Eine Wägezelle wandelt Gewicht in ein elektrisches Signal um, indem sie Dehnungsmessstreifen verwendet, die auf einem elastischen Federkörper angebracht sind.
Wägezellen messen Kraft oder Gewicht, indem sie die mechanische Eingangskraft in ein elektrisches Ausgangssignal umwandeln. Dazu werden Dehnungsmessstreifen verwendet, die sich auf dem Federkörper der Wägezelle angebracht bzw. appliziert sind. Unter Last verformen sich die Dehnungsmessstreifen zusammen mit dem Federkörper der Wägezelle. Durch eine der Last proportionalen Widerstandsänderung des Dehnungsmessstreifens erhält man ein Messsignal, meist in mV/V.
Der Federkörper besteht in den meisten Fällen aus Stahl oder Aluminium – Materialien, die gleichzeitig robust und minimal elastisch sind. In der Regel werden dabei geringe Nennlasten auf Aluminium und sehr hohe Nennlasten aus Edelstahl gefertigt. Bei Wägezellen aus Edelstahl verwenden wir bei octogon überwiegend 17-4 PH bzw. 1.4542. Bei bestimmten Anwendungen ist der verfügbare Bauraum stark eingeschränkt, sodass - häufige bei sogenannten Last- bzw. Kraftmessbolzen - nur ein sehr geringer Durchmesser realisiert werden kann. Kann dieser nicht erhöht werden, muss auf einen besonders hochfesten Stahl zurückgegriffen werden.
Wägezellen sind vielseitig einsetzbare, robuste Sensoren, die präzise Messergebnisse liefern. Je nach Anwendungsfall können Design und Material der Zellen angepasst werden, um die gewünschte Messung durchführen zu können und den Belastungen oder besonderen Ansprüchen gerecht zu werden.
Die passende Wägezelle für die jeweilige Anwendung
Um präzise Messergebnisse zu gewährleisten, ist die Auswahl der passenden Wägezelle entscheidend – je nach Einbausituation, Belastung und Umgebungsbedingungen. Die Auswahl der passenden Wägezelle erfordert spezielles Know-how und vor allem viel Erfahrung. Angesichts der großen Vielfalt an Bauformen, Messbereichen und Einsatzmöglichkeiten ist fachliche Erfahrung entscheidend, um die optimale Lösung für Ihre Anwendung zu finden. Gerne unterstützen wir Sie hierbei, um gemeinsam eine geeignete Lösung zu finden.
Die gängigsten Wägezellen Typen kurz dargestellt:
- Plattform-Wägezellen, werden meist - wie der Name schon sagt - unter Plattformen verwendet, welche von Oben mit einem Gewicht belastet werden
- Biegestab-Wägezellen, findet man überwiegend unterhalb von Stahlkonstruktionen. Häufig werden 3 oder 4 Stück in derselben Konstruktion verbaut, auf denen sich das Gewicht aufteilt
- Druckkraft-Wägezelle, kommen häufig zum Einsatz, wenn eine Konstruktion von oben mit Gewicht beaufschlagt wird – z. B. durch Material, Maschinenkomponenten oder dynamische Lasten. Die Wägezellen erfassen die vertikalen Kräfte und ermöglichen eine exakte Erfassung des Gesamtgewichts sowie eine Lastverteilungskontrolle über alle Messpunkte hinweg
- Zuglast-Wägezellen, hierbei werden ein oder mehrere Gewichte werden an Wägezellen aufgehängt, wodurch die entstehenden Zugkräfte erfasst und zur Gewichtsmessung genutzt werden, z. B. bei Big-Bag-Waagen
Wichtige Einflussfaktoren bei Wägezellen
Die Umgebung - in der eine Wägezelle verwendet wird - spielt eine entscheidende Rolle für das Messergebnis. Hierbei gibt es unzählige Faktoren bzw. Umstände, die berücksichtigt werden können. Im Folgenden soll auf die beiden häufigsten sowie wichtigsten eingegangen werden:
Umgebungstemperatur bzw. Temperatur im Allgemeinen
Jedes Material reagiert auf Temperaturänderungen – es dehnt sich bei Wärme aus und zieht sich bei Kälte zusammen. Das betrifft auch die Wägezellen und insbesondere die Dehnungsmessstreifen (DMS), die auf dem Federkörper angebracht/appliziert sind. Durch diese temperaturbedingten Veränderungen ändert sich auch der elektrische Widerstand der DMS – was die Messergebnisse beeinflussen könnte.
Damit Wägezellen dennoch weltweit unter unterschiedlichsten Temperaturbedingungen zuverlässige und präzise Ergebnisse liefern, werden sie mit einer speziellen Temperaturkompensation ausgestattet. Diese gleicht temperaturbedingte Einflüsse auf das Messsignal aus – für exakte Gewichtsmessung, unabhängig von der Umgebungstemperatur. Häufig erfordert es eine Anwendung - z.B. im Bereich eines Stahlwerkes - dass Wägezellen deutlich höheren Temperaturen standhalten. Wir bieten unseren Kunden daher an, kundenspezifische Wägezellen für Hochtemperatur-Anwendungen zu fertigen bis zu einer Umgebungstemperatur von 250 °C.
Seitenkräfte oder parasitäre Kräfte
Je nach technischer Umgebung – etwa bei der Behälterverwiegung, Silo-Verwiegung oder in einer Fließbandwaage – können neben der eigentlichen Gewichtskraft auch unerwünschte zusätzliche Belastungen auf die Wägezelle einwirken. Solche „parasitären Kräfte“ - häufig sind es Seitenkräfte - entstehen, wenn die Wägezelle nicht nur in der vorgesehenen Hauptrichtung, sondern auch seitlich, von unten oder in anderen Achsen belastet wird.
Da Wägezellen speziell für eine definierte Kraftaufnahme konzipiert sind, können diese seitlichen oder ungerichteten Kräfte zu ungenauen oder falschen Messergebnissen führen.
Um dies zu vermeiden, ist beim Einbau besonders darauf zu achten, dass möglichst keine parasitären Kräfte auf die Messkette wirken. Wir bieten unseren Kunden daher an, Ihre jeweiligen Anwendungen bzw. Einbauumgebungen zu prüfen, um Verfälschungen des Messergebnisses durch derartige Einflüsse zu vermeiden.
Unsere Wägezellen-Einbauteile und Wägemodule sind genau dafür entwickelt - Sie unterstützen Anwender dabei, parasitäre Kräfte bzw. Seitenkräfte zu minimieren – und damit die Messgenauigkeit nachhaltig zu verbessern.
Wägezellen im Feldeinsatz
Mehr als nur Waagen: Vielfältige Anwendungen von Wägezellen
Natürlich werden Wägezellen häufig in klassischen Waagen eingesetzt – doch ihr Einsatzspektrum ist deutlich breiter. Ein Beispiel sind Abfüllanlagen: Hier befindet sich unter jeder Flasche oder Dose eine Wägezelle, die exakt misst, wann die gewünschte Füllmenge erreicht ist. Auch in Sortieranlagen, etwa in der Lebensmittelindustrie, kommen Wägezellen zum Einsatz – zum Beispiel bei der automatischen Portionierung von Süßwaren, Kartoffeln oder Nüssen. Die Produkte werden so verteilt, dass jede Verpackung exakt das gleiche Gewicht enthält.
Ob in der Verpackungstechnik, der Prozessindustrie oder im Maschinen- und Anlagenbau – Wägezellen sorgen überall dort für Präzision und Prozesssicherheit, wo Gewicht eine Rolle spielt.
Genauigkeit entscheidet – unabhängig von der Anwendung
Ganz gleich, in welcher Anwendung eine Wägezelle eingesetzt wird – die Messgenauigkeit ist entscheidend für die Qualität und Zuverlässigkeit des gesamten Prozesses. Wägezellen sind in verschiedenen Nennlasten erhältlich. Die Nennlast bezeichnet dabei die maximal vorgesehene Belastung, für die die Wägezelle konstruiert ist.
Zudem werden Wägezellen in unterschiedliche Genauigkeitsklassen eingeteilt. Mit der bewährten DMS-Technologie (Dehnungsmessstreifen) erreichen unsere Sensoren überwiegend die Genauigkeitsklassen C und D, die für viele industrielle Anwendungen vollkommen ausreichend sind. Für Anwendungen mit besonders hohen Anforderungen – etwa Präzisionswaagen oder eichpflichtige Systeme – kommen DMS-Wägezellen mit elektronischer Korrektur zum Einsatz, um auch in höheren Genauigkeitsklassen optimale Ergebnisse zu erzielen.
Die Verwiegung von Waren ist streng reguliert – insbesondere, wenn die Gewichtserfassung kaufmännischen, medizinischen oder rechtlich relevanten Zwecken dient. Je nach Art und Wert des Produkts gelten unterschiedliche Anforderungen an die Genauigkeitsklasse der eingesetzten Wägezelle:
- Güter mit geringerem Wert – etwa Sand, Kies oder Schüttgut – dürfen mit Wägezellen der Genauigkeitsklasse D verwogen werden. Hier steht die robuste, wirtschaftliche Lösung im Vordergrund
- Für Konsumgüter wie Fleisch, Obst oder Gemüse ist die Genauigkeitsklasse C vorgeschrieben. Sie stellt bereits hohe Anforderungen an das eingesetzte Wägesystem
- In sensiblen Bereichen wie der Pharmaindustrie sind die höchsten Klassen A oder B erforderlich – hier ist maximale Präzision entscheidend
- Auch in technischen Anwendungen wie dem Maschinenbau oder bei Baustoffwaagen für Zusatzstoffe ist Genauigkeitsklasse C üblich und notwendig
Diese Anforderungen folgen internationalen Normen wie der OIML R60, die genaue Grenzwerte vorgibt. Besonders in den höheren Genauigkeitsklassen dürfen die Messabweichungen nur wenige millionstel Anteile des Nennmessbereichs betragen – also parts per million (ppm). Das stellt die Entwicklung und Fertigung moderner Wägezellen vor erhebliche technische Herausforderungen – denen wir mit präziser Fertigung, hochwertigen Materialien und intelligenter Signalverarbeitung begegnen.
Justage, Kalibrierung und Eichung – für verlässliche Messergebnisse vor Ort
Damit eine Wägezelle im realen Einsatz auch zuverlässig und genau misst, reicht die Werksjustierung allein oft nicht aus. In der Praxis wird die Wägezelle daher nicht nur im Werk kalibriert, sondern in vielen Fällen zusätzlich am Einsatzort geeicht. Bei der Kalibrierung und Eichung wird die Wägezelle mit bekannten Referenzgewichten belastet. Zeigt die Wägezelle bei einem aufgelegten Kilogramm auch tatsächlich 1.000 g an – und nicht etwa 857 g –, erfüllt sie die Anforderungen der jeweiligen Genauigkeitsklasse.
Solche Prüfungen sind essenziell, um die Messgenauigkeit sicherzustellen und gleichzeitig mögliche Fehlerquellen zu erkennen – wie z. B. parasitäre Kräfte, die durch fehlerhaften Einbau oder ungünstige Einflüsse von außen entstehen können. Nur durch diese sorgfältige Überprüfung kann gewährleistet werden, dass die Wägezelle im laufenden Betrieb verlässliche und reproduzierbare Ergebnisse liefert – unabhängig von Umgebungseinflüssen oder Einbausituation. Wir unterstützen Sie bei dieser Herausforderung mit unserer standardmäßig durchgeführten hochgenauen Werkskalibrierung und bieten Ihnen darüber hinaus auch eine Kalibrierung nach DIN EN ISO/IEC 17025 an.
Haben Sie Interesse an unseren Produkten bzw. Dienstleistungen? Kontaktieren Sie uns und wir finden gemeinsam eine Lösung für Ihre messtechnische Herausforderung.
