스트레인 게이지 로드셀 개발 및 기술 혁신
지난 30 년 동안 수직 응력 (당기기, 압력, 굽힘 응력) 의 기둥, 파이프, 링, 빔 구조 하중 센서가 천하를 통일했습니다. 이 기간 동안 영국 학자 잭슨은 금속 호일 저항 변이를 개발하여 하중 센서에 이상적인 변환 요소를 제공하고 열경화성 접착제로 저항 변이를 붙이는 새로운 공정을 개척했다. 수년간의 실천을 거쳐 미국 BLH 사와 Revere 는 부하 센서 회로 보정 조정 기술을 만들어 부하 센서의 정확도와 안정성을 높였으며, 정확도는 40 년대 초반의 0.05% 에서 70 년대 초반의 0.05 로 높아졌다. 그러나 적용 과정의 문제도 두드러지며, 주로 (1) 적용 지점의 변화는 비교적 큰 민감도 변화를 일으킬 수 있습니다. 스트레칭과 압력 순환 하중을 동시에 수행할 때 민감도 편차가 더 큽니다. 편심과 측면 하중에 저항하는 능력이 떨어진다. 작은 부하 측정을 수행할 수 없습니다. 이러한 단점은 하중 센서의 발전을 심각하게 제한한다.
30 여 년 후 70 년대의 전단 응력 하중 센서와 알루미늄 합금 소량 하중 센서의 두 가지 기술적 돌파구를 경험했습니다. 1980 년대에는 로드센서가 로드센서에서 완전히 분리되어 R60 국제 추천 개발 및 디지털 스마트 로드셀 개발이라는 두 가지 주요 변화가 있었습니다. 1990 년대에 첨단 기술은 새로운 도전에 대응하기 위해 구조 설계 및 제조 프로세스에 지속적으로 통합되어 로드셀 기술의 발전을 가속화했습니다.
1973 에서 미국 학자 Hogg Sturm 은 양수 응력이 아닌 굽힘 모멘트와는 별도로 전단 응력을 사용하여 하중 센서를 설계하는 이론을 제시했습니다. 원형 I 형 단면의 캔틸레버 전단 빔 하중 센서를 설계했습니다. 그것은 기존의 응력 하중 센서의 통일을 깨고 새로운 발전 추세를 형성했다. 이것은 하중 센서 구조 설계의 획기적인 발전입니다.
1974 년경에 미국 학자 Stein 과 독일 학자 Edom 은 유한 요소 계산 방법을 사용하여 탄성체의 강도, 강성, 응력장 및 변위장을 분석하여 최적의 설계를 얻을 수 있는 보다 복잡한 탄성체 역학 모델을 제안했습니다. 그것은 현대 분석 수단과 계산 방법을 이용하여 하중 센서를 설계하고 계산하기 위한 새로운 방법을 열었다.
1970 년대 중반, 미국, 일본 등 국가의 형기 제조업체들은 상업용 전자저울을 개발하기 시작했고, 소량 부하 센서가 절실히 필요했다. 기존의 양수 응력 센서 또는 새로 개발된 전단 응력 하중 센서는 몇 킬로그램에서 수십 킬로그램까지 측정할 수 없습니다. 미국 학자 Charters 는 탄성계수가 낮은 알루미늄 합금을 탄성체로 사용하여 감도와 강성의 모순을 해결하기 위해 다중 빔 구조를 사용할 것을 제안했다. 소형 알루미늄 합금 평행 빔 하중 센서를 설계하여 평행 빔 하중 센서가 일정한 굽힘 모멘트 원리를 기반으로 한다는 점을 지적했습니다. 평행 빔 표면의 굽힘 응력을 이용하는 양수 응력 구조는 전단 응력 하중 센서의 특성을 가지고 있으며, 평행 빔 구조 하중 센서의 설계 계산을 위한 이론적 토대를 마련했습니다. 또 다른 발전 추세가 형성되었다.
웜 변이는 저항 변이계와 알루미늄 합금 하중 센서가 자주 발생하고 해결해야 하는 중요한 문제입니다. 65438 년부터 0978 년까지 구소련 학자 콜로코바는 1 차원 역학 모델과 변형 전달 계수에 대한 분석을 통해 저항 변이에 민감한 격자의 울타리 폭과 그리드 폭의 비율을 제어함으로써 서로 다른 웜 값을 만들 수 있는 저항 변이에 대한 이론을 제시했습니다. 일련의 웜 보정 저항 변이를 성공적으로 개발하다. 크리프 오차를 줄이고 저용량 알루미늄 합금 부하 센서의 정확도를 높이는 데 중요한 역할을 하며 다종, 대량 생산 전자 저울용 알루미늄 합금 부하 센서를 가능하게 합니다.
전자 계량 기술의 급속한 발전으로 부하 센서 성능 평가 방법은 더 이상 단계 공차 영역을 사용하여 전자 저울의 정확도 수준을 평가할 필요가 없으며 전자 저울의 정확도 평가 방법에 적용되는 측정 규정이 절실히 필요합니다. 1980 년대 초 OIML 품질계량지도사무국은 전자계량용 센서를 측정력용 센서와 완전히 분리하기로 결정하고 미국 주관의 8 번째 보고사무국이' 계량센서 측정규칙' 을 작성했다. OIML 회원국의 서면 표결을 거쳐 1984+00 년 6 월 제 7 회 법정계량대회에서 정식으로 통과되어 1985 년 6 월 OIML 및 R60 의 국제추천과 함께 공포되어 회원국에 배포되었습니다. 각국은 R60 의 2000 버전을 실시하고 있다. R60' 로드셀 측정 규칙' 은 각국의 로드센서가 국제시장에 진입하는' 통행증' 이라고 할 수 있다.
디지털 기술과 정보기술이 발달하면서 디지털 전자 측정기에 대한 업계의 수요가 갈수록 많아지고 있다. 디지털계량시스템으로 아날로그 계량시스템의 한계를 돌파할 것을 제안했는데, 아날로그 계량센서는 무력하다. 그 전에는 로드셀의 연구가 주로 하드웨어 방면에 집중되어 있었기 때문이다. 예를 들면 혁신적인 탄성 구조, 제조 공정 개선, 회로 보상 및 조정 개선 등이 있다. 아날로그 계량 센서 출력 신호가 작고, 간섭 방지 능력이 떨어지고, 전송 거리가 짧고, 계량 디스플레이 제어 계기가 복잡하며, 저울 부품 디버깅 주기가 길다는 단점이 여전히 존재한다. 디지털 전자 저울의 요구를 충족시키기 위해 미국의 톨레도, STS, CARDINAL, 독일의 HBM 은 출력 신호가 크고, 간섭 방지 능력이 강하며, 신호 전송 거리가 멀고, 지능 제어가 쉬워 디지털 전자 저울과 자동 계량 측정 시스템의 필수 제품이 되어 발전의 핫스팟이 되었습니다.
1990 년대, 로드셀 설계 계산 등 기초 기술의 성숙으로, 로드셀의 발전은 공예 연구와 응용 연구에 중점을 두고, 제품 표준화, 시리즈화, 엔지니어링 설계, 규모화 생산 기술 방면에서 큰 발전을 이루었으며, 주로 다음과 같이 나타났다.
컴퓨터 가상 현실 기술 및 가상 기술을 구조 및 프로세스 설계에 도입 유연한 제조 기술을 엘라스토머 가공에 결합하다. 생산 과정에서 컴퓨터 네트워크 기술을 채택하다. 안정화 처리에 진동 시효와 진동 시효 신기술을 이식했다. 실험과 검증에서 자동 빠른 탐지와 동적 비교를 만드는 방법을 만들었습니다. 응용 기술 연구에서도 돌파구가 있었다. 전통적인 계량 모듈을 바탕으로 새로운 계량 모듈을 개발했다. 이것은 신기술을 응용하여 새로운 도전에 직면한 전형적인 제품이다. 모듈식 설계, 플러그 앤 플레이 기능을 통해 과체중, 열 효과, 예기치 않은 과부하 등으로 인한 계량 오류를 줄이고 진동, 충격, 교반 또는 기타 외부 힘으로 인한 과체중을 견딜 수 있습니다. 결론적으로, 1970 년대의 두 차례의 기술 돌파, 80 년대의 두 가지 중대한 변화, 90 년대에 새로운 도전에 직면한 R&D 하이테크 개념의 제안은 로드셀 기술의 발전을 크게 촉진시켰다.
스트레인 게이지 로드셀 -II. 해외 로드셀 기술 현황 및 빠른 발전의 원인. 상공업 전자저울용 계량 센서의 기술과 제조 공예, 미국 독일 등 선진국의 유명 제조 회사가 국제시장에서 선두를 달리고 있으며, 우리나라는 일정 규모의 제조 회사가 시장 도전자나 시장 추종자의 지위에 있다. 가정용 전자저울 계량 센서의 R&D 와 생산센터는 중국과 심천에서 제조 기술, 공예 수준, 제품 품질 및 연간 생산량이 해마다 증가하고 있다.
오늘날의 국제 시장 로드셀 기술 경쟁은 주로 제품 정확도, 안정성 및 신뢰성 경쟁에서 나타납니다. 제조 기술과 제조 공정 간의 경쟁 첨단 기술 연구를 적용하여 신상품과 자주지적재산권 상품의 경쟁을 개발하다. 각 로드센서 업체들은 핵심 경쟁력 기술을 육성하고 핵심 경쟁력 제품을 만들기 위해 노력하고 있다.
최근 몇 년간 국제형기공업전시회에 전시된 제품과 시장 선두주자인 많은 기업의 제품에 대한 분석에서 볼 수 있듯이 이들 기업은 같은 추구를 가지고 있다: 더 나은 엘라스토머 소재; 저항 스트레인 게이지, 보정 요소 및 환경 응력 스크리닝에 대한 기술적 요구 사항은 더욱 엄격합니다. 제조 공정은 더욱 정교합니다. 회로 보상 공정은보다 완벽합니다. 외관 품질이 더욱 완벽해요.
로드셀의 정확성, 안정성 및 신뢰성은 중요한 품질 지표이자 사용자가 가장 염려하는 문제입니다. 이와 관련하여 이들 기업은 구조 설계, 제조 공정, 회로 보상 및 조정, 안정성 처리 등에 대한 많은 연구 및 실험 작업을 수행하여 큰 발전을 이루었습니다. 주요 결과는 다음과 같습니다.
(1) 구조 설계 계산 과정에서 컴퓨터 가상 현실 기술을 도입하여 동적 시뮬레이션 및 동적 분석을 수행합니다. 컴퓨터 가상 기술을 프로세스 설계에 도입하여 엘라스토머 생산 프로세스를 시뮬레이션하고 테스트합니다.
(2) 엘라스토머 가공 과정에서 선진 제조 기술을 통합하고, 강성을 변화시켜 유연한 제조로 만든다. 머시닝 센터, 유연한 제조 장치 및 유연한 제조 시스템이 널리 사용되고 있습니다.
(3) 전체 생산 과정에서 수동 운영 및 수동 제어를 최소화하고 반자동 및 자동 제어 및 자동 검사 절차를 늘리며 생산 과정에서 컴퓨터 네트워크 기술을 사용합니다.
(4) 혁신적인 공정 설비를 개선하고, 효율적인 지능형 회로 보상을 실현하며, 완전 자동 빠른 감지 시스템을 구축하여 C3 제품의 성공률과 양산 제품의 샘플링 합격률을 높입니다.
(5) 진보 된 안정화 기술 및 장비를 이식하고 진동 노화 또는 진동 노화 신기술을 구현하여 로드셀의 장기 안정성 및 작업 신뢰성을 향상시킵니다.
(6) 첨단 기술을 적용하여 신상품과 자주지적재산권을 가진 제품을 개발하여 핵심 경쟁력을 높이다. 국제시장에서 선두를 달리고 있는 기업들은 모두 자신의 핵심 경쟁 기술, 공예, 제품을 가지고 있다. 예를 들면, 긍정적이고 부정적인 웜 다리가 있는' O 웜' 로드센서와 같은 것이다. (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언 베릴륨 청동 동적 로드셀: 일체형 및 분리형 디지털 스마트 로드셀: 고정밀 스테인리스강 3 열 및 4 열 고온 로드셀 모듈 식 설계 "플러그 앤 플레이" 새로운 계량 모듈 등.