EN
W dziedzinach polerowania robotami, precyzyjnej montażu oraz badań mechanicznych w nauce czujnik siły sześciu osi może jednoczesnie rejestrować dane trzech sił kierunkowych (Fx, Fy, Fz) i trzech momentów kierunkowych (Mx, My, Mz). Wielu użytkowników zwraca uwagę wyłącznie na zakres siły wzdłuż osi i pomija dopasowanie momentu obrotowego przy wyborze typu czujnika, co prowadzi do jego szybkiego przeładowania i uszkodzenia lub do niewystarczającej czułości pomiaru spowodowanej nadmiernie dużym zakresem. Odpowiednie dopasowanie zakresów siły i momentu obrotowego jest kluczowe do efektywnego wykorzystania wielowymiarowych czujników siły.
Po pierwsze, konieczne jest dokładne określenie rzeczywistych warunków obciążenia urządzenia oraz rozróżnienie między naprężeniem statycznym a dynamicznym obciążeniem uderzeniowym. W wielu warunkach roboczych siła osiowa nie jest duża, lecz punkt przyłożenia siły znajduje się daleko od powierzchni montażowej czujnika, co powoduje powstanie znacznego momentu przewracającego. Nawet jeśli siła osiowa nie przekracza wartości nominalnej, moment przewracający może nadal przekraczać zakres dopuszczalny dla momentu obrotowego, co bezpośrednio prowadzi do uszkodzenia elementu sprężystego – jest to również powszechną przyczyną awarii wielowymiarowych czujników siły. Przy doborze modelu nie można ograniczać się wyłącznie do wartości nominalnych siły osiowej (rozciągającej i ściskającej), lecz konieczne jest uwzględnienie momentu przewracającego występującego w rzeczywistych warunkach pracy. Po drugie, zakres sił i zakres momentów nie muszą pozostawać w stałej proporcji. Na rynku dostępne są liczne niestandardowe, dostosowane indywidualnie wielowymiarowe czujniki siły, które umożliwiają realizację dużego zakresu sił przy małym zakresie momentów lub małego zakresu sił przy dużym zakresie momentów. Na przykład w operacji precyzyjnego szlifowania wykonywanej przez robota siła kontaktowa jest bardzo mała, lecz długość wspornika jest duża, co łatwo prowadzi do powstania dużego momentu przewracającego – w takim przypadku odpowiednim wyborem jest konfiguracja o małym zakresie sił i dużym zakresie momentów. Natomiast w warunkach testu wciskania (press-fitting) siła osiowa jest duża, a moment przewracający mały, dlatego preferowanym rozwiązaniem jest konfiguracja o dużym zakresie sił i małym zakresie momentów.
Jednocześnie należy zapewnić margines bezpieczeństwa. Zaleca się zastosowanie współczynnika bezpieczeństwa wynoszącego 1,22 razy wartość obciążenia obliczonego teoretycznie, aby zapobiec chwilowemu przeciążeniu spowodowanemu dynamicznym uderzeniem; nie należy ślepo wybierać nadmiernie dużego zakresu pomiarowego. Jeśli zakres będzie zbyt duży, słabe sygnały siłowe łatwo zostaną zatłoczone przez szumy, co obniży dokładność pomiaru i uniemożliwi precyzyjną kontrolę siły.
Dodatkowo konstrukcja montażowa wpływa pośrednio na rzeczywisty stan naprężeń. Niewłaściwe uchwyty oraz zbyt długa przepustnica łącząca powodują wzrost momentu przewracającego. Przy określaniu zakresu pomiarowego należy równolegle optymalizować rozwiązanie mechaniczne montażu, aby zmniejszyć zakłócenia wywołane dodatkowymi momentami skręcającymi.
Słowo wstępne: wybór czujnika siły sześciu osi nie sprowadza się jedynie do wyboru maksymalnego zakresu siły. Aby wielowymiarowy czujnik siły mógł w pełni wykazać swoje możliwości i służyć różnym scenariuszom testowym – takim jak ręczna kontrola robotów, testy automatyczne czy kalibracja naukowa – konieczna jest kompleksowa analiza warunków pracy w terenie, uwzględnienie momentu przewracającego, racjonalne dobranie zakresów siły i momentu oraz zapewnienie odpowiedniego marginesu bezpieczeństwa i czułości detekcji.
Czujnik siły sześciu osi umożliwia jednoczesne wykrywanie sił trójwymiarowych (X, Y, Z) oraz momentów trójwymiarowych; stanowi on kluczowe urządzenie pomiarowe w dziedzinie inteligentnej automatyki i precyzyjnej detekcji.
Główne scenariusze zastosowań:
Ręczna kontrola robota współpracującego, elastyczne szlifowanie i polerowanie przez robota, automatyczna montaż precyzyjnych części, weryfikacja online procesu wciskania przemysłowego, nauczanie robota metodą przeciągania, adaptacyjne chwyty robota z funkcją antykolizyjną, badania mechaniczne części samochodowych, badania obciążeniowe konstrukcji lotniczych i kosmicznych, pomiar siły wykonywany przez roboty medyczne, monitorowanie siły w urządzeniach do rehabilitacji, eksperymenty badawcze mechaniczne w uczelniach wyższych oraz kalibracja wydajności nowych materiałów.
