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Kraftmessbolzen, auch Kraftmessachsen oder Lastmessbolzen genannt, erfassen Kräfte direkt im Kraftfluss, ohne dass die mechanische Grundkonstruktion verändert werden muss. Sie ersetzen vorhandene Achsen, Gelenkbolzen oder Bolzenverbindungen und machen aus einem passiven Maschinenelement einen Sensor.
Ob Hebetechnik, Sondermaschinenbau, Offshore oder Agrartechnik: Wir fertigen den Messbolzen passend zur Geometrie und zu den Umgebungsbedingungen Ihrer Anwendung. Von wenigen Kilonewton bis in den Bereich mehrerer hundert Tonnen.
bis SIL 3 / PL e
redundant, mit zwei unabhängigen DMS-Brücken
bis IP68 / IP69K
hermetisch verschweißt für Unterwasser und Hochdruckreinigung
bis 250 °C
Temperaturkompensation in Sonderausführung
8 Wochen
typische Lieferzeit ab Freigabe der Zeichnung
Standardbolzen oder Sonderanfertigung
Diese Frage steht am Anfang, die Antwort entscheidet über Preis und Lieferzeit.
Im Zweifel schicken Sie uns die Zeichnung Ihres vorhandenen Bolzens. Wir sagen Ihnen kurzfristig, ob ein Standardartikel passt oder eine Anpassung nötig ist.
Nahtlose Integration ohne Konstruktionsänderung
Der größte Vorteil liegt in der Bauform. Sie übermitteln die Abmessungen des bisherigen Bolzens, also Länge, Durchmesser und Position der Sicherung, und wir fertigen den Messbolzen als exaktes geometrisches Abbild. Lagerung, Rolle und Sicherung bleiben unverändert, die Funktion der Baugruppe bleibt erhalten, und Sie erhalten zusätzlich einen belastbaren Messwert.
Das macht Kraftmessbolzen und Kraftmessachsen besonders für Nachrüstungen interessant: Sie brauchen keine Umkonstruktion, keinen zusätzlichen Bauraum und keinen Eingriff in den Kraftfluss.
Aus unserer Fertigung
Eine Auswahl kundenspezifischer Kraftmessbolzen, konstruiert, gefertigt, appliziert und kalibriert im eigenen Haus.
Wie ein Kraftmessbolzen misst
Ein Kraftmessbolzen misst nicht die Last selbst, sondern die Scherverformung, die sie im Bolzen erzeugt. Dafür wird der Bolzen an den Übergängen zwischen den Auflagern und dem lasttragenden Mittelteil im Durchmesser reduziert. In diesen Verformungszonen konzentriert sich die Dehnung, und genau dort sitzen die Dehnungsmessstreifen, verschaltet zu einer Wheatstoneschen Vollbrücke.
Aus diesem Prinzip ergeben sich zwei Konsequenzen für die Praxis. Erstens misst der Bolzen die Scherkraft zwischen den Auflagern, weshalb Lagerbreite und Ort der Krafteinleitung in die Auslegung eingehen. Zweitens muss der Bolzen verdrehsicher im Kraftfluss sitzen, damit die Messrichtung stimmt. Beides berücksichtigen wir bei der Konstruktion, sobald uns die Einbausituation bekannt ist.
Die Vollbrücke kompensiert Temperatureinflüsse, die Bolzen sind vibrations- und schockfest ausgelegt und behalten ihre Genauigkeit über den gesamten Temperaturbereich.
Bauformen auf einen Blick
Die Bauform ergibt sich aus der Einbaustelle und aus dem, was gemessen werden soll. Diese Ausführungen fertigen wir:
Zweischnittig
der Normalfall: der Bolzen liegt in einer Gabel mit zwei Auflagern, die Last greift mittig an, siehe Standardausführung
Einschnittig
nur auf einer Seite gelagert, die Last greift fliegend daneben an; für Einbaustellen ohne Gabel, das zusätzliche Biegemoment geht in die Auslegung ein
Biaxial
zwei Messbrücken quer zueinander erfassen Betrag und Richtung der Last, wenn die Kraftrichtung wandert, siehe Anwendungsbericht 220 kN
Redundant
zwei unabhängige Messbrücken und getrennte Signalwege für sicherheitsgerichtete Anwendungen, siehe SIL / PL
Schäkelbolzen
der Bolzen eines Lastschäkels wird zum Sensor, auch mit Akku und Funk, siehe Funk-Lastschäkel 250 kN
ATEX
Ausführungen für explosionsgefährdete Bereiche mit ATEX-, IECEx- oder CSA-Zulassung, siehe ATEX
Signale, Schnittstellen und Messelektronik
Je nach Anlagenarchitektur und Automatisierungsgrad liefern wir das gesamte Spektrum an Signalausgängen, von der passiven Sensorik für den externen Schaltschrank bis zur voll integrierten digitalen Lösung.
Passiv, ohne Verstärker
mV/V-Ausgang für externe Messverstärker auf der Hutschiene
Analog, integriert
4-20 mA (2-Leiter/3-Leiter), 0-10 V, -10 bis +10 V
Digital, integriert
CANopen, CANopen Safety, PROFINET, PROFIsafe oder IO-Link
Ist der Platz im Gelenk knapp, setzen wir auf abgesetzte Elektronik. Bietet der Bolzen genügend Raum, integrieren wir die Signalverstärkung direkt in das Gehäuse. Das minimiert Störeinflüsse und vereinfacht die Verkabelung, weil kein empfindliches mV/V-Signal über längere Strecken geführt werden muss.
Technische Kennwerte im Standard
| Merkmal | Wert |
|---|---|
| Temperaturkompensation | -40 bis +80 °C |
| Grenzlast | 150 % der Nennlast |
| Bruchlast | 300 % der Nennlast |
| EMV-Festigkeit | 200 V/m |
| Nullpunktdrift | kein Nachkalibrieren erforderlich |
| Auslegung | dauerfest, für Zug- und Druckkräfte |
| Sicherheitseinstufung | bis SIL 3 / PL e |
| Schutzart | bis IP68/IP69K |
| Werkstoff | hochfester Edelstahl (in der Regel 17-4PH) |
Optional verfügbar: erhöhte Grenz- und Bruchlast, zum Beispiel 300 % und 500 %, Temperaturkompensation bis 250 °C, redundante Ausführung, Schutzart IP69K, abgesetzte Verstärker sowie kundenspezifische Kabel und Steckverbinder.
Kalibrierung in nachgebildeter Einbausituation
Eine Kraftmessachse misst je nach Lagerbreite, Spaltmaß und Ort der Krafteinleitung unterschiedlich. Ein Kalibrierschein, der auf einem generischen Prüfaufbau entstanden ist, sagt deshalb wenig über die Genauigkeit in Ihrer Maschine aus.
Wir bilden für die Kalibrierung Ihre Einbausituation nach und kalibrieren den Bolzen darin, inklusive Prüfprotokoll. Damit erhalten Sie einen Kennwert, der zu Ihrer Konstruktion passt und nicht zu einer idealisierten Aufnahme. Auf Wunsch kalibrieren wir zusätzlich nach ISO 17025 in unserem eigenen Labor.
Funktionale Sicherheit: Redundanz für kritische Anwendungen
In der Kran- und Hebetechnik und im schweren Maschinenbau fordern Normen wie EN 61508, EN 62061 und ISO 13849 ausfallsichere Systeme. Für diese Anwendungen konstruieren wir redundante Kraftmessbolzen, die Anforderungen bis SIL 1 bis 3 und PL c bis e erfüllen können.
Echte Redundanz
zwei vollständig voneinander unabhängige DMS-Brücken und Messverstärker
Getrennte Signalwege
separate interne Verdrahtung und getrennte Anschlusspunkte reduzieren Ausfälle durch gemeinsame Fehlerursachen
Diagnosefähigkeit
die Architektur erlaubt eine permanente Plausibilitätsprüfung beider Signale durch die übergeordnete Sicherheitssteuerung
Die Auslegung begleiten wir mit FEM-Berechnung, Labor- und Feldtests. Die Kennwerte, die wir für die Sicherheitsbetrachtung angeben, beruhen auf konservativen Annahmen und lassen sich in unterschiedlichen Architekturen verwenden. Mehr dazu auf der Seite Funktionale Sicherheit.
Mechanische Konfigurationen und Sonderausstattungen
Kein Einsatzort gleicht dem anderen, deshalb passen wir die mechanischen Eigenschaften an die Umgebung an.
ATEX, IECEx und CSA
Zertifizierungen für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen, etwa in der Öl- und Gasindustrie, in Chemieanlagen oder an Silos
Hochtemperatur bis 250 °C
speziell ausgelegte Ausführungen für Stahlwerke, Gießereien und Ofentechnik, siehe Hochtemperatur
Robuste Werkstoffe
standardmäßig hochfester Edelstahl gegen Korrosion und raue Umgebungen
Schutzarten bis IP68 und IP69K
für Industrieanwendungen genügt meist IP65 oder IP67; für Unterwassereinsatz oder Hochdruckreinigung fertigen wir hermetisch verschweißte Gehäuse
Elektrischer Anschluss
festes Kabel axial oder radial, je nach Einbausituation, oder industrietaugliche Steckverbinder wie M12
Schmierbohrungen
interne Schmierkanäle und Schmiernippel, um bewegliche Lagerstellen durch den Bolzen hindurch zu fetten
Verdrehsicherungen
gefräste Haltebleche, Nuten oder Abflachungen halten den Bolzen exakt in der Messrichtung
Biaxiale Ausführung
ein Bolzen misst die Kraft in zwei Richtungen, siehe Anwendungsbericht biaxialer Kraftmessbolzen für 220 kN
Die mechanische Fertigung erfolgt im Haus, ebenso die DMS-Applikation und die CNC-Bearbeitung. Konstruktion, Fertigung, Applikation und Kalibrierung liegen damit in einer Hand.
Anwendungen
Durch die freie Skalierbarkeit der Nennlasten sind Lastmessbolzen branchenübergreifend im Einsatz:
Kran- und Hebetechnik
Überlastsicherung an Umlenkrollen, Seilendpunkten und Seilwinden
Baumaschinen
Lastmomentbegrenzung an Baggern, Radladern und Auslegern
Offshore und Marine
Windensteuerung, Kettenstopper und Festmacherüberwachung
Agrartechnik
Zugkraftmessung an Traktoren und Anbaugeräten
Bühnentechnik
Seilkraftüberwachung in Theater- und Event-Riggings
Bahn und Automobil
Kraftmessung an Fahrwerken und Prüfeinrichtungen
Ratgeber: Einbau und Betrieb
Ob ein Kraftmessbolzen genau misst und lange hält, entscheidet sich zu einem großen Teil beim Einbau und bei den Bedingungen im Betrieb. Zwei Beiträge fassen zusammen, worauf es ankommt.
Wann ein Bolzen nicht die richtige Lösung ist
Ein Kraftmessbolzen setzt voraus, dass es im Kraftfluss eine Bolzenverbindung gibt, die sich ersetzen lässt. Fehlt die, gibt es passendere Bauformen: Zugmesslaschen für Anschlagpunkte und Zugstränge, Seilspannungs-Wägezellen für die Messung am laufenden oder ruhenden Seil ohne Trennung, und die übrigen Wägezellen und Kraftaufnehmer für Einbausituationen mit definierter Krafteinleitung.
Wenn Sie unsicher sind, welche Bauform passt, beschreiben Sie uns die Einbaustelle. Wir sagen Ihnen offen, wenn eine andere Lösung günstiger oder genauer ist.
Lieferzeit
Für kundenspezifische Kraftmessbolzen liegt die typische Lieferzeit bei 8 Wochen ab Freigabe der Zeichnung. Für dringende Projekte finden wir in der Regel einen Weg, sprechen Sie uns darauf an.
Was wir für ein Angebot brauchen
Mit diesen Angaben erhalten Sie ein belastbares Angebot statt einer Rückfrage:
- Nennlast und ob Zug, Druck oder beides wirkt
- Zeichnung oder Maße des vorhandenen Bolzens: Durchmesser, Gesamtlänge, Lagerbreite, Position und Art der Sicherung
- Einbausituation: wo greift die Last an, wie breit sind die Auflager, ist eine Verdrehsicherung möglich
- Umgebung: Temperaturbereich, geforderte Schutzart, Außeneinsatz, Ex-Bereich
- Signal: mV/V passiv, analog, oder digital über CANopen, PROFINET oder IO-Link
- Sicherheitsanforderung: wird SIL oder PL gefordert, und in welcher Stufe
- Kabelabgang: axial oder radial, Länge bis zur Auswerteelektronik
- Stückzahl und gewünschter Termin
Eine Montagezeichnung oder ein Foto der Einbaustelle genügt oft für eine erste Einschätzung. Fehlt Ihnen etwas davon, schicken Sie, was Sie haben; den Rest klären wir im Gespräch.
Häufige Fragen zu Kraftmessbolzen und Kraftmessachsen
Wie funktioniert ein Kraftmessbolzen?
Er misst die Scherverformung, die die Last im Bolzen erzeugt. In eingedrehten Verformungszonen sitzen Dehnungsmessstreifen als Vollbrücke, deren Signal sich proportional zur Kraft ändert.
Kann ich einen vorhandenen Bolzen einfach ersetzen?
Ja. Wir fertigen den Messbolzen als geometrisches Abbild Ihres bisherigen Bolzens, sodass Lagerung, Rolle und Sicherung unverändert bleiben und keine Umkonstruktion nötig ist.
Was ist der Unterschied zwischen Kraftmessbolzen und Lastmessbolzen?
Es sind zwei Bezeichnungen für dasselbe Bauteil, ebenso wie Kraftmessachse, Messbolzen oder Load Pin. In der Praxis unterschieden wird nur zwischen Standardausführung und kundenspezifischer Fertigung.
Welche Sicherheitsstufen sind möglich?
Durch redundante Ausführung mit zwei unabhängigen DMS-Brücken und getrennten Signalwegen sind Anwendungen bis SIL 3 nach EN 61508 und PL e nach ISO 13849 möglich.
Wie genau ist ein Kraftmessbolzen?
Das hängt von Bauform und Einbausituation ab. Weil wir in nachgebildeter Einbausituation kalibrieren, erhalten Sie einen Kennwert, der für Ihre Konstruktion gilt, mit dokumentiertem Prüfprotokoll.
Haben Sie eine konkrete Messaufgabe? Ob Ersatz für einen einfachen Standardbolzen oder redundantes System mit digitaler Schnittstelle für den Sondermaschinenbau: Schicken Sie uns Ihre Zeichnung über das Angebotsformular, unsere Ingenieure melden sich mit einem Vorschlag.
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