Drehmomentmessung Anbieter

Die Drehmomentmessung erfasst die Torsionskraft an Messwelle oder Messflansch und liefert ein elektrisches Messsignal proportional zur Torsion. Sie basiert auf der Verformung eines Messkörpers unter Last und liefert Messwerte in Newtonmetern. Die Erfassung von Drehwinkel und Drehbewegung erlaubt die Bestimmung von Leistung bei Rotation. Für statische Aufbauten wird das Reaktionsmoment ohne Drehung gemessen. Bei rotierenden Anwendungen steht die kontaktlose Signalübertragung im Vordergrund.

Grundlagen und Bedeutung im industriellen Einsatz

In der Qualitätskontrolle von Schraubverbindungen liefern Messungen von Anziehmoment und Gewindesteigung objektive Datensätze für den Schraubprozess. Prüfstände für Motoren, Getriebe und Werkzeugmaschinen benötigen präzise Messwerte zur Kontrolle von Prüfabläufen und Lebensdauertests. Fördertechnik und Luftfahrt profitieren von kontinuierlicher Prozessüberwachung, da Lastkollektive, Vibrationen und Drehzahländerungen frühzeitig erkannt werden und das Antriebssystem vor Folgeschäden geschützt wird.

Definition und physikalische Prinzipien

Drehmoment ist das Produkt aus Kraft und Hebelarm, angegeben in Newtonmetern. Die Grundlage bildet Torsion, also die elastische Verdrehung mit messbarer Verformung. DMS, magnetoelastische oder optische Verfahren erfassen Änderungen des Widerstands, der Permeabilität oder des Lichtpfads. Daraus entsteht ein elektrischer Messwert, mit dem bei bekannter Drehzahl und bekanntem Drehwinkel auch Leistung und Energie während einer Rotation bestimmt werden.

Sensorprinzipien und Übertragungstechnologie

DMS-basierte Drehmomentsensoren

Dehnungsmessstreifen werden auf torsionsbelasteten Bereichen appliziert. Die Wheatstone-Brücke wandelt die Widerstandsänderung in ein stabiles Signal. Kalibrierte Systeme erreichen geringe Abweichungen und arbeiten über weite Temperaturbereiche. Moderne Drehmomentsensoren kombinieren diese Technik mit integrierter Elektronik zur Temperaturkompensation und Nullpunktstabilität für reproduzierbare Messwerte.

Induktive und magnetoelastische Verfahren

Induktive Systeme erfassen Geometrie- oder Abstandsänderungen, magnetoelastische Varianten nutzen die Spannungsabhängigkeit der magnetischen Eigenschaften. Beide ermöglichen die berührungslose Messung an Wellen ohne Schleifringe. Sie sind unempfindlich gegen Verschmutzung und bieten einen guten Frequenzgang für die Drehzahlmessung und dynamische Lastwechsel, wobei die erreichbare Genauigkeit von Material, Bauform und Anwendung abhängt.

Optische Ansätze und Sonderlösungen

Optische Systeme verwenden Gitter, Interferenz oder Faseroptik und liefern hohe Auflösung in EMV-belasteten Umgebungen. Für anspruchsvolle Einbauumgebungen werden Sonderlösungen und kundenspezifische Bauformen mit Zentralbohrung, erhöhter Feuchtigkeitsbeständigkeit oder Schockbelastungstoleranz umgesetzt. Application-Engineer-Teams begleiten die Auslegung bis zur Wellenanbindung und definieren die passende Übertragungstechnologie für hohe Prüfdrehzahlen.

Leistungsmerkmale entlang der Messkette

Präzision, Messbereiche und Dynamik

Die Spezifikation umfasst Nennmoment, Messbereich, linearitätsbezogenen Genauigkeitswert und Bandbreite. Für Prüfstände sind Bandbreiten bis in den Kilohertzbereich zweckmäßig, damit schnelle Transienten und Dynamik sicher abgebildet werden. Eine hohe Überlastsicherheit und ein separater Überlastkanal schützen Sensor und Aufbauten bei Lastspitzen, ohne die Kalibrierung zu gefährden.

Signalübertragung und Elektronik

Bei Rotation dominiert die kontaktlose Telemetrie. Bei Reaktionsmomenten genügen Kabel oder Schleifringe. Messverstärker übernehmen Signalaufbereitung, Filterung und die Datenübertragung via Ethernet, USB oder CAN. Die integrierte Temperaturkompensation minimiert Drift, eine Ausgabeart für den Drehzahlausgang ergänzt die Drehzahlmessung. Stabile Schnittstellen reduzieren Störungen und Messfehler im Gesamtsystem.

Bauraum, Einbau und Schutz

Die Bauform reicht von kompakten Flanschen mit Zentralbohrung bis zu Einheiten mit Kupplungssystem. Sorgfältige Fluchtung, Zentrierung und spielfreie Wellenanbindung vermeiden Verspannung und zusätzliche Torsion. Schutzarten decken Staub und Spritzwasser ab. Feuchtigkeitsbeständigkeit und Materialien werden auf die Einbauumgebung abgestimmt. Eine klar definierte Anbindung an das Antriebssystem verringert mechanische Fehlerquellen und erleichtert die Integration.

Auswahlkriterien und Integration

Kriterien für die Sensorauswahl

• Messbereich: Nennmoment passend zu Betriebswerten wählen, Reserven für Lastspitzen einplanen.
• Genauigkeit: Kalibrierte Klasse für Prüfablauf, Forschung und Kontrolle festlegen.
• Drehzahl und Frequenzgang: Prüfdrehzahl und Bandbreite für dynamische Vorgänge definieren.
• Einbau: Bauraum, Bauform, Wellenanbindung und Kupplungssystem abstimmen.
• Umgebung: Temperaturbereich, Feuchtigkeit, Vibration und Schockbelastung berücksichtigen.

Integration, Software und Support

Eine Messkette umfasst Sensor, Telemetrie, Messverstärker, Anzeigesystem und Software zur Analyse und Prozessüberwachung. Eine konsistente Einstellung für Filter, Abtastrate und Ausgabeart sichert die Vergleichbarkeit. Serviceleistungen wie Support, Reparatur, Kalibrierung und Leihsensoren reduzieren Stillstandszeit. Bei Export oder Leihstellung in ein Drittland sind Dokumentation, Zollpapiere und Copyright-Hinweise zu Prüfdaten zu beachten.

Vergleich kompakter Messprinzipien

Praxisbeispiel und Betrieb

Fallstudie: Auf einem Getriebeprüfstand misst ein DMS-Flansch bei 10 kHz Abtastrate Lastkollektive mit hoher Dynamik. Der Prüfablauf kombiniert Drehzahlausgang, Drehwinkel-Traces und Drehzahlmessung, um Resonanzen und Vibrationen zu analysieren. Eine robuste Filterkette in der Elektronik begrenzt Störungen, während die Temperaturkompensation thermische Drift reduziert. So werden Messfehler minimiert und Grenzwerte für Kontrolle und Prozessüberwachung reproduzierbar abgeleitet.

Im Betrieb definieren Ingenieure die Einstellung für Skalierung, Trigger und alphabetbasierte Kanalbezeichnung, wobei jeder Buchstabe eindeutig einem Signal zugeordnet wird. Die Ausgabeart umfasst Spannung, Strom oder digitale Busse. Ein zusätzlicher Drehzahlausgang steht häufig bereit. Bei Serienfreigaben in der Industrieanwendung entscheiden Entscheider im Unternehmen über Messlösung und Integration, einschließlich Richtlinien zur Datenhaltung, Copyright und Versand in ein Drittland.

Markt und Anbieter

Verbreitete Anbieter in der Messtechnik sind HBM (Hottinger Brüel & Kjær), Kistler, S. Himmelstein and Company, Datum Electronics, Norbar, Magtrol, tecsis (WIKA), Meßsysteme Nord, burster praezisionsmesstechnik, FUTEK Advanced Sensor Technology, Sensor Technology Ltd, Interface Inc., ETH-messtechnik, SCAIME und Lorenz Messtechnik. Sie decken Spannweiten von wenigen Newtonmetern bis in den hohen Kilonewtonmeterbereich ab und liefern passende Schnittstellen zur Integration in das Antriebssystem.

Die Auswahl einer Messlösung profitiert von transparenter Dokumentation zu Messprinzip, Übertragungstechnologie und Kalibrierhistorie. Ein belastbarer Support beschleunigt die Inbetriebnahme, während klare Spezifikationen zu Steigung, Prüfdrehzahl, Reaktionsmoment und Bauform die Vergleichbarkeit sichern. So entsteht ein Messsystem, das Überwachung, Kontrolle und Datenübertragung zuverlässig abbildet und langfristig in heterogenen Anlagenverbünden funktioniert.