프레스의 힘을 측정하려면, 가해지는 힘의 경로에 놓이는 로드셀이라는 특수 센서를 사용합니다. 프레스는 종종 톤 단위로 등급이 매겨지지만, 이는 최대 이론적 용량입니다. 로드셀은 일반적으로 톤, 파운드-힘(lbf) 또는 킬로뉴턴(kN)으로 표시되는 작업 중 가해지는 실제 힘에 대한 직접적이고 실시간 전자 측정을 제공합니다.
프레스의 톤수 등급은 잠재력을 알려주지만, 가공물에 전달되는 실제 힘을 확인해주지는 않습니다. 진정한 공정 제어 및 품질 보증을 위해서는 등급에 의존하는 것을 넘어 직접적인 힘 측정을 구현해야 합니다.
힘 측정의 원리
기계의 등급과 실제 출력 간의 차이를 이해하는 것이 프레스 적용을 제어하는 첫 번째 단계입니다. 여기서 정밀 측정이 중요해집니다.
정격 톤수에서 실제 힘으로
프레스는 100톤으로 정격될 수 있지만, 전달하는 실제 힘은 유압유 온도, 실 마모, 마찰, 작업의 특정 설정과 같은 요인에 의해 영향을 받을 수 있습니다.
단순히 기계의 등급을 신뢰하는 것은 가정입니다. 힘을 직접 측정하면 그 가정이 모든 사이클에 대해 검증 가능한 사실로 바뀝니다.
로드셀의 역할
로드셀은 기계적 힘을 측정 가능한 전기 신호로 변환하는 변환기입니다. 프레스 내부의 엄청난 힘을 견디도록 설계된 매우 견고하고 극도로 정밀한 저울이라고 생각하면 됩니다.
힘을 가하는 프레스 구성 요소 사이에 배치될 때, 가공물에 가해지는 압축 또는 인장을 정확하게 측정합니다.
스트레인 게이지 로드셀 작동 방식
가장 일반적인 유형의 로드셀은 스트레인 게이지를 사용합니다. 이는 로드셀 내의 정밀 가공된 강철 또는 알루미늄 본체에 접착된 작고 민감한 포일입니다.
프레스가 힘을 가하면 로드셀 본체가 미세하게 변형됩니다. 이 약간의 변형은 스트레인 게이지를 늘리거나 압축하여 전기 저항을 변화시킵니다. 이 저항 변화는 가해지는 힘에 정비례하며, 보정된 판독값으로 변환됩니다.
프레스 힘 측정의 핵심 방법
프레스 힘을 측정하는 세 가지 주요 방법이 있으며, 각 방법은 고유한 적용 분야와 정확도 수준을 가집니다. 선택하는 방법은 지속적인 모니터링이 필요한지 또는 주기적인 확인이 필요한지에 따라 달라집니다.
1. 통합 로드셀 (공정 중 모니터링)
가장 진보되고 정확한 방법입니다. 로드셀은 프레스 기계의 일부로 영구적으로 설치되며, 종종 램, 피트먼 암 또는 프레임 타이 로드에 설치됩니다.
이 설정은 모든 기계 사이클에 대한 실시간 힘 데이터를 제공합니다. 이는 정밀 제어, 결함 감지(예: 누락된 부품), 품질 보증을 위한 데이터 로깅을 가능하게 합니다.
2. 휴대용 로드셀 (교정 및 스팟 점검)
검증 및 문제 해결을 위해 휴대용 원반형 로드셀이 사용됩니다. 이 장치는 작업이 일반적으로 수행되는 다이 공간에 임시로 배치됩니다.
프레스는 다양한 힘 수준에서 작동되며, 휴대용 로드셀의 판독값은 프레스의 내부 게이지 또는 설정과 비교됩니다. 이는 프레스를 교정하고 사양에 따라 작동하는지 확인하는 표준 방법입니다.
3. 유압 압력을 통한 간접 측정
유압 프레스에서는 유압 실린더의 압력을 측정하여 힘을 추정할 수 있습니다. 공식은 힘 = 압력 × 면적이며, 여기서 "면적"은 유압 피스톤의 표면적입니다.
간단하고 저렴하지만, 이 방법은 정확도가 떨어집니다. 이는 유압 시스템에 의해 생성된 힘을 측정하며, 공구에 전달되는 힘은 측정하지 않습니다. 실린더 실 및 프레스 가이드 시스템의 마찰로 인한 힘 손실을 설명할 수 없습니다.
절충점 이해
측정 전략을 선택하려면 정확도 요구 사항과 비용 및 구현 복잡성 사이의 균형을 맞춰야 합니다. 모든 상황에 완벽한 단일 방법은 없습니다.
정확도 대 비용
통합 로드셀은 가장 높은 정확도와 반복성을 제공하지만, 초기 투자 비용이 가장 큽니다. 간접 압력 측정은 가장 저렴하지만 가장 신뢰할 수 없으며, 10% 이상의 잠재적 부정확성을 가집니다. 휴대용 로드셀은 중간 지점을 제공하며, 전체 시스템 통합 비용 없이 주기적인 감사에 대한 높은 정확도를 제공합니다.
직접 측정 대 간접 측정
로드셀을 사용한 직접 측정은 항상 우수합니다. 이는 작업 지점에서의 힘을 측정하며, 이는 완성된 부품의 품질에 중요한 유일한 힘입니다.
간접 측정(유압 압력)은 이 힘을 추론할 뿐이며, 마찰, 온도 변동 및 기계적 마모로 인한 오류에 취약하여 심각한 공정 문제를 가릴 수 있습니다.
교정은 필수
모든 힘 측정 기기, 특히 로드셀 및 압력 게이지는 시간이 지남에 따라 오차가 발생할 수 있습니다. 알려지고 추적 가능한 표준에 대해 주기적으로 교정해야 합니다. 교정되지 않은 센서는 숫자를 제공하지만, 신뢰할 수 있는 정보를 제공하지는 않습니다.
목표에 맞는 올바른 선택
측정 전략은 일관된 부품 품질 보장, 기계 상태 확인 또는 단순히 기본 작동 확인 등 최종 목표에 따라 결정되어야 합니다.
- 주요 초점이 공정 품질 및 제어인 경우: 실시간, 100% 공정 중 힘 모니터링을 위해 통합 로드셀 시스템을 사용하십시오.
- 주요 초점이 기계 검증 또는 주기적인 감사인 경우: 휴대용 로드셀 시스템은 장비를 교정하는 가장 실용적이고 비용 효율적인 도구입니다.
- 주요 초점이 유압 프레스의 기본 작동 확인인 경우: 유압 압력 모니터링은 대략적인 추정치를 제공할 수 있지만, 상당한 한계를 인지하십시오.
가정된 등급에서 직접 측정으로 전환함으로써 제조 공정을 정밀하고 실행 가능한 방식으로 제어할 수 있습니다.
요약 표:
| 방법 | 정확도 | 주요 용도 | 주요 고려 사항 |
|---|---|---|---|
| 통합 로드셀 | 최고 | 실시간, 100% 공정 중 모니터링 | 공정 제어 및 품질 보증에 가장 적합 |
| 휴대용 로드셀 | 높음 | 교정, 스팟 점검 및 감사 | 주기적인 기계 검증에 이상적 |
| 유압 압력 | 낮음 (추정) | 기본 작동 확인 | 마찰 및 마모 오류에 취약 |
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