DE102019120468A1 - Arrangement for measuring a force or a moment and method for testing the arrangement - Google Patents

Arrangement for measuring a force or a moment and method for testing the arrangement Download PDF

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DE102019120468A1 DE102019120468.2A DE102019120468A DE102019120468A1 DE 102019120468 A1 DE102019120468 A1 DE 102019120468A1 DE 102019120468 A DE102019120468 A DE 102019120468A DE 102019120468 A1 DE102019120468 A1 DE 102019120468A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen einer Anordnung zum Messen einer Kraft und/oder eines Momentes (Mt) an einem sich in einer Achse (03) erstreckenden Maschinenelement (01), wobei das Messen unter Nutzung des invers-magnetostriktiven Effektes erfolgt. Das Maschinenelement (01) weist mindestens zwei sich umfänglich um die Achse (03) herum erstreckende Magnetisierungsbereiche (04) auf. Die Anordnung umfasst mindestens vier Magnetfeldsensoren (06) zum Messen einer axialen Komponente eines durch die Magnetisierung sowie durch die Kraft bzw. durch das Moment (Mt) bewirkten Magnetfeldes. Es gibt mindestens zwei Kombinationen von jeweils mindestens zwei der Magnetfeldsensoren (06), die jeweils zur Messung der Kraft bzw. des Momentes (Mt) hinreichend sind. Verfahrensgemäß werden ein erster Korrekturfaktor zur Kalibrierung einer ersten der Kombinationen und ein zweiter Korrekturfaktor zur Kalibrierung einer zweiten der Kombinationen bestimmt. Es wird ein erster Messwert der Kraft bzw. des Momentes (Mt) mit der ersten Kombination bestimmt. Auf den ersten Messwert wird der erste Korrekturfaktor angewendet, um einen ersten korrigierten Messwert zu erhalten. Weiterhin wird ein zweiter Messwert der Kraft bzw. des Momentes (Mt) mit der zweiten Kombination bestimmt. Auf den zweiten Messwert wird der zweite Korrekturfaktor angewendet, um einen zweiten korrigierten Messwert zu erhalten. Erfindungsgemäß werden der erste korrigierte Messwert und der zweite korrigierte Messwert verglichen. Im Weiteren betrifft die Erfindung eine Anordnung zum Messen einer Kraft und/oder eines Momentes (Mt).The invention relates to a method for testing an arrangement for measuring a force and / or a moment (Mt) on a machine element (01) extending in an axis (03), the measurement taking place using the inverse magnetostrictive effect. The machine element (01) has at least two magnetization areas (04) extending circumferentially around the axis (03). The arrangement comprises at least four magnetic field sensors (06) for measuring an axial component of a magnetic field caused by the magnetization and by the force or by the moment (Mt). There are at least two combinations of at least two of the magnetic field sensors (06) each, each of which is sufficient to measure the force or the moment (Mt). According to the method, a first correction factor for calibrating a first one of the combinations and a second correction factor for calibrating a second one of the combinations are determined. A first measured value of the force or the moment (Mt) is determined with the first combination. The first correction factor is applied to the first measured value in order to obtain a first corrected measured value. Furthermore, a second measured value of the force or the moment (Mt) is determined with the second combination. The second correction factor is applied to the second measured value in order to obtain a second corrected measured value. According to the invention, the first corrected measured value and the second corrected measured value are compared. The invention also relates to an arrangement for measuring a force and / or a moment (Mt).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Prüfen einer Anordnung zum Messen einer Kraft und/oder eines Momentes an einem sich in einer Achse erstreckenden Maschinenelement, wobei das Messen der Kraft bzw. des Momentes unter Nutzung des invers-magnetostriktiven Effektes erfolgt. Das Maschinenelement weist mindestens zwei sich umfänglich um die Achse herum erstreckende Magnetisierungsbereiche auf, welche einen Primärsensor für die Messung bilden. Die Anordnung umfasst mindestens vier Magnetfeldsensoren als Sekundärsensoren. Das Verfahren erlaubt das Erkennen einer Fehlfunktion der Anordnung. Im Weiteren betrifft die Erfindung eine Anordnung zum Messen einer Kraft und/oder eines Momentes an einem Maschinenelement.The present invention relates initially to a method for testing an arrangement for measuring a force and / or a moment on a machine element extending in an axis, the force or moment being measured using the inverse magnetostrictive effect. The machine element has at least two magnetization areas extending circumferentially around the axis, which form a primary sensor for the measurement. The arrangement comprises at least four magnetic field sensors as secondary sensors. The method allows a malfunction of the arrangement to be identified. The invention also relates to an arrangement for measuring a force and / or a moment on a machine element.

Die US 6,490,934 B2 lehrt einen magnetoelastischen Drehmomentsensor zur Messung eines Drehmomentes, welches auf ein Element mit einem ferromagnetischen, magnetostriktiven und magnetoelastisch aktiven Bereich wirkt. Dieser Bereich ist in einem Messwandler ausgebildet, der als zylindrische Hülse beispielsweise auf einer Welle sitzt. Der Drehmomentsensor steht dem Messwandler gegenüber.The US 6,490,934 B2 teaches a magnetoelastic torque sensor for measuring a torque which acts on an element with a ferromagnetic, magnetostrictive and magnetoelastically active area. This area is formed in a transducer that sits as a cylindrical sleeve, for example on a shaft. The torque sensor faces the transducer.

Aus der EP 0 803 053 B1 ist ein Drehmomentsensor bekannt, der einen magnetoelastischen Messwandler umfasst. Der Messwandler sitzt als zylindrische Hülse auf einer Welle.From the EP 0 803 053 B1 a torque sensor is known which comprises a magnetoelastic transducer. The transducer sits on a shaft as a cylindrical sleeve.

Die US 8,893,562 B2 zeigt ein Verfahren zum Erkennen eines magnetischen Rauschens bei einem magnetoelastischen Drehmomentsensor. Der Drehmomentsensor umfasst einen Drehmomentwandler mit gegensätzlich polarisierten Magnetisierungen und mehrere Magnetfeldsensoren, zwischen denen umgeschaltet werden kann.The US 8,893,562 B2 Fig. 10 shows a method of detecting magnetic noise in a magnetoelastic torque sensor. The torque sensor comprises a torque converter with oppositely polarized magnetizations and several magnetic field sensors, between which it can be switched.

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

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

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

Die US 2004/0154412 A1 zeigt einen Sensor zum Messen divergierender Magnetfelder, welche aus einer magnetoelastischen Welle austreten. Die Welle weist zwei Magnetisierungsbereiche auf, denen jeweils zwei Spulen zum Messen der Magnetfelder zugeordnet sind.The US 2004/0154412 A1 shows a sensor for measuring diverging magnetic fields emerging from a magnetoelastic wave. The shaft has two magnetization areas, each of which is assigned two coils for measuring the magnetic fields.

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

Aus der US 9,151,686 B2 ist ein magnetoelastischer Drehmomentsensor bekannt, welcher ein reduziertes Signalrauschen aufweisen soll. Der Drehmomentsensor umfasst eine Hohlwelle mit drei umfänglich magnetisierten Magnetisierungsbereichen, welche abwechselnde Polaritäten aufweisen. Gegenüber den Magnetisierungsbereichen sind bis zu acht Magnetfeldsensoren angeordnet.From the US 9,151,686 B2 a magnetoelastic torque sensor is known which is said to have a reduced signal noise. The torque sensor comprises a hollow shaft with three circumferentially magnetized magnetization areas which have alternating polarities. Up to eight magnetic field sensors are arranged opposite the magnetization areas.

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

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, Fehlfunktionen bei einer auf dem invers-magnetostriktiven Effekt beruhenden Messung von Kräften und/oder Momenten besser erkennen zu können, um beispielsweise höheren Anforderungen auf dem Gebiet der funktionalen Sicherheit gerecht werden zu können. Dabei sollen der störende Einfluss von statischen Störfeldern, wie das Erdmagnetfeld, und auch der störende Einfluss von dynamischen Störfeldern, wie das Störfeld eines benachbarten elektrischen Antriebes, erkennbar sein.Based on the prior art, the object of the present invention is to be able to better recognize malfunctions in a measurement of forces and / or moments based on the inverse magnetostrictive effect, in order to be able to meet higher requirements in the field of functional safety, for example. The disruptive influence of static interference fields, such as the earth's magnetic field, and also the disruptive influence of dynamic interference fields, such as the interference field of a neighboring electric drive, should be recognizable.

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

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Prüfen einer Anordnung, welche zum Messen einer Kraft und/oder eines Momentes an einem sich in einer Achse erstreckenden Maschinenelement ausgebildet ist. Mit dem Verfahren wird eine korrekte Funktion der Anordnung überwacht und es kann eine auftretende Fehlfunktion der Anordnung erkannt werden.The method according to the invention is used to test an arrangement which is designed to measure a force and / or a moment on a machine element extending in an axis. With the method, correct functioning of the arrangement is monitored and a malfunction of the arrangement that occurs can be recognized.

Die Kraft bzw. das Moment wirkt auf das Maschinenelement der Anordnung, wodurch es zu mechanischen Spannungen kommt und sich das Maschinenelement zumeist geringfügig verformt. Die Achse bildet bevorzugt eine Rotationsachse des Maschinenelementes. Die nachfolgend angegebenen Richtungen, nämlich die axiale Richtung, die radiale Richtung und die tangentiale bzw. umfängliche Richtung sind auf die genannte Achse bezogen. Die Anordnung ist bevorzugt zum Messen eines Momentes ausgebildet, welches in der Achse liegt, sodass es sich um ein Torsionsmoment handelt, durch welches das Maschinenelement belastet ist. Der Vektor des Momentes liegt in der Achse. Die Anordnung ist bevorzugt auch zum Messen einer Querkraft ausgebildet, welche senkrecht zur Achse ausgerichtet ist. Die Querkraft und die Achse liegen bevorzugt in einer Ebene.The force or the moment acts on the machine element of the arrangement, as a result of which mechanical stresses occur and the machine element is usually slightly deformed. The axis preferably forms an axis of rotation of the machine element. The directions given below, namely the axial direction, the radial direction and the tangential or circumferential direction, are related to said axis. The arrangement is preferably designed to measure a moment that lies in the axis, so that it is a torsional moment by which the machine element is loaded. The vector of the moment lies in the axis. The arrangement is preferably also designed for measuring a transverse force which is oriented perpendicular to the axis. The transverse force and the axis are preferably in one plane.

Das Maschinenelement weist mindestens zwei sich umfänglich um die Achse herum erstreckende Magnetisierungsbereiche für jeweils eine im Maschinenelement ausgebildete Magnetisierung auf. Es handelt sich somit um mindestens zwei die Achse umlaufende Magnetisierungsbereiche, d. h. um zirkuläre Magnetisierungsbereiche, wobei die Achse selbst bevorzugt nicht einen Teil der Magnetisierungsbereiche bildet. Die Magnetisierungsbereiche weisen bevorzugt ausschließlich eine tangentiale Ausrichtung in Bezug auf eine sich um die Achse herum erstreckende Oberfläche des Maschinenelementes auf. Die Magnetisierungsbereiche erstrecken sich bevorzugt jeweils entlang eines geschlossenen Pfades um die Achse herum, wobei die Magnetisierungsbereiche kurze Lücken aufweisen dürfen. Die Magnetisierungsbereiche weisen bevorzugt eine gleiche räumliche Ausdehnung auf und sind axial beabstandet. Besonders bevorzugt sind die Magnetisierungsbereiche in Form von Magnetisierungsspuren ausgebildet. Die Magnetisierungsbereiche bilden jeweils einen Primärsensor zur Bestimmung der Kraft bzw. des Momentes.The machine element has at least two magnetization areas extending circumferentially around the axis, each for a magnetization formed in the machine element. There are thus at least two magnetization areas that run around the axis, i. H. around circular magnetization areas, the axis itself preferably not forming part of the magnetization areas. The magnetization areas preferably only have a tangential alignment with respect to a surface of the machine element extending around the axis. The magnetization areas preferably each extend along a closed path around the axis, wherein the magnetization areas may have short gaps. The magnetization areas preferably have the same spatial extent and are axially spaced. The magnetization areas are particularly preferably designed in the form of magnetization tracks. The magnetization areas each form a primary sensor for determining the force or the moment.

Das Maschinenelement weist bevorzugt weiterhin magnetisch neutrale Bereiche auf, die jeweils axial zwischen den Magnetisierungsbereichen und/oder axial neben den Magnetisierungsbereichen des Maschinenelementes angeordnet sind. Das Maschinenelement besitzt bevorzugt mindestens einen der magnetisch neutralen Bereiche. Die magnetisch neutralen Bereiche weisen weder eine Permanentmagnetisierung auf, noch ist die Anordnung dazu ausgebildet, die magnetisch neutralen Bereiche temporär zu magnetisieren. Die magnetisch neutralen Bereiche sind bevorzugt nicht magnetisiert. Die magnetisch neutralen Bereiche sind bevorzugt jeweils in einem axialen Abschnitt des Maschinenelementes ausgebildet.The machine element preferably also has magnetically neutral areas which are each arranged axially between the magnetization areas and / or axially next to the magnetization areas of the machine element. The machine element preferably has at least one of the magnetically neutral areas. The magnetically neutral areas neither have permanent magnetization, nor is the arrangement designed to temporarily magnetize the magnetically neutral areas. The magnetically neutral areas are preferably not magnetized. The magnetically neutral areas are preferably each formed in an axial section of the machine element.

Die Anordnung umfasst weiterhin mindestens vier Magnetfeldsensoren, welche jeweils einen Sekundärsensor zur Bestimmung der Kraft bzw. des Momentes bilden. Die Primärsensoren, d. h. die Magnetisierungsbereiche dienen zur Wandlung der zu messenden Kraft bzw. des zu messenden Momentes in ein entsprechendes Magnetfeld, während die Sekundärsensoren die Wandlung dieses Magnetfeldes in elektrische Signale ermöglichen. Die Magnetfeldsensoren sind jeweils zur einzelnen Messung einer axial ausgerichteten Richtungskomponente eines durch die Magnetisierung sowie durch die Kraft und/oder durch das Moment bewirkten Magnetfeldes ausgebildet. Das genannte Magnetfeld tritt aufgrund des invers-magnetostriktiven Effektes auf. Somit beruht die mit der Anordnung mögliche Messung auf dem invers-magnetostriktiven Effekt.The arrangement further comprises at least four magnetic field sensors, each of which forms a secondary sensor for determining the force or the moment. The primary sensors, i.e. H. the magnetization areas are used to convert the force to be measured or the moment to be measured into a corresponding magnetic field, while the secondary sensors enable this magnetic field to be converted into electrical signals. The magnetic field sensors are each designed for the individual measurement of an axially aligned directional component of a magnetic field caused by the magnetization and by the force and / or by the moment. The mentioned magnetic field occurs due to the inverse magnetostrictive effect. Thus, the measurement possible with the arrangement is based on the inverse magnetostrictive effect.

Es gibt mindestens zwei unterschiedliche Kombinationen von jeweils mindestens zwei der Magnetfeldsensoren, wobei jede dieser Kombinationen zur Messung der Kraft oder des Momentes hinreichend ist. Somit sind die mindestens zwei Kombinationen hinsichtlich ihrer Eignung zur Messung der Messung derselben Kraft bzw. desselben Momentes redundant. Die Kombinationen sind im Sinne der Kombinatorik zu verstehen und stellen jeweils eine Auswahl von mindestens zwei der Magnetfeldsensoren dar, wobei die Kombinationen unterschiedlich viele der Magnetfeldsensoren umfassen können und eine der Kombinationen durch sämtliche der Magnetfeldsensoren gebildet sein kann. Es lassen sich mindestens zwei unterschiedliche Kombinationen aus den mindestens vier Magnetfeldsensoren auswählen, die jeweils dazu geeignet sind, die Kraft bzw. das Moment zu messen. Besonders bevorzugt gibt es mindestens drei der Kombinationen von jeweils mindestens zwei der Magnetfeldsensoren, wobei jede dieser Kombinationen zur Messung der Kraft oder des Momentes hinreichend ist.There are at least two different combinations of at least two of the magnetic field sensors, each of these combinations being sufficient for measuring the force or the moment. The at least two combinations are therefore redundant in terms of their suitability for measuring the measurement of the same force or the same moment. The combinations are to be understood in terms of combinatorics and each represent a selection of at least two of the magnetic field sensors, the combinations being able to include different numbers of the magnetic field sensors and one of the combinations being able to be formed by all of the magnetic field sensors. At least two different combinations can be selected from the at least four magnetic field sensors, each of which is suitable for measuring the force or the moment. Particularly preferably there are at least three of the combinations of at least two of the magnetic field sensors, each of these combinations being sufficient to measure the force or the moment.

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

In einem Schritt des Verfahrens wird ein erster Korrekturfaktor zur Kalibrierung einer ersten der Kombinationen der Magnetfeldsensoren bestimmt. Der erste Korrekturfaktor dient zur Korrektur eines Messwertes, welcher aus Messsignalen der einzelnen zu der ersten Kombination gehörenden Magnetfeldsensoren bestimmt wird. In one step of the method, a first correction factor for calibrating a first one of the combinations of magnetic field sensors is determined. The first correction factor is used to correct a measured value, which is determined from measurement signals from the individual magnetic field sensors belonging to the first combination.

In einem weiteren Schritt des Verfahrens wird ein zweiter Korrekturfaktor zur Kalibrierung einer zweiten der Kombinationen der Magnetfeldsensoren bestimmt. Der zweite Korrekturfaktor dient zur Korrektur eines Messwertes, welcher aus Messsignalen der einzelnen zu der zweiten Kombination gehörenden Magnetfeldsensoren bestimmt wird.In a further step of the method, a second correction factor for calibrating a second one of the combinations of magnetic field sensors is determined. The second correction factor is used to correct a measured value, which is determined from measurement signals from the individual magnetic field sensors belonging to the second combination.

In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt ein Bestimmen eines ersten Messwertes der Kraft bzw. des Momentes mit der ersten Kombination der Magnetfeldsensoren, während die Kraft bzw. das Moment wirkt. Der erste Messwert wird aus Messsignalen der einzelnen zu der ersten Kombination gehörenden Magnetfeldsensoren bestimmt.In a further step of the method according to the invention, a first measured value of the force or the moment is determined with the first combination of the magnetic field sensors while the force or the moment is acting. The first measured value is determined from measurement signals from the individual magnetic field sensors belonging to the first combination.

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

Das Bestimmen des ersten Messwertes und das Bestimmen des zweiten Messwertes erfolgen bevorzugt gleichzeitig oder zumindest innerhalb einer Zeitspanne, in welcher sich die Kraft bzw. das Moment nicht ändert. Die Messwerte repräsentieren qualitativ und quantitativ dieselbe Kraft bzw. dasselbe Moment. Die Messwerte können aufgrund von statischen und/oder dynamischen Störfeldern jeweils einen Fehler aufweisen.The determination of the first measured value and the determination of the second measured value preferably take place simultaneously or at least within a time span in which the force or the moment does not change. The measured values represent qualitatively and quantitatively the same force or the same moment. The measured values can each have an error due to static and / or dynamic interference fields.

Der erste Korrekturfaktor wird auf den ersten Messwert angewendet, um einen ersten korrigierten Messwert zu erhalten. Der zweie Korrekturfaktor wird auf den zweiten Messwert angewendet, um einen zweiten korrigierten Messwert zu erhalten.The first correction factor is applied to the first measured value in order to obtain a first corrected measured value. The second correction factor is applied to the second measured value in order to obtain a second corrected measured value.

Da die erste Kombination der Magnetfeldsensoren und die zweite Kombination der Magnetfeldsensoren jeweils zur Messung der Kraft bzw. des Momentes hinreichend sind, sind der erste korrigierte Messwert und der zweite korrigierte Messwert gleich, wenn die Anordnung fehlerfrei arbeitet. Erfindungsgemäß erfolgt ein Vergleichen des ersten korrigierten Messwertes mit dem zweiten korrigierten Messwert, sodass aus dem Ergebnis dieses Vergleiches auf eine fehlerfreie Funktion oder auf eine fehlerbehaftete Funktion der Anordnung geschlossen werden kann. Wird durch den Vergleich auf eine fehlerbehaftete Funktion der Anordnung geschlossen, so wird bevorzugt auch bestimmt, welcher der einzelnen Magnetfeldsensoren eine fehlerbehaftete Funktion aufweist.Since the first combination of the magnetic field sensors and the second combination of the magnetic field sensors are each sufficient for measuring the force or the moment, the first corrected measured value and the second corrected measured value are the same if the arrangement is working correctly. According to the invention, the first corrected measured value is compared with the second corrected measured value, so that an error-free function or an incorrect function of the arrangement can be concluded from the result of this comparison. If the comparison concludes that the arrangement is functioning incorrectly, it is preferably also determined which of the individual magnetic field sensors has an incorrect function.

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

Die mindestens zwei Magnetisierungsbereiche können permanent oder temporär magnetisiert sein. Bevorzugt sind die Magnetisierungsbereiche permanent magnetisiert, sodass die Magnetisierung durch eine Permanentmagnetisierung gebildet ist. Alternativ bevorzugt weist die Anordnung weiterhin mindestens einen Magneten zum Magnetisieren der Magnetisierungsbereiche auf, sodass die Magnetisierung der Magnetisierungsbereiche grundsätzlich temporär ist. Der mindestens eine Magnet kann durch einen Permanentmagneten oder bevorzugt durch einen Elektromagneten gebildet sein.The at least two magnetization areas can be magnetized permanently or temporarily. The magnetization areas are preferably permanently magnetized, so that the magnetization is formed by permanent magnetization. Alternatively, the arrangement also preferably has at least one magnet for magnetizing the magnetization areas, so that the magnetization of the magnetization areas is basically temporary. The at least one magnet can be formed by a permanent magnet or preferably by an electromagnet.

Die permanent bzw. temporär magnetisierten Magnetisierungsbereiche sind in einem von einer Kraft bzw. von einem Moment unbelasteten Zustand des Maschinenelementes nach außerhalb der Magnetisierungsbereiche bevorzugt magnetisch neutral, sodass kein technisch relevantes Magnetfeld außerhalb der Magnetisierungsbereiche messbar ist.The permanently or temporarily magnetized magnetization areas are preferably magnetically neutral outside the magnetization areas when the machine element is unloaded by a force or moment, so that no technically relevant magnetic field can be measured outside the magnetization areas.

Die Magnetisierungsbereiche stellen jeweils einen Teil des Volumens des Maschinenelementes dar. Die Magnetisierungsbereiche sind bevorzugt jeweils ringförmig ausgebildet, wobei die Achse des Maschinenelementes auch eine mittlere Achse der jeweiligen Ringform bildet. Besonders bevorzugt weisen die Magnetisierungsbereiche jeweils die Form eines zur Achse des Maschinenelementes koaxialen Hohlzylinders auf.The magnetization areas each represent part of the volume of the machine element. The magnetization areas are preferably each ring-shaped, the axis of the machine element also forming a central axis of the respective ring shape. The magnetization areas particularly preferably each have the shape of a hollow cylinder coaxial with the axis of the machine element.

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

Die Magnetisierungsbereiche sind bevorzugt axial beabstandet zueinander angeordnet, wobei zwischen zwei benachbarten der Magnetisierungsbereiche jeweils einer der magnetisch neutralen Bereiche angeordnet sein kann. Insofern mehr als zwei der Magnetisierungsbereiche vorhanden sind, weisen diese bevorzugt jeweils einen gleichen Abstand zueinander auf.The magnetization regions are preferably arranged axially spaced from one another, it being possible for one of the magnetically neutral regions to be arranged between two adjacent magnetization regions. If more than two of the magnetization areas are present, they are preferably each at the same distance from one another.

Axial benachbarte der sich umfänglich um die Achse herum erstreckenden Magnetisierungsbereiche weisen bevorzugt entgegengesetzte Polaritäten auf, d. h. sie besitzen einen entgegengesetzten Umlaufsinn.Axially adjacent ones of the magnetization areas extending circumferentially around the axis preferably have opposite polarities, i. H. they have an opposite sense of rotation.

Das Maschinenelement besteht zumindest im Magnetisierungsbereich aus einem magnetostriktiven bzw. magnetoelastischen Material. Bevorzugt besteht das Maschinenelement vollständig aus dem magnetostriktiven bzw. magnetoelastischen Material. Bevorzugt besteht das Maschinenelement aus einem Stahl.The machine element consists of a magnetostrictive or magnetoelastic material at least in the magnetization area. The machine element preferably consists entirely of the magnetostrictive or magnetoelastic material. The machine element preferably consists of a steel.

Das Maschinenelement weist bevorzugt die Form eines Prismas oder eines Zylinders auf, wobei das Prisma bzw. der Zylinder koaxial zu der Achse angeordnet ist. Das Prisma bzw. der Zylinder ist bevorzugt gerade. Bevorzugt weist das Maschinenelement die Form eines geraden Kreiszylinders auf, wobei der Kreiszylinder koaxial zu der Achse angeordnet ist. Bei besonderen Ausführungsformen ist das Prisma bzw. der Zylinder konisch ausgebildet. Das Prisma bzw. der Zylinder kann auch hohl sein. Besonders bevorzugt weist das Maschinenelement die Form eines geraden hohlen Kreiszylinders auf, wobei der hohle Kreiszylinder koaxial zu der Achse angeordnet ist.The machine element preferably has the shape of a prism or a cylinder, the prism or the cylinder being arranged coaxially to the axis. The prism or the cylinder is preferably straight. The machine element preferably has the shape of a straight circular cylinder, the circular cylinder being arranged coaxially to the axis. In particular embodiments, the prism or the cylinder is conical. The prism or the cylinder can also be hollow. The machine element particularly preferably has the shape of a straight, hollow circular cylinder, the hollow circular cylinder being arranged coaxially to the axis.

Das Maschinenelement ist bevorzugt durch eine Welle, durch eine Hohlwelle, durch eine Schaltgabel, durch einen Flansch oder durch einen Hohlflansch gebildet. Die Welle, die Schaltgabel bzw. der Flansch können für Belastungen durch unterschiedliche Kräfte und Momente ausgelegt sein und beispielsweise eine Komponente eines Sensortretlagers, eines Wankstabilisators oder eines Düngemittelstreuers sein. Grundsätzlich kann das Maschinenelement auch durch völlig andersartige Maschinenelementtypen gebildet sein.The machine element is preferably formed by a shaft, by a hollow shaft, by a shift fork, by a flange or by a hollow flange. The shaft, the shift fork or the flange can be designed for loads from different forces and moments and, for example, be a component of a sensor bottom bracket, a roll stabilizer or a fertilizer spreader. In principle, the machine element can also be formed by completely different types of machine element.

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

Die Magnetfeldsensoren weisen bevorzugt einen gleichen Abstand zur Achse des Maschinenelementes auf. Grundsätzlich können die Magnetfeldsensoren außerhalb des Maschinenelementes oder bevorzugt auch innerhalb eines Hohlraumes des Maschinenelementes angeordnet sein; beispielsweise wenn das Maschinenelement durch eine Hohlwelle oder durch einen Hohlflansch gebildet ist.The magnetic field sensors are preferably at the same distance from the axis of the machine element. In principle, the magnetic field sensors can be arranged outside the machine element or preferably also inside a cavity of the machine element; for example if the machine element is formed by a hollow shaft or by a hollow flange.

Die Magnetfeldsensoren weisen bevorzugt jeweils eine axiale Position wie einer der Magnetisierungsbereiche auf. Die Magnetfeldsensoren weisen bevorzugt jeweils eine axiale Position auf, die einer mittleren axialen Position einer der Magnetisierungsbereiche gleicht.The magnetic field sensors preferably each have an axial position like one of the magnetization areas. The magnetic field sensors preferably each have an axial position which is similar to a mean axial position of one of the magnetization areas.

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

Zumindest einer der Magnetisierungsbereiche weist bevorzugt die gleiche axiale Position wie mindestens zwei der Magnetfeldsensoren auf, sodass diesem Magnetisierungsbereich zwei der Magnetfeldsensoren zugeordnet sind. Diese beiden die gleiche axiale Position aufweisenden Magnetfeldsensoren sind bevorzugt in Bezug auf die Achse gegenüberliegend angeordnet, sodass sie einen Mittelpunktswinkel von 180° zueinander besitzen und eine die beiden Magnetfeldsensoren schneidende Gerade die Achse senkrecht schneidet. Weiter bevorzugt weist jeder der Magnetisierungsbereiche die gleiche axiale Position wie zwei der Magnetfeldsensoren auf, sodass jedem der Magnetisierungsbereiche mindestens zwei der Magnetfeldsensoren zugeordnet sind.At least one of the magnetization areas preferably has the same axial position as at least two of the magnetic field sensors, so that two of the magnetic field sensors are assigned to this magnetization area. These two magnetic field sensors having the same axial position are preferably arranged opposite one another with respect to the axis, so that they have a central angle of 180 ° to one another and a straight line intersecting the two magnetic field sensors intersects the axis perpendicularly. More preferably, each of the magnetization areas has the same axial position as two of the magnetic field sensors, so that at least two of the magnetic field sensors are assigned to each of the magnetization areas.

Die Anordnung umfasst bevorzugt weiterhin eine Messsignalverarbeitungseinheit, welche zum Bestimmen und Vergleichen der korrigierten Messwerte ausgebildet ist. Die Magnetfeldsensoren sind bevorzugt einzeln mit der Messsignalverarbeitungseinheit elektrisch verbunden, sodass jeweils ein einzelnes Messsignal von jedem der Magnetfeldsensoren zu der Messsignalverarbeitungseinheit geleitet wird. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen einen Schritt, bei welchem die Magnetfeldsensoren einzeln kalibriert werden. Dadurch kann ein Offset kompensiert und die Empfindlichkeit der Magnetfeldsensoren aufeinander abgeglichen werden, sodass die Zuverlässigkeit der Fehlererkennung nochmals erhöht ist.The arrangement preferably further comprises a measurement signal processing unit which is designed to determine and compare the corrected measurement values. The magnetic field sensors are preferably individually electrically connected to the measurement signal processing unit, so that in each case a single measurement signal is passed from each of the magnetic field sensors to the measurement signal processing unit. Preferred embodiments of the method according to the invention include a step in which the magnetic field sensors are individually calibrated. As a result, an offset can be compensated and the sensitivity of the magnetic field sensors can be compared to one another, so that the reliability of the error detection is increased again.

Besonders bevorzugt werden mindestens drei der korrigierten Messwerte bestimmt und miteinander verglichen. Entsprechend gibt es bevorzugt mindestens drei der Kombinationen von jeweils mindestens zwei der Magnetfeldsensoren, wobei jede dieser Kombinationen zur Messung der Kraft oder des Momentes hinreichend ist. Es erfolgt ein Bestimmen eines dritten Korrekturfaktors zur Kalibrierung einer dritten der Kombinationen der Magnetfeldsensoren. Zudem erfolgt ein Bestimmen eines dritten Messwertes der Kraft oder des Momentes mit der dritten Kombination der Magnetfeldsensoren, während die Kraft oder das Moment wirkt. Es werden der erste korrigierte Messwert, der zweite korrigierte Messwert und der dritte korrigierte Messwert miteinander verglichen.At least three of the corrected measured values are particularly preferably determined and compared with one another. Accordingly, there are preferably at least three of the combinations of at least two of the magnetic field sensors, each of these combinations being sufficient for measuring the force or the moment. A third correction factor for calibration is determined a third of the combinations of the magnetic field sensors. In addition, a third measured value of the force or the moment is determined with the third combination of the magnetic field sensors while the force or the moment is acting. The first corrected measured value, the second corrected measured value and the third corrected measured value are compared with one another.

Weiter bevorzugt werden mindestens vier der korrigierten Messwerte bestimmt und miteinander verglichen. Diejenigen Ausführungsformen, bei denen drei oder mehr der korrigierten Messwerte bestimmt und verglichen werden, umfassen bevorzugt einen weiteren Schritt, bei welchem im Falle von Abweichungen zwischen den korrigierten Messwerten der oder diejenigen der Magnetfeldsensoren ermittelt werden, die nicht korrekt arbeiten. Zudem kann ermittelt werden, wenn einer der Magnetisierungsbereiche eine fehlerhafte Funktion besitzt.At least four of the corrected measured values are furthermore preferably determined and compared with one another. Those embodiments in which three or more of the corrected measured values are determined and compared preferably include a further step in which, in the event of deviations between the corrected measured values, the one or those of the magnetic field sensors that are not working correctly are determined. In addition, it can be determined if one of the magnetization areas has a faulty function.

Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden der erste Korrekturfaktor und der zweite Korrekturfaktor sowie die gegebenenfalls weiteren Korrekturfaktoren vor einer bestimmungsgemäßen Verwendung der Anordnung, z. B. während der Herstellung der Anordnung, bestimmt. Der erste Korrekturfaktor und der zweite Korrekturfaktor sowie die gegebenenfalls weiteren Korrekturfaktoren werden bevorzugt in der Messsignalverarbeitungseinheit gespeichert, um während der späteren bestimmungsgemäßen Verwendung der Anordnung zur Korrektur der Messwerte verwendet werden zu können. Das Bestimmen und Korrigieren der Messwerte sowie das Vergleichen der korrigierten Messwerte erfolgen bevorzugt während der bestimmungsgemäßen Verwendung der Anordnung, d. h. wenn das Maschinenelement bestimmungsgemäß mit der Kraft und/oder dem Moment belastet wird.In preferred embodiments of the method according to the invention, the first correction factor and the second correction factor as well as any additional correction factors are used before the arrangement is used as intended, e.g. B. determined during the manufacture of the arrangement. The first correction factor and the second correction factor as well as any further correction factors are preferably stored in the measurement signal processing unit in order to be able to be used for correcting the measurement values during the later intended use of the arrangement. The determination and correction of the measured values and the comparison of the corrected measured values are preferably carried out during the intended use of the arrangement, i. H. if the machine element is loaded with the force and / or the moment as intended.

Das Bestimmen des ersten Korrekturfaktors erfolgt bevorzugt dadurch, dass das Maschinenelement mit einer Referenzkraft und/oder mit einem Referenzmoment belastet wird und ein Messwert mit der ersten Kombination der Magnetfeldsensoren gemessen wird. Das Maß der Referenzkraft bzw. des Referenzmomentes ist bekannt, beispielsweise dadurch, dass die Referenzkraft bzw. das Referenzmoment mit einer Referenzmesseinrichtung gemessen wird. Das Maß der Referenzkraft bzw. des Referenzmomentes wird mit dem Messwert der ersten Kombination der Magnetfeldsensoren verglichen, um daraus den ersten Korrekturfaktor zu bestimmen. Der erste Korrekturfaktor ist bevorzugt durch einen Quotienten aus dem Maß der Referenzkraft bzw. des Referenzmomentes und dem Messwert der ersten Kombination der Magnetfeldsensoren gebildet.The first correction factor is preferably determined in that the machine element is loaded with a reference force and / or with a reference torque and a measured value is measured with the first combination of the magnetic field sensors. The amount of the reference force or the reference torque is known, for example, in that the reference force or the reference torque is measured with a reference measuring device. The amount of the reference force or the reference torque is compared with the measured value of the first combination of magnetic field sensors in order to determine the first correction factor therefrom. The first correction factor is preferably formed by a quotient from the measure of the reference force or the reference torque and the measured value of the first combination of the magnetic field sensors.

Das Bestimmen des zweiten Korrekturfaktors erfolgt bevorzugt dadurch, dass das Maschinenelement mit einer Referenzkraft und/oder mit einem Referenzmoment belastet wird und ein Messwert mit der zweiten Kombination der Magnetfeldsensoren gemessen wird. Das Maß der Referenzkraft bzw. des Referenzmomentes ist bekannt, beispielsweise dadurch, dass die Referenzkraft bzw. das Referenzmoment mit einer Referenzmesseinrichtung gemessen wird. Das Maß der Referenzkraft bzw. des Referenzmomentes wird mit dem Messwert der zweiten Kombination der Magnetfeldsensoren verglichen, um daraus den zweiten Korrekturfaktor zu bestimmen. Der zweite Korrekturfaktor ist bevorzugt durch einen Quotienten aus dem Maß der Referenzkraft bzw. des Referenzmomentes und dem Messwert der zweiten Kombination der Magnetfeldsensoren gebildet.The second correction factor is preferably determined in that the machine element is loaded with a reference force and / or with a reference torque and a measured value is measured with the second combination of magnetic field sensors. The amount of the reference force or the reference torque is known, for example, in that the reference force or the reference torque is measured with a reference measuring device. The amount of the reference force or the reference torque is compared with the measured value of the second combination of magnetic field sensors in order to determine the second correction factor therefrom. The second correction factor is preferably formed by a quotient from the measure of the reference force or the reference torque and the measured value of the second combination of the magnetic field sensors.

Die Referenzkraft bzw. das Referenzmoment zum Bestimmen des ersten Korrekturfaktors und die Referenzkraft bzw. das Referenzmoment zum Bestimmen des zweiten Korrekturfaktors sind bevorzugt gleich.The reference force or the reference torque for determining the first correction factor and the reference force or the reference torque for determining the second correction factor are preferably the same.

Das Bestimmen der ggf. weiteren Korrekturfaktoren erfolgt bevorzugt entsprechend wie das beschriebene Bestimmen des ersten Korrekturfaktors und wie das beschriebene Bestimmen des zweiten Korrekturfaktors.The further correction factors, if any, are preferably determined in accordance with the described determination of the first correction factor and the described determination of the second correction factor.

Das Anwenden des ersten Korrekturfaktors auf den ersten Messwert erfolgt bevorzugt dadurch, dass der erste Korrekturfaktor mit dem ersten Messwert multipliziert wird. Das Anwenden des zweiten Korrekturfaktors auf den zweiten Messwert erfolgt bevorzugt dadurch, dass der zweite Korrekturfaktor mit dem zweiten Messwert multipliziert wird. Das Anwenden der ggf. weiteren Korrekturfaktoren auf die ggf. weiteren Messwerte erfolgt bevorzugt dadurch, dass der jeweilige weitere Korrekturfaktor mit dem jeweiligen weiteren Messwert multipliziert wird.The first correction factor is preferably applied to the first measured value in that the first correction factor is multiplied by the first measured value. The second correction factor is preferably applied to the second measured value in that the second correction factor is multiplied by the second measured value. The application of the possibly further correction factors to the possibly further measured values is preferably carried out in that the respective further correction factor is multiplied by the respective further measured value.

Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird weiterhin ein erster Offsetkorrekturwert bestimmt, welcher gemeinsam mit dem ersten Korrekturfaktor zur Kalibrierung der ersten Kombination der Magnetfeldsensoren dient. Entsprechend wird weiterhin ein zweiter Offsetkorrekturwert bestimmt, welcher gemeinsam mit dem zweiten Korrekturfaktor zur Kalibrierung der zweiten Kombination der Magnetfeldsensoren dient. Entsprechend wird gegebenenfalls weiterhin ein dritter Offsetkorrekturwert bestimmt, welcher gemeinsam mit dem dritten Korrekturfaktor zur Kalibrierung der dritten Kombination der Magnetfeldsensoren dient. Entsprechend werden gegebenenfalls weiterhin weitere Offsetkorrekturwerte bestimmt, welche jeweils gemeinsam mit dem jeweiligen weiteren Korrekturfaktor zur Kalibrierung der jeweiligen weiteren Kombination der Magnetfeldsensoren dient. Der erste Offsetkorrekturwert wird gemeinsam mit dem ersten Korrekturfaktor auf den ersten Messwert angewendet, um den ersten korrigierten Messwert zu erhalten. Der zweite Offsetkorrekturwert wird gemeinsam mit dem zweiten Korrekturfaktor auf den zweiten Messwert angewendet, um den zweiten korrigierten Messwert zu erhalten. Gegebenenfalls wird der dritte Offsetkorrekturwert gemeinsam mit dem dritten Korrekturfaktor auf den dritten Messwert angewendet, um den dritten korrigierten Messwert zu erhalten. Gegebenenfalls werden die weiteren Offsetkorrekturwerte jeweils gemeinsam mit dem jeweiligen weiteren Korrekturfaktor auf den jeweiligen weiteren Messwert angewendet, um den jeweiligen weiteren korrigierten Messwert zu erhalten. Das gemeinsame Anwenden des jeweiligen Offsetkorrekturwertes mit dem jeweiligen Korrekturfaktor auf den jeweiligen Messwert erfolgt bevorzugt dadurch, dass der jeweilige Korrekturfaktor mit dem jeweiligen Messwert multipliziert wird und der jeweilige Offsetkorrekturwert hinzuaddiert wird.In preferred embodiments of the method according to the invention, a first offset correction value is also determined which, together with the first correction factor, serves to calibrate the first combination of magnetic field sensors. Accordingly, a second offset correction value is also determined which, together with the second correction factor, serves to calibrate the second combination of magnetic field sensors. Correspondingly, a third offset correction value is also determined, if necessary, which, together with the third correction factor, serves to calibrate the third combination of magnetic field sensors. Correspondingly, further offset correction values are determined, if necessary, which are used together with the respective further correction factor for calibrating the respective further combination of the magnetic field sensors. The first offset correction value is applied together with the first correction factor to the first measured value applied to get the first corrected reading. The second offset correction value is applied to the second measured value together with the second correction factor in order to obtain the second corrected measured value. If necessary, the third offset correction value is applied together with the third correction factor to the third measured value in order to obtain the third corrected measured value. If necessary, the further offset correction values are each applied together with the respective further correction factor to the respective further measured value in order to obtain the respective further corrected measured value. The joint application of the respective offset correction value with the respective correction factor to the respective measured value is preferably carried out in that the respective correction factor is multiplied by the respective measured value and the respective offset correction value is added.

Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zum Vergleichen der korrigierten Messwerte absolute Beträge der Differenzen zwischen den korrigierten Messwerten oder Quadrate der Differenzen zwischen den korrigierten Messwerten gebildet. Es wird bevorzugt eine Summe der absoluten Beträge der Differenzen zwischen den korrigierten Messwerten bzw. eine Summe der Quadrate der Differenzen zwischen den korrigierten Messwerten gebildet. Die entsprechende Summe wird bevorzugt als ein Testsignal verwendet.In preferred embodiments of the method according to the invention, absolute amounts of the differences between the corrected measured values or squares of the differences between the corrected measured values are formed to compare the corrected measured values. A sum of the absolute amounts of the differences between the corrected measured values or a sum of the squares of the differences between the corrected measured values is preferably formed. The corresponding sum is preferably used as a test signal.

Bevorzugt wird ein Fehlersignal ausgegeben, wenn die Summe der absoluten Beträge der Differenzen zwischen den korrigierten Messwerten bzw. die Summe der Quadrate der Differenzen der Differenzen zwischen den korrigierten Messwerten ein vorab definiertes Höchstmaß übersteigt. Durch das Höchstmaß wird vorab definiert, bis zu welcher Unterschiedlichkeit zwischen den korrigierten Messwerten die Anordnung als fehlerfrei arbeitend angesehen wird. Das Fehlersignal wird bevorzugt an eine übergeordnete Steuerung oder an einen Bediener der Anordnung gemeldet, sodass der übergeordneten Steuerung bzw. dem Bediener bekannt wird, dass die Anordnung nicht mehr fehlerfrei misst.An error signal is preferably output if the sum of the absolute amounts of the differences between the corrected measured values or the sum of the squares of the differences in the differences between the corrected measured values exceeds a previously defined maximum. The maximum extent defines in advance the difference between the corrected measured values and the extent to which the arrangement is regarded as working without errors. The error signal is preferably reported to a higher-level controller or to an operator of the arrangement, so that the higher-level controller or the operator knows that the arrangement is no longer measuring correctly.

Bei einer ersten besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Anordnung zur Messung eines auf das Maschinenelement wirkenden und in der Achse liegenden Momentes, d. h. eines Torsionsmomentes, und einer senkrecht zur Achse auf das Maschinenelement wirkenden Querkraft ausgebildet. Das Maschinenelement weist zwei der Magnetisierungsbereiche mit entgegengesetzten Polaritäten auf. Jeder der Magnetisierungsbereiche weist die gleiche axiale Position wie zwei der Magnetfeldsensoren auf, wobei diese beiden eine gleiche axiale Position aufweisenden Magnetfeldsensoren in Bezug auf die Achse gegenüberliegend angeordnet sind. Jeweils zwei der vier Magnetfeldsensoren weisen eine gleiche tangentiale Position auf und sind axial benachbart. Ein erster der vier Magnetfeldsensoren gibt ein Messsignal a1 aus. Der dem ersten Magnetfeldsensor in Bezug auf die Achse gegenüberliegende und eine gleiche axiale Position wie der erste Magnetfeldsensor aufweisende Magnetfeldsensor bildet einen zweiten der Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal a2 ausgibt. Die Messsignale a1 und a2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers-magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes mit entgegengesetztem Richtungssinn; d. h. die Messsignale a1 und a2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit unterschiedlichen Vorzeichen. Der zu dem ersten Magnetfeldsensor axial benachbarte und eine gleiche umfängliche Position wie der erste Magnetfeldsensor aufweisende Magnetfeldsensor bildet einen dritten der Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal b1 ausgibt. Die Messsignale a1 und b1 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers-magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes mit gleichem Richtungssinn; d. h. die Messsignale a1 und b1 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit gleichen Vorzeichen. Der dem dritten Magnetfeldsensor in Bezug auf die Achse gegenüberliegende und eine gleiche axiale Position wie der dritte Magnetfeldsensor aufweisende Magnetfeldsensor bildet einen vierten der Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal b2 ausgibt. Die Messsignale b1 und b2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers-magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes mit entgegengesetztem Richtungssinn; d. h. die Messsignale b1 und b2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit unterschiedlichen Vorzeichen. Mindestens zwei der Messwerte des Torsionsmomentes werden jeweils nach einer der folgenden mathematischen Vorschriften bestimmt: M 1 = a 1 a 2 b 1 + b 2 4

Figure DE102019120468A1_0001
M 2 = a 1 b 1 2
Figure DE102019120468A1_0002
M 2 = b 2 a 2 2
Figure DE102019120468A1_0003
In a first particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the arrangement is designed to measure a moment acting on the machine element and lying in the axis, ie a torsional moment, and a transverse force acting on the machine element perpendicular to the axis. The machine element has two of the magnetization areas with opposite polarities. Each of the magnetization areas has the same axial position as two of the magnetic field sensors, these two magnetic field sensors having the same axial position being arranged opposite one another with respect to the axis. Two of the four magnetic field sensors each have the same tangential position and are axially adjacent. A first of the four magnetic field sensors outputs a measurement signal a 1 . The magnetic field sensor opposite the first magnetic field sensor in relation to the axis and having the same axial position as the first magnetic field sensor forms a second of the magnetic field sensors which outputs a measurement signal a 2 . The measurement signals a 1 and a 2 represent the axial directional components of the magnetic field that occurs due to the inverse magnetostrictive effect and has an opposite sense of direction; ie the measurement signals a 1 and a 2 represent the axial directional components with different signs. The magnetic field sensor axially adjacent to the first magnetic field sensor and having the same circumferential position as the first magnetic field sensor forms a third of the magnetic field sensors, which outputs a measurement signal b 1 . The measurement signals a 1 and b 1 represent the axial directional components of the magnetic field occurring because of the inverse magnetostrictive effect with the same sense of direction; ie the measurement signals a 1 and b 1 represent the axial directional components with the same sign. The magnetic field sensor opposite the third magnetic field sensor in relation to the axis and having the same axial position as the third magnetic field sensor forms a fourth of the magnetic field sensors, which outputs a measurement signal b 2 . The measurement signals b 1 and b 2 represent the axial directional components of the magnetic field that occurs because of the inverse magnetostrictive effect and has an opposite sense of direction; ie the measurement signals b 1 and b 2 represent the axial directional components with different signs. At least two of the measured values of the torsional moment are determined according to one of the following mathematical rules: M. 1 = a 1 - a 2 - b 1 + b 2 4th
Figure DE102019120468A1_0001
M. 2 = a 1 - b 1 2
Figure DE102019120468A1_0002
M. 2 = b 2 - a 2 2
Figure DE102019120468A1_0003

Aus den mathematischen Vorschriften geht hervor, dass es mindestens drei der Kombinationen der Magnetfeldsensoren gibt, die jeweils zur Messung des Torsionsmomentes hinreichend sind. Die erste Kombination umfasst den ersten, den zweiten, den dritten und den vierten Magnetfeldsensor. Die zweite Kombination umfasst den ersten und den dritten Magnetfeldsensor. Die dritte Kombination umfasst den zweiten und den vierten Magnetfeldsensor.The mathematical rules show that there are at least three of the combinations of magnetic field sensors that are sufficient to measure the torsional moment. The first combination includes the first, second, third, and fourth magnetic field sensors. The second combination includes the first and the third magnetic field sensor. The third combination includes the second and fourth magnetic field sensors.

Vor der bestimmungsgemäßen Verwendung der Anordnung wurden der erste Korrekturfaktor k1 für die erste Kombination der Magnetfeldsensoren, der zweite Korrekturfaktor k2 für die zweite Kombination der Magnetfeldsensoren und der dritte Korrekturfaktor k3 für die dritte Kombination der Magnetfeldsensoren bestimmt. Diese Korrekturfaktoren werden durch Multiplikation auf die Messwerte angewendet, wodurch der erste korrigierte Messwert M'1, der zweite korrigierte Messwert M'2, und der dritte korrigierte Messwert M'3 erhalten werden: M 1 ' = k 1 M 1 = k 1 a 1 a 2 b 1 + b 2 4

Figure DE102019120468A1_0004
M 2 ' = k 2 M 2 = k 2 a 1 b 1 2
Figure DE102019120468A1_0005
M 3 ' = k 3 M 3 = k 3 b 2 a 2 2
Figure DE102019120468A1_0006
Before the arrangement was used as intended, the first correction factor k 1 for the first combination of magnetic field sensors, the second correction factor k 2 for the second combination of magnetic field sensors and the third correction factor k 3 for the third combination of magnetic field sensors were determined. These correction factors are applied to the measured values by multiplication, whereby the first corrected measured value M ' 1 , the second corrected measured value M' 2 , and the third corrected measured value M ' 3 are obtained: M. 1 ' = k 1 M. 1 = k 1 a 1 - a 2 - b 1 + b 2 4th
Figure DE102019120468A1_0004
M. 2 ' = k 2 M. 2 = k 2 a 1 - b 1 2
Figure DE102019120468A1_0005
M. 3 ' = k 3 M. 3 = k 3 b 2 - a 2 2
Figure DE102019120468A1_0006

Bevorzugt wird das Testsignal T nach einer der folgenden Vorschriften bestimmt: T = | M 1 ' M 2 ' |

Figure DE102019120468A1_0007
T = | M 1 ' M 3 ' |
Figure DE102019120468A1_0008
T = | M 2 ' M 3 ' |
Figure DE102019120468A1_0009
T = ( M 1 ' M 2 ' ) 2
Figure DE102019120468A1_0010
T = ( M 1 ' M 3 ' ) 2
Figure DE102019120468A1_0011
T = ( M 2 ' M 3 ' ) 2
Figure DE102019120468A1_0012
The test signal T is preferably determined according to one of the following rules: T = | M. 1 ' - M. 2 ' |
Figure DE102019120468A1_0007
T = | M. 1 ' - M. 3 ' |
Figure DE102019120468A1_0008
T = | M. 2 ' - M. 3 ' |
Figure DE102019120468A1_0009
T = ( M. 1 ' - M. 2 ' ) 2
Figure DE102019120468A1_0010
T = ( M. 1 ' - M. 3 ' ) 2
Figure DE102019120468A1_0011
T = ( M. 2 ' - M. 3 ' ) 2
Figure DE102019120468A1_0012

Bevorzugt werden nicht lediglich zwei, sondern sämtliche der drei korrigierten Messwerte M'1, M'2, und M'3 bestimmt. Bevorzugt wird das Testsignal T nach einer der folgenden Vorschriften bestimmt: T = | M 1 ' M 2 ' | + | M 1 ' M 3 ' | + | M 2 ' M 3 ' |

Figure DE102019120468A1_0013
T = ( M 1 ' M 2 ' ) 2 + ( M 1 ' M 3 ' ) 2 + ( M 2 ' M 3 ' ) 2
Figure DE102019120468A1_0014
Preferably, not just two, but all of the three corrected measured values M ' 1 , M' 2 , and M ' 3 are determined. The test signal T is preferably determined according to one of the following rules: T = | M. 1 ' - M. 2 ' | + | M. 1 ' - M. 3 ' | + | M. 2 ' - M. 3 ' |
Figure DE102019120468A1_0013
T = ( M. 1 ' - M. 2 ' ) 2 + ( M. 1 ' - M. 3 ' ) 2 + ( M. 2 ' - M. 3 ' ) 2
Figure DE102019120468A1_0014

Bei einer zweiten besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Anordnung ebenfalls zur Messung eines auf das Maschinenelement wirkenden und in der Achse liegenden Momentes, d. h. eines Torsionsmomentes, und einer senkrecht zur Achse auf das Maschinenelement wirkenden Querkraft ausgebildet. Das Maschinenelement weist drei der Magnetisierungsbereiche mit abwechselnden Polaritäten auf. Der axial mittlere der Magnetisierungsbereiche weist die gleiche axiale Position wie zwei der Magnetfeldsensoren auf, wobei diese beiden eine gleiche axiale Position aufweisenden Magnetfeldsensoren in Bezug auf die Achse gegenüberliegend angeordnet sind. Jeweils zwei der vier Magnetfeldsensoren weisen eine gleiche tangentiale Position auf und sind axial benachbart. Die axial außen angeordneten Magnetisierungsbereiche weisen jeweils die gleiche axiale Position wie einer der vier Magnetfeldsensoren auf. Ein erster der vier Magnetfeldsensoren weist eine gleiche axiale Position wie einer der axial außen angeordneten Magnetisierungsbereiche auf. Der erste Magnetfeldsensor gibt ein Messsignal a1 aus. Der zu dem ersten Magnetfeldsensor axial benachbarte und eine gleiche umfängliche Position wie der erste Magnetfeldsensor aufweisende Magnetfeldsensor bildet einen zweiten der Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal b1 ausgibt. Die Messsignale a1 und b1 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers-magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes mit gleichem Richtungssinn; d. h. die Messsignale a1 und b1 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit gleichen Vorzeichen. Der dem zweiten Magnetfeldsensor in Bezug auf die Achse gegenüberliegende und eine gleiche axiale Position wie der zweite Magnetfeldsensor aufweisende Magnetfeldsensor bildet einen dritten der Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal b2 ausgibt. Die Messsignale b1 und b2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers-magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes mit entgegengesetztem Richtungssinn; d. h. die Messsignale b1 und b2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit unterschiedlichen Vorzeichen. Der zu dem dritten Magnetfeldsensor axial benachbarte und eine gleiche umfängliche Position wie der dritte Magnetfeldsensor aufweisende Magnetfeldsensor bildet einen vierten der Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal c2 ausgibt. Die Messsignale b2 und c2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers-magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes mit gleichem Richtungssinn; d. h. die Messsignale b2 und c2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit gleichen Vorzeichen. Mindestens zwei der Messwerte des Torsionsmomentes werden jeweils nach einer der folgenden Vorschriften bestimmt: M 1 = a 1 c 2 b 1 + b 1 4

Figure DE102019120468A1_0015
M 2 = a 1 b 1 2
Figure DE102019120468A1_0016
M 3 = b 2 c 2 2
Figure DE102019120468A1_0017
In a second particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the arrangement is also designed to measure a moment acting on the machine element and lying in the axis, ie a torsional moment, and a transverse force acting on the machine element perpendicular to the axis. The machine element has three of the magnetization areas with alternating polarities. The axially central one of the magnetization areas has the same axial position as two of the magnetic field sensors, these two magnetic field sensors having the same axial position being arranged opposite one another with respect to the axis. Two of the four magnetic field sensors each have the same tangential position and are axially adjacent. The axially outer magnetization areas each have the same axial position as one of the four magnetic field sensors. A first of the four magnetic field sensors has the same axial position as one of the magnetization areas arranged axially on the outside. The first magnetic field sensor outputs a measurement signal a 1 . The magnetic field sensor axially adjacent to the first magnetic field sensor and having the same circumferential position as the first magnetic field sensor forms a second of the magnetic field sensors, which outputs a measurement signal b 1 . The measurement signals a 1 and b 1 represent the axial directional components of the magnetic field occurring because of the inverse magnetostrictive effect with the same sense of direction; ie the measurement signals a 1 and b 1 represent the axial directional components with the same sign. The magnetic field sensor opposite the second magnetic field sensor with respect to the axis and having the same axial position as the second magnetic field sensor forms a third of the magnetic field sensors which outputs a measurement signal b 2 . The measurement signals b 1 and b 2 represent the axial directional components of the magnetic field that occurs because of the inverse magnetostrictive effect and has an opposite sense of direction; ie the measurement signals b 1 and b 2 represent the axial directional components with different signs. The magnetic field sensor axially adjacent to the third magnetic field sensor and having the same circumferential position as the third magnetic field sensor forms a fourth of the magnetic field sensors, which outputs a measurement signal c 2 . The measurement signals b 2 and c 2 represent the axial directional components of the magnetic field occurring because of the inverse magnetostrictive effect with the same sense of direction; ie the measurement signals b 2 and c 2 represent the axial directional components with the same sign. At least two of the measured values of the torsional moment are determined according to one of the following regulations: M. 1 = a 1 - c 2 - b 1 + b 1 4th
Figure DE102019120468A1_0015
M. 2 = a 1 - b 1 2
Figure DE102019120468A1_0016
M. 3 = b 2 - c 2 2
Figure DE102019120468A1_0017

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

Vor der bestimmungsgemäßen Verwendung der Anordnung wurden der erste Korrekturfaktor k1 für die erste Kombination der Magnetfeldsensoren, der zweite Korrekturfaktor k2 für die zweite Kombination der Magnetfeldsensoren und der dritte Korrekturfaktor k3 für die dritte Kombination der Magnetfeldsensoren bestimmt. Diese Korrekturfaktoren werden auf die Messwerte durch Multiplikation angewendet, wodurch der erste korrigierte Messwert M'1, der zweite korrigierte Messwert M'2, und der dritte korrigierte Messwert M'3 erhalten werden: M 1 ' = k 1 M 1 = k 1 a 1 c 2 b 1 + b 2 4

Figure DE102019120468A1_0018
M 2 ' = k 2 M 2 = k 2 a 1 b 1 2
Figure DE102019120468A1_0019
M 3 ' = k 3 M 3 = k 3 b 2 c 2 2
Figure DE102019120468A1_0020
Before the arrangement was used as intended, the first correction factor k 1 for the first combination of magnetic field sensors, the second correction factor k 2 for the second combination of magnetic field sensors and the third correction factor k 3 for the third combination of magnetic field sensors were determined. These correction factors are applied to the measured values by multiplication, whereby the first corrected measured value M ' 1 , the second corrected measured value M' 2 , and the third corrected measured value M ' 3 are obtained: M. 1 ' = k 1 M. 1 = k 1 a 1 - c 2 - b 1 + b 2 4th
Figure DE102019120468A1_0018
M. 2 ' = k 2 M. 2 = k 2 a 1 - b 1 2
Figure DE102019120468A1_0019
M. 3 ' = k 3 M. 3 = k 3 b 2 - c 2 2
Figure DE102019120468A1_0020

Bevorzugt wird das Testsignal T nach einer der folgenden Vorschriften bestimmt: T = | M 1 ' M 2 ' |

Figure DE102019120468A1_0021
T = | M 1 ' M 3 ' |
Figure DE102019120468A1_0022
T = | M 2 ' M 3 ' |
Figure DE102019120468A1_0023
T = ( M 1 ' M 2 ' ) 2
Figure DE102019120468A1_0024
T = ( M 1 ' M 3 ' ) 2
Figure DE102019120468A1_0025
T = ( M 2 ' M 3 ' ) 2
Figure DE102019120468A1_0026
The test signal T is preferably determined according to one of the following rules: T = | M. 1 ' - M. 2 ' |
Figure DE102019120468A1_0021
T = | M. 1 ' - M. 3 ' |
Figure DE102019120468A1_0022
T = | M. 2 ' - M. 3 ' |
Figure DE102019120468A1_0023
T = ( M. 1 ' - M. 2 ' ) 2
Figure DE102019120468A1_0024
T = ( M. 1 ' - M. 3 ' ) 2
Figure DE102019120468A1_0025
T = ( M. 2 ' - M. 3 ' ) 2
Figure DE102019120468A1_0026

Bevorzugt werden nicht lediglich zwei, sondern sämtliche der drei korrigierten Messwerte M'1, M'2, und M'3 bestimmt. Bevorzugt wird das Testsignal T nach einer der folgenden Vorschriften bestimmt: T = | M 1 ' M 2 ' | + | M 1 ' M 3 ' | + | M 2 ' M 3 ' |

Figure DE102019120468A1_0027
T = ( M 1 ' M 2 ' ) 2 + ( M 1 ' M 3 ' ) 2 + ( M 2 ' M 3 ' ) 2
Figure DE102019120468A1_0028
Preferably, not just two, but all of the three corrected measured values M ' 1 , M' 2 , and M ' 3 are determined. The test signal T is preferably determined according to one of the following rules: T = | M. 1 ' - M. 2 ' | + | M. 1 ' - M. 3 ' | + | M. 2 ' - M. 3 ' |
Figure DE102019120468A1_0027
T = ( M. 1 ' - M. 2 ' ) 2 + ( M. 1 ' - M. 3 ' ) 2 + ( M. 2 ' - M. 3 ' ) 2
Figure DE102019120468A1_0028

Bei einer dritten besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Anordnung wiederum zur Messung eines auf das Maschinenelement wirkenden und in der Achse liegenden Momentes, d. h. eines Torsionsmomentes, und einer senkrecht zur Achse auf das Maschinenelement wirkenden Querkraft ausgebildet. Das Maschinenelement weist drei der Magnetisierungsbereiche mit abwechselnden Polaritäten auf. Jeder der Magnetisierungsbereiche weist die gleiche axiale Position wie zwei der Magnetfeldsensoren auf, wobei diese beiden eine gleiche axiale Position aufweisenden Magnetfeldsensoren in Bezug auf die Achse gegenüberliegend angeordnet sind. Jeweils drei der sechs Magnetfeldsensoren weisen eine gleiche tangentiale Position auf und sind axial benachbart. Ein erster der sechs Magnetfeldsensoren weist eine gleiche axiale Position wie einer der axial außen angeordneten Magnetisierungsbereiche auf. Der erste Magnetfeldsensor gibt ein Messsignal a1 aus. Der dem ersten Magnetfeldsensor in Bezug auf die Achse gegenüberliegende und eine gleiche axiale Position wie der erste Magnetfeldsensor aufweisende Magnetfeldsensor bildet einen zweiten der Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal a2 ausgibt. Die Messsignale a1 und a2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers-magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes mit entgegengesetztem Richtungssinn; d. h. die Messsignale a1 und a2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit unterschiedlichen Vorzeichen. Der zu dem ersten Magnetfeldsensor axial benachbarte und eine gleiche umfängliche Position wie der erste Magnetfeldsensor aufweisende Magnetfeldsensor bildet einen dritten der Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal b1 ausgibt. Der dritte Magnetfeldsensor weist die gleiche axiale Position wie der mittlere Magnetisierungsbereich auf. Die Messsignale a1 und b1 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers-magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes mit gleichem Richtungssinn; d. h. die Messsignale a1 und b1 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit gleichen Vorzeichen. Der dem dritten Magnetfeldsensor in Bezug auf die Achse gegenüberliegende und eine gleiche axiale Position wie der dritte Magnetfeldsensor aufweisende Magnetfeldsensor bildet einen vierten der Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal b2 ausgibt. Die Messsignale b1 und b2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers-magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes mit entgegengesetztem Richtungssinn; d. h. die Messsignale b1 und b2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit unterschiedlichen Vorzeichen. Der zu dem dritten Magnetfeldsensor axial benachbarte und eine gleiche umfängliche Position wie der erste Magnetfeldsensor und der dritte Magnetfeldsensor aufweisende Magnetfeldsensor bildet einen fünften der Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal c1 ausgibt. Die Messsignale b1 und c1 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers-magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes mit gleichem Richtungssinn; d. h. die Messsignale b1 und c1 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit gleichen Vorzeichen. Der dem fünften Magnetfeldsensor in Bezug auf die Achse gegenüberliegende und eine gleiche axiale Position wie der fünfte Magnetfeldsensor aufweisende Magnetfeldsensor bildet einen sechsten der Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal c2 ausgibt. Die Messsignale c1 und c2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers-magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes mit entgegengesetztem Richtungssinn; d. h. die Messsignale c1 und c2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit unterschiedlichen Vorzeichen. Mindestens zwei der Messwerte des Torsionsmomentes werden jeweils nach einer der folgenden Vorschriften bestimmt: M 1 = a 1 2 b 1 + c 1 a 2 + 2 b 2 c 2 8

Figure DE102019120468A1_0029
M 2 = a 1 b 1 2
Figure DE102019120468A1_0030
M 3 = c 1 b 1 2
Figure DE102019120468A1_0031
M 4 = a 1 2 b 1 + c 1 4
Figure DE102019120468A1_0032
M 5 = a 2 b 2 2
Figure DE102019120468A1_0033
M 6 = c 2 b 2 2
Figure DE102019120468A1_0034
M 7 = a 2 2 b 2 + c 2 4
Figure DE102019120468A1_0035
In a third particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the arrangement is again designed to measure a moment acting on the machine element and lying in the axis, ie a torsional moment, and a transverse force acting on the machine element perpendicular to the axis. The machine element has three of the magnetization areas with alternating polarities. Each of the magnetization areas has the same axial position as two of the magnetic field sensors, these two magnetic field sensors having the same axial position being arranged opposite one another with respect to the axis. Three of the six magnetic field sensors each have the same tangential position and are axially adjacent. A first of the six magnetic field sensors has the same axial position as one of the magnetization areas arranged axially on the outside. The first magnetic field sensor outputs a measurement signal a 1 . The magnetic field sensor opposite the first magnetic field sensor in relation to the axis and having the same axial position as the first magnetic field sensor forms a second of the magnetic field sensors which outputs a measurement signal a 2 . The measurement signals a 1 and a 2 represent the axial directional components of the magnetic field occurring because of the inverse magnetostrictive effect with opposite sense of direction; ie the measurement signals a 1 and a 2 represent the axial directional components with different signs. The magnetic field sensor axially adjacent to the first magnetic field sensor and having the same circumferential position as the first magnetic field sensor forms a third of the magnetic field sensors, which outputs a measurement signal b 1 . The third magnetic field sensor has the same axial position as the central magnetization area. The measurement signals a 1 and b 1 represent the axial directional components of the magnetic field occurring because of the inverse magnetostrictive effect with the same sense of direction; ie the measurement signals a 1 and b 1 represent the axial directional components with the same sign. The magnetic field sensor opposite the third magnetic field sensor in relation to the axis and having the same axial position as the third magnetic field sensor forms a fourth of the magnetic field sensors, which outputs a measurement signal b 2 . The measurement signals b 1 and b 2 represent the axial directional components of the magnetic field that occurs because of the inverse magnetostrictive effect and has an opposite sense of direction; ie the measurement signals b 1 and b 2 represent the axial directional components with different signs. The magnetic field sensor axially adjacent to the third magnetic field sensor and having the same circumferential position as the first magnetic field sensor and the third magnetic field sensor forms a fifth of the magnetic field sensors which outputs a measurement signal c 1 . The measurement signals b 1 and c 1 represent the axial directional components of the magnetic field occurring due to the inverse magnetostrictive effect with the same sense of direction; ie the measurement signals b 1 and c 1 represent the axial directional components with the same sign. The magnetic field sensor opposite the fifth magnetic field sensor in relation to the axis and having the same axial position as the fifth magnetic field sensor forms a sixth of the magnetic field sensors, which outputs a measurement signal c 2 . The measurement signals c 1 and c 2 represent the axial directional components of the magnetic field that occurs due to the inverse magnetostrictive effect and has an opposite sense of direction; ie the measurement signals c 1 and c 2 represent the axial directional components with different signs. At least two of the measured values of the torsional moment are determined according to one of the following regulations: M. 1 = a 1 - 2 b 1 + c 1 - a 2 + 2 b 2 - c 2 8th
Figure DE102019120468A1_0029
M. 2 = a 1 - b 1 2
Figure DE102019120468A1_0030
M. 3 = c 1 - b 1 2
Figure DE102019120468A1_0031
M. 4th = a 1 - 2 b 1 + c 1 4th
Figure DE102019120468A1_0032
M. 5 = a 2 - b 2 2
Figure DE102019120468A1_0033
M. 6 = c 2 - b 2 2
Figure DE102019120468A1_0034
M. 7th = a 2 - 2 b 2 + c 2 4th
Figure DE102019120468A1_0035

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

Bevorzugt werden nicht lediglich zwei, sondern mindestens vier oder weiter bevorzugt sämtliche der sieben Messwerte M1 bis M7 bestimmt. Bevorzugt werden die Korrekturfaktoren und die korrigierten Messwerte entsprechend wie bei der ersten und zweiten besonders bevorzugten Ausführungsform bestimmt. Bevorzugt wird das Testsignal T entsprechend wie bei der ersten und zweiten besonders bevorzugten Ausführungsform bestimmt.Preferably, not just two, but at least four, or more preferably all of the seven measured values M 1 to M 7 are determined. The correction factors and the corrected measured values are preferably determined in accordance with the first and second particularly preferred embodiment. The test signal T is preferably determined in accordance with the first and second particularly preferred embodiment.

Bei einer vierten besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Anordnung wiederum zur Messung eines auf das Maschinenelement wirkenden und in der Achse liegenden Momentes, d. h. eines Torsionsmomentes, und einer senkrecht zur Achse auf das Maschinenelement wirkenden Querkraft ausgebildet. Das Maschinenelement weist drei der Magnetisierungsbereiche mit abwechselnden Polaritäten auf. Die beiden axial außen angeordneten Magnetisierungsbereiche weisen jeweils die gleiche axiale Position wie zwei der Magnetfeldsensoren auf, wobei diese beiden eine gleiche axiale Position aufweisenden Magnetfeldsensoren in Bezug auf die Achse gegenüberliegend angeordnet sind. Der axial mittlere Magnetisierungsbereich weist die gleiche axiale Position wie vier der Magnetfeldsensoren auf, wobei jeweils zwei dieser Magnetfeldsensoren unmittelbar nebeneinander angeordnet sind und ein Paar bilden. Wegen dieser unmittelbar benachbarten Anordnung weisen die Magnetfeldsensoren eines jeden der beiden Paare im Wesentlichen die gleiche Position auf. Die beiden eine gleiche axiale Position aufweisenden Paare sind in Bezug auf die Achse gegenüberliegend angeordnet. Jeweils vier der acht Magnetfeldsensoren weisen eine gleiche tangentiale Position auf und sind axial benachbart. Ein erster der acht Magnetfeldsensoren weist eine gleiche axiale Position wie einer der axial außen angeordneten Magnetisierungsbereiche auf. Der erste Magnetfeldsensor gibt ein Messsignal a1 aus. Der dem ersten Magnetfeldsensor in Bezug auf die Achse gegenüberliegende und eine gleiche axiale Position wie der erste Magnetfeldsensor aufweisende Magnetfeldsensor bildet einen zweiten der Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal a2 ausgibt. Die Messsignale a1 und a2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers-magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes mit entgegengesetztem Richtungssinn; d. h. die Messsignale a1 und a2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit unterschiedlichen Vorzeichen. Dasjenige Paar der Magnetfeldsensoren, welches zu dem ersten Magnetfeldsensor axial benachbart ist und eine gleiche umfängliche Position wie der erste Magnetfeldsensor aufweist, umfasst einen dritten der Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal b11 ausgibt, und einen vierten der Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal b12 ausgibt. Der dritte Magnetfeldsensor und der vierte Magnetfeldsensor weisen die gleiche axiale Position wie der axial mittlere Magnetisierungsbereich auf. Die Messsignale a1, b11 und b12 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers-magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes mit gleichem Richtungssinn; d. h. die Messsignale a1, b11 und b12 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit gleichen Vorzeichen. Die Messsignale a2, b21 und b22 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers-magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes mit gleichem Richtungssinn; d. h. die Messsignale a2, b21 und b22 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit gleichen Vorzeichen. Das dem dritten und vierten Magnetfeldsensor in Bezug auf die Achse gegenüberliegende und eine gleiche axiale Position wie der dritte und vierte Magnetfeldsensor aufweisende Paar umfasst einen fünften der Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal b21 ausgibt, und einen sechsten der Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal b22 ausgibt. Die Messsignale b11 und b21 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers-magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes mit entgegengesetztem Richtungssinn; d. h. die Messsignale b11 und b21 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit unterschiedlichen Vorzeichen. Die Messsignale b21 und b22 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers-magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes mit gleichem Richtungssinn; d. h. die Messsignale b21 und b22 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit gleichen Vorzeichen. Der zu dem dritten Magnetfeldsensor axial benachbarte und eine gleiche umfängliche Position wie der erste Magnetfeldsensor, der dritte Magnetfeldsensor und der vierte Magnetfeldsensor aufweisende Magnetfeldsensor bildet einen siebenten der Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal c1 ausgibt. Die Messsignale b11, b12und c1 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers-magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes mit gleichem Richtungssinn; d. h. die Messsignale b11, b12 und c1 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit gleichen Vorzeichen. Der dem siebenten Magnetfeldsensor in Bezug auf die Achse gegenüberliegende und eine gleiche axiale Position wie der siebente Magnetfeldsensor aufweisende Magnetfeldsensor bildet einen achten der Magnetfeldsensoren, welcher ein Messsignal c2 ausgibt. Die Messsignale c1 und c2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten wegen des invers-magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes mit entgegengesetztem Richtungssinn; d. h. die Messsignale c1 und c2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit unterschiedlichen Vorzeichen. Die Messsignale b21, b22 und c2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten des wegen des invers-magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes mit gleichem Richtungssinn; d. h. die Messsignale b21, b22 und c2 repräsentieren die axialen Richtungskomponenten mit gleichen Vorzeichen. Mindestens zwei der Messwerte des Torsionsmomentes werden jeweils nach einer der folgenden Vorschriften bestimmt: M 1 = a 1 b 11 b 12 + c 1 a 2 + b 21 + b 22 c 2 8

Figure DE102019120468A1_0036
M 2 = a 1 b 11 b 12 + c 1 4
Figure DE102019120468A1_0037
M 3 = a 2 b 21 b 22 + c 2 4
Figure DE102019120468A1_0038
In a fourth particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the arrangement is again designed to measure a moment acting on the machine element and lying in the axis, ie a torsional moment, and a transverse force acting on the machine element perpendicular to the axis. The machine element has three of the magnetization areas with alternating polarities. The two axially outwardly arranged magnetization areas each have the same axial position as two of the magnetic field sensors, these two magnetic field sensors having the same axial position being arranged opposite one another with respect to the axis. The axially central magnetization area has the same axial position as four of the magnetic field sensors, two of these magnetic field sensors being arranged directly next to one another and forming a pair. Because of this immediately adjacent arrangement, the magnetic field sensors of each of the two pairs have essentially the same position. The two pairs having the same axial position are arranged opposite one another with respect to the axis. Four of the eight each Magnetic field sensors have the same tangential position and are axially adjacent. A first of the eight magnetic field sensors has the same axial position as one of the magnetization areas arranged axially on the outside. The first magnetic field sensor outputs a measurement signal a 1 . The magnetic field sensor opposite the first magnetic field sensor in relation to the axis and having the same axial position as the first magnetic field sensor forms a second of the magnetic field sensors which outputs a measurement signal a 2 . The measurement signals a 1 and a 2 represent the axial directional components of the magnetic field that occurs due to the inverse magnetostrictive effect and has an opposite sense of direction; ie the measurement signals a 1 and a 2 represent the axial directional components with different signs. That pair of magnetic field sensors which is axially adjacent to the first magnetic field sensor and has the same circumferential position as the first magnetic field sensor comprises a third of the magnetic field sensors, which outputs a measurement signal b 11 , and a fourth of the magnetic field sensors, which outputs a measurement signal b 12 . The third magnetic field sensor and the fourth magnetic field sensor have the same axial position as the axially central magnetization area. The measurement signals a 1 , b 11 and b 12 represent the axial directional components of the magnetic field occurring due to the inverse magnetostrictive effect with the same sense of direction; ie the measurement signals a 1 , b 11 and b 12 represent the axial directional components with the same sign. The measurement signals a 2 , b 21 and b 22 represent the axial directional components of the magnetic field occurring because of the inverse magnetostrictive effect with the same sense of direction; ie the measurement signals a 2 , b 21 and b 22 represent the axial directional components with the same sign. The pair opposite the third and fourth magnetic field sensors in relation to the axis and having the same axial position as the third and fourth magnetic field sensors comprises a fifth of the magnetic field sensors, which outputs a measurement signal b 21 , and a sixth of the magnetic field sensors, which outputs a measurement signal b 22 . The measurement signals b 11 and b 21 represent the axial directional components of the magnetic field that occurs because of the inverse magnetostrictive effect and has an opposite sense of direction; ie the measurement signals b 11 and b 21 represent the axial directional components with different signs. The measurement signals b 21 and b 22 represent the axial directional components of the magnetic field occurring because of the inverse magnetostrictive effect with the same sense of direction; ie the measurement signals b 21 and b 22 represent the axial directional components with the same sign. The magnetic field sensor axially adjacent to the third magnetic field sensor and having the same circumferential position as the first magnetic field sensor, the third magnetic field sensor and the fourth magnetic field sensor forms a seventh of the magnetic field sensors, which outputs a measurement signal c 1 . The measurement signals b 11 , b 12 and c 1 represent the axial directional components of the magnetic field occurring because of the inverse magnetostrictive effect with the same sense of direction; ie the measurement signals b 11 , b 12 and c 1 represent the axial directional components with the same sign. The magnetic field sensor opposite the seventh magnetic field sensor in relation to the axis and having the same axial position as the seventh magnetic field sensor forms an eighth of the magnetic field sensors, which outputs a measurement signal c 2 . The measurement signals c 1 and c 2 represent the axial direction components because of the inverse magnetostrictive effect occurring magnetic field with opposite sense of direction; ie the measurement signals c 1 and c 2 represent the axial directional components with different signs. The measurement signals b 21 , b 22 and c 2 represent the axial directional components of the magnetic field occurring due to the inverse magnetostrictive effect with the same sense of direction; ie the measurement signals b 21 , b 22 and c 2 represent the axial directional components with the same sign. At least two of the measured values of the torsional moment are determined according to one of the following regulations: M. 1 = a 1 - b 11 - b 12 + c 1 - a 2 + b 21st + b 22nd - c 2 8th
Figure DE102019120468A1_0036
M. 2 = a 1 - b 11 - b 12 + c 1 4th
Figure DE102019120468A1_0037
M. 3 = a 2 - b 21st - b 22nd + c 2 4th
Figure DE102019120468A1_0038

Aus den mathematischen Vorschriften geht hervor, dass es mindestens drei der Kombinationen der Magnetfeldsensoren gibt, die jeweils zur Messung des Torsionsmomentes hinreichend sind. Die erste Kombination umfasst den ersten, den zweiten, den dritten, den vierten, den fünften, den sechsten, den siebenten und den achten Magnetfeldsensor. Die zweite Kombination umfasst den ersten, den dritten, den vierten und den siebenten Magnetfeldsensor. Die dritte Kombination umfasst den zweiten, den fünften, den sechsten und den achten Magnetfeldsensor.The mathematical rules show that there are at least three of the combinations of magnetic field sensors that are sufficient to measure the torsional moment. The first combination comprises the first, the second, the third, the fourth, the fifth, the sixth, the seventh and the eighth magnetic field sensor. The second combination includes the first, third, fourth and seventh magnetic field sensors. The third combination includes the second, fifth, sixth and eighth magnetic field sensors.

Bevorzugt werden nicht lediglich zwei, sondern mindestens drei der Messwerte M1 bis M3 bestimmt. Bevorzugt werden die Korrekturfaktoren und die korrigierten Messwerte entsprechend wie bei der ersten und zweiten besonders bevorzugten Ausführungsform bestimmt. Bevorzugt wird das Testsignal T entsprechend wie bei der ersten und zweiten besonders bevorzugten Ausführungsform bestimmt.Preferably, not just two, but at least three of the measured values M 1 to M 3 are determined. The correction factors and the corrected measured values are preferably determined in accordance with the first and second particularly preferred embodiment. The test signal T is preferably determined in accordance with the first and second particularly preferred embodiment.

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

Die erfindungsgemäße Anordnung dient zum Messen einer Kraft und/oder eines Momentes an einem sich in einer Achse erstreckenden Maschinenelement. Das Maschinenelement weist mindestens zwei sich umfänglich um die Achse herum erstreckende Magnetisierungsbereiche für jeweils eine Magnetisierung auf. Die Anordnung umfasst mindestens vier Magnetfeldsensoren jeweils zum Messen einer axialen Richtungskomponente eines durch die Magnetisierung sowie durch die Kraft und/oder durch das Moment bewirkten Magnetfeldes. Es gibt mindestens zwei Kombinationen von jeweils mindestens zwei der Magnetfeldsensoren. Jede dieser Kombinationen ist zur Messung der Kraft oder des Momentes hinreichend. Die Anordnung umfasst weiterhin eine Messsignalverarbeitungseinheit, welche zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Die Messsignalverarbeitungseinheit ist bevorzugt zur Ausführung einer der beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet. Im Übrigen weist die Anordnung bevorzugt auch Merkmale auf, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren angegeben sind.The arrangement according to the invention is used to measure a force and / or a moment on a machine element extending in an axis. The machine element has at least two magnetization regions extending circumferentially around the axis, each for one magnetization. The arrangement comprises at least four magnetic field sensors each for measuring an axial directional component of a magnetic field caused by the magnetization and by the force and / or the moment. There are at least two combinations of at least two of the magnetic field sensors. Any of these combinations is sufficient to measure force or moment. The arrangement also includes a measurement signal processing unit which is designed to carry out the method according to the invention. The measurement signal processing unit is preferably designed to carry out one of the described preferred embodiments of the method according to the invention. In addition, the arrangement preferably also has features that are specified in connection with the method according to the invention.

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

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:

  • 1 eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung in zwei Ansichten;
  • 2 eine zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung in zwei Ansichten;
  • 3 eine dritte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung in zwei Ansichten; und
  • 4 eine vierte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung in zwei Ansichten.
Further details, advantages and developments of the invention emerge from the following description of preferred embodiments of the invention with reference to the drawing. Show it:
  • 1 a first preferred embodiment of an arrangement according to the invention in two views;
  • 2 a second preferred embodiment of the arrangement according to the invention in two views;
  • 3 a third preferred embodiment of the arrangement according to the invention in two views; and
  • 4th a fourth preferred embodiment of the arrangement according to the invention in two views.

1 zeigt eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung in einer Querschnittsansicht und in einer Längsschnittansicht. Die Anordnung umfasst ein Maschinenelement aus einem Stahl in Form eines Hohlflansches 01, welcher sich in einer Achse 03 erstreckt. Auf den Hohlflansch 01 wirkt ein Torsionsmoment Mt, welches mit der erfindungsgemäßen Anordnung gemessen werden kann. 1 shows a first preferred embodiment of an arrangement according to the invention in a cross-sectional view and in a longitudinal sectional view. The arrangement comprises a machine element made of steel in the form of a hollow flange 01 which is in an axis 03 extends. On the hollow flange 01 acts a torsional moment Mt, which can be measured with the arrangement according to the invention.

Der Hohlflansch 01 weist zwei Magnetisierungsbereiche 04 in Form von umlaufenden Spuren auf. Die beiden Magnetisierungsbereiche 04 sind permanentmagnetisiert und entgegengesetzt gepolt, was jeweils durch einen den Umlaufsinn veranschaulichenden Pfeil 05 dargestellt ist. Die beiden Magnetisierungsbereiche 04 bilden einen Primärsensor für die Messung des Torsionsmomentes Mt unter Nutzung des invers-magnetostriktiven Effektes.The hollow flange 01 has two magnetization areas 04 in the form of circumferential tracks. The two magnetization areas 04 are permanently magnetized and polarized in opposite directions, as indicated by an arrow showing the direction of rotation 05 is shown. The two magnetization areas 04 form a primary sensor for measuring the torsional moment Mt using the inverse magnetostrictive effect.

Die Anordnung umfasst weiterhin vier Magnetfeldsensoren 06, die sich im Inneren des Hohlflansches 01 befinden. Die vier Magnetfeldsensoren 06 weisen einen gleichen Abstand zur Achse 03 auf.The arrangement also includes four magnetic field sensors 06 located inside the hollow flange 01 are located. The four magnetic field sensors 06 are equidistant from the axis 03 on.

Die vier Magnetfeldsensoren 06 dienen jeweils zur Messung einer axialen Richtungskomponente eines durch die Magnetisierung der Magnetisierungsbereiche 04 und durch das Torsionsmoment Mt aufgrund des invers-magnetostriktiven Effektes auftretenden Magnetfeldes. Eine Magnetfeldrichtung dieses Magnetfeldes ist jeweils an den Positionen der Magnetfeldsensoren 06 durch einen die jeweilige Magnetfeldrichtung veranschaulichenden Pfeil 07 dargestellt. Eine positive Messrichtung der Magnetfeldsensoren 06 ist durch das für die Magnetfeldsensoren 06 verwendete Symbol mit einem eingezeichneten Pfeil veranschaulicht.The four magnetic field sensors 06 each serve to measure an axial directional component of the magnetization of the magnetization areas 04 and by the torsional moment Mt due to the inverse magnetostrictive effect occurring magnetic field. A magnetic field direction of this magnetic field is in each case at the positions of the magnetic field sensors 06 by an arrow illustrating the respective magnetic field direction 07 shown. A positive measuring direction of the magnetic field sensors 06 is through that for the magnetic field sensors 06 used symbol illustrated with an arrow drawn.

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

Ein erster Magnetfeldsensor 11 der vier Magnetfeldsensoren 06 gibt ein Signal a1 aus. Der dem ersten Magnetfeldsensor 11 in Bezug auf die Achse 03 gegenüberliegende Magnetfeldsensor 06 bildet einen zweiten Magnetfeldsensor 12, welcher ein Signal a2 ausgibt. Der zu dem ersten Magnetfeldsensor 11 axial benachbarte Magnetfeldsensor 06 bildet einen dritten Magnetfeldsensor 13, welcher ein Signal b1 ausgibt. Der dem dritten Magnetfeldsensor 13 in Bezug auf die Achse 03 gegenüberliegende Magnetfeldsensor 06 bildet einen vierten Magnetfeldsensor 14, welcher ein Signal b2 ausgibt.A first magnetic field sensor 11 of the four magnetic field sensors 06 outputs a signal a 1 . The first magnetic field sensor 11 in relation to the axis 03 opposing magnetic field sensor 06 forms a second magnetic field sensor 12 , which outputs a signal a 2 . The one for the first magnetic field sensor 11 axially adjacent magnetic field sensor 06 forms a third magnetic field sensor 13 , which outputs a signal b 1 . The third magnetic field sensor 13 in relation to the axis 03 opposing magnetic field sensor 06 forms a fourth magnetic field sensor 14th , which outputs a signal b 2 .

Die Anordnung umfasst weiterhin einen Mikrokontroller (nicht gezeigt), welcher zur Messsignalverarbeitung dient und zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Prüfen der Anordnung konfiguriert ist.The arrangement further comprises a microcontroller (not shown) which is used for measuring signal processing and is configured to carry out a method according to the invention for checking the arrangement.

2 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung in einer Querschnittsansicht und in einer Längsschnittansicht. Diese Ausführungsform gleicht zunächst der in 1 gezeigten Ausführungsform. Im Unterschied zu der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform weist der Hohlflansch 01 drei der Magnetisierungsbereiche 04 auf, die abwechselnd gepolt sind. Der erste Magnetfeldsensor 11 der vier Magnetfeldsensoren 06 gibt wiederum das Signal a1 aus. Der zweite Magnetfeldsensor 12 ist zu dem ersten Magnetfeldsensor 11 axial benachbart und gibt das Signal b1 aus. Der dritte Magnetfeldsensor 13 ist in Bezug auf die Achse 03 dem ersten Magnetfeldsensor 11 gegenüberliegend angeordnet und gibt das Signal b2 aus. Der vierte Magnetfeldsensor 14 ist zu dem dritten Magnetfeldsensor 13 axial benachbart und gibt das Signal c2 aus. 2 shows a second preferred embodiment of the arrangement according to the invention in a cross-sectional view and in a longitudinal sectional view. This embodiment is initially similar to that in 1 embodiment shown. In contrast to the in 1 The first embodiment shown has the hollow flange 01 three of the magnetization areas 04 that are alternately polarized. The first magnetic field sensor 11 of the four magnetic field sensors 06 in turn outputs the signal a 1 . The second magnetic field sensor 12 is to the first magnetic field sensor 11 axially adjacent and outputs the signal b 1 . The third magnetic field sensor 13 is in relation to the axis 03 the first magnetic field sensor 11 arranged opposite and outputs the signal b 2 . The fourth magnetic field sensor 14th is to the third magnetic field sensor 13 axially adjacent and outputs the signal c 2 .

3 zeigt eine dritte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung in einer Querschnittsansicht und in einer Längsschnittansicht. Diese Ausführungsform gleicht zunächst der in 2 gezeigten Ausführungsform. Im Unterschied zu der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform umfasst die Anordnung sechs der Magnetfeldsensoren 06. Der erste Magnetfeldsensor 11 der sechs Magnetfeldsensoren 06 gibt wiederum das Signal a1 aus. Der zweite Magnetfeldsensor 12 ist in Bezug auf die Achse 03 dem ersten Magnetfeldsensor 11 gegenüberliegend angeordnet und gibt das Signal a2 aus. Der dritte Magnetfeldsensor 13 ist zu dem ersten Magnetfeldsensor 11 axial benachbart und gibt das Signal b1 aus. Der vierte Magnetfeldsensor 14 ist in Bezug auf die Achse 03 dem dritten Magnetfeldsensor 13 gegenüberliegend angeordnet und gibt das Signal b2 aus. Ein fünfter Magnetfeldsensor 15 der sechs Magnetfeldsensoren 06 ist zu dem dritten Magnetfeldsensor 13 axial benachbart und gibt das Signal c1 aus. Ein sechster Magnetfeldsensor 16 der sechs Magnetfeldsensoren 06 ist in Bezug auf die Achse 03 dem fünften Magnetfeldsensor 15 gegenüberliegend angeordnet und gibt das Signal c2 aus. 3 shows a third preferred embodiment of the arrangement according to the invention in a cross-sectional view and in a longitudinal sectional view. This embodiment is initially similar to that in 2 embodiment shown. In contrast to the in 2 The second embodiment shown comprises six of the magnetic field sensors 06 . The first magnetic field sensor 11 of the six magnetic field sensors 06 in turn outputs the signal a 1 . The second magnetic field sensor 12 is in relation to the axis 03 the first magnetic field sensor 11 arranged opposite and outputs the signal a 2 . The third magnetic field sensor 13 is to the first magnetic field sensor 11 axially adjacent and outputs the signal b 1 . The fourth magnetic field sensor 14th is in relation to the axis 03 the third magnetic field sensor 13 arranged opposite and outputs the signal b 2 . A fifth magnetic field sensor 15th of the six magnetic field sensors 06 is to the third magnetic field sensor 13 axially adjacent and outputs the signal c 1 . A sixth magnetic field sensor 16 of the six magnetic field sensors 06 is in relation to the axis 03 the fifth magnetic field sensor 15th arranged opposite and outputs the signal c 2 .

4 zeigt eine vierte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung in einer Querschnittsansicht und in einer Längsschnittansicht. Diese Ausführungsform gleicht zunächst der in 3 gezeigten Ausführungsform. Im Unterschied zu der in 3 gezeigten dritten Ausführungsform umfasst die Anordnung acht der Magnetfeldsensoren 06. Der erste Magnetfeldsensor 11 der sechs Magnetfeldsensoren 06 gibt wiederum das Signal a1 aus. Der zweite Magnetfeldsensor 12 ist in Bezug auf die Achse 03 dem ersten Magnetfeldsensor 11 gegenüberliegend angeordnet und gibt das Signal a2 aus. Der dritte Magnetfeldsensor 13 ist zu dem ersten Magnetfeldsensor 11 axial benachbart und gibt das Signal b11 aus. Der vierte Magnetfeldsensor 14 befindet sich unmittelbar neben dem dritten Magnetfeldsensor 13 gibt das Signal b12 aus. Der fünfte Magnetfeldsensor 15 ist in Bezug auf die Achse 03 dem dritten Magnetfeldsensor 13 gegenüberliegend angeordnet und gibt das Signal b21 aus. Der sechste Magnetfeldsensor 16 befindet sich unmittelbar neben dem fünften Magnetfeldsensor 13 gibt das Signal b22 aus. Ein siebenter Magnetfeldsensor 17 der acht Magnetfeldsensoren 06 ist zu dem dritten Magnetfeldsensor 13 axial benachbart und gibt das Signal c1 aus. Ein achter Magnetfeldsensor 18 der sechs Magnetfeldsensoren 06 ist in Bezug auf die Achse 03 dem siebenten Magnetfeldsensor 17 gegenüberliegend angeordnet und gibt das Signal c2 aus. 4th shows a fourth preferred embodiment of the arrangement according to the invention in a cross-sectional view and in a longitudinal sectional view. This embodiment is initially similar to that in 3 embodiment shown. In contrast to the in 3 The third embodiment shown comprises eight of the magnetic field sensors 06 . The first magnetic field sensor 11 of the six magnetic field sensors 06 in turn outputs the signal a 1 . The second magnetic field sensor 12 is in relation to the axis 03 the first magnetic field sensor 11 arranged opposite and outputs the signal a 2 . The third magnetic field sensor 13 is to the first magnetic field sensor 11 axially adjacent and outputs the signal b 11 . The fourth magnetic field sensor 14th is located directly next to the third magnetic field sensor 13 outputs the signal b 12 . The fifth magnetic field sensor 15th is in relation to the axis 03 the third magnetic field sensor 13 arranged opposite and outputs the signal b 21 . The sixth magnetic field sensor 16 is located directly next to the fifth magnetic field sensor 13 outputs the signal b 22 . A seventh magnetic field sensor 17th of the eight magnetic field sensors 06 is to the third magnetic field sensor 13 axially adjacent and outputs the signal c 1 . An eighth magnetic field sensor 18th of the six magnetic field sensors 06 is in relation to the axis 03 the seventh magnetic field sensor 17th arranged opposite and outputs the signal c 2 .

BezugszeichenlisteList of reference symbols

0101
Maschinenelement in Form eines HohlflanschesMachine element in the form of a hollow flange
0202
--
0303
Achseaxis
0404
MagnetisierungsbereichMagnetization range
0505
UmlaufsinnOrbital sense
0606
MagnetfeldsensorMagnetic field sensor
0707
MagnetfeldrichtungMagnetic field direction
0808
--
0909
--
1010
--
1111
erster Magnetfeldsensorfirst magnetic field sensor
1212
zweiter Magnetfeldsensorsecond magnetic field sensor
1313
dritter Magnetfeldsensorthird magnetic field sensor
1414th
vierter Magnetfeldsensorfourth magnetic field sensor
1515th
fünfter Magnetfeldsensorfifth magnetic field sensor
1616
sechster Magnetfeldsensorsixth magnetic field sensor
1717th
siebenter Magnetfeldsensorseventh magnetic field sensor
1818th
achter Magnetfeldsensoreighth magnetic field sensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Claims (10)

Verfahren zum Prüfen einer Anordnung zum Messen einer Kraft und/oder eines Momentes (Mt) an einem sich in einer Achse (03) erstreckenden Maschinenelement (01), wobei das Maschinenelement (01) mindestens zwei sich umfänglich um die Achse (03) herum erstreckende Magnetisierungsbereiche (04) für jeweils eine Magnetisierung aufweist, wobei die Anordnung mindestens vier Magnetfeldsensoren (06) zum Messen einer axialen Komponente eines durch die Magnetisierung sowie durch die Kraft und/oder durch das Moment (Mt) bewirkten Magnetfeldes umfasst, wobei es mindestens zwei Kombinationen von jeweils mindestens zwei der Magnetfeldsensoren (06) gibt, wobei jede der Kombinationen zur Messung der Kraft oder des Momentes (Mt) hinreichend ist, und wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: - Bestimmen eines ersten Korrekturfaktors zur Kalibrierung einer ersten der Kombinationen der Magnetfeldsensoren (06); - Bestimmen eines zweiten Korrekturfaktors zur Kalibrierung einer zweiten der Kombinationen der Magnetfeldsensoren (06); - Bestimmen eines ersten Messwertes der Kraft oder des Momentes (Mt) mit der ersten Kombination der Magnetfeldsensoren (06); - Anwenden des ersten Korrekturfaktors auf den ersten Messwert, um einen ersten korrigierten Messwert zu erhalten; - Bestimmen eines zweiten Messwertes der Kraft oder des Momentes (Mt) mit der zweiten Kombination der Magnetfeldsensoren (06); - Anwenden des zweiten Korrekturfaktors auf den zweiten Messwert, um einen zweiten korrigierten Messwert zu erhalten; und - Vergleichen des ersten korrigierten Messwertes mit dem zweiten korrigierten Messwert.Method for testing an arrangement for measuring a force and / or a moment (Mt) on a machine element (01) extending in an axis (03), the machine element (01) at least two extending circumferentially around the axis (03) Has magnetization areas (04) for one magnetization each, the arrangement comprising at least four magnetic field sensors (06) for measuring an axial component of a magnetic field caused by the magnetization and by the force and / or by the moment (Mt), with at least two combinations of at least two of the magnetic field sensors (06), each of the combinations being sufficient to measure the force or the moment (Mt), and the method comprising the following steps: - Determining a first correction factor for calibrating a first one of the combinations of the magnetic field sensors (06); - Determining a second correction factor for calibrating a second one of the combinations of the magnetic field sensors (06); - Determining a first measured value of the force or the moment (Mt) with the first combination of the magnetic field sensors (06); Applying the first correction factor to the first measured value in order to obtain a first corrected measured value; - Determining a second measured value of the force or the moment (Mt) with the second combination of the magnetic field sensors (06); Applying the second correction factor to the second measured value in order to obtain a second corrected measured value; and - Comparing the first corrected measured value with the second corrected measured value. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende weitere Schritte umfasst: - Bestimmen eines dritten Korrekturfaktors zur Kalibrierung einer dritten der Kombinationen der Magnetfeldsensoren (06); - Bestimmen eines dritten Messwertes der Kraft oder des Momentes (Mt) mit der dritten Kombination der Magnetfeldsensoren (06); - Anwenden des dritten Korrekturfaktors auf den dritten Messwert, um einen dritten korrigierten Messwert zu erhalten; und - Vergleichen des ersten korrigierten Messwertes, des zweiten korrigierten Messwertes und des dritten korrigierten Messwertes.Procedure according to Claim 1 , characterized in that it comprises the following further steps: - determining a third correction factor for calibrating a third of the combinations of the magnetic field sensors (06); - Determining a third measured value of the force or the moment (Mt) with the third combination of the magnetic field sensors (06); Applying the third correction factor to the third measured value in order to obtain a third corrected measured value; and comparing the first corrected measured value, the second corrected measured value and the third corrected measured value. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Vergleichen der korrigierten Messwerte absolute Beträge von Differenzen zwischen den korrigierten Messwerten oder Quadrate von Differenzen zwischen den korrigierten Messwerten gebildet werden.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that, in order to compare the corrected measured values, absolute amounts of differences between the corrected measured values or squares of differences between the corrected measured values are formed. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es einen weiteren Schritt umfasst, in welchem eine Summe der absoluten Beträge der Differenzen zwischen den korrigierten Messwerten oder eine Summe der Quadrate der Differenzen zwischen den korrigierten Messwerten gebildet wird.Procedure according to Claim 3 , characterized in that it comprises a further step in which a sum of the absolute amounts of the differences between the corrected measured values or a sum of the squares of the differences between the corrected measured values is formed. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehlersignal ausgegeben wird, wenn die Summe der absoluten Beträge oder die Summe der Quadrate der Differenzen ein vorab definiertes Höchstmaß übersteigt.Procedure according to Claim 4 , characterized in that an error signal is output if the sum of the absolute amounts or the sum of the squares of the differences exceeds a previously defined maximum. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldsensoren (06) jeweils eine gleiche tangentiale Position wie mindestens ein anderer der Magnetfeldsensoren (06) aufweisen.Method according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the magnetic field sensors (06) each have the same tangential position as at least one other of the magnetic field sensors (06). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldsensoren (06) jeweils eine axiale Position einer der Magnetisierungsbereiche (04) aufweisen.Method according to one of the Claims 1 to 6 , characterized in that the magnetic field sensors (06) each have an axial position of one of the magnetization areas (04). Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Magnetisierungsbereiche (04) die gleiche axiale Position wie zwei der Magnetfeldsensoren (06) aufweist, wobei diese beiden Magnetfeldsensoren (06) in Bezug auf die Achse (03) gegenüberliegend angeordnet sind.Procedure according to Claim 7 , characterized in that at least one of the magnetization areas (04) has the same axial position as two of the magnetic field sensors (06), these two magnetic field sensors (06) being arranged opposite one another with respect to the axis (03). Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Magnetisierungsbereiche (04) die gleiche axiale Position wie zwei der in Bezug auf die Achse (03) gegenüberliegend angeordneten Magnetfeldsensoren (06) aufweist, und dass jeweils zwei der Magnetfeldsensoren (06) eine gleiche tangentiale Position aufweisen und axial benachbart sind, wobei ein erster der Magnetfeldsensoren (06, 11) ein Messsignal a1 ausgibt, wobei der dem ersten Magnetfeldsensor (11) in Bezug auf die Achse (03) gegenüberliegende Magnetfeldsensor (06, 12) einen zweiten der Magnetfeldsensoren (06, 12) bildet, welcher ein Messsignal a2 ausgibt, wobei die Messsignale a1 und a2 die axialen Richtungskomponenten des auftretenden Magnetfeldes mit entgegengesetztem Richtungssinn repräsentieren, wobei der zu dem ersten Magnetfeldsensor (11) axial benachbarte Magnetfeldsensor (06, 13) einen dritten der Magnetfeldsensoren (06, 13) bildet, welcher ein Messsignal b1 ausgibt, wobei die Messsignale a1 und b1 die axialen Richtungskomponenten des auftretenden Magnetfeldes mit gleichem Richtungssinn repräsentieren, wobei der dem dritten Magnetfeldsensor (13) in Bezug auf die Achse (03) gegenüberliegende Magnetfeldsensor (06, 14) einen vierten der Magnetfeldsensoren (06, 14) bildet, welcher ein Messsignal b2 ausgibt, wobei die Messsignale b1 und b2 die axialen Richtungskomponenten des auftretenden Magnetfeldes mit entgegengesetztem Richtungssinn repräsentieren, und wobei die mindestens zwei Messwerte jeweils nach einer der folgenden Vorschriften bestimmt wird: M 1 = a 1 a 2 b 1 + b 2 4
Figure DE102019120468A1_0039
M 2 = a 1 b 1 2
Figure DE102019120468A1_0040
M 3 = b 2 a 2 2
Figure DE102019120468A1_0041
Procedure according to Claim 8 , characterized in that each of the magnetization areas (04) has the same axial position as two of the magnetic field sensors (06) arranged opposite one another with respect to the axis (03), and that two of the magnetic field sensors (06) each have the same tangential position and axially are adjacent, a first of the magnetic field sensors (06, 11) outputting a measurement signal a 1 , the magnetic field sensor (06, 12) opposite the first magnetic field sensor (11) in relation to the axis (03) a second of the magnetic field sensors (06, 12) ), which outputs a measurement signal a 2 , the measurement signals a 1 and a 2 representing the axial directional components of the magnetic field occurring with opposite sense of direction, the magnetic field sensor (06, 13) axially adjacent to the first magnetic field sensor (11) being a third of the magnetic field sensors (06, 13), which outputs a measurement signal b 1 , the measurement signals a 1 and b 1 being the axial directional component The magnetic field sensor (06, 14) opposite the third magnetic field sensor (13) in relation to the axis (03) forms a fourth of the magnetic field sensors (06, 14), which generates a measurement signal b 2 outputs, wherein the measurement signals b 1 and b 2 represent the axial directional components of the occurring magnetic field with opposite sense of direction, and the at least two measured values are each determined according to one of the following rules: M. 1 = a 1 - a 2 - b 1 + b 2 4th
Figure DE102019120468A1_0039
M. 2 = a 1 - b 1 2
Figure DE102019120468A1_0040
M. 3 = b 2 - a 2 2
Figure DE102019120468A1_0041
Anordnung zum Messen einer Kraft und/oder eines Momentes (Mt) an einem sich in einer Achse (03) erstreckenden Maschinenelement (01), wobei das Maschinenelement (01) mindestens zwei sich umfänglich um die Achse (03) herum erstreckende Magnetisierungsbereiche (04) für jeweils eine Magnetisierung aufweist, wobei die Anordnung mindestens vier Magnetfeldsensoren (06) zum Messen einer axialen Richtungskomponente eines durch die Magnetisierung sowie durch die Kraft und/oder durch das Moment (Mt) bewirkten Magnetfeldes umfasst, wobei es mindestens zwei Kombinationen von jeweils mindestens zwei der Magnetfeldsensoren (06) gibt, wobei jede der Kombinationen zur Messung der Kraft oder des Momentes (Mt) hinreichend ist, und wobei die Anordnung weiterhin eine Messsignalverarbeitungseinheit umfasst, die zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.Arrangement for measuring a force and / or a moment (Mt) on a machine element (01) extending in an axis (03), the machine element (01) at least two magnetization areas (04) extending circumferentially around the axis (03) for one magnetization each, the arrangement comprising at least four magnetic field sensors (06) for measuring an axial directional component of a magnetic field caused by the magnetization and by the force and / or by the moment (Mt), with at least two combinations of at least two each of the magnetic field sensors (06), each of the combinations being sufficient for measuring the force or the moment (Mt), and wherein the arrangement further comprises a measurement signal processing unit which is used to carry out a method according to one of the Claims 1 to 9 is trained.
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