Berührungsfreie Drehmomentsensorik macht Automation sicher

In Mensch-Robotik-Kollaborationen müssen Roboter nicht nur präzise, komplexe Arbeitsabläufe bewältigen – sie sind gleichzeitig auch so auszustatten, dass sie auf unvorhersehbare Vorfälle in der Zusammenarbeit reagieren können. Somit kann sich der Roboter selbst bei kleinsten Berührungen sofort abschalten, bevor es mit dem verwendeten Werkzeug oder Roboterarm zu Verletzungen kommt. Die besonders einfache Technologie der NCTE-Drehmomentsensoren liefert serientaugliche Lösungen mit attraktiven Kostenstrukturen.

Obwohl Ingenieure und Entwickler die Vorteile der Drehmomentmessung schon lange kennen, halten viele von ihnen diese Messtechnologie immer noch für zu teuer, fehleranfällig und komplex. Lange setzten sie deshalb Drehmomentsensorik nahezu ausschließlich in der klassischen Messtechnik, also im F&E-Umfeld ein. Industrietaugliche Serienlösungen für Volumenmärkte erschienen ohnehin kaum machbar.

Dafür gab es einen Grund: Die im Markt kommerziell erhältlichen Drehmomentsensoren auf Basis von Dehnmessstreifen halten anspruchsvollen Bedingungen nur mit sehr hohem Aufwand stand. Mechanische, thermische und chemische Beanspruchung brachten herkömmliche Lösungen allzu schnell an ihre Grenzen. Dehnmessstreifen etwa wurden beschädigt oder lieferten unzureichende Daten. Zudem ist die Signalübertragung per Telemetrie generell aufwändig, teuer und störanfällig. Aus diesen Gründen wurde Drehmomentmessung bislang oft nur in exklusiven Prüf-, Test- und Entwicklungsanwendungen eingesetzt.

Die von NCTE entwickelte Messtechnik arbeitet vollständig berührungsfrei und robust. Im patentierten NCTE-Prozess werden Welle, Achse oder rotierende Komponenten eines Roboters selbst zum Primärsensor. Zur Kraftmessung nutzt NCTE das Prinzip der Magnetostriktion. In einem eigenentwickelten, patentgeschützten Strompulsverfahren wird die Achse dauerhaft mit einer remanenten, schwachen magnetischen Kodierung versehen.

Das dabei erzeugte Magnetfeld ist langzeitstabil und unempfindlich – auch gegen anspruchsvolle Umgebungsbedingungen wie Vibrationen, hohe Umdrehungszahlen und Temperaturen. Nahe der Achse erfassen hochauflösende Miniatursensoren berührungslos und verschleißfrei selbst kleinste Magnetfeldänderungen durch einen Luftspalt von mehreren Millimetern. Die erhobenen Daten werden direkt und automatisiert zur optimalen Steuerung des Roboters genutzt.