DE102007049672A1

DE102007049672A1 - Messvorrichtung zur Erfassung des Betriebszustands einer Welle, Verfahren sowie Wellenanordnung mit der Messvorrichtung

Info

Publication number: DE102007049672A1
Application number: DE102007049672A
Authority: DE
Inventors: Tobias Hagemann; Christian Dr. Schaaf
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-10-17
Filing date: 2007-10-17
Publication date: 2009-04-23
Also published as: WO2009049610A2; EP2203730A2; US20100282002A1; WO2009049610A3

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messvorrichtung, ein Verfahren sowie eine Wellenanordnung mit der Messvorrichtung vorzuschlagen, welche eine robuste und zugleich genaue Messung des Drehmoments, einer Drehmomentänderung und/oder einer dazu äquivalenten Größe erlauben. Es wird eine Messvorrichtung zur Erfassung des Drehmomentbetriebszustands einer Welle 3 in Form eines Drehmoments, einer Drehmomentänderung und/oder einer dazu äquivalenten Größe vorgeschlagen, mit einem Signalgeber 5, welcher drehfest mit der Welle 3 verbindbar und/oder verbunden ist, mit einem Signalempfänger 7, welcher zur Detektion des Signalgebers ausgebildet ist und in Abhängigkeit der Detektion des Signalgebers ein Messsignal mit einer drehzahlabhängigen Komponente ausgibt, und mit einer Auswertevorrichtung 8 zur Bestimmung des Drehmomentbetriebszustands der Welle 3 auf Basis und/oder durch Auswertung des Messsignals, wobei die Auswertevorrichtung 8 ausgebildet ist, durch Analyse von Signalbestandteilen des Messsignals mit einer Grenzfrequenz größer als diei aktuelle Umlauffrequenz der Welle die Bestimmung des Drehmomentbetriebszustands durchzuführen und/oder zu ergänzen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Erfassung des Drehmomentbetriebszustands einer Welle in Form eines Drehmoments, einer Drehmomentänderung und/oder einer dazu äquivalenten Größe mit einem Signalgeber, welcher drehfest mit der Welle verbindbar und/oder verbunden ist, mit einem Signalempfänger, welcher zur Detektion des Signalgebers ausgebildet ist und in Abhängigkeit der Detektion des Signalgebers ein Messsignal mit einer drehzahlabhängigen Komponente ausgibt, und mit einer Auswertevorrichtung zur Bestimmung des Drehmomentbetriebszustand der Welle auf Basis und/oder durch Auswertung des Messsignals. Die Erfindung betrifft im Weiteren ein entsprechendes Verfahren zur Erfassung eines Drehmomentbetriebszustands einer Welle und eine Wellenanordnung mit der Messvorrichtung.
Die Messung eines Drehmoments oder einer Drehmomentänderung einer Welle im Betrieb ist oftmals Teil einer Überwachung einer Fertigungs- oder Arbeitsmaschine. Die Kenntnis des Drehmoments ist notwendig, um z. B. Abschätzungen über Arbeitsqualität, Belastung oder Verschleiß der jeweiligen Maschinen treffen zu können.
Die messtechnische Ermittlung des Drehmoments erfolgt oftmals mit einem seriell eingekoppelten Zwischenglied, dessen Verwindung gemessen und über vorgegebene Kennlinien in ein Drehmoment umgerechnet wird. Beispielsweise werden optische Messverfahren verwendet, bei denen die Verschwenkung von zwei im axialen Abstand voneinander beabstandete Referenzmarken in Umlaufrichtung messtechnisch erfasst wird. Andere Messsysteme werten die Verwindung des Zwischenglieds mit mechanischen oder magnetischen Messmitteln aus. Die für die Messverfahren notwendigen Zwischenglieder begrenzen jedoch die Anwendbarkeit dieser Art der Messverfahren auf Wellen, welche nur geringe Drehmomente übertragen.
Bei einer anderen Art der Drehmomentmessung wird auf Basis unterschiedlicher Messverfahren die Verwindung der drehmomentbeanspruchten Welle direkt gemessen. Bei diesen Messverfahren wird die Welle beispielsweise mit Dehnungsmessstreifen (DMS) versehen, welche die Verwindung erfassen. Es sind auch Verfahren bekannt, bei denen die Änderung eines magnetischen Feldes aufgrund einer Verwindung der Welle gemessen und daraus ein Drehmoment abgeleitet wird. Diese Verfahren werten aufgrund der Verwindung entstehende Wegunterschiede in einem Submillimeterbereich aus und sind daher systembedingt bei schwierigen Betriebsumgebungen, wie zum Beispiel bei Verschmutzung, Hitzeeinwirkung und dergleichen, störanfällig.
Gängige Praxis ist es, auf den elektrischen Strom des Antriebsmotors der Welle als Berechnungsgrundlage für eine Abschätzung eines tatsächlich über die Welle übertragenen Drehmoments zurückzugreifen. Hierbei wird der Motorstrom bzw. die Motorleistung mit einer an beliebiger Position abgegriffenen Drehzahl der Welle verrechnet und daraus ein Drehmoment abgeschätzt. In dem Artikel „Messen direkt an der Welle" von Lutz May, erschienen in „Computer & Automation" 8/05, Seite 73 ff. wird die letztgenannte Lösung nachteilig bewertet, da diese zu langsame Reaktionszeiten, ungenaue Messungen und eine sich ständig verändernde Referenzbasis zeigen soll. Als Lösung wird in dem Artikel vorgeschlagen, statt der Bestimmung des Drehmoments über den Motorstrom eine magnetische Kodierung auf der Welle anzubringen und das Drehmoment über das sich aufgrund der Belastung oder Verwindung ändernde magnetische Feld unabhängig von der Drehgeschwindigkeit oder Drehrichtung der Welle zu bestimmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messvorrichtung, ein Verfahren sowie eine Wellenanordnung mit der Messvorrichtung vorzuschlagen, welche eine robuste und zugleich genaue Erfassung des Drehmoments, einer Drehmomentänderung und/oder einer dazu äquivalenten Größe erlauben.
Diese Aufgabe wird durch eine Messvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 sowie mit einer Wellenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Erfindungsgemäß wird eine Messvorrichtung zur Erfassung eines Drehmomentbetriebszustands einer Welle vorgeschlagen, wobei der Drehmomentbetriebszustand das über die Welle übertragene Drehmoment, bzw. dessen Änderung und/oder eine dazu äquivalente Größe beschreibt.
Die Messvorrichtung umfasst einen Signalgeber, welcher drehfest mit der Welle verbindbar und/oder verbunden ist, wobei der Signalgeber im Betrieb der Welle mit dieser rotiert. Der Signalgeber kann zum einen ein separates Bauteil darstellen, welches in beliebiger Weise an oder auf der Welle befestigt wird. Alternativ hierzu ist der Signalgeber als ein integral und/oder einstückig mit der Welle verbundener Bestandteil realisiert. Der Signalgeber kann in der allgemeinsten Definition zur Ausgabe und/oder Änderung eines beliebigen Signals, insbesondere eines magnetischen, optischen, elektrischen, elektromagnetischen, kapazitiven und/oder induktiven Signals, ausgebildet sein.
Die Messvorrichtung umfasst weiterhin einen Signalempfänger, welcher zur Detektion des Signalgebers ausgebildet ist. Der Signalempfänger kann als passiver Signalempfänger realisiert sein, wobei ein von dem Signalgeber aktiv ausgegebenes Signal erfasst wird oder als aktiver Signalempfänger, wobei der Signalempfänger ein Testsignal an den Signalgeber sendet, dieser das Testsignal modifiziert und der Signalempfänger dann das modifizierte Testsignal empfängt.
Der Signalempfänger ist programmtechnisch und/oder schaltungstechnisch so ausgebildet, dass in Abhängigkeit der Detektion des Signalgebers ein Messsignal mit einer Komponente, welche abhängig von der Drehzahl der Welle ist, ausgegeben wird.
Ferner zeigt die Messvorrichtung eine Auswertevorrichtung, welche auf Basis oder durch Auswertung des Messsignals den Drehmomentbetriebszustand der Welle bestimmt.
Der Erfindung folgend wird vorgeschlagen, dass die Auswerteausrichtung programmtechnisch und/oder schaltungstechnisch so ausgebildet ist, dass durch Analyse von Signalbestandteilen des Messsignals mit einer Grenzfrequenz größer als die aktuelle Umlauffrequenz die Bestimmung des Drehmomentbetriebszustands durchgeführt und/oder ergänzt wird.
In Abgrenzung zum bekannten Stand der Technik wird somit nicht nur die Umlauffrequenz der Welle als eine sich zeitlich langsam verändernde Größe zur Bestimmung des Drehmomentbetriebszustands herangezogen, sondern die hochfrequenten Anteile des Messsignals zur hochdynamischen Bestimmung des Drehmomentbetriebszustands der Welle verwendet. Vorzugsweise wird das Messsignal so ausgewertet, dass die Drehzahl und mindestens eine weitere Kenngröße aus dem Messsignal ermittelt werden, wobei die weitere Kenngröße zur Bestimmung des Drehmomentbetriebszustands herangezogen wird. Die Kenngröße ist insbesondere als ein zeitabhängiges Informationssignal ausgebildet, wobei die informationstragenden Anteile des Informationssignals in einem Frequenzbereich größer als die Grenzfrequenz angesiedelt sind.
Optional wird die Bestimmung des Drehmomentbetriebszustandes unter Verwendung eines hochpassgefilterten Messsignals mit einer Grenzfrequenz größer als der aktuellen Umlauffrequenz und/oder der Maximalumlauffrequenz der Welle durchgeführt.
Das Messsignal ist vorzugsweise als Orts- und/oder Winkel-Zeitsignal ausgebildet, welches eine zeitabhängige Orts- und/oder Winkelinformation der Welle bereitstellt. Alternativ oder ergänzend kann das Messsignal auch als Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungssignal realisiert sein.
Eine Überlegung der Erfindung ist es, dass gerade hochfrequente Drehmomentänderungen durch eine Änderung des Gleichlaufs der Welle nachweisbar sind, soweit der Gleichlauf der Welle ausreichend genau messtechnisch aufgenommen wird. Im Gegenzug ist es möglich, aus den Abweichungen des Gleichlaufs der Welle Rückschlüsse auf das aktuelle Drehmoment und/oder auf eine aktuelle Drehmomentänderung und/oder auf eine äquivalente Größe hierzu zu ziehen. Die Messvorrichtung weist somit den Vorteil auf, mit einem vergleichsweise einfachen und somit robusten Messaufbau das Drehmoment oder die Drehmomentänderung einer Welle hochgenau messen zu können.
Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung ist die Grenzfrequenz ein mehrfaches, vorzugsweise mindestens ein Zehnfaches, insbesondere ein Hundertfaches, im Speziellen ein Tausendfaches der Umlauffrequenz und/oder der maximalen Umlauffrequenz der Welle. Diese hochfrequenten Signalbestandteile des Messsignals tragen die Informationen über das momentane Drehmoment bzw. über die momentane Drehmomentänderung.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird der Drehmomentbetriebszustand der Welle unter Verwendung einer weiteren Hilfsgröße bestimmt, wobei die weitere Hilfsgröße abhängig von dem aktuellen Drehmoment der Welle ist. Eine besonders bevorzugte Alternative für die Hilfsgröße ist eine zu dem Strom und/oder zu der Leistung und/oder zu der Spannung eines die Welle antreibenden Motors und/oder eines von der Welle angetriebenen Generators proportional ausgebildete Größe. Für den Fall, dass die die Welle antreibende Einheit nicht als Elektromotor, sondern zum Beispiel als Verbrennungsmotor ausgebildet ist, wird beispielsweise eine Drehzahl, ein Verbrauch oder dergleichen des Motors zur Bildung der weiteren Hilfsgröße herangezogen.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Realisierung des Signalgebers weist dieser eine Mehrzahl von Kodierungsmerkmalen auf, die in Umlaufrichtung um die Welle verteilbar und/oder verteilt sind. Vorzugsweise sind mehr als 100 Kodierungsmerkmale auf einer Welle angebracht.
Prinzipiell können die Kodierungsmerkmale in Umlaufrichtung mit unterschiedlichen Abständen zueinander und/oder jeweils verschiedenartig ausgebildet sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform, welche die Auswertung des Messsignals erleichtert, sind die Kodierungsmerkmale jedoch jeweils gleich ausgebildet und/oder in Umlaufrichtung äquidistant zueinander angeordnet. Besonders bevorzugt sind die Kodierungsmerkmale in einer gemeinsamen Radialebene senkrecht zu der Drehachse der Welle angeordnet, so dass diese jeweils auch die gleiche axiale Position aufweisen.
Bei einer besonders robusten und daher bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Signalgeber bzw. die Kodierungsmerkmale eine magnetische Kodierung auf, die von dem Signalempfänger detektiert wird. Gerade die magnetische Kodierung ist – beispielsweise verglichen mit einer optischen Kodierung – auch im harten industriellen Umfeld sehr robust und störungsanfällig einsetzbar.
Insbesondere ist vorgesehen, dass Signalgeber und Signalempfänger als eine inkrementale Encodereinrichtung ausgebildet sind, welche pro Umlauf der Welle mindestens 10, vorzugsweise mindestens 100, insbesondere mindestens 1000 Signale bereitstellt. Hierbei kann es zum einen vorgesehen sein, dass die Anzahl der Kodierungsmerkmale der Anzahl der Signale entspricht. Zum anderen können auch eine Mehrzahl oder ein mehrstufiger Signalempfänger verwendet werden, welcher bzw. welche örtlich versetzt zueinander ein Kodierungsmerkmal an verschiedenen Umlaufpositionen der Welle ablesen. So wird beispielsweise bei einer Welle mit 100 Kodierungsmerkmalen und 5 verteilten Signalempfängern ein Messsignal bereitgestellt, welches 500 Signale pro Umdrehung umfasst.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung eines Drehmoments einer Welle mit den Merkmalen des Anspruchs 11, vorzugsweise unter Verwendung der zuvor beschriebenen Messvorrichtung.
Bei dem Messverfahren wird ein Messsignal mit einer drehzahlabhängigen Komponente der Welle aufgenommen und durch Analyse von Signalbestandteilen des Messsignals mit einer Grenzfrequenz größer als die aktuelle Umlauffrequenz der Welle die Bestimmung des Drehmomentbetriebszustands durchgeführt und/oder ergänzt. Optional erfolgt die Bestimmung des Drehmomentbetriebszustands unter Verwendung einer Hilfsgröße, die zuvor beschrieben wurde.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Wellenanordnung, insbesondere in einem Walzwerk, zum Beispiel für Stahl, in einem Druckwerk, zum Beispiel für Papier, in einer Windkraftanlage, zum Beispiel für den Rotor, in einem Schiffsantrieb, zum Beispiel zum Antrieb der Schraube, mit einer Antriebswelle zum Antrieb eines Zylinders, Generators, einer Schraube oder dergleichen, wobei die Antriebswelle zur Übertragung von hohen Leistungen von mehr als 100 kW, insbesondere mehr als 1 MW und im speziellen mehr als 10 MW ausgebildet und/oder angeordnet ist, wobei der Drehmomentbetriebszustand mit einer Messvorrichtung wie sie zuvor beschrieben wurde bzw. mit einem entsprechenden Messverfahren durchgeführt wird.
Bei einer bevorzugten Implementierung der Wellenanordnung wird der Signalgeber- in bzw. auf einem drehmomentbelasteten Zwischenglied angeordnet. Insbesondere wird bei der Implementierung darauf geachtet, dass der Signalgeber nicht an einem freien, unbelasteten Wellenende positioniert ist. Dagegen ist es bevorzugt, dass der Signalgeber an einem Zwischenglied in der kinematischen Kette zwischen Drehmomenterzeuger und Drehmomentverbraucher angeordnet ist. Der Drehmomenterzeuger ist dabei beispielsweise als ein Motor und der Drehmomentverbraucher als die Walzen des Walzwerks oder des Druckwerks ausgebildet. Vorzugsweise ist der Signalgeber unmittelbar vor dem Drehmomentverbraucher, insbesondere an dessen Eingangswelle angebracht.
Bei alternativen Ausführungsformen wird der Drehmomenterzeuger zum Beispiel durch Windkraft oder Wasserkraft angetrieben oder ist als ein Verbrennungsmotor ausgebildet. Der Drehmomentverbraucher ist als Generator, Schiffsschraube etc. ausgebildet. Auch bei diesen Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass der Signalgeber im Bereich des Drehmomentverbrauchers positioniert ist.
Zusammengefasst liegen die Vorteile von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung insbesondere darin, dass durch Einsatz einer hochgenauen Drehzahlmessung und einer deutlichen Erhöhung der Signalabtastrate Drehmomentbetriebszustände mit einer Genauigkeit ermittelt werden können, welche bislang nur beispielsweise durch messstreifenbasierte Systeme erzielt werden konnten. Somit zeichnet sich die Erfindung durch die Vorteile einer einfachen Sensorik, einer simplen Applikationstechnik und eines geringen wirtschaftlichen Aufwands aus. Besonders bevorzugt wird der Drehzahlgeber im Bereich der Drehmomentbelastung positioniert und insbesondere nicht am drehmomentfreien Wellenende der Motorwelle angeordnet. Bei der Erfindung wird ausgenutzt, dass durch das Messverfahren ermittelte Dämpfungseffekte, die sich durch die Mechanik ergeben, mit Hilfe analytischer Methoden, wie zum Beispiel Übertragungsfunktionen, Zustandsregler, neuronale Netze, Fuzzy Logic etc. ermittelt und in die Berechnung des Drehmoments implementiert werden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Dabei zeigen:
1 eine stark schematisierte Blockdarstellung einer Messvorrichtung zur Bestimmung eines Drehmomentbetriebszustands als eines erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine stark schematisierte Darstellung des Signalgeber-Empfängerbereichs in 1.
Die 1 zeigt in einer stark schematischen Blockdarstellung eine Wellenanordnung 1, welche einen Drehmomenterzeuger 2, wie zum Beispiel einen Elektromotor oder Verbrennungsmotor, mindestens eine drehmomentübertragende Antriebswelle 3 und einen Drehmomentverbraucher 4 umfasst, wobei ein Drehmoment von dem Drehmomenterzeuger 2 über die Antriebswelle 3 an den Drehmomentverbraucher 4 übertragen wird. Der Drehmomentverbraucher ist beispielsweise als Walzwerk, Druckwalze einer Druckmaschine, Generator oder dergleichen ausgebildet.
In einem drehmomentbelasteten Bereich ist auf der Antriebswelle 3 ein Signalgeber 5 angeordnet, welcher in Umlaufrichtung verteilt eine Vielzahl von Kodierungsmerkmalen 6 zeigt. Die Kodierungsmerkmale 6 sind vorzugsweise als magnetische Kodierungen ausgebildet, wobei deren Anzahl bei dieser Ausführungsform vorzugsweise mehr als 2000 beträgt.
Zur Detektion der Kodierungsmerkmale 6 des Signalgebers 5 ist ein Signalempfänger 7 eingerichtet, welcher die Kodierungsmerkmale 6 berührungslos abtastet. Der Signalempfänger 7 generiert aus den Abtastsignalen ein Messsignal, welches somit ein zeitabhängiges Signal bereitstellt.
Das Messsignal wird an eine Auswertevorrichtung 8 übergeben, welche auf Basis der hochfrequenten Anteile, insbesondere Anteile mit Frequenzen größer als die Umdrehungsfrequenz der Antriebswelle 3 ein Drehmoment und/oder eine Drehmomentänderung bei der Übertragung der Antriebswelle 3 ermittelt.
Optional werden als Hilfsgröße von dem Drehmomenterzeuger 2 Leistungssignale übermittelt, welche beispielsweise bei einem Elektromotor als Strom- und/oder Spannungssignale und bei einem Verbrennungsmotor als Drehzahl oder Verbrauch ausgebildet sein können.
Eine mögliche Ausführungsalternative liegt darin, langsam ändernde Komponenten des Drehmoments über die Änderung der Leistungsdaten des Drehmomenterzeugers 2 zu erfassen und schnellere Änderungen des Drehmoments über die Auswertung des hochfrequenten Messsignals zu ermitteln. Zur Ermittlung der schnellen Änderungen werden beispielsweise die zeitlichen Abstände von zwei aufeinander folgenden Inkrementen, die Form oder die Flankensteilheit der Einzelpulse der Inkremente ausgewertet.
Die 2 zeigt in stark schematisierter Weise eine mögliche Ausführungsform des Sender-Empfängerbereich bei der Wellenanordnung in der 1. Die Kodierungsmerkmale 6 sind als magnetische Kodierungen in Streifenform mit axialer Ausrichtung ausgebildet. Um eine störungsfreie Detektion der Kodierungsmerkmale durch die Signalempfänger sicherzustellen, sind die Streifen in Umlaufrichtung mit einem Abstand von 5 mm bis 10 mm beabstandet. Um dennoch eine ausreichend hohe Anzahl von Signal pro Umlauf zu erhalten, sind mehrere Signalempfänger 7 in Umlaufrichtung und axial zueinander versetzt angeordnet, so dass jedes Kodierungsmerkmal 6 pro Umlauf mehrfach, in diesem Beispiel vierfach ausgelesen wird.

1: Wellenanordnung
2: Drehmomenterzeuger
3: Antriebswelle
4: Drehmomentverbraucher
5: Signalgeber
6: Kodierungsmerkmal
7: Signalempfänger
8: Auswertevorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- „Messen direkt an der Welle" von Lutz May, erschienen in „Computer & Automation" 8/05, Seite 73 ff [0005]

Claims

Messvorrichtung zur Erfassung des Drehmomentbetriebszustands einer Welle (3) in Form eines Drehmoments, einer Drehmomentänderung und/oder einer dazu äquivalenten Größe mit einem Signalgeber (5), welcher drehfest mit der Welle (3) verbindbar und/oder verbunden ist, mit einem Signalempfänger (7), welcher zur Detektion des Signalgebers ausgebildet ist und in Abhängigkeit der Detektion des Signalgebers ein Messsignal mit einer drehzahlabhängigen Komponente ausgibt, und mit einer Auswertevorrichtung (8) zur Bestimmung des Drehmomentbetriebszustand der Welle (3) auf Basis und/oder durch Auswertung des Messsignals, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertevorrichtung (8) ausgebildet ist, durch Analyse von Signalbestandteilen des Messsignals mit einer Grenzfrequenz größer als die aktuelle Umlauffrequenz der Welle die Bestimmung des Drehmomentbetriebszustands durchzuführen und/oder zu ergänzen.
Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzfrequenz ein mehrfaches, vorzugsweise mindestens ein 10-faches, insbesondere mindestens ein 100-faches und im speziellen mindestens ein 1000-faches der Umlauffrequenz beträgt.
Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (8) ausgebildet ist, den Betriebszustand unter Verwendung einer weiteren Hilfsgröße zu bestimmen, wobei die weitere Hilfsgröße abhängig von dem aktuellen Drehmoment der Welle (3) ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Hilfsgröße als eine zu dem Strom eines die Welle antreibenden Motors (2) und/oder eine von der Welle angetriebenen Generator (4) proportional ausgebildete Größe ist.
Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber (5) eine Mehrzahl von Kodierungsmerkmalen (6) aufweist, die in Umlaufrichtung um die Welle (3) verteilbar und/oder verteilt sind.
Messvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kodierungsmerkmale (6) gleich ausgebildet und/oder äquidistant zueinander in Umlaufrichtung angeordnet sind.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kodierungsmerkmale (6) in einer gemeinsamen Radialebene senkrecht zu der Drehachse der Welle (3) angeordnet sind.
Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber (5) eine magnetische Kodierung aufweist, die von dem Signalempfänger (7) detektiert wird.
Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Signalgeber (5) und Signalempfänger (7) als inkrementale Encodereinrichtung ausgebildet sind.
Messvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Encodereinrichtung mindestens 10, vorzugsweise mindestens 100, insbesondere mindestens 1000 Signale pro Umdrehung bereitstellt.
Verfahren zur Erfassung eines Drehmomentbetriebszustands einer Welle (3) in Form eines Drehmoments, einer Drehmomentänderung und/oder einer dazu äquivalenten Größe, wobei durch eine Messvorrichtung vorzugsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche ein Messsignal mit einer drehzahlabhängigen Komponente der Welle (3) aufgenommen und durch Analyse von Signalbestandteilen des Messsignals mit einer Grenzfrequenz größer als die aktuelle Umlauffrequenz der Welle (3) eine Bestimmung des Drehmomentbetriebszustands durchgeführt und/oder ergänzt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentbetriebszustand der Welle (3) unter Verwendung der drehzahlabhängigen Komponente und einer weiteren Hilfsgröße erfolgt, wobei die Hilfsgröße vorzugsweise als ein über den Motorstrom eines die Welle antreibenden Motors bestimmter Drehmomentwert ausgebildet ist.
Wellenanordnung (1), insbesondere Walzwerk, Druckwerk, Windkraftanlage, Schiffsantrieb etc., mit einer Antriebswelle (3) zum Antrieb eines Zylinders, Generators, Schraube, einer Walze oder dergleichen, wobei die Antriebswelle zur Übertragung von hohen Leistungen von mehr als 100 kW, vorzugsweise mehr als 1 MW, insbesondere mehr als 10 MW ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehmomentbetriebszustand der Antriebswelle (3) mit einer Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und/oder mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen 11 bis 12 bestimmt wird.
Wellenanordnung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber in oder auf einem drehmomentbelasteten Zwischenglied (3) angeordnet ist.
Wellenanordnung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet dass der Signalgeber (5) auf einem oder dem Zwischenglied in der kinematischen Kette zwischen Drehmomenterzeuger (2) und Drehmomentverbraucher (4) angeordnet ist.