Günstige Momente

Antriebstechnik

Messsysteme - In Prüfstanden ist die Messung von Drehmoment und Drehzahl nicht mehr wegzudenken. Statt teurer Sensoren gibt es jetzt eine Drehmomentmesswelle mit integrierter Drehzahlmessung.

08. Dezember 2011

Drehmomentmesssysteme werden heute in erster Linie in Prüfständen für Motoren, Getriebe, Pumpen oder Kupplungen eingesetzt. In anspruchsvollen Maschinen und Anlagen lassen sie sich in den Regelkreis integrieren, um Maschinenbauteile zu schützen oder die Effizienz der Anlage zu verbessern. Kompakte und kostengünstige Systeme eignen sich außerdem auch für Schraubgeräte an einer Montagelinie oder für die Endkontrolle.

Mit der Entwicklung des Drehmomentmesssystems Dataflex haben sich die Ingenieurteams von KTR Kupplungstechnik diesen Anforderungen des Marktes gestellt und erfüllen gleichzeitig den Leitspruch »Entwicklung ist die Sicherung der Zukunft« des Unternehmens aus Rheine.

Die neuen Drehmomentmesswellen der Baugröße 16 erweitern die Typen der bewährten Dataflex-Reihe um die kleinen Messbereiche 10, 30 und 50 Newtonmeter. Dataflex 16 bietet eine Abtastrate von zehn Kilohertz, wie die größeren Baureihen ermöglicht auch dieses System die Messung gefährlicher Drehmomentspitzen, die in hochdynamischen Antrieben wie etwa Verdichtern und Verbrennungsmotoren vorkommen.

Das Messprinzip der neuen Messwellen von KTR basiert auf der bewährten Dehnungsmessstreifentechnik, gepaart mit neuen elektronischen Komponenten, die viele Funktionen in sich vereinen. Die Bauteile der Serie Dataflex 16 sichern Anwendern dadurch eine sehr hohe Prozesssicherheit. Die Übertragung der Drehmomentsignale erfolgt berührungslos.

Durch weniger Verschleißteile ergeben sich geringere Wartungskosten. Die interne Datenübertragung arbeitet digital mit einer Auflösung von 24 Bit und stattet die neuen Aufnehmer auf diese Weise mit einer Ungenauigkeit von unter 0,1 Prozent des Endwerts aus. Darüber hinaus liefern sie laut KTR rauscharme Signale. Das Messsystem lässt sich beliebig horizontal und vertikal montieren.

Für hochgenaue Anwendungen

Von der hohen Genauigkeit der Neuentwicklung sollen vor allem diejenigen Anwender profitieren, die in ihren Anlagen von einer sehr exakten Positionierung abhängig sind. Da der Einfluss des relativen Fehlers aufgrund der hohen Präzision so gering ist, eignet sich die neue Baugröße auch zum Einsatz in Prüfständen mit einem größeren Drehmomentspektrum. Der serienmäßige Drehzahlgeber erzeugt zur Richtungserkennung zwei um 90 Grad phasenversetzte Signale mit je 360 Impulsen pro Umdrehung. Durch diese technische Maßnahme beim Dataflex 16 von KTR können zusätzliche Drehzahlsensoren entfallen, der Anwender erspart sich die Mehrkosten dafür.

Die Kommunikation zwischen rotierender Welle und feststehender Elektronik erfolgt in beide Richtungen und gleichzeitig vollkommen berührungslos. Im Messmodus werden die Daten von der rotierenden Welle an den feststehenden Empfänger gesendet und dort aufbereitet.

Im Testmodus hingegen erzeugt der Empfänger ein Signal und schickt dieses zurück zur rotierenden Elektronik, was einen Sensortest auslöst. Die Stromversorgung der rotierenden Bauteile wird dabei über eine induktive Energieübertragung sichergestellt.

Bei der Drehmomentausgabe setzen die Entwickler der KTR weiterhin auf einen analogen Spannungsausgang von -10 bis 10 Volt. Anwender können so den Messbereich handelsüblicher Messwerterfassungskarten voll ausnutzen. Das System ist zudem so ausgelegt, dass es sich auf eine zukünftige digitale Kommunikation erweitern lässt.

Die Dataflex 16 wird zusammen mit dem Anschlussgehäuse DF02 ausgeliefert. Als Weiterentwicklung des Vorgängers DF01 besitzt das neue Anschlussgehäuse einen skalierbaren f/U-Wandler. Hierdurch steht die Drehzahlinformation nicht nur als Impulssignal, sondern gleichzeitig auch als skalierbare Gleichspannung mit zusätzlichem Richtungssignal zur Verfügung. Digitale Zählerkarten und Messkarten mit analogen Eingängen sind darum ohne zusätzliche Komponenten zu verwenden.

Passende Kupplung

Zur Integration in den Antrieb empfiehlt KTR die Kombination mit der torsionssteifen Servolamellenkupplung Radex NC. Diese speziell für die Servotechnik konzipierte drehsteife Kupplung wird als Standard eingesetzt. Die hohe Drehfedersteifigkeit stellt die Erfassung aller auf den Antriebsstrang wirkenden Drehmomente sicher, die Messung wird durch die Elastizität in der Kupplung nicht nachteilig beeinflusst. Die Kombination eignet sich daher insbesondere für Antriebe, in denen dynamische Drehmomentspitzen auftreten.

In Kombination mit der dreiteiligen, spielfreien und axial steckbaren Rotex-GS-Wellenkupplung eignet sich die Dataflex für Anwendungen, in denen keine hochdynamischen Drehmomentspitzen zu erwarten sind oder deren Verfälschung keine Rolle spielt. Ihre Steckbarkeit ermöglicht eine leichte Handhabung einer Baugruppe aus Drehmomentmesswelle und Wellenkupplungen. Laut Hersteller ergeben sich so Zeitvorteile in teilautomatisierten Prüfständen der Serienfertigung oder in der Qualitätskontrolle.

KTR ist es, sagt Geschäftsführer Prof. Dr. h. c. Josef Gerstner, sehr wichtig, ausgetretene Pfade zu verlassen und den Fokus auf neue Technologien und Märkte zu legen: »Der Erfolg gibt uns Recht. Hochbelastbare Spezialkupplungen für die Windenergie, beständige Zahnkränze mit hoher Lebensdauer sowie komplexe Brems- und Kühlsysteme sind nur ein Teil unserer Entwicklungen, die bereits erfolgreich im Markt platziert werden konnten.«

Die KTR-Ingenieure hätten diese Vision auch in der neuen Dataflex 16 umgesetzt und moderne Komponenten auf kleinstem Raum zusammengefügt. »Durch diese Integration von Drehmomentsensor und Drehzahlerfassung ergibt sich für unsere Kunden ein Zusatznutzen«, ergänzt Prof. Gerstner.

Erschienen in Ausgabe: Industrie Handbuch/2011