Kraftmessdosen sind der Kraftmultiplikator in Präzisionsgreifanwendungen
Hinter dem scheinbar intuitiven Akt des Greifens eines Objekts verbirgt sich ein komplexes Zusammenspiel von Kräften, das bei ungenauer Messung zu katastrophalen Ausfällen und erheblichen Sicherheitsrisiken in zahlreichen industriellen und medizinischen Anwendungen führen kann.
Von der zarten Berührung eines empfindlichen Halbleiters bis hin zur immensen Kraft, die zum Sichern eines schweren Bauträgers erforderlich ist, ist eine genaue Quantifizierung des Greifdrucks und der vom Endeffektor erzeugten Kräfte nicht nur vorteilhaft, sondern ein absolutes technisches Erfordernis. Die Folgen einer unzureichenden Kraftmessung gehen über bloße Ineffizienz hinaus und umfassen vernichtende Statistiken in Bezug auf Materialschäden, Betriebsausfälle und, was am kritischsten ist, können zu Sicherheitsproblemen führen.
Kraftmesszellen von Interface verfügen über verschiedene Kapazitäten und Fähigkeiten, die für die Verbesserung von Greiflösungen in vielen Branchen von grundlegender Bedeutung sind. Sensortechnologien zur Kraftmessung bieten eine zuverlässige Rückmeldung über die ausgeübte Greifkraft in Echtzeit und ermöglichen so hochentwickelte Steuerungssysteme mit geschlossenem Regelkreis. Dieses Maß an präziser Messung ist entscheidend, um Schäden an gehandhabten Objekten zu verhindern, indem die optimale Kraftanwendung sichergestellt wird, ergonomische Designs durch Quantifizierung der Benutzerinteraktionskräfte zu validieren und die Betriebssicherheit zu gewährleisten, indem eine Überbeanspruchung von Komponenten oder ein versehentliches Herunterfallen verhindert wird.
Die Prüf- und Messanforderungen für Greifanwendungen sind streng. Sie erfordern hohe Genauigkeit, Wiederholbarkeit, geringe Hysterese und robuste Widerstandsfähigkeit, um eine zuverlässige Leistung in dynamischen und abwechslungsreichen Betriebsumgebungen zu gewährleisten.
Greiferanwendungen für Messsensoren
Wägezellen, insbesondere unsere Mini-Wägezellen und Lastknopf-Wägezellen, werden häufig in verschiedene Greifanwendungen integriert, von der chirurgischen Robotik bis hin zu Drohnenhebevorrichtungen. Weitere Industrielösungen umfassen Industrierobotik, Spannvorrichtungen und Klemmen, medizinische Geräte, Gartenbaugeräte und allgemeine Qualitätsprüfungen. Im Folgenden werden diese Arten von Anwendungsfällen für das Greifen hervorgehoben.
Roboter-End-of-Arm-Tooling (EOAT)
In der automatisierten Fertigung und Materialhandhabung messen an Robotergreifern montierte Wägezellen die Kraft, die bei Pick-and-Place-Vorgängen, Montage und Verpackung auf die Teile ausgeübt wird. Dies verhindert ein Überklemmen, das empfindliche Komponenten beschädigen könnte, und gewährleistet einen sicheren Griff für einen sicheren Transfer. Zum Beispiel kann eine Kraftmesszelle mit niedriger Kapazität in der Elektronikmontage kleine Leiterplatten präzise greifen, ohne Brüche zu verursachen.
Industrielle Klemmen und Vorrichtungen
Es ist üblich, Miniatur-Kraftmessdosen in Spannmechanismen einzubauen, um die Haltekraft bei Bearbeitungs-, Schweiß- und Montageprozessen zu überwachen und zu steuern. Dies gewährleistet eine gleichmäßige Befestigung der Teile und verhindert ein Verrutschen oder eine Verformung durch übermäßige Kraft. So kann zum Beispiel eine Druckkraftmessdose mit hoher Kapazität in einem Schraubstock in einem CNC-Bearbeitungszentrum Rückmeldung geben, um den optimalen Spanndruck auf ein Werkstück aufrechtzuerhalten.
Medizinische und chirurgische Werkzeuge
Kraftmessdosen werden zunehmend in handgehaltene chirurgische Instrumente und robotergestützte Chirurgiesysteme integriert. Handgehaltene Instrumente wie laparoskopische Greifer geben Chirurgen eine taktile Rückmeldung über die auf das Gewebe ausgeübte Kraft, was eine feinfühlige Manipulation ermöglicht und iatrogene Verletzungen verhindert. Bei chirurgischen Robotern bieten Kraftmessdosen an den Roboterarmen und Endeffektoren eine präzise Kraftkontrolle bei Verfahren wie Geweberückzug, Nähen und Organmanipulation, wodurch die Genauigkeit erhöht und Traumata minimiert werden. Aufgrund von Platzmangel und der Notwendigkeit einer hohen Empfindlichkeit werden in diesen Anwendungen häufig Miniatur-S-Typ- oder Knopf-Kraftmessdosen eingesetzt. Lesen Sie unseren Anwendungshinweis: Kraftrückführung in der Roboterchirurgie
Prothetische Geräte
In Handprothesen und medizinischen Greifwerkzeugen geben Kraftmessdosen dem Benutzer oder Bediener eine sensorische Rückmeldung, die eine feinfühlige Manipulation und kontrollierte Kraftanwendung ermöglicht. Dies ist von entscheidender Bedeutung für Aufgaben wie das Halten empfindlicher Instrumente während einer Operation oder das Ermöglichen einer Handprothese, Objekte mit angemessenem Druck zu greifen. Miniatur-Kraftmessdosen vom Typ S werden aufgrund ihrer kompakten Größe und ihrer Fähigkeit, Zug- und Druckkräfte zu messen, häufig für solche Anwendungen eingesetzt. In dieser Demonstration sehen Sie, wie Sie mit unserer BX8-Anleitung und dem 6-Achsen-Mehrachsensensor die Gelenkkräfte während der Bewegung und des Greifens in Echtzeit messen können.
Drohnen und unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs)
Da die Anwendungen von Drohnen und UAVs immer ausgefeilter werden, einschließlich Lieferung, Inspektion und potenzieller Personentransport, sind Wägezellen in ihren Greif- und Nutzlastmanagementsystemen von entscheidender Bedeutung. Sie sorgen für eine sichere Befestigung und kontrollierte Freigabe von Nutzlasten und können auch Rückmeldungen über die Gewichtsverteilung und Stabilität der getragenen Last liefern, was die Flugsicherheit und die betriebliche Effizienz verbessert. Bei diesen gewichtssensiblen Anwendungen werden häufig kompakte, leichte Wägezellen bevorzugt. Informieren Sie sich über unsere Lösungen für die Prüfung kommerzieller Drohnen und die Paketzustellung.
Prüfung und Qualitätskontrolle
Kraftmessdosen sind unerlässlich für die Prüfung der Griffigkeit und Haltbarkeit verschiedener Produkte, von Handwerkzeugen bis hin zu Konsumgütern. Sie liefern quantifizierbare Daten über die zum Greifen erforderliche Kraft und die maximale Kraft, die der Griff aushalten kann, bevor er versagt. Universelle Kraftmessdosen, die Zug und Druck messen, sind für diese Prüfszenarien gut geeignet.
Landwirtschaftliche Systeme
In automatisierten Erntesystemen können Wägezellen an Robotergreifern den Reifegrad und die Zerbrechlichkeit von Obst und Gemüse erkennen und genau die Kraft aufbringen, die für einen sicheren und dennoch sanften Griff erforderlich ist, um Schäden bei der Ernte zu minimieren.
Sechs spannende Vorteile des Einsatzes von Schnittstellensensortechnologien
Die Integration von Interface-Produkten in Greifvorrichtungen, Produkte, Maschinen, Werkzeuge und Robotertechnik bietet mehrere entscheidende Vorteile:
#1 Präzise Kraftkontrolle – Die Kraftrückmeldung in Echtzeit ermöglicht eine genaue Steuerung des Greifdrucks, wodurch Schäden an den gehandhabten Objekten verhindert und eine sichere Handhabung gewährleistet werden.
#2 Verbesserte Sicherheit – Die Überwachung der Greifkraft kann das Abrutschen von schweren oder unhandlichen Gegenständen verhindern und so das Risiko von Unfällen und Verletzungen verringern. Bei medizinischen Anwendungen wird das Risiko von Gewebeschäden während des Eingriffs minimiert. Bei Drohnenanwendungen sorgt sie für eine sichere Befestigung der Nutzlast während des Flugs.
#3 Verbesserte Effizienz – Eine optimierte Greifkraft kann zu schnelleren Zykluszeiten in automatisierten Prozessen und weniger Materialverschwendung führen. In der chirurgischen Robotik kann sie zu effizienteren und weniger invasiven Verfahren beitragen.
#5. Qualitätssicherung – Konsistente und kontrollierte Greifkräfte in der Fertigung und Montage tragen zu einer höheren Produktqualität und weniger Defekten bei. Bei der Prüfung medizinischer Geräte gewährleisten sie außerdem die Zuverlässigkeit und Sicherheit chirurgischer Werkzeuge.
#6 Daten und Rückverfolgbarkeit – Kraftzellendaten können aufgezeichnet und zur Prozessoptimierung, Qualitätskontrolle und vorausschauenden Wartung analysiert werden. Sie können wertvolle Daten für Schulungen und Verfahrensanalysen in der Chirurgie liefern und zu besseren Nutzlastmanagementstrategien bei Drohneneinsätzen beitragen.
Produkte für Greif- und Messtechnik Anwendungsfälle
Interface bietet eine breite Palette von Wägezellen an, die für verschiedene Greifanwendungen geeignet sind, darunter:
- LowProfile-Wägezellen: Sie sind kompakt und vielseitig, ideal für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot. Sie bieten sowohl Zug- als auch Druckmessfunktionen. Beispiele sind die Serien 1200 und 1500, die häufig in Drohnen-Nutzlastsystemen verwendet werden.
- Miniatur-Kraftmessdosen und Lastknopf-Kraftmessdosen: Diese kleinen, hochempfindlichen Sensoren eignen sich perfekt für die Integration kompakter Greifer und die präzise Messung von Kräften auf engem Raum. Sie sind häufig in chirurgischen Instrumenten und Miniatur-Robotergreifern zu finden. Die ConvexBT™-Lastknopf-Kraftmessdose wurde entwickelt, um die außermittige Beständigkeit zu verbessern.
- S-Typ Kraftmesszellen: Diese Zellen sind für hochgenaue Zug- und Druckmessungen ausgelegt. Sie werden häufig in Greifmechanismen und Testanwendungen eingesetzt und können für größere Roboterarme für die Chirurgie angepasst werden. Die S-Typ-Kraftmessdose von SSMF mit Ermüdungseigenschaften eignet sich für Haltbarkeitstests.
- Balken-Kraftmessdosen: Diese robusten Sensoren sind ideal für Greifanwendungen mit höherer Kapazität und können in Spannvorrichtungen integriert werden. Beispiele sind versiegelte S-Beam-Wägezellen für anspruchsvolle Umgebungen.
- Mehrachsige Kraftmesszellen: Diese Zellen können gleichzeitig Kräfte in mehreren Richtungen messen und liefern umfassende Daten für komplexe Greifaufgaben, wie z. B. fortschrittliche Roboterchirurgie und anspruchsvolle Drohnenmanipulation. Die Serie 6A misst Kraft und Drehmoment in allen sechs Achsen.
- Lastmessdosen: Sie dienen zur Messung der Klemmkraft von Schrauben. Sie sind hilfreich bei Anwendungen, bei denen eine sichere Befestigung für den Greifmechanismus entscheidend ist, einschließlich der Gewährleistung der Stabilität von Drohnenkomponenten oder chirurgischen Robotergelenken. Die LW-Serie wird zur Messung der Schraubenspannung verwendet.
Ingenieure können hocheffektive und zuverlässige Greiflösungen für verschiedene industrielle, medizinische, Luft- und Raumfahrt-, Drohnen- und Forschungsanwendungen entwickeln, indem sie die geeignete Interface-Kraftmessdose auf der Grundlage von Kapazität, Größenbeschränkungen, Umgebungsbedingungen und Messanforderungen auswählen.