Drehmomente werden i.d.R. an rotierenden Wellen gemessen, um deren Belastung zu überwachen. Hierzu gebräuchliche Drehmomentsensoren basieren auf einer Anordnung gemäß Bild 118. Der Sensor wird über entsprechende Ankoppelelemente in die Welle montiert. Das von der Antriebsseite zur Lastseite übertragene Drehmoment M wird im Mittelteil des Sensors mit verschiedenen Messmethoden ermittelt. Drehmomentsensoren heißen häufig auch Drehmomentwandler bzw. in einer speziellen flachen Bauweise mit externer Elektronik auch Drehmomentmessflansch.

Bild 118: Anordnung eines Drehmomentsensors in einer Welle

Das Mittelteil ist konstruktiv je nach Messbereich anders als die Welle ausgeführt. Im Bildbeispiel besteht es aus einem Zylinder mit im Vergleich zur Welle kleinerem Durchmesser, was zur deutlichen Ausprägung einer torsionsbedingten Verwindung führen soll. Die Messung dieser Verwindung liegt sämtlichen internen Messmethoden zugrunde. Es sind auch zahlreiche andere konstruktive Anordnungen hier gebräuchlich, beispielsweise auch eine Verbindung über mehrere parallel angeordnete Stäbe.

Die zwei dominierenden Messmethoden hierbei zeigt Bild 119. Bei der links gezeichneten Variante sind vier DMS so angebracht, dass sie die im Zuge der Verwindung auftretenden Dehnungen bzw. Stauchungen an der Oberfläche erfassen. Die vollbrückenbasierte Auswertung erfolgt analog zu den bereits beschriebenen DMS-Kraft- und Drucksensoren.

Die rechte Variante im Bild deutet ein intern entsprechend schlüssig angebrachtes piezoelektrisches Sensorelement (auch hier in der meist verwandten Doppelanordnung skizziert) an. Ausgenutzt wird in diesem Fall der Schub-/Schereffekt, den wir als einen von drei nutzbaren Effekten bei piezoelektrischen Elementen angesprochen hatten.

Bild 119: Drehmomentmessung mit DMS bzw. piezoelektrischem Element

Unabhängig von der konkret verwendeten Messemethode muss der Sensorhersteller dafür sorgen, dass die rotierenden Sensorelemente mit nachgeschalteten nichtrotierenden Auswertesystemen signaltechnisch verbunden werden. Hierzu sind verschiedene Technologien im Einsatz. Bei DMS-basierten Drehmomentsensoren, bei denen die vier DMS auf dem rotierenden Teil stets zu einer Vollbrücke verschaltet sind, geht dies von Schleifkontakten über transformatorische Kopplungen (was dann einen Wechselspannungsbetrieb erfordert) bis zur Funkübertragung (mit kleinen Funkelektroniken auf dem rotierenden Teil). Bei Drehmomentsensoren mit integrierten Piezosensorelementen dominiert aufgrund der anspruchsvolleren Messelektronik deren komplette Integration auf dem rotierenden Teil.

Vor allem bei größeren Wellen wie z.B. Schiffsantriebswellen können keine fertigen Drehmomentsensoren installiert werden. Dort werden dann meist Lösungen mit spezifisch verklebten DMS inkl. zugehöriger Messelektronik realisiert.

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