6-Achsen Kraft-Drehmoment Sensoren
Produkte
- Messbereich: ±150 N (X/Y), ±200 N (Z); ±4 Nm (Mx/My/Mz)
- Genauigkeit: 0,05 N / 0,001 Nm
- Daten-Ausgaberate: Bis zu 2000 Hz
- Größe & Gewicht: Ø21×25 mm, 28 g
- Schnittstellen: Ethernet, EtherCAT, RS-485, Analog
- Schutzklasse: IP65
- Überlastkapazität: 350 %
- Stromversorgung: 8–36 V
- Messbereich: ±600 N (X/Y), ±800 N (Z); ±15 Nm (Mx/My/Mz)
- Genauigkeit: 0,2 N / 0,002 Nm
- Daten-Ausgaberate: Bis zu 2000 Hz
- Größe & Gewicht: 78×60 mm × 28,5 mm Höhe, 230 g
- Schnittstellen: Ethernet, EtherCAT, RS-485, Analog
- Schutzklasse: IP65
- Überlasttoleranz: 350 %
- Stromversorgung: 8–36 V
- Messbereich: ±600 N (X/Y), ±800 N (Z); ±15 Nm (Mx/My/Mz)
- Genauigkeit: 0,2 N / 0,002 Nm
- Daten-Ausgaberate: Bis zu 2000 Hz
- Größe & Gewicht: 87×78×28,5 mm, 255 g
- Schnittstellen: Ethernet, EtherCAT, RS-485, Analog
- Steckverbinder: Sturzsicherer Luftfahrtstecker
- Schutzklasse: IP65
- Stromversorgung: 12–24 V
- Überlastkapazität: 350 %
- Messbereich: ±1000 N (X/Y), ±1400 N (Z); ±30 Nm (Mx/My/Mz)
- Genauigkeit: 0,5 N / 0,004 Nm
- Daten-Ausgaberate: Bis zu 2000 Hz
- Größe & Gewicht: 87×78×28,5 mm, 465 g
- Schnittstellen: Ethernet, EtherCAT, RS-485, Analog
- Steckverbinder: Sturzsicherer Luftfahrtstecker
- Schutzklasse: IP65
Stromversorgung: 12–24 V - Überlasttoleranz: 350 %
- Messbereich: ±3000 N (X/Y), ±4000 N (Z); ±150 Nm (Mx/My/Mz)
- Genauigkeit: 1,5 N / 0,02 Nm
- Daten-Ausgaberate: Bis zu 2000 Hz
- Größe & Gewicht: 142×126×49,9 mm, 1450 g
- Schnittstellen: Ethernet, EtherCAT, RS-485
- Steckverbinder: Luftfahrtstecker
- Schutzklasse: IP65
- Stromversorgung: 12–24 V
- Überlasttoleranz: 350 %
RS485-zu-100M-Ethernet-Konverter für 6D-Kraft-/Momentensensoren
- Unterstützt TCP/UDP
- Datenrate: bis zu 2000 Hz
- Echtzeit-IO-Alarme
- Größe: 70,8×55,35×24,65 mm,
- Gewicht: 73 g
- Betriebstemperatur: -10~55 °C,
- Leistungsaufnahme: 0,5 W
RS485-zu-EtherCAT-Konverter für 6D-Kraft-/Momentensensoren
- Schnelle, jitterarme Daten-Synchronisation
- Datenrate: bis zu 2000 Hz
- Echtzeit-IO-Alarme
- Integrierte Filterung und Signalaufbereitung
- Größe: 70,8×55,35×24,65 mm
- Gewicht: 86 g
- Leistungsaufnahme: 0,5 W
- Betriebstemperatur: -10~55 °C
Was ist ein Kraft-Moment Sensor?
Ein Kraft-Moment Sensor ist ein hochpräzises Messgerät, das gleichzeitig Kräfte (Fx, Fy, Fz) und Drehmomente (Mx, My, Mz) entlang mehrerer Achsen erfasst. Im Gegensatz zu einachsigen Kraftsensoren, die nur in eine Richtung messen, können mehrachsige Kraft-Momenten-Sensoren – insbesondere 6-Achsen-Kraft-Drehmoment-Sensoren – komplexe Wechselwirkungen in drei Raumrichtungen und deren Rotationen exakt aufzeichnen.
Solche Sensoren sind unverzichtbar in Anwendungen, bei denen präzises Feedback und dynamische Steuerung erforderlich sind – etwa in der Robotik, industriellen Automatisierung, Biomechanik oder in der Forschung. Ein typischer Kraft-Momenten-Sensor für Roboter ermöglicht es Endeffektoren, auf äußere Kräfte zu reagieren, ihre Bewegung in Echtzeit anzupassen und dadurch sicherer sowie effizienter mit ihrer Umgebung zu interagieren.
Anwendungsbereiche von 6-Achsen Kraft-Moment Sensoren
Präzisionsmontage
In der modernen Fertigung – insbesondere bei engen Toleranzen und empfindlichen Bauteilen – ist Präzision entscheidend. Unsere 6-Achs-Kraft-Drehmoment-Sensoren ermöglichen es Roboterarmen, selbst kleinste Kräfte zu erfassen, um Bauteile exakt auszurichten und den Einpressdruck optimal zu steuern. So lassen sich Komponenten wie Wellen, Federn oder Lager zuverlässig montieren – mit hoher Wiederholgenauigkeit und reduzierter Fehlerquote. Ideal für Anwendungen in der Elektronikfertigung, der Automobilindustrie und im Maschinenbau.
Schraubenmontage & drehmomentgesteuertes Verschrauben
Kraft-Moment Sensoren spielen eine zentrale Rolle in der robotergestützten Schraubenmontage. Sie liefern präzises Feedback zu axialer Kraft und Drehmoment – entscheidend, um Gewindeschäden zu vermeiden, das richtige Drehmoment einzuhalten und reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen. Ob in der Elektronikfertigung, im Motorenbau oder bei Batteriepaketen: Diese Sensoren erkennen in Echtzeit Blockaden, Fehlausrichtungen oder Überdrehungen. Sie werden typischerweise zwischen Roboterarm und Schraubkopf integriert und sind unverzichtbar für moderne automatisierte Montagelinien.
Kraftgeregeltes Greifen & Einfügen
In dynamischen oder unstrukturierten Umgebungen – wie z. B. bei der chaotischen Teileentnahme, in der Montage oder Verpackung – muss ein Roboter flexibel auf Lage und Form von Objekten reagieren. Unsere 6-Achsen Kraft-Moment Sensoren liefern präzises Kraft-Feedback in alle Richtungen, sodass Roboter empfindliche Bauteile sicher greifen und korrekt einfügen können. Besonders in der Elektronikfertigung, Medizintechnik, Logistik und bei kollaborativen Robotern (Cobots) sind diese Sensoren unverzichtbar.
Windkanaltests
Im Windkanalversuch ist die exakte Messung von Kräften entscheidend, um das aerodynamische Verhalten von Modellen zu verstehen und zu optimieren. Unsere 6-Achsen Kraft-Drehmoment Sensoren erfassen Auftrieb, Luftwiderstand, Seitenkräfte und Momente mit hoher Auflösung und in Echtzeit. Sie werden in der Luft- und Raumfahrttechnik, der Automobilentwicklung sowie in Forschungs- und Universitätslaboren eingesetzt, wo höchste Präzision und Zuverlässigkeit gefordert sind.
Roboter-Handführung & Humanoide Roboter
Die Handführung von Robotern wird in modernen Industrieumgebungen immer wichtiger – insbesondere dort, wo Flexibilität, Sicherheit und einfache Bedienung gefragt sind. Unsere 6-Achs-Kraft-Drehmoment-Sensoren ermöglichen es Bedienern, Roboterarme manuell zu führen und Bewegungsabläufe direkt zu lehren. Dabei erfassen sie selbst kleinste Kräfte und Drehmomente, was eine reibungslose und sichere Zusammenarbeit ermöglicht. In humanoiden Robotern sorgen die Sensoren für präzises taktiles Feedback und eine adaptive Kraftsteuerung – ideal für Anwendungen in der kollaborativen Robotik, Rehabilitation oder der Mensch-Roboter-Forschung.
Medizinische & Rehabilitationsroboter
In der medizinischen Robotik sind Sicherheit und Präzision entscheidend. Unsere 6-Achsen Kraft-Drehmoment Sensoren werden in Rehabilitationsrobotern, Exoskeletten und chirurgischen Assistenzsystemen eingesetzt, um präzise Kräfte und Drehmomente in Echtzeit zu erfassen. Dadurch können sich Roboterbewegungen an den individuellen Patienten anpassen – für schonendere, effektivere Therapien und eine verbesserte Patientenversorgung. Typische Anwendungen sind Gangrehabilitation, Bewegungstherapie und chirurgische Assistenz in hochpräzisen Eingriffen.
Präzises Schleifen & Polieren
Oberflächenbearbeitungen wie Schleifen, Polieren oder Entgraten erfordern eine gleichmäßige, kontrollierte Kraftanwendung. Durch den Einsatz eines 6-achsigen Kraft-Drehmoment-Sensors am Werkzeugkopf kann der Roboter seine Bewegung in Echtzeit anpassen – abhängig vom Kontakt zur Oberfläche. So werden Unebenheiten ausgeglichen, Werkstücke geschont und hochwertige Ergebnisse erzielt. Diese Lösung ist ideal für die Metallverarbeitung, Luft- und Raumfahrt, Formenbau oder automatisierte Nachbearbeitung.
Palettieren & Depalettieren
In der Lagerautomatisierung müssen Palettier- und Depalettierroboter unterschiedliche Lasten sicher handhaben und sich an Gewicht, Form und Position anpassen. Mit einem 6-Achsen-Kraftmomentensensor erhalten Robotersysteme ein taktiles Feedback, das Krafteinwirkung bei Aufnahme und Ablage erkennt. Dadurch werden Kollisionen, Abwurf von Lasten oder falsches Stapeln vermieden. Unsere Sensoren optimieren die Greifkraft und erhöhen die Zuverlässigkeit in automatisierten Verpackungsprozessen, insbesondere in dynamischen Umgebungen wie E-Commerce, Lebensmittel- und Pharma-Logistik.
Wie funktioniert ein Kraft-Drehmoment Sensor?
Ein Kraft-Drehmoment-Sensor funktioniert, indem er die mechanische Verformung (Strain) einer speziell geformten Struktur misst, wenn äußere Kräfte und Momente auf sie einwirken. Diese Struktur besteht meist aus einer hochfesten Metalllegierung und ist mit Dehnungsmessstreifen (Strain Gauges) ausgestattet, die die Verformungen in elektrische Signale umwandeln.
Ein 6-Achsen-Kraft-Momenten-Sensor erfasst Kräfte entlang der drei Raumachsen (X, Y, Z) sowie Drehmomente um die drei Rotationsachsen (Rx, Ry, Rz) – das ermöglicht eine Messung aller sechs Freiheitsgrade (6 DoF). Die erzeugten analogen Signale werden über einen hochauflösenden 24-Bit-ADC digitalisiert und von einem integrierten Prozessor mit fortschrittlichen Algorithmen zur Filterung und Entkopplung verarbeitet. So werden hohe Linearität und minimale Achsüberlagerung (Crosstalk) erreicht.
Die Echtzeitdaten werden je nach Modell über Schnittstellen wie Ethernet, EtherCAT, RS-485 oder Analogausgang übertragen. Dieses präzise Feedback erlaubt Robotern eine dynamische Anpassung an ihre Umgebung – etwa bei Polierprozessen, Montageaufgaben oder in der medizinischen Rehabilitation.
Zusammengefasst basiert die Funktionsweise eines 6-Achsen-Kraft-Drehmoment-Sensors auf:
Messung kleinster Dehnungen durch mehrdimensionale Kräfte und Drehmomente
Umwandlung in digitale Signale mittels Hochleistungs-ADC
Datenverarbeitung für Echtzeit-Feedback und präzise Steuerung
Diese Technologie ist der Schlüssel für intelligente Interaktion in modernen Robotik- und Automatisierungssystemen.
Typen von Kraftsensoren: Ein-, Drei- und Sechs-Achsen-Sensoren
Kraftsensoren lassen sich nach der Anzahl der gemessenen Kraftkomponenten (Achsen) klassifizieren:
Einachsiger Kraftsensor
Ein einachsiger Kraftsensor misst Kraft oder Drehmoment entlang einer Richtung – typischerweise X, Y oder Z. Er eignet sich für einfache Messaufgaben wie Wiegen oder Zug-/Druckkrafttests.
3-Achsen Kraftsensor
Dieser Sensor misst Kräfte in drei Richtungen (Fx, Fy, Fz) innerhalb eines kartesischen Koordinatensystems. Typischerweise eingesetzt bei Roboter-Endeffektoren und in Automatisierungsanlagen.
6-Achsen Kraft-Drehmoment Sensor
Erfasst alle sechs Freiheitsgrade der Bewegung:
Kräfte in X-, Y- und Z-Richtung (Fx, Fy, Fz)
Drehmomente um die X-, Y- und Z-Achse (Mx, My, Mz)
Merkmale der 6-Achsen Kraft-Moment Sensoren
1. Vollständiges Feedback über 6 Freiheitsgrade (6-DoF)
Der 6-Achsen-Kraft-Drehmoment-Sensor erfasst Kräfte und Drehmomente in drei orthogonalen Richtungen (X, Y, Z) sowie in drei Rotationsachsen (Roll, Pitch, Yaw).
Im Vergleich zu herkömmlichen ein- oder drei-achsigen Sensoren liefert er vollständige Umweltkraftdaten in sechs Freiheitsgraden – ideal für komplexe Anwendungen in der Robotik, mechanischen Prüfung, Forschung und automatisierten Fertigung.This makes it ideal for complex applications in robotics, mechanical testing, scientific research, and automation engineering.
2. Präzises "Tastgefühl" für Roboter
Der Sensor liefert Echtzeitdaten zu Kräften und Drehmomenten, was Robotern ein präzises „Tastgefühl“ verleiht.
Er unterstützt geschlossene Regelkreise, indem er die Kraft-Rückmeldung mit der Roboterhaltung und ggf. der Bildverarbeitung synchronisiert. Dadurch können Roboter sich während Aufgaben wie Polieren, Montage oder Inspektion dynamisch an Oberflächenkonturen und Materialeigenschaften anpassen.
Dies verbessert:
Genauigkeit und Flexibilität
Produktqualität
Prozesseffizienz
Zykluszeiten
3. Hochpräzise Kraftregelung am Endeffektor
Typischerweise am Roboter-Endeffektor montiert, ermöglicht der Sensor eine exakte Kraftregelung bei der Interaktion mit Objekten oder Umgebungen.
Er lässt sich leicht in bestehende Systeme integrieren, wobei die Regelbandbreite relativ schmal sein kann.
Für Prozesse mit engen Taktzeiten lässt sich der Sensor mit bildgestützter Positionskontrolle kombinieren, um:
Hochpräzise Manipulation
Reduzierte Zykluszeiten
Schnellere Systemreaktionen
zu erreichen.
Produktvorteile der HPS-FT-Serie
1. Ultra-niedriger Temperaturdrift
Die Sensoren der HPS-FT-Serie sind mit fortschrittlichen integrierten Temperaturkompensationsalgorithmen ausgestattet, die den Einfluss von Temperaturschwankungen auf die Messgenauigkeit deutlich reduzieren.
Das gewährleistet konstante und präzise Messwerte – selbst unter sich ändernden oder extremen Umgebungsbedingungen.
Ein unverzichtbares Merkmal für hochauflösende Anwendungen in Robotik, Biomechanik und Medizintechnik.
2. IP65-Schutzklasse mit luftfahrtgeeigneten Steckverbindern
Dank der IP65-Schutzklasse bieten die Sensoren zuverlässigen Schutz gegen Staub, Schmutz und Strahlwasser mit niedrigem Druck.
Ideal für den Einsatz in anspruchsvollen industriellen und forschungsorientierten Umgebungen.
Zusätzlich sind die Sensoren mit einem stoßfesten Luftfahrt-Stecker ausgestattet, der eine stabile und sichere Datenübertragung selbst unter Vibrationen oder Bewegung gewährleistet.
3. Hohe Abtastrate: bis zu 2700 Hz
Der Sensor verfügt über einen integrierten 24-Bit-Hochgeschwindigkeits-ADC mit einer Abtastrate von bis zu 2700 Hz und einer minimalen Hysterese von nur 0,1 % vom Messbereich (Full Scale).
Er unterstützt mehrere Schnittstellen, darunter:
Ethernet
EtherCAT
RS-485
Analogausgang
Damit eignet sich der Sensor hervorragend für schnelle, präzise Regelkreise in der Robotik und Automatisierungstechnik.
4. Außergewöhnlicher Überlastschutz (350 %)
Dank hochfester Materialien und verstärkter Konstruktion hält der Sensor Überlasten von bis zu 350 % der Nennkapazität stand – idealer Schutz vor mechanischen Stößen im Betrieb.
5. Echtzeit-Datenanzeige
Über die offizielle HPS-Client-Software können Benutzer die Sensordaten in Echtzeit überwachen und anzeigen.
Dies vereinfacht die Systemeinrichtung, das Debugging, die Feinabstimmung und die Datenanalyse erheblich und beschleunigt die Systemintegration.
6. Hohe Linearität und geringe Achsüberlagerung (Crosstalk)
Dank eines leistungsstarken eingebetteten Prozessors und fortschrittlicher Signalverarbeitungsalgorithmen (inkl. Filterung und Entkopplung) liefert der Sensor:
Hochlineare Messungen
Sehr geringe Beeinflussung zwischen den Achsen
Das garantiert saubere und zuverlässige Kraft- und Drehmomentdaten auf allen sechs Achsen.
7. Integration von Not-Aus-I/O
In Kombination mit dem EtherCAT- oder Ethernet-Adapter unterstützt der Sensor die Integration eines Not-Aus-I/O.
Grenzwertalarme lassen sich konfigurieren – wird ein Kraftgrenzwert in irgendeiner Richtung überschritten, kann das System innerhalb von 0,5 Millisekunden einen Not-Aus auslösen.
Dies schützt:
den Sensor
den Roboter
und das Werkstück
vor Beschädigungen.
FAQS
Was ist ein multi-achsiger Kraft-Drehmoment-Sensor?
Ein multi-achsiger Kraft-Drehmoment-Sensor misst Kräfte und Drehmomente entlang mehrerer Raumachsen. Ein typischer 6-Achsen-Kraft-Momenten-Sensor erfasst Kräfte in X-, Y-, und Z-Richtung sowie Drehmomente um diese drei Achsen – ideal für präzise Messungen in sechs Freiheitsgraden (6 DoF).
Wo wird ein 6-Achsen Kraft-Momenten Sensor typischerweise installiert?
Ein 6-Achsen-Kraftsensor wird in der Regel am Endeffektor von Industrierobotern, Cobots oder Prüfständen montiert. Er befindet sich an der Schnittstelle zwischen Roboter und Werkzeug oder Bauteil, um exakte Rückmeldungen in Echtzeit zu ermöglichen.
In welchen Branchen werden multi-komponenten Kraftsensoren eingesetzt?
Mehrachsige Kraft-Drehmoment-Sensoren finden Anwendung in der Robotik, Automatisierung, Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt, Biomechanik sowie in Forschungs- und Prüflaboren, wo hochpräzise Kraftmessung erforderlich ist.
Welches Ausgangsformat hat ein 6-Achsen-Kraft-Drehmoment-Wandler?
Je nach Modell gibt der 6-Achsen-Kraft-Drehmoment-Wandler die gemessenen Daten über Ethernet, EtherCAT, RS-485 oder Analogsignale aus. Diese Schnittstellen ermöglichen eine einfache Integration in Echtzeit-Steuerungssysteme.
Wie beeinflusst die Temperatur einen 6-Achsen Kraftsensor?
Temperaturschwankungen können die Messgenauigkeit beeinflussen. Hochwertige Sensoren verfügen jedoch über integrierte Temperaturkompensation, um Temperaturdrift zu minimieren und zuverlässige Daten auch unter wechselnden Umgebungsbedingungen zu liefern.
Was bedeutet Crosstalk bei einem multi-achsigen Kraftsensor?
Crosstalk beschreibt die unerwünschte Beeinflussung zwischen den Achsen. Ein präziser 6-Achsen-Kraftsensor minimiert diesen Effekt durch eine optimierte mechanische Struktur und fortschrittliche Signalverarbeitung und Entkopplung, um saubere Achssignale zu gewährleisten.
Was ist der Unterschied zwischen einem 3-Achsen- und einem 6-Achsen-Kraftsensor?
Ein 3-Achsen-Kraftsensor misst nur Kräfte entlang der X-, Y- und Z-Achse, während ein 6-Achsen-Kraft-Drehmoment-Sensor zusätzlich die Drehmomente um diese Achsen erfasst. Dadurch bietet der 6-Achsen-Sensor umfassenderes Feedback für anspruchsvolle Anwendungen.
Wie kalibriert man einen 6-Achsen-Kraft-Drehmoment-Sensor?
Die Kalibrierung eines 6-Achsen-Kraftsensors erfolgt mit zertifizierten Prüfgewichten und speziellen Kalibriervorrichtungen. Die Kalibrierung stellt sicher, dass der Sensor exakte Werte für alle sechs Achsen liefert – ein Muss für Präzisionsanwendungen.
Wofür wird ein 6 DoF Kraft-Moment Sensor verwendet?
Ein Sensor mit sechs Freiheitsgraden (6 DoF) wird verwendet, um feinfühlige Bewegungen und Interaktionen in Robotersteuerung, medizinischer Robotik, Montageautomatisierung, Forschung und Materialprüfung präzise zu erfassen. Er ermöglicht adaptive Bewegungen basierend auf realen Kräften.
