U93

Mounting instructions
Montageanleitung
Notice de montage
Force transducer
Kraftaufnehmer
Capteur de force
U93
A2081-2.1 en/de/fr
English . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Seite 3 − 18
Deutsch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Page 19 − 34
Français . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Page 35 − 50
3
U93
Contents
Page
Safety instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
1
Scope of supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
2
Application notes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
3
Conditions on site . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1 Ambient temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
8
3.2 Moisture and dampness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
3.3 Deposits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
Mechanical installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1 Important precautions during installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
9
4.2 General installation guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
4
4.3 Installation for tensile and compressive loading . . . . . . . . . . . . . . . . 10
5
Electrical connection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
5.1 Notes on cabling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
5.2 TEDS transducer identification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
6
Specifications (VDI/VDE2638 standards) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
7
Dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
8
Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
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HBM
4
U93
Safety instructions
Intended use
Force transducers of the U93 type series are intended for force
measurements in test benches, press−fit processes, test and inspection
equipment and presses. Use for any additional purpose shall be deemed to
be not as intended.
In the interests of safety, the transducer should only be operated as described
in the Mounting Instructions. It is also essential to comply with the legal and
safety requirements for the application concerned during use. The same
applies to the use of accessories.
The transducer is not a safety element within the meaning of its use as
intended. For safe and trouble−free operation, this transducer must not only
be correctly transported, stored, sited and installed but must also be carefully
operated and maintained.
General dangers of failing to follow the safety instructions
U93 force transducers are state−of−the−art and reliable.
Transducers can give rise to remaining dangers if they are inappropriately
installed and operated by untrained personnel.
Everyone involved with the installation, commissioning, maintenance or repair
of a force transducer must have read and understood the Mounting
Instructions and in particular the technical safety instructions.
Remaining dangers
The scope of supply and performance of the transducer covers only a small
area of force measurement technology. In addition, equipment planners,
installers and operators should plan, implement and respond to the safety
engineering considerations of force measurement technology in such a way
as to minimize remaining dangers. Prevailing regulations must be complied
with at all times. There must be reference to the remaining dangers
associated with force measurement technology.
HBM
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5
U93
Remaining dangers are indicated in these Mounting Instructions by the
following symbols:
Symbol:
WARNING
Meaning: Dangerous situation
Warns of a potentially dangerous situation in which failure to comply with
safety requirements can result in death or serious physical injury.
Symbol:
CAUTION
Meaning: Possibly dangerous situation
Warns of a potentially dangerous situation in which failure to comply with
safety requirements could result in damage to property or some form of
physical injury.
Symbol:
NOTE
Means that important information about the product or its handling is being
given.
Symbol:
Meaning:CE mark
The CE mark enables the manufacturer to guarantee that the product
complies with the requirements of the relevant EC directives (the Declaration
of Conformity can be found at http://www.hbm.com/HBMdoc).
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HBM
6
U93
Conversions and modifications
The transducer must not be modified from the design or safety engineering
point of view except with our express agreement. Any modification shall
exclude all liability on our part for any damage resulting therefrom. This
excludes fitting and removing the adapter, as described in Chapter 4.
Qualified personnel
This device must only be installed by qualified personnel, strictly in
accordance with the specifications and in conjunction with the safety
requirements and regulations listed below. It is also essential to observe the
appropriate legal and safety regulations for the application concerned. The
same applies to the use of accessories.
Qualified personnel means persons entrusted with the installation, assembly,
commissioning and operation of the product, who possess the appropriate
qualifications for their function.
Conditions at the place of installation
Protect the transducer from moisture and dampness or weather conditions
such as rain, snow, ice and salt water.
Maintenance
The U93 force transducer is maintenance free.
Accident prevention
The prevailing accident prevention regulations must be taken into account,
even though the nominal force values in the destructive range are well in
excess of the full scale value.
HBM
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U93
1
Scope of supply
• U93 force transducer
• U93 operating manual
2
Application notes
The U93 type series transducers are suitable for measuring tensile and
compressive forces. Because they provide highly accurate static and dynamic
force measurements, they must be handled very carefully. Particular care
must be taken when transporting and installing the devices. Dropping or
knocking the transducers may cause permanent damage.
It is essential to provide careful sealing so that sensitive strain gage
applications are protected by the housing. Particular caution must be
exercised with the base of the housing, which is very thin.
The specifications list the permissible limits for mechanical, thermal and
electrical stress. It is essential that these are taken into account when
planning the measuring set−up, during installation and ultimately, during
operation.
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HBM
8
3
U93
Conditions on site
3.1 Ambient temperature
The temperature effects on the zero signal and on the sensitivity are
compensated. To obtain optimum measurement results, the nominal (rated)
temperature range must be observed. Temperature−related measurement
errors are caused by heating on one side (e.g. radiant heat) or by cooling. A
radiation shield and all−round thermal insulation produce noticeable
improvements, but must not be allowed to form a force shunt.
3.2 Moisture and dampness
Avoid extreme moisture or a tropical climate, if the values are outside the
classified limits (degree of protection IP67 as per DIN EN 60529).
NOTE:
Moisture must not be allowed to penetrate the free end of the
connection cable.
3.3 Deposits
Dust, dirt and other foreign matter must not be allowed to accumulate
sufficiently to divert some of the measuring force onto the housing, thus
invalidating the measured value (force shunt).
The gap below the flange face
must not become clogged with
foreign matter.
HBM
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U93
4
Mechanical installation
4.1 Important precautions during installation
• Handle the transducer gently.
• Do not overload the transducer.
• During or immediately after installation, the transducer should be bridged
by a 50 mm2 stranded copper wire (highly flexible EEK ground cable from
the HBM supply program). The cable is screwed−on above and below the
transducer. This prevents welding currents flowing over the transducer and
welding the force application point.
WARNING
Additional safeguards must be provided if there is a risk that
overloading the transducer may cause it to break, which
could put people at risk.
4.2 General installation guidelines
The forces to be measured must act on the transducer as accurately as
possible in the direction of measurement. Torsional and bending moments,
eccentric loading and lateral forces may produce measurement errors and
destroy the transducer, if limit values are exceeded (see Specifications).
CAUTION
The transducer is hermetically sealed underneath by a welded
base. This base is very thin and must not be subjected to
mechanical stress.
CAUTION
Do not load here.
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HBM
10
U93
4.3 Installation for tensile and compressive loading
The transducer is bolted directly (via the ring−shaped flange faces) onto a
rigid, self−supporting structural element (such as a profile, a cover or a plate).
With this method of installation, transducers can measure axial forces in both
the tensile pressure directions. Alternating loads can also be recorded
perfectly.
• For precise positioning, the transducer is fitted with centering aids on the
upper and lower mounting surfaces.
• The upper and lower supporting surfaces need to be flat. For the base−side
supporting surface, we recommend a surface roughness of Ra v0.8 μm.
• Thoroughly clean the supporting surfaces before installation.
admissible centering
depth 1 mm
F
ØC
MA
45o or 22.5o
offset in the drawing
customer
side
flange
base
customer
side
ØC
admissible centering
depth 1.5 mm
MA
NOTE:
Center U93 over diameter C.
Fig. 4.1:
Force transducer installation
Nominal (rated)
force (FN)
Centering
diameter CH8
Tightening
torque MA (NVm)
Screws for transducer mounting
Min. thread reach
on base side (mm)
1 kN ... 10 kN
18
9
4 x M 5; 12,9
5
20 kN ... 50 kN
32
16
8 x M 6; 12,9
8
CAUTION
When screwing through the upper tapped hole, make sure
that there is a clearance between scrwe and transducer body
even under nominal (rated) load.
HBM
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U93
5
Electrical connection
The transducers are delivered with a 3 m cable with free ends as standard.
The cable shield is connected to the entire surface of the transducer housing.
This encloses the measurement system in a Faraday cage, so that it is not
affected by electromagnetic interference.
NOTE:
If a negative output voltage is required at the amplifier when
the transducer is under compressive loading, the white and
red cable wires must be transposed.
The transducers with free cable ends must be fitted with CE norm connectors.
The shielding must be connected extensively. With other connection
techniques, a good EMC shield must be provided in the stranded area, where
the shielding is also extensively connected.
Six wire circuit
wh (white)
Measurement signal (+) UA
bk (black)
Excitation voltage (−) UB TEDS
rd (red)
Measurement signal (−) UA
bu (blue)
Excitation voltage (+) UB
gn (green)
Sensor lead (+)
gy (gray)
Sense lead (−) TEDS
ye (yellow)
Cable shield, connected to the
housing
Fig. 5.1:: U93 pin assignment
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HBM
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U93
5.1 Notes on cabling
• Use shielded, low−capacitance HBM cables only.
• Do not route measurement cables parallel to power lines or control circuits.
If this is not possible (in cable pits, for example), protect the measurement
cable with a rigid steel conduit, for example and keep it at least 50 cm
away from the other cables. The power lines or control circuits should be
twisted (15 twists per meter).
• Avoid stray fields from transformers, motors and contact switches.
• Do not ground the transducer, amplifier and indicator more than once. All
the devices in the measurement chain must be connected to the same
grounded conductor.
• The connection cable shielding is connected to the transducer housing.
If the transducer is connected in accordance with Fig. 5.1:, when the
transducer is loaded in the pressure direction, the output voltage at the
amplifier is positive.
Connecting to terminals:
1. The shield can be accessed via a cut in the cable sheath (see Fig. 5.2:).
2. Connect the shield extensively to the housing ground.
Connecting to a plug:
Connect the cable shield extensively to the connector housing.
2
10
100
10
Cable sheath cut open around the
circumference and pushed forward
by about 2 mm
Fig. 5.2:: Cable sheath with incision
HBM
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U93
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5.2 TEDS transducer identification
TEDS stands for “Transducer Electronic Data Sheet”. An electronic data sheet
is stored in the transducer as defined in the IEEE 1451.4 standard, making it
possible for the measuring amplifier to be set up automatically. A suitably
equipped amplifier imports the transducer characteristics (electronic data
sheet), translates them into its own settings and measurement can then start.
At the gray connection (to ground at black), there is a digital identification
system available. The basis for this is a 1−wire EEPROM DS2433, made by
Maxim/Dallas.
HBM provides you with the TEDS Editor for storing your data. This is a
component part of the MGCplus Setup Assistant software (see the TEDS
operating manual “TEDS data memory in the transducer” on the Internet at
www.hbm.com/TEDS).
The Editor also makes it possible to manage the different user rights to
protect the fundamental transducer data from being inadvertently overwritten.
Content of the TEDS memory as defined in IEEE 1451.4:
The information in the TEDS memory is organized into templates which are
prestructured to store defined groups of data in table form. Only the entered
values are stored in the TEDS memory itself.
The amplifier firmware assigns the interpretation of the respective numerical
values. This places a very low demand on the TEDS memory.
The memory contents are divided into four areas:
Area 1:
An internationally unique identification number (cannot be changed).
Area 2:
The base area (basic TEDS), to the configuration defined in standard
IEEE 1451.4. The transducer type, the manufacturer and the transducer serial
number are contained here.
Area 3:
Data specified by the manufacturer are contained in this area:
These specify
− the transducer type,
− the measured quantity,
− the electrical output signal,
− the required excitation.
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HBM
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U93
HBM has already written the Bridge Sensor template for the U93 force
transducer.
Area 4:
The actual user can modify the last of these areas with, for instance:
− channel name,
− filter settings,
− zero value.
Example:
Content written by HBM, on the basis of the individual test certificate: Area 3
of the U93/2 kN sensor with identification no. 123456, made by HBM on
1.6.2006.
Template: Bridge Sensor
Parameters
Value 1)
Unit
Change
requires
rights
to level:
Transducer Electrical
Signal Type
Minimum Force/Weight
Bridge
Sensor
0.000
N
CAL
Maximum Force/Weight
2.000 k
N
CAL
0.00000 m
V/V
CAL
+1.00078 m
V/V
CAL
Minimum Electrical
Value
Maximum Electrical
Value
Mapping Method
Bridge type
Impedance of each
bridge element
Response Time
ID
Linear
Full
ID
345
Ohm
ID
1.0000000 u
sec
ID
Excitation Level
(nominal)
Excitation Level
(minimum)
5.0
V
ID
0.5
V
ID
Excitation Level
(maximum)
12.0
V
ID
HBM
Explanation
The physical measured quantity and
unit are defined when the template
is created, after which they cannot
be changed.
The difference between these valg to
ues is the sensitivityy according
the HBM test certificate or from calibration1).
This entry cannot be changed.
The bridge type. The following values are available for selection:
“Quarter” for a quarter bridge, “Half”
for a half bridge, “Full” for a full
bridge. Some HBM transducers can
be connected as half bridges or full
bridges according to choice. For
HBM’s SG-based transducers, the
bridge type is always full bridge.
Input resistance according to the
HBM data sheet.
Of no significance for HBM transducers.
Nominal (rated) excitation voltage
according to the HBM data sheet
Lower limit for the operating range
of the excitation voltage according
to the HBM data sheet.
Upper limit for the operating range
of the excitation voltage according
to the HBM data sheet.
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U93
Parameters
Calibration Date
Value 1)
Unit
Change
requires
rights
to level:
1−Jun−2006
CAL
Calibration Initials
HBM
CAL
Calibration Period
(days)
730
Measurement location
ID
1)
0
days
CAL
USR
Explanation
Date of the last calibration or creation of the test certificate (if no calibration carried out), or of the storage of the TEDS data (if only nominal (rated) values from the data
sheet were used). Format: day−
month−year.
Abbreviations for the months: Jan,
Feb, Mar, Apr, May, Jun, Jul, Aug,
Sep, Oct, Nov, Dec.
Initials of the calibrator or calibration
laboratory concerned.
Time before recalibration, calculated
from the date specified under Calibration Date.
Identification number for the measuring point. Can be assigned according to the application. Possible
values: a number from 0 to 2047. If
that is not enough, the HBM Channel Comment template can also be
used for this purpose.
Typical values for an HBM U93/2 kN type force transducer
When creating the Bridge Sensor template, the manufacturer defines the
physical measured quantity and the physical unit.
The available unit for the particular measured quantity is specified in the
IEEE Standard. For the measured quantity of force, this is the unit N.
At the time of creating the template it is also necessary to choose between the
options “Full Precision”, “mV/V” and “μV/V” for the accuracy of the
characteristic transducer curve mapped in TEDS.
HBM always opts for “Full Precision” here, in order to be able to use full digital
resolution. This choice is also recommended to users who program the TEDS
memory themselves.
For more extensive information about TEDS, look in the TEDS Operating
Manuals on the Internet at www.hbm.com/TEDS
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HBM
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6
U93
Specifications (VDI/VDE2638 standards)
Type
Nominal (rated) force
Nominal (rated) sensitivity
Rel. sensitivity error (compression)
Rel. zero signal error
Relative reversibility error (0.5 Fnom
to Fnom)
Fnom kN
Cnom mV/V
dc
%
ds.o mV/V
ν 0.5
%
1
0.5
2
1
U93
5
10
0.5
1
<"0.5
<"0.075
<"0.5
20
0.5
50
1
< 0,8
< 0,5
dlin
%
<"0.5
TKC
%
<"0.5
TK0
dcrf+E
%
%
< 0,8 < 0,5
< 0,8 < 0,5
<"0.2
Effect of lateral forces (lateral
force 10 % Fnom1))
dQ
%
< 0,2
< 0,5
< 0,4
Effect of eccentricity per mm
dE
%
< 0.07
< 0.03
< 0.12
Input resistance
Output resistance
Isolation resistance
Reference excitation voltage
Operating range of the excitation
voltage
Ri
Ro
Ris
Uref
BU.G
Ω
Ω
Ω
V
V
> 345
230 − 350
>1x 109
5
0.5 ... 12
Nominal (rated) temperature
range
Bt.nom
oC
-10 ... +70
Operating temperature range
Storage temperature range
Reference temperature
Max. operational force
Breaking force
Lateral force limit 1)
Bt.G
Bt.S
tref
(FG)
(FB)
(FQ)
oC
%
%
%
> 400
100
-30 ... +85
-50 ... +85
+23
180
> 300
80
Permissible force application
eccentricity
eG
mm
1.5
Nominal (rated) displacement
("15%)
Snom
mm
fG
kHz
Relative linearity error
Effect of temperature on sensitivity/10 K
related to nominal (rated) sensitivity
Effect of temperature on zero
signal/10 K
related to nominal (rated) sensitivity
Relative creep over 30 min
Fundamental resonance frequency
Weight with cable, approx.
Relative permissible oscillatory
stress
HBM
oC
oC
g
Frb
%
0.01
0.02
> 300
40
3
0.02
7.9
6
0.04
11.7
200
0.01
0.03
10.3
600
150
A2081-2.1 en/de/fr
17
U93
Cable connection, six−wire connection
3 m cable length; outside diameter 4 mm; 6
x 0.08 mm2; polyurethane sheath; min. bending radius R10
Degree of protection per DIN EN 60529
IP67
TEDS, as per IEEE 1451.4
Transducer identification
1)
relative to a point of contact on the force application surface
7
Dimensions
∅A
G
D
1*
∅C
M
∅C
approx. 0.5
M
1.5*
F
E
Mini bolted connection
M8 x 1
∅B
U93/1 kN ... 10 kN
*) admissible centering
depth
U93/20 kN ... 50 kN
approx. 10
approx. 5
approx. 5
8 x 45o
4 x 90o
approx.
45o
22.5o
∅K
∅K
∅A
∅B
∅CH8
D
E
F
G
∅K"0.1
M
U93/1 kN ...10 kN
35
33
18
6,2
9
7
30.5
26
M5
U93/20 kN ... 50 kN
54
51
32
11
12 10
48
42
M6
Nominal (rated) force
A2081-2.1 en/de/fr
HBM
18
8
U93
Options
U93 force transducer, version options
K−U93 −
HBM
Code
Nominal (rated) force
1K00
1 kN
2K00
2 kN
5K00
5 kN
10K0
10 kN
20K0
20 kN
50K0
50 kN
2K00 −
Preferred version
available soon
Code
Cable length
03
3m
06
6m
12
12 m
03 −
Code
Cable version
Y
free ends
F
15−pin D-Sub plug
N
MS3106PEMV plug
Y
A2081-2.1 en/de/fr
U93
Inhalt
19
Seite
Sicherheitshinweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1
Lieferumfang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2
Anwendungshinweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3
Bedingungen am Einsatzort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.1 Umgebungstemperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.2 Feuchtigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.3 Ablagerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4
Mechanischer Einbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.1 Wichtige Vorkehrungen beim Einbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.2 Allgemeine Einbaurichtlinien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.3 Einbau für Zugbelastung/Druckbelastung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
5
Elektrischer Anschluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5.1 Hinweise für die Verkabelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
5.2 Aufnehmer-Identifikation TEDS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
6
Technische Daten (VDI/VDE2638) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
7
Abmessungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
8
Optionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
A2081-2.1 en/de/fr
HBM
20
U93
Sicherheitshinweise
Bestimmungsgemäßer Gebrauch
Die Kraftaufnehmer der Typenreihe U93 sind für Kraftmessungen in Prüfständen/Einpressvorrichtungen/Prüfvorrichtungen/Pressen vorgesehen. Jeder
darüber hinausgehende Gebrauch gilt als nicht bestimmungsgemäß.
Zur Gewährleistung eines sicheren Betriebes darf der Aufnehmer nur nach
den Angaben in der Montageanleitung verwendet werden. Bei der Verwendung sind zusätzlich die für den jeweiligen Anwendungsfall erforderlichen
Rechts- und Sicherheitsvorschriften zu beachten. Sinngemäß gilt dies auch
bei Verwendung von Zubehör.
Der Aufnehmer ist kein Sicherheitselement im Sinne des bestimmungsgemäßen Gebrauchs. Der einwandfreie und sichere Betrieb dieses Aufnehmers
setzt sachgemäßen Transport, fachgerechte Lagerung, Aufstellung und Montage sowie sorgfältige Bedienung und Instandhaltung voraus.
Allgemeine Gefahren bei Nichtbeachten der Sicherheitshinweise
Die Kraftaufnehmer U93 entsprechen dem Stand der Technik und sind betriebssicher.
Von den Aufnehmern können Restgefahren ausgehen, wenn sie von ungeschultem Personal unsachgemäß eingesetzt und bedient werden.
Jede Person, die mit Aufstellung, Inbetriebnahme, Wartung oder Reparatur
eines Kraftaufnehmers beauftragt ist, muss die Montageanleitung und insbesondere die sicherheitstechnischen Hinweise gelesen und verstanden haben.
Restgefahren
Der Leistungs- und Lieferumfang des Aufnehmers deckt nur einen Teilbereich
der Kraftmesstechnik ab. Sicherheitstechnische Belange der Kraftmesstechnik sind zusätzlich vom Anlagenplaner/Ausrüster/Betreiber so zu planen, zu
realisieren und zu verantworten, dass Restgefahren minimiert werden. Jeweils
existierende Vorschriften sind zu beachten. Auf Restgefahren im Zusammenhang mit der Kraftmesstechnik ist hinzuweisen.
HBM
A2081-2.1 en/de/fr
21
U93
In dieser Montageanleitung wird auf Restgefahren mit folgenden Symbolen
hingewiesen:
Symbol:
WARNUNG
Bedeutung: Gefährliche Situation
Weist auf eine mögliche gefährliche Situation hin, die − wenn die Sicherheitsbestimmungen nicht beachtet werden − Tod oder schwere Körperverletzung
zur Folge haben kann.
Symbol:
ACHTUNG
Bedeutung: Möglicherweise gefährliche Situation
Weist auf eine mögliche gefährliche Situation hin, die − wenn die Sicherheitsbestimmungen nicht beachtet werden − Sachschaden, leichte oder mittlere
Körperverletzung zur Folge haben könnte.
Symbol:
HINWEIS
Weist darauf hin, dass wichtige Informationen über das Produkt oder über die
Handhabung des Produktes gegeben werden.
Symbol:
Bedeutung: CE-Kennzeichnung
Mit der CE-Kennzeichnung garantiert der Hersteller, dass sein Produkt den
Anforderungen der relevanten EG-Richtlinien entspricht (die Konformitätserklärung finden Sie unter http://www.hbm.com/HBMdoc).
A2081-2.1 en/de/fr
HBM
22
U93
Umbauten und Veränderungen
Der Aufnehmer darf ohne unsere ausdrückliche Zustimmung weder konstruktiv noch sicherheitstechnisch verändert werden. Jede Veränderung schließt
eine Haftung unsererseits für daraus resultierende Schäden aus. Ausgenommen hiervon sind Montage und Demontage des Adapters nach Kapitel 4.
Qualifiziertes Personal
Dieses Gerät ist nur von qualifiziertem Personal ausschließlich entsprechend
der technischen Daten in Zusammenhang mit den nachstehend ausgeführten
Sicherheitsbestimmungen und Vorschriften einzusetzen. Hierbei sind zusätzlich die für den jeweiligen Anwendungsfall erforderlichen Rechts- und Sicherheitsvorschriften zu beachten. Sinngemäß gilt dies auch bei Verwendung von
Zubehör.
Qualifiziertes Personal sind Personen, die mit Aufstellung, Montage, Inbetriebsetzung und Betrieb des Produktes vertraut sind und die über die ihrer
Tätigkeit entsprechende Qualifikationen verfügen.
Bedingungen am Aufstellungsort
Schützen Sie den Aufnehmer vor Feuchtigkeit oder Witterungseinflüssen wie
beispielsweise Regen, Schnee, Eis und Salzwasser.
Wartung
Der Kraftaufnehmer U93 ist wartungsfrei.
Unfallverhütung
Obwohl die angegebene Nennkraft im Zerstörungsbereich ein Mehrfaches
vom Messbereichsendwert beträgt, müssen die einschlägigen Unfallverhütungsvorschriften der Berufsgenossenschaften berücksichtigt werden.
HBM
A2081-2.1 en/de/fr
23
U93
1
Lieferumfang
• Kraftaufnehmer U93
• Bedienungsanleitung U93
2
Anwendungshinweise
Die Kraftaufnehmer der Typenreihe U93 sind für Messungen von Zug- und
Druckkräften geeignet. Sie messen statische und dynamische Kräfte mit hoher Genauigkeit und verlangen daher eine umsichtige Handhabung. Besondere Aufmerksamkeit erfordern hierbei Transport und Einbau der Geräte.
Stöße oder Stürze können zu permanenten Schäden am Aufnehmer führen.
Die sorgfältige Abdichtung zum Schutz der empfindlichen Dehnungsmessstreifenapplikationen durch das Gehäuse muss unbedingt gewahrt bleiben.
Besondere Vorsicht ist deshalb an dem Gehäuseboden nötig, der sehr dünn
ist.
Die Grenzen für die zulässigen mechanischen, thermischen und elektrischen
Beanspruchungen sind in den Technischen Daten aufgeführt. Bitte berücksichtigen Sie diese unbedingt bei der Planung der Messanordnung, beim
Einbau und letztendlich im Betrieb.
A2081-2.1 en/de/fr
HBM
24
3
U93
Bedingungen am Einsatzort
3.1 Umgebungstemperatur
Die Temperatureinflüsse auf das Nullsignal sowie auf den Kennwert sind kompensiert. Um optimale Messergebnisse zu erzielen, ist der
Nenntemperaturbereich einzuhalten. Temperaturbedingte Messfehler entstehen durch einseitige Erwärmung (z. B. Strahlungswärme) oder Abkühlung. Ein
Strahlungsschild und allseitige Wärmedämmung bewirken merkliche Verbesserungen, dürfen aber keinen Kraftnebenschluss bilden.
3.2 Feuchtigkeit
Extreme Feuchtigkeit oder tropisches Klima sind zu vermeiden, soweit sie
außerhalb der klassifizierten Grenzwerte liegen (Schutzart IP67 nach DIN
EN 60529).
HINWEIS:
In das freie Ende des Anschlusskabels darf keine
Feuchtigkeit eindringen.
3.3 Ablagerung
Staub, Schmutz und andere Fremdkörper dürfen sich nicht so ansammeln,
dass sie einen Teil der Messkraft auf das Gehäuse umleiten und dadurch den
Messwert verfälschen (Kraftnebenschluss).
Der Spalt unter der Flanschfläche
darf nicht mit Fremdkörpern zugesetzt werden.
HBM
A2081-2.1 en/de/fr
25
U93
4
Mechanischer Einbau
4.1 Wichtige Vorkehrungen beim Einbau
• Aufnehmer schonend handhaben.
• Aufnehmer nicht überlasten.
• Der Aufnehmer sollte schon bei oder unmittelbar nach dem Einbau durch
eine Kupferlitze 50 mm2 (hochflexible Erdungskabel EEK aus dem HBM
Lieferprogramm) überbrückt sein. Das Kabel wird oberhalb und unterhalb
des Aufnehmers angeschraubt. Dadurch wird verhindert, dass Schweißströme über den Aufnehmer fließen und den Krafteinleitungspunkt verschweißen.
WARNUNG
Besteht Bruchgefahr durch Überlast des Aufnehmers und damit Gefahr für Personen, so sind zusätzliche Sicherungsmaßnahmen zu treffen.
4.2 Allgemeine Einbaurichtlinien
Die zu messenden Kräfte müssen möglichst genau in Messrichtung auf den
Aufnehmer wirken. Torsions- und Biegemomente, außermittige Belastungen
und Querkräfte können zu Messfehlern führen und bei Überschreitung der
Grenzwerte den Aufnehmer zerstören (siehe Technische Daten).
ACHTUNG
Der Aufnehmer ist an seiner Unterseite durch einen geschweißten Boden hermetisch abgeschlossen. Dieser Boden
ist sehr dünn und darf nicht mechanisch belastet werden.
ACHTUNG
Hier nicht belasten.
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HBM
26
U93
4.3 Einbau für Zugbelastung/Druckbelastung
Der Aufnehmer wird direkt (über die ringförmigen Flanschflächen) an ein steifes voll tragendes Konstruktionselement (z.B. Profil, Decke, Platte) geschraubt. Bei dieser Einbauart können die Aufnehmer axiale Kräfte in Zugund in Druckrichtung messen. Auch Wechsellasten werden einwandfrei erfasst.
• Für eine exakte Positionierung ist der Aufnehmer mit Zentrierhilfen an der
oberen und unteren Montagefläche ausgestattet.
• Die oberen und unteren Auflageflächen müssen eben bearbeitet sein. Für
die bodenseitige Auflagefläche ist eine Rauhigkeit von Ra v0,8 μm anzustreben.
• Vor der Montage sind die Auflageflächen gründlich zu reinigen.
F
ØC
nutzbare
Zentriertiefe 1 mm
MA
um 45o bzw. 22,5o
versetzt gezeichnet
kundenseitig
Flansch
Boden
kundenseitig
ØC
nutzbare
Zentriertiefe 1,5 mm
MA
HINWEIS:
U93 über den Durchmesser C zentrieren.
Abb. 4.1 Einbau des Kraftaufnehmers
Nennkraft (kN)
Zentrierdurchmesser CH8
Anzugsmoment MA
Schrauben für
(NVm)
Aufnehmermontage
min. Einschraubtiefe bodenseitig
(mm)
1kN ... 10kN
18
9
4 x M 5; 12.9
5
20kN ... 50kN
32
16
8 x M 6; 12.9
8
ACHTUNG
Beim Anschrauben durch die oberen Durchgangsgewinde ist
darauf zu achten, dass selbst bei Belastung mit Nennkraft ein
Spalt zwischen Schraube und Aufnehmerkörper verbleibt.
HBM
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27
U93
5
Elektrischer Anschluss
Die Aufnehmer werden standardmäßig mit einem 3 m langen Kabel mit freien
Enden geliefert. Der Kabelschirm ist vollflächig an das Aufnehmergehäuse
angeschlossen. Dadurch wird das Messsystem von einem Faradayschen Käfig umschlossen, elektromagnetische Störungen beeinflussen das Messsystem nicht.
HINWEIS:
Wird bei Druckbelastung des Aufnehmers eine negative Ausgangsspannung am Messverstärker gewünscht, müssen die
weiße und die rote Kabelader vertauscht werden.
An die Aufnehmer mit freiem Kabelende sind Stecker nach CE-Norm zu
montieren. Die Schirmung ist dabei flächig aufzulegen. Bei anderen Anschlusstechniken ist im Litzenbereich eine EMV-feste Abschirmung vorzusehen, bei
der ebenfalls die Schirmung flächig aufzulegen ist.
Sechsleiter−Anschluss
ws (weiss)
Messsignal (+) UA
sw (schwarz)
Brückenspeisespannung (−) UB TEDS
rt (rot)
Messsignal (−) UA
bl (blau)
Brückenspeisespannung (+) UB
gn (grün)
Fühlerleitung (+)
gr (grau)
Fühlerleitung (−) TEDS
ge (gelb)
Kabelschirm, verbunden mit
Gehäuse
Abb. 5.1: Anschlussbelegung des U93
A2081-2.1 en/de/fr
HBM
28
U93
5.1 Hinweise für die Verkabelung
• Verwenden Sie nur abgeschirmte und kapazitätsarme Messkabel von
HBM.
• Messkabel nicht parallel zu Starkstrom- oder Steuerleitungen verlegen.
Falls dies nicht möglich ist (z. B. in Kabelschächten), schützen Sie das
Messkabel z. B. durch Stahlpanzerrohre und halten einen Mindestabstand
von 50 cm zu den anderen Kabeln. Starkstrom- oder Steuerleitungen sollten in sich verdrillt sein (15 Schlag pro Meter).
• Streufelder von Trafos, Motoren und Schützen sind zu meiden.
• Aufnehmer, Verstärker und Anzeigegerät nicht mehrfach erden. Alle Geräte
der Messkette sind an den gleichen Schutzleiter anzuschließen.
• Der Schirm des Anschlusskabels ist mit dem Aufnehmergehäuse verbunden.
Wird der Aufnehmer nach den Angaben in Abb. Abb. 5.1 angeschlossen, so
ist bei Belastung des Aufnehmers in Druckrichtung die Ausgangsspannung
am Messverstärker positiv.
Anschließen an Klemmen:
1. Der Schirm ist zugänglich über einen eingeschnittenen Kabelmantel (siehe
Abb. 5.2).
2. Legen Sie den Schirm flächig auf die Gehäusemasse.
Anschließen an einen Stecker:
Den Kabelschirm flächig auf das Steckergehäuse legen.
2
10
100
10
Kabelmantel am Umfang aufgeschnitten
und um ca. 2 mm nach vorne geschoben
Abb. 5.2: Eingeschnittener Kabelmantel
HBM
A2081-2.1 en/de/fr
U93
29
5.2 Aufnehmer-Identifikation TEDS
Der Begriff TEDS steht für ”Transducer Electronic Data Sheet”. Dabei kann im
Aufnehmer ein elektronisches Datenblatt nach der Norm IEEE 1451.4 gespeichert werden, welches das automatische Einstellen des Messverstärkers ermöglicht. Ein entsprechend ausgestatteter Messverstärker liest die Kenndaten
des Aufnehmers (Elektronisches Datenblatt) aus, übersetzt diese in eigene
Einstellungen und die Messung kann gestartet werden.
Am Anschluss grau (gegen Masse an schwarz) steht ein digitales Identifikationssystem zur Verfügung. Basis ist ein 1−Wire EEPROM DS2433 der Fa. Maxim/Dallas.
Zum Einspeichern der Daten stellt HBM den TEDS-Editor zur Verfügung.
Dieser ist Bestandteil der Software MGCplus-Setup-Assistent (siehe TEDSBedienunganleitung “TEDS-Datenspeicher im Aufnehmer” auf der Internetseite www.hbm.com/TEDS).
Der Editor ermöglicht es auch, verschiedene Benutzerrechte zu verwalten, um
die grundlegenden Aufnehmerdaten gegen versehentliches Überschreiben zu
schützen.
Inhalt des TEDS-Speicher nach IEEE 1451.4:
Die Informationen im TEDS-Speicher sind in Templates organisiert, in denen
die Ablage bestimmter Gruppen von Daten in Tabellenform vorstrukturiert ist.
Auf dem TEDS-Speicher selbst sind nur die eingetragenen Werte gespeichert.
Die Zuordnung, wie der jeweilige Zahlenwert zu interpretieren ist, erfolgt durch
die Firmware des Messverstärkers. Dadurch ist der Speicherbedarf auf dem
TEDS-Speicher sehr gering.
Der Speicherinhalt ist in 4 Bereiche unterteilt:
Bereich 1:
Eine weltweit eindeutige Identifikationsnummer (nicht änderbar).
Bereich 2:
Der Basisbereich (Basic TEDS) dessen Aufbau durch die Norm IEEE 1451.4
definiert ist. Hier stehen Aufnehmertyp, Hersteller und Seriennummer des
Aufnehmers.
Bereich 3:
In diesem Bereich stehen Daten, die der Hersteller festlegt:
Es sind dies die Spezifikation
− der Aufnehmerart,
− der Messgröße,
− des elektrischen Ausgangssignals,
− der erforderlichen Speisung.
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HBM
30
U93
Für den Kraftaufnehmer U93 hat HBM bereits das Template Bridge Sensor
beschrieben.
Bereich 4:
Der letzte Bereich kann vom Anwender selbst verändert werden, z.B. mit
− Kanalname,
− Filtereinstellungen,
− Nullwert
Beispiel:
Von HBM auf Basis des individuellen Prüfprotokolls beschriebener Inhalt: Bereich 3 des Sensors U93/2 kN mit der Ident-Nr. 123456, hergestellt am
1.6.2006 bei HBM.
Template: Bridge Sensor
Parameter
Wert 1)
Einheit Ändern
erfordert
Rechte
der
Stufe :
Transducer Electrical
Signal Type
Minimum Force/Weight
Bridge
Sensor
0.000
N
CAL
Maximum Force/Weight
2.000k
N
CAL
0.00000m
V/V
CAL
+1.00078m
V/V
CAL
Minimum Electrical
Value
Maximum Electrical
Value
Mapping Method
ID
Linear
Bridge type
Full
Impedance of each
bridge element
Response Time
345
Ohm
ID
1.0000000u
sec
ID
5.0
V
ID
Excitation Level
(Nominal)
HBM
Erklärung
ID
Physikalische Messgröße und Einheit werden beim Anlegen des Tem
Templates definiert und sind dann nicht
mehr änderbar.
Differenz dieser Werte ist der Kennwert laut HBM
HBM-Prüfprotokoll
Prüfprotokoll oder
aus Kalibrierung1).
Dieser Eintrag kann nicht geändert
werden.
Brückentyp. Es stehen folgende
Werte zur Auswahl: “Quarter” für
Viertelbrücke, “Half” für Halbbrücke,
“Full” für Vollbrücke. Einige HBMAufnehmer können wahlweilse als
Halb- oder Vollbrücke angeschlossen werden. Für DMS-basierte Aufnehmer von HBM ist der Brückentyp
stets Vollbrücke.
Eingangswiderstand laut HBMDatenblatt
Für HBM-Aufnehmer bedeutungslos.
Nennspeisespannung laut HBMDatenblatt
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31
U93
Excitation Level
(Minimum)
0.5
V
ID
Excitation Level
(Maximum)
12.0
V
ID
Parameter
Calibration Date
Wert 1)
Einheit Ändern
erfordert
Rechte
der
Stufe :
1−Jun−2006
CAL
Calibration Initials
HBM
CAL
Calibration Peroid
(Days)
730
Measurement location
ID
1)
0
Untergrenze des Gebrauchsbereichs der Speisespannung laut
HBM-Datenblatt.
Obergrenze des Gebrauchsbereichs
der Speisespannung laut HBMDatenblatt.
days
CAL
USR
Erklärung
Datum der letzten Kalibrierung bzw.
Erstellung des Prüfprotokolls (wenn
keine Kalibrierung durchgeführt),
bzw. der Einspeicherung der TEDSDaten (wenn lediglich DatenblattNennwerte verwendet wurden).
Format: Tag−Monat−Jahr.
Kürzel für die Monate: Jan, Feb,
Mrz, Apr, Mai, Jun, Jul, Aug, Sep,
Okt, Nov, Dez.
Initialen des Kalibrierers bzw. der
durchführenden Stelle der
Kalibrierung.
Frist für die Rekalibrierung, zu rechnen ab dem unter Calibration Date
angegebenem Datum.
Identifikationsnummer für die Messstelle. Kann anwendungsabhängig
vergeben werden. Mögliche Werte:
eine Zahl von 0 bis 2047. Wenn das
nicht ausreicht, kann für diesen
Zweck auch das HBM-Template
Channel Comment eingesetzt
werden.
Beispielhafte Werte für einen HBM-Kraftaufnehmer des Typs U93/2kN
Beim Anlegen des Templates Bridge Sensor durch den Hersteller werden
physikalische Messgröße und physikalische Einheit festgelegt.
Die verfügbare Einheit ist in der IEEE-Norm für die jeweilige Messgröße festgelegt. Dies ist für die Messgröße Kraft die Einheit N.
Weiter ist bereits beim Anlegen zwischen den Varianten ”Full precision”,
”mV/V” und ”μV/V” für die Genauigkeit der in TEDS abgebildeten Aufnehmerkennlinie zu wählen.
HBM wählt hier stets ”Full Precision” um die volle digitale Auflösung nutzen zu
können. Diese Wahl wird auch Anwendern empfohlen, die den TEDS−
Speicher selbst programmieren.
Weitergehende Informationen zu TEDS finden Sie in den TEDSBedienungsanleitungen auf der Internetseite www.hbm.com/TEDS
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HBM
32
6
U93
Technische Daten (VDI/VDE2638)
Typ
Nennkraft
Nennkennwert
Rel. Kennwertabweichung (Druck)
Rel. Abweichung des Nullsignals
Relative Umkehrspanne (0,5 Fnom
bis Fnom)
Rel. Linearitätsabweichung
Druck
Temperatureinfluss auf den
Kennwert/10 K
bezogen auf den Nennkennwert
Fnom kN
Cnom mV/V
dc
%
ds.o mV/V
ν0,5
%
1
0,5
U93
5
10
0,5
1
<"0,5
<"0,075
<"0,5
2
1
dlin
%
<"0,5
TKc
%
<"0,5
TK0
dcrf+E
dQ
%
%
%
< 0,8 < 0,5
dE
Re
Ra
Ris
Uref
BU.G
%
Ω
Ω
Ω
V
V
< 0,07
Bt.nom
Bt.G
Bt.S
tref
(FG)
(FB)
(FQ)
eG
oC
20
0,5
50
1
< 0,8
< 0,5
Temperatureinfluss auf das Nullsignal/10 K
bezogen auf den Nennkennwert
Relative Kriechen über 30 min
Querkrafteinfluss (Querkraft 10 %
Fnom1))
Exzentrizitätseinfluss pro mm
Eingangswiderstand
Ausgangswiderstand
Isolationswiderstand
Referenzspeisespannung
Gebrauchsbereich der
Speisespannung
Nenntemperaturbereich
Gebrauchstemperaturbereich
Lagerungstemperaturbereich
Referenztemperatur
Maximale Gebrauchskraft
Bruchkraft
Grenzquerkraft1)
Zul. Exzentrizität der Krafteinleitung
Nennmessweg ("15%)
Grundresonanzfrequenz
Gewicht inklusive Kabel, ca.
Relative zulässige Schwingbeanspruchung
Snom
fG
Frb
< 0,8 < 0,5
<"0,2
< 0,5
< 0,2
< 0,03
> 345
230 − 350
>1x 109
5
0,5 ... 12
-10 ... +70
-30 ... +85
-50 ... +85
+23
180
> 300
80
3
oC
oC
oC
%
%
%
mm
mm
kHz
g
%
> 400
100
1,5
0,01 0,02
7,9
0,02
0,04
11,7
200
150
< 0,4
< 0,12
> 300
40
6
0,01
0,03
10,3
600
Kabelanschluss, SechsleiterTechnik
3 m Kabellänge; Außendurchmesser 4 mm;
6x0,08mm2; PUR-Mantel; min. Biegeradius
R10
Schutzart nach DIN EN60529
Aufnehmeridentifikation
IP67
TEDS, gemäß IEEE 1451.4
1)
bezogen auf einen Krafteinleitungspunkt auf der Krafteinleitungsfläche
HBM
A2081-2.1 en/de/fr
33
U93
7
Abmessungen
∅A
G
D
1*
∅C
M
1,5*
M
ca. 0,5
F
E
Mini-Verschraubung
M8x1
∅C
∅B
*) nutzbare Zentriertiefe
U93/1 kN ... 10 kN
U93/20 kN ... 50 kN
ca. 10
4 x 90o
ca. 5
ca. 5
8 x 45o
ca. 10
45o
22,5o
∅K
∅K
∅A
∅B
∅CH8
D
E
F
G
∅K"0,1
M
U93/1kN ...10 kN
35
33
18
6,2
9
7
30,5
26
M5
U93/20kN ... 50 kN
54
51
32
11
12 10
48
42
M6
Nennkraft
A2081-2.1 en/de/fr
HBM
34
8
U93
Optionen
U93-Kraftaufnehmer, optionale Ausführungen
K−U93 −
HBM
Code
Nennkraft
1K00
1kN
2K00
2kN
5K00
5kN
10K0
10kN
20K0
20kN
50K0
50kN
2K00 −
Vorzugsausführung
kurzfristig lieferbar
Code
Kabellänge
03
3m
06
6m
12
12m
03 −
Code
Kabelausführung
Y
freie Enden
F
15pol. D-Stecker
N
Stecker MS3106PEMV
Y
A2081-2.1 en/de/fr
U93
Sommaire
35
Page
Consignes de sécurité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
1
Etendue de la livraison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2
Conseils d’utilisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3
Conditions sur site . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.1 Température ambiante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.2 Humidité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.3 Dépôts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4
Montage mécanique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4.1 Dispositions importantes à prendre pour le montage . . . . . . . . . . . 41
4.2 Instructions de montage générales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4.3 Montage pour charge en traction/compression . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
5
Raccordement électrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
5.1 Consignes de câblage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
5.2 Identification capteur TEDS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6
Caractéristiques techniques (VDI/VDE2638) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
7
Dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
8
Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
A2081-2.1 en/de/fr
HBM
36
U93
Consignes de sécurité
Utilisation conforme
Les capteurs de force de la série U93 sont conçus pour les mesures de force
dans des bancs d’essai, des installations d’emmanchement, des machines de
contrôle et des presses. Toute autre application est considérée comme non
conforme.
Pour garantir un fonctionnement de ce capteur en toute sécurité, celuici doit
être utilisé conformément aux instructions de la notice de montage. De plus, il
convient, pour chaque application, de respecter les règlements et consignes
de sécurité correspondants. Ceci s’applique également à l’utilisation des
accessoires.
Le capteur n’est pas un élément de sécurité au sens de l’utilisation conforme.
Afin de garantir un fonctionnement parfait et en toute sécurité de ce capteur, il
convient de veiller à un transport, un stockage, une installation et un montage
appropriés et d’assurer un maniement ainsi qu’un entretien scrupuleux.
Risques généraux en cas de nonrespect des consignes de sécurité
Les capteurs de force U93 correspondent au niveau de développement
technologique actuel et présentent une parfaite sécurité de fonctionnement.
Les capteurs peuvent présenter des dangers résiduels s’ils sont utilisés par
du personnel non qualifié sans tenir compte des consignes de sécurité.
Toute personne chargée de l’installation, de la mise en service, de la
maintenance ou de la réparation d’un capteur de force doit impérativement
avoir lu et compris la notice de montage et notamment les informations
relatives à la sécurité.
Dangers résiduels
Les performances du capteur et l’étendue de la livraison ne couvrent qu’une
partie des techniques de mesure de force. La sécurité dans ce domaine doit
également être conçue, mise en oeuvre et prise en charge par l’ingénieur/le
constructeur/l’opérateur de manière à minimiser les dangers résiduels. Les
dispositions correspondantes en vigueur doivent être respectées. Il convient
d’attirer l’attention sur les dangers résiduels liés aux techniques de mesure de
force.
HBM
A2081-2.1 en/de/fr
37
U93
Dans la présente notice de montage, les dangers résiduels sont signalés à
l’aide des symboles suivants :
Symbole :
AVERTISSEMENT
Signification : Situation dangereuse
Signale un risque potentiel qui − si les dispositions relatives à la sécurité ne
sont pas respectées − peut avoir pour conséquence de graves blessures
corporelles, voire la mort.
Symbole :
ATTENTION
Signification : Situation éventuellement dangereuse
Signale un risque potentiel qui − si les dispositions relatives à la sécurité ne
sont pas respectées − pourrait avoir pour conséquence des dégâts matériels
et/ou des blessures corporelles de gravité minime ou moyenne.
Symbole :
REMARQUE
Signale que des informations importantes concernant le produit ou sa
manipulation sont fournies.
Symbole :
Signification : Marquage CE
Le marquage CE permet au constructeur de garantir que son produit est
conforme aux exigences des directives européennes correspondantes
(la déclaration de conformité est disponible à l’adresse suivante :
http://www.hbm.com/HBMdoc).
A2081-2.1 en/de/fr
HBM
38
U93
Transformations et modifications
Il est interdit de modifier le capteur sur le plan conceptuel ou celui de la
sécurité sans accord explicite de notre part. Nous ne pourrons en aucun cas
être tenus responsables des dommages causés par des modifications non
autorisées. Exceptions : le montage et le démontage de l’adaptateur comme
indiqué au chapitre 4.
Personnel qualifié
Cet appareil doit uniquement être manipulé par du personnel qualifié
conformément aux caractéristiques techniques et aux consignes de sécurité
mentionnées ci-après. De plus, il convient, pour chaque application, de
respecter les règlements et consignes de sécurité correspondants. Ceci
s’applique également à l’utilisation des accessoires.
Sont considérées comme personnel qualifié les personnes familiarisées avec
l’installation, le montage, la mise en service et l’exploitation du produit, et
disposant des qualifications correspondantes.
Conditions environnantes à respecter
Protéger le capteur de l’humidité et des intempéries telles que la pluie, la
neige, la glace et l’eau saline.
Entretien
Le capteur de force U93 est sans entretien.
Prévention des accidents
Bien que la force nominale indiquée dans la plage de destruction corresponde
à un multiple de la valeur de pleine échelle, il est impératif de respecter les
directives pour la prévention des accidents en vigueur.
HBM
A2081-2.1 en/de/fr
39
U93
1
Etendue de la livraison
• Capteur de force U93
• Manuel d’emploi U93
2
Conseils d’utilisation
Les capteurs de force de la série U93 sont conçus pour des mesures de
forces en traction et en compression. Ils permettent de mesurer des forces
statiques et dynamiques avec une grande précision et doivent donc être
manipulés avec précaution. Le transport et le montage des appareils
requièrent notamment une attention particulière. En effet, des chocs ou des
chutes peuvent provoquer des dommages permanents au capteur.
La parfaite étanchéité du boîtier permet de protéger les jauges
d’extensométrie fragiles et doit donc impérativement être conservée. C’est
pourquoi il faut faire particulièrement attention au fond du boîtier qui est très
mince.
Les limites admissibles pour les sollicitations mécaniques, thermiques et
électriques sont indiquées dans les caractéristiques techniques. Les respecter
impérativement lors de la conception du dispositif de mesure, mais également
lors du montage et de l’exploitation.
A2081-2.1 en/de/fr
HBM
40
3
U93
Conditions sur site
3.1 Température ambiante
Le système compense les influences de la température sur le zéro et la
sensibilité. Pour obtenir les meilleurs résultats de mesure possibles, il
convient de respecter la plage nominale de température. Les erreurs de
mesure liées à la température sont dues à un réchauffement (par ex. chaleur
rayonnante) ou un refroidissement d’un seul côté. Un blindage
anti-rayonnement et un calorifugeage sur tous les côtés permettent d’obtenir
de nettes améliorations, mais ne doivent pas former de shunt.
3.2 Humidité
Il convient d’éviter toute humidité extrême ou climat tropical s’il dépasse les
valeurs limites définies (degré de protection IP67 selon DIN EN 60529).
REMARQUE :
Aucune humidité ne doit pénétrer dans l’extrémité libre du
câble de liaison.
3.3 Dépôts
La poussière, la saleté et d’autres corps étrangers ne doivent pas s’accumuler
et ainsi dévier une partie de la force de mesure sur le boîtier, ce qui fausserait
la valeur de mesure (shunt).
L’espace situé sous la face de
bride ne doit pas être encombré
par des corps étrangers.
HBM
A2081-2.1 en/de/fr
41
U93
4
Montage mécanique
4.1 Dispositions importantes à prendre pour le montage
• Manipuler le capteur avec précaution.
• Ne pas surcharger le capteur.
• Le capteur doit être ponté dès sa pose ou immédiatement après à l’aide
d’une tresse en cuivre de 50 mm2 (câble de mise à la terre extrêmement
flexible EEK de la gamme HBM). Le câble se visse au-dessus et en
dessous du capteur, ce qui permet d’éviter que des courants de soudage
ne traversent le capteur et ne soudent le point d’introduction de la force.
AVERTISSEMENT
Si le capteur risque d’être surchargé et de casser mettant
ainsi des personnes en danger, il est nécessaire de prendre
des mesures de protection supplémentaires.
4.2 Instructions de montage générales
Les forces à mesurer doivent s’appliquer sur le capteur dans la direction de
mesure aussi précisément que possible. Des moments de torsion et de
flexion, des charges excentrées et des forces transverses peuvent
occasionner des erreurs de mesure, voire détruire le capteur en cas de
dépassement des valeurs limites (voir les caractéristiques techniques).
ATTENTION
La partie inférieure du capteur est fermée hermétiquement
par un fond soudé. Ce dernier étant très mince, il ne doit pas
subir de charge mécanique.
ATTENTION
Ne pas charger ici.
A2081-2.1 en/de/fr
HBM
42
U93
4.3 Montage pour charge en traction/compression
Le capteur est directement vissé (via les faces de bride annulaires) sur un
élément de construction raide et portant (par ex. profil, plafond, plaque). Avec
ce type de montage, les capteurs peuvent mesurer des forces axiales dans le
sens de la traction et de la compression. Les charges alternées peuvent
également être mesurées sans problème.
• Pour un positionnement précis, le capteur est muni de dispositifs de
centrage sur les surfaces de montage inférieures et supérieures.
• Les surfaces d’appui inférieures et supérieures doivent être planes. Pour la
surface d’appui côté fond, une rugosité de Ra v0,8 μm est conseillée.
• Avant le montage, nettoyer minutieusement les surfaces d’appui.
Profondeur de
centrage
utile 1 mm
F
ØC
MA
Dessiné avec un décalage
de 45o ou 22,5o
A la charge
du client
Bride
Fond
A la charge
du client
ØC
Profondeur de
centrage utile 1,5 mm
MA
REMARQUE :
Centrer le U93 sur le diamètre C.
Fig. 4.1:
Montage du capteur de force
Force nominale
(kN)
Diamètre de Couple de sercentrage CH8 rage MA (NVm)
Vis de montage
du capteur
Longueur de filet minimale côté fond
1 kN ... 10 kN
18
9
4 x M 5 ; 12.9
5
20 kN ... 50 kN
32
16
8 x M 6 ; 12.9
8
ATTENTION
Lors du vissage via le taraudage débouchant supérieur,
veiller à ce qu’il y a une fente entre la vis et le corps du
capteur même lorsque soumis à la force nominale.
HBM
A2081-2.1 en/de/fr
43
U93
5
Raccordement électrique
Le capteur standard est fourni avec un câble de 3 m à extrémités libres. Le
blindage du câble est raccordé en nappe au boîtier du capteur. Le système de
mesure est ainsi entouré d’une cage de Faraday, ce qui empêche les
parasites électromagnétiques d’influencer le système de mesure.
REMARQUE :
Pour obtenir une tension de sortie négative au niveau de
l’amplificateur de mesure lors de la charge en compression, il
faut intervertir les fils conducteurs blanc et rouge.
Il est nécessaire de monter des connecteurs conformes à la norme CE sur les
capteurs ayant un câble à extrémités libres. Le blindage doit être installé en
nappe. Pour les autres techniques de connexion, il faut prévoir un blindage
conforme CEM au niveau de la tresse, ce blindage devant également être
installé en nappe.
Raccordement 6 fils
bc (blanc)
Signal de mesure (+) UA
nr (noir)
Tension d’alimentation du pont (−) UBTEDS
rg (rouge)
Signal de mesure (−) UA
bl (bleu)
Tension d’alimentation du pont (+) UB
ve (vert)
Fil de contre-réaction (+)
gr (gris)
Fil de contre-réaction (−) TEDS
ja (jaune)
Blindage du câble relié au boîtier
Fig. 5.1 : Code de raccordement du U93
A2081-2.1 en/de/fr
HBM
44
U93
5.1 Consignes de câblage
• Seuls des câbles de mesure blindés de faible capacité d’HBM peuvent être
utilisés.
• Ne pas poser les câbles de mesure en parallèle avec des lignes de
puissance ou de contrôle. Si cela n’est pas possible (par exemple dans les
puits à câbles), protéger le câble de mesure, par ex. à l’aide de tubes
d’acier blindés, et le maintenir à une distance minimale de 50 cm par
rapport aux autres câbles. Les lignes de puissance ou de contrôle doivent
être torsadées (15 tours par mètres).
• Eviter les champs de dispersion des transformateurs, moteurs et vannes.
• Ne pas relier plusieurs fois à la terre le capteur, l’amplificateur et
l’indicateur. Tous les appareils de la chaîne de mesure doivent être
raccordés au même fil de terre.
• Le blindage du câble de liaison est relié au boîtier du capteur.
Si le capteur est raccordé conformément à la Fig. 5.1, la tension de sortie au
niveau de l’amplificateur de mesure est alors toujours positive en cas de
charge du capteur dans la direction de compression.
Raccordement à des bornes :
1. Le blindage est accessible via une gaine de câble entaillée (voir Fig. 5.2:).
2. Poser le blindage en nappe sur la masse du boîtier.
Raccordement à un connecteur :
Poser le blindage de câble en nappe sur le boîtier du connecteur.
2
10
100
Fig. 5.2:
HBM
10
Gaine de câble entaillée à sa périphérie
et décalée d’env. 2 mm vers l’avant
Gaine de câble entaillée
A2081-2.1 en/de/fr
U93
45
5.2 Identification capteur TEDS
TEDS signifie ”Transducer Electronic Data Sheet”. Cette technologie permet
d’enregistrer dans le capteur une fiche technique électronique selon la norme
IEEE 1451.4, ce qui permet le réglage automatique de l’amplificateur de
mesure. Un amplificateur de mesure équipé en conséquence extrait les
caractéristiques du capteur (caractéristiques techniques électroniques), les
convertit pour qu’elles conviennent à ses propres réglages et la mesure peut
démarrer.
Un système d’identification numérique est disponible au niveau de la
connexion grise (en face de la masse noire). Il se base sur une mémoire
EEPROM DS2433 à un fil de la société Maxim/Dallas.
Pour la mémorisation des données, HBM propose l’éditeur TEDS. Celui-ci fait
partie du logiciel ”MGCplus-Setup-Assistent” (se reporter au manuel d’emploi
TEDS ”Mémoire TEDS dans le capteur” disponible à la page Internet :
www.hbm.com/TEDS).
L’éditeur permet également de gérer divers droits d’utilisateur afin de protéger
les données essentielles du capteur contre tout écrasement involontaire par
d’autres données.
Contenu de la mémoire TEDS selon la norme IEEE 1451.4 :
Les informations disponibles dans la mémoire TEDS sont organisées en
modèles dans lesquels certains groupes de données sont enregistrés sous
forme de tables. La mémoire TEDS en elle-même ne contient que les valeurs
spécifiées.
L’affectation permettant d’interpréter chaque valeur numérique s’effectue à
l’aide du microprogramme de l’amplificateur de mesure. L’espace mémoire
requis par la mémoire TEDS est donc très faible.
Le contenu de la mémoire est réparti en quatre secteurs :
Secteur 1 :
Numéro d’identification unique au monde (non modifiable).
Secteur 2 :
Secteur de base (Basic TEDS) dont la structure est définie par la norme IEEE
1451.4. Ce secteur contient le type de capteur, le fabricant et le numéro de
série du capteur.
Secteur 3 :
Ce secteur contient les données définies par le fabricant :
Il s’agit
− de la nature du capteur,
− de la grandeur mesurée,
− du signal de sortie électrique,
− de l’alimentation requise.
A2081-2.1 en/de/fr
HBM
46
U93
Pour le capteur de force U93, HBM a déjà inscrit le modèle Bridge Sensor.
Secteur 4 :
Le dernier secteur est réservé à l’utilisateur qui peut le modifier comme il
souhaite et y inscrire par ex.
− le nom de voie,
− les réglages du filtre,
− le point zéro.
Exemple :
Contenu inscrit par HBM à partir du protocole d’essai : secteur 3 du capteur
U93/2 kN avec le no d’identification 123456, fabriqué le 01/06/2006 par HBM.
Modèle : Bridge Sensor
Paramètre
Valeur 1)
Unité
Modif.
nécessite
droits
du
niveau
Transducer Electrical
Signal Type
Minimum Force/Weight
Bridge
Sensor
0.000
N
CAL
Maximum Force/Weight
2.000k
N
CAL
0.00000m
V/V
CAL
+1.00078m
V/V
CAL
Minimum Electrical
Value
Maximum Electrical
Value
Mapping Method
Bridge type
Impedance of each
bridge element
Response Time
Excitation Level
(Nominal)
HBM
Explication
ID
Linear
Full
ID
345
Ohm
ID
1.0000000u
sec
ID
5.0
V
ID
La grandeur physique mesurée et
ll’unité
unité sont définies à la création du
modèle et ne peuvent ensuite plus
être modifiées.
La différence entre ces valeurs est
la sensibilité selon le protocole
d’essai d’HBM ou celle obtenue par
calibrage1).
Impossible de modifier cette entrée.
Type de pont. Valeurs disponibles :
”Quarter” pour quart de pont, ”Half”
pour demi-pont, ”Full” pour pont
complet. Certains capteurs HBM
peuvent aussi bien être raccordés à
un demi-pont qu’à un pont complet.
Dans le cas des capteurs à jauges
d’HBM, le type de pont est toujours
le pont complet.
Résistance d’entrée selon les
caractéristiques techniques d’HBM.
Sans importance pour les capteurs
HBM.
Tension d’alimentation nominale
selon les caractéristiques
techniques d’HBM.
A2081-2.1 en/de/fr
47
U93
Excitation Level
(Minimum)
0.5
V
ID
Excitation Level
(Maximum)
12.0
V
ID
Limite inférieure de la plage utile de
la tension d’alimentation selon les
caractéristiques techniques d’HBM.
Limite supérieure de la plage utile
de la tension d’alimentation selon
les caractéristiques techniques
d’HBM.
Valeur 1)
Unité
Modif.
nécessite
droits
du
niveau
Explication
Paramètre
Calibration Date
1−Jun−2006
CAL
Calibration Initials
HBM
CAL
Calibration Period
(Days)
730
Measurement location
ID
1)
0
days
CAL
USR
Date du dernier étalonnage ou
création du protocole d’essai (si
aucun étalonnage n’est effectué), ou
encore date de la mémorisation des
données TEDS (si seules des
valeurs nominales des
caractéristiques techniques ont été
utilisées). Format :
Jour-Mois-Année.
Abréviations des mois : Jan, Feb,
Mrz, Apr, Mai, Jun, Jul, Aug, Sep,
Okt, Nov, Dez.
Initiales de la personne ayant
effectué l’étalonnage ou du
laboratoire d’étalonnage.
Délai avant un nouvel étalonnage, à
calculer à partir de la date indiquée
sous ”Calibration Date”.
Numéro d’identification du point de
mesure. Peut être attribué en
fonction de l’application. Valeurs
possibles : nombre de 0 à 2047. Si
cela ne suffit pas, le modèle d’HBM
”Channel Comment” peut également
être utilisé à cet effet.
Exemples de valeurs pour un capteur de force HBM de type U93/2kN
Lors de la création du modèle Bridge Sensor, le fabricant définit la grandeur
physique mesurée et l’unité physique.
L’unité disponible pour la grandeur mesurée concernée est définie dans la
norme IEEE. Pour la grandeur Force, il s’agit de l’unité N.
En outre, il faut également choisir, dès la création, entre les variantes ”Full
precision”, ”mV/V” et ”μV/V” pour la précision de la droite caractéristique du
capteur représentée dans le TEDS.
HBM choisit toujours ”Full Precision” afin de pouvoir utiliser la résolution
numérique maximale. Ce choix est également conseillé aux utilisateurs
programmant eux-mêmes la mémoire TEDS.
Pour de plus amples informations sur le TEDS, se reporter aux manuels
d’emploi TEDS disponibles à la page Internet : www.hbm.com/TEDS.
A2081-2.1 en/de/fr
HBM
48
6
U93
Caractéristiques techniques (VDI/VDE2638)
Type
Force nominale
Sensibilité nominale
Tolérance relative de sensibilité
(compression)
Error relative du signal de zéro
Fnom kN
Cnom mV/V
dc
%
1
0,5
2
1
U93
5
10
0,5
1
<"0,5
50
1
< 0,8
< 0,5
Erreur de réversibilité relative
(0,5 Fnom à Fnom)
ν0,5
mV/V
%
Ecart de linéarité relative en compr.
dlin
%
<"0,5
TKc
%
<"0,5
TK0
dcrf+E
%
%
< 0,8 < 0,5
< 0,8 < 0,5
<"0,2
Influence d’une force transverse
(force transverse de 10% Fnom1))
dQ
%
< 0,2
< 0,5
< 0,4
Influence de l’excentricité par mm
dE
%
< 0,07
< 0,03
< 0,12
Résistance d’entrée
Résistance de sortie
Résistance d’isolement
Tension d’alimentation de référ.
Plage utile de la tension d’aliment.
Plage nominale de température
Plage utile de température
Plage de température de stockage
Température de référence
Force utile maxi
Force de rupture
Force transverse1)
Excentricité admissible de
l’introduction de force
Re
Rs
Ris
Uref
BU.G
Bt.nom
Bt.G
Bt.S
tref
(FG)
(FB)
(FQ)
eG
Ω
Ω
Ω
V
V
oC
oC
oC
oC
%
%
%
mm
> 400
100
1,5
> 345
230 − 350
>1x 109
5
0,5 ... 12
-10 ... +70
-30 ... +85
-50 ... +85
+23
180
> 300
80
3
> 300
40
6
Déplacement nominal ("15%)
Snom
mm
fG
kHz
Influence de la température
sur la sensibilité/10oC
rapportée à la sensibilité nominale
ds.o
<"0,075
<"0,5
20
0,5
Influence de la température sur
la zéro/10oC
rapportée à la sensibilité nominale
Fluage relatif sur 30 min
Fréquence propre
Poids avec câble, env.
Charge dynamique admissible
g
Frb
Raccordement du câble, technique 6 fils
Degré de protection selon DIN EN60529
Identification du capteur
1)
%
0,01
0,02
0,02
7,9
0,04
11,7
200
0,01
0,03
10,3
600
150
Câble de 3 m ; diamètre extérieur 4 mm ;
6 x 0,08 mm2 ; gaine PUR ; rayon de courbure
mini. R10
IP67
TEDS, selon la norme IEEE 1451.4
rapportée à un point d’introduction de force sur la surface d’introduction de la force
HBM
A2081-2.1 en/de/fr
49
U93
7
Dimensions
∅A
G
D
1*
∅C
M
∅C
env. 0,5
M
1,5*
F
E
Mini-raccord à vis
M8x1
∅B
*) profondeur de centrage utile
U93 / 1 kN ... 10 kN
U93 / 20 kN ... 50 kN
env. 10
4 x 90o
env. 5
env. 5
8 x 45o
env. 10
45o
22,5o
∅K
∅K
∅A
∅B
∅CH8
D
E
F
G
∅K"0,1
M
U93 / 1 kN ... 10 kN
35
33
18
6,2
9
7
30,5
26
M5
U93 / 20 kN ... 50 kN
54
51
32
11
12 10
48
42
M6
Force nominale
A2081-2.1 en/de/fr
HBM
50
8
U93
Options
Capteur de force U93, versions disponibles en option
K−U93 −
HBM
Code
Force nominale
1K00
1 kN
2K00
2 kN
5K00
5 kN
10K0
10 kN
20K0
20 kN
50K0
50 kN
2K00 −
Version conseillée
livrable rapidement
Code
Longueur de câble
03
3m
06
6m
12
12 m
03 −
Code
Version de câble
Y
Extrémités libres
F
Connecteur SUB-D à 15 pôles
N
Connecteur MS3106PEMV
Y
A2081-2.1 en/de/fr
U93
51
A2081-2.1 en/de/fr
HBM
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not to be understood as express warranty and do not constitute
any liability whatsoever.
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Alle Angaben beschreiben unsere Produkte in allgemeiner Form.
Sie stellen keine Beschaffenheits- oder Haltbarkeitsgarantie im
Sinne des §443 BGB dar und begründen keine Haftung.
Document non contractuel.
Les caractéristiques indiquées ne décrivent nos produits que
sous une forme générale. Elles n’établissent aucune assurance
formelle au terme de la loi et n’engagent pas notre responsabilité.
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