Drehmomentsensoren und Drehmomentmesswellen

Drehmomentsensoren und Drehmomentmesswellen erfassen das Moment dort, wo es wirkt: an der Welle, am Werkzeug oder am Reaktionspunkt. Wir liefern Messbereiche von 0,02 bis 20.000 Nm, in statischer und rotierender Ausführung, mit zylindrischen Wellenenden sowie Vierkant- und Sechskantanschluss, passiv in mV/V oder mit integriertem Verstärker.

Drehmomentsensoren und Drehmomentmesswellen: Die erste Entscheidung: dreht sich der Sensor mit?

Alles andere folgt daraus. Es gibt drei Grundformen, und sie unterscheiden sich weniger im Messprinzip als in der Frage, wie das Signal von der Messstelle wegkommt.

Statische Drehmomentsensoren stehen still. Sie werden als Reaktionsaufnehmer zwischen zwei feste Punkte gesetzt, etwa zwischen Motorgehäuse und Rahmen oder zwischen Werkstückaufnahme und Grundplatte. Weil nichts rotiert, braucht es keine Signalübertragung von einem drehenden Teil, und der Sensor wird einfacher, günstiger und langlebiger. Geeignet für Reaktionsmomente, Schraubprüfungen, Verschlussmomente und Prüfaufbauten ohne Dauerdrehung.

Rotierende Drehmomentsensoren drehen sich mit der Welle. Das Signal wird über Schleifringe oder berührungslos übertragen. Notwendig überall dort, wo eine Welle dauerhaft läuft: Antriebsstränge, Motoren, Getriebe, Pumpen, Prüfstände. Hier kommen Nenndrehzahl, Kupplungen und Auswuchtung als Auslegungskriterien dazu.

Handmessgeräte sind tragbare Geräte für die Prüfung von Werkzeugen und Verbindungen vor Ort, etwa zur Kontrolle von Drehmomentschlüsseln und Schraubern.

Warum Drehmoment gemessen wird

Drei Aufgaben decken den Großteil der Anwendungen ab.

Leistung und Wirkungsgrad. Mechanische Leistung ergibt sich aus Drehmoment mal Winkelgeschwindigkeit. Wer den Wirkungsgrad eines Antriebs, einer Pumpe oder eines Getriebes bestimmen will, braucht deshalb beides. Ausführungen mit integrierter Drehzahl- oder Drehwinkelmessung liefern beide Größen zeitgleich aus einem Gerät, was die Berechnung ohne Synchronisationsprobleme möglich macht.

Qualität von Verbindungen. Anzugsmomente an Schraubverbindungen, Verschlussmomente an Deckeln und Kappen, Losbrechmomente. Hier zählt weniger der Dauerbetrieb als die Reproduzierbarkeit und die Dokumentation.

Prozess- und Zustandsüberwachung. Ein steigendes Drehmoment an einer Spindel, einem Rührwerk oder einem Förderer zeigt Verschleiß, Verschmutzung oder Blockade, bevor etwas ausfällt.

Worauf es bei der Auswahl ankommt

• Nenndrehmoment und Überlast. Rechnen Sie Anlauf- und Bremsmomente mit, nicht nur das Betriebsmoment. Ein Antrieb, der im Betrieb 50 Nm braucht, kann beim Anfahren ein Vielfaches erzeugen.
• Drehzahl. Sie begrenzt Bauform und Kupplungswahl. Übliche Messwellen sind für einige tausend Umdrehungen pro Minute ausgelegt.
• Wellenanschluss. Zylindrische Wellenenden für Antriebsstränge, Vierkant und Sechskant für Werkzeug- und Schraubanwendungen, Flanschausführungen für steife Aufbauten.
• Signalausgang. Passiv in mV/V für den Anschluss an einen vorhandenen Messverstärker, analog mit integriertem Verstärker für die direkte Anbindung, oder digital über USB für Messungen am Rechner.
• Genauigkeit. Achten Sie auf die kombinierte Angabe aus Linearität und Hysterese statt nur auf die Auflösung. Die Auflösung sagt, wie fein angezeigt wird, nicht wie richtig.
• Zusatzgrößen. Drehwinkel und Drehzahl sind optional integrierbar und meist günstiger als ein separater Geber.
• Einbaulänge. In bestehenden Antriebssträngen ist der verfügbare Abstand zwischen den Wellenenden oft das eigentliche Auswahlkriterium.

Der häufigste Fehler: falsch ausgerichtet

Eine Drehmomentmesswelle ist kein Lager. Sie soll ausschließlich das Torsionsmoment aufnehmen, und jede Quer- oder Axialkraft sowie jedes Biegemoment aus einem Versatz verfälscht die Messung und schädigt den Aufnehmer.

Setzen Sie die Messwelle deshalb immer mit Ausgleichskupplungen ein, etwa Faltenbalg- oder Lamellenkupplungen, und richten Sie die Wellen sorgfältig zueinander aus. Verstellbare Halterungen erleichtern das bei der Montage erheblich. Wenn eine Messung systematisch danebenliegt oder ein Aufnehmer wiederholt ausfällt, liegt die Ursache in den allermeisten Fällen hier und nicht im Sensor.

Für statische Anwendungen gilt dasselbe sinngemäß: Der Reaktionsaufnehmer darf nur das Moment sehen, nicht das Gewicht des Aufbaus.

Wenn kein Sensor in den Antriebsstrang passt

Manchmal lässt sich keine Messwelle einbauen, weil kein Platz da ist, die Steifigkeit des Strangs nicht verändert werden darf oder die Anlage nicht abgestellt werden kann. Dann wird direkt auf der vorhandenen Welle gemessen: Wir applizieren Dehnungsmessstreifen auf Ihrer Welle und übertragen das Signal per Telemetrie berührungslos heraus. Damit wird Ihr eigenes Bauteil zum Sensor.

Kalibrierung, Sonderbauformen, Prüfstände

Damit Sie in Newtonmetern messen und nicht in mV/V, kalibrieren wir die Messkette auf Wunsch nach ISO 17025 im eigenen Labor. Passt keine Standardbauform zu Ihrem Einbauraum, konstruieren und fertigen wir Sonderaufnehmer im Haus. Komplette Aufbauten liefern wir über den Prüfstandsbau.

Nennen Sie uns Nenndrehmoment, Drehzahl, Wellenanschluss und verfügbare Einbaulänge, dann schlagen unsere Ingenieure den passenden Aufnehmer vor.