Der Kraftaufnehmer

Ein Kraftaufnehmer misst in der Regel mit einem Federkörper die Kraft, die auf ihn wirkt. Je grösser die Kraft, desto stärker verformt sich der Federkörper. Dieser Federkörper muss genügend elastisch sein, damit die Auslenkungen in der Schwingung gross und aussagekräftig sind – doch das schränkt den Frequenzbereich ein.

Darum arbeitet fast jeder Kraftaufnehmer von Kistler nach dem piezoelektrischen Prinzip mit Quarz. Wenn Quarz belastet wird, gibt das Kristall eine elektrische Ladung ab, die der mechanischen Belastung entspricht. Je grösser die Kraft, desto höher die Ladung. In einem piezoelektrischen Kraftaufnehmer ist der Quarz Federkörper und Messwandler in einem.

Dank der hohen Steifigkeit des Kristalls sind die Messwege kurz, meistens nur wenige Mikrometer. Wenn langsame, quasi-statische Prozesse gemessen werden, sind die Messungenauigkeiten minimal; wenn schnelle bis sehr schnelle Prozesse gemessen werden, ist der Quarz unerreicht genau.

Jede zu messende Grösse (Kraft, Druck, Beschleunigung) löst ein Ausgangssignal aus – das Ausgangssignal des Quarzkristalls ist exakt linear und frei von Hysterese. Ein Kraftaufnehmer mit Quarz hat deshalb einen extrem grossen Messbereich und ist trotzdem klein, robust und hochempfindlich.

Einkomponenten-Kraftaufnehmer

Dieser Kraftaufnehmer ist in der Regel ringförmig aufgebaut, die druckempfindliche Quarzscheibe ist zwischen zwei Stahlringe eingebettet.

Dreikomponenten-Kraftaufnehmer

Dieser Kraftaufnehmer mit zwei schubempfindlichen Quarzscheiben (Fx und Fy) und einer druckempfindlichen Quarzscheibe (Fz) ist besonders kompakt.

Drehmomentsensor

Die schubempfindlichen Quarzscheiben werden kreisförmig verbaut, ihre Achsen sind tangential ausgerichtet. Der Drehmomentsensor wird unter Vorspannung eingebaut.

Typische Anwendungen für den Kraftaufnehmer

• Qualitätssicherung in der Fertigung und Montage
• Überwachung von Pressen
• Schnittkraftmessung in der spanabhebenden Bearbeitung
• Biomechanik
• Produkteprüfung
• Werkstoffprüfung
• dynamisches Wägen rollender Fahrzeuge
• Radkraftmessung