Zwei Kraftmessbolzen in Edelstahl und Sicherheitselektronik ELMS1

Ein Kraftmessbolzen (auch Lastmessbolzen oder Kraftmessachsen genannt) verbindet die kraftübertragenden Maschinenelemente und ermöglicht dort gleichzeitig die Messung der Kraft. Neben der allgemeinen Erfassung von statischen oder dynamischen Kräften durch die Lastmessbolzen spielt vor allem auch die Sicherheit, die durch verschiedene Systeme gewährleistet werden kann, eine bedeutende Rolle in der Anwendung.

Exkurs: Was versteht man unter Sicherheit?

Sicherheit ist im Allgemeinen die Abwesenheit von Gefahr und Risiken, dieser Zustand hängt jedoch von vielen Faktoren und kulturellen Interpretationen ab. Die Gewährleistung der Sicherheit ist immer nur temporär, lokal sowie situativ möglich. Hierfür werden sogenannte Sicherheitskonzepte erstellt und umgesetzt, sodass erwartete als auch unerwartete Beeinträchtigungen hinreichend unwahrscheinlich gemacht werden.
In der Sicherheitstechnik unterscheidet man zwischen der unmittelbaren, mittelbaren und hinweisenden Sicherheit:

  • In der unmittelbaren Sicherheit wird gewährleistet, dass bei Versagen einer Maschine Komponenten so ausgeschaltet werden, dass eine weitere Gefahr für den Menschen ausgeschlossen ist und auch das Arbeitsgerät nicht beschädigt wird (Redundanz, fail-safe oder safe-life).
  • Die mittelbare Sicherheit verhindert Kollisionen und Berührungen mit sich bewegenden Maschinenteilen. Maßnahmen sind hier beispielsweise Abdeckungen als baulicher Schutz sowie Sensoren, die die Maschine abschalten, sobald definierte Grenzen überschritten werden. Solche Sensoren können im Alltag unter anderem bei modernen Rasenmähern gefunden werden.
  • Schließlich gibt es noch die hinweisende Sicherheit, bei der durch Schilder oder Symbole auf Gefahren hingewiesen wird.

Sicherheit durch Kraftmesstechnik

In der Anwendung der in diesem Beitrag gemeinten Sicherheitssysteme, in denen Lastmessbolzen eine zentrale Rolle spielen, geht es vor allem um zweierlei: zum einen um die unmittelbare körperliche Sicherheit der beteiligten Menschen, zum anderen um die störungs- und gefahrenfreie Funktion der Maschinen. Bauteile dürfen ihre Funktionsfähigkeit nicht durch Überbelastung oder Materialversagen verlieren. Es handelt sich somit fast ausschließlich um die unmittelbare Sicherheit. Dafür ist es grundsätzlich sehr einfach und kostengünstig, Kraftmessbolzen mit redundantem Ausgang zu bauen.

Kraftmessbolzen und deren Anwendung

Für Menschen, die sich in unmittelbarer Nähe zu sich bewegenden Lasten aufhalten, stellen diese eine prinzipielle Gefahr dar. Das können beispielsweise Container in Häfen sein, die verladen werden. Ebenso stellen in der Theatertechnik schwebende Teile wie Beleuchtungseinrichtungen oder Bühnenaufbauten und Kulissen, die über den Schauspielern schweben, eine Gefährdung dar. Um dennoch Sicherheit zu gewährleisten, müssen entsprechend unmittelbare Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden.

Einsatz von Kraftmessbolzen und der zugehörigen Sicherheitselektronik ELMS1 in Hafenkränen zur Container-Verladung

Durch Kraftmessbolzen und die zugehörige Sicherheitselektronik ELMS1 werden Überlasten sicher verhindert, um Menschen und Material zu schützen

Kraftmessbolzen werden in der Bühnentechnik und ähnlichen Anwendungen zur Lasterfassung, Überlasterkennung und Schlaffseilerkennung in der Ober- oder Untermaschinerie eingebaut oder direkt als Drehmomentstütze von Antrieben eingesetzt. Sämtliche Lastmessbolzen erfüllen dafür die bühnentechnische Norm nach DIN 56950-1. Für maritime Anwendungen sind die Kraftmessbolzen nach den Anforderungen der DNV GL zugelassen. Geprüft sind die Messachsen der Baureihe F53 nach den Standards DNVGL-ST-0377 (Standard for shipboard lifting appliances) und DNVGL-ST-0378 (Standard for offshore and platform lifting appliances), womit sie sich für Hebetechnik-Anwendungen im Schiffs- und Offshore-Bereich hervorragend eignen.

Kraftmessbolzen und Sicherheitselektronik

Hand in Hand gehen die Kraftmessbolzen dabei mit der Sicherheitselektronik ELMS1, die die Anforderungen bis SIL 3 / PL-e erfüllt. Das Überlast-Sicherheitssystem ist dabei multifunktional, konfigurierbar sowie modular erweiterbar. Es besteht aus einem Zentralmodul und einzeln erweiterbaren Funktionsmodulen, die über einen redundanten Normschienenbus miteinander verbunden sind. An das System können bis zu vier redundant ausgeführte Kraftmessbolzen, sowie Sicherheitselektronik und Software, angeschlossen werden. Auch die Überlastsicherung von nicht in der Standsicherheit gefährdeten Kränen wird so maximal vereinfacht. Ein automatischer Abgleich der Summenlast der Lastmessbolzen führt zu einer Abschaltung bei Grenzwertüberschreitung.

Die Kombination aus Elektronik und Kraftmessbolzen kann generell an Hebezeugen eingesetzt werden und dient zur Gefahrenvermeidung. Sie schützt sowohl das Bedienpersonal als auch die Anlage selbst. Dadurch kann die EU-Maschinenrichtlinie 2006/42/EG problemlos umgesetzt werden. Diese fordert, dass Maschinen mit einer maximalen Tragfähigkeit größer oder gleich 1.000 kg oder einem Kippmoment größer oder gleich 40.000 Nm mit Einrichtungen ausgestattet sind, welche den Fahrer warnen und eine Gefahr bringende Bewegung verhindern. Das kann bei Überlastung durch Überschreiten der maximalen Tragfähigkeiten, durch Überschreiten der maximalen Lastmomente oder durch Überschreiten der Kippmomente passieren.

Der Einsatz geeigneter Systeme mit Lastmessbolzen, Sicherheits- und Überlastelektronik sorgt für störungsfreie Abläufe in verschiedensten Bereichen, in denen es auf den Schutz von Menschen, die Zuverlässigkeit der Anwendungen und den Schutz von Maschinen ankommt.

Hinweis
In unserem Beitrag über Kraftmessachsen lernen Sie die vielseitigen Einsatzmöglichkeiten dieser Technologie kennen. Weitere Informationen zum Thema Kraftmessbolzen sowie weitere Kraftaufnehmer finden Sie auf der WIKA-Webseite.

 



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