6-Achsen-Kraftmessdosen 101

Erweiterte Leistungsmerkmale von Mehrachsensensoren

Für den technischen Anwender definiert sich der Nutzen eines 6-Achsen-Sensors durch seine Robustheit und Präzision unter nichtaxialen Belastungsbedingungen.

• Zulässige Momente und Exzentrizität: Mehrachsensensoren sind ausdrücklich für die maximale Biege- oder Torsionskraft ausgelegt, die sie ohne strukturellen Schaden aushalten können. Dies ist entscheidend, wenn die primäre Kraft außermittig angreift und ein Moment erzeugt, das ein herkömmlicher Einachssensor weder überleben noch genau messen könnte.
• Temperaturstabilität: Fortschrittliche Sensoren umfassen eine Kompensation sowohl für den Nullpunkteffekt als auch für den Ausgangseffekt, um sicherzustellen, dass Temperaturschwankungen weder die Basislinie noch die Messempfindlichkeit im kompensierten Bereich verschieben.
• Hohe Steifigkeit und geringe Durchbiegung: Um die Genauigkeit des Prüfmodells zu erhalten, sind diese Sensoren für minimale Verformung ausgelegt. Diese Steifigkeit ist bei Hochfrequenzanwendungen wie Schwingungsprüfung und robotischer Haptik entscheidend.

TIPP: Verwenden Sie das Interface 6-Achsen-Kraftmessdosen-Cheat-Sheet, um weitere Begriffe, Abkürzungen sowie mechanische und elektrische Definitionen für diese fortschrittlichen Sensoren kennenzulernen.

Strategische Anwendungen in komplexen Systemen

Der Wechsel von der Einachsmessung zur 6-Achsen-Messung wird durch die Notwendigkeit angetrieben, undokumentierte Belastungen zu erfassen, die in realen Umgebungen auftreten. Verschiedene Branchen nutzen diese Sensoren, um spezifische mechanische Hürden zu überwinden.

Luft- und Raumfahrt sowie Verteidigung – Strukturvalidierung

Luft- und Raumfahrtingenieure stehen vor der Herausforderung, Reaktionskräfte an Steuerflächen oder Triebwerkshalterungen zu quantifizieren, bei denen aerodynamische Lasten gleichzeitig Auftrieb, Widerstand und Nickmomente erzeugen. Eine wesentliche Hürde in diesen Umgebungen sind exzentrische Lasten, die Messfehler verursachen oder herkömmliche Sensoren beschädigen können. Durch den Einsatz einer 6-Achsen-Kraftmessdose können Teams das vollständige strukturelle Ermüdungsprofil erfassen. Dieses konsolidierte Messsignal ermöglicht erfolgreichere Ermüdungsprüfungen und ein umfassenderes Bild davon, wie eine Flugzeugzelle auf unregelmäßige, multidirektionale Windlasten reagiert – ohne eine komplexe Anordnung separater Sensoren. Lesen Sie mehr über die Windkanalanwendung mit 6-Achsen-Kraftmessdosen.

Robotik und chirurgische Präzision

In der medizinischen Forschung und in der fortschrittlichen Robotik besteht die primäre Herausforderung in der sicheren Mensch-Roboter-Interaktion. Ein robotischer Chirurgiearm muss präzisen Druck ausüben und dabei laterale Scherkräfte vermeiden, die Gewebe schädigen könnten. Der Vorteil der Integration eines 6-Achsen-Sensors in das Roboterhandgelenk liegt in der Bereitstellung von Echtzeit-Haptik-Feedback. Dadurch kann das System die exakt erforderliche Kraft und Ausrichtung für sensible Aufgaben erfassen. Digitalisierte Sensorinformationen ermöglichen Fernüberwachung und erweiterte Analysen, sodass der Roboter Leistungs- und Zuverlässigkeitsschwellenwerte einhält, die mit herkömmlichen, richtungsbeschränkten Sensoren nicht verfolgbar wären.

Automotive-Leistung und -Sicherheit

Hersteller von Automobilelektronik und Fahrwerkskomponenten stehen vor der Herausforderung, zu messen, wie eine Fahrwerksverbindung auf Hochgeschwindigkeitskurvenfahrten oder plötzliche Stöße reagiert. Standardprüfungen berücksichtigen häufig nicht die Torsionsverdrehung an der Radnabe beim Bremsen. Die 6-Achsen-Kraftmessdose ermöglicht die Quantifizierung dieser Reaktionskräfte am Prüfkörper auf der nicht messenden Seite. Diese Datentiefe erlaubt es Herstellern, Rückrufe auf sehr spezifische Produktionskriterien zu beschränken, da die genauen Lasten auf Systemebene verstanden werden. Kleinere Sensoren mit digitalen Ausgängen lassen sich leichter dauerhaft in Prüfmaschinen integrieren und bieten eine kosteneffiziente Möglichkeit, Daten für künftige Vorhersageanalysen zu erfassen. Lesen Sie mehr über die Sitzprüfmaschine.

Systemintegration mit dem BX8

Während 6-Achsen-Sensoren rohe Analogdaten liefern, macht die Komplexität der Matrixmathematik eine leistungsstarke Datenerfassung unerlässlich. Ein 8-Kanal-Verstärker wie der BX8 wird für diese Konfigurationen dringend empfohlen. Er führt die Matrixberechnungen intern durch und vereinfacht so die Systemimplementierung. Der digitalisierte Ausgang kann über USB überwacht oder über Protokolle wie EtherCAT, CAN oder Ethernet in größere Steuerungssysteme integriert werden, wodurch ein Echtzeit-Hochpräzisions-Einblick in den mechanischen Zustand des Systems ermöglicht wird.

Das 6A Series BX8 System bietet das komplette Paket für eine schnelle Integration von Mehrachsenmessungen. Das System umfasst:

• 6-Achsen-Kraftmessdosen der A-Serie (Standardkapazität):
  • 6-Achsen – Kraft und Drehmoment in allen sechs Achsen
  • Kapazitäten: Kraft N(lbf)/Drehmoment Nm(lbf-in) 50(11,2)/1(8,85) bis 100K(22,48K)/10K(88,51K)
  • Kompakte Bauform
  • Kraft- und Momentenwerte MÜSSEN mit der mitgelieferten 36-Term-Koeffizientenmatrix berechnet werden
  • Geringes Übersprechen
  • Temperaturkompensiert
  • Optionaler BX8-Verstärker und Software für die Kraft- und Momentenwertberechnung
• BX8-AS BlueDAQ Series Datenerfassungssystem:
  • 8-Kanal-synchronisierte Abtastung
  • Interne Berechnung der Achslastwerte für 6-Achsen-Sensoren
  • Aktive Skalierung der Analogausgänge gemäß interner Berechnungen
  • ±5V, ±10V, 4-20mA und 0-20 mA Ausgänge
  • 48K Samples/Sek./Kanal
  • 24-Bit interne Auflösung
  • Inkl. Grafik- und Protokollierungssoftware
  • EtherCat- und CANbus/CANopen-Optionen

Erfahren Sie mehr über Systemintegrationsüberlegungen und Montagetipps für 6-Achsen-Kraftmessdosen im folgenden Webinar zu Mehrachsen- und Messtechnik:

Der Mehrwert mehrdimensionaler Intelligenz

Das Beherrschen der Grundlagen von 6-Achsen-Kraftmessdosen ist eine Voraussetzung für datenintensive Bewertungen und Prüfanalysen im modernen Maschinenbau. Durch die Überwindung der Grenzen der Einzelpunktmessung können Fachleute versteckte Systemspannungen identifizieren, parasitäres Übersprechen berücksichtigen und komplexe digitale Modelle mit physischer Realität validieren.

Dieser Beitrag zur 101-Serie dient als technische Brücke von der grundlegenden Kraftmessung zur vollständigen Vektoranalyse und befähigt Ingenieure, ihre Prüfkonfigurationen zu konsolidieren und gleichzeitig die Tiefe ihrer Diagnosedaten erheblich zu erweitern.