DE102010017385B4

DE102010017385B4 - Device in the form of a flange-connectable drive with drive shaft with plastoferrite pulse generator

Info

Publication number: DE102010017385B4
Application number: DE102010017385.1A
Authority: DE
Inventors: Hans Ströter
Original assignee: Bege Aandrijftechniek BV
Current assignee: Bege Aandrijftechniek Bv Nl
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2010-06-16
Publication date: 2021-09-30
Anticipated expiration: 2030-06-17
Also published as: DE102010017385A1

Abstract

Vorrichtung in Form eines per Flansch anschließbaren Antriebs mit 10 Watt bis 25 Kilowatt Leistung mit auskragender Antriebswelle mit Plastoferrit-Ring als Impulsgeber wobei- die auskragende Antriebswelle im Flanschbereich auskragend angeordnet ist,- die auskragende Welle im angeflanschten Zustand von einem durch Flansche ausgebildeten Gehäuse gekapselt und kraftübertragend in anzutreibende Elemente eingreifend ausgebildet ist,- auf der Antriebswelle ein Metallring mit radial mindestens nach außen auskragenden Segmenten unter Klemmspannung an einen antriebsseitigen Anschlag aufgeschoben ist,- die auskragenden Segmente eine axial zur Welle ausgerichtete Längserstreckung und eine matt-rauhe Oberfläche aufweisen,- eine Nabe auf den Metallring unter Klemmspannung aufschiebbar ausgebildet ist- die der Achse zugewandte Innenseite der Nabe schräg zu den Auskragungen angeordnete, matt-rauhe Riefen aufweist,- die Nabe außenseitig quer zur axialen Richtung des Antriebs umlaufende Riefen mit einer Tiefe im Mikrometerbereich aufweist,- die Nabe antriebsseitig einen radial auskragenden Rand mit antriebsseitiger Anschlag-Auflage und abtriebsseitig einen an der Welle anliegenden Abschluss aufweist,- auf der Nabe außenseitig und abtriebseitig zum Rand ein am Rand flächig anliegender, zentrierter Plastoferrit-Ring angeordnet ist,- zwischen Plastoferrit-Ring und Nabe mindestens eine dauerelastisch vernetzte Kleberschicht einen Kraftschluss bereitstellend angeordnet ist,- der Plastoferrit-Ring als Impulsgeber zumindest im periphären Bereich seiner Plastoferrit-Ringaußenfläche eine vorbestimmte Anordnung von magnetisierten Bereichen aufweist,- am Antrieb ein Zwischenflansch angeflanscht ist,- der Zwischenflansch den Anschlag der Welle und die Position des per Nabe aufschiebbaren Impulsgebers mit durchgehender, metallischer Innenwand radial umschließend ausgebildet ist,- das Spaltmaß zwischen Plastoferrit-Ringaußenfläche und metallischer, durchgehender Innenwand des Zwischenflansches im Bereich von 0,05 bis 1 mm, bevorzugt 0,1 bis 0,7 mm, besonders bevorzugt 0,2 bis 0,6 mm, gehalten ist- im Zwischenflansch mindestens ein magnetoresistiver oder Hallspannungs-Sensor, bevorzugt mindestens ein magnetoresistiver Sensor, in einem Sensor-Array mit einem Abstand von 0,15 bis 1 mm, bevorzugt 0,2 bis 0,7 mm, besonders bevorzugt 0,3 bis 0,6 mm, zur Plastoferrit-Ringaußenfläche angeordnet, bevorzugt entnehmbar angeordnet, ist und- eine auslesbare, mit dem Sensor-Array verbundene Regel-Einrichtung mit Impulsgeber und Antrieb wechselwirkend verbindbar ausgebildet ist.Device in the form of a flange-connectable drive with 10 watts to 25 kilowatts of power with a projecting drive shaft with a plastoferrite ring as a pulse generator, whereby - the projecting drive shaft is arranged in a projecting manner in the flange area, - the projecting shaft is encapsulated and in the flanged state by a housing formed by flanges - A metal ring with radially at least outwardly projecting segments is pushed onto a drive-side stop under clamping tension on the drive shaft, - the projecting segments have a longitudinal extension axially aligned with the shaft and a matt-rough surface, Hub is designed to be pushed onto the metal ring under clamping tension - the inside of the hub facing the axis has rough, matt grooves arranged at an angle to the projections, - the hub has grooves running around the outside transversely to the axial direction of the drive r has a depth in the micrometer range, - the hub has a radially cantilevered edge on the drive side with a stop support on the drive side and a closure resting on the shaft on the output side, - a centered plastoferrite ring is arranged on the outside of the hub and on the output side to the edge, which lies flat on the edge - At least one permanently elastic cross-linked adhesive layer is arranged between the plastoferrite ring and the hub, providing a force fit, - the plastoferrite ring as a pulse generator has a predetermined arrangement of magnetized areas at least in the peripheral area of its plastoferrite ring outer surface, - an intermediate flange is flanged to the drive, - the intermediate flange is designed to radially enclose the stop of the shaft and the position of the pulse generator, which can be pushed on by the hub, with a continuous, metallic inner wall, Range from 0.05 to 1 mm, preferably 0.1 to 0.7 mm, particularly preferably 0.2 to 0.6 mm, is held in the intermediate flange at least one magnetoresistive or Hall voltage sensor, preferably at least one magnetoresistive sensor, in a sensor array at a distance of 0.15 to 1 mm, preferably 0.2 to 0.7 mm, particularly preferably 0.3 to 0.6 mm, to the plastoferrite ring outer surface arranged, preferably arranged removably, and one readable, with the sensor array connected control device with pulse generator and drive is designed to be interactively connectable.

Description

TECHNISCHER BEREICHTECHNICAL PART

Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen in Form von Antrieben mit einem Plastoferrit-Ring als Impulsgeber gemäß des Oberbegriffs des unabhängigen Hauptanspruches.The present invention relates to devices in the form of drives with a plastoferrite ring as a pulse generator according to the preamble of the independent main claim.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIKDESCRIPTION OF THE PRIOR ART

Plastoferrit bezeichnet eine Partikel-Kunststoff-Mischung, bei der permanent magnetisierbare Partikel in einer Kunststoffmatrix eingebettet sind. Diese Mischung kann flüssig angesetzt äußerst vielseitig verwendet werden und durch Extrudieren, Spritzgießen, Formgießen oder auch Druckgießen in die gewünschte Form gebracht und ausgehärtet werden. Im ausgehärteten Zustand können dergestalt hergestellte Folien und flächige, flexible Körper deutlich einfacher zurecht geschnitten und dimensioniert werden.Plastoferrite refers to a particle-plastic mixture in which permanently magnetizable particles are embedded in a plastic matrix. This mixture can be used in a very versatile liquid form and can be brought into the desired shape and cured by extrusion, injection molding, molding or pressure casting. In the cured state, films and flat, flexible bodies produced in this way can be cut and dimensioned much more easily.

In dauerelastischen Kunststoffen geträgerte Ferrit-Partikel stellen dabei Magnete bereit, welche den bekannten Ferrit-Magneten ähneln, aber nicht mehr so schlag- oder rissempfindlich sind. Im Bereich der Automobiltechnik finden solche Plastoferritringe daher als Impulsgeber in Schlag- und Vibrationsbelasteten Baugruppen wie Rad-Drehsensoren oder ABS-Steuergruppen Verwendung.Ferrite particles carried in permanently elastic plastics provide magnets that are similar to known ferrite magnets, but are no longer as sensitive to impact or cracking. In the field of automotive technology, such plastoferrite rings are therefore used as pulse generators in assemblies subject to impact and vibration, such as wheel rotation sensors or ABS control groups.

Nachteilig bei den bekannten Plastoferriten ist, dass deren magnetische Eigenschaften gegenüber den Ferrit-Magneten um etwa zwei Drittel kleiner und weniger gleichmäßig ausfallen. Anwendungsbereiche, in denen die Magnetkraft sowie Feldliniendichte einen präzisen Mindestwert nicht unterschreiten darf, gelten für Plastoferrite daher als ungeeignet.The disadvantage of the known plastoferrites is that their magnetic properties are around two thirds smaller and less uniform than the ferrite magnets. Areas of application in which the magnetic force and field line density must not fall below a precise minimum value are therefore considered unsuitable for plastoferrites.

Ein solcher Anwendungsbereich ist der Bereich der wellengeträgerten Impulsgeber. Ein wellengeträgerter Impulsgeber allgemeiner Art ist in der US 5,608,277 A offenbart; ein optisches oder magnetisches Muster auf einer Welle wird über einen radial an die Welle annäherbaren Sensor ausgelesen. Um thermische sowie herstellungstechnische Schwankungen in den Spaltmaßen kompensieren zu können, schlägt dieses Dokument vor, den Sensor über eine Mechanik stets auf das optimale Spaltmaß zum Impulsgeber einzuregeln. Nachteilig ist solch ein Sensor bei veränderter Temperatur oder Betriebsbedingung immer wieder neu zu justieren.One such area of application is the area of shaft-supported pulse generators. A wave-supported pulse generator of a general type is in the U.S. 5,608,277 A disclosed; an optical or magnetic pattern on a shaft is read out via a sensor that can be approached radially to the shaft. In order to be able to compensate for thermal and manufacturing fluctuations in the gap dimensions, this document suggests that the sensor should always be adjusted to the optimum gap dimension for the pulse generator using a mechanism. A disadvantage of such a sensor is that it has to be readjusted again and again when the temperature or operating conditions change.

Ein magnetischer Impulsgeber weist unterschiedlich magnetisierte Bereiche auf, welche von einem Nehmer ausgelesen und in Mess- und Regelbaugruppen verarbeitet und ausgewertet werden. Die US 4,835,505 A offenbart verschiedene, etablierte Bauformen für ringförmige, magnetische Impulsgeber; nachteilig werden die mechanischen Anforderungen für den Bereich der Kraft übertragenden Antriebswellen nicht diskutiert.A magnetic pulse generator has differently magnetized areas which are read out by a slave and processed and evaluated in measuring and control assemblies. the U.S. 4,835,505 A discloses various established designs for annular magnetic pulse generators; disadvantageously, the mechanical requirements for the area of power-transmitting drive shafts are not discussed.

Eine Welle bezeichnet hierbei eine längserstreckte Baugruppe, welche durch Rotation eine Kraft überträgt.A shaft here refers to an elongated assembly that transmits a force through rotation.

‚Wellengeträgert‘ beschreibt mithin einen als Impulsgeber dienenden Plastoferrit-Ring, welcher an einer Welle befestigt ist und die Drehung der Welle gleichsinnig mit ausführt.'Shaft carrier' describes a plastoferrite ring which serves as a pulse generator and which is attached to a shaft and rotates the shaft in the same direction.

Nehmer sind bei magnetischen Impulsgebern häufig als induktive, magnetoresistive oder Hall-Spannungs-Sensoren ausgebildet. Den Sensoren ist gemein, dass für ein wirtschaftlich verwertbares Signal eine Mindeststärke des Magnetfeldes gewährleistet sein muss. Zu schwache Felder können nur mit sehr teurer Sensorik wahrgenommen werden und können durch übliche, intermittierend auftretende Magnet-Störfelder vollständig überlagert werden.In magnetic pulse generators, slave devices are often designed as inductive, magnetoresistive or Hall voltage sensors. What the sensors have in common is that a minimum strength of the magnetic field must be guaranteed for an economically usable signal. Fields that are too weak can only be perceived with very expensive sensors and can be completely superimposed by common, intermittent magnetic interference fields.

Plasto-Ferrite sind ob ihrer schwachen, potentiellen Magnetstärke geringerer Gleichmäßigkeit mithin schlechtere, schwache Impulsgeber.Plasto-ferrites are poorer, weak pulse generators because of their weak, potential magnetic strength and lower uniformity.

Die US 2009/0261693 A1 offenbart einen wellengeträgerten Plastoferrit-Geber, welcher durch einen Luftspalt von einem Nehmer in Form einer Platine mit radial angeordneten Sensoren getrennt ist. Nachteilig werden hier die Gefahren und Risiken bei Kraft übertragenden Antrieben nicht diskutiert; es wird lediglich ein passend einzustellender Luftspalt erwähnt.the US 2009/0261693 A1 discloses a shaft-supported plastoferrite encoder, which is separated by an air gap from a slave in the form of a plate with radially arranged sensors. As a disadvantage, the dangers and risks associated with power-transmitting drives are not discussed here; only an air gap to be set appropriately is mentioned.

In wellengeträgerter Position unterliegen Impulsgeber zusätzlich den Vibrationen und Schwingungen, welche unweigerlich mit der Kraftübertragung einhergehen. Daher ist die übliche Lösung, nämlich das Verringern des Abstandes zwischen Geber-Oberfläche und Nehmer-Sensor, hier gefährlich: Durch Vibrationen kommt es dann bei zu geringem Abstand zum Aufsetzen des Nehmer-Sensors auf der rotierenden Geber-Oberfläche. Da die Welle jedoch eine Kraft überträgt, erfolgt der Verschleiß unter starker Reibkraft, wodurch Abrieb, Verschleiß und vorzeitige Zerstörung von Geber, Nehmer und Welle herbeigeführt werden. In the shaft-supported position, pulse generators are also subject to the vibrations and oscillations that inevitably go hand in hand with the power transmission. Therefore, the usual solution, namely reducing the distance between the encoder surface and the slave sensor, is dangerous here: If the distance is too small, vibrations cause the slave sensor to touch the rotating encoder surface. However, since the shaft transmits a force, the wear takes place under strong frictional force, which causes abrasion, wear and premature destruction of the encoder, slave and shaft.

Besonders problematisch ist die Situation bei abtrennend umschlossenen Wellen, wie sie beispielsweise in der EP 0 650 058 B2 beschrieben sind: Häufig sind Wellen - gerade in den Eingriffbereichen der Kraftübertragung einer Antriebswelle - nach außen hin abgetrennt umschlossen, um eine Verschmutzung der Mechanik zu vermeiden; bei der Übertragung von Kräften kann der durch ein Gehäuse abgeschlossene Raum zudem vorteilhaft als Kühlvolumen dienen, in besonders anspruchsvollen Fällen auch als Durchflussvolumen für schmierende und/oder kühlende Öle. Gerade bei größeren Kräften und Geschwindigkeiten werden daher häufig vollständig gekapselte Wellengehäuse verbaut. In den abtrennenden Bereichen des Wellengehäuses ist daher ein Abstand der Gehäuseinnenwand zur Außenwand notwendig, der sowohl ein Aufschlagen der drehenden Welle am Gehäuse vermeidet als auch eine ungehinderte Kühl- und Schmierfunktion der eingeschlossenen Luft / des eingefüllten Öls ermöglicht.The situation is particularly problematic with separatingly enclosed shafts, such as those in FIG EP 0 650 058 B2 The following are described: Often shafts - especially in the areas of engagement of the power transmission of a drive shaft - are enclosed separated from the outside in order to avoid contamination of the mechanics; In the case of the transmission of forces, the space enclosed by a housing can also advantageously serve as a cooling volume, in particularly demanding applications Cases also as flow volumes for lubricating and / or cooling oils. Completely encapsulated shaft housings are therefore often used, especially with greater forces and speeds. In the separating areas of the shaft housing, a distance between the inner wall of the housing and the outer wall is necessary, which both prevents the rotating shaft from hitting the housing and enables the enclosed air / oil to function freely.

Deshalb wurde im umschlossenen Bereich von Wellen, Abtriebswellen, insbesondere von Antriebswellen, von der Verwendung von schwachen Plastoferrit-Magneten als GeberElement bisher abgesehen: Die schwache Magnetkraft mit geringerem Abstand auszugleichen hätte die Gefahr eines Anschlagens der Welle an der Gehäuseinnenwand so stark erhöht, dass ein extrem schneller Verschleiß zu befürchten gewesen wäre. Weiterhin neigen zu enge Wellenabstände zum Überhitzen und erlauben keinen ausreichenden Durchfluss von Luft sowie kühlendem/schmierendem Medium wie Öl.Therefore, in the enclosed area of shafts, output shafts, especially drive shafts, the use of weak plastoferrite magnets as encoder elements has so far been refrained from: Compensating the weak magnetic force with a smaller distance would have increased the risk of the shaft hitting the inside wall of the housing so much that a extremely rapid wear would have been to be feared. Furthermore, too narrow shaft distances tend to overheat and do not allow sufficient flow of air and cooling / lubricating medium such as oil.

Mithin ist im Stand der Technik das Vorurteil etabliert, dass Plastoferrite als gehäuseumschlossene, wellengeträgerte Impulsgeber ungeeignet sind, da diese hier für eine wirtschaftliche Verwendung nicht die notwendige Qualität im Signal bereitstellen können. Weiterhin ist die Meinung etabliert, Plastoferrite würden in wellengeträgerter Anordnung dabei auch noch die benötigte, mechanische Stabilität einer Welle beeinträchtigen.The prejudice has therefore been established in the prior art that plastoferrites are unsuitable as housing-enclosed, shaft-supported pulse generators, since they cannot provide the necessary signal quality for economic use. Furthermore, the opinion is established that plastoferrites in a shaft-supported arrangement would also impair the required mechanical stability of a shaft.

Angesichts der Aufgabe, einen wirtschaftlich verbessert verwertbaren, wellengeträgerten Impulsgeber bereitzustellen wird dieses Vorurteil vorliegend mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruches überwunden. Die Erfinder haben überraschend festgestellt, dass bei angeflanschten Gehäusen Plastoferrite bei Einhaltung bestimmter Spaltmaße ein wirtschaftlich verwertbares und über Nehmer-Sensoren konstant auslesbares Signal bereitstellen, ohne dass hierbei erhöhter Verschleiß oder mangelhafte Kühlleistung festgestellt werden konnte. Weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich der nachfolgenden Beschreibung.In view of the task of providing a wave-supported pulse generator that can be used in an economically improved manner, this prejudice is overcome in the present case with a device according to the features of the independent claim. The inventors have surprisingly found that, with flanged housings, plastoferrites provide an economically usable signal that can be constantly read out via slave sensors if certain gap dimensions are maintained, without increased wear or poor cooling performance being detected. Further advantageous features emerge from the following description.

Die Erfinder führen die überraschend mögliche Verwendung eines Plastoferrit-Rings als Impulsgeber auf die kompakte, platzsparende und gleichmäßig Kraft verteilende Bauweise der Gehäuse-Flansch-verbindungen mit Zwischenflansch-Sensor zurück: Durch die geringe Längserstreckung von angeflanschten Baugruppen fallen Vibrationen quer zur Längserstreckung äußerst gering aus. Zudem werden durch die gleichmäßige und dichte Auflage der Flanschverbindung die zwischen Welle, Kraftgeber und Kraftaufnehmer wirkenden Querkräfte gleichmäßig über das Gehäuse verteilt, wodurch zusätzlich eine ungleichmäßige, elastische Deformation des Wellenghäuses vermieden wird. Auf diese Effekte führen die Erfinder zurück, dass messtechnisch geeignete Spaltmaße überraschender Weise nicht zur befürchteten, frühzeitigen Beschädigung von Welle und/oder Sensor führten.The inventors attribute the surprisingly possible use of a plastoferrite ring as a pulse generator to the compact, space-saving and evenly force-distributing design of the housing-flange connections with an intermediate flange sensor: Due to the small length of flanged assemblies, vibrations across the length are extremely low . In addition, due to the uniform and tight support of the flange connection, the transverse forces acting between the shaft, force transducer and force transducer are evenly distributed over the housing, which also prevents uneven, elastic deformation of the shaft housing. The inventors attribute to these effects that, surprisingly, gap dimensions suitable for measurement did not lead to the feared premature damage to the shaft and / or sensor.

Weiterhin erwiesen sich Plastoferrite in der beanspruchten Vorrichtung gegenüber den bisher üblichen Bauweisen sogar als vorteilhaft überlegen: In bevorzugter Ausführungsform konnten Sensoren verschleißfrei außenseitig zum umschlossenen Raum angeordnet durch eine trennende Aluminium-Schicht hindurch Verwendung finden; besonders bevorzugt konnte mit magnetoresistiven Sensoren ein Abstand eingehalten werden, welcher ein ungehindertes Durchströmen von Öl und/oder Kühl-Luft ermöglichte, ohne dass es zur Beeinträchtigung der Signalqualität kam.Furthermore, plastoferrites in the claimed device were even found to be superior to the conventional construction methods: in a preferred embodiment, sensors could be used without wear on the outside of the enclosed space, arranged through a separating aluminum layer; Particularly preferably, a distance could be maintained with magnetoresistive sensors which allowed an unhindered flow of oil and / or cooling air without the signal quality being impaired.

Weitere Vorteile und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.Further advantages and embodiments of the present invention emerge from the dependent claims and the following description.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG UND VORTEILHAFTER MERKMALESUMMARY OF THE INVENTION AND ADVANTAGEOUS FEATURES

Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung einen Plastoferrit-Ringes als wellengeträgerter Impulsgeber gemäß unabhängigem Hauptanspruch, wobei der Plastoferrit-Ring im von einem angeflanschten Gehäuse umschlossenen Bereich der Welle mit einem Spaltmaß zum Gehäuse von 0,05 bis 1 mm angeordnet ist.According to the invention, the device comprises a plastoferrite ring as a shaft-supported pulse generator according to the independent main claim, the plastoferrite ring being arranged in the area of the shaft enclosed by a flanged housing with a gap to the housing of 0.05 to 1 mm.

Die Flanschverbindungen bedingen eine kompakte und gleichmäßig Kraft verteilende Anschlussart, welche trotz Kombination mit der kraftbeaufschlagten Welle sensorgeeignete Spaltmaße ermöglicht. In Vergleichsversuchen wurden bei normalen, gehäuseumschlossenen Wellen bereits ab eingeleiteten Leistungen von 10 Watt mit im Schleifkontakt aufliegenden Gehäuse-Komponenten nach kurzer Zeit erhebliche Schäden der Welle beobachtet.The flange connections require a compact and evenly force-distributing type of connection, which, despite the combination with the force-loaded shaft, enables gap dimensions suitable for sensors. In comparative tests with normal, housing-enclosed shafts, significant damage to the shaft was observed after a short period of time, starting with an input power of 10 watts with housing components resting in the sliding contact.

Bei bevorzugt komplett gekapselter Welle wurden in Vergleichsversuchen ab 90 Watt erhebliche Schäden einer ohne Flansch gekapselten Welle festgestellt. Mit per Flanschverbindung gekapselter Welle konnten in Tests bis 25 Kilowatt übertragener Leistung im umschlossenen Bereich keine frühzeitigen Schleif- oder Abrieb-Schäden festgestellt werden.When the shaft is preferably completely encapsulated, comparative tests from 90 watts found considerable damage to a shaft encapsulated without a flange. With the shaft encapsulated by a flange connection, no early grinding or abrasion damage could be found in tests of up to 25 kilowatts of transmitted power in the enclosed area.

Vorteilhaft konnte mit einem Spaltmaß zum Gehäuse von 0,1 bis 0,7 mm mit einer innenseitigen, abgrenzenden Metallschicht um 0,1 mm Dicke der Innenraum des Gehäuses vollständig von den Sensoren getrennt werden. Die Sensoren sind bei solchen Spaltmaßen mithin integral in das Gehäuse eintauchend oder integriert verbaut, ohne jedoch im direkten Kontakt mit dem Innenraum zu stehen. Eine statische Aufladung von separat eintauchenden Mess-Sonden über das im Innenraum befindliche Medium oder Kühlmedium wird so sicher vermieden; weiterhin wird die thermische Belastung durch Konvektion und Wärmestrahlung entlang der kraftbeaufschlagten Welle, wie es gerade bei kompakt verbauten Wellen häufig anzutreffen ist und die Signalqualität beeinträchtigt, durch eine Wärme ausleitende und reflektierende Aluminium-Schicht reduziert; auf den letztgenannten Effekt führen die Erfinder die festgestellte, überraschend gute Signalqualität zurück. Trotz einer das Magnetfeld des Plastoferrit-Ringes beeinträchtigenden Metallschicht lieferten Sensoren stets eine gute bis sehr gute Signalqualität.The interior of the housing could advantageously be completely separated from the sensors with a gap to the housing of 0.1 to 0.7 mm with an inside, delimiting metal layer of 0.1 mm thickness. The sensors are with such Gaps are therefore integrally immersed in the housing or installed in an integrated manner, but without being in direct contact with the interior. A static charge of separately immersed measuring probes via the medium or cooling medium located in the interior is thus reliably avoided; Furthermore, the thermal load due to convection and thermal radiation along the force-loaded shaft, as is often found in compact waves and impairs the signal quality, is reduced by a heat-dissipating and reflective aluminum layer; The inventors attribute the surprisingly good signal quality found to the latter effect. In spite of a metal layer impairing the magnetic field of the plastoferrite ring, sensors always delivered a good to very good signal quality.

Besonders vorteilhaft konnte mit einem Spaltmaß zum Gehäuse von 0,2 bis 0,6 mm ein mit Metallschicht vom Innenraum abgetrennter magnetoresistiver Sensor mit linear erstreckter Messfläche präzise die Bewegungsrichtung der Polarisierungen des Plastoferrit-Ringes abbilden. Ein so präzises Signal erlaubt sogar bei extrem langsamer Wellenrotation eine genaue Aussage über Drehrichtung und -geschwindigkeit der Welle. Selbst bei zusätzlicher Durchströmung des Innenraums mit Öl/Kühlmittel wurde die Messgenauigkeit weiterhin beibehalten.With a gap of 0.2 to 0.6 mm from the housing, a magnetoresistive sensor separated from the interior by a metal layer and with a linearly extended measuring surface was able to precisely map the direction of movement of the polarizations of the plastoferrite ring. Such a precise signal allows an exact statement about the direction and speed of rotation of the shaft even with extremely slow shaft rotation. Even with additional oil / coolant flow through the interior, the measurement accuracy was maintained.

Erfindungsgemäß ist der Plastoferrit-Ring innenseitig mit einer Nabe verbunden, wobei die Nabe kraftschlüssig auf der Welle befestigbar ist. Während die Nabe aus einem Metall mit gleicher Wärmeausdehnung und -leitfähigkeit wie die Welle mit geringer, thermischer Spannung wellenseitig fixiert aufliegt, kann der Plastoferrit-Ring über hintergreifende und/oder aufliegende Ausformungen an der Nabe fixiert werden, wodurch Spannungen und Versetzungen durch die unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften von Plasto-Ferrit und Metall verringert werden.According to the invention, the plastoferrite ring is connected on the inside to a hub, the hub being able to be fastened to the shaft in a force-locking manner. While the hub made of a metal with the same thermal expansion and conductivity as the shaft rests on the shaft side with a low thermal tension, the plastoferrite ring can be fixed to the hub by means of protruding and / or resting formations, whereby tensions and dislocations due to the different material properties of plasto-ferrite and metal.

Hierbei ist der Plastoferrit-Ring dauer-elastisch mit der Nabe verklebt; dadurch wird nur noch eine sichere Befestigung der Nabe an der Welle notwendig, während die dauerhaft elastische Verklebung eine kraftschlüssige, spannungskompensierende Verbindung von Nabe und Plastoferrit-Ring bereitstellt.The plastoferrite ring is glued to the hub in a permanently elastic manner; as a result, only a secure attachment of the hub to the shaft is necessary, while the permanently elastic bond provides a force-fit, stress-compensating connection between the hub and the plastoferrite ring.

Bevorzugt ist die Nabe auch formschlüssig auf der Welle angebracht; hierbei kann die Nabe über eingreifende Ausformungen mit spezifischer, räumlicher Ausrichtung zur Wellenposition aufgebracht werden. Dies erlaubt bei definiert magnetisiertem und orientiert eingeklebtem Plastoferrit-Ring eine eindeutige, dauerhafte Zuordnung von Magnetisierungen und Wellenpositionen.The hub is preferably also attached to the shaft in a form-fitting manner; Here, the hub can be attached via engaging formations with specific, spatial alignment to the shaft position. With a defined magnetized and oriented glued-in plastoferrite ring, this allows a clear, permanent assignment of magnetizations and shaft positions.

Erfindungsgemäß ist die Nabe, welche kraftschlüssig vom Plastoferrit-Ring umschlossen ist, über eine Klemmverbindung mit der Welle verbunden. Klemmverbindungen stellen über elastische Deformation und damit einhergehende Klemmspannung einen sicheren Halt zweier Flächen bereit, welche wiederum über ihre Rauhigkeiten mikroskopisch fest ineinander verzahnt fixiert sind.According to the invention, the hub, which is frictionally enclosed by the plastoferrite ring, is connected to the shaft via a clamp connection. Clamped connections provide a secure hold of two surfaces via elastic deformation and the associated clamping tension, which in turn are fixed microscopically tightly interlocked via their roughness.

Vorteilhaft sind hierbei radial gleichmäßig angeordnete, wellenseitige, axial erstreckte Auskragungen mit parallelen, matt-rauhen Auflageflächen mit einer Nabeninnenseite mit schräg zu den Auskragungen angeordneten, matt-rauhen Riefen verzahnt; besonders vorteilhaft sind die Riefen entgegengesetzt zur Hauptdrehrichtung der Welle angeordnet und münden an einem Anschlag, wodurch bei schnell beschleunigter Hauptdrehrichtung die Auskragungen entlang der Riefen zum Anschlag hin aufgepresst und intensiv mit der Nabenfläche verzahnt werden.Advantageously, radially uniformly arranged, shaft-side, axially extending projections with parallel, matt-rough bearing surfaces are toothed with a hub inner side with matt-rough grooves arranged at an angle to the projections; Particularly advantageously, the grooves are arranged opposite to the main direction of rotation of the shaft and open out at a stop, as a result of which, when the main direction of rotation is rapidly accelerated, the projections along the grooves are pressed on towards the stop and are closely interlocked with the hub surface.

Vor diesem Hintergrund offenbart das vorliegende Dokument auch erläuternd eine Herstellung; eine vorteilhafte Herstellung und Montage eines Plastoferrit-Ringes umfasst die Schritte

a) Einbringen einer flüssigen Ferrit-Kunststoff-Mischung in eine Hohlform,
b) vollständiges Ausfüllen der Hohlform mit der Ferrit-Kunststoff-Mischung,
c) Ausrichten der Ferrit-Partikel über ein Magnetfeld,
d) Aushärten der plastischen Mischung,
e) Aufbringen von permanenten, abwechselnden Magnetisierungen zumindest im peripheren Bereich des Plastoferrit-Ringes und
f) Anbringen des fertigen, magnetisierten Plastoferrit-Ringes auf der Welle.

Against this background, the present document also discloses an illustrative production; an advantageous production and assembly of a plastoferrite ring comprises the steps

a) Introducing a liquid ferrite-plastic mixture into a hollow mold,
b) the hollow form is completely filled with the ferrite-plastic mixture,
c) aligning the ferrite particles using a magnetic field,
d) hardening of the plastic mixture,
e) applying permanent, alternating magnetizations at least in the peripheral area of the plastoferrite ring and
f) Attaching the finished, magnetized plastoferrite ring to the shaft.

Eine Ferrit-Kunststoff-Mischung besteht aus einem aushärtbaren, flüssigen Kunststoff und darin partikulär aufgeschlämmten Ferrit-Partikeln. Übliche Ferrit-Partikel werden durch Zerkleinerung gewonnen, weisen eine Verteilung um eine mittlere Korngröße auf und sind in ihrer Korn-Morphologie durch eine unregelmäßige, globuläre Struktur gekennzeichnet. Bevorzugt werden Ferrit-Partikel mit nadelförmiger Morphologie zumindest anteilig in der Ferrit-Kunststoff-Mischung suspendiert. Nadelförmige Ferrit-Partikel richten sich im Magnetfeld entlang der Feldlinien aus und werden dabei wie kleine Stabmagnete magnetisiert. Dadurch weisen diese Partikel eine deutlich stärkere Feldliniendichte an ihren Enden auf und erzeugen bei konzertierter Ausrichtung innerhalb der Mischung ein je nach Ausrichtung deutlich stärkeres oder schwächeres Magnetfeld.A ferrite-plastic mixture consists of a hardenable, liquid plastic and ferrite particles suspended in it. Conventional ferrite particles are obtained by comminution, have a distribution around an average grain size and their grain morphology is characterized by an irregular, globular structure. Ferrite particles with a needle-shaped morphology are preferably at least partially suspended in the ferrite-plastic mixture. Needle-shaped ferrite particles align themselves in the magnetic field along the field lines and are magnetized like small bar magnets. As a result, these particles have a significantly stronger field line density at their ends and, with concerted alignment within the mixture, generate a significantly stronger or weaker magnetic field depending on the alignment.

In flüssiger Form im Schritt a) wird die Mischung zunächst angesetzt und in eine Hohlform eingebracht, bis gemäß b) die Hohlform vollständig ausgefüllt ist. Dies kann beispielsweise über Spritzgieß- oder Extrudiertechniken erfolgen.In liquid form in step a), the mixture is first made up and introduced into a hollow mold until the hollow mold is completely filled in accordance with b). This can be done, for example, using injection molding or extrusion techniques.

In Schritt c) werden die Partikel über ein externes Magnetfeld ausgerichtet. Hierbei werden alle ungleichmäßigen Ferritpartikel entlang ihrer Längsachse parallel zu den einwirkenden, magnetischen Feldlinien in der flüssigen Mischung ausgerichtet; wie vorbeschrieben ist dieser Effekt bei nadelförmigen Ferrit-Partikeln, wie sie über einen Sol-Gel-Prozess oder Fällungsreaktionen gewonnen werden können, besonders ausgeprägt.In step c) the particles are aligned using an external magnetic field. Here, all non-uniform ferrite particles are aligned along their longitudinal axis parallel to the magnetic field lines acting in the liquid mixture; As described above, this effect is particularly pronounced in the case of needle-shaped ferrite particles, as can be obtained via a sol-gel process or precipitation reactions.

Durch Aushärten der Mischung bei ausgerichteten Ferrit-Partikeln wird so ein Plastoferrit-Ring erhalten, dessen Magnetfeld räumlich in Abhängigkeit der Ausrichtung der Partikel in seiner Stärke variiert ist. Durch gezielte, radial wiederholt kontinuierlich zunehmende Feldstärke während der Ausrichtung kann eine in einer Umlaufrichtung kontinuierlich zunehmende Signalstärke eingestellt werden. Eine so kontrolliert eingestellte Anisotropie erlaubt mit einer Mess-Sonde und einer differentiellen Auswert-Schaltung bereits bei geringen Drehungen des Magnetringes eine Bestimmung der Drehrichtung anhand der Veränderung der Signalstärke.By hardening the mixture with aligned ferrite particles, a plastoferrite ring is obtained, the strength of which is spatially varied as a function of the alignment of the particles. A signal strength that increases continuously in one direction of rotation can be set by means of a targeted, radially repeatedly continuously increasing field strength during the alignment. With a measuring probe and a differential evaluation circuit, an anisotropy set in a controlled manner enables the direction of rotation to be determined on the basis of the change in signal strength even with slight rotations of the magnetic ring.

Durch Aufbringen von permanenten, abwechselnden Magnetisierungen im periphären Bereich des Plastoferrit-Ringes mit konstanter Breite wird eine äquidistante Abfolge von sensortechnisch unterscheidbaren Bereichen bereitgestellt, welche die Drehbewegung der Welle als Wechsel von magnetischen Polarisierungen schrittweise abbildet.By applying permanent, alternating magnetizations in the peripheral area of the plastoferrite ring with constant width, an equidistant sequence of areas that can be distinguished by sensors is provided, which gradually depicts the rotary movement of the shaft as an alternation of magnetic polarizations.

Ein so ausgestalteter Plastoferrit-Ring macht sensortechnisch in Kombination Informationen über Drehgeschwindigkeit und -richtung zugänglich.A plastoferrite ring designed in this way makes information about the speed and direction of rotation available in combination with sensors.

Vorteilhaft erfolgt das Ausfüllen der Hohlform druckbeaufschlagt unter Aufbringen mindestens einer Stempelfläche, welche die Mischung fest in die Hohlform einpresst. Insbesondere bei viskosen Aufschlämmungen mit geringem Anteil an Gasbläschen werden hierbei sowohl die Gasbläschen verkleinert als auch die Hohlform in feinen Profilierungen vollständig ausgefüllt, sodass eine höhere Homogenität, Dichte und Formtreue bereitgestellt werden kann, was ein konstanteres und gleichmäßigeres Signal des fertigen Plastoferrit-Ringes sicherstellt.The hollow form is advantageously filled under pressure with the application of at least one stamp surface, which presses the mixture firmly into the hollow form. Particularly in the case of viscous slurries with a low proportion of gas bubbles, both the gas bubbles are reduced in size and the hollow shape is completely filled in fine profiles, so that greater homogeneity, density and shape accuracy can be provided, which ensures a more constant and more uniform signal from the finished plastoferrite ring.

Vorteilhaft erfolgt das Ausrichten der Ferrit-Partikel über ein abschnittsweise einwirkendes permanentes Magnetfeld der begrenzenden Flächen. Beispielsweise wird ein tangential mit einer Endfläche an der Plastoferrit-Ring-Umfangsfläche anliegender Stabmagnet eine kontinuierlich zum Anlagepunkt zunehmende Ausrichtung der Partikel in einem Sektor des Plastoferrit-Ringes bewirken. Durch Anlage weiterer Stabmagnete wird eine Abfolge von kontinuierlich in einer Dreh-Richtung zunehmenden Ausrichtungen erzeugt. Die Feldstärke weist dann entlang der Umfangsfläche ein Sägezahnprofil mit stetigen Anstiegen und nahezu senkrechten Abfällen der Signalstärke auf.The ferrite particles are advantageously aligned via a permanent magnetic field of the delimiting surfaces that acts in sections. For example, a bar magnet lying tangentially with one end surface on the plastoferrite ring circumferential surface will bring about an alignment of the particles in a sector of the plastoferrite ring that continuously increases towards the contact point. By applying additional bar magnets, a sequence of orientations that continuously increase in one direction of rotation is generated. The field strength then has a sawtooth profile along the circumferential surface with steady increases and almost vertical drops in the signal strength.

Besonders vorteilhaft erfolgt die Ausrichtung der Ferrit-Partikel über Stempelflächen, welche seitlich die Form des Plastoferrit-Rings begrenzend aufgebracht werden. Hierbei kann über eine gezielte Magnetisierung der Stempelfläche eine Abfolge von Feldstärkewechseln durch Partikel-Ausrichtung präzise vorgegeben werden.The alignment of the ferrite particles is particularly advantageous via punch surfaces which are applied laterally to limit the shape of the plastoferrite ring. Here, a sequence of field strength changes can be precisely specified through particle alignment through targeted magnetization of the stamp surface.

Bevorzugt umfasst eine mögliche Herstellung und Montage des Plastoferrit-Ringes die Schritte

b1) stabilisierendes Vorhärten, wobei ein zumindest anteilig enthaltener Polymerisations-Binder die Raumform stabilisierend vorhärtet, und
d1) Erhitzen, wobei die Ferrit-Partikel, bevorzugt induktiv, in der Raumform erhitzt werden, wobei weiterhin gleichzeitig ein zumindest anteilig enthaltener Heiß-Binder abbindet, die Ferrit-Partikel in ihrer räumlichen Ausrichtung fixiert und die Ferrit-Partikel verdichtet und entmagnetisiert werden.

A possible production and assembly of the plastoferrite ring preferably comprises the steps

b1) stabilizing pre-curing, with a polymerization binder present at least partially pre-curing the three-dimensional shape in a stabilizing manner, and
d1) heating, the ferrite particles being heated in the three-dimensional shape, preferably inductively, with an at least partially contained hot binder setting, the ferrite particles being fixed in their spatial orientation and the ferrite particles being compressed and demagnetized.

Bei einem mindestens zweiteiligen Kunststoff-Gemisch kann über einen ersten, vernetzenden Binder ein Verbund von vorgehärteten Kompartimenten bereitgestellt werden, bei dem die einzelnen Kompartimente noch flüssige Suspension enthalten. Ein so vorgehärteter Plastoferrit-Ring kann dann der Hohlform entnommen werden und in verschiedene, je nach Anwendungsgebiet ausgestaltete Konstellationen von Permanentmagneten eingelegt werden. Die Permanentmagnete richten die Partikel in den Kompartimenten in der vorbeschriebenen Weise entlang der einwirkenden Feldlinien aus.In the case of an at least two-part plastic mixture, a first, crosslinking binder can be used to provide a composite of pre-hardened compartments in which the individual compartments still contain liquid suspension. A plastoferrite ring pre-hardened in this way can then be removed from the hollow form and inserted into various permanent magnet constellations designed depending on the area of application. The permanent magnets align the particles in the compartments in the manner described above along the acting field lines.

Durch Erhitzen der Ferrit-Partikel - was induktiv besonders gezielt und präzise gesteuert möglich ist - können nachfolgend die Kompartimente heiß ausgehärtet werden. Durch die selektive Erhitzung werden dabei die Ferrit-Partikel sowohl entmagnetisiert als auch nachgesintert und in der aushärtenden, umgebenden Kunststoffmatrix fixiert. Dadurch sind nachträgliche Magnetisierungen vorteilhaft frei von Störfeldern. Die vorherige Ausrichtung der Ferritpartikel beeinflusst so ausschließlich die Feldstärke und nicht die Ausrichtung der nachfolgend aufgebrachten, magnetischen Felder entlang der Plastoferrit-Ring-Umfangsfläche.By heating the ferrite particles - which is possible in a particularly targeted and precisely controlled inductive manner - the compartments can subsequently be cured while hot. As a result of the selective heating, the ferrite particles are both demagnetized and re-sintered and fixed in the hardening, surrounding plastic matrix. This means that subsequent magnetizations are advantageously free of interference fields. The previous alignment of the ferrite particles only influences the field strength and not the alignment of the subsequently applied magnetic fields along the circumferential surface of the plastoferrite ring.

Bevorzugt umfasst eine Herstellung und Montage des Plastoferrit-Ringes die Schritte

f1) Aufschieben des Plastoferrit-Ringes auf eine mindestens 20 °C kühlere Stahl-Nabe mit zwischen Nabe und Plastoferrit-Ring angeordnetem, dauerelastischem Polymerkleber,
f2) Vernetzen des Klebers unter Erwärmung der Nabe auf mindestens die Temperatur des Plastoferrit-Rings,
f3) Festspannen eines Metallringes mit radial nach außen auskragenden Segmenten auf der Welle, wobei der Außendurchmesser maximal dem Innendurchmesser der Nabe entspricht und der Außendurchmesser der auskragenden Segmente größer als der Innendurchmesser der Nabe gehalten ist,
f4) kraftschlüssiges Aufschieben der Nabe auf den Metallring unter elastischer Deformation der auskragenden Segmente.

A production and assembly of the plastoferrite ring preferably comprises the steps

f1) Pushing the plastoferrite ring onto a steel hub that is at least 20 ° C cooler with a permanently elastic polymer adhesive between the hub and the plastoferrite ring,
f2) cross-linking of the adhesive with heating of the hub to at least the temperature of the plastoferrite ring,
f3) clamping a metal ring with radially outwardly cantilevering segments on the shaft, the outer diameter corresponding at most to the inner diameter of the hub and the outer diameter of the cantilevered segments being larger than the inner diameter of the hub,
f4) force-fit pushing of the hub onto the metal ring with elastic deformation of the cantilevered segments.

Durch Aufschieben eines an sich formschlüssig ausgebildeten Plastoferrit-Ringes auf eine mindestens 20°C kühlere Stahl-Nabe ergibt sich ein Ringspalt von wenigen Mikrometern zwischen Nabe und Plastoferrit-Ring. Ein zwischen beiden angeordneter, viskoser Polymerkleber wird so bereits beim Aufschieben des Plastoferrit-Ringes im viksosen Fluss gleichmäßig mit einer Dicke von wenigen Mikrometern zwischen Nabe und Plastoferrit-Ring verteilt. Vorteilhaft wird als Nabe eine gedrehte, nicht nachträglich polierte Stahl-Nabe verwendet, welche entlang der Kontaktfläche noch die herstellungsbedingten, umlaufenden Riefen im Mikrometerbereich aufweist, in welche der Kleber vordringen und formschlüssig aushärten kann. Besonders vorteilhaft weist die Nabe einen überkragenden Rand auf, auf dem der Plastoferrit-Ring seitlich aufliegt und gleichfalls fest verklebt wird.By pushing a plastoferrite ring, which is inherently form-fitting, onto a steel hub that is at least 20 ° C cooler, an annular gap of a few micrometers results between the hub and the plastoferrite ring. A viscous polymer adhesive arranged between the two is distributed evenly with a thickness of a few micrometers between the hub and the plastoferrite ring when the plastoferrite ring is pushed on in the viscous flow. A turned, not subsequently polished steel hub is advantageously used as the hub, which along the contact surface still has the production-related, circumferential grooves in the micrometer range, into which the adhesive can penetrate and harden in a form-fitting manner. The hub particularly advantageously has a protruding edge on which the plastoferrite ring rests laterally and is also firmly glued.

Durch Erwärmung der Nabe dehnt diese sich aus und drückt den Kleber formschlüssig in vorhandene Ausformungen und Poren in der Nabenoberfläche und entlang der Innenseite des Plastoferrit-Ringes. Besonders vorteilhaft wird ein basisch oder sauer vernetzender Kleber verwendet, welcher sowohl unter Ausbildung dauerelastischer Brücken unter Hitze und Druck vernetzt als auch die Nabenoberfläche flächig anlöst und chemisch extrem feste Bindungsflächen in Form von haftvermittelnden Schichten ausbildet. Besonders vorteilhaft erfolgt hierbei die Erwärmung der Nabe mit kurzem, heißem Impuls allein von deren Innenseite her, sodass die Nabe eine höhere Temperatur annimmt, als der umschließende Plastoferrit-Ring. Dadurch wird die oberflächliche Reaktion auf die Nabe beschränkt, der Druck stark erhöht und der Kleber in sämtliche Poren des Plastoferrit-Ringes hineingepresst; ein so aufgeklebter Plastoferrit-Ring löst sich selbst bei mechanischem Aufbrechen des Plastoferrit-Ringkörpers nicht mehr aus der Verklebung und gewährleistet, dass selbst bei Versagen der Plastoferrit-Ringstabilität und verschlechtertem Sensorsignal keine Plastoferrit-Ringsegmente ausbrechen oder sich von der Nabe lösen.When the hub is heated, it expands and presses the adhesive positively into existing formations and pores in the hub surface and along the inside of the plastoferrite ring. It is particularly advantageous to use a basic or acidic crosslinking adhesive which both crosslinks with the formation of permanently elastic bridges under heat and pressure and also loosens the hub surface and forms extremely strong chemical bonding surfaces in the form of adhesion-promoting layers. It is particularly advantageous here that the hub is heated with a short, hot impulse solely from its inside, so that the hub assumes a higher temperature than the surrounding plastoferrite ring. This limits the superficial reaction to the hub, increases the pressure considerably and presses the adhesive into all pores of the plastoferrite ring; A plastoferrite ring glued on in this way will no longer detach itself from the bond even if the plastoferrite ring body is mechanically broken open and ensures that even if the plastoferrite ring stability fails and the sensor signal deteriorates, no plastoferrite ring segments break out or become detached from the hub.

Durch einen Metallring mit radial auskragenden Segmenten wird eine Klemmverbindung der Nabe mit der Welle erzielt. Die Klemmverbindung über die radial auskragenden Segmente vermeidet einen direkten, wärmeleitenden Kontakt der Welle mit der Nabe. Vorteilhaft ist hierbei der Metallring aus einem schlecht wärmeleitenden Material gefertigt, besonders vorteilhaft mit einer besonders rauhen, wärmeisolierenden Keramik-Außenschicht versehen; eine Keramik-Außenschicht verzahnt sich intensiv mit deutlich stärkerer Reibkraft mit der Innenfläche der Nabe und verringert zusätzlich die Wärmeeinleitung in den wellengeträgerten Impulsgeber.A metal ring with radially protruding segments creates a clamping connection between the hub and the shaft. The clamping connection via the radially protruding segments avoids direct, heat-conducting contact between the shaft and the hub. Advantageously, the metal ring is made of a poorly thermally conductive material, particularly advantageously provided with a particularly rough, thermally insulating ceramic outer layer; a ceramic outer layer meshes intensively with the inner surface of the hub with a significantly stronger frictional force and also reduces the heat transfer into the shaft-supported pulse generator.

Bevorzugt weist die verwendungsgemäße Vorrichtung einen Zwischenflansch-Sensor auf. Der Zwischenflansch-Sensor umfasst in Kombination einen Zwischenflansch des Wellengehäuses und den zentrisch wellengeträgerten Impulsgeber in Form des erfindungsgemäßen Plastoferrit-Ringes. Der Zwischenflansch weist ein radial mit gleichmäßigem Abstand zum Impulsgeber angeordnetes Sensor-Array auf.The device according to the use preferably has an intermediate flange sensor. The intermediate flange sensor comprises in combination an intermediate flange of the shaft housing and the centrally shaft-supported pulse generator in the form of the plastoferrite ring according to the invention. The intermediate flange has a sensor array arranged radially at a uniform distance from the pulse generator.

Ein Sensor-Array bezeichnet eine Sensor-Anordnung, welche das Impulsgeber-Signal nicht nur punktuell an einem Messpunkt, sondern auch über eine Strecke oder Fläche verteilt zu erfassen vermag. Dies kann beispielsweise über eine Vielzahl an Sondenmesspunkten oder über einen flächig erstreckten Sensor mit einer Messfläche bereitgestellt werden. Durch flächige Detektion der Impulse kann die Signalqualität durch Interpolation der in Summe erhaltenen Informationen beträchtlich erhöht werden. Ein solches Summensignal macht eine vorteilhafte Steigerung der Signalqualität zugänglich. Besonders vorteilhaft werden im Bereich extrem schnell ansprechender Hochgeschwindigkeitsantriebe Messbereiche mit logarithmisch abnehmendem Abstand zur Erzeugung eines Summensignals verwendet. Bei beispielsweise dekadisch abnehmendem Abstand entspricht dann ein mit doppelter Geschwindigkeit anfallendes Summensignal einer zehnfachen Drehgeschwindigkeit der Welle. Mithin werden über logarithmisch variierte Messbereiche Wellengeschwindigkeiten im Bereich mehrerer Größenordnungen klar differenziert.A sensor array denotes a sensor arrangement which is able to detect the pulse generator signal not only selectively at a measuring point, but also distributed over a distance or area. This can be provided, for example, via a large number of probe measuring points or via a flat sensor with a measuring surface. The signal quality can be increased considerably by interpolating the information received in total by means of two-dimensional detection of the pulses. Such a sum signal makes an advantageous increase in the signal quality accessible. In the area of extremely fast responding high-speed drives, measuring ranges with a logarithmically decreasing distance are particularly advantageously used to generate a sum signal. In the case of, for example, a decadic decrease in the distance, a sum signal occurring at twice the speed then corresponds to ten times the rotational speed of the shaft. As a result, wave speeds in the range of several orders of magnitude are clearly differentiated over logarithmically varied measuring ranges.

Erfindungsgemäß weist der Zwischenflansch-Sensor eine mit dem Sensor verbundene Regel-Einrichtung auf, welche mit Impulsgeber und einer Wellenantriebseinrichtung wechselwirkend verbindbar ausgebildet ist. Eine solche Regel-Einrichtung wirkt im einfachsten Fall drehzahlbegrenzend auf den Wellenantrieb ein und regelt die Drehzahl in Abhängigkeit der im Sensor erfassten Impulsgeschwindigkeit des rotierenden Impulsgebers; damit wird die Drehzahl in einem vorbestimmten Bereich gehalten, der die Stabilitätsgrenzen des Plastoferrit-Ringes und/oder der Welle und der daran angeschlossenen Baugruppen nicht überschreitet. Für komplexere Antriebe ist die Regeleinrichtung auslesbar ausgebildet und erlaubt das Auslesen der Sensor-Daten, welche wiederum zur Generierung von Regelbefehlen für den Antrieb verwendet werden. In Kombination mit vorteilhaft angeordneten Messbereichen und/oder vorteilhaft ausgebildeten Magentisierungen wird hierbei das Sensorsignal bevorzugt über eine integrierte Auswert-Schaltung, besonders bevorzugt über platinengeträgerte Schaltkreise, vorverarbeitet, um die Sensordaten direkt in aussagekräftigem Format auslesbar bereitzustellen; dadurch wird Rechenzeit gespart und eine besonders schnell auslesbare, situationsabhängig regelbare Vorrichtung bereitgestellt.According to the invention, the intermediate flange sensor has a control device connected to the sensor, which is designed to be interactively connectable with a pulse generator and a shaft drive device. In the simplest case, such a control device has a speed-limiting effect on the shaft drive and regulates the speed depending on the pulse speed of the rotating pulse generator recorded in the sensor; this keeps the speed in a predetermined range that does not exceed the stability limits of the plastoferrite ring and / or the shaft and the assemblies connected to it. For more complex drives, the control device is designed to be readable and allows the sensor data to be read out, which in turn are used to generate control commands for the drive. In combination with advantageously arranged measuring areas and / or advantageously designed magentizations, the sensor signal is preprocessed preferably via an integrated evaluation circuit, particularly preferably via circuit board-mounted circuits, in order to provide the sensor data in a readable format directly; this saves computing time and provides a device that can be read out particularly quickly and can be regulated as a function of the situation.

Bevorzugt ist in einem Sensor-Array eine Vielzahl an Mess-Bereichen im Array über einen radialen Messbogen verteilt angeordnet, wobei die Anzahl der Bereiche prim zur Menge und/oder Wegstrecke der Magnetisierungen des Impulsgebers gehalten ist.A plurality of measurement areas is preferably arranged in a sensor array in the array distributed over a radial measurement arc, the number of areas being kept prime to the amount and / or distance of the magnetizations of the pulse generator.

Durch teilerfremde Gesamtmengen von Messbereichen, Magnetisierungen und Feldstärkevariationen wird eine Anzahl an eindeutigen Positionen in Höhe des Produkts der drei Zahlen erreicht. Beispielsweise wird bei 7 Messbereichen und 64 Magnetisierungen mit 3 Bereichen variierter Feldstärke die Anzahl an eindeutig identifizierbaren Positionen verdreifacht, da 3 teilerfremd zu 7 und 64 gehalten ist.A number of unambiguous positions equal to the product of the three numbers is achieved by coprime total quantities of measuring ranges, magnetizations and field strength variations. For example, with 7 measurement areas and 64 magnetizations with 3 areas of varied field strength, the number of clearly identifiable positions is tripled, since 3 is relatively prime to 7 and 64.

Durch prim gehaltene Abstände von Bereichen und Magnetisierungen wird die Messgenauigkeit erhöht. Beispielsweise wird bei einem Messpunkt-Abstand von 3 Längeneinheiten und einem Magnetisierungs-Abstand von 4 Einheiten mit 4 Messbereichen ein Summensignal zugänglich, dessen zeitliche Abfolge die Interpolation der Wellenposition auf eine Längeneinheit erlaubt.The accuracy of the measurement is increased by keeping the distances between areas and magnetizations at a high level. For example, with a measuring point distance of 3 units of length and a magnetization distance of 4 units with 4 measuring ranges, a sum signal is accessible whose chronological sequence allows the interpolation of the shaft position to a unit of length.

Besonders vorteilhaft werden beide Maßnahmen in Kombination umgesetzt, um die Wellenbewegung präzise und mit höchster Genauigkeit abzubilden.Both measures are particularly advantageously implemented in combination in order to map the wave movement precisely and with the greatest possible accuracy.

Erfindungsgemäß weist der Zwischenflansch innenseitig eine durchgehende, abdichtende Metallfläche auf. Mit innenseitiger, durchgehender Metallfläche wird der im Zwischenflansch angeordnete Sensor vollständig vom Innenraum des Gehäuses abgetrennt und thermisch verbessert isoliert. Besonders vorteilhaft ist die Metallfläche als feldverstärkend profilierte Metallfläche ausgebildet. Bei bekannten, magnetischen Eigenschaften der abtrennenden Metallfläche wird das Magnetfeld des Impulsgebers auf den Messbereich des rückseitig angeordneten Sensors über eine vorbestimmte Raumform der Sensor-Fassung des Zwischenflansches fokussiert und die Signalstärke und -qualität wird erhöht.According to the invention, the intermediate flange has a continuous, sealing metal surface on the inside. With a continuous metal surface on the inside, the sensor arranged in the intermediate flange is completely separated from the interior of the housing and thermally improved. The metal surface is particularly advantageously designed as a field-strengthening profiled metal surface. With known, magnetic properties of the separating metal surface, the magnetic field of the pulse generator is focused on the measuring range of the rear-mounted sensor over a predetermined spatial shape of the sensor mount of the intermediate flange and the signal strength and quality is increased.

Besonders Vorteilhaft sind hierbei die Messbereiche des Sensors über eine Halterung - beispielsweise eine Platine - exakt vorgegeben und die Position der Halterung ist durch eine formschlüssige, asymmetrische Sensorfassung im Zwischenflansch vorgegeben. Selbst bei Austausch oder Wartung des Sensors ist bei solcher Bauweise eine fehlerhafte Ausrichtung des Sensor-Arrays nicht mehr möglich.It is particularly advantageous that the measuring ranges of the sensor are precisely specified by a holder - for example a circuit board - and the position of the holder is specified by a form-fitting, asymmetrical sensor socket in the intermediate flange. Even when replacing or maintaining the sensor, incorrect alignment of the sensor array is no longer possible with such a design.

Besonders vorteilhaft ist solch ein Sensor-Array mit radial gleichmäßigem Abstand zum Impulsgeber ohne Kontakt zum gekapselten Wellenraum außenseitig zur Metallfläche entnehmbar in den Zwischenflansch integriert. Ein so eingebautes Sensor-Array kann gewartet und ggf. ausgetauscht werden, ohne dass dafür eine Demontage des Zwischenflansches notwendig wird.Such a sensor array with a radially uniform distance from the pulse generator without contact with the encapsulated shaft space is particularly advantageously integrated into the intermediate flange on the outside of the metal surface. A sensor array installed in this way can be serviced and, if necessary, replaced without having to dismantle the intermediate flange.

Erfindungsgemäß ist ein Plastoferrit-Ring als wellengeträgerter Impulsträger einer vollständig gekapselten Antriebswelle montiert, wobei bei einem per Flansch anschließbaren Antrieb mit 10 Watt bis 25 Kilowatt Leistung mit auskragender Antriebswelle die auskragende Antriebswelle im Flanschbereich auskragend angeordnet ist;
die auskragende Welle im angeflanschten Zustand von dem durch Flansche gebildeten Gehäuse gekapselt kraftübertragend in anzutreibende Elemente eingreift;
auf der Antriebswelle ein Metallring mit radial mindestens nach außen auskragenden Segmenten unter Klemmspannung an einen antriebsseitigen Anschlag aufgeschoben angeordnet ist;
die auskragenden Segmente eine axial zur Welle ausgerichtete Längserstreckung und eine matt-rauhe Oberfläche aufweisen;
eine Nabe auf den Metallring unter Klemmspannung aufschiebbar ausgebildet ist;
die der Achse zugewandte Innenseite der Nabe schräg zu den Auskragungen angeordnete, matt-rauhe Riefen aufweist;
die Nabe außenseitig quer zur axialen Richtung des Antriebs umlaufende Riefen mit einer Tiefe im Mikrometerbereich aufweist;
die Nabe antriebsseitig einen radial auskragenden Rand mit antriebsseitiger Anschlag-Auflage und abtriebsseitig einen an der Welle anliegenden Abschluss aufweist;
auf der Nabe außenseitig und abtriebseitig zum Rand ein am Rand flächig anliegender, zentrierter Plastoferrit-Ring angeordnet ist;
zwischen Plastoferrit-Ring und Nabe mindestens eine dauerelastisch vernetzte Kleberschicht einen Kraftschluss bereitstellend angeordnet ist;
der Plastoferrit-Ring als Impulsgeber zumindest im periphären Bereich seiner Plastoferrit-Ringaußenfläche eine vorbestimmte Anordnung von magnetisierten Bereichen aufweist;
am Antrieb ein Zwischenflansch angeflanscht ist;
der Zwischenflansch den Anschlag der Welle und die Position des per Nabe aufschiebbaren Impulsgebers mit durchgehender, metallischer Innenwand radial umschließend ausgebildet ist;
das Spaltmaß zwischen Plastoferrit-Ringaußenfläche und metallischer, durchgehender Innenwand des Zwischenflansches im Bereich von 0,05 bis 1 mm, bevorzugt 0,1 bis 0,7 mm, besonders bevorzugt 0,2 bis 0,6 mm, gehalten ist;
im Zwischenflansch mindestens ein magnetoresistiver oder Hallspannungs-Sensor, bevorzugt mindestens ein magnetoresistiver Sensor, in einem Sensor-Array mit einem Abstand von 0,15 bis 1 mm, bevorzugt 0,2 bis 0,7 mm, besonders bevorzugt 0,3 bis 0,6 mm, zur Plastoferrit-Ringaußenfläche angeordnet, bevorzugt entnehmbar angeordnet, ist
eine auslesbare, mit dem Sensor-Array verbundene Regel-Einrichtung mit Impulsgeber und Antrieb wechselwirkend verbindbar ausgebildet ist.According to the invention, a plastoferrite ring is mounted as a shaft-supported impulse carrier of a completely encapsulated drive shaft, with the projecting drive shaft being cantilevered in the flange area with a drive with 10 watts to 25 kilowatts of power that can be connected by flange;
the cantilevered shaft in the flanged state encapsulated by the housing formed by flanges engages in a force-transmitting manner in elements to be driven;
A metal ring with radially at least outwardly projecting segments is arranged on the drive shaft and is pushed onto a stop on the drive side under clamping tension;
the protruding segments have a longitudinal extension aligned axially with respect to the shaft and a matt, rough surface;
a hub is designed such that it can be pushed onto the metal ring under clamping tension;
the inside of the hub facing the axis has matt-rough grooves arranged at an angle to the projections;
the hub has circumferential grooves with a depth in the micrometer range on the outside transversely to the axial direction of the drive;
the hub has a radially cantilevered edge on the drive side with a stop support on the drive side and a termination resting on the shaft on the driven side;
on the outside of the hub and on the output side towards the edge, a centered plastoferrite ring that lies flat on the edge is arranged;
At least one permanently elastic crosslinked adhesive layer is arranged between the plastoferrite ring and the hub to provide a force fit;
the plastoferrite ring as a pulse generator has a predetermined arrangement of magnetized areas at least in the peripheral area of its plastoferrite ring outer surface;
an intermediate flange is flanged to the drive;
the intermediate flange is designed to radially enclose the stop of the shaft and the position of the pulse generator, which can be pushed on by the hub, with a continuous, metallic inner wall;
the gap between the plastoferrite ring outer surface and the metallic, continuous inner wall of the intermediate flange is kept in the range from 0.05 to 1 mm, preferably 0.1 to 0.7 mm, particularly preferably 0.2 to 0.6 mm;
in the intermediate flange at least one magnetoresistive or Hall voltage sensor, preferably at least one magnetoresistive sensor, in a sensor array with a distance of 0.15 to 1 mm, preferably 0.2 to 0.7 mm, particularly preferably 0.3 to 0, 6 mm, arranged to the plastoferrite ring outer surface, preferably arranged so as to be removable
a readable control device connected to the sensor array is designed to be interactively connectable with pulse generator and drive.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen. Es versteht sich, dass die beschriebenen Merkmale und Vorteile und Ausführungsbeispiele nicht beschränkend aufzufassen sind.Further advantages result from the exemplary embodiments. It goes without saying that the features and advantages and exemplary embodiments described are not to be interpreted in a restrictive manner.

FigurenlisteFigure list

Die Figuren veranschaulichen an Hand von Prinzipskizzen:

1 Einbaulage eines Plastoferrit-Ringes an einer Antriebswelle
2 Einbaulage eines Zwischenflansch-Sensors
3 Einbausituation eines erfindungsgemäßen Antriebs mit Zwischenflansch-Sensor an einem Getriebe

The figures illustrate on the basis of schematic sketches:

1 Installation position of a plastoferrite ring on a drive shaft
2 Installation position of an intermediate flange sensor
3 Installation situation of a drive according to the invention with an intermediate flange sensor on a transmission

DETAILLIERTE ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG AN HAND VON AUSFÜHRUNGBEISPIELENDETAILED EXPLANATION OF THE INVENTION ON THE BASIS OF EXEMPLARY EMBODIMENTS

1 veranschaulicht in extrudierter Ansicht einzelner Baugruppen mit Schnittbildern eine vorteilhafte Einbaulage eines Plastoferrit-Ringes an einer Antriebswelle einer Vorrichtung gemäß Hauptanspruch. Die hier vertikal ausgerichtet abgebildete Antriebswelle weist einen per Doppelpfeil hervorgehobenen Antriebswellen-Durchmesser auf. Der Antriebswellen-Durchmesser ist geringfügig weiter als der Innendurchmesser des in axialer Orientierung in Seitenansicht abgebildeten Metallringes. Der Metallring weist als vertikale Striche veranschaulichte Auskragungen in gleichmäßiger, radialer Anordnung entlang seiner Außenfläche auf. Mit sanftem Druck kann der Metallring unter leichter Klemmspannung auf der Welle bis zum Anschlag in Form einer Wellenschulter hinabgeschoben werden.
Oberseitig zum Metallring ist die Nabe mit dem Plastoferrit-Ring in axialer Orientierung als Schnittbild veranschaulicht.
Die Nabe weist antriebsseitig einen radial auskragenden, hier horizontal ausgerichteten Rand auf, welcher antriebsseitig als Anschlag-Auflage fungiert. Der Innendurchmesser der Nabe ist geringer als der Außendurchmesser der Auskragungen des Metallringes, sodass die Nabe in vollständig aufgeschobener Position innenseitig mit den Auskragungen verzahnt unter Klemmspannung gehaltert ist. Weiterhin überträgt sich die Klemmspannung auf den Metallring und drückt diesen fest an die Welle an.
An ihrem abtriebseitigen, oberen Ende weist die Nabe einen an der Welle schlüssig anliegenden Abschluss auf. Besonders vorteilhaft kann solch ein Abschluss als Widerlager für eine gleitend anliegende Paßfeder dienen, um die Nabe sicher in der aufgeschobenen Position zu halten.
Der Plastoferrit-Ring umschließt die Nabe seitlich und liegt dabei auch an der abtriebseitigen Fläche des Randes der Nabe auf. Nabe und Plastoferrit-Ring sind über mindestens eine Schicht eines dauerelastischen Klebers (nicht dargestellt) fest miteinander verbunden. 1 illustrates in an extruded view of individual assemblies with sectional images an advantageous installation position of a plastoferrite ring on a drive shaft of a device according to the main claim. The drive shaft shown here aligned vertically has a drive shaft diameter highlighted by a double arrow. The drive shaft diameter is slightly wider than the inner diameter of the metal ring shown in an axial orientation in a side view. The metal ring has projections, illustrated as vertical lines, in a uniform, radial arrangement along its outer surface. With gentle pressure, the metal ring can be pushed down on the shaft as far as it will go in the form of a shaft shoulder with slight clamping tension.
On the upper side of the metal ring, the hub with the plastoferrite ring is shown in an axial orientation as a sectional view.
On the drive side, the hub has a radially cantilevered, here horizontally aligned edge, which on the drive side functions as a stop support. The inner diameter of the hub is smaller than the outer diameter of the projections of the metal ring, so that the hub is held in the fully pushed-on position on the inside with the projections, toothed, under clamping tension. Furthermore, the clamping tension is transferred to the metal ring and presses it firmly against the shaft.
At its upper end on the output side, the hub has a closure that rests firmly on the shaft. Such a closure can particularly advantageously serve as an abutment for a sliding key in order to hold the hub securely in the pushed-on position.
The plastoferrite ring surrounds the hub laterally and also rests on the output-side surface of the edge of the hub. The hub and plastoferrite ring are firmly connected to one another via at least one layer of permanently elastic adhesive (not shown).

2 veranschaulicht in isometrischer Sicht eine vorteilhafte Einbaulage eines Zwischenflansch-Sensors einer Vorrichtung gemäß Hauptanspruch. Der Zwischenflansch weist eine Ausführung einer Datenleitung auf, welche als quer ausgerichteter Rundsteg veranschaulicht ist. Über die Datenleitung ist das Sensor-Array bzw. seine Daten auslesbar zugänglich. Unterseitig zum Zwischenflansch ist der Flansch eines Antriebs mit auskragender Welle mit einem aufgeschobenen Plastoferrit-Ring auf einer Nabe mit oberseitig den Ring einfassendem Abschluss abgebildet. Zwischenflansch und Antriebsflansch weisen passgenau übereinstimmende Bohrungen für die Montage sowie ineinander eingreifende, zentrierende, radiale Stege entlang ihrer Anlageflächen auf. Über optionale Dichtringe (nicht dargestellt) kann bei der Montage eine vollständige, gasdichte Verkapselung erfolgen.
Der Zwischenflansch weist eine innenseitig durchgehende Innenfläche auf, welche radial den Plastoferritring mit dem verwendungsgemäßen Spaltmaß in montierter Position umschließt. Hinter der durchgehenden, metallischen Innenfläche ist das Sensor-Array (nicht sichtbar) im Inneren des Flansches angeordnet.
Wie die Veranschaulichung verdeutlicht ragen Antriebswellen von vorteilhaft kompakten, anflanschbaren Antrieben allenfalls mit dem 3 bis 6fachen ihres Eigendurchmessers über den Antrieb hinaus. 2 illustrates in an isometric view an advantageous installation position of an intermediate flange sensor of a device according to the main claim. The intermediate flange has an embodiment of a data line, which is illustrated as a transversely aligned round web. The sensor array or its data can be read out via the data line. On the underside of the intermediate flange, the flange of a drive with a cantilevered shaft with a plastoferrite ring pushed on is shown on a hub with a closure that surrounds the ring on the top. The intermediate flange and the drive flange have bores that match exactly the same for assembly as well as interlocking, centering, radial webs along their contact surfaces. Complete, gas-tight encapsulation can take place during assembly using optional sealing rings (not shown).
The intermediate flange has an inner surface which is continuous on the inside and which radially encloses the plastoferrite ring with the appropriate gap dimension in the assembled position. The sensor array (not visible) is located inside the flange behind the continuous, metallic inner surface.
As the illustration shows, drive shafts of advantageously compact, flange-mounted drives protrude at most from 3 to 6 times their intrinsic diameter beyond the drive.

3 veranschaulicht in isometrischer Sicht die Einbaulage eines mit Zwischenflansch versehenen Antriebs an einem Getriebe-Flansch einer vorteilhaften Vorrichtung gemäß Hauptanspruch. Der Zwischenflansch weist die als Rundsteg veranschaulichte Datenausführung auf. Der Antrieb wird vorteilhaft über eine als rechteckige Auskragung veranschaulichte Regel-Baugruppe mit Hilfe des Zwischenflansch-Sensors geregelt und auf die vorgegebenen Drehzahlen begrenzt. Das Bild veranschaulicht weiterhin die vorteilhaft kompakte und platzsparende Bauweise von Flanschverbindungen im Antriebsbereich. 3 illustrates in an isometric view the installation position of a drive provided with an intermediate flange on a gear flange of an advantageous device according to the main claim. The intermediate flange has the data design illustrated as a round web. The drive is advantageously controlled via a control assembly illustrated as a rectangular projection with the aid of the intermediate flange sensor and limited to the specified speeds. The picture also illustrates the advantageous compact and space-saving design of flange connections in the drive area.

Claims

Device in the form of a flange-connectable drive with 10 watts to 25 kilowatts of power with a cantilevered drive shaft with plastoferrite ring as a pulse generator - the cantilevered drive shaft is arranged cantilevered in the flange area, - the cantilevered shaft in the flanged state is encapsulated by a housing formed by flanges and designed to transmit force in elements to be driven, - A metal ring with radially at least outwardly projecting segments is pushed onto a stop on the drive side under clamping tension on the drive shaft, - the cantilevered segments have a longitudinal extension axially aligned to the shaft and a matt-rough surface, - A hub is designed such that it can be pushed onto the metal ring under clamping tension - the inside of the hub facing the axis has matt-rough grooves arranged at an angle to the projections, - the hub has circumferential grooves with a depth in the micrometer range on the outside transversely to the axial direction of the drive, - the hub has a radially cantilevered edge on the drive side with a stop support on the drive side and a termination resting on the shaft on the driven side, - On the outside of the hub and on the output side to the edge, a centered plastoferrite ring that lies flat on the edge is arranged, - at least one permanently elastic crosslinked adhesive layer is arranged between the plastoferrite ring and the hub, providing a force fit, - the plastoferrite ring as a pulse generator has a predetermined arrangement of magnetized areas at least in the peripheral area of its plastoferrite ring outer surface, - an intermediate flange is flanged to the drive, - the intermediate flange is designed to radially enclose the stop of the shaft and the position of the pulse generator, which can be pushed on via the hub, with a continuous, metallic inner wall, the gap between the plastoferrite outer surface and the metallic, continuous inner wall of the intermediate flange is kept in the range from 0.05 to 1 mm, preferably 0.1 to 0.7 mm, particularly preferably 0.2 to 0.6 mm - In the intermediate flange at least one magnetoresistive or Hall voltage sensor, preferably at least one magnetoresistive sensor, in a sensor array with a distance of 0.15 to 1 mm, preferably 0.2 to 0.7 mm, particularly preferably 0.3 to 0 , 6 mm, arranged to the plastoferrite ring outer surface, preferably arranged so as to be removable, and - A read-out, with the sensor array connected control device with pulse generator and drive is designed to be interactively connectable.