Mit einem Kraftsensor wird die Kraft gemessen, die sich auf einen Sensor auswirkt. Es kann durch die elastische Verformung eine Druck- oder Zugkraft gemessen werden. Neben der Kraftmessung wird mit einem solchen Sensor auch ein Wiegen und eine Bestimmung der Drehmomente durchgeführt.

Wofür werden Kraftsensoren benötigt?

Ein Kraftsensor hat ein breites Anwendungsspektrum. Ohne einen solchen Sensor ist eine Materialprüfung, Entwicklung, Qualitätssicherung und Montageüberwachung kaum möglich. Sensoren, die auf Dehnungsmessstreifen (DMS) basieren, sind in der Lage, statische und dynamische Druck- und Zugbelastungen zu messen. Der Federkörper des Aufnehmers kann durch die Krafteinwirkung elastisch verformt werden. Die Aufnahme der Kraft muss in eine vorgeschriebene Richtung erfolgen. Ein DMS Kraftsensor hat einen Empfindlichkeitsdrift, der durch die Alterung und dem Härtungsprozess einiger Materialien zurückzuführen ist. Dadurch ist häufig eine Rekalibrierung bei einem solchen Sensor notwendig.

Ein piezoelektrischer Kraftsensor hat viele Vorteile

Ein piezoelektrischer Kraftsensor hat gegenüber einem DMS Kraftsensor viele Vorteile. Für viele Kraftmessungen wird traditionell immer noch ein solcher Sensor auf einer DMS Basis verwendet. Es gibt aber auch viele Gründe, um sich für einen piezoelektrischen Sensor zu entscheiden. Sie sind in der Lage, Abläufe und Vorgänge mit seiner niedrigen Veränderungsgeschwindigkeit bis zu ein paar kHz messen. Bei 0 Hz beginnt der Einsatzbereich eines DMS Aufnehmers. Er ist aber auf Änderungsgeschwindigkeiten von ein paar hundert Hertz eingeschränkt. Viele Applikationen fallen in eine Überlappungszone und sind daher besonders für den Einsatz von piezoelektrischen Sensoren geeignet. Die hohe Messbandbreite der Sensoren ist vor allem durch ihre extrem hohe Steifigkeit zurückzuführen. Bei einem Messvorgang tritt keine Auslenkung auf.

Die Eigenschaften von Kraftsensoren

Viele Kraftsensoren können durch ihre hohe Linearität im unteren und gesamten Messbereich für die unterschiedlichsten Messaufgaben eingesetzt werden. Die Ladungstechnik des Sensors erlaubt hierbei die Einstellung von unterschiedlichen Messbereichen. Außerdem kann die ICP Technologie kleine Veränderungen der Kraft bei hohen Vorlasten erfassen. Bei hochwertigen Sensoren bleibt die Messungenauigkeit in einigen Fällen bei unter 1% des entsprechenden Nennmessbereiches des Sensors.

Unterschiedliche Kraftsensoren

Ein Kraftsensor wird immer speziell nach seinem Einsatzgebiet ausgesucht. Druck- und Kraftsensoren sind für die Vorspannkraft von Schrauben oder für Schubkräfte einsetzbar. Ein Kraftsensor bzw. Zugsensor dagegen findet meistens bei der Seilkraftmessung, Federkraftmessung, bei Gurtspannern oder bei Montagekräften seinen Einsatzort. Alle Drehmoment-Kraftsensoren können für die Optimierung der Schnittkraft eines Bohrers oder für Schraubenprüfungen verwendet werden. Viele Hersteller von Sensoren bieten auch die Fertigung eines Sensors direkt nach Kundenwunsch an. Für die Auswertung von analogen Signalen eines Sensors oder Drehmomentsensors werden zusätzlich Messverstärker eingesetzt. Ein hochwertiger Sensor ist immer einer Schutzart bis IP-68 ausgelegt