Aufrufe
vor 10 Monaten

antriebstechnik 4/2015

antriebstechnik 4/2015

HANNOVER MESSE

HANNOVER MESSE 2015 Vier in einem Drehmomentaufnehmer mit Zusatznutzen sparen Zeit und Geld Jürgen Kösters In der Antriebstechnik ist die präzise Messung von Drehmoment und Drehzahl nicht mehr wegzudenken. Jetzt gibt es eine Drehmomentmesswelle mit integrierter Drehzahlmessung, die zusätzlich Drehwinkel und Drehrichtung ermittelt – lesen Sie, was sie leistet. D ie Ergebnisse einer Drehmoment- und Drehzahlmessung geben nicht nur Aufschluss über das Niveau der mechanischen Leistungen einer Anlage. Aus den Bestimmungen der physikalischen Größen lässt sich auch der Wirkungsgrad optimieren oder die Umweltbelastungen reduzieren. In der industriellen Antriebstechnik wird die Drehmomentmesstechnik in erster Linie in Prüfständen eingesetzt. Hier werden mitunter Motoren, Turbinen, Getriebe oder Pumpen aber auch Kupplungen geprüft. Die Messtechnik kann auch unmittelbar in den Regelkreis einer Maschine integriert werden, um Maschinenbauteile zu schützen oder Prozesse zu automatisieren. Überdies finden sie ihren Einsatz an Montagelinien oder in der Qualitätssicherung. Der technische Fortschritt der Antriebstechnik lässt dabei die Ansprüche der Anwender an die notwendigen Messmittel in Sachen Schnelligkeit, Genauigkeit und Zuverlässigkeit stetig wachsen. Das Angebot an präzisen Messsystemen zum angemessenen Preis ist jedoch rar. Entweder sind die Systeme präzise und teuer oder günstig und ungenau. Um den gewachsenen Anforderungen der Anwender gerecht zu werden, hat KTR das Messsystem Dataflex weiterentwickelt. Jürgen Kösters ist Leiter Messtechnik bei der KTR Kupplungstechnik GmbH in Rheine Hohe Präzision mit jeder Umdrehung Das Programm der neuen Dataflex-Baureihe umfasst aktuell Messbereiche von 10 bis 1 000 Nm und soll in diesem Jahr auf 5 000 Nm erweitert werden. Bei der Entwicklung der neuen Präzisionsmesswelle setzten die KTR- Ingenieure auf das bewährte Messprinzip mittels Dehnungsmessstreifen und paarten es mit neuen elektronischen Komponenten, die eigens hierfür entwickelt wurden. Mit einer Abtastrate von 10 kHz bietet das System eine überdurchschnittlich hohe Messfrequenz und ermöglicht damit die Messung gefährlicher Drehmomentspitzen hochdynamischer Antriebe. Diese Belastungen müssen frühzeitig erkannt und entschärft werden, um unerwartete Schäden im gesamten Antriebssystem zu vermeiden. Das Dataflex- Messsystem schafft dafür die Voraussetzung. Die störunempfindliche Datenübertragung arbeitet digital mit einer Auflösung von 24 Bit und besitzt eine Messungenauigkeit von nur 0,1 % vom Endwert. Das dabei ausgegebene Signal ist rauscharm. Integrierter Drehzahlsensor Für die meisten Anwender ist die Messung der Drehzahl zur Leistungsermittlung des Antriebs durchaus sinnvoll, vielfach sogar zwingend erforderlich. Oft müssen dazu Drehzahlsensoren kostenpflichtig hinzu geordert werden oder schlimmer noch: die Erweiterung ist aus technischen Gründen nicht möglich. Ergänzend zur Drehmomentmessung besitzt die Messwelle von KTR einen Encoder zur Ermittlung der Drehzahl. Dieser liefert zwei um 90 ° phasenversetzte Signale mit einer Auflösung von 360 bzw. 720 Impulsen pro Umdrehung. Der praktische Aufnehmer ist kein optionales Extra, sondern im Serienumfang enthalten. Aufgrund der hohen Auflösung eignet sich das Drehzahlsignal der neuen Baureihe auch zur Bestimmung der aktuellen Winkellage der Welle. Damit kann ein Drehmomentereignis einer bestimmten Winkelposition zugeordnet werden. Überdies sorgt ein integrierter f/U-Konverter dafür, Resonanzstellenmessung am Schraubenkompressor: Nur eine hochfrequente Drehmomentmessung liefert die tatsächlichen Ergebnisse. 100 M [Nm] 80 60 40 20 0 Messung des Motorstroms DATAFLEX ® Drehmomentmessung 0 1000 2000 3000 4000 5000 n [1/min] 01 Resonanzstellenmessung am Schraubenkompressor: Nur eine hochfrequente Drehmomentmessung liefert die tatsächlichen Ergebnisse 24 antriebstechnik 4/2015

dass neben den gebräuchlichen Rechtecksignalen auch ein Gleichspannungssignal ausgegeben wird. Durch diesen simplen Spannungsausgang kann das Drehzahlsignal an eine analoge Datenerfassungskarte angeschlossen werden. Der Spannungsausgang kann für unterschiedlichste Maximaldrehzahlen skaliert werden, so dass Auflösung und Genauigkeit sowohl für sehr schnelle als auch langsame Antriebe ausreichen. Des Weiteren zeigt ein weiterer Ausgang die Drehrichtung der Antriebswelle an. Die Kommunikation zwischen rotierender Welle und feststehender Elektronik erfolgt bidirektional und berührungslos. Im Messmodus werden hier 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 Stromver sorgung der rotierenden Bauteile wird dabei über eine induktive Energieüber tragung sich ergestellt. Anschlussgehäuse – alles drin Das Anschlussgehäuse DF2 lässt sich mit den Dataflex-Messwellen kombinieren und besitzt eine Aufnahme zur Hutschienenmontage sowie Schraubklemmen für den Anschluss externer Geräte. Bei der Drehmomentausgabe setzten die Entwickler weiterhin auf den analogen Spannungsausgang (-10 … 10 V), so dass der Messbereich handelsüblicher Messwerterfassungskarten voll ausgenutzt werden kann. Das System wurde zudem so ausgelegt, dass es sich auf eine zukünftige digitale Kommunikation erweitern lässt. Der Drehmomentausgang ist in fünf Stufen filterbar, so dass kurze Drehmomentspitzen auf der Anzeige reduziert werden können. Ebenfalls am Anschluss gehäuse vorhanden sind Anschlüsse für die Drehzahlmessung, Drehrichtungssignal und Gleichspannungs-Drehzahlsignal. Sämtliche Ausgänge sind kompatibel zu Messwerterfassungskarten wie auch zu SPS-Steuerungen. Das Messsystem kann sowohl horizontal als auch vertikal montiert werden. Zur Integration in den Antrieb wird sie standardmäßig mit der torsionssteifen Servo-Lamellenkupplung Radex-NC kombiniert. Die Kupplung wurde speziell für die Servotechnik konzipierte. Ihre Drehfedersteifigkeit stellt die Erfassung aller auf den Antriebsstrang wirkenden Dreh momente sicher. Die Verbindung Dataflex mit Radex-NC eignet sich daher insbesondere für Antriebe, in denen dynamische Drehmomentspitzen auftreten. Das Messsystem kann überdies auch mit der spielfreien Rotex GS-Wellenkupplung kombiniert werden. Die dreiteilige, axial steckbare Kupplung wird auch als elastischdämpfende Kupplung bezeichnet. Diese Kombination ist überall dort einsetzbar, wo keine hochdynamischen Drehmomentspitzen zu erwarten sind. Die Steckbarkeit der Kupplung bietet überall dort Zeitvorteile, wo Komponenten regelmäßig gewechselt werden müssen, zum Beispiel in teilautomatisierten Prüfständen der Serienfertigung oder in der Qualitätskontrolle. Hohe Nachfrage erweitert Portfolio Bei der Entwicklung der Drehmomentmesswelle haben die KTR-Entwickler moderne Komponenten auf kleinstem Raum zusammengefügt. Durch die Integration von Drehmomentsensor und Drehzahlerfassung bietet das Messsystem einen Zusatznutzen, der Geld und Zeit spart. Aufgrund der hohen Kundennachfrage wird das Unternehmen aus Rheine das Portfolio der Drehmoment-Messsysteme weiter ausbauen. Die Ingenieure arbeiten bereits an der Entwicklung weiterer Baureihen. www.ktr.com 02 Das Anschlussgehäuse DF2 mit integriertem f/U-Wandler bietet Anschlüsse für vier Signale 03 Die Kombination Dataflex mit Servo-Lamellenkupplung Radex-NC ist eine kompakte Lösung die sich leicht integrieren lässt

Aktuelle Ausgabe