Dehnungsaufnehmer messen kleinste Dehnungen im Rahmen von Maschinen und in der Konstruktion von Bauwerken. Sie bestehen aus einem Stahlträger mit einer dünnen Membrane, auf welchen Dehnmessstreifen aufgeklebt sind. Werden die Dehnungsaufnehmer kraftschlüssig mit dem Rahmen oder einer tragenden Konstruktion verschraubt, übertragen sich die Dehnungen auf den Dehnungsaufnehmer. Über die aufgeklebten Dehnmessstreifen, welche in einer Brückenschaltung installiert sind, können die Dehnungen mit einer hohen Linearität in ein elektrisches Signal (z.B. 0-10 V, 4-20 mA) umgewandelt werden. Kleinste Dehnungen können so direkt in die Prozesskraft umskaliert werden.
Während Dehnungssensoren im Kraftnebenschluss installiert werden, finden Kraftsensoren ihre Anwendung direkt im Kraftfluss. Das heisst die Kraftsensoren werden so installiert, dass die Prozesskraft unmittelbar auf den Sensor einwirkt.
Wo werden Dehnungsaufnehmer angewendet?
Dehnungsaufnehmer eignen sich nicht nur für die eigentliche Ermittlung von mechanischen Belastungen, vielmehr sind sie in der Lage über das Messen von Spannungen und Verformungen in Maschinenbauteilen und Bauwerken die auftretenden Kräfte und Gewichte zu bestimmen. Über die gemessenen Dehnungen lassen sich somit Kräfte und Lasten zuverlässig messen. Im Vergleich zur direkten Last- und Kraftmessung eignen sich Dehnungsaufnehmer ideal wenn eine direkte Kraftmessung über Kraftsensoren aus baulichen Gründen nicht möglich ist oder wenn eine bestehende Anlage nachgerüstet werden soll.
Dehnungsaufnehmer sind für folgende Anwendungsfälle geeignet:
Wie werden Dehnungsaufnehmer montiert?
Dehnungsaufnehmer werden für einen dauerhaften Betrieb fest auf der Messstelle verschraubt. Dadurch entsteht eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Dehnungsaufnehmer und dem zu messenden Maschinenbauteil. Mittels dieser kraftschlüssigen Verbindung wird die Dehnung welche das Maschinenbauteil erfährt direkt auf den Dehnungssensor übertragen und kann so zuverlässig gemessen werden.
Im Grunde genommen arbeitet ein Dehnungsaufnehmer wie Dehnmessstreifen, welche auf das zu messende Bauteil appliziert werden. Im Vergleich zu verklebten Dehnmessstreifen sind Dehnungsaufnehmer aufgrund Ihrer Bauweise jedoch deutlich robuster und mit Ihrem standardisiertem Spannungs- oder Stromausgangssignal einfach an bestehende Steuerungen anschliessbar. Durch die einfache Verschraubung entfällt für den Anwender zudem das mühsame und fehlerbehaftete Applizieren der Dehnmessstreifen.
Für die Montage sind lediglich die Bohrungen für das Verschrauben der Dehnungsaufnehmer vorzubereiten. Hierbei stehen Varianten mit vier M6-Schrauben und zwei M8-Schrauben zur Verfügung welche passend zu den Platzverhältnissen gewählt werden können. Für das Vorbereiten der Bohrungen bietet X-SENSORS einfache Bohrlehren an.
Wie sind Dehnungsaufnehmer aufgebaut?
Dehnungsaufnehmer bestehen aus einem Stahlkörper, welche die Dehnung zwischen den Aufschraubflächen konzentrieren. An dieser Messstelle werden resistive Dehnmessstreifen verklebt, welche die Dehnungen über eine Brückenschaltung in ein elektrisches Signal umwandeln. Je nach Ausführung wird das Signal mittels einem integrierten Brückenverstärker als Spannungs- oder Stromausgangssignal verstärkt um als gängiges Industrie-Einheitssignal (z.B. 0-10 V oder 4-20 mA) auf ein Anzeigegerät oder eine Steuerung übergeben zu werden.
Aufgrund dem robusten Stahlgehäuse und der vergossenen Elektronik sind die Dehnungsaufnehmer auch in rauen Umgebungsbedingungen zuverlässig einsetzbar.
Wie werden Dehnungsaufnehmer eingesetzt?
Dehnungsaufnehmer werden im Maschinenbau in der Regel im Kraftnebenfluss montiert. Am Beispiel einer Presse bedeutet dies dass die Kraft nicht im direkten Kraftfluss der Presse selbst, sondern über die winzigen Strukturverformungen am Rahmen der Presse bestimmt wird. Aufgrund der indirekten Kraftmessung muss somit immer eine Kalibrierung der Kraft in der Anwendung erfolgen. Dies bedeutet dass sowohl der Anfangs- als auch der Endpunkt dem Dehnungsaufnehmer eingelernt werden muss, damit die Messwerte in die entsprechende Einheit umgerechnet werden können.
Die folgende Abbildung veranschaulicht die Installation eines Dehnungsaufnehmers zur Messung der Kräfte an einer Presse. Im Vergleich zur direkten Kraftmessung im Kraftfluss wird der platzsparende Aufbau ausserhalb des Arbeitsraumes am Rahmen der Presse ersichtlich.
Im Vergleich zur direkten Kraftmessung über eine Lastmessdose ergibt sich für die Applikation eines Dehnungsaufnehmers aufgrund dem Kalibrieren ein erhöhter Einrichtungsaufwand. Jedoch hat ein Dehnungsaufnehmer den entscheidenden Vorteil dass er einfach in bestehende Strukturen integriert werden kann. So ist es zum Beispiel bei der Aufrüstung von alten Pressen aus Platzgründen nicht immer möglich Kraftmessdosen direkt im Kraftfluss zu platzieren. Oder die Applikation von Kraftmessdosen wäre mit einem sehr hohen Aufwand verbunden, wie es beispielsweise bei der nachträglichen Ausrüstung einer Silo-Gewichtsmessung mit Kraftmessdosen unterhalb der tonnenschweren Silokonstruktion der Fall sein würde.
Was sind die Auswahlkriterien für einen Dehnungsaufnehmer?
Wie können wir Ihnen weiterhelfen?
X-Sensors ist auf dem Gebiet der Dehnungsaufnehmer breit aufgestellt und verfügt über viel Erfahrung in zyklischen und statischen Anwendungen. Unser Portfolio der Dehnungsaufnehmer zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus:
Basierend auf unserem Standard-Portfolio bieten wir Ihnen zudem ausgeklügelte Mechanismen für anspruchsvolle Anwendungen:
Um zuverlässige Messresultate zu erhalten ist es oft unausweichlich eigens die Dehnungsaufnehmer auf die spezifischen Anforderungen anzupassen, um dem Umfeld und der Messaufgabe bestmöglich gerecht zu werden. X-SENSORS kann auf dem Gebiet für spezifische Dehnungsaufnehmer einen grossen Erfahrungsschatz vorweisen und freut sich auf jede neue Herausforderung. Sprechen Sie uns an!
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