Neue drahtlose Drehmomenttechnologie

Sensor Technology hat eine neue Serie berührungsloser Drehmomentsensoren auf den Markt gebracht, die auf einem vollständigen Vier-Element-Dehnungsmessstreifen-Brückendesign basieren und die vorhandenen berührungslosen Sensoren ergänzen, die mit der Erkennung von akustischen Oberflächenwellen (AOW) arbeiten.

Als TorqSense SGR510/520-Serie bezeichnet, verfügen die neuen Geräte über eine Messkapazität von 250 % über dem Messbereich, sodass plötzliche Drehmomentspitzen genau gemessen und aufgezeichnet werden können. Die Konzeption gleicht auch alle Fremdkräfte aus, wie etwa Biegemomente, die unbeabsichtigt auf den Sensor ausgeübt werden, verbessert die Empfindlichkeit und hat eine große Temperaturtoleranz.

Die Brücke besteht im Wesentlichen aus vier auf die zu überwachende Welle geklebten Dehnungsmessstreifen (DMS), die in einer quadratischen Formation im Winkel von 45 Grad zur Rotationsachse angeordnet ist. Wenn daher auf die Welle ein Drehmoment angewendet wird, werden zwei Messgeräte unter Spannung gedehnt und auf zwei Druck ausgeübt.

Ein am Rotor montierter Ultraminiatur-Mikrocontroller, der von einer induktiven Spule angetrieben wird, misst die Differenzwerte in jedem Dehnungsmessstreifen und überträgt sie digital über dieselbe Spule an den Stator zurück. Die Messgeber der SGR510/520 Serie verwenden dann modernste DMS-Signalverarbeitungstechniken, um eine kostengünstige Lösung zur Messung von einem Drehmoment mit hoher Bandbreite und Überlastbarkeit zu bieten.

„Gegenüber herkömmlichen Drehmomentsensoren bietet dieses Konzept des TorqSense SGR510/520 einige wesentliche Vorteile“, sagt Mark Ingham von Sensor Technology. „Erstens eliminiert es die Art von Störgeräuschaufnahme und Signalverfälschung, die mit einem Schleifring und anderen analogen Methoden zur Übertragung von Drehmomentdaten vom Rotor zum Stator verbunden sind.“

Mark erklärt, dass aufgrund des kurzen Abstands zwischen den DMS-Elementen und den Messkreisen des Rotors die externe Störgeräuschaufnahme in die Verkabelung praktisch eliminiert wird. Darüber hinaus reduziert die Mehrpunktkalibrierung alle Linearitätsfehler innerhalb des Sensors.

Weiter führt er aus, dass die große Funktionsüberschreitungsfähigkeit es ermöglicht, die Spitzen eines Drehmomentsignals zuverlässig, und ohne, dass sie abgeschnitten werden, zu erfassen, wenn der Sensor nahe an seiner vollen Nennleistung betrieben wird. Dies verbunden mit einer mechanischen Überlastfähigkeit von mehr als 400 % machen den Drehmomentsensor der Serie SGR510/520 zu einer sehr robusten Lösung zur Messung des Drehmoments.

Der Messbereich der SGR-Serie liegt bei 1 Nm bis 500 Nm (Modelle bis 13000 Nm sind in Kürze verfügbar) mit einer Genauigkeit von +/- 0,1 % und einer Auflösung von +/- 0,01 % des Messwandlers. Die digitale Übertragung zwischen Rotor und Stator schneidet alle zyklischen Schwankungen des Signals aufgrund der Wellenrotation ab und erzeugt eine digitale Abtastrate von 4000 Abtastungen pro Sekunde.

Zu den weiteren Funktionen gehören ein optionaler einstellbarer Filter für den gleitenden Mittelwert, ein Stromversorgungsbereich von 12 VDC bis 32 VDC, vom Benutzer konfigurierbare analoge Ausgangsspannungen, eine Auswahl an RS232-Kommunikationen, eine USB-Schnittstelle, eine CAN-Bus-Schnittstelle, ein externes Ethernet-Gateway und virtuelle LabView-Instrumente.

„Für eine einfache Bedienung gibt es eine integrierte Testfunktion“, sagt Mark, der den neuen TorqSense SGR510/520 wie folgt zusammenfasst: „Die meisten Drehmomentsensoren benötigen Schleifringe, um die Drehmomentwerte von der rotierenden Welle auf die statische Anzeige zu übertragen. Diese sind im Einsatz laut, langsam und umständlich einzurichten und soweit es die Verschleißteile betrifft nicht immer zuverlässig.

„Unsere TorqSense Serien arbeiten ohne Schleifringe und verwenden stattdessen eine berührungslose Signalübertragung, sodass diese Probleme schon von der Konzeption her grundlegend gelöst sind. Die neue Serie SGR510/520 eignet sich für Anwendungen wie Drehmomentmessungen, Tests, Rückkopplungssteuerung von Antriebsmechanismen und Prozesssteuerung.

Fragen & Antworten

Sensor Technology Ltd stellt einen neuen Typ von Drehmomentsensor vor (Einzelheiten siehe Pressemitteilung). Die vorhandenen Sensoren basieren auf der Nutzung von akustische Oberflächenwellen (AOW).

Da es derzeit nicht zweckmäßig ist, eine Pressekonferenz abzuhalten, behandeln die folgende Fragen und Antworten alle Fragen, die ein Journalist stellen könnte.

Was sind die Hauptvorteile der neuen SGR-Sensoren?

Höhere Unempfindlichkeit gegenüber Biegeeffekten und eine voll funktionsfähige Ablesefunktion der Messbereichsüberschreitung bis zu 250 % des Nenndrehmoments des Wandlers.

Werden Sie die AOW-Produktpalette beibehalten?

Unsere AOW-Produkte, die bereits im Einsatz sind, haben lebenslange Garantien, die wir auch weiterhin unterstützen werden. Die neue SGR-Serie ist für nahezu alle technischen Anforderungen ausgelegt, daher erwarten wir, dass sie beliebt und zur ersten Wahl wird.

Ist die Genauigkeit ein Problem bei der Messung des Drehmoments, der sich von Sekunde zu Sekunde ändern kann?

Die beste Genauigkeitsklasse für AOW-Sensoren ist +/- 0,25 %, aber mit Vollbrücken-Dehnungsmessstreifen und Mikrocontroller können wir eine Genauigkeit von +/- 0,1 % erreichen. Dies erfüllt die Anforderungen der meisten aktuellen industriellen Anwendungen und tatsächlich auch die meisten Test- und Forschungsanwendungen. Die neuen SGRs werden noch genauer sein, wodurch sie für die anspruchsvollsten Anwendungen geeignet sind und es Prüfingenieuren ermöglichen, ihre Ergebnisse auf ein neues Level zu bringen und so den Stand der Technik zu verbessern

Wie schneiden sie im Preisvergleich ab?

Wir werden das neue Sortiment zum gleichen Preis wie unsere bestehenden Produkte vermarkten

Erwarten Sie, dass die neuen Sensoren Ihren Marktanteil verbessern werden?

Wir erwarten eine Umsatzsteigerung, da wir eine Verbesserung der Genauigkeit zum gleichen Preis anbieten. Darüber hinaus wächst der Markt für Drehmomentsensoren, da sich die Industrie automatisiert und umfassende Betriebsdaten zunehmend in Echtzeit mit Track- und Trace-Systemen erfasst werden.

Erwarten Sie, dass mehr Unternehmen in Ihrem Markt tätig werden?

Es gibt in diesem Markt bereits eine Reihe von Unternehmen. Mehr erwarten wir derzeit nicht, da es sich hier nicht um einen Rohstoffmarkt handelt, sondern um einen Markt, der von Technologie, Service und Support angetrieben wird.

Ist das neue Gerät sofort weltweit verfügbar, und wenn nicht, wie sieht der Zeitplan für die Einführung aus?

Ja, wir haben die Sensoren sofort weltweit verfügbar. Wir haben dafür gesorgt, dass unser internationales Vertriebsnetz mit dem neuen SGR auf dem neuesten Stand ist. Wir haben alle Details per E-Mail gesendet und virtuelle Seminare und Meetings durchgeführt, um alle Fragen zu beantworten, die auftreten könnten. Wir haben die aktuellen Schwierigkeiten beim Reisen zu unserem Vorteil genutzt, indem wir einen höheren Arbeitsaufwand in virtuelle Produkteinführungen und E-Support gesteckt haben.

Wie viele Vertriebspartner haben Sie und wo befinden sie sich?

Wir haben mehr als 50 Vertriebspartner auf der ganzen Welt, die unter anderem alle wichtigen Märkte in den USA, Europa und dem Mittleren und Fernen Osten bedienen.

Von welcher Branche erwarten Sie, dass sie von den neuen Produkten am meisten begeistert sein wird?

F & E, sowie Qualitätssicherungsanwendungen werden von der verbesserten Genauigkeit profitieren, daher werden wir sie davon wahrscheinlich am meisten begeistert sein. Einige der industriellen Datenerfassungsanwendungen sind ebenfalls überaus interessiert daran, die Genauigkeit zu verbessern. Wir gehen davon aus, dass in den nächsten Jahren bei den meisten Anwendungen eine höhere Genauigkeit erwartet wird.

Was wird aus den alten AOWs?

Wir erwarten, dass die meisten Anwender im Laufe der Zeit auf die neue Technologie umsteigen wollen, sobald die vollständige Produktreihe der SGR510/520-Wandler verfügbar ist. Obwohl wir – wie bereits erwähnt – für die AOWs während ihrer lebenslangen Garantie vollständigen Support anbieten werden.