Hochgenaue flexible Drehmomentmesswellen
Drehmomentmesswellen von ATESTEO messen die im Drivetrain auftretenden Belastungen beziehungsweise Drehmomente und stellen die Messdaten für Prüfstandssteuerung- und Analysezwecke zur Verfügung. Die hohe Messgenauigkeit standardisierter Drehmomentmesswellen und die Flexibilität in der Gestaltung hochspezieller mehrkanaliger Drehmomentmesswellen stellen eine grundlegende Voraussetzung für hohe Prüfstandauslastungen dar.
Zertifizierte Kalibriereinrichtung im ATESTEO Kalibrierlabor
Neue Technologien in der Datenübertragung und Weiterentwicklungen des Designs garantieren, dass auch zukünftigen Anforderungen entsprochen werden. Vor allem hinsichtlich einfacher Handhabung verbunden mit der Bereitstellung hochgenauer Messdaten. Die Produktqualität der bei ATESTEO hergestellten Drehmomentmesswellen wird durch zertifizierte Kalibriereinrichtungen sichergestellt. Unser DAkkS-zertifiziertes Kalibrierlabor bietet diesen Service ebenfalls für Fremdfabrikate an.
Kundenspezifische Messwellen und Drehmomentmessflansche
Die standardmäßig für die verschiedenen Messbereiche zur Verfügung stehenden Drehmomentmesswellen sind Drehmomentmesswellen, die alle ähnlich aufgebaut sind. Zur einfachen Montage weist der aus einem Stück gefertigte Messkörper an beiden Enden Anschraubflansche auf. Die verwendete Sensortelemetrie ist variabel und kann somit spezielle Optionen im Rahmen der Mehrkanalfähigkeit anbieten. Zusätzlich steht zu jedem Messkörper eine Drehzahlerfassung zur Verfügung.
ATESTEO bietet neben Standard-Drehmomentmesswellen anwendungsspezifische Kundenlösungen von 1 Nm bis 400 kNm. Die verwendete Sensortelemetrie ist variabel und kann spezielle Optionen anbieten. Beispiele für Kundenlösungen können sein:
- Mehrkanalfähigkeit wie beispielsweise Drehmoment und Temperatur
- Stationäre Messwellen – passiv und aktiv
- Messwellen aus Titan
- Verschiedene geometrische Ausführungen für Statoren und Rotoren
- Rotoren mit Zentralbohrung zur Aufnahme einer Welle
- Kundenspezifische Messbereiche
Die ATESTEO Drehmomentflansche im Detail
Drehmomentmessflansch DF-Serie
Bei den Drehmomentmessflanschen der DF-Serie ermöglicht ein innovativer Messkörper in Kombination mit digitaler Mehrkanal-Telemetrie eine extrem große Bandbreite an Installations- und Messanordnungen. Einzigartig sind bei dieser Drehmomentmesswelle die drei echten DMS Verstärker in der Rotoren-Elektronik. Der zusätzliche Überlastkanal überträgt Messwerte bis zu 300 % vom Nennmoment. Auch die Rotortemperatur wird übertragen. Die Flanschabmessungen der DF-Serie entsprechen der DIN-Norm und sind kompatibel mit bereits bestehenden Systemen.
Leistungsmerkmale Drehmomentmessflansch DF-Serie
- DIN Flanschabmessungen verbunden mit einer kompakten Bauform
- Der einseitig hohl gestaltete Messkörper kann optional zur Montage auf die Antriebswelle geschoben werden (Inline-Konzept). Kritische Betriebsparameter wie „ankuppelbare Massen“ oder limitierte Grenzdrehzahlen lassen sich somit entschärfen.
- Durch den Wegfall des Statorringes und des weiten Positionierabstandes zwischen dem Rotor und dem Statorkopf gestaltet sich die Gesamtinstallation des Messsystems als auch der Austausch einzelner Komponenten sehr komfortabel. Die zum Betrieb des Messsystems benötigte Auswerteeinheit stellt alle Schnittstellen für eine komfortable und zeitgemäße Weiterverarbeitung der Messdaten zur Verfügung.
- Die größtenteils freie Gestaltung des Drehmomentmesskörpers bietet zusätzlich auch eine Erweiterung als Zweibereichsmessflansch bis zu einem Drehmomentverhältnis von bis zu 1:5 an, ohne Beeinträchtigungen der mechanischen Eigenschaften.
- Umfangreiche Diagnosemöglichkeiten: Über Ethernet und CAN können zum Beispiel die Rotortemperatur und Überlastdrehmomentwerte bis zu 300 % über dem Nennbereich ausgegeben werden.
Drehmomentmessflansch F-Serie
Die Drehmomentmessflansche der F-Serie sind Drehmomentmesswellen, die Infrarot-Höchstleistungs-LEDs zur Datenübertragung nutzen. Sie sind vollkommen EMV-immun in der optischen Datenübertragung und strahlen dabei auch keine elektromagnetischen Wellen ab. Als Zweibereichsmesswellen konzipiert, verkürzen diese Drehmomentmesswellen Ihre Rüstzeiten erheblich. Die verschiedenen Baugrößen dieser Drehmomentmessflansche decken jeweils einen sehr großen Drehmomentbereich ab.
Leistungsmerkmale Drehmomentmessflansch F-Serie
- Messbereiche von 20 Nm bis 150.000 Nm
- Standardmessgenauigkeit 0,05 % bei den Messbereichen bis 20 kNm
- Mehrstellen-Temperaturerfassung zur optimalen Temperaturkompensation
- Standardmäßig integrierte Drehzahlmessung
- Drehzahlfestigkeit bis 30.000 U/min möglich
- Optional zwei Drehmomentmessbereiche
- Optional hochauflösendes magnetisches Drehzahlmesssystem
Drehmomentmessflansch HSTT-Serie
Die Drehmomentmessflansche der HSTT-Serie sind Drehmomentmesswellen für hohe Drehzahlen. Die Drehmomentmessflansche sind drehzahlfest bis 45.000 Umdrehungen/Minute und daher erste Wahl für neue Aufgaben im E-Mobility Testing. Sie verfügen über einen Rotor aus Titan. Durch das geringe Gewicht von 400 Gramm bieten sie sich hervorragend für elektrische Maschinen an, bei denen es auf die ankuppelbare Masse bei hohen Drehzahlen ankommt.
Leistungsmerkmale Drehmomentmessflansch HSTT-Serie
- Messbereiche von 50 Nm bis 200 Nm
- Kleine Gruppenlaufzeit des Drehmomentsignals von 10µs
- Besonders geeignet für hochdynamische Messungen und Regelungen
- Bereitstellung digital (Frequenz 60±20 kHz) sowie analog (Spannung ±10V, Strom 0 bis 20 (24) mA) am Ausgang
- eS Version mit sehr platzsparendem Stator und abgesetzter Auswerte-Elektronik
- Störungsfreie Übertragung der Messwerte mit kontaktloser Infrarot-Telemetrie
- CAN-Schnittstelle standardmäßig vorhanden
- Kalibrierung im hauseigenen, nach DAkkS zertifizierten Kalibrierlabor
Drehmomentmessflansch RT1-Serie
Die Drehmomentmessflansche der RT1-Serie runden den von ATESTEO angebotenen Messbereich nach unten ab. Sie eignen sich ideal für Schleppmoment-Messungen. Die Drehmomentmesswellen basieren auf den bewährten Infrarot-Höchstleistungs-LEDs zur Datenübertragung. Sie sind in der optischen Datenübertragung vollkommen EMV-immun und strahlen keine elektromagnetischen Wellen ab. Die verschiedenen Anschlussmöglichkeiten bieten eine flexible Adaption.
Leistungsmerkmale Drehmomentmessflansch RT1-Serie
- Messbereiche von 1 Nm bis 20 Nm
- Standardmessgenauigkeit 0,05 % ab einem Messbereich von 5 Nm
- Mehrstellen-Temperaturerfassung zur optimalen Temperaturkompensation
- Drehzahlfestigkeit bis 25.000 U/min möglich
- Optional zwei Drehmomentmessbereiche
Drehmomentmessflansch T-Serie
Die Drehmomentmessflansche der T-Serie weisen zwei besondere Ausstattungsmerkmale auf, die optional auch für andere Baureihen verfügbar sind. Zum einen ist der Messkörper aus Titan gefertigt. Daraus resultiert eine geringere Masse und Masseträgheit für hochdynamische Messaufgaben. Zum anderen verfügt die Drehmomentmessflansch T-Serie über eine Zentralbohrung im Rotor. Dieser kann zur Aufnahme einer zweiten Welle oder eines Kabelstranges genutzt werden.
Leistungsmerkmale Drehmomentmessflansch T-Serie
- Rotor aus Titan mit 50 mm Zentralbohrung
- Messbereiche von 20 Nm bis 500 Nm
- Standardmessgenauigkeit 0,05 %
- Mehrstellen-Temperaturerfassung zur optimalen Temperaturkompensation
- Drehzahlfestigkeit bis 40.000 U/min möglich
- Optional zwei Drehmomentmessbereiche
Drehmomentmessflansch DST-Serie
Die Drehmomentmessflansche der DST-Serie sind äußerst kompakt gebaute Drehmomentmesswellen. Sie ergänzen das Angebot von ATESTEO um robuste und präzise Messsysteme für weite Bereiche in der verarbeitenden Industrie. Die Drehmomentmessflansch DST-Serie nutzt die bewährte Infrarot-Telemetrie zur Datenübertragung. Die Drehmomentmesswellen sind in der optischen Datenübertragung vollkommen EMV-immun und strahlen dabei auch keine elektromagnetischen Wellen ab. Der einseitig gelagerte Messkörper erlaubt eine höhere Genauigkeit bei der Messung auf der Ausgangsseite. Die verschiedenen Baugrößen dieser Drehmomentmesswellen decken jeweils einen extrem großen Drehmomentbereich ab.
Leistungsmerkmale Drehmomentmessflansch DST-Serie
- Kompakte Bauform
- Messbereiche von 5 bis 20 Nm (weitere Messbereiche in Vorbereitung)
- Standardmessgenauigkeit 0,1 %
- Frequenz- und Spannungsausgang
- Aktive Temperaturkompensation
- Standardmäßig integrierte Drehzahlmessung mit 60 Impulsen/Umdrehung
- Drehzahlfestigkeit bis 20.000 U/min
- Einseitig gelagertes Messsystem für höhere Genauigkeit auf der Ausgangsseite
- Flexible Gummi- oder Metallbalgkupplungen optional
FAQ – Häufig gestellte Fragen zu Drehmomentmesswellen
Eine Drehmomentmesswelle hat verschiedene Parameter, die die Genauigkeit des Messsignals beeinflussen. Diese Parameter sind:
- Nicht-Linearität inkl. Hysterese
- Relative Standardabweichung der Wiederholbarkeit
- Temperatureinflüsse auf Nullpunkt und das Ausgangssignal
Die Genauigkeitsklasse wird anhand des schlechtesten der genannten Parameter bestimmt. Hat eine Drehmomentmesswelle beispielsweise die Genauigkeitswerte
- Nicht-Linearität inkl. Hysterese <= ±0,03%,
- Relative Standardabweichung <= ±0,03% und
- Temperatureinflüsse auf Nullpunkt oder Ausgangssignal <= ±0,05%,
so ergibt sich eine Genauigkeitsklasse von <=±0,05%.
Die Genauigkeitsklasse bezieht sich immer auf den besten Ausgangstyp des Sensors. Bei Drehmomentmesswellen ist das meist der Frequenzausgang.
Die prozentuale Angabe des Genauigkeitswerts bezieht sich auf das Nennmoment des Drehmomentsensors. Die Genauigkeitsklasse ist nicht mit dem Messfehler oder der Messunsicherheit zu verwechseln. Der resultierende Messfehler setzt sich aus den vier genannten Parametern zusammen und kann durch parasitäre Lasten (z. B. Biegemoment in laterale Richtung) und Umgebungsbedingungen erhöht werden. Zur genauen Fehlerbeurteilung muss eine Messunsicherheitsbetrachtung durchgeführt werden. Hier unterstützt ATESTEO gerne.
Die Messunsicherheit von Drehmomentmesswellen wird aus den Genauigkeitswerten des Sensors und aus den Umgebungsbedingungen ermittelt. Die Umgebungsbedingungen sind z. B. Temperaturen oder der Einfluss von parasitären Lasten (Querkräfte, Biegemomente). Die parasitären Lasten müssen gemessen, berechnet oder abgeschätzt werden. Je nach Anforderung an die Genauigkeit der Messunsicherheit. Die Eingangsdaten werden schließlich über eine physikalische Formel in eine Messunsicherheit überführt. ATESTEO unterstützt gerne bei der Berechnung der Messunsicherheit.
Eine Drehmomentmesswelle erhält nach einer Kalibrierung zwei Steigungswerte. Mit einem Steigungswert wird der Rohmesswert in ein Drehmomentmesswert umgerechnet. Daher hat der Steigungswert in Abhängigkeit des Messsensors die Einheit “Hz/Nm” oder “Digits/Nm”. Einer der beiden Steigungswerte rechnet den Messwert einer positiven Belastungsrichtung (im Uhrzeigersinn) in ein Drehmoment um, der andere Steigungswert rechnet den Messwert einer negativen Belastungsrichtung (gegen den Uhrzeigersinn) in ein Drehmoment um. Zum Erreichen der maximalen Genauigkeiten müssen beide Steigungswerte im Datenaufzeichnungs-System (Messsystem oder Regelungssystem) hinterlegt werden. Ermöglicht die Datenaufzeichnung nur die Eingabe eines Wertes, kann ein gemittelter Steigungswert berechnet werden (mit leichten Einbußen in der Genauigkeit).
ATESTEO bietet bei vielen Drehmomentmesswellen einen zweiten Messbereich an. Durch eine separate Verstärkerstrecke im rotierenden Messkörper können kleinere Drehmomente genauer gemessen werden, als mit der Haupt-Verstärkerstrecke. Die Drehmomentmesswelle erhält dadurch einen zweiten physikalischen Messbereich (zweites Nennmoment). Das Verhältnis zwischen großem und kleinem Messbereich (Spreizung) beträgt bis zu 1:5. Sogenannte Zweibereichs-Messflansche bieten den Vorteil, dass sie Prüfzyklen mit kleinen und großen Momenten messen können. Ein Tausch der Drehmoment-Messtechnik kann dadurch überflüssig werden. Lediglich die Umschaltung des Messbereichs, eine Entlastungsfahrt und ein Nullabgleich im lastfreien Zustand sind notwendig.
Die Drehmomentmesswellen der DF-Serie bietet einen dritten Messkanal. Dieser dritte Messkanal wird Überlast-Kanal genannt. Mit ihm können Momente von bis zu 300% bezogen auf das Nennmoment (Mdn) des Sensors gemessen werden. Die DF-Serie schaltet zwar beim Verlassen des gültigen Messbereichs (110% von Mdn) in einen Fehlermodus, aber über den Überlast-Kanal kann das Drehmoment weiterhin gemessen werden. Dies hilft insbesondere bei der Analyse nicht gewünschter Abläufe (Fehler im Automatisierungsablauf, Problem im Prüfling/Aufbau, etc.).
Die meisten ATESTEO-Drehmomentmesswellen können mit kundenspezifischen Nennmomenten aufgebaut werden. Da die Genauigkeiten auf das Nennmoment bezogen sind, können dadurch System-Genauigkeiten verbessert werden. Es ist jedoch möglich, dass kundenspezifische Nennmomente erhöhte Kosten oder längere Lieferzeiten verursachen. Sprechen Sie uns an.
Neben den Standard-Drehmomentmesswellen können auf Anfrage auch Sonderlösungen mit unseren Kunden entwickelt werden. Angepasste Nennmomente sind meist kein Problem. Darüber hinaus können Drehmomentmesswellen gebaut werden, deren Design an die Anlage des Kunden angepasst wurde. Unsere Konstrukteure sprechen dabei die Kundenanforderungen im Detail ab und erstellen Lösungsvorschläge. Nach der Freigabe durch den Kunden, werden die Bauteile in der hauseigenen mechanischen Fertigung produziert. Kundenorientierte Lösungen der Software und Elektronik sind ebenso möglich. Sprechen Sie uns an.
Im Produkt enthalten ist typischerweise eine Werkskalibrierung (siehe Text im Angebot). Als Ergebnis aus der Werkskalibrierung wird ein Testreport erstellt, in dem die Steigungen der Drehmomentmesswelle notiert sind. Damit kann die Drehmomentmesswelle betrieben werden. Optional kann ein Werkskalibrierschein miterworben werden. Er liefert weitere Details zum Kalibrierverlauf und den Messwellen-Charakteristiken. Weiterhin können in Abhängigkeit vom Nennmoment andere Kalibrierverfahren optional angewendet werden. Dazu zählt zum Beispiel eine Kalibrierung nach DIN 51309.
Die Kalibrierung wird auf das Hauptsignal, den Frequenzausgang, angewendet. Weitere Ausgangstypen können auf Anfrage kalibriert werden.
ATESTEO-Drehmomentmesstechnik wird im hauseigenen Kalibrierlabor kalibriert.
Die Drehmomentmesswellen werden meist ohne Messsystem / Datenaufzeichnung kalibriert. Daher ist eine Prüfung der Messkette nach Erhalt eines Drehmomentmesswelle sinnvoll. Die Drehmomentmesswellen von ATESTEO bieten dafür die Funktion eines Testsignals. Dieses Signal kann über die Konfigurationssoftware aktiviert werden. Bei aktivem Testsignal gibt der Sensor keinen Messwert sondern ein genau definiertes Signal aus. Die Signal-Definition ist dem Testreport zu entnehmen. Das Ende der Messkette kann mit diesem Sollwert verglichen werden.
In einer Drehmomentmesswelle wird ein Drehmoment zu einer Verdrehung des Messkörpers führen, welche zunächst mit Hilfe von Dehnungsmessstreifen gemessen wird. Die Dehnungsmessstreifen liefern dabei theoretisch unendlich viele Messwerte pro Sekunde. Dieses Rohsignal wird durch elektronische Bauteile in ein digitales Signal (Frequenz, Datenword) umgewandelt. Dies geschieht durch ein internes hochfrequentes Sampling. Das ausgehende Messsignal ist nun zeitdiskret und liefert eine begrenzte Anzahl an Messwerten pro Sekunde. Die Dynamik einer Drehmomentmesswelle definiert die maximale Frequenz, die über eine Signalanalyse mit dem Messsignal gemessen werden kann.
Bei der F-Serie und Systemen, die auf der F-Serie basieren, gibt es meist zwei Varianten. Die Variante “iS” besitzt unterhalb des Ringstators ein Gehäuse, in dem die Auswerteeinheit (Elektronik) verbaut wird. Bei der “eS”-Variante ist die Auswerteeinheit vom Ringstator abgetrennt und in einem separaten Gehäuse installiert. Die eS-Variante erlaubt an der drehenden Welle etwas höhere Temperaturen und hat einen kleineren Platzbedarf im Wellenbereich. Die iS-Variante benötigt keinen zusätzlichen Halter für die Auswerteeinheit und ist preisgünstiger.
Für die Planung einer Anlage liefert ATESTEO Konstruktions-Daten zu den Drehmomentmesswellen. Es handelt sich dabei um Maßzeichnungen oder 3D-Modelle (z. B. Step-Dateien). Viele Drehmomentmesswellen sind rund um die Uhr auf Traceparts.com zu finden. Dort können Maßzeichnungen und 3D-Modelle heruntergeladen werden. In jedem Fall können Sie Daten auch direkt bei uns Anfragen (über equipment@atesteo.com).
ATESTEO-Drehmomentmesswellen sind bei Auslieferung bereits vorkonfiguriert und können direkt eingesetzt werden. Eine Anpassung der Einstellungen durch den Kunden ist nur notwendig, wenn vom Standard abweichende Funktionen benötigt werden (z. B. CAN-Bus). Dazu gibt es für jede Drehmomentmesswelle eine Konfigurationsschnittstelle. Bei der F-Serie und Baureihen der F-Technologie, wird eine Windows-Software (TCU-Config) über RS232 mit dem Sensor verbunden. Darüber ist die Konfiguration einfach möglich. Die DF-Serie stellt eine Konfigurations-Webseite zur Verfügung. Über Ethernet und einen Browser kann sie problemlos erreicht werden. Die Einstellungen können auf der intuitiv bedienbaren Web-Oberfläche durchgeführt werden.
Jede ATESTEO-Drehmomentmesswelle kann diverse Stati, wie Fehler oder Alarme, verschicken. Dies geschieht zum Beispiel über Digitalausgänge oder ein detailliertes Statuswort auf dem CAN-Bus. Mit diesen Signalen kann die Anlage den Zustand der Drehmomentmesswelle automatisiert überwachen (Monitoring). Bei Fehlern oder Problemen können tiefergehende Analysen über die Konfigurations-Software (siehe “Wie kann ich eine Drehmomentmesswelle konfigurieren?”) durchgeführt werden. Hierbei hilft unser Service-Team gerne.
