Aufpresssensoren Pressen statt kleben

Redakteur: Jan Vollmuth

Wiederverwendbare Aufpresssensoren zur kontinuierlichen Kraftmessung an Pressen sowie Spritz- und Druckgussmaschinen vereinfachen und beschleunigen den Messvorgang.

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Der Aufpress-Sensor vom Typ GE1029 zur permanenten Dehnungsmessung anHolmen und Säulen wird paarweise montiert.
Der Aufpress-Sensor vom Typ GE1029 zur permanenten Dehnungsmessung anHolmen und Säulen wird paarweise montiert.
(Bild: Gefran)

Zum Überprüfen und Berechnen der Beanspruchung von Werkstoffen bzw. Anlagenkomponenten sind Dehnmessstreifen (DMS) unverzichtbar. Sie erfassen selbst geringste dehnende und stauchende Verformungen durch eine Änderung ihres elektrischen Widerstands. DMS sind das Kernstück vieler Kraft-, Druck- und Drehmomentaufnehmern und finden sich auch in Waagen aller Größenordnungen. Üblicherweise werden DMS mit Spezialkleber auf die fraglichen Bauteile geklebt.

Das hört sich einfach an, ist jedoch ein komplexes Unterfangen. Schließlich müssen die Flächen zuvor chemisch gereinigt und geschliffen werden. Ist der DMS auf die Fläche aufgeklebt, erfolgen die Verdrahtung, das Aufbringen einer schützenden Abdeckung aus Pasten oder Folien und die Kalibrierung des Verstärkers. Diese Vorbereitungen benötigen viel Zeit und einen hochqualifizierten Anwender. Denn bei einem Fehler während der Applikation sind Material- und Zeitaufwand inklusive DMS verloren. Zudem kann ein DMS nur einmal verwendet werden.

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Schrauben ade

Anders bei Aufpresssensoren. Sie vereinfachen und beschleunigen die Dehnungsmessung deutlich, denn sie werden entweder für die kontinuierliche Messung und Überwachung einfach aufgeschraubt oder zur temporären, experimentellen Messung mit Magneten aufgesetzt. Genau wie ein einzelner aufgeklebter DMS messen Aufpresssensoren die Oberflächendehnung direkt an der Montageposition.

Der Kontakt zwischen dem im Sensor lose in einem Elastomerkissen eingebetteten DMS und der Bauteiloberfläche entsteht mittels Reibschluss. Dieser Reibschluss ersetzt den herkömmlichen Klebstoff und der aufgepresste DMS verhält sich genauso wie ein geklebter. Die Sensormontage erfolgt wahlweise über eine Schraube auf einer ebenen Oberfläche, mit Bändern auf einer Welle oder durch Verspannung über einen Exzenter bei der Anbringung in Bohrungen. Diese DMS-Aufpress-Technologie wurde von der Sensormate zum Patent angemeldet.

Keine Werkzeuge erforderlich

Im Gegensatz zu herkömmlichen Dehnmessstreifen muss bei der Nutzung von Aufpresssensoren vor der Messung die betroffene Metalloberfläche weder gereinigt noch geschliffen werden. Auch ein spezieller Schutz der elektrischen Kontakte durch Pasten oder Folien entfällt, denn der DMS ist durch sein Gehäuse geschützt. Bis auf einen Drehmomentdreher sind weder Wegwerfmaterialien noch spezielle Werkzeuge oder viel Erfahrung für die Anwendung erforderlich. Auch die bei geklebten DMS notwendige Verstärkerkalibrierung entfällt, da die Aufpresssensoren einen Standard-k-Faktor von 2,0 besitzen.

Durch diese Vereinfachungen liegt der zeitliche Aufwand für den Einsatz eines Aufpress-DMS mit maximal fünf Minuten weit unter dem für einen geklebten DMS, dessen Anwendung mindestens 45 Minuten (maximal 100 Minuten) in Anspruch nimmt. Darüber hinaus ist ein Aufpresssensor mehrfach wiederverwendbar und kann – sollte er falsch aufgebracht worden sein – einfach abgenommen und neu montiert werden, ohne den integrierten DMS zu beschädigen. Damit amortisiert sich die Anschaffung bereits nach fünf Anwendungen. Die erreichte Genauigkeit der sekundenschnellen Messungen liegt bei < 0,5 %.

Paarweise montieren

Egal ob gebogene oder ebene Oberflächen, tiefe Löcher oder geringer Bauraum – wie auch immer die Einsatzbedingungen sind – das Unternehmen Sensormate, eine Tochter von Gefran (siehe Kästen), bietet für nahezu jeden denkbaren Einsatz den richtigen Aufpresssensor an. Speziell für die dauerhafte Messung der direkten Oberflächendehnung an Säulen und Holmen von Pressen sowie Spritz- und Druckgussmaschinen wurde der Dehnungsaufnehmer GE1029 entwickelt. Er wird paarweise montiert, wobei sich beide Module zur Biegungskompensation genau gegenüberliegen müssen. Die Montage erfolgt mit zwei rostfreien Stahlbändern. Damit lässt sich der Dehnungsaufnehmer an diverse Holmdurchmesser zwischen 30 mm und 500 mm anpassen. Fräsungen oder Bohrungen sind nicht erforderlich. Neben der Grundversion sind zwei weitere Sonderausführungen lieferbar: als Modell GE1029/2 mit zwei DMS zur zyklischen Messung und als Modell GE1029-T zur Torsionsmessung. Alle Versionen benötigen einen externen Verstärker.

Ebenfalls einen externen Verstärker benötigt der Dehnungssensor SB46 für die Kraftmessung. Er misst kleinste Dehnungen in jeder Richtung an steifen Strukturen. Der mit Abmessungen von 46 mm x 17 mm x 16 mm (L x B x H) ausgesprochen kompakte Sensor belastet die zu überwachende Struktur nicht zusätzlich. Zur Montage wird er lediglich mit einer M6-Schraube angezogen. Dank seines massiven Aluminiumgehäuses und der Schutzart IP54 hält er selbst rauen Umgebungsbedingungen stand.

Ideal für industrielle Anwendungen

Auch der größere Vertreter dieser Sensorfamilie, der SB50, eignet sich ideal für industrielle Anwendungen. Er ist der kleinste Aufpresssensor mit integriertem Verstärker und zeichnet sich durch eine vergossene Elektronik aus.

Für die Dehnungsmessung in tiefen Löchern, beispielsweise in Bohrlöchern in Holmen oder Rahmen von Pressen, Spritzguss- und Druckgussmaschinen, entwickelte Sensormate spezielle Messlanzen. Die Messlanze ML1018-A mit kalibriertem Digitalverstärker wird vorbelastet in ein Bohrloch eines Holms eingefügt. Die Lanze ist an der Sensorspitze mit zwei DMS ausgerüstet. Diese werden extrem fest an die Bohrlochwand gedrückt und messen die Dehnung so präzise wie ein geklebter DMS.

Auf die gleiche Art wird der Messdübel MLO1018 montiert. Er ist vollständig aus Edelstahl gefertigt und eignet sich für jede Montagetiefe. Der passive Sensor benötigt einen externen Verstärker und eignet sich ideal für die Fertigung von Lastmessdosen. Es gibt übrigens derzeit keinen vergleichbaren Sensor, der an einer solchen Position angebracht werden kann. (jv)

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