”Pfoe, ik ben niets bijgekomen!” Ben je niet opgelucht als je weegschaal dat laat zien? Waarschijnlijk – maar eigenlijk meet je weegschaal je gewicht niet direct. In plaats daarvan zet de ingebouwde loadcel de gewichtskracht om in een pad. In veel industriële toepassingen worden voor dergelijke metingen vaak bending beams en shear beams gebruikt.
Achtergrond: Hoe wordt gewicht gemeten?
Of het nu gaat om uw badkamerweegschaal, een fijn gekalibreerde laboratoriumweegschaal of de gravimetrische niveaumonitor van een silo: in alle gevallen zijn dit meetinstrumenten die een massa bepalen. In de regel meten ze de optredende gewichtskracht. Maar in tegenstelling tot bijvoorbeeld een evenwichtsbalk of een veerweegschaal, bepalen de hiervoor gebruikte loadcellen indirect de gewichtskracht. Hiervoor zetten deze kracht transducers de gewichtskracht om in een pad.
Het principe: In de loadcell vervormt de gewichtskracht een ingebouwde spring- of bending beam. De intensiteit van deze vervorming geeft dan bijvoorbeeld informatie over je gewicht (meer precies over je gewichtskracht). En daarmee geeft het ook antwoord op de vraag of je nog een dessert kunt bestellen of gewoon kunt gaan nadenken over een dieet.
De ”kern” van bending beams en shear beams
De verschillende ontwerpniveaus van krachtopnemers in de weegtechniek: shear beam, bending beam, single-point en S-kracht transducer
Hoe kun je bepalen hoe ver de meetlichamen van een bending beam of shear beam load cell vervormen? Op dit punt komen speciale spanningsmeters of dunne-filmsensoren in beeld. Deze worden bevestigd aan of gemonteerd in de meetlichamen. In het meetproces fungeren ze als een mechanische tussenstap.
Voorbeeld van spanningsmeter: Deze worden op het meetlichaam gelijmd. Als het meetlichaam vervormt, wordt dit overgebracht naar de spanningsmeter. Deze zetten de elastische vervormingen proportioneel om in elektrische signalen.
Dergelijke weerstandsveranderingen kunnen eenvoudig en zeer nauwkeurig worden gemeten: met een meetnauwkeurigheid tussen 0,01 % en 0,05 % Fnom. De kalibratie wordt uitgevoerd in grammen, kilogrammen of tonnen.
Als alternatief voor deze gelijmde foil spanningsmeters zijn er kracht transducers met ingelaste dunne-filmsensoren: een technologie waarin de WIKA Group uitblinkt en waarmee zij op het gebied van krachtmeting de enige aanbieder op de markt is. De dunne-filmtechnologie biedt een constante hoge kwaliteit, een exacte meting direct in de krachtstroom, zeer goede temperatuurkarakteristieken en een hoge langetermijnstabiliteit. Bij bending en shear beams wordt de gestandaardiseerde sensor met behulp van een laser in het meetelement gelast, wat een geautomatiseerde serieproductie mogelijk maakt.
Toepassingsgebieden voor bending beams en shear beams
Bending beams en shear beams worden gebruikt in de weegtechniek om het gewicht van kleine en middelgrote vaten te bepalen en worden ook vaak gebruikt bij krachtmetingen. In de landbouwtechniek komen dergelijke load cells vaak voor: bijvoorbeeld bij het wegen van vee, het doseren van veevoer, bij de gravimetrische niveaubewaking van vaten en silo’s of bij het wegen van stro- of hooibalen direct in de balenpers.
Maar ook buiten deze toepassingsgebieden kunnen bending beams en shear beams op tal van andere manieren worden ingezet: bijvoorbeeld in de traditionele weegmachinebouw, platformweger, proces- en doseersystemen, scheepsweegschalen, kraanweegschalen en vrachtwagenweegschalen. Met name in toepassingen in de bouwmaterialenindustrie, de chemische industrie, de voedingsmiddelenindustrie en de medische techniek worden vaak bending beams en shear beams geïnstalleerd.
Praktisch voorbeeld: Niveaubewaking met bending beam of shear beam load cells
Controle van de vulniveaus door het gewicht van het vat en de inhoud te meten: De vulhoogte van een vat of tank kan worden berekend op basis van de gemeten gegevens van deze gravimetrische niveaubewaking. Deze meetmethode biedt een aantal voordelen:
- Niveau en de exacte massa kunnen tegelijkertijd worden gemeten.
- Toegang tot de tank of het vat is niet nodig (dit elimineert het contact met het medium).
- De meting is onafhankelijk van het materiaal, de eigenschappen en de geometrie van het vat.
- De bending beam of shear beam kan indien nodig eenvoudig worden vervangen.
Bij niveaumeting moeten de loadcells functioneren ongeacht de aard en de toestand van het medium. Vloeibaar of vast, agressief, geleidend of niet-geleidend, schuimvormend of stofvormend, dampend, warm of koud, met kleine of grote korrelgrootte, ongeacht de geometrie van het vat en of het medium in het vat gelijkmatig of ongelijkmatig verdeeld is: Dergelijke factoren mogen het meetresultaat en de permanente functie niet beïnvloeden. Dit geldt ook voor temperatuurkritische toepassingen en waar robuustheid en hoge duurzaamheid vereist zijn – bijvoorbeeld in de staalindustrie.
Shear beams en bending beams in de landbouwindustrie
In een ander praktisch voorbeeld sprankelt ook roestvrij staal: In de agrarische industrie zijn bending beams voor het wegen zeer gewild. Bij het zaaien of bemesten kan bijvoorbeeld veel geld worden bespaard door de exacte verdeling van de goederen. De basis hiervoor zijn, zoals altijd bij automatisering, exacte meetwaarden en daarom zijn zeer nauwkeurige schuifbalken (die ook ongevoelig zijn voor zijdelingse belastingen) uitermate geschikt.
Bending beams, shear beams en andere loadcells: veelzijdige probleemoplossers
Bending en shear beams behoren tot de meest gebruikte loadcells. Afhankelijk van het toepassingsgebied zijn er andere kracht transducers die gebruikt kunnen worden. Ons assortiment omvat loadcells die ontworpen zijn voor een bereik tussen 0,3 kg en 300 t.
- Single point loadcells. Deze worden gebruikt in de weegtechniek voor platformweegschalen met kleinere en middelgrote afmetingen. Ze worden ook wel “single points” genoemd en zijn ook geschikt voor excentrische lastintroducties..
- Compressie kracht loadcells. Net als de loadcells voor zware lasten zijn ze geschikt voor het wegen van middelgrote en grote vaten en silo’s. De krachtinvoering is net zo eenvoudig als de installatie; bovendien is het ontwerp robuust.
- Spannings/compressiekracht loadcells. Deze worden vooral gebruikt voor het wegen van hangende lasten. De meting wordt direct in het krachttraject uitgevoerd; bovendien is de installatie ongecompliceerd.
Additioneel
Meer informatie over het productassortiment voor krachtmeting, bijv. onze bending beams en shear beams, vindt u op de website van WIKA.
Zie ook ons artikel:
Load pins: Definitie en toepassingsgebieden