstruktion. När den utsätts för en kraft orsakar balkens böjdeformation att töjningsgivaren genererar motståndsändringar, vilka sedan omvandlas till standardiserade elektriska signaler. Den kombinerar fördelar såsom medium belastningskapacitet, flexibelt installationsutrymme och god stötviloståndighet, och används flitigt i scenarier med koncentrerade krafter vid medelhöga och låga laster, exempelvis industriella materialbehållare, plattformsvågar och bandvågar. Följande ger en detaljerad förklaring från kärndimensionerna för att möta behoven av produkt val, teknisk utvärdering och lösningsskrivning:

1. Produktfunktioner och kärnfunktioner

Kärnfunktioner

1) Konstruktionsdesign: Använder en integrerad konsolbalkkonstruktion (balktjocklek 8–50 mm, längd 50–300 mm), med flera uppsättningar fästningshål i den fasta änden för att förbättra stabiliteten. Spänningen i den belastade änden är koncentrerad till mitten av balken, vilket möjliggör mätning av vertikala nedåtriktade punktbelastningar, med utmärkt slagstyrka (klarar ögonblicklig stötbelastning på 200–300 % av den nominella lasten) och hög effektivitet i spänningsöverföring.

2) Prestanda med hög precision: Noggrannhetsklass täcker C3–C6, där standardmodeller når C3. Icke-linjäritetsfel ≤ ±0,02 %FS, repeterbarhetsfel ≤ ±0,01 %FS, nollpunktsdrift ≤ ±0,003 %FS/℃, och dess noggrannhetsstabilitet är bättre än liknande sensorer i medelstorleksområdet 50 kg–5 ton.

3) Material och skydd: Elastisk kropp använder vanligtvis legeringsstål (Q235, 40CrNiMoA) eller 304/316L rostfritt stål, med yta behandlad med sandblästring och rostborttagning + nickelplätering (legeringsstål) eller passivering (rostfritt stål); skyddsklassen är typiskt IP66/IP67, och industriella tunga modeller kan nå IP68, lämpligt för komplexa industriella miljöer som damm och fuktighet.

4) Installationskompatibilitet: Den fasta änden stöder skruvfästning eller svetsning, och den belastade änden kan anslutas via gängor, flänsar eller tryckhuvuden, lämpligt för montering på flera positioner i botten, sida etc. på utrustning. Enstaka eller flera enheter kan användas parallellt, med hög kombinationsflexibilitet.

Kärnfunktioner

1) Kraftmätning i medelomfång: Fokuserar på statisk/kvastidynamisk vägning av medelstora och lägre laster (svarstid ≤ 7 ms), med ett omfång som täcker 50 kg – 20 ton, och typiska tillämpningar koncentrerade inom intervallet 1–10 ton. Vissa kraftfulla modeller kan utökas till 50 ton, vilket möter behoven i de flesta industriella scenarier med medellast.

2) Standardiserad signalutgång: Tillhandahåller analoga signaler (4–20 mA, 0–5 V, 0–10 V) och digitala signaler (RS485/Modbus RTU), och vissa industriella modeller stöder HART-protokollet, vilket möjliggör direktanslutning till PLC, DCS och viktsystem utan extra signalbearbetningsmoduler.

3) Säkerhetsfunktioner: Inbyggd temperaturkompensation för brett temperaturområde (-20 ℃ – 80 ℃), överbelastningsskydd (150 % – 250 % av den nominella lasten, med legerat stål upp till 300 %), explosionssäkra modeller är certifierade enligt Ex d IIB T4/Ex ia IIC T6, och vissa modeller har kablar med lossningsskydd.

4) Långsiktig driftsäkerhet: Utmattningsslivslängd ≥ 10⁶ belastningscykler, med årlig drift ≤ ±0,015 %FS under märkbelastning, lämplig för långsiktig kontinuerlig drift i scenarier som industriella produktionslinjer och övervakning av materialtankar.

2. Kärnproblem som lösts

1) Svårigheter med installation vid utrustningens kant: För att lösa begränsningen hos traditionella sensorer som kräver symmetrisk installation kan den "fastlåsta enändade" konstruktionen hos utfälld balk direkt monteras på utrustningens nedre kant eller sidan av bärverket, vilket löser problemet med otillräckligt installationsutrymme i centrum av utrustning såsom siloar och plattformsvågar.
2) Mätning av koncentrerad last i medelstor omfattning: I området 1t – 10t styrs mätfel för koncentrerad last inom ±0,02 %FS genom optimerad design av balkspänning, vilket uppfyller noggrannhetskraven i scenarier med medellast såsom industriell batchblandning och vikttagning av färdiga produkter.

3) Skador orsakade av dynamisk stötslast: Buffertdeformationsegenskaperna hos konsolbalkens elastomer kan effektivt absorbera den momentana stötkraften orsakad av materialnedsläpp och utrustningsvibration, vilket löser problemen med lätt skadebenlighet och noggrannhetsdrift hos traditionella sensorer i dynamiska scenarier.

4) Flersensors kombinerad vägning: Sensorerna har god konsekvens (fel ≤ ±0,01 %FS för samma batch), stödjer 2–4 parallella kombinationer för vägning, vilket löser problemen med viktsuperposition och enhetlig noggrannhet i scenarier med fördelade krafter, såsom stora plattformsvågar och siloer.

5) Anpassning till hårda industriella miljöer: Genom förstärkning av legerat stålmaterial och design med skyddsnivå IP67 eller högre löses problemen med sencors korrosion och signalfel i miljöer med damm (t.ex. gruvmiljöer), fuktighet (t.ex. kemisk industri) och svag korrosion (t.ex. galvanisering).

3. användarupplevelse

1) Hög installationsflexibilitet: De standardiserade monteringshålen i den fasta änden är kompatibla med olika utrustningsstrukturer, vilket eliminerar behovet av professionella positioneringsverktyg. Installation och kalibrering kan utföras med hjälp av en vattenpass, och en enskild person kan slutföra fixering och koppling av en enskild sensor inom 20 minuter.

2) Enkel drift och kalibrering: Stödjer enkelknappsnollställning på vägningsinstrumentet; kalibreringsprocessen i tre punkter (25 %, 50 %, 100 % av märkbelastning) är lämplig för medellånga avståndsscenarier, och den digitala modellen kan på distans slutföra parameterkonfiguration och kalibrering via värddatorprogramvara.

3) Kontrollerade underhållskostnader: Den helt tätslagna konstruktionen minskar damminträngning, med en genomsnittlig årlig felfrekvens ≤ 0,5 %; kärnkomponenterna ( töjningsgivare , terminaler) är separat förpackade, och lokala fel kan repareras separat utan att behöva byta ut hela enheten.

4) Stabil dataläge: Statiska mätdatafluktuationer ≤ ±0,005 %FS, snabb respons utan fördröjning i kvasidynamiska scenarier (till exempel bandtransportör); den digitala modellen har en inbyggd feldiagnostikfunktion som ger realtidsvarningar vid avvikelser såsom överbelastning och låg spänning.

5) Stark kombinationsanpassningsförmåga: När flera sensorer ansluts parallellt stöder det automatisk lastfördelning, vilket eliminerar behovet av en extra jämnare. Det anpassar sig till designkraven för plattformsvågar och siloar av olika storlekar och minskar svårigheten med systemintegration.

4. Typiska användningsscenarier

1) Vägning av industriella siloar/hinkar
• Kemiska råmaterialtankar: Vägning av 1–10 tons tankar för lagring av kemiska råmaterial, 2–4 konsolbäragande sensorer är symmetriskt monterade under tankens bottenhållare. Leverans av legerat stål är korrosionsbeständigt, IP67-skydd är lämpligt för fuktiga miljöer i verkstaden och noggrannheten på ±0,02 %FS säkerställer exakt inventeringsmätning.
• Mat-/mjölfack: Vägning av batchfack i kornbearbetningsindustrin, sensorer är monterade på stödbenen i botten av facket, slagfast design hanterar påverkan från fallande material och samverkar med styrsystemet för att uppnå exakt påfyllning.

2) Vägning av bandvågar/bandtransportörer
• Industriella bältsvågar: Vägning av strömförande band för massmaterial i gruvmiljöer och kraftverk. Sensorer är installerade på rullbärhållaren och utsätts för den kombinerade lasten från bandet och materialet, med en responstid ≤ 7 ms, lämplig för kontinuerliga transportsituationer, och en mät noggrannhet på ±0,1%.

• Transportör: Används för linjeverifiering och sortering inom elektronik- och livsmedelsindustrin. Sensorer är inbyggda i botten av transportören för att detektera produktvikt i realtid och samverka med sorteringsmekanismen. Medelhög noggrannhet möter behoven i massproduktion.

3) Mindre och medelstora lastbilsvågar/plattformsvågar

• Verkstadens plattformsvåg: Plattformsvåg för verkstadshantering på 1–5 ton. Fyra skjuvbalksensorer är installerade i vågens fyra hörn. Det fasta änden är fäst i marken, medan det lastbärande ändet tar upp vikten från vågkroppen. Motståndskraft mot excentriska laster säkerställer konsekvent vägningsnoggrannhet vid olika positioner.

• Gaffeltrucksvåg: Portabel vägningsanordning för gaffeltruck. Sensorer är monterade på gaffeltruckens gaffelbärare för att ta upp den vertikala lasten från godset. Material av legerat stål är slagtåligt och lämpar sig för dynamiska vägningskrav under gaffeltruckens arbete.

4) Kraftstyrning av automationsutrustning

• Tryckövervakning av pressutrustning: Tryckstyrning av små presstillämpningar. Sensorer är installerade mellan presshuvudet och maskinkroppen för att ge realtidsåterkoppling av presskraftens värde och därmed förhindra skador på verktyg orsakade av överbelastning. En noggrannhet på ±0,01 %FS säkerställer presskvaliteten.

• Kraftstyrning vid robotmontering: Tryckövervakning i monteringsprocessen för industrirobotar. Skjuvstrålsensorer integreras i änden av robotarmen för att upptäcka monteringstryck och justera kraftverkan, lämpligt för montering av fordonsdelar och elektroniska komponenter.

5) Särskilda industriella tillämpningar

• Explosionssäkra scenarier: Explosionssäker vägutrustning för gruv- samt olje- och gasindustrin. Ex d IIB T4 explosionssäkra skjuvstrålsensorer används och installeras i explosionssäkra vägboxar för att uppfylla säkerhetskraven i explosiva miljöer.

• Korrosiva miljöer: Vägutrustning för galvanisering och kemisk industri. Sensorer tillverkade av rostfritt stål 316L med ytpassivering är korrosionsbeständiga mot syror och baser, lämpliga för tillämpningar såsom koncentrationsovervakning av galvanolösningar och vägning av kemikalier.

5. Anvisningar för användning (praktisk guide)

1) Installationsprocess

• Förberedelse: Rengör monteringsytan (se till att den är plan, fri från olja och att planhetsfelet ≤0,1 mm/m), kontrollera sensorns yttre utseende (ingen deformation av balkkroppen och inget skador på kabeln) och välj fästskruvar i storlek M12–M24 enligt omfång.

• Positionering och fixering: Fäst sensorns fasta ände med skruvar till utrustningens bärstruktur så att den sitter fast och inte rör sig; den kraftbelastade änden ska ansluta tätt till bärstrukturen så att kraften verkar vertikalt på balkkroppen, för att undvika sidokrafter och vridande krafter.

• Kablanslutning: För analoga signaler, följ anslutningsprincipen "rött – ström +, svart – ström –, grönt – signal +, vitt – signal –"; för digitala signaler, anslut enligt motsvarande pinnar för Modbus-protokollet; kablage ska hållas på avstånd från starka störkällor såsom frekvensomvandlare, med ett avstånd ≥15 cm.

• Skyddsanordning: För utomhusinstallation ska en regnabäck läggas till; i fuktig miljö bör kabelförbindningarna tätnas med en vattentät kopplingslåda; i korrosiv miljö bör en särskild anti-korrosionsbeläggning appliceras på sensorns icke-bärande yta.

2) Kalibrering och felsökning

• Nollkalibrering: Slå på strömmen och förvärma i 30 minuter, kör sedan kommandot "nollkalibrering" för att säkerställa att nollutgången ligger inom området ±0,002 %FS. Om avvikelsen är för stor, kontrollera om installationen är fast och om det finns någon sidokraft.

• Lastkalibrering: Placera standardvikter motsvarande 25 %, 50 % och 100 % av märklasten i tur och ordning, registrera utgångssignalvärdet vid varje punkt, korrigerar linjaritetsfelet via kalibreringsprogramvara och säkerställ att felet vid varje lastpunkt ≤ tillåtet värde för klass C3 (±0,02 %FS).

• Linjär test: Välj enhetligt 5 testpunkter inom mätområdet för att verifiera linjariteten i utsignalen. Den linjära felelsen bör vara ≤ ±0,015 %FS för att säkerställa stabiliteten i fullskaleprecisionen i mellersta området.

3) Regelbunden underhåll

• Regelbunden kontroll: Rengör damm och olja från sensorytan månadsvis, kontrollera fästdonens åtdragning; utför nollpunktskalibrering en gång per kvartal och slutför fullskalekalibrering samt prestandatest årligen.

• Felhantering: När datadrift uppstår ska man först kontrollera spänningsmatningen (stabil vid 12–24 V likström); när avläsningen är onormal ska man kontrollera om överlast har förekommit (överstegelse av 300 % av den nominella lasten kan orsaka skador) eller om det finns balkdeformation, och byta ut sensorn vid behov.

6. Urvalsmetod (exakt anpassad efter krav)

1) Bestämning av kärnparametrar

• Urval av mätområde: Välj en modell med ett mätområde på 1,3–1,6 gånger den faktiska maximala lasten (till exempel för en maximal last på 5 ton kan en sensor på 6,5–8 ton väljas) för att reservera utrymme för stötlaster och säkerhetsmarginal.

• Noggrannhetsklass: Välj klass C3 (fel ≤ ±0,02 %FS) för industriell metrologi, klass C6 (fel ≤ ±0,03 %FS) för allmän övervakning och en modell av klass C3 med svarstid ≤ 7 ms för dynamisk vägning.

• Signaltyp: Välj analoga signaler (4–20 mA) för traditionella styrsystem, digitala signaler (RS485) för intelligenta system samt modeller med trådlösa överföringsmoduler för industriella IoT-scenarier.

2) Val av anpassning till miljö

• Temperatur: Välj vanliga modeller för normala förhållanden (-20 °C–60 °C), modeller med högtemperaturkompensation för högtemperaturmiljöer (60 °C–120 °C) och kalltåligmodeller för lågtemperaturmiljöer (-40 °C–-20 °C).

• Medium: Välj legerat stål (nickelbelagt) för torra miljöer, rostfritt stål 304 för fuktiga/lätt korrosiva miljöer och rostfritt stål 316L för starkt korrosiva miljöer (syra-bas-lösningar).

• Skyddsklass: ≥IP66 för inomhus torra miljöer, ≥IP67 för utomhus/fuktiga miljöer och ≥IP68 för undervattens- eller dammrika miljöer.

3) Installation och systemkompatibilitet

• Installationsmetod: Välj skruvfästning för botteninstallation av utrustning, flänskoppling för sidoinstallation; när flera sensorer används i ett vägsystem, välj digitala modeller som stöder adresskodning för att undvika signalkonflikter.

• Kompatibilitet: Bekräfta att sensorsignalen matchar kommunikationsprotokollet för befintlig mätare/PLC. För Siemens PLC bör modeller som stöder Profibus-protokollet prioriteras för att minska integrationskomplexiteten.

4) Bekräftelse av ytterligare krav

• Certifieringskrav: Explosionsskyddade scenarier kräver motsvarande explosionsskyddsklassificering (Ex d I för gruvor, Ex ia IIC T6 för kemisk industri), mätsituationer kräver CMC-certifiering och exportprodukter kräver OIML-certifiering.

• Särskilda funktioner: För dynamisk vägning bör en slagstark förstärkt typ (stötlaster ≥300 %FS) väljas; för fjärrövervakning bör en modell med NB-IoT/LoRa-modul väljas; för högtemperaturmiljöer bör en specialmodell med temperaturkompensationskrets väljas.

Sammanfattning

Balkbelastningscellen har kärnfördelar som "precision i medelomfång, flexibel installation och stark slagstyrka" och löser främst problem som kantinstallation av utrustning, mätning av koncentrerad last och skydd mot dynamisk påverkan i industriella scenarier med medellast. Användarupplevelsen fokuserar på enkel installation, underhållsfrihet och god systemkompatibilitet. Vid modellval måste de fyra kärnkraven om mätomfång, noggrannhet, installationsplats och miljö först specificeras, varefter valet görs utifrån systemkompatibilitet och ytterligare funktioner. Under användning bör sidokrafter och överbelastning undvikas, och regelbunden kalibrering ska strikt följa gällande standarder för att säkerställa långsiktig stabil drift. Produkten är lämplig för industriella materialtankar, bandvågar, små och medelstora vägningsinstrument och andra liknande områden, och utgör den dominerande sensorteknologin för industriella vägningsapplikationer med lägre till medellast.