Einleitung

● Die Drehzahl ist eine wichtige Kenngröße zur Beurteilung des Betriebszustands von Motoren, Lüftern, Spindeln, Walzen, Riemenscheiben und anderen rotierenden Maschinenkomponenten. Sie wird üblicherweise in U/min oder RPM angegeben. Ein Drehzahlmesser dient speziell zur Erfassung dieser Rotationsgeschwindigkeit.

● Da sich Maschinenaufbau, Drehzahlbereich und Einsatzbedingungen deutlich unterscheiden können, stehen verschiedene Messverfahren zur Verfügung. Grundsätzlich lassen sich Drehzahlmesser nach der Messmethode in Kontakt-Drehzahlmesser und berührungslose Drehzahlmesser einteilen. Nach dem Messprinzip werden außerdem optische, laserbasierte und stroboskopische Geräte unterschieden.

● Die Kenntnis der jeweiligen Eigenschaften erleichtert die Auswahl eines geeigneten Messverfahrens in Abhängigkeit von Zugänglichkeit, Drehzahl, Messabstand und Sicherheitsanforderungen.

Das Wichtigste im Überblick

● Nach dem Messverfahren werden Drehzahlmesser hauptsächlich in kontaktierende und berührungslose Geräte unterteilt.
● Kontakt-Drehzahlmesser müssen das rotierende Bauteil direkt berühren und eignen sich für sicher zugängliche Wellen und Räder.
● Berührungslose Drehzahlmesser erfassen die Rotation optisch oder mit anderen Sensorverfahren, ohne das Bauteil zu berühren.
● Laser- und optische Drehzahlmesser gehören zu den am häufigsten eingesetzten berührungslosen Geräten.
● Stroboskopische Drehzahlmesser bestimmen die Drehzahl mithilfe einer einstellbaren Blitzfrequenz, bei der das rotierende Objekt scheinbar stillsteht.
● Bei der Auswahl sind Drehzahlbereich, Messabstand, Maschinenaufbau, Oberflächenbeschaffenheit, Sicherheit und Messgenauigkeit zu berücksichtigen.

Kontakt-Drehzahlmesser

● Ein Kontakt-Drehzahlmesser erfasst die Drehzahl, indem eine Messspitze direkt an eine rotierende Welle, ein Rad oder ein anderes bewegtes Bauteil angelegt wird. Der Kontaktadapter dreht sich mit dem Messobjekt, während ein interner Sensor die mechanische Bewegung in ein elektrisches Signal umwandelt und daraus die Drehzahl berechnet.

● Typische Zubehörteile sind konische Messspitzen, trichterförmige Aufsätze und Umfangsgeschwindigkeitsräder. Je nach Aufsatz lassen sich Wellenenden, rotierende Räder oder linear bewegte Oberflächen messen.

● Ein Vorteil der Kontaktmessung ist der eindeutig definierte Messpunkt. Bei stabilem Kontakt zur Welle kann die tatsächliche Drehzahl direkt erfasst werden.

● Mit einem geeigneten Messrad können einige Geräte zusätzlich die lineare Geschwindigkeit von Förderbändern, Kabeln, Materialbahnen oder anderen bewegten Oberflächen bestimmen.

● Da das Messgerät das bewegte Bauteil berühren muss, ist dieses Verfahren für sehr schnell rotierende Wellen, schwer zugängliche Maschinenbereiche oder sicherheitskritische Messstellen weniger geeignet.

Berührungslose Drehzahlmesser

● Ein berührungsloser Drehzahlmesser erfasst die Drehzahl ohne mechanischen Kontakt zum rotierenden Objekt. Stattdessen werden periodische Veränderungen der Oberfläche oder des reflektierten optischen Signals erkannt. Dadurch eignet sich das Verfahren besonders für schnell rotierende oder schwer zugängliche Bauteile.

● Häufig wird ein kleines Stück Reflexionsband auf einer Welle, Scheibe oder anderen rotierenden Oberfläche angebracht. Das Messgerät richtet Licht auf das Ziel, und der optische Sensor registriert jedes Mal ein deutliches Reflexionssignal, wenn die Markierung den Messbereich passiert.

● Aus der Anzahl der innerhalb einer bestimmten Zeit erfassten Impulse berechnet das Gerät die Drehzahl. Erzeugt eine Reflexionsmarke einen Impuls pro Umdrehung, lässt sich die Impulsfrequenz unmittelbar in RPM beziehungsweise U/min umrechnen.

● Da keine mechanische Belastung durch das Messgerät entsteht und der Bediener weniger nah an schnell rotierende Teile herantreten muss, wird dieses Verfahren häufig an Motoren, Lüftern, Werkzeugmaschinenspindeln, Pumpen, Walzen und Antriebssystemen eingesetzt.

Laser-Drehzahlmesser

● Ein Laser-Drehzahlmesser ist eine verbreitete Ausführung des berührungslosen Drehzahlmessers. Der Laser dient zur Ausrichtung auf das Messziel, während ein optischer Sensor die Änderungen des reflektierten Lichts erfasst und daraus die Drehzahl bestimmt.

● Der Laser dient in der Regel hauptsächlich als Zielhilfe. Die eigentliche Drehzahlerfassung erfolgt über das optische Sensorsystem, das periodische Änderungen des Reflexionssignals erkennt. Zur Verbesserung der Signalstabilität wird häufig Reflexionsband auf dem rotierenden Objekt angebracht.

● Im Vergleich zur Kontaktmessung kann aus einem gewissen Abstand gemessen werden. Dies ist besonders bei schnell rotierenden Bauteilen, höher gelegenen Maschinen oder durch Schutzvorrichtungen eingeschränkt zugänglichen Komponenten vorteilhaft.

● Messabstand, Ausrichtung, Größe der Reflexionsmarke und Umgebungslicht beeinflussen die Messqualität. Ein zu großer Abstand, eine zu kleine Markierung oder starke optische Störungen können die Signalerkennung beeinträchtigen.

Optische Drehzahlmesser

● Ein optischer Drehzahlmesser verwendet eine Lichtquelle und einen Fotosensor, um periodische optische Änderungen an einem rotierenden Objekt zu erkennen und daraus die Drehzahl zu berechnen. Laser-Drehzahlmesser sind eine häufige Ausführung dieses Messprinzips.

● Optische Systeme können nach dem Reflexions- oder Lichtschrankenprinzip arbeiten. Tragbare Geräte verwenden meist das Reflexionsverfahren, bei dem ein Reflexionsband eine deutlich erkennbare Änderung der Lichtintensität erzeugt.

● In fest installierten Industrieanlagen können optische Sensoren beispielsweise Zähne, Lüfterblätter, Schlitze oder Bohrungen erfassen. Werden pro Umdrehung mehrere Impulse erzeugt, muss deren Anzahl bei der Berechnung der Drehzahl berücksichtigt werden.

● Optische Messsysteme bieten eine schnelle Reaktion, arbeiten berührungslos und eignen sich für kontinuierliche Überwachung. Deshalb kommen sie sowohl in Handmessgeräten als auch in Automatisierungsanlagen zum Einsatz.

Stroboskopische Drehzahlmesser

● Ein stroboskopischer Drehzahlmesser, auch Stroboskop genannt, arbeitet nach einem anderen Prinzip als ein herkömmlicher optischer Drehzahlmesser. Das rotierende Objekt wird mit schnell aufeinanderfolgenden Lichtimpulsen beleuchtet. Steht die Blitzfrequenz in einem bestimmten Verhältnis zur Rotationsfrequenz, erscheint das Objekt scheinbar stillstehend oder nur langsam bewegt.

● Der Anwender verändert die Blitzfrequenz, bis ein Blatt, eine Markierung oder ein anderes Merkmal des rotierenden Objekts stabil erscheint. Anschließend lässt sich die Drehzahl aus der entsprechenden Blitzfrequenz ableiten.

● Ein wesentlicher Vorteil ist die vollständig berührungslose Messung. Gleichzeitig können Bewegungszustände von Lüfterblättern, Riemen, Zahnrädern und ähnlichen Komponenten während des laufenden Betriebs beobachtet werden.

● Dabei müssen Harmonische berücksichtigt werden. Ein scheinbarer Stillstand kann auch bei ganzzahligen Vielfachen oder Teilern der tatsächlichen Drehfrequenz auftreten. Deshalb sollte der erwartete Drehzahlbereich bekannt sein und die Messung durch mehrere Frequenzeinstellungen überprüft werden.

Digitale Drehzahlmesser

● Die Bezeichnung digitaler Drehzahlmesser beschreibt vor allem die elektronische Signalverarbeitung und Anzeige und nicht ein bestimmtes Messprinzip. Moderne tragbare Geräte verwenden in der Regel elektronische Sensoren, digitale Auswerteelektronik und ein LCD.

● Digitale Drehzahlmesser zeigen den Messwert direkt numerisch an. Je nach Ausführung können zusätzliche Funktionen wie Maximum, Minimum, Mittelwert, Data Hold und Messwertspeicherung verfügbar sein.

● Ein digitaler Drehzahlmesser kann daher sowohl als Kontaktgerät als auch als berührungsloses Messgerät ausgeführt sein. „Digital“ ist keine alternative Kategorie zu „Kontakt“ oder „berührungslos“.

Mechanische Drehzahlmesser

● Ein mechanischer Drehzahlmesser überträgt die Rotationsbewegung über einen mechanischen Mechanismus auf einen Zeiger, sodass die Drehzahl auf einer Skala abgelesen werden kann. Solche Systeme wurden früher häufig in Maschinen, Fahrzeugen und Industrieanlagen eingesetzt.

● Mechanische Geräte benötigen keine komplexe elektronische Messschaltung und sind konstruktiv vergleichsweise einfach. Ihr Funktionsumfang, ihre Möglichkeiten zur Datenspeicherung und ihre Flexibilität sind jedoch meist geringer als bei modernen digitalen Messgeräten.

● Für mobile Wartungs- und Prüfarbeiten werden heute überwiegend digitale Hand-Drehzahlmesser eingesetzt. Mechanische Drehzahlmesser finden sich weiterhin in bestimmten älteren oder speziell ausgelegten Maschinensystemen.

Kombinierte Kontakt- und berührungslose Drehzahlmesser

● Einige digitale Drehzahlmesser kombinieren Kontakt- und berührungslose Messung in einem Gerät. Dadurch kann je nach Maschine das geeignete Messverfahren gewählt werden.

● Bei einer frei zugänglichen, langsam rotierenden Welle kann ein Kontaktadapter verwendet werden. Bei einem schnell laufenden Motor, Lüfter oder schwer zugänglichen Bauteil kann auf die optische berührungslose Messung umgeschaltet werden.

● Mit einem Umfangsgeschwindigkeitsrad können solche Multifunktionsgeräte häufig neben der Drehzahl auch lineare Geschwindigkeiten in Einheiten wie m/min oder ft/min erfassen.

Unterschiede zwischen den wichtigsten Drehzahlmesser-Typen

Wie wählt man den richtigen Drehzahlmesser aus?

● Sicheren Zugang zum rotierenden Bauteil prüfen. Bei frei zugänglichen, langsam drehenden Wellen kann eine Kontaktmessung sinnvoll sein. Für schnell rotierende, geschützte oder schwer zugängliche Komponenten ist eine berührungslose Messung in der Regel besser geeignet.

● Erforderlichen Drehzahlbereich bestimmen. Der spezifizierte Messbereich sollte sowohl die niedrigste als auch die höchste zu erwartende Drehzahl abdecken und möglichst zusätzliche Reserve bieten.

● Messabstand berücksichtigen. Berührungslose Geräte besitzen einen definierten optischen Arbeitsbereich. Bei größeren Messabständen sollten die Herstellerangaben zur Messentfernung und optischen Erfassung beachtet werden.

● Bedarf an linearer Geschwindigkeitsmessung prüfen. Müssen zusätzlich Förderbänder, Walzen, Kabel oder andere bewegte Oberflächen gemessen werden, ist ein Gerät mit Kontakt-Messrad sinnvoll.

● Umgebungsbedingungen berücksichtigen. Starkes Umgebungslicht, Vibrationen, Staub, Öl und die Reflexionseigenschaften der Oberfläche können die Messung beeinflussen. Bei optischen Verfahren sollte eine gut erkennbare Reflexionsmarke vorhanden sein.

● Genauigkeit und Auflösung festlegen. Für einfache Wartungskontrollen gelten andere Anforderungen als für präzise Maschinenabgleiche. Die Gerätespezifikation sollte zum jeweiligen Messzweck passen.

FAQ

● Ist ein Kontakt- oder ein berührungsloser Drehzahlmesser besser?
Keines der beiden Verfahren ist grundsätzlich besser. Kontaktgeräte eignen sich für sicher zugängliche Wellen und Räder, während berührungslose Geräte bei hohen Drehzahlen, größeren Abständen oder schwer zugänglichen Komponenten Vorteile bieten.

● Gehört ein Laser-Drehzahlmesser zu den berührungslosen Drehzahlmessern?
Ja. Ein Laser-Drehzahlmesser verwendet normalerweise einen Laser zur Zielausrichtung und einen optischen Sensor zur Erkennung periodischer Reflexionssignale und arbeitet daher berührungslos.

● Benötigt ein berührungsloser Drehzahlmesser immer Reflexionsband?
Nicht zwingend. Bei üblichen Reflexions-Drehzahlmessern verbessert ein geeignetes Reflexionsband jedoch die Signalstärke und Messstabilität erheblich.

● Kann ein Drehzahlmesser außer RPM noch andere Größen messen?
Ja. Einige Kontakt- und Multifunktionsgeräte können mit einem geeigneten Messrad auch lineare Oberflächengeschwindigkeit messen. Die verfügbaren Funktionen hängen vom jeweiligen Modell ab.

● Welcher Drehzahlmesser eignet sich für schnell laufende Motoren?
Wenn direkter Kontakt nicht möglich oder nicht sicher ist, ist ein optischer oder laserbasierter berührungsloser Drehzahlmesser in der Regel die geeignete Wahl.

● Was ist der Unterschied zwischen einem digitalen und einem Laser-Drehzahlmesser?
„Digital“ bezeichnet hauptsächlich die elektronische Verarbeitung und numerische Anzeige. „Laser-Drehzahlmesser“ beschreibt dagegen das berührungslose optische Messverfahren. Ein Laser-Drehzahlmesser ist daher üblicherweise gleichzeitig ein digitaler Drehzahlmesser.

Zusammenfassung

● Drehzahlmesser lassen sich nach verschiedenen Kriterien einteilen. Für die praktische Anwendung ist die Unterscheidung zwischen Kontakt- und berührungslosen Drehzahlmessern besonders relevant. Kontaktgeräte erfassen die Bewegung mechanisch, während berührungslose Geräte Rotationszyklen überwiegend optisch erkennen.

● Laser- und optische Drehzahlmesser eignen sich besonders für Motoren, Lüfter, Werkzeugmaschinenspindeln und andere schnell rotierende Komponenten. Stroboskopische Geräte ermöglichen zusätzlich die visuelle Beobachtung des Bewegungszustands, während Kombigeräte einen besonders flexiblen Einsatz erlauben.

● Bei der Geräteauswahl sollten Drehzahlbereich, Messabstand, Maschinenaufbau, Sicherheit, erforderliche Genauigkeit und ein möglicher Bedarf an linearer Geschwindigkeitsmessung gemeinsam berücksichtigt werden.