Interview | Industrielle Kraftmessung im Wandel mit Dehnungsaufnehmern von HBK

Thomas Kleckers

Produkt- und Applikationsmanager HBK

Im Interview sprechen wir mit Thomas Kleckers, Produktmanager bei HBK, über die neuesten Entwicklungen bei Dehnungsaufnehmern und deren Vorteile gegenüber herkömmlichen Kraftaufnehmern in industriellen Anwendungen.

Mit jahrelanger Erfahrung in der Kraftmesstechnik gibt Thomas wertvolle Einblicke in das Design und die Funktionsweise der Dehnungsaufnehmer von HBK, wie z. B. des SLH700. Er erklärt, wie diese Innovationen kritische Sektoren wie die Strukturüberwachung und die Messung schwerer Lasten verändern. Durch sein Fachwissen gewinnen wir ein tieferes Verständnis dafür, wie diese Technologien die Genauigkeit erhöhen, Installationen vereinfachen und Kosten in anspruchsvollen Industrieumgebungen senken können.

Was ist das Funktionsprinzip von Dehnungsaufnehmern?

Dehnungsaufnehmer funktionieren, indem sie die Verformung eines Objekts unter einer einwirkenden Kraft erfassen. Bei HBK bieten wir zwei Haupttechnologien an: CSW piezoelektrische Dehnungsaufnehmer und SLH DMS-Aufnehmer.

Insbesondere die SLH-Sensoren verwenden eine Vollbrücken-DMS-Schaltung, wodurch sie mit einer Vielzahl von Standard-Brückenverstärkern kompatibel sind, was die Integration in bestehende Systeme sehr einfach und flexibel macht. Der SLH-Sensor wurde mit dem Fokus auf einfache Installation und Langlebigkeit entwickelt und ist aus Edelstahl gefertigt, der eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Eignung für raue Industrieumgebungen bietet. Darüber hinaus ist er hermetisch abgedichtet und bietet so einen optimalen Schutz für die Dehnungsmessstreifen gegen Feuchtigkeit und Verunreinigungen und erreicht die Schutzart IP68. Dieses Schutzniveau ist entscheidend für Umgebungen, in denen Sensoren extremen Bedingungen wie Staub, Wasser oder erheblichen Temperaturschwankungen ausgesetzt sind.

Schließlich minimiert das Design des Federkörpers das Anschließen von Kräften und gewährleistet hochpräzise Messungen mit doppelt so hoher Empfindlichkeit wie herkömmliche geklebte Dehnungsmessstreifen. Dies ermöglicht es, sehr geringe Kräfte oder subtile Schwankungen mit entsprechender Präzision zu erfassen. Verstärkte Versionen mit Strom- oder Spannungsausgängen vereinfachen den Messprozess weiter und reduzieren die Kosten für zusätzliche Geräte.

In welchen Fällen würden Sie die Verwendung von Dehnungsaufnehmern anstelle von Kraftaufnehmern empfehlen?

Dehnungsaufnehmer eignen sich besonders gut für Anwendungen, bei denen sehr hohe Kräfte oder Gewichte gemessen werden müssen, oft in anspruchsvollen Umgebungen. So sind sie beispielsweise bei der Messung von Presskräften im Meganewton-Bereich unverzichtbar. Ihre Robustheit und Beständigkeit gegen extreme Bedingungen machen sie ideal für Installationen im Freien, wie z. B. zum Messen von Gewichten an Silos. Dehnungsaufnehmer eignen sich hervorragend für raue Industrieumgebungen und liefern auch in komplexen Konfigurationen zuverlässige Messungen. Sie sind besonders praktisch in Situationen, in denen die Integration einer Wägezelle in das Maschinendesign schwierig oder unmöglich ist. Die Installation ist einfach und erfordert lediglich, dass der Aufnehmer auf eine geeignete Oberfläche geschraubt wird, was eine schnelle Implementierung ohne größere Änderungen an der Infrastruktur ermöglicht. Eine Kalibrierung nach der Installation ist erforderlich, wenn quantitative Messungen erforderlich sind.

Dehnungsaufnehmer eignen sich besonders gut für Anwendungen, bei denen sehr hohe Kräfte oder Gewichte gemessen werden müssen, oft in schwierigen Umgebungen. Sie sind zum Beispiel unverzichtbar bei der Messung von Pressenkräften im Meganewton-Bereich.

Mit welchen Eigenschaften eignet sich der SLH700 ideal für Anwendungen wie die Strukturüberwachung und das Wiegen von Silos?

Der SLH700 zeichnet sich aufgrund seines robusten und auf Langlebigkeit ausgerichteten Designs durch Anwendungen wie Strukturüberwachung und Siloverwiegung aus. Die Schutzart IP68 gewährleistet den Betrieb unter sehr rauen Bedingungen, einschließlich Wasser, Staub und extremen Temperaturen. Die hermetische Abdichtung isoliert die internen Dehnungsmessstreifen vollständig von externen Elementen, verlängert die Lebensdauer des Sensors und gewährleistet eine zuverlässige Langzeitleistung. Er ist aus Edelstahl gefertigt – ein bevorzugtes Material in rauen Industrieumgebungen. Darüber hinaus ist das Kabel so konzipiert, dass es den meisten industriellen Flüssigkeiten standhält und zusätzlichen Schutz vor chemischen Einflüssen bietet. Diese Kombination aus langlebigen Materialien und robustem Design macht den SLH700 zur idealen Wahl für Anwendungen, bei denen Langlebigkeit und Präzision entscheidend sind.

Der SLH700 wird sowohl mit als auch ohne integrierten Verstärker angeboten. Wann würden Sie empfehlen, den SLH700 mit einem integrierten Verstärker und wann ohne zu verwenden?

Die Verwendung des SLH700 mit einem integrierten Verstärker ist oft die beste Lösung, da sie die Installation vereinfacht und die Kosten senkt. Durch die Bereitstellung eines direkten, nutzbaren Signalausgangs (in Strom oder Spannung) werden keine zusätzlichen externen Verstärker benötigt, die das System verkomplizieren können. Dies macht es besonders vorteilhaft für Installationen, bei denen Einfachheit und Effizienz im Vordergrund stehen. Für spezielle Anwendungen wie die Presskraftüberwachung, bei der mehrere Sensoren parallel eingesetzt werden müssen, ist jedoch die Version ohne integrierten Verstärker (passive Version) besser geeignet. Der Eingangswiderstand von 1000 Ohm ermöglicht die Parallelschaltung mehrerer Sensoren, was bei dieser Art von Anwendung unerlässlich ist.

Wie unterscheidet sich der SLH700 von anderen Dehnungssensoren für Kraftmessungen?

Der SLH700 zeichnet sich durch mehrere technische Merkmale aus, die ihn einzigartig machen. Einer der Hauptunterschiede ist die geringe Steifigkeit, die zu einer minimalen Kraftverschiebung führt. Dadurch wird der Einfluss des Sensors auf die Messung extrem reduziert, was bei Anwendungen, die eine hohe Präzision erfordern, insbesondere bei relativ geringen Kräften, von entscheidender Bedeutung ist. Darüber hinaus ermöglicht sein robustes und hermetisch abgedichtetes Design einen zuverlässigen Betrieb in anspruchsvollen Umgebungen, in denen andere Sensoren ausfallen könnten. Der SLH700 ist außerdem für eine einfache Installation ausgelegt und erfordert nur zwei Schrauben, was sowohl den Zeitaufwand als auch die Kosten für die Systemintegration reduziert. Diese Eigenschaften machen ihn zu einem vielseitigen Sensor, der sich ideal für eine Vielzahl von industriellen Anwendungen eignet.