Preiswerte Drehmomentsensorik für Condition Monitoring am Getriebe - Industrie 4.0

Manner: Ziel ist es im Sinne von Industrie 4.0, den Zustand von Aggregaten in Echtzeit, elektronisch zu erfassen. Das in fast jeden Antriebsstrang vorhandene Getriebe, ist hier von besonderer Bedeutung. Das anliegende Drehmoment und die Drehzahl geben Aufschluss über den Leistungsfluss und die Belastung des Getriebes. Diese Parameter sind essentiell für den optimalen und zuverlässigen Betrieb. Häufig ist das Drehmoment im Antriebstrang die wichtigste Steuergröße für automatisierte Prozessanlagen.

Auch für Condition Monitoring Systeme ist dynamisch anliegendes Drehmoment eine wichtige Größe. Die Kenntnis des dynamischen Drehmoments ermöglicht teure Wartungen oder Stillstandzeiten durch überlastete Getriebe zu vermeiden. Auch die zu erwartende Lebensdauer kann aus den dynamischen Drehmomentsignalen, in Abhängigkeit der Belastung, errechnet werden. Dadurch kann die Lebensdauer von Getrieben deutlich optimiert werden.

Bisher wurde aus Kostengründen häufig auf die Drehmomenterfassung verzichtet. Allerdings wird der Druck im Rahmen der Industrie 4.0 immer höher.

Die Suche nach preiswerten Verfahren zur Drehmomenterfassung führte zu magnetischen Prozedere und Oberflächenwellenfilter. Obwohl auf den ersten Blick die magnetischen Verfahren jeden Konstrukteur begeistern, schwindet die Euphorie nach den ersten praktischen Erfahrungen. Die magnetische Messgröße (Feldstärke in der Größenordnung des Erdmagnetfeldes) für das Drehmoment reagiert äußerst sensibel auf Fremdfelder. Gerade in Antriebsstränge mit Elektromotoren gibt es aufgrund der Umrichter oftmals Wellenströme mit störenden Magnetfeldern. Die Störempfindlichkeit auf Fremdmagnetfelder, Wellenmaterialeinschränkung und Handlingsprobleme lassen einen robusten Industriebetrieb nicht zu.

Die Drehmomenterfassung mittels Dehnungsmessstreifentechnik hat zwar den Ruf als solide, - aber auch teure Technik.

Dass dies nicht so sein muss, hat die Firma MANNER mit ihrer neuen Technik bewiesen. Die neue Technik ist solide, preiswert und industrietauglich. Dafür hat die Firma MANNER ein spezielles, kostengünstiges System, basierend auf der bewährten Sensortelemetrie entwickelt. Mehrere Getriebehersteller haben die Technologie bereits erprobt und im Serieneinsatz. Neben dem Drehmoment und der Drehzahl, kann auch die Temperatur des Wellenstranges erfasst werden. Diese Größen erlauben die optimale Überwachung des Wellenstranges.

Das flexible Komponentensystem der Firma MANNER, kann durch seine Kompaktheit unproblematisch in Getrieben zwischen Lager und Lagerschild appliziert werden. Der Miniatur-Flex-Verstärker mit Drehmomentsensor auf Dehnungsstreifenbasis und Signalkoppler kann durch seine Kompaktheit, nach einer Einweisung, eigenständig vom Getriebehersteller ohne Lötung (kein Lötkolben notwendig) appliziert werden. Für die Integration der Rotorkomponente (Sensor, Verstärker und Rotorantenne) reicht eine minimale Nut von 4 mm Tiefe und weniger als 15 mm Breite. Die Befestigung auf der Welle erfolgt durch einen Klebeprozess. Nach der Applikation wird für die dauerhafte Betriebsfestigkeit und erhöhte Schutzart die Rotorkomponente vergossen.

Die berührungslose Signalübertragung erfolgt über eine Profil-Statorinduktionsscheife, welche in den Lagerdeckel eingeschlagen wird. Die Enden der Schleife werden zur Statoreinheit geführt. Die Wellendurchmesser sind variabel. Die selbstabgleichende Statoreinheit und Rotorkomponente sorgt für eine optimale Signalübertragung.

Alle signaltechnischen Einstellungen (Messbereich und Autozero) können remote getätigt werden. Das System ist einfach im Handling und kann in der Produktionslinie ohne dezidierte Vorkenntnisse montiert und in Betrieb genommen werden.

Das System ist als IP42-  wie auch als IP 67 Variante zu erhalten.