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Bild: Abtsützung - kurzer Kraftfluss

Funktionsstörende Verformungen können vermieden werden, wenn der vom Kraftfluss durchsetzte Weg minimal ist.

Ist diese Forderung erfüllt, entstehen nur Zug- und Druckspannungen im Bauteil.

Das Beispiel einer Abstützung zeigt, wie sich durch konstruktive Veränderung der Kraftfluss auf dem kürzesten Weg schließen kann und somit im Wesentlichen nur Druckspannungen im Bauteil auftreten.

Anwendung findet diese optimierte Lösung z. B. in Gewölbedecken, die durch Belastung von oben nahezu unzerstörbar sind.

Animation: Kurzer Kraftfluss am Beispiel eines Messtasters

An Koordinatenmessmaschinen werden im Allgemeinen taktile Messtaster eingesetzt.

Der Messtaster wird aus der Antastrichtung kommend gegen die zu vermessende Kontur gefahren und detektiert dabei den Kontakt mit dem Prüfling. Dieses Antasten ist nur mit einer Messkraft größer Null möglich.

Die Messkraft verursacht aber stets eine Verformungen des Messtasters, insbesondere der Tastspitze während des Messvorganges. Da die Messkraft - also die Ursache dieses Fehlers - nicht beliebig verkleinert werden kann, müssen die Auswirkungen - also die Verformung der Tastspitze - minimiert werden.

Neben der Veränderung des Werkstoffes und des Querschnittes der Tastspitze kann dieses Ziel mit dem Konstruktionsprinzip der kurzen und direkten Kraftleitung erreicht werden.

Durch die kurze Kraftleitung - also durch Minimierung der Taststiftlänge h - kann die Verformung des Messtasters, durch die Messkraft Fmess verursacht, minimiert werden.

Eine geringere Verformung der Tastspitze bedeutet einen geringeren systematischen Fehler und damit einer bessere Funktionserfüllung des Messtasters.

Animation: Kurzer und direkter Kraftfluss am Beispiel eines Parallelgreifers

Die Greifkraft eines Parallelgreifers verursacht eine Verformungen der Greiferbacken.

Neben der Veränderung des Werkstoffes und des Querschnittes der Greiferbacken kann die Verformung mit dem Konstruktionsprinzip der kurzen und direkten Kraftleitung minimiert werden.

Durch die Wahl des kürzest möglichen Kraftflusses kann die Verformungen der Greiferbacken minimiert werden und es ist eine hohe Greifgenauigkeit möglich bzw. die Greiferbacken können deutlich größere Kräfte aufnehmen und somit schwerere Werkstücke sicherer spannen.

Bild: Symetrischer Kraftfluss am Beispiel einer Messmaschine

Koordinatenmessmaschinen müssen eine hohe Steifigkeit aufweisen.

Diese hohe Steifigkeit ist gegeben, wenn sich die Kräfte symmetrisch schließen.

Die Portalbauweise ermöglicht bei kurzem Kraftweg ein symmetrisches Schließen der Kräfte über die beiden Ständer und weist eine deutlich höhere Steifigkeit gegenüber der C-Bauweise auf.

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