Definition und Funktionsweise:
Ein Drehmomentsensor ist ein Messgerät, das die mechanische Größe Drehmoment (Torsion) in rotierenden Systemen erfasst und in ein elektrisches Signal umwandelt. Er misst die Verdrehung einer Welle, die durch ein auf sie wirkendes Drehmoment verursacht wird.
Es gibt verschiedene Messprinzipien für Drehmomentsensoren:
- Dehnmessstreifen (DMS): Die häufigste Methode. DMS werden auf einer Messwelle appliziert. Wenn die Welle durch Drehmoment verdreht wird, verformen sich die DMS, und ihre Widerstandsänderung wird gemessen.
- Optische Verfahren: Messung der Verformung einer Welle durch optische Abtastung (z.B. Lichtschranken).
- Magnetoelastische Verfahren: Messung der Änderung magnetischer Eigenschaften von Materialien unter mechanischer Spannung.
- Berührungslose Übertragung: Bei rotierenden Wellen erfolgt die Signalübertragung von den DMS oft berührungslos über Schleifringe oder induktive/kapazitive Kopplung.
Anwendungsbereiche in der Automatisierung:
Drehmomentsensoren sind kritisch für Anwendungen, die eine präzise Messung oder Regelung von Drehmomenten erfordern:
- Antriebsstränge: Überwachung des Drehmoments von Motoren und Getrieben zur Effizienzoptimierung oder Überlastschutz.
- Prüfstände: Qualitätskontrolle von Motoren, Getrieben, Pumpen oder anderen rotierenden Maschinen, indem deren Drehmoment-Drehzahl-Kennlinien vermessen werden.
- Drehmomentgeregelte Schraubsysteme: Sicherstellung, dass Schrauben mit dem exakten Drehmoment angezogen werden (z.B. in der Automobilmontage).
- Robotik: Für die Drehmomentenregelung von Robotergelenken, insbesondere bei kollaborativen Robotern für die Kraftbegrenzung.
- Prozesskontrolle: Messung von Drehmomenten in Rührwerken oder Mischern zur Bestimmung der Viskosität oder des Füllstands.
- Windkraftanlagen: Überwachung des Drehmoments am Generator.
Vorteile:
- Hohe Genauigkeit: Präzise Erfassung von Drehmomenten.
- Dynamik: Können auch dynamische Drehmomentänderungen erfassen.
- Qualitätskontrolle: Sicherstellung der Produktqualität durch genaue Drehmomentvorgaben.
- Optimierung: Basis für die Effizienzoptimierung von Antriebssystemen.
Drehmomentsensoren sind ein wichtiges Element der Messtechnik für anspruchsvolle Bewegungs- und Prozesssteuerungsaufgaben.
→ Siehe auch: Dehnungsmessstreifen, Sensor, Antriebsstrang, Servomotor, Kollaborativer Roboter
