AT519846B1 - Magnetfeldsensor - Google Patents

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Abstract

Magnetfeldsensor (100, 100A, 100B) für Bauteile (200) mit vorzugsweise zylindrischem, konischem, prismatischem Grundkörper (210) oder mit einem Freiformgrundkörper, wobei zumindest eine erste magnetische Leiterbahn (110) sowie zumindest eine zweite Leiterbahn (120) auf dem Grundkörper (210) des Bauteils (200) angebracht sind, und die zumindest zweite Leiterbahn (120) von der zumindest ersten magnetischen Leiterbahn (110) in einem Abstand – bevorzugterweise in Form einer Trennschicht (300) - , angeordnet ist, wobei eine Änderung des magnetischen Flusses durch eine Änderung des Abstands (A) der zumindest einen ersten magnetische Leiterbahn (110) zu der zumindest zweiten magnetischen Leiterbahn (120) überwacht ist, wobei zumindest ein Erregermagnet vorgesehen ist, der ein Permanentmagnet, beispielsweise aus einer hartmagnetischen Legierung oder eine nichtmagnetische Matrix mit eingelagerten permanentmagnetischen Partikel, oder ein Elektromagnet ist.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft einen Magnetfeldsensor für Bauteile mit vorzugsweise zylindrischem, konischem, prismatischem Grundkörper oder mit einem Freiformgrundkörper, wobei zumindest eine erste magnetische Leiterbahn sowie zumindest eine zweite Leiterbahn auf dem Grundkörper des Bauteils angebracht sind, und die zumindest zweite Leiterbahn von der zumindest ersten magnetischen Leiterbahn in einem Abstand angeordnet ist, ein Verfahren zur Herstellung des Magnetfeldsensors sowie dessen Verwendung als Drucksensor und/oder Abstandssensor.
[0002] Die Messung von physikalischen Größen an Bauteilen von beispielsweise Fahr- und Flugzeugen, Maschinen oder Gebäuden ist ein wesentlicher Punkt bei deren Wartung und Betriebsüberwachung. Eine wichtige Größe ist hierbei die an einem Bauteil wirkende Kraft, deren Messung wichtige Informationen über die Belastung oder den Gesamtzustand des Bauteils liefert.
[0003] Die derzeit am häufigsten verwendete Methode ist die Messung von Deformationen und den hierbei auftretenden Kräften mittels Dehnmessstreifen, die an entsprechenden Punkten des Bauteils angebracht sind. Ein wesentlicher Nachteil dieses Systems liegt darin, dass diese Dehnmessstreifen auf dem zu messenden Bauteil aufgeklebt sind, wobei diese Klebung die Übertragung der Messinformation beeinträchtigt und möglicherweise verfälscht. Des Weiteren muss der Dehnmessstreifen elektrisch kontaktiert werden, um die Messinformation auslesen zu können, wobei es bei metallischen Bauteilen notwendig ist, den elektrischen Messkreis vollständig vom Bauteil zu isolieren.
[0004] Es sind daher Methoden bekannt geworden, bei welchem die Messung von Deformationen eines Bauteils auf magnetischem Weg erfolgt.
[0005] So beschreibt die DE 10 2014 200 461 A1 eine Anordnung zum Messen einer Kraft oder eines Drehmoments an einem Maschinenelement mit einer Permanentmagnetisierung entlang eines geschlossenen Magnetisierungspfades. Hierbei ist ein Magnetfeldsensor vorgesehen, der eine Änderung des Magnetfeldes überwacht. Diese Anordnung ist nicht für alle Bauteile geeignet, weil sie eine Permanentmagnetisierung des Bauteils zumindest in einem bestimmten Bereich erfordert. Auch ist sie störungsanfällig im Hinblick auf magnetische und/oder elektrische bzw. elektromagnetische Einflüsse von außen.
[0006] In der DE 36 24 846 A1 eine Vorrichtung zum berührungsfreien Messen einer mechanische Spannung, insbesondere zum Messen der Torsion oder Biegekraft eines Messobjekts beschrieben. Hierzu sind auf einer Welle zwei Bereiche mit einer Schicht aus magnetoelastischem Material angeordnet, das ein unter einem Winkel von 45° ausgebildetes Streifenmuster aufweist. Eine Änderung dieses Schichtmusters bei mechanischer Beanspruchung der Welle wird mittels einer komplizierten Auswerteschaltung überwacht. Ein weiterer magnetoelastischer Drehmoment-Sensor kann auch der DE 103 31 128 A1 entnommen werden.
[0007] DE 100 23 838 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Messen einer Wegänderung zwischen Abschnitten eines Bauteils, die durch auf das Bauteil wirkende Kräfte verursacht wird. Unter anderem wird eine Ausführungsvariante offenbart, bei welcher auf einem Folienträger ein Sensorteil mit mehreren Sensorschichten aufgebracht ist, die aus einem magnetisch leitenden Material bestehen, während die Folie selbst aus einem unmagnetischen Material besteht.
[0008] In DE 1 957 058 U ist ein Messkörper aus ferromagnetischem Material beschrieben, der eine den Messkörper ganz oder teilweise umschließenden Magnetisierungswicklung und wenigstens eine Messwicklung aufweist.
[0009] Die oben angeführten Anordnungen sind für die Überwachung von Deformationsprozessen an einem Bauteil nur teilweise oder gar nicht geeignet, oder weisen einen komplizierten, in der Praxis nur wenig geeigneten Aufbau auf.
[0010] Insbesondere bei der Überwachung von Werkzeugen von materialbearbeitenden Ma1 /11
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Patentamt schinen wie beispielsweise Fräs-, Dreh- oder Stanzwerkzeugen oder Guss- und Spritzgusswerkzeugen ist eine Überwachung der auf das jeweilige Werkzeug wirkenden Kräfte und/oder die Position des jeweiligen Werkezugs hilfreich, um lange und teure Standzeiten dieser Maschinen aufgrund von defektem Werkzeug zu vermeiden. Ebenso können Wartungsintervalle auf Basis der erhaltenen Werte besser geplant werden.
[0011] Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Magnetfeldsensor für Bauteile mit vorzugsweise zylindrischem, konischem, prismatischem Grundkörper oder mit einem Freiformgrundkörper, wobei zumindest eine erste magnetische Leiterbahn sowie zumindest eine zweite Leiterbahn auf dem Grundkörper des Bauteils angebracht sind, und die zumindest zweite Leiterbahn von der zumindest ersten magnetischen Leiterbahn in einem Abstand - bevorzugterweise in Form einer Trennschicht -, angeordnet ist, wobei eine Änderung des magnetischen Flusses durch eine Änderung des Abstands der zumindest einen ersten magnetische Leiterbahn zu der zumindest zweiten magnetischen Leiterbahn überwacht ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Erregermagnet vorgesehen ist, der ein Permanentmagnet, beispielsweise aus einer hartmagnetischen Legierung oder eine nichtmagnetische Matrix mit eingelagerten permanentmagnetischen Partikel, oder ein Elektromagnet ist.
[0012] Aufgrund von auf den zu überwachenden Bauteil wirkenden Kräften verändert sich der Abstand der zumindest einen ersten magnetischen Leiterbahn zu der zumindest zweiten magnetischen Leiterbahn. Damit ändert sich auch der magnetische Widerstand zwischen den zumindest zwei magnetischen Leiterbahnen, wodurch sich wiederum der magnetische Fluss in den zumindest zwei magnetische Leiterbahnen ändert. Diese Änderung des magnetischen Flusses ist somit ein Indikator für eine auf den Bauteil wirkende Kraft und gegebenenfalls für eine Deformation des zu überwachenden Bauteils.
[0013] Im Rahmen dieser Offenbarung wird unter magnetischer Leiterbahn ein Bereich auf dem zu überwachenden Bauteil mit ferro-magnetischen Eigenschaften verstanden. Dieser kann tatsächlich bahnenförmig, aber auf als Flächenbereich oder Volumsbereich in jedweder Form auf der Oberfläche oder innerhalb des Bauteils ausgebildet sein.
[0014] Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass der magnetische Fluss in den zumindest zwei Leiterbahnen durch zumindest einen Erregermagnet, der bevorzugterweise in unmittelbarem Kontakt mit den magnetischen Leiterbahnen steht, induziert wird. Alternativ hierzu kann jedoch der zumindest eine Erregermagnet auch außerhalb des Magnetfeldsensors, beispielsweise als Teil des zu überwachenden Bauteils oder als zusätzliches Element im Bereich des zu überwachenden Bauteils ausgebildet sein.
[0015] Dieser Erregermagnet kann ein Permanentmagnet sein, der vorzugsweise ebenfalls mittels galvanischer Abscheidung hergestellt wird. Hierzu wird eine hartmagnetische Legierung abgeschieden oder es können auch permanentmagnetische Partikel in einer nichtmagnetischen Matrix eingelagert sein. Alternativ hierzu kann der Erregermagnet auch ein Elektromagnet sein.
[0016] Der erfindungsgemäße Magnetfeldsensor ist bevorzugterweise direkt auf dem zu überwachenden Bauteil angeordnet, wobei eine Änderung des Abstands zwischen den zumindest zwei magnetischen Leiterbahnen überwacht wird.
[0017] Soll der erfindungsgemäße Magnetfeldsensor einen Bauteil aus weichmagnetischem Material überwachen, so ist bei dieser Variante eine magnetische Sperrschicht aus nichtmagnetischem Material vorgesehen, um eine Verzerrung des magnetischen Feldes und damit eine Verfälschung der Messung des magnetischen Flusses zu vermeiden.
[0018] Der erfindungsgemäße Magnetfeldsensor verfügt bevorzugterweise über zumindest eine Messeinrichtung zur Überwachung des magnetischen Flusses innerhalb der zumindest zwei Leiterbahnen. Auf diese Weise wird ein integraler Messsensor erhalten, ohne dass eine zusätzliche externe Messeinheit erforderlich ist.
[0019] Besonders bevorzugt ist hierbei vorgesehen, dass die zumindest eine Messeinrichtung als Messchip mit zumindest einer, vorzugsweise zwei internen magnetischen Messstrecken
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Patentamt ausgebildet ist, wobei der Messchip vorzugsweise auf einem elektrisch isolierenden Träger, beispielsweise Kunststoff, Keramik, Glas, Saphir oder Glimmer angeordnet ist. Dieser Messchip wertet die Magnetflussänderungen aus und leitet die erhaltenen Daten an eine (externe) Auswerteeinheit weiter.
[0020] In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zumindest zwei magnetische Leiterbahnen und die zumindest eine Messeinrichtung einen magnetischen Messkreis bilden. Besonders bevorzugt ist hierbei der zumindest eine Erregermagnet ebenfalls Teil dieses magnetischen Messkreises. Alternativ kann der zumindest eine Erregermagnet außerhalb des Magnetfeldsensors angeordnet sein.
[0021] In störanfälligen Umgebungen kann es erforderlich sein, externe Effekte wie Streufelder oder Temperaturschwankungen, die den magnetischen Fluss unabhängig von einer Krafteinwirkung beeinflussen, zu kompensieren. Zu diesem Zweck ist ein zweiter magnetischer Kreis, nämlich ein magnetischer Kompensationskreis mit vorzugsweise zumindest einem weiteren Erregermagneten vorgesehen. Die Anpassung des magnetischen Widerstands des Kompensationskreises kann wahlweise durch Beeinflussung der Permeabilität des magnetischen Leiters während der Herstellung, nämlich der Abscheidung durch beispielsweise Variation des für die Abscheidung verwendeten Pulsmusters, durch geometrische Variationen wie Schichtdicke und/oder Leiterbreite, durch Einbringung einer zusätzlichen Unterbrechung des magnetischen Leiters des Kompensationskreises an einer geeigneten Stelle oder durch eine Kombination dieser Maßnahmen erreicht werden.
[0022] Die zumindest eine Messeinrichtung, insbesondere der Messchip verbindet die beiden magnetischen Kreise, nämlich den zumindest einen Messkreis und den zumindest einen Kompensationskreis bevorzugterweise über eine Wheatstone-Brücke. Durch diesen Aufbau können bereits kleinste Änderungen im Magnetfluss genau gemessen werden.
[0023] Der erfindungsgemäße Magnetfeldsensor ist insbesondere für die Verwendung als Drucksensor und/oder Abstandsensor und hier wiederum besonders bevorzugt in Werkzeugen, Werkzeugführungen, Schließmechanismen und Presskörpern, insbesondere von materialbearbeitenden Maschinen, wie beispielsweise an Fräs-, Dreh- oder Stanzwerkzeugen oder Gussund Spritzgusswerkzeugen, geeignet.
[0024] Die Aufgabe wird des Weiteren durch ein Herstellungsverfahren für einen erfindungsgemäße Magnetfeldsensor dadurch gelöst, dass auf einem Substrat, vorzugsweise auf einem zu überwachenden Bauteil zumindest eine erste magnetische Leiterbahn sowie zumindest eine zweite magnetische Leiterbahn über einen Abstand beabstandet zueinander mittels galvanischer Abscheidung aufgebracht werden.
[0025] Hierbei wird auf galvanischem Weg eine weichmagnetische Legierung, beispielsweise eine Nickel-Eisen-Legierung mit optimierte Zusammensetzung auf ein vorzugsweise nichtmagnetisches, gegebenenfalls maskiertes Bauteil aufgebracht. Besonders bevorzugt ist hierbei vorgesehen, dass die zumindest eine erste magnetische Leiterbahn und die zumindest eine zweite magnetische Leiterbahn über eine nichtmagnetische Trennschicht, die ebenfalls galvanisch aufgebracht sein kann, beabstandet voneinander angeordnet sind.
[0026] Ist der Untergrund, auf dem der Magnetfeldsensor aufgebracht wird, selbst magnetisch, beispielsweise aus Stahl oder Gusseisen, so muss vor Aufbringung der Leiterbahnen eine nichtmagnetische Schicht auf das Grundmaterial aufgebracht werden. Diese nichtmagnetische Schicht ist - wie schon die oben genannte Trennschicht - beispielsweise eine ebenfalls galvanisch erzeugte Schicht aus Kupfer, Zinn, Zink oder eine Legierung aus zwei oder mehr dieser Elemente oder aber auch aus einer nichtmagnetischen Legierung von Eisenmetallen mit Phosphor. Durch diesen vollmetallischen Aufbau wird eine optimale Anbindung des Sensors an das Bauteil erhalten, ohne dass beispielsweise eine zusätzliche Klebeschicht zur Aufbringung des Sensors auf den zu messenden Bauteil die Messergebnisse beeinflussen kann.
[0027] Die galvanische Herstellung der Erregermagneten, die für den erfindungsgemäßen Magnetfeldsensor besonders geeignet sind, kann auf unterschiedliche Weisen erfolgen.
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Patentamt [0028] In einer Variante wird eine permanentmagnetischen Legierung, die aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Legierungen wie Kobalt-Nickel-Phosphor, Kobalt-Nickel-Mangan-Phosphor, Kobalt-Nickel-Rhenium-Phosphor, Eisen-Platin, Kobalt-Platin und Bismut-Mangan enthält, galvanisch auf dem Substrat bzw. Bauteil abgeschieden.
[0029] Alternativ hierzu werden während der galvanischen Abscheidung auf dem Substrat, insbesondere dem Bauteil, in eine nichtmagnetische, metallische Matrix permanentmagnetischen Micro- oder Nanopartikel eingebaut. Als Partikel kommen hierbei alle hartmagnetischen Materialien in Betracht, ebenso wie hartmagnetische Legierungen in geeigneter Form, beispielsweise als Nanowires, als Pulver wie beispielsweise Ferrite, Chromdioxid, Eisenoxid, Neodym-Eisen-Bor-Pulver oder Kobalt-Samarium-Pulver. Diese Partikel können entweder in Reinform oder nach geeigneter chemischer Oberflächenmodifikation, beispielsweise mit Siloxanen eingesetzt werden. Die chemische Modifikation der Oberfläche der Partikel dient einerseits der Steuerung der Einbaurate der Partikel in die galvanische Schicht, andererseits kann damit die chemische Stabilität gegen den für die Abscheidung verwendeten Elektrolyten erhöht werden.
[0030] Bevorzugterweise erfolgte Abscheidung der permanentmagnetischen Schicht in einem von außen angelegten Magnetfeld, das die Partikel in deren Magnetisierungsrichtung ausrichtet und so die resultierende Feldstärke des galvanisch abgeschiedenen Permanentmagneten erhöht.
[0031] Für spezielle Anforderungen ist es möglich, die Abscheidung der permanentmagnetischen Schicht in mehreren Phasen durchzuführen und die Richtung des äußeren Magnetfeldes zwischen den Phasen zu verändern. Hierdurch lassen sich permanentmagnetischen Schichten mit örtlich variierende Magnetisierung erzeugen.
[0032] Im Folgenden wird anhand von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen mit zugehörigen Figuren die Erfindung näher erläutert. Hierin zeigen [0033] Fig eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Drucksensors in einer schematischen Darstellung, [0034] Fig. 2 eine Draufsicht auf den Drucksensor aus Fig. 1, [0035] Fig. 3 ein Querschnitt durch den Drucksensor aus Fig. 1, [0036] Fig. 4 eine zweite Ausführungsform eines Drucksensors in einer perspektivischen Ansicht, [0037] Fig. 5 eine dritte Ausführungsform eines Drucksensors in einer perspektivischen Ansicht, [0038] Fig. 6 [0039] Fig. 7 [0040] Fig. 8 [0041] Fig. 9 eine Querschnittsansicht des Drucksensors aus Fig. 5, eine Anordnung von zwei erfindungsgemäßen Magnetfeldsensoren zur Abstandsmessung, einen Magnetfeldsensor aus der Anordnung von Fig. 7 in einer Draufsicht und einen Magnetfeldsensor aus der Anordnung von Fig. 7 in einer perspektivischen Ansicht.
[0042] In der Fig. 1 ist ein erfindungsgemäße Magnetfeldsensor 100 auf einem Bauteil 200 mit einem in wesentlichen zylindrischen Grundkörper 210 dargestellt. Dieser Bauteil 200 ist bei dieser Ausführungsvariante aus einem nicht-magnetischen Metall gefertigt. Der Magnetfeldsensor 100 fungiert hier als Drucksensor und besteht aus einer ersten magnetischen Leiterbahn 110, die die Stirnfläche 211 sowie den Mantel 212 des Bauteils 200 teilweise bedeckt. Eine zweite magnetische Leiterbahn 120 bedeckt ebenfalls Teile der Stirnfläche 211 sowie des Mantels 212 des Bauteils 200.
[0043] Hierbei überlappen sich die erste magnetische Leiterbahn 110 sowie die zweite magnetische Leiterbahn 120, wobei die beiden Leiterbahnen 110, 120 durch eine Schicht aus nichtmagnetischem Material 300 magnetisch voneinander getrennt sind. Sowohl die erste magneti4/11
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Patentamt sehe Leiterbahn 110 als auch die zweite magnetische Leiterbahnen 120 sowie die nichtmagnetische Trennschicht 300 werden besonders bevorzugt mittels galvanischer Verfahren auf dem Bauteil 200 aufgebracht.
[0044] Wirkt nun eine Kraft auf die Stirnfläche 211 des Bauteils 200, so wird die Trennschicht 300 komprimiert und die erste magnetische Leiterbahn 110 nähert sich der zweiten magnetischen Leiterbahn 120, sodass sich der Abstand und damit das zwischen den beiden Leiterbahnen 110, 120 induzierte Magnetfeld ändert. Diese Magnetfeldänderung kann durch eine entsprechende Messeinrichtung detektiert und mittels einer geeigneten Auswerteeinrichtung nachfolgend ausgewertet werden.
[0045] Bei der in der Fig. 4 dargestellten Variante des erfindungsgemäßen Magnetfeldsensors 100 auf einem im wesentlichen zylindrischen Bauteil 200 sind die erste magnetische Leiterbahnen 110 sowie die zweite magnetische Leiterbahn 120 ausschließlich an der Mantelfläche 212 des Bauteils 200 angeordnet. Wirkt nun auf die Stirnfläche 211 beispielsweise eine Druckkraft, so verändert sich die Ausdehnung der Trennfläche 300 zwischen der ersten magnetischen Leiterbahn 110 und der zweiten magnetischen Leiterbahn 120 und damit wiederum das magnetische Feld zwischen den beiden magnetischen Leiterbahnen 110, 120.
[0046] In einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetfeldsensors 100 ist auf einem Bauteil 200 die erste magnetische Leiterbahn 110 auf der Stirnfläche 211 des Bauteils 200 angeordnet, während die zweite magnetische Leiterbahn 120 die Mantelfläche 212 des Bauteils 200 bedeckt (siehe Fig. 5).
[0047] In der Querschnittansicht gemäß Fig. 6 ist zu erkennen, dass die erste magnetische Leiterbahn 110 nicht nur die Stirnfläche 211 des Bauteils 200 bedeckt, sondern auch in den Bauteil 200 hineinragt. So kann beispielsweise der Bauteil 200 eine Bohrung aufweisen, in die ein Teil der erste magnetischen Leiterbahn 110 eingebracht ist. Die zweite magnetische Leiterbahn 120 umschließt dem Bauteil 200 entlang seiner Mantelfläche 212 und ist über eine Trennschicht 300 im Bereich der Stirnfläche 211 des Bauteils 200 von der ersten magnetischen Leiterbahn 110 getrennt. Wirkt nun wiederum eine Kraft auf die Stirnfläche 211 und damit auf die erste Leiterbahn 110 des Bauteils 200, so wird wiederum die Trennschicht 300 komprimiert, sodass sich der magnetische Fluss zwischen der ersten magnetischen Leiterbahn 110 und der zweiten magnetischen Leiterbahn 120 ändert. Diese Magnetfeldänderung kann wiederum detektiert und ausgewertet werden.
[0048] In der Fig. 7 ist eine Anordnung 400 dargestellt, wobei auf einem Bauteil 200 erfindungsgemäße Magnetfeldsensoren 100A, 100B beanstandet zueinander angeordnet sind. Diese Magnetfeldsensoren 100A, 100B haben nun die Aufgabe, den Abstand des Bauteils 200 zu einem Gegenstück 410 zu überwachen. Bei dieser Anordnung 400 ist das Gegenstück 410 ebenfalls magnetisch und induziert ein Magnetfeld in den beiden Leiterbahnen 110, 120 der jeweiligen Magnetfeldsensoren 100A, 100B. Solange der jeweilige Abstand zwischen dem Gegenstück 410 und den beiden Magnetfeldsensoren 100A, 100B gleich bleibt, also der Bauteil 200 im Wesentlichen parallel zu dem Gegenstück 410 ausgerichtet ist, ist der Magnetfluss in den jeweiligen Magnetfeldsensoren 100A, 100B gleich. Verändert sich jedoch der Abstand zu einem der beiden Magnetfeldsensoren 100A, 100B, ist also der Bauteil 200 nicht mehr parallel zum Gegenstück 410 ausgerichtet, so unterscheiden sich die jeweiligen Magnetflüsse in den jeweiligen Magnetfeldsensoren 100A, 100B, wobei diese Magnetfeldunterschiede detektiert und ausgewertet werden können.
[0049] Ein hierbei eingesetzter Magnetfeldsensor 100B kann den Figs. 8 und 9 entnommen werden. Auch hier sind wieder Bereiche der Mantelfläche bzw. der Stirnfläche des Magnetfeldsensors 100B von der ersten magnetischen Leiterbahn 110 sowie der zweiten magnetischen Leiterbahn 120 beanstandet voneinander bedeckt.
[0050] Auf diese Weise kann die korrekte Position des Bauteils 200, beispielsweise die korrekte Position eines Werkzeugs in Bezug auf seine Werkzeughalterung überwacht werden. Diese Anordnung 400 kann sowohl wie oben beschrieben berührungslos, also als Abstandssensor,
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[0051] Auch kann vorgesehen sein, dass beispielsweise die Stirnflächen der Magnetfeldsensoren 100A, 100B mit einer Deckschicht (nicht dargestellt) versehen sind, die abschirmend gegenüber das Gegenstück zu 410 wirkt. Bei Verschleiß dieser Deckschicht verändert sich wiederum das magnetische Feld der Magnetfeldsensoren 100A, 100B, sodass diese Deckschicht als Verschleißindikator fungiert.
[0052] In den oben beschriebenen Figuren wurde der Einfachheit halber auf die Darstellung des zumindest einen Erregermagneten sowie der Mess- und Auswerteeinheit verzichtet. So kann beispielsweise eine Messanordnung wie in der österreichischen Patentanmeldung A 50057/2017 der Anmelderin beschrieben zum Einsatz kommen.
[0053] Es versteht sich, dass die gegenständliche Erfindung nicht auf die oben angeführten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Insbesondere ist festzustellen, dass die Ausbildung der magnetischen Leiterbahnen unterschiedlich ausgeführt sein kann, auch ist sie nicht auf zwei magnetische Leiterbahnen allein beschränkt. Ebenso kann der zu überwachende Bauteil jede beliebige Form ausweisen.
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Claims (14)

  1. Patentansprüche
    1. Magnetfeldsensor (100, 100A, 100B) für Bauteile (200) mit vorzugsweise zylindrischem, konischem, prismatischem Grundkörper (210) oder mit einem Freiformgrundkörper, wobei zumindest eine erste magnetische Leiterbahn (110) sowie zumindest eine zweite Leiterbahn (120) auf dem Grundkörper (210) des Bauteils (200) angebracht sind, und die zumindest zweite Leiterbahn (120) von der zumindest ersten magnetischen Leiterbahn (110) in einem Abstand - bevorzugterweise in Form einer Trennschicht (300) -, angeordnet ist, wobei eine Änderung des magnetischen Flusses durch eine Änderung des Abstands (A) der zumindest einen ersten magnetische Leiterbahn (110) zu der zumindest zweiten magnetischen Leiterbahn (120) überwacht ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Erregermagnet vorgesehen ist, der ein Permanentmagnet, beispielsweise aus einer hartmagnetischen Legierung oder eine nichtmagnetische Matrix mit eingelagerten permanentmagnetischen Partikel, oder ein Elektromagnet ist.
  2. 2. Magnetfeldsensor (100, 100A, 100B) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine magnetische Sperrschicht (300) aus nichtmagnetischem Material vorgesehen ist.
  3. 3. Magnetfeldsensor (100, 100A, 100B) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, gekennzeichnet durch zumindest eine Messeinrichtung zur Überwachung des magnetischen Flusses.
  4. 4. Magnetfeldsensor (100, 100A, 100B) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Messeinrichtung als Messchip mit zumindest einer, vorzugsweise zwei oder vier internen magnetischen Messstrecken ausgebildet ist, wobei der Messchip vorzugsweise auf einem elektrisch isolierenden Träger angeordnet ist.
  5. 5. Magnetfeldsensor (100, 100A, 100B) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine erste magnetische Leiterbahn (110) sowie die zumindest zweite magnetische Leiterbahn (120) und die zumindest eine Messeinrichtung einen magnetischen Messkreis bilden.
  6. 6. Magnetfeldsensor (100, 100A, 100B) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Erregermagnet als Teil des magnetischen Messkreises ausgebildet ist.
  7. 7. Verwendung des Magnetfeldsensors (100, 100A, 100B) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 als Drucksensor und/oder Abstandssensor.
  8. 8. Verwendung nach Anspruch 7 in Werkzeugen, Werkzeugführungen, Schließmechanismen und Presskörpern, insbesondere von materialbearbeitenden Maschinen wie beispielsweise Fräs-, Dreh- oder Stanzwerkzeuge oder Guss- und Spritzgusswerkzeuge.
  9. 9. Herstellungsverfahren für einen Magnetfeldsensor (100, 100A, 100B) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem zu überwachenden Bauteil (200) zumindest eine erste magnetische Leiterbahn (110) sowie zumindest eine zweite magnetische Leiterbahn (120) beabstandet zueinander mittels galvanischer Abscheidung aufgebracht werden.
  10. 10. Herstellungsverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine erste magnetische Leiterbahn (110) und die zumindest eine zweite magnetische Leiterbahn (120) aus einer weichmagnetischen Legierung, beispielsweise aus einer NickelEisen-Legierung bestehen.
  11. 11. Herstellungsverfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Aufbringung der zumindest einen Leiterbahn (110, 120) eine nichtmagnetische Schicht (300) auf das Grundmaterial, insbesondere auf den zu überwachenden Bauteil (200), aufgebracht wird, die vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt ist, die Kupfer, Zinn, Zink oder eine Legierung aus zwei oder mehr dieser Elemente oder eine nichtmagnetische Legierung von Eisenmetallen mit Phosphor enthält.
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  12. 12. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Erregermagnet mittels galvanischer Abscheidung auf den Bauteil (200) aufgebracht wird.
  13. 13. Herstellungsverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine permanentmagnetische Legierung, die aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Legierungen wie Kobalt-Nickel-Phosphor, Kobalt-Nickel-Mangan-Phosphor, Kobalt-Nickel-Rhenium-Phosphor, Eisen-Platin, Kobalt-Platin und Bismut- Mangan enthält, galvanisch auf dem Substrat abgeschieden wird.
  14. 14. Herstellungsverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in eine nichtmagnetische, metallische Matrix während der galvanischen Abscheidung auf dem Substrat permanentmagnetische Mikro- oder Nanopartikel eingebaut werden.
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