Das Funktionsprinzip einer elektronischen Waage

So banal es klingt: Ein Gewicht übt immer Druckkraft auf ein anderes Material aus, das sich dadurch verformt. Bei mechanischen Waagen, die buchstäblich nur noch im Hausgebrauch eine Rolle spielen, gibt die Wiegefläche durch Hebelkraft einfach nach, die Hebelkraft muss nur noch in eine Skala unterteilt werden. Bei elektronischen Präzisionswaagen wirkt das Gewicht auf einen elastischen Federkörper. Je nach Bauart und Feinheit reagiert ein solcher Federkörper auch auf kleinste Druckkraft. Mit einer herkömmlichen Skalierung kann diese räumliche Ausdehnung allerdings nicht mehr erfasst werden. Deshalb wird die Druckkraft direkt auf einen Dehnungsmessstreifen übertragen. Dabei handelt es sich um einen hochempfindlichen Streifen aus Metall, der sich unter dem Einfluss der räumlichen Ausdehnung des Federkörpers verformt. Alle festen Körper, die sich verformen, ändern gleichzeitig den Widerstand elektrischer Impulse, die durch den Körper hindurch geleitet werden. Anhand des Widerstands, den der Dehnmessstreifen dem Stromdurchfluss bietet, lässt sich so das genaue Gewicht ermitteln. 

Dehnmessstreifen: der Mikrochip der Wiegetechnik

Dehnmessstreifen werden heute in den unterschiedlichsten Feinheitsgraden produziert, bis hin zur Einbettung von Metallen oder sogar Halbleitern in Folien. Sie sind als hochempfindliches Bauteil in modernen Präzisionswaagen unverzichtbar – und auch der Schlüssel zu weiterem technologischen Fortschritt im Bereich der Wägesysteme. Ein Beispiel dafür, in welch kleine Dimensionen der Gewichtsbestimmung eine Waage vordringen kann, liefert das sogenannte piezoelektrische Prinzip auf der Basis von kristallinen Halbleitern. Durch die spröde Beschaffenheit von Halbleitern ist eine räumlich erfassbare Ausdehnung durch Gewichtseinfluss nicht mehr möglich. Dafür reagieren die äußeren atomaren Schichten eines Siliziumkristalls schon auf den geringfügigsten Kontakt mit anderen Materialien, um messbare Widerstände des Stromdurchflusses auszulösen. 

Industriewaagen für jeden Präzisionsbereich

Das allgemeine Bild einer typischen Industriewaage liefern manuell zu bedienende Plattformwaagen, die wiederum in großer Vielfalt und passend für jede Branche als Boden- oder Tischwaagen, in tragbarer Form und als fest verankerte stationäre Systeme angeboten werden. Bei diesen Tisch- und Bodenwagen wird der gemessene Wert an einem Display direkt unterhalb der Plattform oder – wie bei Bockwagen – oberhalb der Plattform abgelesen. Das direkte Ablesen des Gewichts entfällt, wenn in halbautomatischen oder automatisierten Serienfertigungsprozessen die Messergebnisse direkt an einen Terminal oder als Signal an andere Steuerungselemente übertragen werden. Das ist der Fall in Dosierungs- und Abfüllanlagen, oder wenn Zwischenerzeugnisse und Endprodukte zu Zwecken der Qualitätskontrolle gewogen werden, um ggf. Fehlern oder Mängeln frühzeitig auf die Spur zu kommen.

In einigen Produktionsprozessen kommen verschiedene Alternativen infrage, um Qualitäts- oder Mengenabweichungen zu kontrollieren und dann zu korrigieren. Daneben zeigt sich die Wägetechnik bei vielen Anwendungen aber als alternativlos. Insbesondere dann, wenn sich ein Gewicht nur indirekt ermitteln lässt, aus dem Bruttogewicht inklusive Tara- und Nettogewicht. 

Industriewaagen für große Lasten und Mengen

Große Massen und Mengen können in einigen Bereichen nur durch das Wiegen eines gefüllten Behälters ermittelt werden, von dem sein Leergewicht subtrahiert wird. 

Waagen für die Transportlogistik

Die Transportlogistik liefert anschauliche Belege für den prinzipiellen Vorteil von Wägesystemen: Wenn Tara und Brutto als Referenzgrößen bekannt sind, kann auch exakt das Netto ermittelt werden. Fahrzeug- und Gleiswaagen für beladene Lkw oder Waggons nutzen dieses Prinzip nicht nur zur Kontrolle von Ladungen, sondern auch zur Dosierung von Ladungen, zum Beispiel in Tanklastzügen. Anders wäre eine Kontrolle des Nettoinhalts oder des Füllmessstands gar nicht möglich. Das trifft generell auch für alle Erzeugnisse zu, die in Umverpackungen und Gebinden ausgeliefert und bei der Anlieferung gegenkontrolliert werden. Nur Industriewaagen können hier, auf der Basis von Referenzgewichten, zuverlässige Informationen über das effektive Volumen oder mögliche Abweichungen zu einem Zielwert liefern. 

Waagen als Dosierungs- und Kontrollsystem bei Schüttgut

Großvolumige Einheiten von Rohstoffen, die in großen Behältern wie Silos oder Tanks als Schüttgut gelagert werden, müssen zur Weiterverarbeitung vorportioniert oder dosiert werden. Schon bei der Lagerung kommen sogenannte Schüttwaagen zum Einsatz, die das Gewicht des Bestands und somit der vorhandenen Menge kontrollieren. Trichterförmige Differential- oder Durchlaufwaagen dosieren das Schüttgut für die Weiterverarbeitung und regeln somit die Durchlaufmenge. Ebenso dienen sie auch der Portionierung von Schüttgut in versandfähige Gebinde. 

Für alles, was Gewicht hat, findet sich die passende Waage

Waagen messen und erfassen nicht nur Volumina, Quantitäten und Stückmengen, sondern können auch Qualitätsmängel anzeigen. Daher weist kein anderes Verfahren der Messtechnik eine so große Vielfalt an Möglichkeiten auf wie die Industriewaage.