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Höchste Genauigkeit S-förmigen Kraftaufnehmern

Auf der Suche nach hoher Genauigkeit zum günstigen Preis landet der Maschinenbauer schnell bei S-förmigen Kraftaufnehmern. Diese Sensoren bieten ein erstaunliches Preis-Leistungs-Verhältnis. Bei Baugröße und Querkräften werden jedoch ihre Grenzen deutlich.

Fast alle Kraftaufnehmer schmiegen sich unter zunehmender Belastung an ihre Umgebung an. Dabei treten winzige Verformungen auf der Sensoroberfläche auf. Diese führen bei vielen Bauformen zu großen Nichtlinearitäten und Hysterese im unteren Lastbereich. S-Form Aufnehmer haben dieses Problem nicht. Durch den langen Weg von der Krafteinleitung am Innengewinde bis zum Dehnungsmessstreifen, werden lokale Spannungen an den Krafteinleitungsflächen ausgemittelt und erreichen die Verformungszone nicht. Man kann bedenkenlos ab 0,5% der Nennlast messen. Ein KAP-S/10kN/0,05 erreicht bei einer Auslastung von 0,5% einen Gesamtfehler von unter 1% vom Messwert.

Die Nachteile: Baugröße und Querkraftempfindlichkeit S-förmige Aufnehmer haben eine Bauhöhe von mindestens 34 Millimetern – für einige Anwendungen ist das zu viel. Zudem sind Sie empfindlich auf Biegemomente quer zur schmalen Seite. Insbesondere bei schmalen Bauformen und bei Biegemomente, um die schmale Seite (Y-Achse), führen diese zu Messabweichungen von bis zu 0,5% vom Endwert (gilt für eine Querkraft von 10% der Nennkraft). In Zugrichtung ist eine momentfreie Krafteinleitung sehr einfach mit Gelenkköpfen zu realisieren. Leider hat sich die erforderliche Bauhöhe durch die Gelenkköpfe nun mindestens verdoppelt. Wird der Sensor auf Druck belastet, muss sich der Konstrukteur mehr Gedanken machen – insbesondere, wenn angrenzende Bauteile Querkräfte erzeugen. Dies kann leicht durch Temperaturänderungen, Durchbiegen von Bauteilen, nichtlineare Kraftverläufe oder durch schwierige Montagebedingungen passieren. Die möglichen Lösungen sind Lasteinleitungsknöpfe bei Druckkraft oder Gelenkköpfe. Weitere Nachteile wie geringe Eigenfrequenz/großer Messweg und ein mit der Kraft zunehmender minimaler seitlicher Versatz der Kraftlinien werden nur in speziellen Anwendungen spürbar. Im Maschinenbau sind die Anwendungsmöglichkeiten für S-förmige Aufnehmer nahezu unerschöpflich: Drehmomentstützen, Zugkräfte in Stangen oder Seilen, Kraftmessungen in Universalprüfmaschinen, hochpräzise Verwiegungen oder Ähnliches. 

Wenn Standard nicht genügt: MecSense anrufen! Im MecSense-Shop finden sie ein umfangreiches Angebot von S-Form-Aufnehmern. Sollten die angebotenen Typen Ihre Anforderungen nicht erfüllen, z.B. weil der Kabelabgang unpassend ist, finden wir auch noch ähnliche Bauformen oder modifizieren die Ausführung. Ebenfalls im Shop finden Sie die besprochenen Krafteinleitungsteile. Sollten Sie unsicher sein, ob ein Sensor geeignet ist, mieten Sie doch einfach ein Kraftmessgerät mit dem gewünschten Sensortyp!

Den ausführlichen Text finden Sie in der verlinkten PDF-Datei.

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