Sensorkonstruktion

Die Messkörper unserer Kraft-Momenten-Sensoren sind aus zwei ringförmigen Flanschen geformt, welche durch einen dünnwandigen, rohrartigen Abschnitt miteinander verbunden sind. Dieser Abschnitt dient als Verformungszone, deren Spannungen mittels Dehnmesstreifen erfasst werden.

In der folgenden Prinzipdarstellung sind die Dehnmessstreifen (gold) außen an der Verformungszone aufgebracht. Die Innenseite ist mit einem Kühlmittel (hellblau) beaufschlagt, welche die Abwärme der Dehnmesstreifen aufnimmt und an die umgebenden Bauteile ableitet.

Unsere patentgeschützte Sensorkonstruktion ermöglicht eine extrem kurze Verformungszone. Der dünnwandige Abschnitt ist dabei nur wenige zehntel Millimeter hoch, was Steifigkeiten und Eigenfrequenzen ermöglicht, welche bisher den piezobasierten Sensoren vorbehalten waren. Gegenüber diesen weist ein Nuton-Sensor jedoch eine vielfach bessere Nullpunktstabilität auf, verbunden mit einem deutlich geringeren Preis und einer für den Anwendungsfall optimalen, ringförmigen Bauform.

Die ortsnahe Kühlung der DMS erlaubt es uns außerdem die Messbrücken mit erhöhten Speisespannungen zu betreiben, was gegenüber herkömmlichen Konstruktionen eine erhöhte Empfindlichkeit und Auflösung ermöglicht. Außerdem verringert die Kühlung die thermische Einschwingzeit nach dem Einschalten und erhöht die Nullpunktstabilität.

Der rohrartige Verformungszone des Sensormesskörpers ist in acht Messzonen aufgeteilt, deren Oberflächenspannungen durch mindestens je ein unabhängiges Array von DMS erfasst werden.

Die den Sektoren Z1 bis Z4 zugeordneten Messkanäle erfassen Druck- bzw. Zugspannungen, während die den Sektoren X1, X2, Y1 und Y2 zugeordneten Messkanäle Scherspannungen der rohrartigen Verformungszone detektieren.

In jedem Sektor ist mindestens eine unabhängige DMS-Vollbrücke realisiert. Aus der Verrechnung der Messkanäle ergeben sich die sechs Kraftkomponenten Fx, Fy, Fz, Mz, Mx und My. Diese patentgeschützte Anordnung ermöglicht gegenüber dem Stand der Technik eine mindestens um den Faktor 1,4 (Fx/Fy) bis 2 (Fz, Mz) erhöhte Auflösung und verringert den bei vergleichbaren Sensoren üblichen Empfindlichkeitsunterschied zwischen XY-Ebene und Z- Ebene deutlich.

Die ringförmigen Nuton Sensoren sind nahezu beliebig skalierbar. Dabei bleibt die Höhe und Breite des Ringprofils nahezu unverändert, lediglich die Durchmesser ändern sich.

So gibt es sie in Form von kleinen Ringsensoren für den Einsatz in unterschiedlichsten Anwendungsgebieten oder auch als große Spindelringe mit bis zu 400 mm Durchmesser, welche in das Spindelgehäuse einer Motorspindel integriert werden können. In Kraftmessplatten kombinieren wir üblicherweise vier kleinere 4 oder 8-kanalige Ringe, sodass insgesamt bis zu 32 Messkanäle für die Auswertung zur Verfügung stehen. Bei großen Spindelringen wird jeder der 8 Sektoren je nach Ausführung mit zwei oder vier Messtellen abgefragt, sodass auch hier die Messungen auf bis zu 32 Einzelkanälen basieren.

In Kombination mit einem schnellen und hochauflösenden Nuton- Messverstärker ergeben sich Empfindlichkeiten und Auflösungen, die das Niveau piezobasierter Sensoren erreichen oder sogar übertreffen.

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