Minebea Intec ist ein führender Anbieter von Wägezellen und Inspektionstechnologie und zudem eines der wenigen Unternehmen, das, getreu dem Claim „German Quality“ auch in Deutschland produziert. Jahrzehntelange Erfahrung im Bereich spiegeln sich im unfangreichen Produktportfolio sowie einen starken Service und Support für Kunden wieder. An den drei Standorten in Hamburg, Bovenden und Aachen werden zuverlässige Produkte in den Bereichen Fremdkörperdetektion und Wägetechnik hergestellt. Doch wie funktioniert eigentlich eine Wägezelle?

Was ist eine Wägezelle?

Eine Wägezelle dient zur Bestimmung von Masse: Die vom Wägegut ausgeübte Gewichtskraft wird durch die Wägezelle in ein elektrisches Signal umgewandelt. Damit sind Wägezellen sind die wichtigsten Komponenten einer elektronischen Waage. Eine der am weitest verbreiteten Technologien basiert auf der Dehnungsmessstreifen-Technologie: Eine analoge Wägezelle besteht aus einem Messelement (sogenannten Federkörper) aus Stahl oder Aluminium, auf diesem ist ein Dehnungsmessstreifen (Wheatstonesche Brücke) angebracht. In jeder elektronischen Waage ist eine Wägezelle integriert, die dafür sorgt, dass ein Gewicht gemessen werden kann. Abgesehen davon werden Wägezellen in Industrieanlagen verbaut, wie etwa bei Abfüllanlagen, bei der Verwiegung von Silos oder für die Füllstandskontrolle von Tanks.

DMS-Wägezellen sind am weitesten verbreitet, aber es gibt noch andere Technologien zur Gewichtsbestimmung in der Wägetechnik wie etwa die EMFC, elektromagnetische Kraftkompensation, bei der die Massebestimmung komplett ohne Reibungsverlust abläuft.

Wie funktioniert eine Wägezelle?

Das Material des Federkörpers ist zwar stabil, aber auch minimal elastisch. Das bedeutet: Wenn auf die Waage ein Gewicht gelegt wird, wirkt diese Kraft auf den Federkörper ein. Die Bezeichnung Federkörper rührt daher, weil sich das Material durch diese Einwirkung minimal verformt, aber wieder in die ursprüngliche Form zurückkehrt – beziehungsweise „federt“, sobald keine Kraft mehr auf ihn einwirkt. Es handelt sich um eine elastische Verformung des Messelements.

Diese Änderung wird durch die Dehnungsmessstreifen erfasst, der auf der Wägezelle angebracht ist. Unter einem Dehnungsmessstreifen, oder kurz „DMS“, versteht man einen elektrischen Leiter. Durch die feste Anbringung auf dem Federkörper wirkt sich jede Krafteinwirkung direkt auf den Messtreifen aus und verlängert oder verkürzt diesen. Bei Dehnung des Messtreifens wird der elektrische Widerstand größer, bei Stauchung hingegen kleiner. Diese Veränderung des Widerstandes verändert das Ausgangssignal der Wägezelle und ermöglicht damit zu bestimmen, welche Kraft auf die Wägezelle einwirkt – also welches Gewicht gerade verwogen wird.

Das elektrische Signal wird im nächsten Schritt an Wägeelektroniken beziehungsweise Wägeterminals (könnte auch Auswerte- und Anzeigegeräte) weitergegeben. Auf dem Display eines Anzeigegerätes, Indikator oder Wägecontroller ist dann das gemessene Gewicht abzulesen.

Wichtige Eigenschaften von Wägezellen

Neben den verschiedenen Typen von Wägezellen unterscheiden sich diese bei den Herstellungsmaterialien, zumeist wird Aluminium und rostfreier Edelstahl verwendet. Neben dem Material gilt es aber auch die Umgebung, in der die Zelle zum Einsatz kommt, zu beachten: Besonders die Umgebungstemperaturen sind ein wichtiger Faktor: Jedes Material verändert sich durch Wärme oder Kälte, was auch für Wägezellen und Dehnungsmesstreifen gilt. Damit das exakte Gewicht angezeigt wird, muss die Wägezelle äußere Störeinflüsse ausgleichen können.

Besonders wichtig ist beim Thema Verwiegung die Genauigkeit: Wägezellen werden in unterschiedliche Genauigkeitsklassen klassifiziert. Diese werden in die Klassen A bis D unterteilt, wobei A die bestmögliche Klasse darstellt. DMS-Wägezellen werden meistens in den Klassen C und D produziert. Je nach Anwendungsgebiet sind die Anforderungen für die geforderte Genauigkeit unterschiedlich: So ist in der Pharmaindustrie etwa eine andere Genauigkeiten und Prozessmessunsicherheiten gefordert als bei Recycling oder Einzelhandel. Für spezielle Anforderungen bietet Minebea Intec zudem besondere Lösungen.

Für viele Produktionsanlagen ist zudem die sogenannte Eichfähigkeit wichtig: Eine eichfähige Wägezelle wird in Deutschland für den Einsatz im gewerblichen Bereich für alle eichpflichtige Anwendungen gefordert und sorgt dafür, dass die eingesetzte Wägetechnik auch die gesetzlichen Anforderungen erfüllt.

Präzisionslösung für Europas modernste Wasserlackfabrik

Die Lackindustrie 4.0 erfordert maximale Dosiergenauigkeit. Um Rezepturen auf hohem Niveau umzusetzen, wünschte sich das Unternehmen ADLER-Lacke höchste Ablesbarkeit für die Verwiegung seiner Containertanks.

Da Umweltschutz für ADLER eine wichtige Rolle spielt, plante das Tiroler Familienunternehmen mittels der einzigartigen „Molchdosierung“ Europas modernste Wasserlackfabrik zu bauen.Dafür sollten bei dem 30 Millionen- Euro-Projekt 50 Edelstahltanks genauestens verwogen werden.

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Hochauflösende Wägelösung für explosionsgefährdete Bereiche

Nach der Ausweitung seines Sortiments petrochemischer Produkte stellte Chemieproduzent SABIC fest, dass das Wägesystem für Dosierbehälter der gesteigerten Produktion nicht mehr gewachsen war.

SABIC benötigte zwei unterschiedliche Wägelösungen für alte und neue Dosierbehälter in explosionsgefährdeten Bereichen. Minebea Intec lieferte eine hochauflösende, ATEX-zertifizierte Wägelösung sowie ein System zur Übertragung der Wägedaten in den sicheren Bereich.

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Sicherstellung ATEX-Konformität für ein Unternehmen der Luft- und Raumfahrt

Avio, ein führender Entwickler von Treibstoffen für die Luft- und Raumfahrt, entschied sich für Minebea Intec bei der Umsetzung neuer ATEX-Standards in der manuellen Dosierung.

Minebea Intec lieferte zwei ATEXzertifizierte Plattformwaagen und Wägeindikatoren sowie zusätzlich einen über eine maßgeschneiderte, kundenspezifische Softwarelösung gesteuerten Controller für den sicheren Bereich.



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Welche Varianten von Wägezellen gibt es?

 

Es gibt viele unterschiedliche Arten von Wägezellen, die sich nach der Anwendung richten für die sie konzipiert wurden<s>.</s> Biegestab- oder Scherstabwägezellen werden oft z. B. in Plattformwaagen eingesetzt. Druckkraftwägezellen hingegen werden meist unter einer Konstruktion (Behälter, Silo usw.) installiert, die von oben mit einem Gewicht belastet wird und sind oft für höhere lasten vorgesehen. Bei Zuglast-Wägezellen hingegen wird ein Gewicht an die Wägezelle angehängt. Wägezellen sind der wichtigste Bestandteil einer Waage, sei es Plattform-, Boden- oder Tischwaage.