Kleine Kräfte messen

Fokus

Das Messen von Prozesskräften ist eine entscheidende Maßnahme zur Überwachung der Prozessqualität und der Zustandskontrolle von Werkzeugen und Werkstücken. Eine platzsparende und kostengünstige Alternative zu Kraftmessdosen sind Dehnungsaufnehmer von X-Sensors.

18. April 2017
Die auftretenden Prozesskräfte misst er direkt über den Rahmen einer Anlage. Bildquelle: X-Sensors
Bild 1: Kleine Kräfte messen (Die auftretenden Prozesskräfte misst er direkt über den Rahmen einer Anlage. Bildquelle: X-Sensors)

Dehnungsaufnehmer messen die auftretenden Prozesskräfte über den Rahmen einer Anlage im sogenannten Kraftnebenschluss. Bei einer Presse werden die Dehnungsaufnehmer auf den Rahmen der Anlage aufgeschraubt. Der Rahmen verformt sich proportional zur Presskraft.

Die Dehnungen zwischen den Aufschraubflächen im Sensor werden mit Hilfe empfindlicher Dehnmessstreifen in ein elektrisches Signal umgewandelt. Kleinste Dehnungen, in der Regel weniger als 250 Mikrometer pro Meter, können direkt in die Prozesskraft umskaliert werden.

Doppelte Empfindlichkeit

Eine große Herausforderung ist es, sehr kleine Dehnungen bei steifen Pressengestellen zu messen. Denn diese Signale werden schnell durch externes Rauschen überdeckt. Auch das gleichzeitige Messen kleiner und großer Kräfte ist nicht ganz einfach. Dehnungssensoren von X-Sensors mit doppelter Empfindlichkeit bis drei Millivolt pro Volt bei einem Nennmessbereich von 250 Mikrometern pro Meter ermöglichen laut Hersteller einen zuverlässigen Einsatz bei winzigen Dehnungen, wo mit konventionellen Dehnungssensoren nur eine unzureichende Signalausbeute erreicht wird.

Der neue Dehnungsaufnehmer ist dank seiner hohen Grenzfrequenz bestens für Maschinen mit schnellen Zyklen geeignet, insbesondere für das Pressen, Umformen und Fügen von Werkstücken.

Mit Hilfe von Dehnungssensoren von X-Sensors zur Kraftbestimmung kann die Prozessqualität zuverlässig überwacht werden. Die Messung der Prozesskraft ermöglicht die Bewertung der Qualität jedes einzelnen Produktes. Dabei können einfache Schwell- und Maximalwerte sowie Fenster- und Hüllkurven in die Bewertung einfließen.

Interessant ist darüber hinaus ein fortlaufender Vergleich der Kraft-Weg-Kurven, um ein Driften der Prozessparameter zu erkennen. Prozessparameter können auf diese Weise nicht nur nachjustiert werden, vielmehr kann in Zeiten des ›Predictive Maintenance‹ der Zustand des Werkzeugs während des Prozesses bewertet werden.

Stillstand vermeiden

Der große Vorteil des neuen Dehnungsaufnehmers: Durch die frühzeitige Erkennung fehlerhafter Werkzeuge können Anlagenstillstände vermieden werden. Ferner kann die Lebensdauer der Werkzeuge in Abhängigkeit der verwendeten Prozessparameter überwacht und optimiert werden. Weitere Anwendungen in der Überwachung der Umformprozesse sind das zuverlässige Detektieren der Vorspannung oder der Haltekraft sowie das Erkennen verkanteter Werkstücke im Arbeitsraum.

Der Einsatz von Dehnungssensoren stellt eine platzsparende Kraftmessung dar. Im Vergleich zu konventionellen Kraftmessdosen wird mit den Dehnungssensoren weder die Arbeitshöhe noch der Arbeitsraum durch die Messtechnik oder durch bewegliche Kabel beeinflusst. Durch das Aufschrauben der Dehnungssensoren an den Rahmen einer Maschine werden zudem keine Kompromisse hinsichtlich der Anlagendynamik gemacht.

Hintergrund

Das Unternehmen X-Sensors mit Sitz in Diessenhofen in der Schweiz produziert und vertreibt weltweit Sensorik mit dem Schwerpunkt Kraft, Dehnung und Weg. Das 20 Mitarbeiter umfassende Unternehmen wurde im Jahr 2000 gegründet.

Erschienen in Ausgabe: 03/2017