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Aufbau von 3D Kraftsensoren

Mit den 3D Kraftsensoren der ME-Meßsysteme GmbH ist es möglich, die Kräfte in den drei Richtungen des Raums (x, y, z) zu messen. Die 3D Sensoren sind mit Dehnungsmessstreifen (DMS) Vollbrücken ausgestattet. Die Signale der DMS Vollbrücken entsprechen dabei jeweils einer Kraftkomponente in x- / y- und z-Richtung.

Federgelenk-Führung

Der Verformungskörper des 3D Kraftsensors ist dabei so aufgebaut, dass er in 3 zueinander senkrechten Orientierungen eine Federgelenk-Führung besitzt, welche mit Dehnungsmessstreifen bestückt. Durch die Federgelenk-Führungen und durch die Anordnung und Verschaltung der Dehnungsmessstreifen erreicht man eine Vektorzerlegung des einwirkenden Kraftvektors auf die drei Achsen des Kraftsensors.

Die Vektorzerlegung geschieht also mechanisch, durch drei orthogonal angeordnete Federgelenkführungen, und zusätzlich durch die Anordnung der der Dehnungsmessstreifen in der Wheatstonschen Brücke, so dass verbleibende Querkräfte und Momente auch elektrisch/ schaltungstechnisch kompensiert werden. 3D Kraftsensoren nach diesem Prinzip sind Konstruktion überlegen, die z.B. aus 1D Kraftsensoren mit separaten Kugel oder Gleit-Geradführungen gebildet werden.

3D Kraftsensor K3D40

Beim 3D Kraftsensor K3D40 sind drei "Doppelbalken" in Serie montiert. Der Doppelbalken ist eine Parallelogrammführung, die mit Festkörpergelenken realisiert wird.

Kompakte Abmessungen, größtmögliche Steifigkeit und Robustheit werden dadurch erreicht, dass die einzelnen Sensorelemente aus einem Stück gefräst werden, und somit nicht extra montiert werden müssen.

Das Design wird weltweit kopiert, das Original stammt von ME-Meßsysteme.

Die Sensoren K3D40 und K3D35 sind in der Bauart einer "offenen" Serienschaltung von Doppelbalken aufgebaut. Bei dieser "Linien-Bauart" wird jede Messachse an das Ende der vorangehenden Messachse montiert wird. Daher eignet sich diese Konstruktion nur für kleinere Kräfte, bis ca. 100 N.

K3D60a

Beim 3D Kraftsensor K3D60a handelt es sich wie beim K3D40 um eine Serienschaltung. Die geschlossene "Kasten-Bauart" verleiht dem Sensor eine höhere Steifigkeit im Vergleich zu einer offenen "Linien-Bauart".

Die ME-Meßsysteme GmbH verfügt über ein großes Sortiment an Sensoren in dieser Bauart, von 10 N bis 500 kN.

K3A155

Eine oft verwendetes Design für 3D Sensoren ist das 4-Säulen Design. Durch die Variantion Länge, und Querschnittsfläche der Säulen und durch die Variantion des Sensor-Durchmessers lassen sich Steifigkeiten und somit die Messbereiche für verschiedene Lastfälle anpassen.

Wir sind bereit zu helfen