Die Kraft als ungerichtete Größe

Ergonomie-Prüfstand zur Tüllenmontage<p/>&copy; Elastomer Solutions

Ergonomie-Prüfstand zur Tüllenmontage<br>&copy; Elastomer Solutions

Manueller Einzug einer Tülle<p/>&copy; Elastomer Solutions

Manueller Einzug einer Tülle<br>&copy; Elastomer Solutions

Visualisierung der bei einer Tüllenmontage benötigten Kraft<p/>&copy; Elastomer Solutions

Visualisierung der bei einer Tüllenmontage benötigten Kraft<br>&copy; Elastomer Solutions

Mehrkomponentenaufnehmer Serie MKA

Mehrkomponentenaufnehmer Serie MKA

Messverstärker Serie LT-Digitizer

Messverstärker Serie LT-Digitizer

Die Kraft ist eine gerichtete Größe - eine Erfahrung, mit der nicht nur der Mensch, sondern jede Kreatur umzugehen lernt. Kinder lernen laufen, Fledermäuse lernen an der Decke zu hängen und der Apfel fällt nicht weit vom Stamm. Die Menschheit will aber mehr wissen, forscht und entwickelt und bezeichnet die Kraft als einen Vektor.

In der Kraftmesstechnik ist die Berücksichtigung der Vektoreigenschaften essenziell. Bei einaxialen Messungen werden die Vektoreigenschaften regelmäßig durch präzises Ausrichten der Aufnehmer und Entkoppeln der Störgrößen auf skalare Eigenschaften reduziert. Statt Bestimmung des Kraftvektors genügt dann oft die Betragsbestimmung der gerichteten Kraft. Höheren Anforderungen steht die Mehrkomponentenmesstechnik zur Verfügung.

Aber gibt es auch Anwendungen, die das Messen einer ungerichteten Kraft, also einer Kraft in beliebiger Richtung, voraussetzen? Wenn ja, wie erfasst man dann den Betrag einer ungerichteten Kraft?

Beispiel: Ergonomie-Prüfstand zur Tüllenmontage

Die Montage von Tüllen zum Schutz von Kabelsträngen in automobilen Bordnetzen, beispielsweise zwischen der Tür und dem Fahrzeugrahmen, erfolgt in der Regel manuell. Die Tülle wird dabei vom Mechaniker durch die Blechöffnung geführt und mit einer bestimmten Bewegung bis zu ihrem sicheren Sitz eingerastet. Die vom Mechaniker aufzubringende Kraft darf dabei keinesfalls so groß sein, dass dies zu einer Beeinträchtigung seiner Hand- oder Fingergelenke führt,  und das unabhängig von der Richtung der aufgebrachten Kraft.

Elastomer Solutions, Hersteller von Gummi-Formteilen für Kabelkonfektionen und Abdichtungen in der Automobilindustrie, verfügt über einen innovativen Tüllenprüfstand von GTM, mit dem sich bereits in der Tüllenentwicklung die Weichen zu einer ergonomischen Montage stellen lassen.

Der Betrag der Kraft, die zum Einbringen einer Tülle in ein Prüfblech notwendig ist, wird dabei unabhängig von der Kraftrichtung erfasst und aufgezeichnet. Das Prüfblech kann realitätsnah waagerecht, senkrecht oder unter 45° im Prüfstand angeordnet werden. Die Tülle kann unter beliebigen Bewegungen montiert werden, beispielsweise kreisend eingezogen oder durch Daumenkraft eingedrückt.

Messtechnische Lösung

Die Ermittlung der benötigten Kraft erfolgt zunächst über die vollständige Darstellung des Kraftvektors anhand eines Mehrkomponentenaufnehmers der Serie MKA, der zwischen der Aufnahme des Prüfblechhälters und dem Prüfstandsrahmen angebracht ist. Der Mehrkomponentenaufnehmer liefert die vollständigen Informationen des ausgeübten Kraftvektors in den Komponenten Fx, Fy, Fz, Mx, My und Mz.

Anhand der gerichteten Kräfte Fx, Fy und Fz lässt sich im Tüllenprüfstand nun leicht durch quadratische Addition der Betrag der ungerichteten Gesamtkraft ermitteln. Die gemessenen Momente werden dabei zur Kompensation verwendet, da die Tüllen zum Teil unter beträchtlichem Abstand zum Mehrkomponentenaufnehmer in dem Prüfblech montiert werden.

Mit einem sechskanaligen Messverstärker der Serie LT-Digitizer und der kundenspezifisch konfigurierten Berechnungssoftware werden die aktuelle ungerichtete Kraft, der bei der Tüllenmontage aufgetretene Maximalwert und das Kraft-Zeitdiagramm zur Anzeige gebracht.

Der große Vorteil des LT-Digitizer gegenüber anderen Messverstärkern liegt in der mitgelieferten konfigurierbaren Mehrkomponenten-Software „VN-Digitizer“. Ohne Programmierkenntnisse gestattet diese eine auf die Anwendung passende Oberflächengestaltung. Auch bei komplizierten Messaufgaben wird damit eine selbsterklärende Bedienung erreicht.

Das Hauptanwendungsgebiet der verwendeten Mehrkomponentenaufnehmer der Serie MKA ist die Bauteilprüfung im Automobil-, Flugzeug- und allgemeinen Maschinenbau. Durch die kompakte Bauform kann die Serie leicht in bestehende Konstruktionen eingebunden werden.

 

Downloads:
Broschüre Serie MKA
Datenblatt Serie MKA
Broschüre LT Digitizer
Datenblatt LT Digitizer

 

Weiterführende Informationen:
Homepage von Elastomer Solutions
Kräfte und Momente - eine Einführung