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Kraft

6-Komponenten Kraft-/ Momenten Sensor

9306

_003

-290

d-02

.20

© 2017 ... 2020 Kistler Gruppe, Eulachstrasse 22, 8408 Winterthur, Schweiz Tel. +41 52 224 11 11, info@kistler.com, www.kistler.com. Die Produkte der Kistler Gruppe sind durch verschiedene gewerbliche Schutzrechte geschützt. Mehr dazu unter www.kistler.com.

Die Informationen entsprechen dem aktuellen Wissensstand. Kistler behält sich technische Änderungen vor. Die Haftung für Folgeschäden aus der Anwendung von Kistler-Produkten ist ausgeschlossen.

Typ 9306A, 9306A31

Der 6-Komponenten Kraft-/Momenten Sensor misst alle Kräfte und die resultierenden Momente in den drei ortho-gonalen Achsen. Alle Kräfte und Momente werden als phy-sikalische, piezoelektrische Signale erfasst und müssen nicht berechnet werden. Der einzigartige Aufbau des mehrach-sigen Kraft-/Momenten Sensors von Kistler ermöglicht eine kleine und kompakte Bauweise. Damit sind präzise Modelle dreidimensionaler dynamischer und quasistatischer Prozesse auch in engem Bauraum möglich.

• Sehr weiter Messbereich• Großer Frequenzbereich• Einfache Montage mit vielen Zentriermöglichkeiten• Rostfreies, dichtes Sensorgehäuse• Robuster Mehrpol-Steckeranschluss (je ein Anschluss für

Kräfte und Momente)

BeschreibungDer vorgespannte piezoelektrische 6-Komponenten Kraft-/Momenten Sensor verfügt über zwei Montageflansche und misst Kräfte sowie Reaktionsmomente in Zug- und Druck-richtung.Eine Kraft- bzw. ein Reaktionsmoment erzeugt eine proportio-nale elektrische Ladung. Diese wird über eine Elektrode auf den entsprechenden Steckeranschluss geführt.Der mehrachsige Kraft-/Momenten Sensor besteht aus groß-flächigen Quarzscheiben und ist deshalb sehr steif. Daraus re-sultiert die hohe Eigenfrequenz, eine Voraussetzung für hoch-dynamische Kraft- und Momentenmessungen.Die beiden 3-poligen Anschlussstecker V3 neg. sind mit einer Verdrehsicherung versehen. Je ein Stecker für die Kraft- bzw. Momentensignale. Nach der korrekten Montage ist das Mes-selement ohne Nachkalibrierung sofort einsatzbereit.

Anwendung• Kräfte und Momente bei der Prüfung von Federn und

Dämpfungselementen• Dynamische Kraft- und Momentenmessung bei der Prüfung

von Prothesen• Kräfte und Momente bei der Produktprüfung• Dynamische Kräfte und Momente an Objekten im Wind-

kanal• Kräfte und Momente bei Montagevorgängen mit Robotern

Fz

Fx

Fy

Mz Mx

My Fz

Fx

Fy

Mz Mx

My

Technische Daten (Tref = 25 °C)

9306A 9306A31

Bereich Schubkräfte (als Vektor) 1) Fx, Fy kN –5 … 5 –1 … 1

Bereich Kraft 1) Fz kN –5 … 10 –2 … 2

Bereich Reaktionsmomente (als Vektor) 1)

Mx, My, Mz Nm ±200 ±100

Überlast Fx, Fy, Fz % 10 20

Kalibrierter Bereich Kraft 2) (Kraftangriffspunkt 46,2 mm unterhalb Deckplattenoberfläche, ohne Moment)

Fx, Fy Fz

kN ±10 ±30

±4 ±4

Kalibrierter Bereich Momente (Kraftfrei) 2)

Mx, My, Mz Nm ±400 ±100

Ansprechschwelle Kraft Fx, Fy, Fz N

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6-Komponenten Kraft-/Momenten Sensor, Typ 9306A, 9306A3193

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90d-

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0

© 2017 ... 2020 Kistler Gruppe, Eulachstrasse 22, 8408 Winterthur, Schweiz Tel. +41 52 224 11 11, info@kistler.com, www.kistler.com. Die Produkte der Kistler Gruppe sind durch verschiedene gewerbliche Schutzrechte geschützt. Mehr dazu unter www.kistler.com.

Die Informationen entsprechen dem aktuellen Wissensstand. Kistler behält sich technische Änderungen vor. Die Haftung für Folgeschäden aus der Anwendung von Kistler-Produkten ist ausgeschlossen.

MontageDie beiden Kontaktflächen des Bauteils welche die Kräfte und Reaktionsmomente auf das Messelement übertragen, müssen plan, steif und sauber sein.Der Kraft-/Momenten Sensor kann von außen mit je acht M8- Schrauben befestigt werden.Für eine exakte Messung der Kräfte und Reaktionsmomente ist eine Ausrichtung und Orientierung nötig. Es bestehen fol-gende Möglichkeiten:• Innendurchmesser 22 mm mit Zentrierring• Außendurchmesser 62 mm• Stiftbohrung 5H7• Langloch 5H7Zur Montage von einer Seite (z.B. von vorne) sind Zwischen-adapter erhältlich.

Weitere technische Daten (Tref = 25 °C)

9306A 9306A31

Linearität Kraft, inkl. Hysterese

Fx, Fy, Fz %FSO ≤±0,5 ≤±1,5

Linearität Moment, inkl. Hysterese

Mx, My,Mz %FSO ≤±1 ≤±1,5

Übersprechen Fz → Fx, Fy %FSO ≤±2 1) ≤±2 3)

Fx ↔ Fy %FSO ≤±2,5 1) ≤±2 3)

Fx, Fy → Fz %FSO ≤±3,5 2) ≤±4 3)

Eigenfrequenz fn (Fx, Fy, Fz) kHz ≈18 ≈13

fn (Mx, My,Mz) kHz ≈11 ≈11

Betriebstemperatur-bereich

°C –40 … 80 –40 … 80

Isolationswiderstand Ω >1012 >1012

Masseisolation Ω >108 >108

Anschlussstecker, 2 Stück

V3 neg. V3 neg.

Gewicht kg 1,5 0,54

Messbereich Typ 9306AJe nach Kombination der Kräfte Fx, Fy, Fz und Reaktionsmomente Mx, My, Mz sind unterschiedliche Maximalwerte zulässig:

F s =

Fx,

Fy

[kN

]

Kra

ftan

griff

spun

kt

(bez

ogen

auf

Dec

k-pl

atte

nobe

r-flä

che)

Hoh

e Sc

hubk

räft

e (F

x, F

y)

Gro

sses

(F z

)

Hoh

e Bi

egem

o-m

ente

(M

x, M

y)

Hoh

es M

omen

t (M

z)

(az = 45 mm) ±21 ±14 ±12 ±3

(az = 0 mm) ±9 ±2,5 ±1 ±1,5

(az = –40 mm) ±4,5 ±1 ±0,5 ±1

Fz [kN] ±5 ±40 ±5 ±5

Mb [N·m] ±50 ±50 ±400 ±50

Mz [N·m] ±100 ±100 ±100 ±400

Tabelle1 : Zulässige Lasten Typ 9306A

Messbereich Typ 9306A31Je nach Kombination der Kräfte Fx, Fy, Fz und Reaktionsmomente Mx, My, Mz sind unterschiedliche Maximalwerte zulässig:

F s =

Fx,

Fy

[kN

]W

ähle

n Si

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Kra

ftan

griff

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kt

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Dec

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e (F

x, F

y)

Gro

sses

(F z

)

Hoh

e Bi

egem

omen

te

(Mx,

My)

Hoh

es M

omen

t (M

z)

(az = 22,5 mm) ±8 ±2 ±1 ±1

(az = 0 mm) ±5,5 ±1,5 ±1 ±1

(az = –40 mm) ±3,5 ±1 ±1 ±0,5

Fz [kN] ±2 ±20 ±2 ±2

Mb Mx, My [N·m] ±20 ±50 ±300 ±20

Mz [N·m] ±20 ±50 ±20 ±140

Tabelle1 : Zulässige Lasten Typ 9306A31

1) FSO: 20 kN2) FSO: 60 kN 3) FSO: 8 kN

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6-Komponenten Kraft-/Momenten Sensor, Typ 9306A, 9306A3193

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Mx

22 H7

22 H7

V3

neg.

M9x

0,75

8,5

5 H7

4

8

18,5

Fz

Fx

FyMz

46

10

±0,02

22,5°

M8

45°

23

15

5H

7

36,3

Abmessungen 6-Komponenten Kraft-/Momenten Sensor Typ 9306A31

Abb. 2: Abmessungen des 6-Komponenten Kraft-/Momenten Sensor Type 9306A31

Abmessungen 6-Komponenten Kraft-/Momenten Sensor Typ 9306A

Fz

FxFy

My

A0,02

A

42,1

62 f7

47,2

90

62 f7

34,5

2134

,5

12 16

±0,0

5

5 H7

15

Abb. 1: Abmessungen des 6-Komponenten Kraft-/Momenten Sensor Typ 9306A

Zubehörzum Beispiel O-RingTyp 1100A81

Zubehörzum Beispiel KabelTyp 1698ABW...

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6-Komponenten Kraft-/Momenten Sensor, Typ 9306A, 9306A3193

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© 2017 ... 2020 Kistler Gruppe, Eulachstrasse 22, 8408 Winterthur, Schweiz Tel. +41 52 224 11 11, info@kistler.com, www.kistler.com. Die Produkte der Kistler Gruppe sind durch verschiedene gewerbliche Schutzrechte geschützt. Mehr dazu unter www.kistler.com.

Die Informationen entsprechen dem aktuellen Wissensstand. Kistler behält sich technische Änderungen vor. Die Haftung für Folgeschäden aus der Anwendung von Kistler-Produkten ist ausgeschlossen.

Abb. 3: Typ 9306A im Windkanal der ZHAW (vor Einbau)

KrafteinleitungNach Möglichkeit sollte der resultierende Kraftvektor durchs Zentrum des Sensors geführt werden. Eine exzentrische Kraft-einleitung erzeugt eine Momentbelastung auf den Sensor. Diese ist nur bis zu den spezifizierten Werten zulässig. Die maximalen Kraft- und Momentenbereiche müssen entsprechend reduziert werden.Insbesondere die Biegemomente Mx, My sind zu beachten. Die resultierenden Biegemomente berechnen sich wie folgt:

Mx = Fy * (azMx – (–az)) + Fz * ayMy = –Fx * (azMy – (–az)) – Fz * ax

Allfällige kraftfreie Momente sind zusätzlich zu berücksichtigen.

Anwendung6-Komponenten Kraft-/Momenten Sensor Typ 9306A wird mit der Oberseite bündig im Windkanal eingebaut. Dank der hohen Steifikeit und Auflösung lassen sich auch kleine und hochdynamische Effekte wie Wirbelbildung messen.

Werkstückkanten nach ISO 13715

-0,2 +0,25

±0° 5'

Allgemeintoleranzen

Längenmasse

Abmasse Winkelmasse kürz. Schenkel Abmasse

...10±0°20'

* ...0,5

> 10...50

>0,5...3 >120...400 >400..1000

±0°30'>400...

±0,1 ±0,5> 3...6 > 30...120

> 50...120±0,3

±1°

±0,2 ±0,8

±0°10'>120...400

*=KISTLER-Norm

±0,1±0,05> 6...30

ISO 2768-mH

Fy

My

Mx

Fz

FxFy

öffentlich

18032598 9306A

Quarz 6-Komp. Kraft/Moment-Messelement

A4 02 / 2

2:3

measure. analyze. innovate.

Erstmals verwendet

Erste Proj.-Nr.

Werkstoff

Änderung Datum MassstabErsatz für Kopie Datum

gez.

gepr.

ges.

28.04.2017 Rli

100.273.218Zeichnungs-Nr.Material-Nr.

KIWAG-SWX_A4h

Ver.Bl.

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lich

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acht

wer

den.

azMy

F

Fz

Fy

-az

azMx

(top plate)

+azaz0

az=0

aztot = az0-az

Abb. 4: Beschreibung der Hebelarme des Typs 9306A Abb. 5: Beschreibung der Hebelarme des Typs 9306A31

az0 = 45 mm (Sensormitte)azMx = 46,2 mm (Hebel Mx)azMy = 49,6 mm (Hebel Mx)

az0 = 22,5 mm (Sensormitte)azMx = 23,7 mm (Hebel Mx)azMy = 27,1 mm (Hebel Mx)

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6-Komponenten Kraft-/Momenten Sensor, Typ 9306A, 9306A3193

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© 2017 ... 2020 Kistler Gruppe, Eulachstrasse 22, 8408 Winterthur, Schweiz Tel. +41 52 224 11 11, info@kistler.com, www.kistler.com. Die Produkte der Kistler Gruppe sind durch verschiedene gewerbliche Schutzrechte geschützt. Mehr dazu unter www.kistler.com.

Die Informationen entsprechen dem aktuellen Wissensstand. Kistler behält sich technische Änderungen vor. Die Haftung für Folgeschäden aus der Anwendung von Kistler-Produkten ist ausgeschlossen.

Bild 7: Mehrkanal-Ladungsverstärker Typ 5167A80... und Typ 5080A...

Mitgeliefertes Zubehör• Zentrierring Ø22 2 Stück• Zylinderstift Ø5 x 12 2 Stück

Zubehör (optional) Typ• Anschlusskabel 3-adrig 1698A…• Anschlusskabel Y-Kabel 2x 3-adrig 1698AB...

Bestellbezeichnung Typ• 6-Komponenten Kraft-/Momenten Sensor 9306A

Ø62x90 mm, ±5kN / ±200Nm• 6-Komponenten Kraft-/Momenten Sensor 9306A31

Ø62x45 mm, ±1kN / ±100 N·m

MesssignalverarbeitungFür das komplette Messsystem werden noch 6 Ladungs-verstärker-Kanäle benötigt. Diese wandeln das Messsignal in eine elektrische Spannung um. Der Messwert ist exakt proportional zur wirkenden Kraft bzw Moment.Die Mehrkanal-Ladungsverstärker Typ 5167A80... und Typ 5080A... wurden speziell für Mehrkomponenten-Kraft-messsysteme gebaut.Der Typ 5080A... eignet sich für sehr kleine Kräfte bzw. Ladungen und zeichnet sich durch tiefes Rauschen aus.Der Typ 5167A80... kann die Messsignale als Spannungs-signale ausgeben als auch über Ethernetschnittstelle direkt an einen Computer übertragen.

Messkette mit 6-Komponenten Kraft-/Momenten Sensor

Hinweis: Die Angaben entsprechen dem aktuellen Wissensstand. Informationen unter Vorbehalt von Änderungen.

Abb. 6: Messkette 9306A mit Kabel und Ladungsverstärker