Ein Kraftmessbolzen erfasst die Kraft, die durch ihn hindurchgeht – aber nur in der Richtung, für die er ausgelegt ist. Solange die Last immer aus derselben Richtung kommt, genügt das. Sobald die Kraftrichtung wandert, wird aus einer belastbaren Messung eine Schätzung. Für einen Kunden haben wir deshalb einen biaxialen Bolzen entwickelt und gefertigt: Typ KMB 130 Rev E, Mod. PRA, Nennlast 220 kN, Ausgang 4–20 mA, Werkstoff Edelstahl, Schutzklasse IP67.
Wann eine Achse nicht genügt
Ein einachsiger Bolzen misst die Komponente der Last in seiner Messrichtung. Was quer dazu wirkt, sieht er nicht. Er zeigt also nur die Projektion der wahren Kraft auf seine Achse. Steht die Kraft schräg, ist der angezeigte Wert kleiner als die tatsächliche Belastung – und zwar um einen Faktor, den man nicht kennt, weil der Winkel unbekannt ist.
Genau dieser Fall tritt an Seilrollen, Auslegern und Umlenkungen auf. Der Winkel zwischen einlaufendem und auslaufendem Seil bestimmt die Richtung der resultierenden Kraft am Lagerbolzen. Fährt der Ausleger oder ändert sich die Seilgeometrie, wandert diese Richtung mit. Ein zweiter Messkanal quer zum ersten löst das: aus zwei Komponenten ergeben sich Betrag und Richtung der Last in der Ebene. Bauformen für solche Aufgaben finden Sie unter Mehrachsige Kraftsensoren, einachsige Ausführungen unter Kraftmessbolzen & Kraftmessachsen.
Was biaxial technisch bedeutet
Im Bolzen sitzen zwei getrennte DMS-Brücken in zwei quer zueinander liegenden Ebenen. Jede Brücke reagiert auf die Verformung in ihrer Richtung und liefert ein eigenes Signal. Der Bolzen gibt damit nicht einen Messwert aus, sondern zwei – einen Kanal je Achse.
Für die Anwendung heißt das: mehrdimensionale Lastzustände lassen sich bewerten, statt sie auf eine Richtung zu reduzieren. Die Steuerung sieht, wie stark und in welche Richtung gezogen wird. Wie eine Messbrücke im Aufnehmer grundsätzlich arbeitet, erklärt unser Beitrag Wie funktioniert eine Wägezelle?. Ein einachsiges Beispiel aus der Praxis beschreibt der Beitrag Kraftmessbolzen für die Theatertechnik.
Warum 4–20 mA an dieser Stelle passt
Ein Stromsignal ist über lange Leitungen störsicher, weil der Strom in der Schleife unabhängig vom Leitungswiderstand konstant bleibt. Spannungsabfälle und Übergangswiderstände verfälschen den Wert nicht. Ein zweiter Punkt ist der Nullpunkt bei 4 mA: fällt das Signal darunter oder auf null, liegt kein Messwert null vor, sondern ein Fehler – ein Leitungsbruch ist so erkennbar.
Dazu kommt die Anschlussseite. 4–20 mA nehmen praktisch alle Steuerungen direkt an, ein zusätzlicher Messverstärker im Schaltschrank entfällt. Wo doch eine externe Auswertung gebraucht wird, etwa zur Anzeige oder zur Summenbildung, führen wir sie unter Messelektronik. Für sicherheitsgerichtete Anwendungen mit zwei unabhängigen Kanälen sehen Sie sich Wägezellen SIL / PL an.
Der Weg zur Sonderlösung
Der KMB 130 Rev E ist eine kundenspezifische Sonderlösung, die inzwischen in Serie läuft. Bolzen dieser Art sind selten Katalogware: Durchmesser, Länge, Lage der Messebenen und Krafteinleitung ergeben sich aus dem Bauteil, das ersetzt wird. Die Federkörper zerspanen wir im Haus, was Änderungen zwischen Prototyp und Serie beherrschbar macht – dazu unser Beitrag CNC-Fertigung im Haus. Den Ablauf einer Sonderausführung beschreibt die Seite Kundenspezifische Kraftaufnehmer, die abschließende Prüfung der Beitrag ISO 17025 Kalibrierung: der Ablauf.
Genauigkeitsklasse, Übersprechen zwischen den Achsen, Temperaturbereich und Steckerbauform legen wir je Anwendung fest. Sagen Sie uns, welcher Bolzen ersetzt werden soll, welche Lasten in welchen Richtungen auftreten und welche Steuerung die Signale übernimmt. Schreiben Sie an office@octogon.org, rufen Sie +43 676 3628453 oder nutzen Sie unser Kontaktformular.
