EN
In den Bereichen Roboterschleifen, präziser Montage und mechanischer Forschungstests kann der Sechs-Achsen-Kraftsensor gleichzeitig Daten zu Kräften in drei Richtungen (Fx, Fy, Fz) sowie zu Momenten in drei Richtungen (Mx, My, Mz) erfassen. Viele Anwender achten bei der Auswahl des Sensors ausschließlich auf den axialen Kraftbereich und vernachlässigen die Drehmomentabstimmung – dies führt entweder zu einer schnellen Überlastung und Beschädigung des Sensors oder zu unzureichender Erfassungsempfindlichkeit infolge eines zu großen Messbereichs. Eine sinnvolle Abstimmung von Kraft- und Drehmomentbereich ist entscheidend, um mehrdimensionale Kraftsensoren optimal einzusetzen.
Zunächst ist es notwendig, die tatsächlichen Belastungsbedingungen der Ausrüstung zu analysieren und zwischen statischer Belastung und dynamischer Stoßlast zu unterscheiden. Unter vielen Betriebsbedingungen ist die axiale Kraft zwar nicht groß, doch liegt der Kraftangriffspunkt weit entfernt von der Montage-Endfläche des Sensors, wodurch ein erhebliches Kippmoment entsteht. Selbst wenn die axiale Kraft den Nennwert nicht überschreitet, kann das Kippmoment den zulässigen Drehmomentbereich überschreiten und so direkt zur Schädigung des elastischen Körpers führen – dies stellt ebenfalls eine häufige Ursache für Ausfälle mehrdimensionaler Sensoren dar. Bei der Modellauswahl dürfen die Spezifikationen nicht allein anhand der axialen Zug- und Druckkraft festgelegt werden; vielmehr muss das unter den realen Betriebsbedingungen entstehende Kippmoment berücksichtigt werden. Zweitens besteht zwischen Kraftbereich und Drehmomentbereich keine feste Proportionalität. Auf dem Markt sind zahlreiche nichtstandardisierte, kundenspezifische mehrdimensionale Kraftsensoren erhältlich, die entweder einen großen Kraftbereich bei kleinem Drehmomentbereich oder einen kleinen Kraftbereich bei großem Drehmomentbereich realisieren können. Beispielsweise ist bei der Feinschleifoperation eines Roboters die Kontaktkraft sehr gering, doch ist der Ausleger lang, wodurch leicht ein großes Kippmoment entsteht; daher eignet sich hier eine Konfiguration mit kleiner Kraft und großem Moment. Im Gegensatz dazu ist bei Prüfbedingungen mit Presspassung die axiale Druckkraft groß und das Kippmoment klein, sodass hier bevorzugt eine Lösung mit großer Kraft und kleinem Moment gewählt wird.
Gleichzeitig muss ein Sicherheitsabstand eingeplant werden. Es wird empfohlen, auf Basis der theoretisch berechneten Last einen Sicherheitsfaktor von 1,22 einzuplanen, um einer kurzzeitigen Überlastung durch dynamische Stöße vorzubeugen; wählen Sie nicht unkritisch einen überdimensionierten Messbereich. Ist der Messbereich zu groß, so wird das schwache Kraftsignal leicht durch Rauschen überlagert, was die Messgenauigkeit verringert und den Effekt einer feinen Kraftsteuerung zunichtemacht.
Zusätzlich beeinflusst die Montagestruktur indirekt den tatsächlichen Spannungszustand. Ungeeignete Werkzeuge sowie ein übermäßig langer Adapterflansch verstärken das Kippmoment. Bei der Festlegung des Messbereichs sollte daher gleichzeitig auch die mechanische Montagekonfiguration optimiert werden, um Störungen durch zusätzliches Drehmoment zu reduzieren.
Mit einem Wort: Die Auswahl eines Sechs-Achsen-Kraftsensors beruht nicht einfach auf der Wahl des maximalen Kraftwerts. Erst durch eine umfassende Analyse der Einsatzbedingungen vor Ort, die Berücksichtigung des Kippmoments, eine angemessene Abstimmung des Kraft- und Momentbereichs sowie die Einbeziehung einer Sicherheitsreserve und der Erfassungsempfindlichkeit kann der mehrdimensionale Kraftsensor seine volle Leistung entfalten und verschiedenste Prüfszenarien – wie Roboter-Handsteuerung, automatisierte Tests und wissenschaftliche Kalibrierung – optimal unterstützen.
Ein Sechs-Achsen-Kraftsensor erfasst synchron dreidimensionale Kräfte (X, Y, Z) und dreidimensionale Momente und stellt damit die zentrale Sensorsystemkomponente im Bereich intelligenter Automatisierung und präziser Messung dar.
Wichtige Anwendungsbereiche:
Manuelle Steuerung von kollaborativen Robotern, flexible Schleif- und Polieroperationen mit Robotern, automatisierte Montage präziser Komponenten, Online-Erkennung von Industriepressverbindungen, Drag-and-Teach-Funktion bei Robotern, adaptive Kollisionsvermeidung beim Greifen durch Roboter, mechanische Tests von Automobilkomponenten, strukturelle Belastungstests im Luft- und Raumfahrtbereich, Kraftmessung an medizinischen Robotern, Kraftüberwachung an Rehabilitationsgeräten, mechanische Forschungsexperimente an Hochschulen und Universitäten sowie Leistungskalibrierungstests neuer Materialien.
