Rotierende Drehmomentsensoren und Drehmomentmesswellen

Dynamische rotierende Drehmomentsensoren und Drehmomentmesswellen werden in den Antriebsstrang eingebaut und drehen sich mit. Das Signal wird über Schleifringe oder berührungslos aus dem rotierenden Teil herausgeführt. Damit messen Sie das Moment im laufenden Betrieb, auf Wunsch gemeinsam mit Drehzahl und Drehwinkel.

Die Kernfrage: wie kommt das Signal von der drehenden Welle

Die Dehnungsmessstreifen sitzen auf dem rotierenden Messkörper. Ihr Signal muss auf ein stehendes Teil übertragen werden, und dafür gibt es zwei Wege mit deutlich unterschiedlichen Eigenschaften.

Kontaktübertragung über Schleifringe. Bewährt, technisch einfach und in der Anschaffung günstiger. Die Übertragung ist breitbandig und eignet sich auch für passive Ausführungen, die ihr mV/V-Signal an einen externen Verstärker geben. Nachteile sind Verschleiß an Bürsten und Ringen, eine begrenzte Drehzahl, mögliches Kontaktrauschen und der Wartungsbedarf. Für Prüfstände mit überschaubaren Laufzeiten und wechselnden Aufbauten ist das oft die wirtschaftlichere Wahl.

Berührungslose Übertragung. Energie und Signal werden induktiv übertragen, es gibt keinen mechanischen Kontakt und damit keinen Verschleiß. Diese Ausführungen laufen wartungsfrei im Dauerbetrieb, vertragen höhere Drehzahlen und liefern ein störungsfreies Signal. Weil die Elektronik mitrotiert, bringen sie den Messverstärker gleich mit und geben ein fertiges Analogsignal aus. Die richtige Wahl für dauerhaft laufende Anlagen, hohe Drehzahlen und Serienprüfstände.

Drehzahl ist ein Auslegungskriterium, kein Detail

Die Nenndrehzahl begrenzt, was Sie mit einer Messwelle machen können, und sie hängt an Lagerung, Übertragungsart und Auswuchtung. Übliche Messwellen sind für einige tausend Umdrehungen pro Minute ausgelegt.

Prüfen Sie dabei nicht nur die Betriebsdrehzahl, sondern auch Hochlauf, Auslauf und mögliche Überdrehzahlen im Fehlerfall. Achten Sie außerdem auf die Auswuchtgüte, wenn Sie in der Nähe der Grenzdrehzahl arbeiten: Eine Unwucht im Messstrang belastet die Lager, erzeugt Schwingungen und überlagert das Messsignal.

Kupplungen und Ausrichtung entscheiden über die Messqualität

Eine Messwelle ist kein Lager. Sie darf ausschließlich Torsion aufnehmen, und jede Querkraft, Axialkraft oder jedes Biegemoment aus Wellenversatz verfälscht das Ergebnis und schädigt den Aufnehmer. Deshalb wird die Messwelle grundsätzlich mit zwei Ausgleichskupplungen eingebaut, je eine auf jeder Seite.

Faltenbalgkupplungen sind torsionssteif und übertragen das Moment nahezu spielfrei. Das ist wichtig, wenn Sie schnelle Momentenänderungen messen wollen. Sie gleichen kleinere Versätze aus, reagieren aber empfindlich auf größere.

Lamellenkupplungen vertragen mehr Versatz und höhere Drehzahlen, sind aber etwas nachgiebiger.

Welche Bauart passt, hängt von Nennmoment und Drehzahl ab; wir stimmen das mit Ihnen ab und liefern die Kupplungen passend mit. Eine verstellbare Halterung erleichtert das Ausrichten bei der Montage erheblich, weil sich die Messwelle damit auf die beiden Anschlusswellen einstellen lässt.

Ein Punkt, der gern übersehen wird: Die Messwelle verändert die Torsionssteifigkeit Ihres Antriebsstrangs. Bei dynamischen Untersuchungen kann sich dadurch die Drehschwingungs-Eigenfrequenz des Aufbaus verschieben. Wenn Sie Schwingungen oder Ungleichförmigkeiten untersuchen, sollte das in der Auslegung berücksichtigt werden.

Drehzahl und Drehwinkel gleich mitmessen

Ausführungen mit integriertem Encoder liefern zusätzlich Drehzahl und Drehwinkel. Das lohnt sich aus zwei Gründen.

Mechanische Leistung. Aus Drehmoment und Winkelgeschwindigkeit ergibt sich die Leistung. Für Wirkungsgrad-, Motor- und Getriebeprüfungen brauchen Sie also beides, und aus einem Gerät kommen beide Größen zeitgleich, ohne Synchronisationsprobleme zwischen zwei Sensoren.

Moment-Winkel-Kurven. In der Schraubtechnik ist nicht der Endwert entscheidend, sondern der Verlauf über den Drehwinkel. Ein integrierter Winkelgeber erspart den separaten Drehgeber und dessen Ankopplung.

Rotierende Drehmomentsensoren und Drehmomentmesswellen: Signalausgang wählen

mV/V passiv ist die günstigste Variante und braucht einen externen Messverstärker. Sinnvoll, wenn Sie bereits Messtechnik besitzen oder mehrere Kanäle gemeinsam erfassen.

Analog mit integriertem Verstärker, etwa ±10 V, geht direkt an eine Steuerung oder Messkarte. Kein Zusatzgerät, keine Abstimmung.

Digital über USB liefert den Wert direkt an den Rechner, samt Software und wählbarer Messrate. Die praktikabelste Variante für Labor, Prüffeld und mobile Einsätze.

Für schnelle Vorgänge wie Anlaufmomente, Zahneingriff oder Verbrennungsungleichförmigkeit achten Sie auf die Messrate: Sie muss den Vorgang abbilden können, sonst sehen Sie einen geglätteten Verlauf statt der tatsächlichen Spitzen.

Typische Anwendungen

Motoren- und Getriebeprüfstände, Wirkungsgradmessung an Antrieben, Pumpen und Verdichtern, Prüfung von Elektroantrieben und Prüfläufe in der Entwicklung, Schraubautomaten und Montageanlagen, Dauerlauf- und Lebensdauerprüfungen, Prozessüberwachung an Spindeln, Rührwerken und Förderern.

Wenn keine Messwelle in den Strang passt

Manchmal fehlt die Einbaulänge, die Anlage lässt sich nicht trennen oder die Steifigkeit des Strangs darf nicht verändert werden. Dann wird auf der vorhandenen Welle gemessen: Wir applizieren Dehnungsmessstreifen direkt auf Ihrem Bauteil und übertragen das Signal per Telemetrie berührungslos heraus.

Dreht sich im Betrieb nichts oder soll das Reaktionsmoment am Gehäuse erfasst werden, sind statische Drehmomentsensoren die einfachere und günstigere Lösung.

Kalibrierung und Sonderbauformen

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, konstruieren und fertigen wir Sonderaufnehmer, komplette Aufbauten liefern wir über den Prüfstandsbau.

Nennen Sie uns Nennmoment, Drehzahl, Wellenanschluss und verfügbare Einbaulänge, dann schlagen unsere Ingenieure die passende Messwelle samt Kupplungen vor.