Das Wichtigste
Ein Aufnehmer wandelt eine physikalische Größe in ein proportionales elektrisches Signal um. Bei einem Kraftaufnehmer verformt die Kraft den Körper, und Dehnungsmessstreifen (DMS), die zu einer Wheatstone-Brücke verschaltet sind, ändern mit dieser Dehnung ihren Widerstand. Das Brückensignal wird aufbereitet und verstärkt, bevor es das Datenerfassungssystem erreicht. Ein einaxialer Kraftaufnehmer misst eine Richtung; ein dreiaxialer Kraftaufnehmer misst drei senkrechte Kräfte; ein sechsachsiger Kraftaufnehmer ergänzt die drei Momente.
Was ist ein Aufnehmer?
Ein Bauteil, das eine Energieform in ein lesbares Signal umwandelt. Der Ausgang ist elektrisch und proportional zur gemessenen Größe: Kraft, Drehmoment, Position, Beschleunigung oder Temperatur.
- Aktive Aufnehmer benötigen keine Spannungsquelle; ein Thermoelement ist ein solcher.
- Passive Aufnehmer benötigen eine externe Spannungsquelle; ihr Ausgang ist eine Änderung des Widerstands, der Kapazität oder eines anderen elektrischen Parameters. Ein Kraftaufnehmer mit Dehnungsmessstreifen (DMS) oder ein Drehmomentaufnehmer ist ein solcher.
Wie misst ein Kraftaufnehmer eine Kraft?
Die Kraft verformt den Körper des Kraftaufnehmers. Dehnungsmessstreifen (DMS) in einer Wheatstone-Brücke ändern mit dieser Dehnung ihren Widerstand. Die Brücke benötigt eine Speisung; ihr Ausgang durchläuft die Signalaufbereitung und Verstärkung und wird als Spannung für das Datenerfassungssystem ausgegeben.
Drei Achsen oder sechs?
Drei Achsen, wenn der Versuch nur die Kräfte benötigt; sechs, wenn er auch die Momente benötigt.
- Drei Achsen: Fx, Fy und Fz, jeweils auf einer Vollbrücke, in einem gemeinsamen Körper. Die Baureihe TR3D reicht von 1,1 kN pro Achse (TR3D-B-250) bis 444 kN (TR3D-D-100K).
- Sechs Achsen: die drei Kräfte und das Moment um jede Achse, auf sechs Brücken. TR6D-C: 71, 89 und 178 kN mit 1,4, 4,5 und 9,5 kN·m. TR6D-F, niedrige Bauhöhe: 22 und 45 kN mit 1,1 und 3,4 kN·m.
- Jeder sechsachsige Kraftaufnehmer wird mit einem ISO/IEC-17025-Kalibrierbericht geliefert, der seine Übersprechen-Matrix enthält.
Wo werden sechachsige Kraftaufnehmer eingesetzt?
Überall dort, wo Kräfte und Momente zusammenwirken und getrennt werden müssen.
- Biomechanik und Orthopädie: Gelenksimulationen, Prothesen.
- Robotik: Greifsysteme und Produktmontage.
- Automobil: Crash-, Brems- und Kurvenfahrversuche.
- Windkanäle: Auftrieb, Widerstand und Seitenkraft, mit Gier-, Roll- und Nickmomenten.
Können sie im Feld eingesetzt werden?
Ja. Die Gehäuse der TR3D, TR6D-C und TR6D-F sind wetterfest und temperaturkompensiert, einsetzbar von −40 bis 149 °C, für die Datenerfassung im Feld ebenso wie für Laborversuche. Passt kein Katalogmodell, wird der Kraftaufnehmer kundenspezifisch gefertigt oder das Bauteil selbst mit Dehnungsmessstreifen (DMS) ausgestattet.
Zusammengefasst
- Ein Kraftaufnehmer mit Dehnungsmessstreifen (DMS) ist ein passiver Sensor: Er benötigt eine Speisung und einen Messverstärker.
- Drei Achsen liefern die Kräfte; sechs Achsen liefern zusätzlich die Momente.
- Kein Katalogmodell passt: Das Bauteil selbst kann zum Aufnehmer werden.