DE102017220225A1

DE102017220225A1 - Runtime measurement by means of sensor arrangement, working device and measuring method

Info

Publication number: DE102017220225A1
Application number: DE102017220225.4A
Authority: DE
Inventors: Patrick Nickel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-11-14
Filing date: 2017-11-14
Publication date: 2019-05-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung (10, 10', 10") zur Ermittlung eines Drehmoments (M) und/oder einer Kraft auf ein mechanisches Element (90, 91), mit einem Trägermaterial (20), das dazu eingerichtet ist, auf dem mechanischen Element (90, 91) angebracht zu werden, wobei auf dem Trägermaterial (20) wenigstens eine Sensoreinheit (30, 30', 31) angeordnet ist, die einen dehnbaren und/oder stauchbaren Wellenleiter (36) aufweist und zur Ermittlung einer Dehnung und/oder Stauchung des Wellenleiters (36) mittels Laufzeitmessung elektromagnetischer Wellen durch den Wellenleiter (36) eingerichtet ist, und wobei die Sensoranordnung (10, 10', 10") zur Übertragung von von der Sensoranordnung ermittelten Messwerten an einen Empfänger (60) eingerichtet ist, sowie ein Arbeitsgerät und ein Verfahren zur Ermittlung eines Drehmoments und/oder einer Kraft.

The invention relates to a sensor arrangement (10, 10 ', 10 ") for determining a torque (M) and / or a force on a mechanical element (90, 91), with a carrier material (20) which is arranged on the at least one sensor unit (30, 30 ', 31) is arranged on the carrier material (20), which has a stretchable and / or compressible waveguide (36) and for determining an elongation and / or compression of the waveguide (36) by means of travel time measurement of electromagnetic waves through the waveguide (36) is arranged, and wherein the sensor arrangement (10, 10 ', 10 ") is arranged for transmitting measured values determined by the sensor arrangement to a receiver (60) , As well as a working device and a method for determining a torque and / or a force.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung und ein Verfahren zur Ermittlung eines Drehmoments und/oder einer Kraft auf ein mechanisches Element, sowie ein Arbeitsgerät mit einer solchen Sensoranordnung.The present invention relates to a sensor arrangement and a method for determining a torque and / or a force on a mechanical element, as well as a working device with such a sensor arrangement.

Stand der TechnikState of the art

Bei Montagearbeiten, insbesondere im industriellen Bereich, kommen Arbeitsgeräte, insbesondere mobile Arbeitsgeräte bzw. Handwerkzeuge wie Schraubgeräte und Nietgeräte zum Einsatz, die einfach und flexibel handhabbar sind. Solche Arbeitsgeräte weisen mechanische Elemente auf, auf welche, insbesondere während der Verwendung des Arbeitsgeräts, Drehmomente und/oder Kräfte wirken.In assembly work, especially in the industrial sector, work equipment, in particular mobile tools or hand tools such as screwdrivers and riveting tools are used, which are easy and flexible to handle. Such implements have mechanical elements on which, in particular during use of the implement, torques and / or forces act.

Bei einem Schraubgerät beispielsweise wirken insbesondere Drehmomente auf eine rotierende Welle als solches mechanisches Element. Bei einem Nietgerät beispielsweise wirken insbesondere Kräfte auf einen Zugstab als solches mechanisches Element.For example, in a screwdriver, torques act on a rotating shaft as such a mechanical element. For example, in a riveting tool, forces act on a pull rod as such a mechanical element.

Für prozesssicheres Arbeiten ist es dabei zweckmäßig, wenn solche Drehmomente bzw. Kräfte möglichst genau erfasst bzw. ermittelt werden können, um beispielsweise gleichbleibende Arbeitsergebnisse zu erzielen oder Ermüdungseffekte zu erkennen.For process-reliable working, it is expedient if such torques or forces can be detected or determined as accurately as possible, for example, to achieve consistent results or to detect fatigue effects.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß werden eine Sensoranordnung, ein Arbeitsgerät sowie ein Verfahren zur Ermittlung eines Drehmoments und/oder einer Kraft auf ein mechanisches Element mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a sensor arrangement, a working device and a method for determining a torque and / or a force on a mechanical element with the features of the independent claims are proposed. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.

Eine erfindungsgemäße Sensoranordnung dient zur Ermittlung eines Drehmoments und/oder einer Kraft auf ein mechanisches Element, beispielsweise einer Welle oder einen Stab oder dergleichen. Die Sensoranordnung weist hierzu ein Trägermaterial auf, das dazu eingerichtet ist, auf dem mechanischen Element angebracht zu werden. Bei dem Trägermaterial kann es sich beispielsweise um ein (flexibles) Band handeln, das auf ein solches mechanisches Element aufgeklebt werden kann.A sensor arrangement according to the invention serves to determine a torque and / or a force on a mechanical element, for example a shaft or a rod or the like. The sensor arrangement has for this purpose a carrier material which is adapted to be mounted on the mechanical element. The carrier material may be, for example, a (flexible) belt which can be adhered to such a mechanical element.

Auf dem Trägermaterial ist nun wenigstens eine Sensoreinheit angeordnet, die einen dehnbaren und/oder stauchbaren Wellenleiter aufweist und zur Ermittlung einer Dehnung und/oder Stauchung des Wellenleiters mittels Laufzeitmessung elektromagnetischer Wellen durch den Wellenleiter eingerichtet ist. Bei solchen Wellenleitern kann eine besonders genaue Messung einer Dehnung bzw. Stauchung vorgenommen werden. Die elektromagnetischen Wellen können beispielsweise im optisch sichtbaren, aber auch im infraroten bzw. ultravioletten Bereich liegen. Ebenso sind aber andere Wellenlängen bzw. Wellenlängenbereiche denkbar. Es versteht sich, dass der Wellenleiter für eine bestimmte, verwendete Wellenlänge ausgelegt sein sollte.At least one sensor unit is now arranged on the carrier material, which has an expandable and / or compressible waveguide and is set up to determine an expansion and / or compression of the waveguide by measuring the transit time of electromagnetic waves through the waveguide. In such waveguides, a particularly accurate measurement of strain or compression can be made. The electromagnetic waves may be, for example, in the optically visible, but also in the infrared or ultraviolet range. Likewise, however, other wavelengths or wavelength ranges are conceivable. It is understood that the waveguide should be designed for a particular wavelength used.

Für die die Laufzeitmessung kann nun vorzugsweise die wenigstens eine Sensoreinheit eine Sende- und Empfangseinheit an einem Ende des Wellenleiters und einen Reflektor an dem anderen Ende des Wellenleiters aufweisen, wobei die Sensoreinheit dazu eingerichtet ist, die Laufzeitmessung mittels Messung einer Reflexion der elektromagnetischen Wellen durchzuführen. Alternativ ist es jedoch auch bevorzugt, dass die wenigstens eine Sensoreinheit eine Sendeeinheit an einem Ende des Wellenleiters und eine Empfangseinheit an dem anderen Ende des Wellenleiters aufweist, wobei die Sensoreinheit dazu eingerichtet ist, die Laufzeitmessung mittels Messung einer Transmission der elektromagnetischen Wellen durchzuführen.For the transit time measurement, the at least one sensor unit may now preferably have a transmitting and receiving unit at one end of the waveguide and a reflector at the other end of the waveguide, wherein the sensor unit is adapted to perform the transit time measurement by measuring a reflection of the electromagnetic waves. Alternatively, however, it is also preferred that the at least one sensor unit has a transmitting unit at one end of the waveguide and a receiving unit at the other end of the waveguide, wherein the sensor unit is adapted to perform the transit time measurement by measuring a transmission of the electromagnetic waves.

In beiden Fällen hängt die Laufzeit der elektromagnetischen Wellen durch den Wellenleiter von der aktuellen Länge des Wellenleiters - die durch eine Dehnung bzw. Stauchung der Sensoranordnung und damit des Wellenleiters beeinflusst wird - ab. Im Falle der Reflexion werden die elektromagnetischen Wellen am gleichen Ende durch die Sende- und Empfangseinheit bzw. den Sendeteil davon eingekoppelt und - nach der Reflexion am anderen Ende des Wellenleiters an dem Reflektor - durch die Sende- und Empfangseinheit bzw. den Empfangsteil davon erfasst. Im Falle der Transmission werden die elektromagnetischen Wellen an einem Ende durch die Sendeeinheit eingekoppelt und - nach Durchlaufen des Wellenleiters - durch die Empfangseinheit erfasst.In both cases, the propagation time of the electromagnetic waves through the waveguide depends on the actual length of the waveguide, which is affected by an expansion or compression of the sensor array and thus of the waveguide. In the case of reflection, the electromagnetic waves are coupled in at the same end by the transmitting and receiving unit or the transmitting part thereof and - after the reflection at the other end of the waveguide at the reflector - detected by the transmitting and receiving unit or the receiving part thereof. In the case of transmission, the electromagnetic waves are coupled in at one end by the transmitting unit and - after passing through the waveguide - detected by the receiving unit.

Die Laufzeit kann in beiden Fällen vorzugsweise direkt, d.h. durch die Messung der tatsächlichen Zeitdauer, die die elektromagnetischen Wellen für das Durchlaufen des Wellenleiters benötigen, ermittelt werden. Ebenso kann die Laufzeit jedoch indirekt ermittelt werden, insbesondere im Falle der Reflexion, nämlich durch Anwendung eines Überlagerungsprinzips elektromagnetischer Wellen und der Messung von Amplitude und/oder Phase einer resultierenden elektromagnetischen Welle.The transit time in both cases may be directly, i. by measuring the actual time it takes for the electromagnetic waves to pass through the waveguide. However, the transit time can also be determined indirectly, in particular in the case of reflection, namely by applying a superposition principle of electromagnetic waves and the measurement of amplitude and / or phase of a resulting electromagnetic wave.

Aus der Laufzeit kann dann - unter Berücksichtigung der Länge des Wellenleiters in einem ungedehnten bzw. ungestauchten Zustand - eine Dehnung bzw. Stauchung ermittelt werden. Denkbar ist auch die Ermittlung einer relativen Stauchung durch Messung der Laufzeiten für verschieden starke Stauchungen bzw. Dehnungen.From the runtime can then - taking into account the length of the waveguide in an unstretched or uncompressed state - an expansion or compression can be determined. It is also conceivable to determine a relative compression by Measurement of transit times for different compression or expansion.

Beispielsweise erlauben faseroptische Messungen auch das Ermitteln von Dehnungsänderungen entlang einer Glasfaser basierend auf der Brillouin-Streuung von Laserlicht. Insbesondere sind in diesem Zusammenhang die Brillouin-Optical-Time-Domain-Reflektometrie (BOTDR) und die Brillouin-Optical-Time-Domain-Analyse (BOTDA) bekannt.For example, fiber optic measurements also allow the determination of strain changes along a glass fiber based on Brillouin scattering of laser light. In particular, Brillouin Optical Time Domain Reflectometry (BOTDR) and Brillouin Optical Time Domain Analysis (BOTDA) are known in this context.

Die Sensoranordnung ist nun zudem zur Übertragung von von der Sensoranordnung ermittelten Messwerten an einen Empfänger eingerichtet. Zudem kann eine Verarbeitungseinheit vorgesehen sein, mittels welcher eine Auswertung bzw. Verarbeitung der von der Sende- bzw. Empfangseinheit erhaltenen Informationen in eine Dehnung bzw. Stauchung oder ggf. auch gleich - dann insbesondere unter Beachtung von geometrischen Abmessungen des mechanischen Elements - ein Drehmoment bzw. eine Kraft vorgenommen wird. Die Übertragung kann dabei insbesondere kontaktlos erfolgen, was beispielsweise bei einer auf einer rotierenden Welle angebrachten Sensoranordnung vorteilhaft ist. Vorzugsweise kann hier eine (weitere) Sendeeinheit zur kontaktlosen Übertragung der von der Sensoranordnung ermittelten Messwerte an den Empfänger vorgesehen sein, beispielsweise eine Spulenanordnung. Diese Sendeeinheit kann dann entweder auf dem Trägermaterial angeordnet sein (und dann damit auf dem mechanischen Element angeordnet werden), oder aber die Sendeeinheit kann separat von dem Trägermaterial vorgesehen und dazu eingerichtet sein, auf dem mechanischen Element angebracht zu werden.The sensor arrangement is now also set up to transmit measured values determined by the sensor arrangement to a receiver. In addition, a processing unit may be provided, by means of which an evaluation or processing of the information received from the transmitting or receiving unit into a strain or compression or possibly even then - in particular taking into account geometric dimensions of the mechanical element - a torque or a force is made. In particular, the transmission can take place without contact, which is advantageous, for example, in the case of a sensor arrangement mounted on a rotating shaft. Preferably, a (further) transmission unit for contactless transmission of the measured values determined by the sensor arrangement to the receiver can be provided here, for example a coil arrangement. This transmitting unit can then either be arranged on the carrier material (and then arranged therewith on the mechanical element), or else the transmitting unit can be provided separately from the carrier material and be adapted to be mounted on the mechanical element.

Der Empfänger kann beispielsweise in einem Gerät oder Arbeitsgerät vorgesehen sein, das das mechanische Element, auf dem die Sensoranordnung angebracht werden kann, umfasst. In dem Arbeitsgerät können die an den Empfänger übertragenen Messwerte dann verwendet oder weiterverarbeitet werden.The receiver may, for example, be provided in a device or working device which comprises the mechanical element on which the sensor arrangement can be mounted. In the working device, the measured values transmitted to the receiver can then be used or further processed.

Besonders bevorzugt ist es, wenn auf dem Trägermaterial mehrere Sensoreinheiten angeordnet sind, d.h. insbesondere mehrere der vorgehend beschriebenen Sensoreinheiten. Für die Messung des Drehmomentes auf eine Welle ist beispielsweise eine möglichst genaue Aufnahme von Messwerten für Druck (bzw. Kraft) und/oder Dehnung am Umfang der Welle, vorzugsweise an einer möglichst geeigneten Stelle, nötig. Da das Drehmoment in einem Körper generell Scherkräfte bewirkt und diese nur durch die entsprechende Wirkung mittels eines Sensors bzw. einer Sensoreinheit detektiert werden können, ist eine geeignete Anordnung zu wählen. Oft sind Wellen bzw. Messwellen symmetrisch ausgeführt, damit die Messung des Drehmomentes über eine entsprechende Dehnungsmessung auch an beispielsweise nur einer Stelle ausreichend ist. Hierbei wird angenommen, dass die durch das Drehmoment hervorgerufene Dehnung sich gleichmäßig am Umfang der Welle verteilt.It is particularly preferred if a plurality of sensor units are arranged on the carrier material, i. in particular a plurality of the sensor units described above. For the measurement of the torque on a shaft, for example, the most accurate possible recording of measured values for pressure (or force) and / or strain on the circumference of the shaft, preferably at the most suitable location necessary. Since the torque in a body generally causes shear forces and these can only be detected by the corresponding effect by means of a sensor or a sensor unit, a suitable arrangement is to be selected. Often, waves or measuring waves are symmetrical, so that the measurement of the torque via a corresponding strain measurement at, for example, only one point is sufficient. Here, it is assumed that the strain caused by the torque is distributed evenly around the circumference of the shaft.

Durch die Verwendung mehrerer Sensoreinheiten, also beispielsweise zwei, drei, vier, fünf oder mehr, wird es - neben der verbesserten Messung bei beliebigen mechanischen Elementen oder symmetrischen Wellen - auch möglich, bei unsymmetrischen Wellen oder anderen mechanischen Elementen, bei denen sich insbesondere nichtlineare Eigenschaften und Parameterstreuungen der einzelnen Sensoreinheiten bemerkbar machen, ein Drehmoment bzw. eine Kraft besonders genau zu ermitteln.By using a plurality of sensor units, for example, two, three, four, five or more, it is - in addition to the improved measurement of any mechanical elements or symmetrical waves - also possible, in asymmetric waves or other mechanical elements, which in particular non-linear properties and Parameter scatters of the individual sensor units make noticeable to determine a torque or a force particularly accurate.

Durch die Kombination der Messwerte mehrerer Sensoreinheiten können verschiedene Effekte erzielt werden. So ist beispielsweise eine Kompensation von Störeffekten (z.B. Quer- und Zugkräfte auf einer Welle) durch Nutzung zahlreicher Richtungen, in denen gemessen wird, möglich. In diesem Zusammenhang ist es auch besonders bevorzugt, wenn dann wenigstens zwei der Sensoreinheiten zur Ermittlung einer Dehnung und/oder einer Stauchung in voneinander verschiedenen Richtungen angeordnet sind.By combining the measured values of several sensor units, different effects can be achieved. For example, compensation for spurious effects (e.g., lateral and tensile forces on a shaft) is possible by using multiple directions of measurement. In this context, it is also particularly preferred if at least two of the sensor units are then arranged to determine an expansion and / or a compression in mutually different directions.

Ebenso ist eine günstige, schnelle und einfache Anbringung der Sensoranordnung auf dem mechanischen Element möglich, da keine hohe Präzision für die Ausrichtung der Sensoranordnung nötig ist. Es ist nämlich eine Kompensation etwaiger Störeffekte möglich, insbesondere durch eine Kalibrierung oder Selbst-Kalibrierung. Ebenso sind eine Auflösung von dynamischen Effekten und eine Vorverarbeitung der Messwerte auf der Sensoranordnung selbst möglich, sodass eine Übertragung von ausgewählten Daten (z.B. Welligkeit, Schwingungen usw.) auf den Empfänger mit niedriger Datenrate möglich ist. Hierbei kann sich eine Sensoranordnung (insbesondere mit ADC und Controller) auf dem mechanischen Element bzw. der Welle befinden, welche die Signale bereits auswerten kann. Daher ist neben der Ausgabe eines kontinuierlichen Stroms von Abtastwerten (ein Signal mit einer Auflösung in bit in x-Richtung und einer Abtastrate in Hz in y-Richtung) auch eine Detektion von Merkmalen möglich, welche mit anderer und ggf. kleiner Bitrate übertragen werden können. Beispiele sind eine (mittlere) Drehzahl der Welle, (mittlere) Schwingungen (bestimmte Frequenz oder Amplitude) und eine Welligkeit z.B. als Menge der Energie in Oberwellen.Likewise, a convenient, quick and easy attachment of the sensor assembly on the mechanical element is possible because no high precision for the alignment of the sensor assembly is needed. Namely, a compensation of any parasitic effects is possible, in particular by a calibration or self-calibration. Also, resolution of dynamic effects and preprocessing of the measurements on the sensor array itself are possible, so that transmission of selected data (e.g., ripple, vibration, etc.) to the low data rate receiver is possible. In this case, a sensor arrangement (in particular with ADC and controller) can be located on the mechanical element or the shaft, which can already evaluate the signals. Therefore, in addition to the output of a continuous stream of samples (a signal with a resolution in bit in the x-direction and a sampling rate in Hz in the y-direction) also a detection of features is possible, which can be transmitted with different and possibly small bit rate , Examples are a (mean) speed of the shaft, (mean) vibrations (certain frequency or amplitude) and a ripple e.g. as amount of energy in harmonics.

Zudem ist auch eine Erfassung von Drehmoment bzw. Kraft bei ungünstigen Geometrien möglich, was durcheine kompaktere Bauform erreicht werden kann. Zudem kann die Sensoranordnung kostengünstig durch die Verwendung standardisierter Komponenten hergestellt werden, wie später noch genauer erläutert werden soll. Weiterhin kann eine hohe Genauigkeit der Sensoranordnung durch einen Selbst-Abgleich der einzelnen Sensoreinheiten erreicht werden, ebenso wie eine inhärente Redundanz.In addition, a detection of torque or force in unfavorable geometries is possible, which can be achieved by a more compact design. In addition, the sensor assembly can be inexpensively manufactured by the use of standardized components, as later to be explained in more detail. Furthermore, a high accuracy of the sensor arrangement can be achieved by a self-adjustment of the individual sensor units, as well as an inherent redundancy.

Die Verarbeitung der einzelnen Messwerte der verschiedenen Sensoreinheiten kann in einem übergeordneten System nach Übertragung der Messwerte an den Empfänger erfolgen. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn die Verarbeitung der einzelnen Messwerte - also insbesondere nachdem bereits die Signale bzw. Messwerte der Sende- bzw. Empfangseinheit in den einzelnen Sensoreinheiten durch die erwähnte Verarbeitungseinheit verarbeitet wurden - direkt in der Sensoranordnung erfolgt, da dann beispielsweise weniger Daten übertragen werden müssen, nämlich nur gewünschte Daten. Denkbar ist hier beispielsweise, dass nur Messwerte bzw. dann verarbeitete Messwerte in Bezug auf ein Drehmoment (bzw. eine Dehnung) oder eine Kraft in einer bestimmten Richtung - also eine bestimmte Wunschgröße - übertragen werden, da beispielsweise nur diese Information wichtig ist.The processing of the individual measured values of the various sensor units can take place in a higher-level system after transmission of the measured values to the receiver. However, it is particularly preferred if the processing of the individual measured values-that is to say in particular after the signals or measured values of the transmitting or receiving unit in the individual sensor units have already been processed by the mentioned processing unit-takes place directly in the sensor arrangement, since then, for example, less data must be transmitted, namely only desired data. It is conceivable here, for example, that only measured values or then processed measured values in relation to a torque (or an elongation) or a force in a certain direction - ie a certain desired size - are transmitted, since, for example, only this information is important.

Hierzu können dann - alternativ zu einer Verarbeitung in einer der Sensoreinheiten mittels einer dort vorgesehen Verarbeitungseinheit - auf dem Trägermaterial eine oder mehrere Auswerteeinrichtungen angeordnet sein, wobei jede der Sensoreinheiten mit wenigstens einer der Auswerteeinrichtungen und jede Auswerteeinrichtung mit wenigstens zwei der Sensoreinheiten verbunden ist. Jede der Auswerteeinrichtungen ist dann dazu eingerichtet, Messwerte der angebundenen Sensoren zu erfassen und daraus verarbeitete Messwerte eines Drehmoments und/oder einer Kraft in jeweils wenigstens einer Richtung zu ermitteln. Für die Ermittlung der Messwerte bezüglich des Drehmoments können insbesondere die Messwerte in Bezug auf die Dehnung herangezogen werden. Denkbar ist hier zudem, dass - wie schon erwähnt - nur verarbeite Messwerte in Bezug auf ein Drehmoment und/oder eine Kraft in einer bestimmten Richtung an den Empfänger übertragen werden. Insbesondere ist es auch möglich, dass aus den einzelnen Messwerten der Sensoreinheiten in der Auswerteeinrichtung nur diese relevanten Messwerte gebildet werden. Solche Auswerteeinrichtungen können beispielsweise in Form von ASICs, FGPAs, Prozessoren und/oder Controller (mit entsprechendem Messwertwandler, beispielsweise einem ADC) verwendet werden.As an alternative to processing in one of the sensor units by means of a processing unit provided thereon, one or more evaluation devices can be arranged on the carrier material, each of the sensor units being connected to at least one of the evaluation devices and each evaluation device being connected to at least two of the sensor units. Each of the evaluation devices is then set up to record measured values of the connected sensors and to determine therefrom processed measured values of a torque and / or a force in at least one direction. In particular, the measured values relating to the elongation can be used to determine the measured values with respect to the torque. It is also conceivable here that - as already mentioned - only processed measured values with respect to a torque and / or a force in a specific direction are transmitted to the receiver. In particular, it is also possible for only these relevant measured values to be formed from the individual measured values of the sensor units in the evaluation device. Such evaluation devices can be used, for example, in the form of ASICs, FGPAs, processors and / or controllers (with a corresponding measured value converter, for example an ADC).

Zweckmäßig ist in diesem Zusammenhang auch, wenn die verarbeiteten Messwerte, die übertragen werden - bzw. auch die Verarbeitung selbst - nach Bedarf gewählt werden kann, d.h. dass beispielsweise die gewünschte Richtung, von welcher ein Drehmoment oder eine Kraft letztlich ermittelt werden soll (eine Erfassung von Messwerten in verschiedenen Richtungen durch die einzelnen Sensoreinheiten kann und soll natürlich weiterhin erfolgen), nach Bedarf vorgegeben und vorzugsweise sogar gewechselt werden kann, beispielsweise während eines Betriebs eines zugehörigen Arbeitsgeräts oder dergleichen.It is also expedient in this connection if the processed measured values which are transmitted-or else the processing itself-can be selected as required, i. that, for example, the desired direction, from which a torque or a force is to be finally determined (a detection of measured values in different directions by the individual sensor units can and should, of course, continue), can be specified as required and preferably even changed, for example during a Operation of an associated implement or the like.

Bevorzugt ist es in diesem Zusammenhang zudem, wenn jede der Auswerteeinrichtungen weiterhin dazu eingerichtet ist, anhand der von den angebundenen Sensoreinheiten erfassten Messwerte Störsignale zu reduzieren und/oder wenigstens eine der Sensoreinheiten zu kalibrieren. So kann beispielsweise bei einer überbestimmten Messung, also einer Messung mit mehr Sensoren bzw. Sensoreinheiten als eigentlich notwendig, eine Kompensationsmatrix zur Bestimmung und Kalibrierung von gewünschten Werten, also Zielwerten genutzt werden.In this context, it is also preferable if each of the evaluation devices is further configured to reduce interference signals and / or to calibrate at least one of the sensor units on the basis of the measured values detected by the connected sensor units. Thus, for example, in the case of an overdetermined measurement, ie a measurement with more sensors or sensor units than is actually necessary, a compensation matrix can be used to determine and calibrate desired values, ie target values.

Vorzugsweise weist die Sensoranordnung weiterhin wenigstens eine Sensoreinheit auf, die zur Erfassung einer Temperatur eingerichtet ist. Auch eine solche Sensoreinheit kann in die Verarbeitung mit der Auswerteeinrichtung eingebunden werden, insbesondere auch an die Auswerteeinrichtung angebunden sein. Damit ist eine Kompensation von temperaturabhängigen Effekten möglich, sodass die Genauigkeit der Messung weiter erhöht werden kann.The sensor arrangement preferably also has at least one sensor unit which is set up to detect a temperature. Such a sensor unit can also be integrated into the processing with the evaluation device, in particular also be connected to the evaluation device. This allows compensation of temperature-dependent effects, so that the accuracy of the measurement can be further increased.

Es ist von Vorteil, wenn das Trägermaterial bandförmig, insbesondere als Endlos-Band, ausgebildet ist, wobei die Sensoreinheiten insbesondere in einer Reihe auf dem Trägermaterial angeordnet sind. Denkbar ist auch die Anordnung in mehreren Reihen, beispielsweise zwei oder drei. Unter einem Endlos-Band ist dabei ein im Verhältnis zur Größe der Sensoreinheiten langes Band zu verstehen, wie es beispielsweise von LED-Bändern bekannt ist. Auf diese Weise ist es möglich, kleine Abschnitte davon als separate Sensoranordnungen zu verwenden, beispielsweise indem eine gewünschte Anzahl an Sensoreinheiten von dem Band abgeschnitten wird. Dies ermöglicht eine besonders kostengünstige Herstellung. Es versteht sich, dass dann entsprechende Möglichkeiten, insbesondere elektrische und/oder Datenverbindungen, vorzusehen sind, um eine Übertragung von Daten bei der gewählten Anzahl an Sensoreinheiten an den Empfänger zu ermöglichen.It is advantageous if the carrier material is strip-shaped, in particular designed as an endless belt, wherein the sensor units are arranged in particular in a row on the carrier material. Also conceivable is the arrangement in several rows, for example two or three. An endless belt is to be understood as meaning a belt which is long in relation to the size of the sensor units, as is known, for example, from LED tapes. In this way, it is possible to use small sections thereof as separate sensor arrays, for example by cutting off a desired number of sensor units from the belt. This allows a particularly cost-effective production. It is understood that corresponding possibilities, in particular electrical and / or data connections, are then provided in order to enable a transmission of data in the selected number of sensor units to the receiver.

Für den Fall von Auswerteeinrichtungen auf dem Trägermaterial ist es dabei zweckmäßig, wenn einer vorbestimmten Anzahl nebeneinanderliegender Sensoreinheiten, vorzugsweise einer, zwei oder drei, jeweils eine eigene Auswerteeinrichtung zugeordnet ist. Damit kann sichergestellt werden, dass für eine gewünschte Anzahl an Sensoreinheiten auch immer eine Auswerteeinrichtung vorhanden ist.In the case of evaluation devices on the carrier material, it is expedient for a respective number of adjacent sensor units, preferably one, two or three, to each have its own evaluation device. This can ensure that there is always an evaluation device for a desired number of sensor units.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Arbeitsgerät, insbesondere ein mobiles Arbeitsgerät, mit einem mechanischen Element, beispielsweise einer Welle oder einem Stab oder Zugstab, auf das während einer Verwendung des Arbeitsgeräts ein Drehmoment und/oder eine Kraft wirkt. Dabei ist eine erfindungsgemäße Sensoranordnung auf dem mechanischen Element angeordnet. Zudem weist ein solches Arbeitsgerät dann einen geeigneten Empfänger auf, um von der Sensoranordnung die Messwerte erhalten zu können. Wie bereits ausführlich erläutert, ist eine genaue Erfassung von Drehmomenten bzw. Kräften bei solchen Arbeitsgeräten für ein prozesssicheres Arbeiten oftmals sehr wichtig.The invention furthermore relates to a working device, in particular a mobile working device, with a mechanical element, such as a shaft or a rod or tie rod, on which a torque and / or a force acts during use of the implement. In this case, a sensor arrangement according to the invention is arranged on the mechanical element. In addition, such a working device then has a suitable receiver in order to be able to obtain the measured values from the sensor arrangement. As already explained in detail, an accurate detection of torques or forces in such implements for reliable operation is often very important.

Als Arbeitsgerät kommt dabei insbesondere ein Schraubgerät oder ein Nietgerät, insbesondere ein Blindnietsetzgerät, in Betracht. Hierbei handelt es sich um besonders häufig verwendete Arbeitsgeräte, bei denen eine Erfassung bzw. Ermittlung von Drehmoment bzw. Kraft wichtig ist. Bei einem Schraubgerät wirkt beispielsweise beim Schraubvorgang ein Drehmoment auf eine Welle, bei einem Blindnietsetzgerät wirkt beispielsweise beim Nietvorgang eine Kraft auf einen Zugstab.In particular, a screwdriving device or a riveting device, in particular a blind rivet setting device, comes into consideration as a working device. These are particularly frequently used implements in which a detection or determination of torque or force is important. In a screwdriver, for example, a torque acts on a shaft during the screwing operation, in a blind rivet setting device, for example, a force acts on a pull rod during the riveting process.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Ermittlung eines Drehmoments und/oder einer Kraft auf ein mechanisches Element, beispielsweise eine Welle oder einen Stab oder Zugstab. Dabei wird ein Trägermaterial, auf dem wenigstens eine Sensoreinheit mit einem Wellenleiter angeordnet ist, auf dem mechanischen Element angebracht. Mittels Laufzeitmessung elektromagnetischer Wellen durch den Wellenleiter wird eine Dehnung und/oder Stauchung des Wellenleiters und damit des mechanischen Elements ermittelt. Die ermittelten Messwerte werden an einen Empfänger übertragen. Bevorzugt ist es dabei, wenn ein Trägermaterial, auf dem mehrere Sensoreinheiten angeordnet sind, auf dem mechanischen Element angebracht wird.The invention further relates to a method for determining a torque and / or a force on a mechanical element, such as a shaft or a rod or tie rod. In this case, a carrier material, on which at least one sensor unit is arranged with a waveguide, mounted on the mechanical element. By measuring the transit time of electromagnetic waves through the waveguide, an expansion and / or compression of the waveguide and thus of the mechanical element is determined. The determined measured values are transmitted to a receiver. It is preferred in this case if a carrier material, on which a plurality of sensor units are arranged, is mounted on the mechanical element.

Dabei können aus den mittels den Sensoreinheiten erfassten Messwerten mittels einer oder mehrerer, auf dem Trägermaterial angeordneter Auswerteeinrichtungen die verarbeiten Messwerten ermittelt und an den Empfänger übertragen werden, oder aber es werden die von den Sensoreinheiten erfassten Messewerte zunächst an den Empfänger übertragen und dann daraus mittels einer oder mehrerer externer Auswerteeinrichtungen die verarbeiten Messwerten ermittelt. Zweckmäßig ist es, wenn dabei eine erfindungsgemäße Sensoranordnung verwendet wird, oder aber, wenn das Verfahren bei einem erfindungsgemäßen Arbeitsgerät durchgeführt wird.In this case, the processed measured values can be determined from the measured values detected by the sensor units by means of one or more evaluation devices arranged on the carrier material and transmitted to the receiver, or the measured values detected by the sensor units are first transmitted to the receiver and then from there by means of a or several external evaluation devices which process measured values. It is expedient if in this case a sensor arrangement according to the invention is used, or else if the method is carried out in a working device according to the invention.

Hinsichtlich der Vorteile und weiterer Ausgestaltungen des Arbeitsgeräts sowie des Verfahrens sei zur Vermeidung von Wiederholungen auf obige Ausführungen zur Sensoranordnung verwiesen, die hier entsprechend gelten.With regard to the advantages and further embodiments of the working device and of the method, reference is made to the above statements on the sensor arrangement in order to avoid repetition, which apply accordingly here.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich besch rieben.The invention is illustrated schematically with reference to exemplary embodiments in the drawing and will be described in detail below with reference to the drawings.

Figurenlistelist of figures

1 schematically shows a sensor arrangement according to the invention in a preferred embodiment.
2 schematically shows a sensor arrangement according to the invention in a further preferred embodiment.
3a and 3b schematically show various sensor units for use in a sensor arrangement according to the invention.
4 and 5 each show schematically inventive sensor arrangements in further preferred embodiments on a shaft.
6 shows a shaft for illustrating the principle of operation of a sensor arrangement according to the invention in a preferred embodiment.
7 shows an inventive implement in a preferred embodiment, here as a screwdriver.
8th shows an inventive implement in a further preferred embodiment, here as a riveting tool.
9 shows an inventive implement in a further preferred embodiment, here as another screwdriver.

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

In 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Sensoranordnung 10 in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Die Sensoranordnung 10 weist ein Trägermaterial 20, hier in Form eines insbesondere flexiblen Bandes, auf, auf dem mehrere Sensoreinheiten 30 in einer Reihe angeordnet bzw. angebracht sind. Bei dem Trägermaterial 20 kann es sich beispielsweise um ein Kunststoffband oder dergleichen handeln.In 1 schematically is a sensor arrangement according to the invention 10 shown in a preferred embodiment. The sensor arrangement 10 has a carrier material 20 , here in the form of a particularly flexible band, on which several sensor units 30 arranged in a row or attached. In the carrier material 20 it may be, for example, a plastic band or the like.

Auf der rechten Seite ist eine der Sensoreinheiten 30 vergrößert dargestellt. Mit F_x ist hier eine Kraft in einer bestimmten Richtung gezeigt, entlang welcher die Sensoreinheit 30 Kräfte bzw. Dehnungen oder Stauchungen erfassen kann. Die Sensoreinheit soll in Bezug auf die 3a und 3b näher erläutert werden. On the right is one of the sensor units 30 shown enlarged. With F _x Here, a force is shown in a particular direction along which the sensor unit 30 Can detect forces or strains or compression. The sensor unit should be in relation to the 3a and 3b be explained in more detail.

Die Sensoreinheiten 30 sind hier untereinander in Reihe verbunden, sodass Messwerte der einzelnen Sensoreinheiten beispielsweise über eine später noch zu erläuternde Sendeeinheit an einen Empfänger übertragen werden können, und/oder dass die Messwerte der einzelnen Sensoreinheiten beispielsweise miteinander verarbeitet werden können. Denkbar ist in diesem Zusammenhang auch, dass zu solchen Zwecken eine zusätzliche Auswerteeinrichtung vorgesehen wird, an die die Sensoreinheiten angebunden sind. Dies soll in Bezug auf 5 näher erläutert werden.The sensor units 30 are here connected to each other in series, so that measured values of the individual sensor units can be transmitted to a receiver, for example via a later to be explained transmission unit, and / or that the measured values of the individual sensor units can be processed, for example. It is also conceivable in this context that for such purposes an additional evaluation device is provided, to which the sensor units are connected. This should be in relation to 5 be explained in more detail.

Für den Fall nur einer Sensoreinheit auf dem Trägermaterial sind entsprechend keine solche Verbindungsleitungen nötig, jedoch eine Möglichkeit, die ermittelten Messwerte an den Empfänger zu übertragen, beispielsweise die erwähnte Sendeeinheit.In the case of only one sensor unit on the carrier material, correspondingly no such connecting lines are necessary, but one possibility is to transmit the determined measured values to the receiver, for example the abovementioned transmitting unit.

In 2 ist eine erfindungsgemäße Sensoreinheit 10' in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Neben Sensoreinheiten 30, wie sie bereits in 1 gezeigt sind, sind Sensoreinheiten 31 auf dem Trägermaterial vorgesehen, hier beispielhaft abwechseln mit den Sensoreinheiten 30. Die Sensoreinheit 31 ist beispielhaft zur Erfassung einer Dehnung bzw. Stauchung in der Richtung F_y eingerichtet. Die Richtung F_y ist hier orthogonal zur Richtung F_x . Hierzu kann beispielsweise der Wellenleiter, wie er in Bezug auf die 3a und 3b noch erläutert werden soll, in der Sensoreinheit anders ausgerichtet sein. Denkbar ist jedoch auch, dass die Sensoreinheit, sofern aus geometrischen Gründen möglich, anders auf dem Trägermaterial ausgerichtet angeordnet wird.In 2 is a sensor unit according to the invention 10 ' represented in a further preferred embodiment. In addition to sensor units 30 as they are already in 1 are shown are sensor units 31 provided on the substrate, here for example alternate with the sensor units 30 , The sensor unit 31 is exemplary for detecting an expansion or compression in the direction F _y set up. The direction F _y here is orthogonal to the direction F _x , For this example, the waveguide, as in relation to the 3a and 3b will be explained, be aligned differently in the sensor unit. However, it is also conceivable that the sensor unit, if possible for geometrical reasons, is arranged differently aligned on the carrier material.

In 3 sind schematisch erfindungsgemäße Sensoranordnungen in weiteren bevorzugten Ausführungsformen dargestellt. Neben der bereits in 1 gezeigten Sensoranordnung 10 (hier ohne die Auswerteeinheit gezeigt) ganz unten, sind zwei weitere Ausführungsformen gezeigt. Oben ist beispielsweise eine Sensoranordnung 10" gezeigt, bei der mehrere Sensoreinheiten 33, wie sie in 2 gezeigt ist, angeordnet sind.In 3 schematically inventive sensor arrangements are shown in further preferred embodiments. In addition to already in 1 shown sensor arrangement 10 (shown here without the evaluation unit) at the very bottom, two further embodiments are shown. For example, above is a sensor array 10 " shown at the multiple sensor units 33 as they are in 2 is shown are arranged.

Es versteht sich, dass mit den gezeigten Sensoranordnungen in den 1 und 2 lediglich beispielhaft verschiedene Varianten von verwendbaren Sensoreinheiten und deren Kombination zur Bildung einer Sensoranordnung aufgezeigt sind. Es versteht sich, dass auch andere Kombination und andere Sensoreinheiten mit anderen Richtungen verwendbar sind.It is understood that with the sensor arrangements shown in the 1 and 2 merely by way of example different variants of usable sensor units and their combination to form a sensor arrangement are shown. It will be appreciated that other combinations and other sensor units may be used in other directions.

In 3a ist nun eine Sensoreinheit 30, wie sie beispielsweise in einer Sensoranordnung gemäß 1 oder 2 verwendet werden kann, detaillierter dargestellt. Die Sensoreinheit 30 weist einen Wellenleiter 36 auf, an dessen oberen Ende eine Sende-und Empfangseinheit 31 und an dessen unterem Ende ein Reflektor 32 angeordnet sind.In 3a is now a sensor unit 30 , as used for example in a sensor arrangement according to 1 or 2 can be used, shown in more detail. The sensor unit 30 has a waveguide 36 on, at its upper end a transmitting and receiving unit 31 and at its lower end a reflector 32 are arranged.

Mittels der Sende-und Empfangseinheit 31 können nun elektromagnetische Wellen, beispielsweise im optisch sichtbaren Wellenlängenbereich, in den Wellenleiter 36 eingekoppelt werden. Diese elektromagnetischen Wellen durchlaufen dann den Wellenleiter 36 und werden an dem Reflektor 32 reflektiert und gelangen schließlich wieder zur Sende-und Empfangseinheit 31. Denkbar ist auch ein mehrfaches Durchlaufen des Wellenleiters mit Reflexion am Reflektor 32 und dann ggf. auch an einem Reflektor zur Teilreflexion am anderen Ende des Wellenleiters 36.By means of the transmitting and receiving unit 31 can now electromagnetic waves, for example in the optically visible wavelength range, in the waveguide 36 be coupled. These electromagnetic waves then pass through the waveguide 36 and be on the reflector 32 reflected and finally arrive again to the transmitting and receiving unit 31 , It is also conceivable to repeatedly pass through the waveguide with reflection at the reflector 32 and then possibly also to a reflector for partial reflection at the other end of the waveguide 36 ,

Auf diese Weise von der Sende-und Empfangseinheit 31 und ggf. auch dem Reflektor 32 erhaltene Signale bzw. Messwerte können dann an eine Verarbeitungseinheit 34 übermittelt werden. In der Verarbeitungseinheit 35 können dann beispielsweise anhand der erhaltenen Messwerte weitere Messwerte für Laufzeit und dann die Dehnung bzw. Stauchung des Wellenleiters 36 - hier in der gezeigten Richtung F_x - und damit der Sensoreinheit 30 ermittelt werden.In this way from the transmitting and receiving unit 31 and possibly also the reflector 32 obtained signals or measured values can then be sent to a processing unit 34 be transmitted. In the processing unit 35 Then, for example, on the basis of the measured values obtained, further measured values for propagation time and then the strain or compression of the waveguide can be obtained 36 - here in the direction shown F _x - And thus the sensor unit 30 be determined.

Die Ermittlung der Dehnung bzw. Stauchung kann - wie eingangs näher erläutert - beispielsweise anhand einer direkten oder indirekten Laufzeitmessung erfolgen. Zudem kann bereits in der Verarbeitungseinheit 35 eine Ermittlung des Drehmoments bzw. der Kraft erfolgen, indem beispielsweise geometrische Abmessungen des mechanischen Elements berücksichtigt werden. Letzteres kann jedoch auch in einem Gerät in einer geeigneten Recheneinheit nach Erhalt der Messdaten über den Empfänger erfolgen.The determination of the elongation or compression can - as explained in more detail - done, for example, based on a direct or indirect transit time measurement. In addition, already in the processing unit 35 a determination of the torque or the force can take place, for example, by taking into account geometric dimensions of the mechanical element. However, the latter can also be done in a device in a suitable computing unit after receiving the measurement data via the receiver.

Die auf diese Weise in der Verarbeitungseinheit 35 ermittelten Messwerte können dann beispielsweise an eine andere Sensoreinheit und/oder an eine Auswerteinheit und/oder an eine Sendeeinheit zur Übertragung an einen Empfänger übermittelt werden. Hierzu kann eine geeignete Schnittstelle an der Sensoreinheit 30 vorgesehen sein.The way in the processing unit 35 determined measured values can then be transmitted, for example, to another sensor unit and / or to an evaluation unit and / or to a transmission unit for transmission to a receiver. For this purpose, a suitable interface to the sensor unit 30 be provided.

In 3b ist nun eine weitere Sensoreinheit 30', wie sie beispielsweise ebenfalls in einer Sensoranordnung gemäß 1 oder 2 verwendet werden kann, detaillierter dargestellt. Die Sensoreinheit 30' entspricht in ihrem grundsätzlichen Aufbau der Sensoreinheit 30 gemäß 3a. Insofern sei auch auf die dortige Beschreibung verwiesen.In 3b is now another sensor unit 30 ' , as for example, also in a sensor arrangement according to 1 or 2 can be used, shown in more detail. The sensor unit 30 ' corresponds in its basic structure of the sensor unit 30 according to 3a , In this respect, reference is also made to the description there.

Im Gegensatz zur Sensoreinheit 30 gemäß 3a ist hier nun jedoch am oberen Ende des Wellenleiters 36 eine Sendeeinheit 33 vorgesehen, am unteren Ende ist eine Empfangseinheit 34 vorgesehen. Mittels der Sendeinheit 33 können nun elektromagnetische Wellen, beispielsweise im optisch sichtbaren Wellenlängenbereich, in den Wellenleiter 36 eingekoppelt werden. Diese elektromagnetischen Wellen durchlaufen dann den Wellenleiter 36 und werden von der Empfangseinheit 34 erfasst. Denkbar ist auch ein mehrfaches Durchlaufen des Wellenleiters mit Reflexion an geeigneten Reflektoren zur Teilreflexion an den Enden des Wellenleiters 36. In contrast to the sensor unit 30 according to 3a is here, however, at the top of the waveguide 36 a transmitting unit 33 provided, at the bottom is a receiving unit 34 intended. By means of the transmission unit 33 can now electromagnetic waves, for example in the optically visible wavelength range, in the waveguide 36 be coupled. These electromagnetic waves then pass through the waveguide 36 and are from the receiving unit 34 detected. It is also conceivable to repeatedly pass through the waveguide with reflection at suitable reflectors for partial reflection at the ends of the waveguide 36 ,

Auf diese Weise von der Empfangseinheit 34 und ggf. auch Sendeeinheit 33 erhaltene bzw. erzeugte Signale bzw. Messwerte können dann an die Verarbeitungseinheit 35 übermittelt werden. Hier kann die Verarbeitung dann wie in Bezug auf 3a näher erläutert erfolgen. In den 4 und 5 sind jeweils schematisch erfindungsgemäße Sensoranordnungen in weiteren bevorzugten Ausführungsformen auf einer Welle 90 dargestellt. In 4 ist beispielhaft die Sensoranordnung 10 aus 1 gezeigt, wenn sie auf einer Welle 90 als mechanisches Element angebracht ist. Hierzu ist das Trägermaterial 20 in Umfangsrichtung um die Welle 90 gelegt und darauf befestigt, beispielsweise angeklebt.In this way from the receiving unit 34 and possibly also transmission unit 33 received or generated signals or measured values can then be sent to the processing unit 35 be transmitted. Here the processing can then be like in relation to 3a be explained in more detail. In the 4 and 5 are each schematically inventive sensor arrangements in further preferred embodiments on a shaft 90 shown. In 4 is an example of the sensor arrangement 10 out 1 shown when on a wave 90 attached as a mechanical element. This is the carrier material 20 in the circumferential direction around the shaft 90 placed and attached to it, for example, glued.

Dabei sollte darauf geachtet werden, dass eine gute Verbindung zwischen dem Trägermaterial 20 und der Welle 90 hergestellt wird, damit Kräfte bzw. Drehmomente, die auf die Welle 90 wirken, entsprechend auf die einzelnen Sensoreinheiten 30 auf dem Trägermaterial 20 übertragen werden.Care should be taken to ensure a good bond between the substrate 20 and the wave 90 is made to allow forces or torques acting on the shaft 90 act accordingly to the individual sensor units 30 on the carrier material 20 be transmitted.

Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass, insbesondere bei Verwendung einer Sensoranordnung, die von einem Endlos-Band oder Ähnlichem abgeschnitten wurde, die einzelnen Sensoreinheiten in der Regel nicht genau gleichmäßig über den Umfang der Welle 90 verteilt sind, da eine Abstimmung der Abstände der Sensoreinheiten auf dem Trägermaterial bzw. Band auf viele verschiedene mögliche Umfänge von Wellen meist nicht möglich ist. Dies kann bei einer Auswertung der Messwerte berücksichtigt werden.Furthermore, it should be noted that, in particular when using a sensor arrangement which has been cut off from an endless belt or the like, the individual sensor units are generally not exactly uniform over the circumference of the shaft 90 are distributed, since a vote of the distances of the sensor units on the substrate or tape on many different possible scopes of waves is usually not possible. This can be taken into account when evaluating the measured values.

In 5 ist eine Sensoranordnung 10" auf der Welle 90 angebracht. Zusätzlich zu der Sensoranordnung 10 gemäß 4 ist bei der Sensoranordnung 10" eine Auswerteeinrichtung 40 auf dem Trägermaterial 20 vorgesehen, an welche die einzelnen Sensoreinheiten 30 angebunden sind.In 5 is a sensor arrangement 10 " on the wave 90 appropriate. In addition to the sensor arrangement 10 according to 4 is in the sensor arrangement 10 " an evaluation device 40 on the carrier material 20 provided to which the individual sensor units 30 are connected.

Bei der Auswerteeinrichtung 40 kann es sich beispielsweise - wie auch bei der Verarbeitungseinheit 35 gemäß 3a bzw. 3b - um einen ASIC handeln. Die Auswerteeinrichtung 40 ist mit jeder der Sensoreinheiten 30 verbunden, sodass von den Sensoreinheiten 30 erfasste Messwerte in der Auswerteeinrichtung 40 verarbeitet werden können.At the evaluation device 40 It may, for example - as in the processing unit 35 according to 3a or. 3b - act to an ASIC. The evaluation device 40 is with each of the sensor units 30 connected, so from the sensor units 30 recorded measured values in the evaluation device 40 can be processed.

Weiterhin ist eine Sendeeinheit 50, hier in Form einer Spulenanordnung, gezeigt, die dazu eingerichtet ist, Messwerte, insbesondere von der Auswerteeinrichtung 40, an welche sie angebunden ist, kontaktlos an einen Empfänger 60 zu übertragen. Für den Fall ohne Auswerteeinrichtung - wie in 4 gezeigt - können die Messwerte beispielsweise von einer der Sensoreinheiten, an welche Messwerte der anderen Sensoreinheiten übertragen werden, über die Sendeeinheit 50 an den Empfänger übertragen werden. Denkbar ist auch, dass jede der Sensoreinheiten 30 direkt an die Sendeeinheit 50 angebunden ist.Furthermore, a transmitting unit 50 shown here in the form of a coil arrangement, which is adapted to measured values, in particular of the evaluation device 40 to which it is connected, contactless to a recipient 60 transferred to. In the case without evaluation device - as in 4 The measured values can be shown, for example, by one of the sensor units, to which measured values of the other sensor units are transmitted, via the transmitting unit 50 be transmitted to the receiver. It is also conceivable that each of the sensor units 30 directly to the transmitting unit 50 is connected.

Der Empfänger kann in einem Gerät, beispielsweise in einem Arbeitsgerät, vorgesehen sein, das die Welle 90 umfasst. An den Empfänger 60 kann dann eine geeignete Verarbeitungseinheit bzw. Recheneinheit angebunden sein, um die empfangen Messwerte beispielsweise zu demodulieren, falls nötig.The receiver can be provided in a device, for example in a working device, which is the shaft 90 includes. To the receiver 60 A suitable processing unit or arithmetic unit can then be connected in order to demodulate the received measured values, for example, if necessary.

In 6 ist eine Welle zur Veranschaulichung des Funktionsprinzips im Hinblick auf eine mögliche Kalibrierung und eine Auswertung bei einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung für den Fall mehrere Sensoreinheiten dargestellt. Für eine allgemeine Anwendung sei hier als Beispiel eine Welle betrachtet, die an zwei Stellen gelagert ist. Dabei kann es sich beispielsweise um die Welle 90 gemäß 4 bzw. 5 handeln.In 6 is a shaft for illustrating the principle of operation with regard to a possible calibration and evaluation in a sensor arrangement according to the invention for the case of multiple sensor units shown. For a general application, consider as an example a shaft which is supported in two places. This may be, for example, the shaft 90 according to 4 or. 5 act.

Durch eine solche Lagerung, hier an Lagerstellen b und c, wird in Längsrichtung ein Drehmoment geführt (im oberen Bild allgemein mit M bezeichnet), welches nach einem Freischneiden der Welle (entsprechend technischer Mechanik) über einen Doppelpfeil (entsprechend der sog. rechte Hand-Regel) eingezeichnet ist. Im oberen Bild soll der Fall einer Querkraft F_a betrachtet werden, welche senkrecht auf die Welle wirkt. Dies führt zu entsprechenden Gegenkräften (und ggf. Gegendrehmomenten), die durch die Lagerkräfte F_b und F_c eingezeichnet sind, wobei immer gilt, dass die Summe äußerer Kräfte (und Drehmomente) Null ergibt.By such a bearing, here at bearings b and c, a torque is guided in the longitudinal direction (generally designated M in the upper picture), which after a free cutting of the shaft (corresponding to technical mechanics) via a double arrow (corresponding to the so-called. Right Hand- Rule) is located. In the picture above is the case of a lateral force F _a are considered, which acts perpendicular to the shaft. This leads to corresponding counter-forces (and possibly counter-torques) caused by the bearing forces F _b and F _c are drawn, it is always true that the sum of external forces (and torques) is zero.

Schneidet man nun an beliebiger Stelle die Welle (z.B. in der Mitte) frei, so kann man bei punktueller Betrachtung die resultierenden Kräfte und Drehmomente in diesem Schnitt (in den unteren beiden Bildern gezeigt) eindeutig mit jeweils drei Größen F_x , F_y und F_z , sowie M_x , M_y und M_z definieren. Dabei stehen die Indizes für zueinander orthogonale Richtungen. Für eine Drehmomentmessung werden im Allgemeinen die Kreisscheibe des Schnittes und eine entsprechende Sensoranordnung an dessen Umfang, wie beispielsweise in 4 oder 5 gezeigt, betrachtet.If one cuts the wave (eg in the middle) freely at any point, then one can see the resulting forces and torques in this section (shown in the two pictures below) unambiguously, each with three sizes F _x . F _y and F _z , such as M _x . M _y and M _z define. The indices stand for mutually orthogonal directions. For a torque measurement are generally the circular disk of the cut and a corresponding sensor arrangement at the Scope, such as in 4 or 5 shown, considered.

Hierbei stellt im Allgemeinen M_z , also das Drehmoment in Richtung der Achse der Welle, eine Wunschgröße dar, d.h. mit der Sensoranordnung sollen Messwerte für ein Drehmoment in Richtung der Achse der Welle (gemäß der oben erläuterten Darstellung von Drehmomenten) ermittelt werden. Alle anderen Größen bzw. Messwerte können sich als Störgrößen darstellen, sofern die Sensoreinheiten zur Messung des Drehmomentes diese nicht ausblenden.This generally represents M _z , That is, the torque in the direction of the axis of the shaft, a desired size, ie with the sensor assembly measured values for a torque in the direction of the axis of the shaft (according to the above-described representation of torques) are determined. All other quantities or measured values may be disturbing variables, provided that the sensor units for measuring the torque do not hide them.

Im Weiteren werden mehrere Sensoreinheiten zur Messung der Dehnung (oder des Drucks bzw. der Kraft) am beschriebenen Umfang bzw. Außenring betrachtet (vgl. hierzu auch 4). Betrachtet man zuerst einen linearen, unabhängigen Zusammenhang zwischen dem Messwert S_n (n=[1..N]) einer Sensoreinheit n (von insgesamt N Sensoreinheiten) und den möglichen Einflussgrößen F_i (z.B. i=‚x‘,'y','z') und M_j (z.B. j=‚x‘,'y','z') auf eine Welle, mit k=i+j, so kann man den Zusammenhang als Vektor-Matrix-Multiplikation darstellen: $s = [\begin{matrix} s 1 \\ s 2 \\ ⋮ \\ s n \end{matrix}] = [\begin{matrix} a 11 & a 12 & \dots & a 1 k \\ a 21 & a 22 & \dots & a 2 k \\ ⋮ & ⋮ & ⋱ & ⋮ \\ a n 1 & a n 2 & \dots & a n k \end{matrix}] [\begin{matrix} F x \\ F y \\ F z \\ M x \\ M y \\ M z \\ ⋮ \end{matrix}] = A w = A [\begin{matrix} w 1 \\ w 2 \\ ⋮ \\ w k \end{matrix}],$

wobei s den Vektor aller Messsignale (ohne Störung), A die Matrix aller Gewichtungsfaktoren a_ij und w den Vektor aller denkbaren Wunsch- und Störgrößen darstellen.In the following, several sensor units for measuring the elongation (or the pressure or the force) on the described circumference or outer ring are considered (cf. 4 ). If one first considers a linear, independent relationship between the measured value S _n (n = [1..N]) of a sensor unit n (out of a total of N sensor units) and the possible influencing variables F _i (eg i =, x ',' y ', 'z') and M _j (eg j =, x ',' y ',' z ') on a wave, with k = i + j, we can show the relationship as a vector-matrix multiplication:

s = [\begin{matrix} s 1 \\ s 2 \\ ⋮ \\ s n \end{matrix}] = [\begin{matrix} a 11 & a 12 & \dots & a 1 k \\ a 21 & a 22 & \dots & a 2 k \\ ⋮ & ⋮ & ⋱ & ⋮ \\ a n 1 & a n 2 & \dots & a n k \end{matrix}] [\begin{matrix} F x \\ F y \\ F z \\ M x \\ M y \\ M z \\ ⋮ \end{matrix}] = A w = A [\begin{matrix} w 1 \\ w 2 \\ ⋮ \\ w k \end{matrix}] .

where s represents the vector of all measurement signals (without interference), A the matrix of all weighting factors a _ij and w the vector of all conceivable desired and disturbance variables.

Mittels Kalibrierung kann man den Zusammenhang (d.h. die Gewichtungsfaktoren a_ij ) zwischen den einzelnen Größen herausfinden, indem man alle Komponenten des Vektors w zu Null setzt und dann einzeln durch die Komponenten geht, diese mit einer definierten Größe anregt und die Sensorwerte (d.h. den Vektor s) ermittelt. Hierbei gilt: a_ij=s_i/w_j. Im Allgemeinen ist diese Wunsch-Kalibrierung nicht möglich, da isolierte Größen, insbesondere Mess- und Störgrößen schwierig zu erhalten sind. Weiterhin ist z.B. nur der Wunsch-Messwert M_z interessant, so dass die entsprechenden Zusammenhänge näher betrachtet werden.By means of calibration one can determine the relationship (ie the weighting factors a _ij ) between the individual quantities by setting all the components of the vector w to zero and then going through the components individually, exciting them with a defined size and determining the sensor values (ie the vector s). Here: a _ij = s _i / w _j . In general, this desired calibration is not possible because isolated variables, in particular measurement and disturbance variables are difficult to obtain. Furthermore, for example, only the desired measured value M _z interesting, so that the corresponding relationships are considered in more detail.

Auf jedem Messwert r_i wird weiterhin eine Störung e_i angenommen, so dass sich mit dem ungestörten Signal s_i das gestörte Messsignal durch Überlagerung zu r_i=s_i+e_i ergibt.On every reading _i will continue to be a disorder e _i assumed, so that with the undisturbed signal s _i the disturbed measurement signal by superposition results in r _i = s _i + e _i .

Zusammenfassend kann man schreiben: $r = [\begin{matrix} r 1 \\ r 2 \\ ⋮ \\ r_{n} \end{matrix}] = [\begin{matrix} a_{11} & a_{12} & \dots & a_{1 k} \\ a_{21} & a_{22} & \dots & a_{2 k} \\ ⋮ & ⋮ & ⋱ & ⋮ \\ a_{n 1} & a_{n 2} & \dots & a_{n k} \end{matrix}] [\begin{matrix} F_{x} \\ F_{y} \\ F_{z} \\ M_{x} \\ M_{y} \\ M_{z} \\ ⋮ \end{matrix}] + [\begin{matrix} e_{1} \\ e_{2} \\ ⋮ \\ e_{n} \end{matrix}] = A w + e$

In summary, one can write:

r = [\begin{matrix} r 1 \\ r 2 \\ ⋮ \\ r_{n} \end{matrix}] = [\begin{matrix} a_{11} & a_{12} & \dots & a_{1 k} \\ a_{21} & a_{22} & \dots & a_{2 k} \\ ⋮ & ⋮ & ⋱ & ⋮ \\ a_{n 1} & a_{n 2} & \dots & a_{n k} \end{matrix}] [\begin{matrix} F_{x} \\ F_{y} \\ F_{z} \\ M_{x} \\ M_{y} \\ M_{z} \\ ⋮ \end{matrix}] + [\begin{matrix} e_{1} \\ e_{2} \\ ⋮ \\ e_{n} \end{matrix}] = A w + e

In einer ersten möglichen Lösung, der sog. „Zero-Forcing“-Lösung bzw. Orthogonalisierung, werden nun alle Empfangswerte (bzw. Messwerte) des Vektors r durch einen Vektor f derart gewichtet, dass der gewünschte Messwert (d.h. ein bestimmtes Element w_x des Vektors w) übrig bleibt, was auf folgende Orthongonalitätsforderung führt: ${\hat{w}}_{k} = f^{T}_{r} \overset{!}{= w_{x} .}$

In a first possible solution, the so-called "zero-forcing" solution or orthogonalization, all received values (or measured values) of the vector r are weighted by a vector f such that the desired measured value (ie a specific element w _x of the vector w ), which results in the following orthogonality requirement:

{\hat{w}}_{k} = f^{T}_{r} \overset{!}{= w_{x},}

Somit reicht es aus, wenn man einen Vektor f so auswählt, dass dieser orthogonal zu allen Spalten der Matrix A ist, außer derjenigen, welche das Wunschelement w_x gewichtet. Zusätzlich wird der Vektor f so normiert, dass sich keine Skalierung ergibt.Thus, it suffices to select a vector f such that it is orthogonal to all columns of the matrix A, except those which are the desired element w _x weighted. In addition, the vector f is normalized such that no scaling results.

In einer weiteren möglichen Lösung kann zur Minimierung des Restfehlers die Wiener-Hopf-Lösung genutzt werden, welche keine Orthogonalisierung vornimmt, sondern den Gesamtfehler aus Störung e_i und übergekoppelter Nicht-Wunschsignale w_y (d.h. für alle y≠x) minimiert. Hierdurch kann man die Signalqualität im Vergleich zur Orthogonalisierung nochmals verbessern, sofern man die entsprechenden Signalparameter (insbesondere Leistung und Mittelwert der Signale) kennt oder hinreichten genau abschätzt. Die Lösung ergibt sich dabei zu: $f = Φ_{r r}^{- 1} φ_{r x},$

wobei

Φ_{r r}^{- 1}

die Inverse der Korrelationsmatrix Φ_rr des Prozesses r darstellt, welche als Komponenten [Φ_rr]_ij=E{r_ir_j} die Erwartungswerte unterschiedlicher Empfangswerte r_i und r_j enthält. Weiterhin stellt φ_rx den Vektor bzw. Spaltenvektor der Kreuzkorrelierten der Prozesse r (als Vektor) und Wunschelement w_x (als Skalar) dar, welcher die Elemente [φ_rx]_ij=E{r_iw_x} enthält.In another possible solution, to minimize the residual error, the Wiener-Hopf solution can be used, which does not orthogonalize, but the total error from disturbance e _i and over-coupled non-desired signals w _y (ie for all y ≠ x) minimized. As a result, one can improve the signal quality compared to the orthogonalization again, if one knows the appropriate signal parameters (in particular power and average of the signals) or hinreichen sufficient estimates. The solution results in:

f = Φ_{r r}^{- 1} φ_{r x} .

in which

Φ_{r r}^{- 1}

the inverse of the correlation matrix Φ _rr of the process r, which as components [Φ _rr ] _ij = E {r _i r _j } the expected values of different reception values _i and r _j contains. Furthermore, φ _{rx represents} the vector or column vector of the cross-correlated processes r (as vector) and desired element w _x (as a scalar), which contains the elements [φ _rx ] _ij = E {r _i w _x }.

Auf diese Weise kann also aus den Messwerten der mehreren Sensoreinheiten ein Messwert für beispielsweise eine gewünschte Richtung erhalten werden, der deutlich genaue ist, als ein Messwert einer einzelnen Sensoreinheit.In this way, it is therefore possible to obtain from the measured values of the plurality of sensor units a measured value for, for example, a desired direction, which is clearly accurate, than a measured value of a single sensor unit.

In 7 ist ein erfindungsgemäßes Arbeitsgerät 100 in einer bevorzugten Ausführungsform, hier beispielhaft in Form eines mobilen Schraubgeräts, insbesondere eines Mittelgriffschraubers, dargestellt. In 7 is an inventive implement 100 in a preferred embodiment, shown here by way of example in the form of a mobile screwing device, in particular a center grip screwdriver.

Der Mittelgriffschrauber 100 weist ein Gehäuse 140, einen Handgriff 141, der in das Gehäuse integriert sein kann, einen Montagekopf 120, einen Akku 150 sowie eine Betätigungstaste 145 zum Betätigen der Schraubfunktion des Mittelgriffschraubers 100 auf. In den Montagekopf 120 kann - je nach Ausbildung des Montagekopfes - beispielsweise ein Bit oder direkt eine Schraube eingesetzt werden. Der Montagekopf 120 kann hier mittels eines Elektromotors 121 über eine Welle 90 als mechanisches Element angetrieben werden. Bei der Welle 90 kann es sich um eine in Bezug auf die 4 und 5 beschriebene Welle handeln.The center grip wrench 100 has a housing 140 , a handle 141 , which can be integrated into the housing, a mounting head 120 , a battery 150 and an operation button 145 for actuating the screw function of the center grip wrench 100 on. In the mounting head 120 can - depending on the design of the mounting head - for example, a bit or directly a screw can be used. The mounting head 120 can here by means of an electric motor 121 over a wave 90 be driven as a mechanical element. At the wave 90 it may be one in relation to the 4 and 5 described wave act.

Weiterhin ist eine Steuereinheit 110 vorgesehen, auf der beispielsweise ein Anwendungsprogramm hinterlegt ist und die die nötige Elektronik zum Betrieb des Mittelgriffschraubers 100 aufweist, insbesondere auch zur Ansteuerung des Elektromotors 121. Bei dem Mittelgriffschrauber 100 kann es sich insbesondere um einen sog. messenden Schrauber handeln, d.h. es können beispielsweise Drehmomente bzw. Anzugsdrehmomente vorgegeben und überwacht, überprüft und/oder mitgeloggt werden.Furthermore, a control unit 110 provided on the example, an application program is deposited and the necessary electronics for the operation of the Mittelgriffschraubers 100 has, in particular also for controlling the electric motor 121 , In the center handle wrench 100 in particular, it can be a so-called measuring screwdriver, ie, for example, torques or tightening torques can be predetermined and monitored, checked and / or logged.

Hierzu ist eine Sensoranordnung 10, wie sie beispielsweise in Bezug auf die 1 und 4 näher erläutert wurde, auf die Welle 90 aufgebracht. Zudem ist ein Empfänger 60 vorgesehen, der wie in 5 gezeigt, ausgebildet sein und an die Steuereinheit 110 angebunden sein kann. Auf diese Weise können Drehmomente auf die Welle 90 und damit auch Anzugsdrehmomente des Mittelgriffschraubers 100 erfasst bzw. ermittelt werden.For this purpose, a sensor arrangement 10 as for example in relation to the 1 and 4 was explained in more detail on the wave 90 applied. There is also a receiver 60 provided, as in 5 shown, be formed and to the control unit 110 can be tied. In this way, torques can be applied to the shaft 90 and thus also tightening torques of the center grip wrench 100 be detected or determined.

In 8 ist ein erfindungsgemäßes Arbeitsgerät 200 in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, hier beispielhaft in Form eines mobilen Blindnietsetzgeräts, insbesondere eines Mittelgriffnietgeräts, dargestellt.In 8th is an inventive implement 200 in a further preferred embodiment, shown here by way of example in the form of a mobile Blindnietsetzgeräts, in particular a Mittelgriffnietgeräts.

Das Blindnietsetzgerät 200 weist ein Gehäuse 240, einen Handgriff 241, einen Montagekopf bzw. ein Mundstück 220, einen Akku 250 sowie eine Betätigungstaste 245 zum Betätigen der Nietfunktion des Blindnietsetzgeräts 200 auf. Der Montagekopf 220 kann hier mittels eines elektrischen Antriebs 221 als (elektrische) Komponente angetrieben werden. Dabei ist ein Zugstab 91 als mechanisches Element vorgesehen, um Blindniete zu setzen.The blind riveting tool 200 has a housing 240 , a handle 241 , a mounting head or a mouthpiece 220 , a battery 250 and an operation button 245 for actuating the riveting function of the blind rivet setting device 200 on. The mounting head 220 can here by means of an electric drive 221 be driven as (electrical) component. Here is a tie rod 91 provided as a mechanical element to set blind rivets.

Weiterhin ist eine Steuereinheit 210 vorgesehen, auf der beispielsweise ein Anwendungsprogramm hinterlegt ist und das die nötige Elektronik, ggf. auch ein Display, zum Betrieb des Blindnietsetzgeräts 200 aufweist. Bei dem Blindnietsetzgeräts 200 kann es sich insbesondere um ein sog. messendes Nietgerät handeln, d.h. es können beispielsweise Kräfte, die auf den Zugstab und damit auf einen Dorn des Niets bzw. den Niet wirken, vorgegeben und überwacht, überprüft und/oder mitgeloggt werden.Furthermore, a control unit 210 provided on the example, an application program is deposited and that the necessary electronics, possibly also a display, for the operation of Blindnietsetzgeräts 200 having. In the Blindnietsetzgeräts 200 in particular, it may be a so-called measuring riveting tool, ie, for example, forces which act on the tension rod and thus on a mandrel of the rivet or the rivet can be predefined and monitored, checked and / or logged.

Hierzu ist eine Sensoranordnung 10, wie sie beispielsweise in Bezug auf die 1 und 4 näher erläutert wurde, auf den Zugstab 91 aufgebracht. Zudem ist ein Empfänger 60 vorgesehen, der wie in 5 gezeigt, ausgebildet sein und an die Steuereinheit 210 angebunden sein kann. Auf diese Weise können Kräfte auf den Zugstab 91 erfasst bzw. ermittelt werden.For this purpose, a sensor arrangement 10 as for example in relation to the 1 and 4 was explained in more detail on the pull rod 91 applied. There is also a receiver 60 provided, as in 5 shown, be formed and to the control unit 210 can be tied. In this way forces can be applied to the tension rod 91 be detected or determined.

Denkbar ist, dass auch noch ein Wegsensor vorgesehen ist, mit dem beispielsweise auch ein von dem Dorn während des Nietvorgangs zurückgelegter Weg erfasst werden kann.It is conceivable that a displacement sensor is also provided with which, for example, a path traveled by the mandrel during the riveting operation can also be detected.

In 9 ist ein erfindungsgemäßes Arbeitsgerät 300 in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, hier beispielhaft in Form eines mobilen Schraubgeräts, insbesondere eines Winkelschraubers, dargestellt.In 9 is an inventive implement 300 in a further preferred embodiment, shown here by way of example in the form of a mobile screwing device, in particular an angle wrench.

Der Winkelschrauber 300 weist ein Gehäuse 340, zwei Handgriffe 341 und 342, einen Montagekopf 320, einen Akku 350 sowie eine Betätigungstaste 345 zum Betätigen der Schraubfunktion des Winkelschraubers 300 auf. In dem Montagekopf 320 kann - je nach Ausbildung des Montagekopfes - beispielsweise ein Bit oder direkt eine Schraube eingesetzt werden. Der Montagekopf 320 kann hier mittels eines Elektromotors 321 und einer Welle 90 als mechanisches Element angetrieben werden.The angle wrench 300 has a housing 340 , two handles 341 and 342 , a mounting head 320 , a battery 350 and an operation button 345 for actuating the screwdriving function of the angle wrench 300 on. In the mounting head 320 can - depending on the design of the mounting head - for example, a bit or directly a screw can be used. The mounting head 320 can here by means of an electric motor 321 and a wave 90 be driven as a mechanical element.

Weiterhin ist eine Steuereinheit 310 vorgesehen, auf der beispielsweise ein Anwendungsprogramm hinterlegt ist und die die nötige Elektronik zum Betrieb des Winkelschraubers 300 aufweist. Bei dem Winkelschrauber 300 kann es sich insbesondere um einen sog. messenden Schrauber handeln, d.h. es können beispielsweise Drehmomente bzw. Anzugsdrehmomente vorgegeben und überwacht, überprüft und/oder mitgeloggt werden.Furthermore, a control unit 310 provided on the example, an application program is stored and the necessary electronics for the operation of the angle wrench 300 having. At the angle wrench 300 in particular, it can be a so-called measuring screwdriver, ie, for example, torques or tightening torques can be predetermined and monitored, checked and / or logged.

Hierzu ist eine Sensoranordnung 10, wie sie beispielsweise in Bezug auf die 1 und 4 näher erläutert wurde, auf die Welle 90 aufgebracht. Zudem ist ein Empfänger 60 vorgesehen, der wie in 5 gezeigt, ausgebildet sein und an die Steuereinheit 310 angebunden sein kann. Auf diese Weise können Drehmomente auf die Welle 90 und damit auch Anzugsdrehmomente des Winkelschraubers 300 erfasst bzw. ermittelt werden.For this purpose, a sensor arrangement 10 as for example in relation to the 1 and 4 was explained in more detail on the wave 90 applied. There is also a receiver 60 provided, as in 5 shown, be formed and to the control unit 310 can be tied. In this way, torques can be applied to the shaft 90 and thus also tightening torques of the angle wrench 300 be detected or determined.

Claims

Sensor arrangement (10, 10 ', 10 ") for determining a torque (M) and / or a force on a mechanical element (90, 91), with a carrier material (20) which is arranged on the mechanical element (90 , 91), wherein on the carrier material (20) at least one sensor unit (30, 30 ', 31) is arranged, which has a stretchable and / or compressible waveguide (36) and for determining an expansion and / or compression of the Waveguide (36) by means of transit time measurement of electromagnetic waves through the waveguide (36) is arranged, and wherein the sensor arrangement (10, 10 ', 10 ") is arranged for transmitting measured values determined by the sensor arrangement to a receiver (60).

Sensor arrangement (10, 10 ') according to Claim 1 wherein at least one sensor unit (30) has a transmitting and receiving unit (31) at one end of the waveguide (36) and a reflector (32) at the other end of the waveguide (36), the sensor unit (30) being arranged thereto to perform the transit time measurement by measuring a reflection of the electromagnetic waves.

Sensor arrangement after Claim 1 or 2 wherein at least one sensor unit (30 ') has a transmitting unit (33) at one end of the waveguide (36) and a receiving unit (34) at the other end of the waveguide (36), the sensor unit (30') being adapted to To perform the transit time measurement by measuring a transmission of the electromagnetic waves.

Sensor arrangement (10, 10 ', 10 ") according to one of the preceding claims, wherein a plurality of sensor units (30, 30', 31) are arranged on the carrier material (20).

Sensor arrangement (10, 10 ', 10 ") after Claim 4 in which at least two of the sensor units (30, 30 ', 31) are arranged in directions (F _x , F _y ) different from each other for determining an expansion and / or a compression.

Sensor arrangement (10, 10 ', 10 ") after Claim 4 or 5 wherein one or more evaluation devices (40) are arranged on the carrier material (20), wherein each of the sensor units (30) is connected to at least one of the evaluation devices (40) and each evaluation device is connected to at least two of the sensor units (30), and wherein each the evaluation devices (40) are set up to record measured values of the connected sensor units (30) and to determine therefrom measured values of a torque (M) and / or a force in at least one direction.

Sensor arrangement (10, 10 ', 10 ") according to one of Claims 4 to 6 , wherein the carrier material (20) is strip-shaped, in particular designed as an endless belt, and wherein the sensor units (30) are arranged in particular in one or more rows on the carrier material (20).

Sensor arrangement (10 ") according to one of the preceding claims, further comprising a transmission unit (50) for contactless transmission of the measured values determined by the sensor arrangement (10) to the receiver (60), which is arranged on the carrier material or external to the carrier material (20 ) and adapted to be mounted on the mechanical element (90, 91).

Implement (100, 200, 300) having a mechanical element (90, 91) on which a torque (M) and / or a force acts during use of the implement (100, 200, 300), and a receiver (60 ), wherein a sensor arrangement (10) according to any one of the preceding claims on the mechanical element (90, 91) is arranged.

Work implement (100, 200, 300) after Claim 9 , which is designed as a screwdriver or riveting tool.

Method for determining a torque (M) and / or a force on a mechanical element (90, 91), wherein a carrier material (20) on which at least one sensor unit (30, 30 ', 31) is arranged with a waveguide (36) is on the mechanical element (90,91) is mounted, wherein by means of transit time measurement of electromagnetic waves through the waveguide (36) an expansion and / or compression of the waveguide (36) and thus of the mechanical element (90, 91) is determined, and wherein determined measured values are transmitted to a receiver (60).

Method according to Claim 11 in which a carrier material (20), on which a plurality of sensor units (30, 30 ', 31) are arranged, is mounted on the mechanical element (90, 91).

Method according to Claim 12 , wherein from the measured values detected by means of the sensor units (30, 30 ', 31) by means of one or more evaluation units (40) arranged on the carrier material (20), the processed measured values are determined and transmitted to the receiver (60), or wherein the measured values acquired by the sensor units (30, 30 ', 31) are first transmitted to the receiver and then the processed measured values are determined therefrom by means of one or more external evaluation units.

Method according to one of Claims 11 to 13 , wherein a sensor arrangement (10, 10 ', 10 ") according to one of Claims 1 to 8th is used.

Method according to Claim 12 , that at a working device (100, 200, 300) after Claim 9 or 10 is carried out.