WO2019185095A1

WO2019185095A1 - Arrangement for measuring a force or a torque on a machine element and method for testing the arrangement

Info

Publication number: WO2019185095A1
Application number: PCT/DE2019/100292
Authority: WO
Inventors: Stephan Neuschaefer-Rube; Thomas Lindenmayr; Jan Matysik
Original assignee: Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2019-10-03
Also published as: DE102018107570A1; DE102018107570B4

Abstract

The invention relates to a method for testing an arrangement for measuring a force and/or a torque (Mt) on a machine element (01) extending in an axis (03), wherein the measurement is carried out using the inverse-magnetostrictive effect. The machine element (01) has at least two magnetization regions (04) which extend circumferentially around the axis (03). The arrangement comprises at least four magnetic field sensors (06) for measuring an axial component of a magnetic field caused by the magnetization and by the force and/or by the torque (M_t). There are at least two combinations of at least two of the magnetic field sensors (06) in each case which are each sufficient to measure the force or the torque (M_t). In one step of the method, a first measured value of the force or of the torque (M_t) is determined with a first one of the combinations of the magnetic field sensors (06). A second measured value of the force or of the torque (M_t) is also determined with a second one of the combinations of the magnetic field sensors (06). According to the invention, the first measured value and the second measured value are compared, as a result of which a malfunction of the arrangement can be detected. The invention further relates to an arrangement for measuring a force and/or a torque (Mt) on a machine element (01).

Description

Anordnung zum Messen einer Kraft oder eines Momentes an einem Maschinenelement und Verfahren zum Prüfen der Anordnung Arrangement for measuring a force or a moment on a machine element and method for checking the arrangement

Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Prüfen einer Anordnung zum Messen einer Kraft und/oder eines Momentes an einem sich in einer Achse erstreckenden Maschinenelement, wobei das Messen der Kraft bzw. des Momentes unter Nutzung des invers-magnetostriktiven Effektes erfolgt. Das Maschinenelement weist mindestens zwei sich umfänglich um die Achse herum erstreckende The present invention initially relates to a method for testing an arrangement for measuring a force and / or a moment on a machine element extending in an axis, wherein the measurement of the force or the moment takes place using the inverse magnetostrictive effect. The machine element has at least two circumferentially extending around the axis

Magnetisierungsbereiche auf, welche einen Primärsensor für die Messung bilden. Die Anordnung umfasst mindestens vier Magnetfeldsensoren als Sekundärsensoren. Das Verfahren erlaubt das Erkennen einer Fehlfunktion der Anordnung. Im Weiteren betrifft die Erfindung eine Anordnung zum Messen einer Kraft und/oder eines Magnetization areas, which form a primary sensor for the measurement. The arrangement comprises at least four magnetic field sensors as secondary sensors. The method allows the detection of a malfunction of the arrangement. In addition, the invention relates to an arrangement for measuring a force and / or a

Momentes an einem Maschinenelement. Moment on a machine element.

Die US 6,490,934 B2 lehrt einen magnetoelastischen Drehmomentsensor zur US 6,490,934 B2 teaches a magnetoelastic torque sensor for

Messung eines Drehmomentes, welches auf ein Element mit einem Measuring a torque, which points to an element with a

ferromagnetischen, magnetostriktiven und magnetoelastisch aktiven Bereich wirkt. Dieser Bereich ist in einem Messwandler ausgebildet, der als zylindrische Hülse beispielsweise auf einer Welle sitzt. Der Drehmomentsensor steht dem Messwandler gegenüber. ferromagnetic, magnetostrictive and magnetoelastically active region acts. This area is formed in a transducer, which sits as a cylindrical sleeve, for example on a shaft. The torque sensor faces the transducer.

Aus der EP 0 803 053 B1 ist ein Drehmomentsensor bekannt, der einen From EP 0 803 053 B1 a torque sensor is known, which has a

magnetoelastischen Messwandler umfasst. Der Messwandler sitzt als zylindrische Hülse auf einer Welle. magnetoelastic transducer comprises. The transducer sits as a cylindrical sleeve on a shaft.

Die US 8,893,562 B2 zeigt ein Verfahren zum Erkennen eines magnetischen US 8,893,562 B2 shows a method for detecting a magnetic

Rauschens bei einem magnetoelastischen Drehmomentsensor. Der Noise in a magnetoelastic torque sensor. Of the

Drehmomentsensor umfasst einen Drehmomentwandler mit gegensätzlich Torque sensor includes a torque converter with opposite

polarisierten Magnetisierungen und mehrere Magnetfeldsensoren, zwischen denen umgeschaltet werden kann. polarized magnetizations and multiple magnetic field sensors, between which can be switched.

Die US 8,578,794 B2 lehrt einen magnetoelastischen Drehmomentsensor mit einem sich longitudinal erstreckenden Element und mit mehreren magnetoelastisch aktiven Regionen sowie mit primären und sekundären Magnetfeldsensoren, die axial beabstandet sind. US 8,578,794 B2 teaches a magnetoelastic torque sensor having a longitudinally extending member and a plurality of magnetoelastically active ones Regions as well as with primary and secondary magnetic field sensors, which are axially spaced.

Aus der US 2014/0360285 A1 ist ein magnetoelastischer Drehmomentsensor bekannt, der ein hohles sich longitudinal erstreckendes Element mit mehreren magnetoelastisch aktiven Regionen umfasst. Im hohlen Element befinden sich primäre und sekundäre Magnetfeldsensoren. From US 2014/0360285 A1 there is known a magnetoelastic torque sensor comprising a hollow longitudinally extending member having a plurality of magnetoelastically active regions. The hollow element contains primary and secondary magnetic field sensors.

Aus der US 8,087,304 B2 ist ein magnetoelastischer Drehmomentsensor bekannt, welcher ein sich longitudinal erstreckendes Element mit mehreren magnetoelastisch aktiven Regionen umfasst. Der Drehmomentsensor umfasst primäre und sekundäre Magnetfeldsensoren, die als Wheatstonesche Brücke geschaltet sind. From US 8,087,304 B2 a magnetoelastic torque sensor is known, which comprises a longitudinally extending element with a plurality of magnetoelastically active regions. The torque sensor includes primary and secondary magnetic field sensors connected as a Wheatstone bridge.

Die US 2004/0154412 A1 zeigt einen Sensor zum Messen divergierender US 2004/0154412 A1 shows a sensor for measuring divergent

Magnetfelder, welche aus einer magnetoelastischen Welle austreten. Die Welle weist zwei Magnetisierungsbereiche auf, denen jeweils zwei Spulen zum Messen der Magnetfelder zugeordnet sind. Magnetic fields, which emerge from a magnetoelastic wave. The shaft has two magnetization regions, each of which is assigned two coils for measuring the magnetic fields.

Die US 2014/0360285 A1 lehrt einen magnetoelastischen Drehmomentsensor, mit welchem ein auf eine Hohlwelle wirkendes Drehmoment messbar ist. Die Hohlwelle weist drei umfänglich magnetisierte Magnetisierungsbereiche mit abwechselnden Polaritäten auf. Gegenüber den Magnetisierungsbereichen sind vier sekundäre Magnetfeldsensoren angeordnet. US 2014/0360285 A1 teaches a magnetoelastic torque sensor with which a torque acting on a hollow shaft can be measured. The hollow shaft has three circumferentially magnetized magnetization regions with alternating polarities. Opposite the magnetization regions four secondary magnetic field sensors are arranged.

Aus der US 9,151 ,686 B2 ist ein magnetoelastischer Drehmomentsensor bekannt, welcher ein reduziertes Signalrauschen aufweisen soll. Der Drehmomentsensor umfasst eine Hohlwelle mit drei umfänglich magnetisierten Magnetisierungsbereichen, welche abwechselnde Polaritäten aufweisen. Gegenüber den From US Pat. No. 9,151,668 B2 a magnetoelastic torque sensor is known, which should have a reduced signal noise. The torque sensor comprises a hollow shaft having three circumferentially magnetized magnetization regions which have alternating polarities. Compared to the

Magnetisierungsbereichen sind bis zu acht Magnetfeldsensoren angeordnet. Magnetization areas are arranged up to eight magnetic field sensors.

Die DE 10 2015 209 286 A1 zeigt eine Anordnung und ein Verfahren zum Messen einer Kraft und/oder eines Momentes an einem Maschinenelement unter Nutzung des invers-magnetostriktiven Effektes. Das Maschinenelement weist mindestens einen Magnetisierungsbereich für eine Magnetisierung auf. Mindestens zwei beabstandete Magnetfeldsensoren werden zum Messen eines durch die Magnetisierung sowie durch die Kraft und/oder durch das Moment bewirkten Magnetfeldes genutzt. DE 10 2015 209 286 A1 shows an arrangement and a method for measuring a force and / or a moment on a machine element using the inverse-magnetostrictive effect. The machine element has at least one Magnetization area for a magnetization on. At least two spaced magnetic field sensors are used for measuring a magnetic field caused by the magnetization as well as by the force and / or by the moment.

Verfahrensgemäß werden die Messsignale der Magnetfeldsensoren einzeln verarbeitet. According to the method, the measurement signals of the magnetic field sensors are processed individually.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, Fehlfunktionen bei einer auf dem invers-magnetostriktiven Effekt beruhenden Messung von Kräften und/oder Momenten besser erkennen zu können, um The object of the present invention, starting from the prior art, is to be able to better recognize malfunctions in a measurement of forces and / or moments based on the inverse-magnetostrictive effect

beispielsweise höheren Anforderungen auf dem Gebiet der funktionalen Sicherheit gerecht werden zu können. For example, to be able to meet higher requirements in the field of functional safety.

Die genannte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß dem beigefügten Anspruch 1 sowie durch eine Anordnung gemäß dem beigefügten nebengeordneten Anspruch 10. Said object is achieved by a method according to the appended claim 1 and by an arrangement according to the appended independent claim 10.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Prüfen einer Anordnung, welche zum Messen einer Kraft und/oder eines Momentes an einem sich in einer Achse The method according to the invention is used to test an arrangement which is used to measure a force and / or moment at an axis

erstreckenden Maschinenelement ausgebildet ist. Mit dem Verfahren wird eine korrekte Funktion der Anordnung überwacht und es kann eine Fehlfunktion der Anordnung erkannt werden. extending machine element is formed. With the method, a correct function of the arrangement is monitored and a malfunction of the arrangement can be detected.

Die Kraft bzw. das Moment wirkt auf das Maschinenelement der Anordnung, wodurch es zu mechanischen Spannungen kommt und sich das Maschinenelement zumeist geringfügig verformt. Die Achse bildet bevorzugt eine Rotationsachse des The force or the moment acts on the machine element of the arrangement, which leads to mechanical stresses and the machine element usually deforms slightly. The axis preferably forms an axis of rotation of the

Maschinenelementes. Die nachfolgend angegebenen Richtungen, nämlich die axiale Richtung, die radiale Richtung und die tangentiale bzw. umfängliche Richtung sind auf die genannte Achse bezogen. Die Anordnung ist bevorzugt zum Messen eines Momentes ausgebildet, welches in der Achse liegt, sodass es sich um ein Machine element. The following directions, namely the axial direction, the radial direction and the tangential direction are related to the said axis. The arrangement is preferably designed to measure a moment which lies in the axis, so that it is a

Torsionsmoment handelt, durch welches das Maschinenelement belastet ist. Der Vektor des Momentes liegt in der Achse. Das Maschinenelement weist mindestens zwei sich umfänglich um die Achse herum erstreckende Magnetisierungsbereiche für jeweils eine im Maschinenelement ausgebildete Magnetisierung auf. Es handelt sich somit um mindestens zwei die Achse umlaufende Magnetisierungsbereiche, d. h. um zirkulare Torsionsmoment act, by which the machine element is loaded. The vector of the moment is in the axis. The machine element has at least two magnetization areas extending circumferentially around the axis for each magnetization formed in the machine element. It is thus at least two magnetization areas revolving around the axis, ie circular

Magnetisierungsbereiche, wobei die Achse selbst bevorzugt nicht einen Teil der Magnetisierungsbereiche bildet. Die Magnetisierungsbereiche weisen bevorzugt ausschließlich eine tangentiale Ausrichtung in Bezug auf eine sich um die Achse herum erstreckende Oberfläche des Maschinenelementes auf. Die Magnetization regions, wherein the axis itself preferably does not form part of the magnetization regions. The magnetization regions preferably have only a tangential orientation with respect to a surface of the machine element extending around the axis. The

Magnetisierungsbereiche erstrecken sich bevorzugt jeweils entlang eines Magnetization regions preferably each extend along one

geschlossenen Pfades um die Achse herum, wobei die Magnetisierungsbereiche kurze Lücken aufweisen dürfen. Die Magnetisierungsbereiche weisen bevorzugt eine gleiche räumliche Ausdehnung auf und sind axial beabstandet. Besonders bevorzugt sind die Magnetisierungsbereiche in Form von Magnetisierungsspuren ausgebildet. Die Magnetisierungsbereiche bilden jeweils einen Primärsensor zur Bestimmung der Kraft bzw. des Momentes. closed path around the axis, the magnetization areas may have short gaps. The magnetization regions preferably have a same spatial extent and are axially spaced apart. Particularly preferably, the magnetization regions are designed in the form of magnetization tracks. The magnetization regions each form a primary sensor for determining the force or the moment.

Das Maschinenelement weist bevorzugt weiterhin magnetisch neutrale Bereiche auf, die jeweils axial zwischen den Magnetisierungsbereichen und/oder axial neben den Magnetisierungsbereichen des Maschinenelementes angeordnet sind. Das The machine element preferably also has magnetically neutral regions, which are each arranged axially between the magnetization regions and / or axially next to the magnetization regions of the machine element. The

Maschinenelement besitzt bevorzugt mindestens einen der magnetisch neutralen Bereiche. Die magnetisch neutralen Bereiche weisen weder eine Machine element preferably has at least one of the magnetically neutral regions. The magnetically neutral regions have neither one

Permanentmagnetisierung auf, noch ist die Anordnung dazu ausgebildet, die magnetisch neutralen Bereiche temporär zu magnetisieren. Die magnetisch neutralen Bereiche sind bevorzugt nicht magnetisiert. Die magnetisch neutralen Bereiche sind bevorzugt jeweils in einem axialen Abschnitt des Maschinenelementes ausgebildet. Permanent magnetization, nor is the arrangement designed to temporarily magnetize the magnetically neutral regions. The magnetically neutral regions are preferably not magnetized. The magnetically neutral regions are preferably each formed in an axial section of the machine element.

Die Anordnung umfasst weiterhin mindestens vier Magnetfeldsensoren, welche jeweils einen Sekundärsensor zur Bestimmung der Kraft bzw. des Momentes bilden. Die Primärsensoren, d. h. die Magnetisierungsbereiche dienen zur Wandlung der zu messenden Kraft bzw. des zu messenden Momentes in ein entsprechendes The arrangement furthermore comprises at least four magnetic field sensors which each form a secondary sensor for determining the force or the moment. The primary sensors, d. H. the magnetization areas are used to convert the force to be measured or the moment to be measured into a corresponding one

Magnetfeld, während die Sekundärsensoren die Wandlung dieses Magnetfeldes in elektrische Signale ermöglichen. Die Magnetfeldsensoren sind jeweils zur einzelnen Messung einer axial ausgerichteten Richtungskomponente eines durch die Magnetisierung sowie durch die Kraft und/oder durch das Moment bewirkten Magnetic field, while the secondary sensors allow the conversion of this magnetic field into electrical signals. The magnetic field sensors are each for individual measurement of an axially oriented direction component of a through Magnetization as well as caused by the force and / or by the moment

Magnetfeldes ausgebildet. Das genannte Magnetfeld tritt aufgrund des Magnetic field formed. The said magnetic field occurs due to

invers-magnetostriktiven Effektes auf. Somit beruht die mit der Anordnung mögliche Messung auf dem invers-magnetostriktiven Effekt. inverse magnetostrictive effect. Thus, the possible with the arrangement measurement based on the inverse magnetostrictive effect.

Es gibt mindestens zwei unterschiedliche Kombinationen von jeweils mindestens zwei der Magnetfeldsensoren, wobei jede dieser Kombinationen zur Messung der Kraft oder des Momentes hinreichend ist. Somit sind die mindestens zwei Kombinationen hinsichtlich ihrer Eignung zur Messung der Messung derselben Kraft bzw. desselben Momentes redundant. Die Kombinationen sind im Sinne der Kombinatorik zu verstehen und stellen jeweils eine Auswahl von mindestens zwei der There are at least two different combinations of at least two of the magnetic field sensors, each of these combinations being sufficient to measure the force or torque. Thus, the at least two combinations are redundant with regard to their suitability for measuring the measurement of the same force or moment. The combinations are to be understood in the sense of combinatorics and each provide a selection of at least two of

Magnetfeldsensoren dar, wobei die Kombinationen unterschiedlich viele der Magnetic field sensors, wherein the combinations different numbers of the

Magnetfeldsensoren umfassen können und eine der Kombinationen durch sämtliche der Magnetfeldsensoren gebildet sein kann. Es lassen sich mindestens zwei unterschiedliche Kombinationen aus den mindestens vier Magnetfeldsensoren auswählen, die jeweils dazu geeignet sind, die Kraft bzw. das Moment zu messen. Besonders bevorzugt gibt es mindestens drei der Kombinationen von jeweils mindestens zwei der Magnetfeldsensoren, wobei jede dieser Kombinationen zur Messung der Kraft oder des Momentes hinreichend ist. Magnetic field sensors may include and one of the combinations may be formed by all of the magnetic field sensors. At least two different combinations of the at least four magnetic field sensors can be selected, each of which is suitable for measuring the force or the moment. Particularly preferably, there are at least three of the combinations of at least two of the magnetic field sensors, each of these combinations being sufficient for measuring the force or the moment.

Die Magnetfeldsensoren sind gegenüber dem Maschinenelement angeordnet, wobei bevorzugt nur ein geringer radialer Abstand zwischen den Magnetfeldsensoren und einer inneren oder äußeren Oberfläche des Maschinenelementes vorhanden ist. Die Magnetfeldsensoren weisen bevorzugt einen gleichen Abstand zur Achse auf. The magnetic field sensors are arranged opposite the machine element, with preferably only a small radial distance between the magnetic field sensors and an inner or outer surface of the machine element being present. The magnetic field sensors preferably have an equal distance from the axis.

In einem Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt ein Bestimmen eines ersten Messwertes der Kraft bzw. des Momentes mit einer ersten der Kombinationen der Magnetfeldsensoren, während die Kraft bzw. das Moment wirkt. Der erste In one step of the method according to the invention, a determination of a first measured value of the force or of the moment takes place with a first of the combinations of the magnetic field sensors while the force or the moment is acting. The first

Messwert wird aus Messsignalen der einzelnen zu der ersten Kombination Measured value is taken from measurement signals of the individual to the first combination

gehörenden Magnetfeldsensoren bestimmt. belonging magnetic field sensors determined.

In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt ein Bestimmen eines zweiten Messwertes der Kraft bzw. des Momentes mit einer zweiten der Kombinationen der Magnetfeldsensoren, während die Kraft bzw. das Moment wirkt. Der zweite Messwert wird aus Messsignalen der einzelnen zu der zweiten In a further step of the method according to the invention, a determination of a second measured value of the force or of the moment with a second of the Combinations of magnetic field sensors while the force or moment is working. The second measured value is taken from measurement signals of the individual to the second

Kombination gehörenden Magnetfeldsensoren bestimmt. Combination belonging magnetic field sensors determined.

Das Bestimmen des ersten Messwertes und das Bestimmen des zweiten Messwertes erfolgen bevorzugt gleichzeitig oder zumindest innerhalb einer Zeitspanne, in welcher sich die Kraft bzw. das Moment nicht ändert. Die Messwerte repräsentieren qualitativ und quantitativ dieselbe Kraft bzw. dasselbe Moment. The determination of the first measured value and the determination of the second measured value are preferably carried out simultaneously or at least within a time span in which the force or the moment does not change. The measured values qualitatively and quantitatively represent the same force or moment.

Da die erste Kombination der Magnetfeldsensoren und die zweite Kombination der Magnetfeldsensoren jeweils zur Messung der Kraft bzw. des Momentes hinreichend sind, sind der erste Messwert und der zweite Messwert gleich, wenn die Anordnung fehlerfrei arbeitet. Erfindungsgemäß erfolgt ein Vergleichen des ersten Messwertes mit dem zweiten Messwert, sodass aus dem Ergebnis dieses Vergleiches auf eine fehlerfreie Funktion oder auf eine fehlerbehaftete Funktion der Anordnung Since the first combination of the magnetic field sensors and the second combination of the magnetic field sensors are respectively sufficient for measuring the force or the torque, the first measured value and the second measured value are the same if the arrangement operates without errors. According to the invention, the first measured value is compared with the second measured value, so that the result of this comparison is based on an error-free function or on a faulty function of the arrangement

geschlossen werden kann. Wird durch den Vergleich auf eine fehlerbehaftete Funktion der Anordnung geschlossen, so wird bevorzugt auch bestimmt, welcher der einzelnen Magnetfeldsensoren eine fehlerbehaftete Funktion aufweist. can be closed. If it is concluded by the comparison of an erroneous function of the arrangement, it is preferably also determined which of the individual magnetic field sensors has a faulty function.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass im Ergebnis des Vergleiches der Messwerte eine weitestgehend verlässliche Aussage darüber vorliegt, ob die Anordnung fehlerfrei oder fehlerhaft arbeitet. A particular advantage of the method according to the invention is that, as a result of the comparison of the measured values, a largely reliable statement as to whether the arrangement operates faultlessly or incorrectly.

Die mindestens zwei Magnetisierungsbereiche können permanent oder temporär magnetisiert sein. Bevorzugt sind die Magnetisierungsbereiche permanent The at least two magnetization regions can be permanently or temporarily magnetized. The magnetization regions are preferably permanent

magnetisiert, sodass die Magnetisierung durch eine Permanentmagnetisierung gebildet ist. Alternativ bevorzugt weist die Anordnung weiterhin mindestens einen Magneten zum Magnetisieren der Magnetisierungsbereiche auf, sodass die magnetized, so that the magnetization is formed by a permanent magnetization. Alternatively, the arrangement further comprises at least one magnet for magnetizing the magnetization regions, so that the

Magnetisierung der Magnetisierungsbereiche grundsätzlich temporär ist. Der mindestens eine Magnet kann durch einen Permanentmagneten oder bevorzugt durch einen Elektromagneten gebildet sein. Die permanent bzw. temporär magnetisierten Magnetisierungsbereiche sind in einem von einer Kraft bzw. von einem Moment unbelasteten Zustand des Magnetization of the magnetization regions is basically temporary. The at least one magnet can be formed by a permanent magnet or preferably by an electromagnet. The permanently or temporarily magnetized magnetization regions are in a state of the load unloaded by a force or by a moment

Maschinenelementes nach außerhalb der Magnetisierungsbereiche bevorzugt magnetisch neutral, sodass kein technisch relevantes Magnetfeld außerhalb der Magnetisierungsbereiche messbar ist. Machine element to the outside of the magnetization preferably magnetically neutral, so that no technically relevant magnetic field outside the magnetization ranges can be measured.

Die Magnetisierungsbereiche stellen jeweils einen Teil des Volumens des The magnetization areas each represent a part of the volume of the

Maschinenelementes dar. Die Magnetisierungsbereiche sind bevorzugt jeweils ringförmig ausgebildet, wobei die Achse des Maschinenelementes auch eine mittlere Achse der jeweiligen Ringform bildet. Besonders bevorzugt weisen die Machine element. The magnetization regions are preferably each annular, wherein the axis of the machine element also forms a central axis of the respective ring shape. Particularly preferred are the

Magnetisierungsbereiche jeweils die Form eines zur Achse des Maschinenelementes koaxialen Hohlzylinders auf. Magnetizing regions each have the shape of a coaxial with the axis of the machine element hollow cylinder.

Die Magnetisierungsbereiche weisen bevorzugt jeweils eine hohe Magnetostriktivität auf. The magnetization regions preferably each have a high magnetostriction.

Die Magnetisierungsbereiche sind bevorzugt axial beabstandet zueinander The magnetization regions are preferably axially spaced from one another

angeordnet, wobei zwischen zwei benachbarten der Magnetisierungsbereiche jeweils einer der magnetisch neutralen Bereiche angeordnet sein kann. Insofern mehr als zwei der Magnetisierungsbereiche vorhanden sind, weisen diese bevorzugt jeweils einen gleichen Abstand zueinander auf. arranged, between each of two adjacent magnetization regions each one of the magnetically neutral regions may be arranged. Insofar as more than two of the magnetization regions are present, they preferably each have an equal distance from one another.

Axial benachbarte der sich umfänglich um die Achse herum erstreckenden Axially adjacent to the circumferentially extending around the axis

Magnetisierungsbereiche weisen bevorzugt entgegengesetzte Polaritäten auf, d. h. sie besitzen einen entgegengesetzten Umlaufsinn. Magnetization regions preferably have opposite polarities, i. H. they have an opposite sense of circulation.

Das Maschinenelement besteht zumindest im Magnetisierungsbereich aus einem magnetostriktiven bzw. magnetoelastischen Material. Bevorzugt besteht das At least in the magnetization region, the machine element consists of a magnetostrictive or magnetoelastic material. This preferably exists

Maschinenelement vollständig aus dem magnetostriktiven bzw. magnetoelastischen Material. Bevorzugt besteht das Maschinenelement aus einem Stahl. Machine element made entirely of magnetostrictive or magnetoelastic material. Preferably, the machine element consists of a steel.

Das Maschinenelement weist bevorzugt die Form eines Prismas oder eines Zylinders auf, wobei das Prisma bzw. der Zylinder koaxial zu der Achse angeordnet ist. Das Prisma bzw. der Zylinder ist bevorzugt gerade. Bevorzugt weist das The machine element preferably has the shape of a prism or a cylinder, wherein the prism or the cylinder is arranged coaxially to the axis. The Prism or the cylinder is preferably straight. This preferably has

Maschinenelement die Form eines geraden Kreiszylinders auf, wobei der Machine element in the form of a right circular cylinder, wherein the

Kreiszylinder koaxial zu der Achse angeordnet ist. Bei besonderen Circular cylinder is arranged coaxially to the axis. For special

Ausführungsformen ist das Prisma bzw. der Zylinder konisch ausgebildet. Das Prisma bzw. der Zylinder kann auch hohl sein. Besonders bevorzugt weist das Embodiments, the prism or the cylinder is conical. The prism or the cylinder can also be hollow. This is especially preferred

Maschinenelement die Form eines geraden hohlen Kreiszylinders auf, wobei der hohle Kreiszylinder koaxial zu der Achse angeordnet ist. Machine element in the form of a straight hollow circular cylinder, wherein the hollow circular cylinder is arranged coaxially with the axis.

Das Maschinenelement ist bevorzugt durch eine Welle, durch eine Flohlwelle, durch eine Schaltgabel, durch einen Flansch oder durch einen Flohlflansch gebildet. Die Welle, die Schaltgabel bzw. der Flansch können für Belastungen durch The machine element is preferably formed by a shaft, by a Flohlwelle, by a shift fork, by a flange or by a Flohlflansch. The shaft, the shift fork or the flange can be used for loads

unterschiedliche Kräfte und Momente ausgelegt sein und beispielsweise eine be designed different forces and moments and, for example, a

Komponente eines Sensortretlagers, eines Wankstabilisators oder eines Component of a sensor bottom bracket, a roll stabilizer or a

Düngemittelstreuers sein. Grundsätzlich kann das Maschinenelement auch durch völlig andersartige Maschinenelementtypen gebildet sein. Be fertilizer spreader. In principle, the machine element can also be formed by completely different types of machine elements.

Die Magnetfeldsensoren sind bevorzugt jeweils durch einen Flalbleitersensor gebildet. Die mindestens zwei Magnetfeldsensoren sind alternativ bevorzugt jeweils durch einen MR-Sensor, durch einen Flall-Sensor, durch eine Feldplatte, durch einen SQUID, durch ein Spulenelement, durch eine Förstersonde oder durch ein Fluxgate- Magnetometer gebildet. Grundsätzlich können auch andere Sensortypen verwendet werden, insofern sie zur Messung der axialen Richtungskomponente des durch den invers-magnetostriktiven Effekt hervorgerufenen magnetischen Feldes geeignet sind. The magnetic field sensors are preferably each formed by a Flalbleitersensor. Alternatively, the at least two magnetic field sensors are preferably each formed by an MR sensor, by a flat sensor, by a field plate, by a SQUID, by a coil element, by a Förster probe or by a fluxgate magnetometer. In principle, other sensor types can be used insofar as they are suitable for measuring the axial directional component of the magnetic field produced by the inverse-magnetostrictive effect.

Die Magnetfeldsensoren weisen bevorzugt einen gleichen Abstand zur Achse des Maschinenelementes auf. Grundsätzlich können die Magnetfeldsensoren außerhalb des Maschinenelementes oder bevorzugt auch innerhalb eines Flohlraumes des Maschinenelementes angeordnet sein; beispielsweise wenn das Maschinenelement durch eine Flohlwelle oder durch einen Flohlflansch gebildet ist. The magnetic field sensors preferably have an equal distance from the axis of the machine element. In principle, the magnetic field sensors can be arranged outside the machine element or, preferably, also within a flea space of the machine element; For example, when the machine element is formed by a Flohlwelle or by a Flohlflansch.

Die Magnetfeldsensoren weisen bevorzugt jeweils eine axiale Position wie einer der Magnetisierungsbereiche auf. Die Magnetfeldsensoren weisen bevorzugt jeweils eine axiale Position auf, die einer mittleren axialen Position einer der The magnetic field sensors preferably each have an axial position such as one of the magnetization regions. The magnetic field sensors preferably each have one axial position, which is a middle axial position of the

Magnetisierungsbereiche gleicht. Magnetization ranges are equal.

Die Magnetfeldsensoren weisen bevorzugt jeweils eine gleiche tangentiale bzw. The magnetic field sensors preferably each have an identical tangential or

gleiche umfängliche Position wie mindestens ein anderer der Magnetfeldsensoren auf. Diese mindestens zwei Magnetfeldsensoren liegen bevorzugt gemeinsam auf einer zur Achse parallelen Gerade. Diese mindestens zwei eine gleiche tangentiale bzw. gleiche umfängliche Position aufweisenden Magnetfeldsensoren sind axial benachbart und weisen bevorzugt jeweils eine gleiche axiale Position wie axial benachbarte der Magnetisierungsbereiche auf. Es können auch zwei eine gleiche tangentiale bzw. gleiche umfängliche Position aufweisende Magnetfeldsensoren eine gleiche axiale Position wie nur einer der Magnetisierungsbereiche aufweisen. same circumferential position as at least one other of the magnetic field sensors on. These at least two magnetic field sensors preferably lie together on a straight line parallel to the axis. These magnetic field sensors having at least two identical tangential or identical circumferential position are axially adjacent and preferably each have an identical axial position as axially adjacent magnetization regions. It is also possible for two magnetic field sensors having the same tangential or identical circumferential position to have the same axial position as only one of the magnetization regions.

Zumindest einer der Magnetisierungsbereiche weist bevorzugt die gleiche axiale Position wie mindestens zwei der Magnetfeldsensoren auf, sodass diesem At least one of the magnetization regions preferably has the same axial position as at least two of the magnetic field sensors, so that this

Magnetisierungsbereich zwei der Magnetfeldsensoren zugeordnet sind. Diese beiden die gleiche axiale Position aufweisenden Magnetfeldsensoren sind bevorzugt in Bezug auf die Achse gegenüberliegend angeordnet, sodass sie einen Mittelpunktswinkel von 180° zueinander besitzen und eine die beiden Magnetfeldsensoren schneidende Gerade die Achse senkrecht schneidet. Weiter bevorzugt weist jeder der Magnetization region are assigned to two of the magnetic field sensors. These two magnetic field sensors having the same axial position are preferably arranged opposite one another with respect to the axis, so that they have a midpoint angle of 180 ° to one another and a straight line intersecting the two magnetic field sensors intersects the axis perpendicularly. More preferably, each of the

Magnetisierungsbereiche die gleiche axiale Position wie zwei der Magnetfeldsensoren auf, sodass jedem der Magnetisierungsbereiche mindestens zwei der Magnetization regions on the same axial position as two of the magnetic field sensors, so that each of the magnetization regions at least two of the

Magnetfeldsensoren zugeordnet sind. Magnetic sensors are assigned.

Die Anordnung umfasst bevorzugt weiterhin eine Messsignalverarbeitungseinheit, welche zum Bestimmen und Vergleichen der Messwerte ausgebildet ist. Die The arrangement preferably furthermore comprises a measurement signal processing unit, which is designed to determine and compare the measured values. The

Magnetfeldsensoren sind bevorzugt einzeln mit der Messsignalverarbeitungseinheit elektrisch verbunden, sodass jeweils ein einzelnes Messsignal von jedem der Magnetic field sensors are preferably electrically connected individually to the measurement signal processing unit, so that in each case a single measurement signal from each of the

Magnetfeldsensoren zu der Messsignalverarbeitungseinheit geleitet wird. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen einen Schritt, bei welchem die Magnetfeldsensoren einzeln kalibriert werden. Dadurch kann ein Offset kompensiert und die Empfindlichkeit der Magnetfeldsensoren aufeinander abgeglichen werden, sodass die Zuverlässigkeit der Fehlererkennung nochmals erhöht ist. Magnetic field sensors is passed to the measurement signal processing unit. Preferred embodiments of the method according to the invention comprise a step in which the magnetic field sensors are calibrated individually. This compensates for an offset and the sensitivity of the magnetic field sensors to one another be matched, so that the reliability of error detection is increased again.

Besonders bevorzugt werden mindestens drei der Messwerte bestimmt und miteinander verglichen. Entsprechend gibt es bevorzugt mindestens drei der Particularly preferably, at least three of the measured values are determined and compared with one another. Accordingly, there are preferably at least three of

Kombinationen von jeweils mindestens zwei der Magnetfeldsensoren, wobei jede dieser Kombinationen zur Messung der Kraft oder des Momentes hinreichend ist. Es erfolgt ein Bestimmen eines dritten Messwertes der Kraft oder des Momentes mit einer dritten der Kombinationen der Magnetfeldsensoren, während die Kraft oder das Moment wirkt. Es werden der erste Messwert, der zweite Messwert und der dritte Messwert miteinander verglichen. Weiter bevorzugt werden mindestens vier der Messwerte bestimmt und miteinander verglichen. Diejenigen Ausführungsformen, bei denen drei oder mehr der Messwerte bestimmt und verglichen werden, umfassen bevorzugt einen weiteren Schritt, bei welchem im Falle von Abweichungen zwischen den Messwerten der oder diejenigen der Magnetfeldsensoren ermittelt werden, die nicht korrekt arbeiten. Zudem kann ermittelt werden, wenn einer der Combinations of at least two of the magnetic field sensors, each of these combinations being sufficient to measure the force or the moment. There is a determination of a third measurement of the force or the moment with a third of the combinations of the magnetic field sensors, while the force or the moment acts. The first measured value, the second measured value and the third measured value are compared with one another. More preferably, at least four of the measured values are determined and compared with each other. Those embodiments in which three or more of the measured values are determined and compared preferably comprise a further step, in which, in the event of deviations between the measured values, the one or more of the magnetic field sensors which do not work correctly are determined. In addition, it can be determined if one of the

Magnetisierungsbereiche eine fehlerhafte Funktion besitzt. Magnetization areas has a faulty function.

Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zum Vergleichen der Messwerte absolute Beträge der Differenzen zwischen den In preferred embodiments of the method according to the invention, absolute values of the differences between the

Messwerten oder Quadrate der Differenzen zwischen den Messwerten gebildet. Es wird bevorzugt eine Summe der absoluten Beträge der Differenzen zwischen den Messwerten bzw. eine Summe der Quadrate der Differenzen zwischen den Measured values or squares of the differences between the measured values are formed. It is preferably a sum of the absolute amounts of the differences between the measured values or a sum of the squares of the differences between the measured values

Messwerten gebildet. Die entsprechende Summe wird bevorzugt als ein Testsignal verwendet. Measured values formed. The corresponding sum is preferably used as a test signal.

Bevorzugt wird ein Fehlersignal ausgegeben, wenn die Summe der absoluten Beträge der Differenzen zwischen den Messwerten bzw. die Summe der Quadrate der Differenzen der Differenzen zwischen den Messwerten ein vorab definiertes Preferably, an error signal is output if the sum of the absolute amounts of the differences between the measured values or the sum of the squares of the differences of the differences between the measured values is a pre-defined one

Flöchstmaß übersteigt. Durch das Höchstmaß wird vorab definiert, bis zu welcher Unterschiedlichkeit zwischen den Messwerten die Anordnung als fehlerfrei arbeitend angesehen wird. Das Fehlersignal wird bevorzugt an eine übergeordnete Steuerung oder an einen Bediener der Anordnung gemeldet, sodass der übergeordneten Steuerung bzw. dem Bediener bekannt wird, dass die Anordnung nicht mehr fehlerfrei misst. Exceeds maximum size. The maximum dimension defines in advance the difference between the measured values that the arrangement is considered to be free from defects. The error signal is preferably reported to a higher-level controller or to an operator of the arrangement, so that the parent Control or the operator is aware that the arrangement no longer measures error-free.

Bei einer ersten besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Anordnung zur Messung eines auf das Maschinenelement wirkenden und in der Achse liegenden Momentes, d. h. eines Torsionsmomentes ausgebildet. Das Maschinenelement weist zwei der Magnetisierungsbereiche mit entgegengesetzten Polaritäten auf. Jeder der Magnetisierungsbereiche weist die gleiche axiale Position wie zwei der Magnetfeldsensoren auf, wobei diese beiden eine gleiche axiale Position aufweisenden Magnetfeldsensoren in Bezug auf die Achse gegenüberliegend angeordnet sind. Jeweils zwei der vier Magnetfeldsensoren weisen eine gleiche tangentiale Position auf und sind axial benachbart. Ein erster der vier Magnetfeldsensoren gibt ein Messsignal ai aus. Der dem ersten Magnetfeldsensor in Bezug auf die Achse gegenüberliegende und eine gleiche axiale Position wie der erste Magnetfeldsensor aufweisende Magnetfeldsensor bildet einen zweiten der Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal a2 ausgibt. Die Messsignale ai und a2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers- magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes mit entgegengesetztem In a first particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the arrangement is for measuring a moment acting on the machine element and lying in the axis, that is, in the direction of the axis. H. formed a torsional moment. The machine element has two of the magnetization regions of opposite polarities. Each of the magnetization regions has the same axial position as two of the magnetic field sensors, wherein these two are arranged opposite to each other, a magnetic position sensors having the same axial position with respect to the axis. Each two of the four magnetic field sensors have an identical tangential position and are axially adjacent. A first of the four magnetic field sensors outputs a measurement signal ai. The magnetic field sensor having the first magnetic field sensor opposite the axis and having the same axial position as the first magnetic field sensor forms a second magnetic field sensor which outputs a measurement signal a2. The measurement signals ai and a2 represent the axial direction components of the magnetic field occurring due to the inverse magnetostrictive effect with opposite

Richtungssinn; d. h. die Messsignale ai und a2 repräsentieren die axialen Sense of direction; d. H. the measurement signals ai and a2 represent the axial

Richtungskomponenten mit unterschiedlichen Vorzeichen. Der zu dem ersten Directional components with different signs. The one to the first

Magnetfeldsensor axial benachbarte und eine gleiche umfängliche Position wie der erste Magnetfeldsensor aufweisende Magnetfeldsensor bildet einen dritten der Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal bi ausgibt. Die Messsignale ai und bi repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers- magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes mit gleichem Richtungssinn; d. h. die Messsignale ai und bi repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit gleichen Vorzeichen. Der dem dritten Magnetfeldsensor in Bezug auf die Achse gegenüberliegende und eine gleiche axiale Position wie der dritte Magnetfeldsensor aufweisende Magnetfeldsensor bildet einen vierten der Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal b2 ausgibt. Die Messsignale bi und b2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers-magnetostriktiven Effektes Magnetic field sensor axially adjacent and a same circumferential position as the first magnetic field sensor having magnetic field sensor forms a third of the magnetic field sensors, which outputs a measurement signal bi. The measurement signals ai and bi represent the axial direction components of the magnetic field occurring due to the inverse magnetostrictive effect with the same sense of direction; d. H. the measurement signals ai and bi represent the axial direction components with the same sign. The magnetic field sensor having the third magnetic field sensor opposite to the axis and having the same axial position as the third magnetic field sensor constitutes a fourth of the magnetic field sensors which outputs a measurement signal b2. The measurement signals bi and b2 represent the axial direction components of the due to the inverse magnetostrictive effect

auftretenden Magnetfeldes mit entgegengesetztem Richtungssinn; d. h. die occurring magnetic field with opposite direction sense; d. H. the

Messsignale bi und b2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit unterschiedlichen Vorzeichen. Mindestens zwei der Messwerte des Momentes werden jeweils nach einer der folgenden mathematischen Vorschriften bestimmt: Measurement signals bi and b2 represent the axial direction components with different signs. At least two of the measured values of the moment are each determined according to one of the following mathematical rules:

a₁ - a₂ - b₁ + b₂ a ₁ - a ₂ - b ₁ + b ₂

M_L - - a_r + b₂ M _L - - a _r + b ₂

M = M =

2 2

a₂ + b_x a ₂ + b _x

M₃ = - M ₃ = -

Aus den mathematischen Vorschriften geht hervor, dass es mindestens drei der Kombinationen der Magnetfeldsensoren gibt, die jeweils zur Messung des Momentes hinreichend sind. Die erste Kombination umfasst den ersten, den zweiten, den dritten und den vierten Magnetfeldsensor. Die zweite Kombination umfasst den ersten und den vierten Magnetfeldsensor. Die dritte Kombination umfasst den zweiten und den dritten Magnetfeldsensor. From the mathematical rules, it is apparent that there are at least three of the combinations of the magnetic field sensors, which are respectively sufficient for the measurement of the moment. The first combination includes the first, second, third and fourth magnetic field sensors. The second combination includes the first and fourth magnetic field sensors. The third combination includes the second and third magnetic field sensors.

Bevorzugt wird das Testsignal T nach einer der folgenden Vorschriften bestimmt: Preferably, the test signal T is determined according to one of the following instructions:

T = (M₁ - M₂)² T = (M ₁ - M ₂ ) ²

T = (M₁ - Mo·)² T = (M ₁ - Mo ·) ²

t = (M₂— M₃ ) ² t = (M ₂ - M ₃ ) ²

Bevorzugt werden nicht lediglich zwei, sondern sämtliche der drei Messwerte Mi, M2 und M3 bestimmt. Bevorzugt wird das Testsignal T nach einer der folgenden Preferably, not only two, but all of the three measured values Mi, M2 and M3 are determined. Preferably, the test signal T becomes one of the following

Vorschriften bestimmt:

Rules determined:

T = (M₁ M₂)² + (Mi M3 )² + (M₂ M3 )² Bei einer zweiten besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Anordnung ebenfalls zur Messung eines auf das Maschinenelement wirkenden und in der Achse liegenden Momentes, d. h. eines Torsionsmomentes ausgebildet. Das Maschinenelement weist drei der Magnetisierungsbereiche mit abwechselnden Polaritäten auf. Der axial mittlere der Magnetisierungsbereiche weist die gleiche axiale Position wie zwei der Magnetfeldsensoren auf, wobei diese beiden eine gleiche axiale Position aufweisenden Magnetfeldsensoren in Bezug auf die Achse gegenüberliegend angeordnet sind. Jeweils zwei der vier Magnetfeldsensoren weisen eine gleiche tangentiale Position auf und sind axial benachbart. Die axial außen angeordneten Magnetisierungsbereiche weisen jeweils die gleiche axiale Position wie einer der vier Magnetfeldsensoren auf. Ein erster der vier T = (M ₁ M ₂ ) ² + (Mi M ₃ ) ² + (M ₂ M ₃ ) ² In a second particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the arrangement is likewise designed to measure a moment acting on the machine element and lying in the axis, ie a torsional moment. The machine element has three of the magnetization regions of alternating polarities. The axially middle of the magnetization regions has the same axial position as two of the magnetic field sensors, wherein these two are arranged opposite one another with the same axial position magnetic field sensors with respect to the axis. Each two of the four magnetic field sensors have an identical tangential position and are axially adjacent. The axially outer magnetization regions each have the same axial position as one of the four magnetic field sensors. A first of the four

Magnetfeldsensoren weist eine gleiche axiale Position wie einer der axial außen angeordneten Magnetisierungsbereiche auf. Der erste Magnetfeldsensor gibt ein Messsignal ai aus. Der zu dem ersten Magnetfeldsensor axial benachbarte und eine gleiche umfängliche Position wie der erste Magnetfeldsensor aufweisende Magnetic field sensors have the same axial position as one of the axially outer magnetization regions. The first magnetic field sensor outputs a measurement signal ai. The axially adjacent to the first magnetic field sensor and a same circumferential position as the first magnetic field sensor having

Magnetfeldsensor bildet einen zweiten der Magnetfeldsensoren, welcher ein Magnetic field sensor forms a second of the magnetic field sensors, which a

Messsignal bi ausgibt. Die Messsignale ai und bi repräsentieren die axialen Output signal bi. The measurement signals ai and bi represent the axial

Richtungskomponenten des wegen des invers-magnetostriktiven Effektes Directional components of the because of the inverse magnetostrictive effect

auftretenden Magnetfeldes mit gleichem Richtungssinn; d. h. die Messsignale ai und bi repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit gleichen Vorzeichen. Der dem zweiten Magnetfeldsensor in Bezug auf die Achse gegenüberliegende und eine gleiche axiale Position wie der zweite Magnetfeldsensor aufweisende occurring magnetic field with the same sense of direction; d. H. the measurement signals ai and bi represent the axial direction components with the same sign. The opposite the second magnetic field sensor with respect to the axis and having an identical axial position as the second magnetic field sensor

Magnetfeldsensor bildet einen dritten der Magnetfeldsensoren, welcher ein Magnetic field sensor forms a third of the magnetic field sensors, which a

Messsignal b2 ausgibt. Die Messsignale bi und b2 repräsentieren die axialen Output signal b2. The measuring signals bi and b2 represent the axial

Messsignale bi und b2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit unterschiedlichen Vorzeichen. Der zu dem dritten Magnetfeldsensor axial benachbarte und eine gleiche umfängliche Position wie der dritte Magnetfeldsensor aufweisende Magnetfeldsensor bildet einen vierten der Magnetfeldsensoren, welcher ein Measurement signals bi and b2 represent the axial direction components with different signs. The third magnetic field sensor axially adjacent and a same circumferential position as the third magnetic field sensor having magnetic field sensor forms a fourth of the magnetic field sensors, which

Messsignal 02 ausgibt. Die Messsignale b2 und 02 repräsentieren die axialen Measuring signal 02 outputs. The measuring signals b2 and 02 represent the axial

auftretenden Magnetfeldes mit gleichem Richtungssinn; d. h. die Messsignale b2 und C2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit gleichen Vorzeichen. occurring magnetic field with the same sense of direction; ie the measuring signals b2 and C2 represent the axial direction components with the same sign.

Mindestens zwei der Messwerte des Momentes werden jeweils nach einer der folgenden Vorschriften bestimmt:

At least two of the measured values of the moment are determined according to one of the following regulations:

di + b₂ di + b ₂

M₂ M ₂

2 2

bi + c₂ bi + c ₂

M₃ M ₃

2 2

T = \M₁ - M₂ \ T = \ M ₁ - M ₂ \

T = (M₂— M₃)² T = (M ₂ -M ₃ ) ²

Bevorzugt werden nicht lediglich zwei, sondern sämtliche der drei Messwerte Mi , M2 und M3 bestimmt. Bevorzugt wird das Testsignal T nach einer der folgenden Preferably, not only two, but all of the three measured values Mi, M2 and M3 are determined. Preferably, the test signal T becomes one of the following

Vorschriften bestimmt:

Rules determined:

T = (M₁— M₂)² + (Mi M3)² + (M₂ M3)² Bei einer dritten besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Anordnung wiederum zur Messung eines auf das T = (M ₁ - M ₂ ) ² + (Mi M ₃ ) ² + (M ₂ M ₃ ) ² In a third particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the arrangement is again for measuring one on the

Maschinenelement wirkenden und in der Achse liegenden Momentes, d. h. eines Torsionsmomentes ausgebildet. Das Maschinenelement weist drei der Machine element acting and in-axis torque, d. H. formed a torsional moment. The machine element has three of

Magnetisierungsbereiche mit abwechselnden Polaritäten auf. Jeder der Magnetization areas with alternating polarities. Everyone who

Magnetisierungsbereiche weist die gleiche axiale Position wie zwei der Magnetization regions has the same axial position as two of the

Magnetfeldsensoren auf, wobei diese beiden eine gleiche axiale Position Magnetic sensors, wherein these two have an identical axial position

aufweisenden Magnetfeldsensoren in Bezug auf die Achse gegenüberliegend angeordnet sind. Jeweils drei der sechs Magnetfeldsensoren weisen eine gleiche tangentiale Position auf und sind axial benachbart. Ein erster der sechs magnetic field sensors are arranged with respect to the axis opposite. Each three of the six magnetic field sensors have an identical tangential position and are axially adjacent. A first of the six

Magnetfeldsensoren weist eine gleiche axiale Position wie einer der axial außen angeordneten Magnetisierungsbereiche auf. Der erste Magnetfeldsensor gibt ein Messsignal ai aus. Der dem ersten Magnetfeldsensor in Bezug auf die Achse gegenüberliegende und eine gleiche axiale Position wie der erste Magnetfeldsensor aufweisende Magnetfeldsensor bildet einen zweiten der Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal a2 ausgibt. Die Messsignale ai und a2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers-magnetostriktiven Effektes Magnetic field sensors have the same axial position as one of the axially outer magnetization regions. The first magnetic field sensor outputs a measurement signal ai. The magnetic field sensor having the first magnetic field sensor opposite the axis and having the same axial position as the first magnetic field sensor forms a second magnetic field sensor which outputs a measurement signal a2. The measurement signals ai and a2 represent the axial direction components of the inverse magnetostrictive effect

Messsignale ai und a2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit unterschiedlichen Vorzeichen. Der zu dem ersten Magnetfeldsensor axial benachbarte und eine gleiche umfängliche Position wie der erste Magnetfeldsensor aufweisende Magnetfeldsensor bildet einen dritten der Magnetfeldsensoren, welcher ein Measurement signals ai and a2 represent the axial direction components with different signs. The magnetic field sensor axially adjacent to the first magnetic field sensor and having the same circumferential position as the first magnetic field sensor forms a third magnetic field sensor

Messsignal bi ausgibt. Der dritte Magnetfeldsensor weist die gleiche axiale Position wie der mittlere Magnetisierungsbereich auf. Die Messsignale ai und bi Output signal bi. The third magnetic field sensor has the same axial position as the middle magnetization region. The measuring signals ai and bi

repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers- magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes mit gleichem Richtungssinn; d. h. die Messsignale ai und bi repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit gleichen Vorzeichen. Der dem dritten Magnetfeldsensor in Bezug auf die Achse gegenüberliegende und eine gleiche axiale Position wie der dritte Magnetfeldsensor aufweisende Magnetfeldsensor bildet einen vierten der Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal b2 ausgibt. Die Messsignale bi und b2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers-magnetostriktiven Effektes represent the axial direction components of the magnetic field occurring due to the inverse magnetostrictive effect with the same sense of direction; d. H. the measurement signals ai and bi represent the axial direction components with the same sign. The magnetic field sensor having the third magnetic field sensor opposite to the axis and having the same axial position as the third magnetic field sensor constitutes a fourth of the magnetic field sensors which outputs a measurement signal b2. The measurement signals bi and b2 represent the axial direction components of the due to the inverse magnetostrictive effect

auftretenden Magnetfeldes mit entgegengesetztem Richtungssinn; d. h. die Messsignale bi und b2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit unterschiedlichen Vorzeichen. Der zu dem dritten Magnetfeldsensor axial benachbarte und eine gleiche umfängliche Position wie der erste Magnetfeldsensor und der dritte Magnetfeldsensor aufweisende Magnetfeldsensor bildet einen fünften der occurring magnetic field with opposite direction sense; ie the Measurement signals bi and b2 represent the axial direction components with different signs. The third magnetic field sensor axially adjacent and a same circumferential position as the first magnetic field sensor and the third magnetic field sensor having magnetic field sensor forms a fifth of

Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal ci ausgibt. Die Messsignale bi und ci repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers- magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes mit gleichem Richtungssinn; d. h. die Messsignale bi und ci repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit gleichen Vorzeichen. Der dem fünften Magnetfeldsensor in Bezug auf die Achse gegenüberliegende und eine gleiche axiale Position wie der fünfte Magnetfeldsensor aufweisende Magnetfeldsensor bildet einen sechsten der Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal C2 ausgibt. Die Messsignale ci und C2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers-magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes mit entgegengesetztem Richtungssinn; d. h. die Magnetic field sensors, which outputs a measurement signal ci. The measurement signals bi and ci represent the axial direction components of the magnetic field occurring due to the inverse magnetostrictive effect with the same sense of direction; d. H. the measurement signals bi and ci represent the axial direction components with the same sign. The magnetic field sensor having the fifth magnetic field sensor opposite to the axis and having the same axial position as the fifth magnetic field sensor constitutes a sixth of the magnetic field sensors which outputs a measurement signal C2. The measurement signals ci and C2 represent the axial direction components of the magnetic field occurring due to the inverse magnetostrictive effect with opposite sense of direction; d. H. the

Messsignale ci und C2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit unterschiedlichen Vorzeichen. Mindestens zwei der Messwerte des Momentes werden jeweils nach einer der folgenden Vorschriften bestimmt: Measurement signals ci and C2 represent the axial direction components with different signs. At least two of the measured values of the moment are determined according to one of the following regulations:

b + a₂ b + a ₂

M₇ M ₇

2 bi + c₂ 2 bi + c ₂

M₈ = M ₈ =

2 2

b₂ + Ci b ₂ + Ci

M_g = M _g =

2 2

Aus den mathematischen Vorschriften geht hervor, dass es mindestens neun der Kombinationen der Magnetfeldsensoren gibt, die jeweils zur Messung des Momentes hinreichend sind. Die erste Kombination umfasst den ersten, den zweiten, den dritten, den vierten, den fünften und den sechsten Magnetfeldsensor. Die zweite Kombination umfasst den ersten, den dritten, den vierten und den sechsten Magnetfeldsensor. Die dritte Kombination umfasst den zweiten, den dritten, den vierten und den fünften Magnetfeldsensor. Die vierte Kombination umfasst den ersten, den zweiten, den dritten und den vierten Magnetfeldsensor. Die fünfte Kombination umfasst den dritten, den vierten, den fünften und den sechsten Magnetfeldsensor. Die sechste From the mathematical rules, it is apparent that there are at least nine of the combinations of the magnetic field sensors, each of which is sufficient to measure the moment. The first combination comprises the first, the second, the third, the fourth, the fifth and the sixth magnetic field sensor. The second combination includes the first, third, fourth and sixth magnetic field sensors. The third combination includes the second, third, fourth and fifth magnetic field sensors. The fourth combination includes the first, second, third and fourth magnetic field sensors. The fifth combination includes the third, fourth, fifth and sixth magnetic field sensors. The sixth

Kombination umfasst den ersten und den vierten Magnetfeldsensor. Die siebente Kombination umfasst den dritten und den zweiten Magnetfeldsensor. Die achte Kombination umfasst den dritten und den sechsten Magnetfeldsensor. Die neunte Kombination umfasst den vierten und den fünften Magnetfeldsensor. Combination includes the first and the fourth magnetic field sensor. The seventh combination includes the third and second magnetic field sensors. The eighth combination includes the third and sixth magnetic field sensors. The ninth combination includes the fourth and fifth magnetic field sensors.

Bevorzugt werden nicht lediglich zwei, sondern mindestens vier oder weiter bevorzugt sämtliche der neun Messwerte Mi bis MQ bestimmt. Bevorzugt wird das Testsignal T entsprechend wie bei der ersten und zweiten besonders bevorzugten Preferably, not only two but at least four or more preferably all of the nine measured values Mi to MQ are determined. Preferably, the test signal T is correspondingly as in the first and second preferred

Ausführungsform bestimmt. Embodiment determined.

Bei einer vierten besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Anordnung wiederum zur Messung eines auf das In a fourth particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the arrangement is again for measuring one on the

Magnetisierungsbereiche mit abwechselnden Polaritäten auf. Die beiden axial außen angeordneten Magnetisierungsbereiche weisen jeweils die gleiche axiale Position wie zwei der Magnetfeldsensoren auf, wobei diese beiden eine gleiche axiale Position aufweisenden Magnetfeldsensoren in Bezug auf die Achse gegenüberliegend angeordnet sind. Der axial mittlere Magnetisierungsbereich weist die gleiche axiale Position wie vier der Magnetfeldsensoren auf, wobei jeweils zwei dieser Magnetfeldsensoren unmittelbar nebeneinander angeordnet sind und ein Paar bilden. Wegen dieser unmittelbar benachbarten Anordnung weisen die Magnetfeldsensoren eines jeden der beiden Paare im Wesentlichen die gleiche Position auf. Die beiden eine gleiche axiale Position aufweisenden Paare sind in Bezug auf die Achse gegenüberliegend angeordnet. Jeweils vier der acht Magnetfeldsensoren weisen eine gleiche tangentiale Position auf und sind axial benachbart. Ein erster der acht Magnetization areas with alternating polarities. The two axially outwardly arranged magnetization regions each have the same axial position as two of the magnetic field sensors, wherein these two magnetic field sensors having an identical axial position are arranged opposite one another with respect to the axis. The axially middle magnetization region has the same axial position as four of the magnetic field sensors, two of these each Magnetic sensors are arranged directly next to each other and form a pair. Because of this immediately adjacent arrangement, the magnetic field sensors of each of the two pairs have substantially the same position. The two pairs of identical axial positions are arranged opposite each other with respect to the axis. Four of the eight magnetic field sensors each have an identical tangential position and are axially adjacent. A first of the eight

Messsignale ai und a2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit unterschiedlichen Vorzeichen. Dasjenige Paar der Magnetfeldsensoren, welches zu dem ersten Magnetfeldsensor axial benachbart ist und eine gleiche umfängliche Position wie der erste Magnetfeldsensor aufweist, umfasst einen dritten der Measurement signals ai and a2 represent the axial direction components with different signs. The pair of magnetic field sensors which is axially adjacent to the first magnetic field sensor and has the same circumferential position as the first magnetic field sensor comprises a third of the first magnetic field sensor

Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal bn ausgibt, und einen vierten der Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal bi2 ausgibt. Der dritte Magnetfeldsensor und der vierte Magnetfeldsensor weisen die gleiche axiale Position wie der axial mittlere Magnetisierungsbereich auf. Die Messsignale ai, bn , und bi2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers-magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes mit gleichem Richtungssinn; d. h. die Messsignale ai, bn und bi2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit gleichen Vorzeichen. Das dem dritten und vierten Magnetfeldsensor in Bezug auf die Achse Magnetic field sensors, which outputs a measurement signal bn, and a fourth of the magnetic field sensors, which outputs a measurement signal bi2. The third magnetic field sensor and the fourth magnetic field sensor have the same axial position as the axially middle magnetization region. The measurement signals ai, bn, and bi2 represent the axial direction components of the magnetic field occurring due to the inverse magnetostrictive effect with the same sense of direction; d. H. the measurement signals ai, bn and bi2 represent the axial direction components with the same sign. The third and fourth magnetic field sensor with respect to the axis

gegenüberliegende und eine gleiche axiale Position wie der dritte und vierte opposite and a same axial position as the third and fourth

Magnetfeldsensor aufweisende Paar umfasst einen fünften der Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal b2i ausgibt, und einen sechsten der Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal b22 ausgibt. Die Messsignale bn und b2i repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers-magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes mit entgegengesetztem Richtungssinn; d. h. die Magnetic field sensor comprising a fifth of the magnetic field sensors, which outputs a measurement signal b2i, and a sixth of the magnetic field sensors, which outputs a measurement signal b22. The measurement signals bn and b2i represent the axial direction components of the magnetic field occurring due to the inverse magnetostrictive effect with opposite sense of direction; d. H. the

Messsignale bn und b2i repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit unterschiedlichen Vorzeichen. Die Messsignale b2i und b22 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers-magnetostriktiven Effektes Measurement signals bn and b2i represent the axial direction components with different signs. The measurement signals b2i and b22 represent the axial direction components of the inverse magnetostrictive effect

auftretenden Magnetfeldes mit gleichem Richtungssinn; d. h. die Messsignale b2i und b22 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit gleichen Vorzeichen. Der zu dem dritten Magnetfeldsensor axial benachbarte und eine gleiche umfängliche occurring magnetic field with the same sense of direction; d. H. the measurement signals b2i and b22 represent the axial direction components with the same sign. The axially adjacent to the third magnetic field sensor and a same circumferential

Position wie der erste Magnetfeldsensor, der dritte Magnetfeldsensor und der vierte Magnetfeldsensor aufweisende Magnetfeldsensor bildet einen siebenten der Position as the first magnetic field sensor, the third magnetic field sensor and the fourth magnetic field sensor having magnetic field sensor forms a seventh of

Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal ci ausgibt. Die Messsignale bn und ci repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers- magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes mit gleichem Richtungssinn; d. h. die Messsignale bn und ci repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit gleichen Vorzeichen. Der dem siebenten Magnetfeldsensor in Bezug auf die Achse gegenüberliegende und eine gleiche axiale Position wie der siebente Magnetic field sensors, which outputs a measurement signal ci. The measurement signals bn and ci represent the axial direction components of the magnetic field occurring due to the inverse magnetostrictive effect with the same sense of direction; d. H. the measurement signals bn and ci represent the axial direction components with the same sign. The one opposite to the seventh magnetic field sensor with respect to the axis and an identical axial position as the seventh

Magnetfeldsensor aufweisende Magnetfeldsensor bildet einen achten der Magnetic field sensor having magnetic field sensor forms an eighth

Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal C2 ausgibt. Die Messsignale ci und C2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten wegen des invers- magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes mit entgegengesetztem Magnetic field sensors, which outputs a measurement signal C2. The measurement signals ci and C2 represent the axial direction components due to the magnetic field occurring inverse magnetostrictive effect with opposite

Richtungssinn; d. h. die Messsignale ci und C2 repräsentieren die axialen Sense of direction; d. H. the measurement signals ci and C2 represent the axial

Richtungskomponenten mit unterschiedlichen Vorzeichen. Mindestens zwei der Messwerte des Momentes werden jeweils nach einer der folgenden Vorschriften bestimmt: Directional components with different signs. At least two of the measured values of the moment are determined according to one of the following regulations:

b_l + a₂

b _l + a ₂

M₆ M ₆

2 2

bn + C₂ bn + C ₂

M₇ M ₇

2

Aus den mathematischen Vorschriften geht hervor, dass es mindestens acht der Kombinationen der Magnetfeldsensoren gibt, die jeweils zur Messung des Momentes hinreichend sind. Die erste Kombination umfasst den ersten, den zweiten, den dritten, den vierten, den fünften, den sechsten, den siebenten und den achten From the mathematical rules, it is apparent that there are at least eight of the combinations of the magnetic field sensors, each of which is sufficient to measure the moment. The first combination comprises the first, the second, the third, the fourth, the fifth, the sixth, the seventh and the eighth

Magnetfeldsensor. Die zweite Kombination umfasst den ersten, den zweiten, den dritten, den fünften, den siebenten und den achten Magnetfeldsensor. Die dritte Kombination umfasst den ersten, den dritten, den fünften und den achten Magnetic field sensor. The second combination includes the first, second, third, fifth, seventh and eighth magnetic field sensors. The third combination includes the first, the third, the fifth and the eighth

Magnetfeldsensor. Die vierte Kombination umfasst den dritten, den fünften, den siebenten und den achten Magnetfeldsensor. Die fünfte Kombination umfasst den ersten und den fünften Magnetfeldsensor. Die sechste Kombination umfasst den dritten und den zweiten Magnetfeldsensor. Die siebente Kombination umfasst den dritten und den achten Magnetfeldsensor. Die achte Kombination umfasst den fünften und den siebenten Magnetfeldsensor. Magnetic field sensor. The fourth combination includes the third, fifth, seventh and eighth magnetic field sensors. The fifth combination includes the first and fifth magnetic field sensors. The sixth combination includes the third and second magnetic field sensors. The seventh combination includes the third and eighth magnetic field sensors. The eighth combination comprises the fifth and seventh magnetic field sensors.

Bevorzugt werden nicht lediglich zwei, sondern mindestens vier oder weiter bevorzugt sämtliche der acht Messwerte Mi bis Me bestimmt. Bevorzugt wird das Testsignal T entsprechend wie bei der ersten und zweiten besonders bevorzugten Preferably, not only two but at least four or more preferably all of the eight measured values Mi to Me are determined. Preferably, the test signal T is correspondingly as in the first and second preferred

Ausführungsform bestimmt. Embodiment determined.

Die beschriebenen vier besonders bevorzugten Ausführungsformen weisen bevorzugt auch Merkmale auf, die oben als bevorzugt beschrieben sind. The described four particularly preferred embodiments preferably also have features which are described above as being preferred.

Die erfindungsgemäße Anordnung dient zum Messen einer Kraft und/oder eines Momentes an einem sich in einer Achse erstreckenden Maschinenelement. Das Maschinenelement weist mindestens zwei sich umfänglich um die Achse herum erstreckende Magnetisierungsbereiche für jeweils eine Magnetisierung auf. Die Anordnung umfasst mindestens vier Magnetfeldsensoren jeweils zum Messen einer axialen Richtungskomponente eines durch die Magnetisierung sowie durch die Kraft und/oder durch das Moment bewirkten Magnetfeldes. Es gibt mindestens zwei Kombinationen von jeweils mindestens zwei der Magnetfeldsensoren. Jede dieser Kombinationen ist zur Messung der Kraft oder des Momentes hinreichend. Die The arrangement according to the invention serves to measure a force and / or a moment on a machine element extending in an axis. The machine element has at least two magnetization areas extending in each case around the axis for one magnetization in each case. The arrangement comprises at least four magnetic field sensors each for measuring a axial direction component of a magnetic field caused by the magnetization and by the force and / or by the moment. There are at least two combinations of at least two of the magnetic field sensors each. Each of these combinations is sufficient for measuring the force or the moment. The

Anordnung umfasst weiterhin eine Messsignalverarbeitungseinheit, welche zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Die Arrangement further comprises a measurement signal processing unit, which is designed for carrying out the method according to the invention. The

Messsignalverarbeitungseinheit ist bevorzugt zur Ausführung einer der beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet. Im Übrigen weist die Anordnung bevorzugt auch Merkmale auf, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren angegeben sind. Measurement signal processing unit is preferably designed for carrying out one of the described preferred embodiments of the method according to the invention. Moreover, the arrangement preferably also has features which are specified in connection with the method according to the invention.

Die Messsignalverarbeitungseinheit ist bevorzugt durch einen Mikrokontroller gebildet. Im weiteren Sinne ist die Messsignalverarbeitungseinheit bevorzugt durch eine The measurement signal processing unit is preferably formed by a microcontroller. In a broader sense, the measurement signal processing unit is preferably a

Recheneinheit gebildet. Calculated unit formed.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen: Further details, advantages and developments of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the invention, with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fig. 1 shows a first preferred embodiment of an inventive

Anordnung in zwei Ansichten; Arrangement in two views;

Fig. 2 eine zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fig. 2 shows a second preferred embodiment of the invention

Anordnung in zwei Ansichten; Arrangement in two views;

Fig. 3 eine dritte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fig. 3 shows a third preferred embodiment of the invention

Anordnung in zwei Ansichten; und Arrangement in two views; and

Fig. 4 eine vierte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fig. 4 shows a fourth preferred embodiment of the invention

Anordnung in zwei Ansichten. Arrangement in two views.

Fig. 1 zeigt eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fig. 1 shows a first preferred embodiment of an inventive

Anordnung in einer Querschnittsansicht und in einer Längsschnittansicht. Die Arrangement in a cross-sectional view and in a longitudinal sectional view. The

Anordnung umfasst ein Maschinenelement aus einem Stahl in Form eines Hohlflansches 01 , welcher sich in einer Achse 03 erstreckt. Auf den Hohlflansch 01 wirkt ein Torsionsmoment Mt, welches mit der erfindungsgemäßen Anordnung gemessen werden kann. Arrangement comprises a machine element made of a steel in the form of a Hollow flange 01, which extends in an axis 03. On the hollow flange 01 acts a torsional moment Mt, which can be measured with the inventive arrangement.

Der Hohlflansch 01 weist zwei Magnetisierungsbereiche 04 in Form von umlaufenden Spuren auf. Die beiden Magnetisierungsbereiche 04 sind permanentmagnetisiert und entgegengesetzt gepolt, was jeweils durch einen den Umlaufsinn The hollow flange 01 has two magnetization regions 04 in the form of circumferential tracks. The two magnetization regions 04 are permanently magnetized and oppositely poled, which in each case by a circulating sense

veranschaulichenden Pfeil 05 dargestellt ist. Die beiden Magnetisierungsbereiche 04 bilden einen Primärsensor für die Messung des Torsionsmomentes Mt unter Nutzung des invers-magnetostriktiven Effektes. illustrative arrow 05 is shown. The two magnetization regions 04 form a primary sensor for the measurement of the torsional moment Mt using the inverse-magnetostrictive effect.

Die Anordnung umfasst weiterhin vier Magnetfeldsensoren 06, die sich im Inneren des Hohlflansches 01 befinden. Die vier Magnetfeldsensoren 06 weisen einen gleichen Abstand zur Achse 03 auf. The arrangement further comprises four magnetic field sensors 06, which are located in the interior of the hollow flange 01. The four magnetic field sensors 06 are at the same distance from the axis 03.

Die vier Magnetfeldsensoren 06 dienen jeweils zur Messung einer axialen The four magnetic field sensors 06 each serve to measure an axial

Richtungskomponente eines durch die Magnetisierung der Magnetisierungsbereiche 04 und durch das Torsionsmoment Mt aufgrund des invers-magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes. Eine Magnetfeldrichtung dieses Magnetfeldes ist jeweils an den Positionen der Magnetfeldsensoren 06 durch einen die jeweilige Direction component of a magnetization occurring by the magnetization of the magnetization regions 04 and by the torsional moment Mt due to the inverse magnetostrictive effect magnetic field. A magnetic field direction of this magnetic field is at each of the positions of the magnetic field sensors 06 through one of the respective

Magnetfeldrichtung veranschaulichenden Pfeil 07 dargestellt. Eine positive Magnetic direction illustrative arrow 07 shown. A positive

Messrichtung der Magnetfeldsensoren 06 ist durch das für die Magnetfeldsensoren 06 verwendete Symbol mit einem eingezeichneten Pfeil veranschaulicht. Measuring direction of the magnetic field sensors 06 is illustrated by the symbol used for the magnetic field sensors 06 with an arrow.

Zwei der vier Magnetfeldsensoren 06 weisen eine gleiche axiale Position wie ein erster der Magnetisierungsbereiche 04 auf. Zwei weitere der vier Magnetfeldsensoren 06 weisen eine gleiche axiale Position wie ein zweiter der Magnetisierungsbereiche 06 auf. Two of the four magnetic field sensors 06 have the same axial position as a first one of the magnetization regions 04. Two more of the four magnetic field sensors 06 have the same axial position as a second one of the magnetization regions 06.

Ein erster Magnetfeldsensor 11 der vier Magnetfeldsensoren 06 gibt ein Signal ai aus. Der dem ersten Magnetfeldsensor 11 in Bezug auf die Achse 03 gegenüberliegende Magnetfeldsensor 06 bildet einen zweiten Magnetfeldsensor 12, welcher ein Signal a2 ausgibt. Der zu dem ersten Magnetfeldsensor 11 axial benachbarte Magnetfeldsensor 06 bildet einen dritten Magnetfeldsensor 13, welcher ein Signal bi ausgibt. Der dem dritten Magnetfeldsensor 13 in Bezug auf die Achse 03 gegenüberliegende A first magnetic field sensor 11 of the four magnetic field sensors 06 outputs a signal ai. The first magnetic field sensor 11 with respect to the axis 03 opposite magnetic field sensor 06 forms a second magnetic field sensor 12 which outputs a signal a2. The magnetic field sensor axially adjacent to the first magnetic field sensor 11 06 forms a third magnetic field sensor 13, which outputs a signal bi. The third magnetic field sensor 13 with respect to the axis 03 opposite

Magnetfeldsensor 06 bildet einen vierten Magnetfeldsensor 14, welcher ein Signal b2 ausgibt. Magnetic field sensor 06 forms a fourth magnetic field sensor 14, which outputs a signal b2.

Die Anordnung umfasst weiterhin einen Mikrokontroller (nicht gezeigt), welcher zur Messsignalverarbeitung dient und zur Ausführung eines erfindungsgemäßen The arrangement further comprises a microcontroller (not shown), which is used for measuring signal processing and for carrying out an inventive

Verfahrens zum Prüfen der Anordnung konfiguriert ist. A method for checking the arrangement is configured.

Fig. 2 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fig. 2 shows a second preferred embodiment of the invention

Anordnung in einer Querschnittsansicht und in einer Längsschnittansicht. Diese Ausführungsform gleicht zunächst der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform. Im Arrangement in a cross-sectional view and in a longitudinal sectional view. This embodiment is initially similar to the embodiment shown in FIG. in the

Unterschied zu der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform weist der Hohlflansch 01 drei der Magnetisierungsbereiche 04 auf, die abwechselnd gepolt sind. Der erste Magnetfeldsensor 11 der vier Magnetfeldsensoren 06 gibt wiederum das Signal ai aus. Der zweite Magnetfeldsensor 12 ist zu dem ersten Magnetfeldsensor 11 axial benachbart und gibt das Signal bi aus. Der dritte Magnetfeldsensor 13 ist in Bezug auf die Achse 03 dem ersten Magnetfeldsensor 11 gegenüberliegend angeordnet und gibt das Signal b2 aus. Der vierte Magnetfeldsensor 14 ist zu dem dritten In contrast to the first embodiment shown in FIG. 1, the hollow flange 01 has three of the magnetization regions 04, which are alternately poled. The first magnetic field sensor 11 of the four magnetic field sensors 06 in turn outputs the signal ai. The second magnetic field sensor 12 is axially adjacent to the first magnetic field sensor 11 and outputs the signal bi. The third magnetic field sensor 13 is disposed opposite to the first magnetic field sensor 11 with respect to the axis 03 and outputs the signal b2. The fourth magnetic field sensor 14 is the third

Magnetfeldsensor 13 axial benachbart und gibt das Signal 02 aus. Magnetic field sensor 13 axially adjacent and outputs the signal 02 from.

Fig. 3 zeigt eine dritte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fig. 3 shows a third preferred embodiment of the invention

Anordnung in einer Querschnittsansicht und in einer Längsschnittansicht. Diese Ausführungsform gleicht zunächst der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform. Im Arrangement in a cross-sectional view and in a longitudinal sectional view. This embodiment is initially similar to the embodiment shown in FIG. in the

Unterschied zu der in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführungsform umfasst die In contrast to the second embodiment shown in FIG. 2, FIG

Anordnung sechs der Magnetfeldsensoren 06. Der erste Magnetfeldsensor 11 der sechs Magnetfeldsensoren 06 gibt wiederum das Signal ai aus. Der zweite Arrangement six of the magnetic field sensors 06. The first magnetic field sensor 11 of the six magnetic field sensors 06 in turn outputs the signal ai. The second

Magnetfeldsensor 12 ist in Bezug auf die Achse 03 dem ersten Magnetfeldsensor 11 gegenüberliegend angeordnet und gibt das Signal a2 aus. Der dritte Magnetfeldsensor 13 ist zu dem ersten Magnetfeldsensor 11 axial benachbart und gibt das Signal bi aus. Der vierte Magnetfeldsensor 14 ist in Bezug auf die Achse 03 dem dritten Magnetic field sensor 12 is disposed opposite to first magnetic field sensor 11 with respect to axis 03 and outputs signal a2. The third magnetic field sensor 13 is axially adjacent to the first magnetic field sensor 11 and outputs the signal bi. The fourth magnetic field sensor 14 is the third with respect to the axis 03

Magnetfeldsensor 13 gegenüberliegend angeordnet und gibt das Signal b2 aus. Ein fünfter Magnetfeldsensor 15 der sechs Magnetfeldsensoren 06 ist zu dem dritten Magnetfeldsensor 13 axial benachbart und gibt das Signal ci aus. Ein sechster Magnetfeldsensor 16 der sechs Magnetfeldsensoren 06 ist in Bezug auf die Achse 03 dem fünften Magnetfeldsensor 15 gegenüberliegend angeordnet und gibt das Signal C2 aus. Magnetic sensor 13 disposed opposite and outputs the signal b2. A fifth magnetic field sensor 15 of the six magnetic field sensors 06 is the third Magnetic field sensor 13 axially adjacent and outputs the signal ci. A sixth magnetic field sensor 16 of the six magnetic field sensors 06 is arranged opposite to the fifth magnetic field sensor 15 with respect to the axis 03 and outputs the signal C2.

Fig. 4 zeigt eine vierte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fig. 4 shows a fourth preferred embodiment of the invention

Anordnung in einer Querschnittsansicht und in einer Längsschnittansicht. Diese Ausführungsform gleicht zunächst der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform. Im Arrangement in a cross-sectional view and in a longitudinal sectional view. This embodiment initially resembles the embodiment shown in FIG. in the

Unterschied zu der in Fig. 3 gezeigten dritten Ausführungsform umfasst die In contrast to the third embodiment shown in FIG. 3, FIG

Anordnung acht der Magnetfeldsensoren 06. Der erste Magnetfeldsensor 11 der sechs Magnetfeldsensoren 06 gibt wiederum das Signal ai aus. Der zweite Arrangement eight of the magnetic field sensors 06. The first magnetic field sensor 11 of the six magnetic field sensors 06 in turn outputs the signal ai. The second

Magnetfeldsensor 12 ist in Bezug auf die Achse 03 dem ersten Magnetfeldsensor 11 gegenüberliegend angeordnet und gibt das Signal a2 aus. Der dritte Magnetfeldsensor 13 ist zu dem ersten Magnetfeldsensor 11 axial benachbart und gibt das Signal bn aus. Der vierte Magnetfeldsensor 14 befindet sich unmittelbar neben dem dritten Magnetfeldsensor 13 gibt das Signal bi2 aus. Der fünfte Magnetfeldsensor 15 ist in Bezug auf die Achse 03 dem dritten Magnetfeldsensor 13 gegenüberliegend angeordnet und gibt das Signal b2i aus. Der sechste Magnetfeldsensor 16 befindet sich unmittelbar neben dem fünften Magnetfeldsensor 13 gibt das Signal b22 aus. Ein siebenter Magnetfeldsensor 17 der acht Magnetfeldsensoren 06 ist zu dem dritten Magnetfeldsensor 13 axial benachbart und gibt das Signal ci aus. Ein achter Magnetic field sensor 12 is disposed opposite to first magnetic field sensor 11 with respect to axis 03 and outputs signal a2. The third magnetic field sensor 13 is axially adjacent to the first magnetic field sensor 11 and outputs the signal bn. The fourth magnetic field sensor 14 is located immediately next to the third magnetic field sensor 13 outputs the signal bi2. The fifth magnetic field sensor 15 is disposed opposite to the third magnetic field sensor 13 with respect to the axis 03 and outputs the signal b2i. The sixth magnetic field sensor 16 is located immediately next to the fifth magnetic field sensor 13 outputs the signal b22. A seventh magnetic field sensor 17 of the eight magnetic field sensors 06 is axially adjacent to the third magnetic field sensor 13 and outputs the signal ci. An eighth

Magnetfeldsensor 18 der sechs Magnetfeldsensoren 06 ist in Bezug auf die Achse 03 dem siebenten Magnetfeldsensor 17 gegenüberliegend angeordnet und gibt das Signal C2 aus. Magnetic field sensor 18 of the six magnetic field sensors 06 is arranged opposite to the seventh magnetic field sensor 17 with respect to the axis 03 and outputs the signal C2.

Bezuqszeichenliste LIST OF REFERENCES

Maschinenelement in Form eines Hohlflansches Machine element in the form of a hollow flange

Achse axis

Magnetisierungsbereich magnetization field

Umlaufsinn of circulation

Magnetfeldsensor magnetic field sensor

Magnetfeldrichtung magnetic field direction

erster Magnetfeldsensor first magnetic field sensor

zweiter Magnetfeldsensor second magnetic field sensor

dritter Magnetfeldsensor third magnetic field sensor

vierter Magnetfeldsensor fourth magnetic field sensor

fünfter Magnetfeldsensor fifth magnetic field sensor

sechster Magnetfeldsensor sixth magnetic field sensor

siebenter Magnetfeldsensor seventh magnetic field sensor

achter Magnetfeldsensor eighth magnetic field sensor

Claims

Patentansprüche claims

1. Verfahren zum Prüfen einer Anordnung zum Messen einer Kraft und/oder eines Momentes (Mt) an einem sich in einer Achse (03) erstreckenden A method of testing an arrangement for measuring a force and / or torque (Mt) on an axis (03) extending

Maschinenelement (01 ), wobei das Maschinenelement (01 ) mindestens zwei sich umfänglich um die Achse (03) herum erstreckende Machine element (01), wherein the machine element (01) at least two circumferentially around the axis (03) extending around

Magnetisierungsbereiche (04) für jeweils eine Magnetisierung aufweist, wobei die Anordnung mindestens vier Magnetfeldsensoren (06) zum Messen einer axialen Komponente eines durch die Magnetisierung sowie durch die Kraft und/oder durch das Moment (Mt) bewirkten Magnetfeldes umfasst, wobei es mindestens zwei Kombinationen von jeweils mindestens zwei der Magnetization regions (04) for each having a magnetization, wherein the arrangement comprises at least four magnetic field sensors (06) for measuring an axial component of a caused by the magnetization as well as by the force and / or by the moment (Mt) magnetic field, wherein there are at least two combinations of at least two of each

Magnetfeldsensoren (06) gibt, wobei jede der Kombinationen zur Messung der Kraft oder des Momentes (Mt) hinreichend ist, und wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Magnetic field sensors (06), wherein each of the combinations for measuring the force or the moment (Mt) is sufficient, and wherein the method comprises the following steps:

- Bestimmen eines ersten Messwertes der Kraft oder des Momentes (Mt) mit einer ersten der Kombinationen der Magnetfeldsensoren (06); - determining a first measurement of the force or moment (Mt) with a first one of the combinations of the magnetic field sensors (06);

- Bestimmen eines zweiten Messwertes der Kraft oder des Momentes (Mt) mit einer zweiten der Kombinationen der Magnetfeldsensoren (06); und Determining a second measurement of the force or moment (Mt) with a second one of the combinations of the magnetic field sensors (06); and

- Vergleichen des ersten Messwertes mit dem zweiten Messwert. - Compare the first measured value with the second measured value.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein 2. The method according to claim 1, characterized in that furthermore a

Bestimmen eines dritten Messwertes der Kraft oder des Momentes (Mt) mit einer dritten der Kombinationen der Magnetfeldsensoren (06) erfolgt, wobei das Vergleichen des ersten Messwertes, des zweiten Messwertes und des drittes Messwertes erfolgt. Determining a third measured value of the force or the torque (Mt) with a third of the combinations of the magnetic field sensors (06) takes place, wherein the comparison of the first measured value, the second measured value and the third measured value takes place.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that for

Vergleichen der Messwerte absolute Beträge von Differenzen zwischen den Messwerten oder Quadrate von Differenzen zwischen den Messwerten gebildet werden. Comparing the measured values absolute amounts of differences between the measured values or squares of differences between the measured values are formed.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es einen weiteren Schritt umfasst, in welchem eine Summe der absoluten Beträge der Differenzen zwischen den Messwerten oder eine Summe der Quadrate der Differenzen zwischen den Messwerten gebildet wird. Method according to claim 3, characterized in that it comprises a further step in which a sum of the absolute amounts of the Differences between the measured values or a sum of the squares of the differences between the measured values is formed.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehlersignal ausgegeben wird, wenn die Summe der absoluten Beträge oder die Summe der Quadrate der Differenzen ein vorab definiertes Höchstmaß übersteigt. 5. The method according to claim 4, characterized in that an error signal is output if the sum of the absolute amounts or the sum of the squares of the differences exceeds a predefined maximum amount.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldsensoren (06) jeweils eine gleiche tangentiale Position wie mindestens ein anderer der Magnetfeldsensoren (06) aufweisen. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the magnetic field sensors (06) each have a same tangential position as at least one other of the magnetic field sensors (06).

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldsensoren (06) jeweils eine axiale Position einer der 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the magnetic field sensors (06) each have an axial position of one of

Magnetisierungsbereiche (04) aufweisen. Magnetizing regions (04).

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Magnetisierungsbereiche (04) die gleiche axiale Position wie zwei der Magnetfeldsensoren (06) aufweist, wobei diese beiden Magnetfeldsensoren (06) in Bezug auf die Achse (03) gegenüberliegend angeordnet sind. 8. The method according to claim 7, characterized in that at least one of the magnetization regions (04) has the same axial position as two of the magnetic field sensors (06), wherein these two magnetic field sensors (06) with respect to the axis (03) are arranged opposite one another.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der 9. The method according to claim 8, characterized in that each of the

Magnetisierungsbereiche (04) die gleiche axiale Position wie zwei der in Bezug auf die Achse (03) gegenüberliegend angeordneten Magnetfeldsensoren (06) aufweist, und dass jeweils zwei der Magnetfeldsensoren (06) eine gleiche tangentiale Position aufweisen und axial benachbart sind, wobei ein erster der Magnetfeldsensoren (06, 11 ) ein Messsignal ai ausgibt, wobei der dem ersten Magnetfeldsensor (11 ) in Bezug auf die Achse (03) gegenüberliegende Magnetfeldsensor (06, 12) einen zweiten der Magnetfeldsensoren (06, 12) bildet, welcher ein Messsignal a2 ausgibt, wobei die Messsignale ai und a2 die axialen Richtungskomponenten des auftretenden Magnetfeldes mit Magnetization regions (04) the same axial position as two of the axis (03) arranged opposite magnetic field sensors (06), and that in each case two of the magnetic field sensors (06) have a same tangential position and are axially adjacent, wherein a first of the Magnetic field sensors (06, 11) outputs a measurement signal ai, wherein the first magnetic field sensor (11) with respect to the axis (03) opposite magnetic field sensor (06, 12) forms a second of the magnetic field sensors (06, 12), which outputs a measurement signal a2 , Wherein the measurement signals ai and a2, the axial direction components of the magnetic field occurring with

entgegengesetztem Richtungssinn repräsentieren, wobei der zu dem ersten Magnetfeldsensor (11 ) axial benachbarte Magnetfeldsensor (06, 13) einen dritten der Magnetfeldsensoren (06, 13) bildet, weicher ein Messsignal bi ausgibt, wobei die Messsignale ai und bi die axialen Richtungskomponenten des auftretenden Magnetfeldes mit gleichem Richtungssinn repräsentieren, wobei der dem dritten Magnetfeldsensor (13) in Bezug auf die Achse (03) gegenüberliegende Magnetfeldsensor (06, 14) einen vierten der represent the opposite sense of direction, wherein the magnetic field sensor (06, 13) axially adjacent to the first magnetic field sensor (11) forms a third of the magnetic field sensors (06, 13), outputs a measurement signal bi, wherein the measurement signals ai and bi are the axial direction components represent the magnetic field occurring with the same sense of direction, wherein the third magnetic field sensor (13) with respect to the axis (03) opposite magnetic field sensor (06, 14) a fourth of the

Magnetfeldsensoren (06, 14) bildet, weicher ein Messsignal b2 ausgibt, wobei die Messsignale bi und b2 die axialen Richtungskomponenten des auftretenden Magnetfeldes mit entgegengesetztem Richtungssinn repräsentieren, und wobei die mindestens zwei Messwerte jeweils nach einer der folgenden Vorschriften bestimmt wird: Magnetic field sensors (06, 14), which outputs a measurement signal b2, wherein the measurement signals bi and b2 represent the axial direction components of the magnetic field occurring with opposite sense of direction, and wherein the at least two measured values in each case according to one of the following rules:

a₁ - a₂ - b₁ + b₂ a ₁ - a ₂ - b ₁ + b ₂

M₁ M ₁

4 4

a + b₂ a + b ₂

M₂ M ₂

2 2

a₂ + a ₂ +

M₃ M ₃

2 2

10. Anordnung zum Messen einer Kraft und/oder eines Momentes (Mt) an einem sich in einer Achse (03) erstreckenden Maschinenelement (01 ), wobei das Maschinenelement (01 ) mindestens zwei sich umfänglich um die Achse (03) herum erstreckende Magnetisierungsbereiche (04) für jeweils eine 10. Arrangement for measuring a force and / or a moment (Mt) on a machine element (01) extending in an axis (03), wherein the machine element (01) has at least two magnetization areas extending circumferentially around the axis (03). 04) for each one

Magnetisierung aufweist, wobei die Anordnung mindestens vier Magnetization, wherein the arrangement is at least four

Magnetfeldsensoren (06) zum Messen einer axialen Richtungskomponente eines durch die Magnetisierung sowie durch die Kraft und/oder durch das Moment (Mt) bewirkten Magnetfeldes umfasst, wobei es mindestens zwei Kombinationen von jeweils mindestens zwei der Magnetfeldsensoren (06) gibt, wobei jede der Kombinationen zur Messung der Kraft oder des Momentes (Mt) hinreichend ist, und wobei die Anordnung weiterhin eine Magnetic field sensors (06) for measuring an axial direction component of a magnetic field caused by the magnetization and by the force and / or by the moment (Mt), wherein there are at least two combinations of at least two of the magnetic field sensors (06), wherein each of the combinations is sufficient for measuring the force or the moment (Mt), and wherein the arrangement further comprises a

Messsignalverarbeitungseinheit umfasst, die zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist. Measuring signal processing unit, which is designed for carrying out a method according to one of claims 1 to 9.