Die Kraft-Messung ermöglicht es Reibwerte in Verbindungen zu ermitteln, verifiziert die Auslegung der Verbindung und ermöglicht die Diagnose von Veränderungen im Betrieb. Eine wichtige Voraussetzung für die Automatisierung und die Digitalisierung. Nachfolgend werden unsere Möglichkeiten der Kraftmessung in Kontakten und Verbindungen vorgestellt.
Drucksensitive Folien zwischen den verspannten Bauteilen
Die Kraft wird gemessen durch die mitverspannte druckempfindliche Folie zwischen den verspannten Bauteilen. Die Folie ändert die Farbe, in Abhängigkeit des
Drucks. Die Verfärbung der Folie ermöglicht den Vergleich mit einer Farbskala bzw. die Auswertung durch Software-Programme.
Die Ultraschallmessung, die Längenmessung mit Hilfe von Ultraschall
Der Ultraschallsensor sendet Ultraschallwellen durch die Schraube und empfängt die am Schraubenende reflektierten Signale. Die Laufzeitdifferenz für die Ultraschallwellen durch die Schraube zwischen angezogener und nicht angezogener Schraube wird gemessen und daraus die Längenänderung und die Dehnung berechnet.
Displacement Transducer, Messuhr oder Bügelmess-Schraube
Eine Messuhr misst die Längenänderung der Schraube. Diese Messmethode erfordert Zugang zu beiden Stirnflächen, sowie ebene Flächen oder besser Zentriersenkungen, um eine gleichbleibende Aufnahme der Schraube auf den Messspitzen zu ermöglichen. Aus der gemessenen Längenänderung wird die Dehnung und daraus die Kraft berechnet.
Dehnungsmessstreifen zur Bestimmung der Kraft
Der Dehnungsmessstreifen (DMS) oder ein Strain-Sensor wird auf das Bauteil aufgebracht. Dehnungen entstehen durch Beanspruchungen. Die Dehnung wird durch die damit verbundene Widerstandsänderung erfasst und gibt Auskunft wie sehr Bauteile beansprucht sind. Die Beanspruchung wiederum ist die Grundlage für die Berechnung der Kraft. Weitere Details zur Dehnungsmessstreifen DMS
Beispiel einer Torsionsmoment-Messung durch eine Vollbrücke mit vier aktiven Dehnungsmessstreifen (DMS) in den Richtungen der Hauptspannungen. Der Dehnungsmessstreifen ermöglicht Verformungen durch die Beanspruchungen zu messen. Daraus werden die Spannungen berechnet.
Kraftsensoren
Kraftsensoren ermöglichen die Kraft in einer Verbindung direkt zu messen. In der Regel ist der Sensor in der Verschraubung montiert. Dies erfordert die Verwendung einer längeren Schraube. Dadurch ergibt sich der Nachteil, dass der Sensor die Eigenschaften der Verbindung ändert. Das Ziel ist damit einen steifen und kurzen Sensor zu verwenden. Durch die ermittelte Verspannkraft werden auch die Reibwerte in der Verbindung oder die Reibwerte der Vebindungselemente bestimmt z.B. nach DIN EN ISO 16047. Zudem werden auch die Montageprozesse und Fügekräfte geprüft, bewertet und optimiert oder Schraubfallanalysen durchgeführt.
Kraft-Indikatoren durch Federelemente und integrierte Sensoren
Es gibt eine Vielfalt an Federelementen in Verbindungen. Der Vorteil der Federelemente ist, wie bei einer Dehnschraube eine weichere Federkennlinie und damit eine bessere Kompensation der Setzbeträge bzw. der Relaxation und geringere dynamische Kraftanteile. Durch die größeren Wege ist es zudem einfacher die Federweg-Kraft-Kennlinie auszuwerten bzw. das Federelement selbst als Indikator zu verwenden.
Scheiben mit integrierten Sensoren z.B. Piezo-Sensoren bzw. Dünnschichtsensoren
Hierbei handelt es sich um kundenspezifische Lösungen. Die Elemente und das Sensormessprinzip werden nach den Zielsetzungen aufeinander abgestimmt.
Die Charakteristik der Bauteile selbst als Sensor
Wir ermitteln wichtige Parameter bei der Montage, wie Drehmoment und Drehwinkel. Ohne zusätzliche Sensoren ermöglichen diese Prozessdaten Aussagen zu wichtigen Funktionsparametern wie Reibwerten und Nachgiebigkeiten der Bauteile. Abweichungen und Anomalien sind damit sofort erkenn- und korrigierbar.
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