DE202014104026U1

DE202014104026U1 - Load and deformation sensor for elastic components

Info

Publication number: DE202014104026U1
Application number: DE202014104026.9U
Authority: DE
Original assignee: EFFBE GmbH
Current assignee: EFFBE GmbH
Priority date: 2014-08-28
Filing date: 2014-08-28
Publication date: 2015-12-06
Anticipated expiration: 2024-08-29

Abstract

Vorrichtung (1, 101, 101‘, 101‘‘, 101‘‘‘) zur Erfassung einer Relativposition eines ersten Punktes eines elastisch verformbaren Körpers (103, 103‘, 103‘‘, 103‘‘‘) und eines von dem ersten Punkt beabstandeten zweiten Punktes des elastisch verformbaren Körpers (103, 103‘, 103‘‘, 103‘‘‘), umfassend zumindest einen mitnahmesicher mit dem ersten Punkt verbundenen Signalgeber (3, 109, 109‘, 109‘‘, 109‘‘‘) und zumindest einen mitnahmesicher mit dem zweiten Punkt verbundenen Sensor (5, 111, 111‘, 111‘‘, 111‘‘‘), wobei der Signalgeber (109, 109‘, 109‘‘, 109‘‘‘) zumindest einen Permanentmagneten (3) und der Sensor (111, 111‘, 111‘‘, 111‘‘‘) zumindest einen Messwertaufnehmer (5) zur Erfassung elektromagnetischer Signale umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (3) derartig ausgerichtet ist, dass ein erster Pol (7) an dem dem Sensor (5) zugewandten ersten Ende des Permanentmagneten (3) angeordnet ist und der dem ersten Pol (7) entgegengesetzte zweite Pol (9) an dem dem Sensor (5) abgewandten Ende des Permanentmagneten (3) angeordnet ist.Device (1, 101, 101 ', 101' ', 101' '') for detecting a relative position of a first point of an elastically deformable body (103, 103 ', 103' ', 103' '') and one of the first point spaced second point of the elastically deformable body (103, 103 ', 103' ', 103' ''), comprising at least one secure against the first point connected signal generator (3, 109, 109 ', 109' ', 109' '') and at least one sensor (5, 111, 111 ', 111' ', 111' '') connected to the second point, the signal generator (109, 109 ', 109' ', 109' '') having at least one permanent magnet ( 3) and the sensor (111, 111 ', 111' ', 111' '') comprises at least one transducer (5) for detecting electromagnetic signals, characterized in that the permanent magnet (3) is oriented such that a first pole (3) 7) arranged on the said sensor (5) facing the first end of the permanent magnet (3) is and the first pole (7) opposite the second pole (9) on the sensor (5) facing away from the end of the permanent magnet (3) is arranged.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung einer Relativposition eines ersten Punktes eines elastisch verformbaren Körpers und eines von dem ersten Punkt beabstandeten zweiten Punktes des elastisch verformbaren Körpers, umfassend zumindest einen mitnahmesicher mit dem ersten Punkt verbundenen Signalgeber und zumindest einen mitnahmesicher mit dem zweiten Punkt verbundenen Sensor, wobei der Signalgeber zumindest einen Permanentmagneten und der Sensor zumindest einen Messwertaufnehmer zur Erfassung elektromagnetischer Signale umfasst. The present invention relates to a device for detecting a relative position of a first point of an elastically deformable body and a second point of the elastically deformable body spaced from the first point, comprising at least one tamper-proof connected to the first point and at least one tamper-evident connected to the second point Sensor, wherein the signal generator comprises at least one permanent magnet and the sensor comprises at least one transducer for detecting electromagnetic signals.

In vielen technischen Gebieten, beispielsweise bei der Lagerung von Maschinenelemente, wie Motoren oder Generatoren, ist es wünschenswert, die Belastungen bzw. Einfederung an den Lagerelementen bestimmen zu können. Insbesondere ist es wünschenswert, die Auslenkungen solcher Lagerelemente zu messen und zu visualisieren, um eine Überbeanspruchung der Lagerelemente erkennen und vermeiden zu können. Durch die vorliegende Erfindung soll das Messen und Visualisieren von tatsächlich auftretenden Belastungen und/oder tatsächlich auftretenden Einfederungen bzw. Verformungen an elastischen Bauteilen, insbesondere Elastomerbauteile, ermöglicht werden. In many technical fields, for example in the storage of machine elements, such as motors or generators, it is desirable to be able to determine the loads or deflection on the bearing elements. In particular, it is desirable to measure and visualize the deflections of such bearing elements in order to recognize and avoid overstressing of the bearing elements. The present invention is intended to enable the measurement and visualization of actually occurring loads and / or actually occurring deflections or deformations on elastic components, in particular elastomer components.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, die die Erfassung einer Verformung eines elastischen Körpers ermöglichen. So offenbart beispielsweise die DE 10 2006 033 469 A1 eine gattungsgemäße Vorrichtung in Form einer Sensorvorrichtung zum Erfassen einer relativen Position. Es wird vorgeschlagen, dass in einem Elastomerkörper bzw. benachbart zu diesem ein Geberelement und ein Sensorelement angeordnet werden. Als Geberelement wird ein Permanentmagnet und als Sensorelement ein Hallelement vorgeschlagen. Durch die Verwendung des Hallsensors wird die aktuelle Position des Magneten in Abhängigkeit von einem Magnetfeld, das durch den Magneten erzeugt wird und den Hallsensor durchdringt, bestimmt. Zum Erfassen von Scherbewegungen von zwei Körpern, die durch den Elastomerkörper miteinander verbunden sind, wird vorgeschlagen, dass die Polachse des Permanentmagneten entlang der zu erwartenden Scherbewegung angeordnet wird. Auch soll eine Veränderung des Abstands des Geberelements und des Sensorelements detektierbar sein. Various devices are known from the prior art, which allow the detection of a deformation of an elastic body. For example, the DE 10 2006 033 469 A1 a generic device in the form of a sensor device for detecting a relative position. It is proposed that an encoder element and a sensor element are arranged in an elastomeric body or adjacent thereto. As a donor element, a permanent magnet and a Hall element is proposed as a sensor element. Through the use of the Hall sensor, the current position of the magnet is determined in response to a magnetic field generated by the magnet and penetrating the Hall sensor. For detecting shear movements of two bodies which are connected to each other by the elastomeric body, it is proposed that the polar axis of the permanent magnet is arranged along the expected shearing motion. Also, a change in the distance of the transmitter element and the sensor element should be detectable.

Die im Stand der Technik vorgeschlagene Vorrichtung weist jedoch den Nachteil auf, dass eine genaue Bestimmung einer Abstandsveränderung zwischen dem Sensorelement und dem Geberelement mit einer hohen Auflösung nicht möglich ist. However, the proposed in the prior art device has the disadvantage that an accurate determination of a change in distance between the sensor element and the donor element with a high resolution is not possible.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die gattungsgemäße Vorrichtung derartig weiterzuentwickeln, dass die Nachteile des Stands der Technik überwunden werden, insbesondere eine genaue, d.h. hochauflösende, quantitative und qualitative Bestimmung einer Verformung des elastischen Körpers ermöglicht wird. It is therefore an object of the present invention to develop the generic device such that the disadvantages of the prior art are overcome, in particular an accurate, i. high-resolution, quantitative and qualitative determination of a deformation of the elastic body is made possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Permanentmagnet derartig ausgerichtet ist, dass ein erster Pol an dem dem Sensor zugewandten ersten Ende des Permanentmagneten angeordnet ist und der dem ersten Pol entgegengesetzte zweite Pol an dem dem Sensor abgewandten Ende des Permanentmagneten angeordnet ist. This object is achieved in that the permanent magnet is oriented such that a first pole is disposed on the sensor facing the first end of the permanent magnet and the first pole opposite the second pole is arranged at the end facing away from the sensor of the permanent magnet.

Weiterhin wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass der Sensor, insbesondere der Messwertaufnehmer, entlang der den ersten Pol und den zweiten Pol der Permanentmagneten verbindenden Polachse angeordnet ist. Furthermore, it is proposed with the invention that the sensor, in particular the transducer, is arranged along the polar axis connecting the first pole and the second pole of the permanent magnets.

Auch ist bevorzugt, dass der Signalgeber, insbesondere der Permanentmagnet, und/oder der Sensor, insbesondere der Messwertaufnehmer, zumindest bereichsweise von dem elastisch verformbaren Körper umgeben ist bzw. sind, insbesondere zumindest bereichsweise in dem elastisch verformbaren Körper eingebettet ist bzw. sind. It is also preferred that the signal generator, in particular the permanent magnet, and / or the sensor, in particular the transducer, is at least partially surrounded by the elastically deformable body or are, in particular at least partially embedded in the elastically deformable body or are.

Weiterhin wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass der Signalgeber, insbesondere der Permanentmagnet, zumindest indirekt mit einem mit dem ersten Punkt mitnahmesicher in Wirkverbindung stehenden ersten Trägerelement verbunden ist und/oder der Sensor, insbesondere der Messwertaufnehmer, zumindest indirekt mit einem mit dem zweiten Punkt mitnahmesicher in Wirkverbindung stehenden zweiten Trägerelement verbunden ist. Furthermore, it is proposed with the invention that the signal transmitter, in particular the permanent magnet, is connected at least indirectly to a first carrier safely engaged with the first point in operative connection first carrier element and / or the sensor, in particular the transducer, at least indirectly mitnahmesicher with one with the second point is operatively connected to the second carrier element.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner gekennzeichnet sein durch zumindest eine zumindest bereichsweise von der Vorrichtung umfasste und/oder mit der Vorrichtung in Wirkverbindung stehende Auswerteeinheit, wobei die Auswerteeinheit eingerichtet ist, um durch den Sensor, insbesondere den Messwertaufnehmer aufgenommene Werte zu verarbeiten, vorzugsweise eingerichtet zur, insbesondere qualitativen und/oder quantitativen Bestimmung einer geometrischen Verformung des elastischen Körpers, einer Überbeanspruchung, vorzugsweise plastischen Verformung, des elastischen Körpers und/oder, einer auf den elastischen Körper einwirkenden Kraft, vorzugsweise basierend auf einer für den elastischen Körper vorgegebenen Funktion der Verformung in Abhängigkeit von der auf den elastischen Körper wirkenden Kraft. A device according to the invention can also be characterized by at least one evaluation unit included in the device and / or in operative connection with the device, wherein the evaluation unit is set up in order to process values recorded by the sensor, in particular the measured value pickup. in particular qualitative and / or quantitative determination of a geometric deformation of the elastic body, overstressing, preferably plastic deformation, of the elastic body and / or of a force acting on the elastic body, preferably based on a function of deformation predetermined for the elastic body from the force acting on the elastic body.

Schließlich wird für die erfindungsgemäße Vorrichtung vorgeschlagen, dass diese aufweist zumindest eine, vorzugweise mit der Auswerteinrichtung in Wirkverbindung stehende, Datenschnittstelle, insbesondere umfassend zumindest einen akustischen und/oder optischen Signalgeber, zumindest einen Datenbusanschluss, zumindest eine Anzeigeeinrichtung, zumindest einen Rechner, wie einen PC, ein Tablet und/oder ein Smartphone. Finally, it is proposed for the device according to the invention that the latter has at least one data interface, preferably comprising at least one acoustic and / or optical signal generator, at least one data bus connection, at least one computer, such as a PC , a tablet and / or a smartphone.

Weiterhin liefert die Erfindung eine Lagereinrichtung, insbesondere zur gedämpften Lagerung zumindest eines Maschinenteils, wie eines Antriebsaggregats und/oder eines Generators, wobei die Lagereinrichtung eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst. Furthermore, the invention provides a bearing device, in particular for the damped mounting of at least one machine part, such as a drive unit and / or a generator, wherein the bearing device comprises a device according to the invention.

Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass durch eine geeignete Ausrichtung des Signalgebers relativ zu dem Sensor eine vergleichsweise hohe Genauigkeit der Erfassung der Verformung des elastischen Körpers erreicht werden kann. The invention is thus based on the surprising finding that a comparatively high accuracy of the detection of the deformation of the elastic body can be achieved by a suitable orientation of the signal transmitter relative to the sensor.

So werden derartige elastische Körper, beispielsweise zur Lagerung von Maschinenelementen, wie Motoren und Generatoren eingesetzt. Aufgrund des hohen Gewichts dieser Elemente werden oft vergleichsweise steife elastische Körper eingesetzt. Diese werden bei den entsprechenden Belastungen dann vergleichsweise gering ausgelenkt, so dass zur Erfassung und Verformung des elastischen Körpers, insbesondere zur Erkennung von Überbeanspruchungen des elastischen Körpers, eine hochauflösende Erfassung der Bewegung des elastischen Körpers notwendig ist. Thus, such elastic body, for example for the storage of machine elements, such as motors and generators used. Due to the high weight of these elements, relatively stiff elastic bodies are often used. These are then deflected comparatively small at the corresponding loads, so that a high-resolution detection of the movement of the elastic body is necessary for detection and deformation of the elastic body, in particular for the detection of overstressing of the elastic body.

Durch die erfindungsgemäße Ausrichtung des Signalgebers, insbesondere die Anordnung des Sensors bzw. Messwertaufnehmers entlang der Polachse des Permanentmagneten des Signalgebers, wird erreicht, dass sich die Magnetfelddichte im Bereich des Sensors auch bei geringen Bewegungen des Signalgebers relativ zu dem Sensor deutlich verändert. Insbesondere bei geringfügigen Bewegungen verändern sich daher die über den Messwertaufnehmer erfassten Werte vergleichsweise stark, so dass eine vergleichsweise präzise Bestimmung der Relativposition des Sensors und des Signalgebers und damit der Verformung des elastischen Körpers ermöglicht wird. Due to the inventive alignment of the signal generator, in particular the arrangement of the sensor or transducer along the polar axis of the permanent magnet of the signal generator, it is achieved that the magnetic field density in the region of the sensor changes significantly even with small movements of the signal generator relative to the sensor. In particular, in the case of minor movements, therefore, the values recorded via the measuring transducer change comparatively strongly, so that a comparatively precise determination of the relative position of the sensor and of the signal generator and thus of the deformation of the elastic body is made possible.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht daher bei entsprechenden Informationen über die an dem elastischen Körper anliegende Last und den entsprechenden Federweg eine genaue Einstellung beziehungsweise Justierung des elastischen Körpers auf die gewünschte Belastung und/oder einen gewünschten Federweg. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht auch, dass über eine vergleichsweise große Bandbreite ein elektrisches Signal, welches auf der Feldstärke des Magnetfelds basiert, ausgegeben werden kann und so über das grundsätzlich bekannte Verhältnis von Last- und Federweg präziser einer Verformung des elastischen Körpers bestimmt werden kann. Insbesondere durch die Messung der Magnetfeldstärke, die in einer bekannten Beziehung zur Belastung/Verformung des elastischen Körpers steht, kann die Messgröße genutzt werden, um Informationen zur tatsächlichen Belastung und der Verformung zu erlangen. The device according to the invention therefore makes it possible, given appropriate information about the load applied to the elastic body and the corresponding spring travel, to precisely adjust or adjust the elastic body to the desired load and / or a desired spring travel. The device according to the invention also makes it possible to output over a comparatively large bandwidth an electrical signal which is based on the field strength of the magnetic field and thus can be more precisely determined via the basically known ratio of load and spring travel of a deformation of the elastic body. In particular, by the measurement of the magnetic field strength, which is in a known relationship to the load / deformation of the elastic body, the measured quantity can be used to obtain information on the actual load and the deformation.

So wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Veränderung der relativen Position eines ersten Punkts des elastischen Körpers, in dessen Bereich der Signalgeber angeordnet ist, und eines zweiten Punkts des elastischen Körpers, in dessen Bereich der Sensor angeordnet ist bzw. mit dem der Sensor in mechanischer Wirkverbindung steht, eine Einfederung und/oder Verformung des elastischen Körpers bestimmt, da es zu einer Veränderung der Lagerung des Magneten und des Sensors kommt. Insbesondere steht das Maß der Feldstärkenänderung in einem bekannten Zusammenhang zur Verlagerung des Sensors und des Signalgebers, so dass auf die Verformung des elastischen Körpers geschlossen werden kann. Ist darüber hinaus das Verhältnis von Verformung zu anliegender Kraft in Form beispielsweise einer Federkennlinie bekannt, kann mittels dieser Kenngrößen auf die tatsächlich angreifende Kraft, die auf den elastischen Körper wirkt, geschlossen werden. Neben der Bestimmung der auf den elastischen Körper wirkenden Kraft ermöglicht die Erfindung auch eine Einstellung und Justierung des elastischen Körpers auf die gewünschte Belastung. Darüber hinaus kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch eine plastische Verformung des elastischen Körpers erkannt werden und so eine Schädigung des gelagerten Elements als auch des Lagerelements selber vermieden, zumindest erkannt und gemeldet werden. Thus, by the device according to the invention, a change in the relative position of a first point of the elastic body, in the region of the signal generator is arranged, and a second point of the elastic body, in the region of the sensor is arranged or with the sensor in mechanical operative connection is determined, a deflection and / or deformation of the elastic body, since it comes to a change in the storage of the magnet and the sensor. In particular, the degree of field strength change is in a known relationship to the displacement of the sensor and the signal generator, so that it can be concluded that the deformation of the elastic body. Moreover, if the ratio of deformation to applied force in the form of, for example, a spring characteristic is known, these characteristics can be used to deduce the actual force acting on the elastic body. In addition to determining the force acting on the elastic body force, the invention also allows adjustment and adjustment of the elastic body to the desired load. In addition, a plastic deformation of the elastic body can be detected with the device according to the invention and thus avoid damage to the stored element as well as the bearing element itself, at least recognized and reported.

Zu diesem Zweck können die über den Sensor gelieferten Signale durch geeignete Auswerteeinrichtungen in Form von Hard- und/oder Software visualisiert oder über eine Schnittstelle an weitere Datenverarbeitungselemente weitergeleitet werden. Insbesondere bei Erkennung einer Überbeanspruchung des elastischen Körpers kann über die Auswerteeinrichtung eine Meldung, sei es visuell, hörbar oder über eine geeignete Datenschnittstelle, ausgegeben werden. Insbesondere zur Überwachung, sei es kontinuierlich oder temporär, von Betriebslasten ermöglicht es die Vorrichtung, dass frühzeitig das Erreichen von Zielwerten bzw. Unter- oder Überschreiten von Grenzwerten erkannt und eine entsprechende Gegenmaßnahme ergriffen werden kann. Darüber hinaus ermöglicht es die Vorrichtung, dass die Belastung und der Verschleiß des elastischen Körpers über die Lebensdauer dokumentiert und ausgewertet werden kann, um frühzeitig eine drohende Beschädigung und/oder einen drohenden Ausfall des Bauteils erkennen zu können. For this purpose, the signals supplied via the sensor can be visualized by suitable evaluation devices in the form of hardware and / or software or forwarded via an interface to further data processing elements. In particular, upon detection of overstressing of the elastic body, a message, be it visually, audibly or via a suitable data interface, can be output via the evaluation device. In particular, for monitoring, whether continuously or temporarily, of operating loads, the device makes it possible to detect the achievement of target values or undershooting or exceeding limit values at an early stage and to take appropriate countermeasures. In addition, the device allows the stress and wear of the elastic body to be documented and evaluated over its lifetime can be detected in order to early detect impending damage and / or imminent failure of the component can.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen erläutert sind. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description, are explained in the preferred embodiments of the invention with reference to schematic drawings.

Dabei zeigt It shows

1 schematisch den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Hinblick auf die Ausrichtung des Sensors relativ zu dem Signalgeber; 1 schematically the basic structure of the device according to the invention with respect to the orientation of the sensor relative to the signal generator;

2 eine schematische Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; 2 a schematic cross-sectional view of a first embodiment of a device according to the invention;

3 eine schematische Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; 3 a schematic cross-sectional view of a second embodiment of a device according to the invention;

4 eine schematische Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und 4 a schematic cross-sectional view of a third embodiment of a device according to the invention; and

5 eine schematische Querschnittsansicht einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. 5 a schematic cross-sectional view of a fourth embodiment of a device according to the invention.

In 1 ist der schematische Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Signalgeber umfassend einen Permanentmagneten 3 und einen Sensor umfassend einen Messwertaufnehmer in Form eines Hallsensors 5. Der Permanentmagnet 3 weist einen ersten Pol 7, in diesem Beispiel einen „Südpol“, und einen zweiten Pol 9, in diesem Beispiel einen „Nordpol“, auf. Der Permanentmagnet 3 ist in einem ersten Punkt eines nicht dargestellten elastischen Körpers angeordnet, während der Messwertaufnehmer 5 in einem zweiten Punkt des elastischen Körpers angeordnet ist. Wie insbesondere in 1 dargestellt, ist der Permanentmagnet 3 derartig relativ zu dem Messwertaufnehmer 5 ausgerichtet, dass der erste Pol 7 dem Messwertaufnehmer 5 zugewandt ist, während der zweite Pol 9 dem Messwertaufnehmer 5 abgewandt ist, also der Messwertaufnehmer 5 entlang der Polachse P angeordnet ist. In 1 is the schematic structure of a device according to the invention 1 shown. The device 1 comprises a signal generator comprising a permanent magnet 3 and a sensor comprising a transducer in the form of a Hall sensor 5 , The permanent magnet 3 has a first pole 7 , in this example a "south pole", and a second pole 9 , in this example a "North Pole", on. The permanent magnet 3 is located at a first point of an elastic body, not shown, while the transducer 5 is arranged in a second point of the elastic body. As in particular in 1 shown, is the permanent magnet 3 such relative to the transducer 5 aligned that the first pole 7 the transducer 5 facing, while the second pole 9 the transducer 5 turned away, so the transducer 5 is arranged along the polar axis P.

In 1 sind ferner schematische Magnetfeldlinien 11 dargestellt. Wie sich insbesondere aus der 1 ergibt, ist der Messwertaufnehmer 5 damit in einem Bereich des Permanentmagneten 3 angeordnet, in dem starke Änderungen der Magnetfelddichte bei einer Veränderung des Abstands A zwischen den Permanentmagneten 3 und dem Messwertaufnehmer 5 auftreten. Kommt es daher zu einer Relativbewegung zwischen dem Permanentmagneten 3 und dem Messwertaufnehmer 5 ergibt sich eine signifikante Veränderung der Magnetfeldliniendichte und damit des über den Messwertaufnehmer 5 ausgegebenen Signals. In 1 are also schematic magnetic field lines 11 shown. As can be seen in particular from the 1 results is the transducer 5 with it in a range of the permanent magnet 3 arranged in the strong changes in the magnetic field density with a change in the distance A between the permanent magnets 3 and the transducer 5 occur. Is it therefore a relative movement between the permanent magnet 3 and the transducer 5 results in a significant change in the magnetic field density and thus of the transducer over 5 output signal.

In 2 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form eines Maschinenlagerelements 101 dargestellt. Das Maschinenlagerelement 101 umfasst einen elastischen Körper 103, der sich an einer Tragstruktur 105 abstützt. Auf der der Tragstruktur 105 abgewandten Seite des elastischen Körpers 103 ist ein Lagerelement 107 angeordnet, auf dem eine nicht dargestellte Last angeordnet ist. Durch die Last wird die Kraft F über das Lagerelement auf den elastischen Körper 103 und die Tragestruktur 105 ausgeübt. In 2 is a first embodiment of a device according to the invention in the form of a machine bearing element 101 shown. The machine bearing element 101 includes an elastic body 103 that is attached to a support structure 105 supported. On the support structure 105 opposite side of the elastic body 103 is a bearing element 107 arranged on which a load, not shown, is arranged. Through the load, the force F on the bearing element on the elastic body 103 and the carrying structure 105 exercised.

In dem elastischen Körper 103 ist ein Signalgeber mit einem Permanentmagneten 109 und ein Sensor 111 mit einem Messwertaufnehmer eingebettet. Aufgrund der Einwirkung der Kraft F auf das Lagerelement 107 erfolgt eine Verformung des elastischen Körpers 103 und damit eine Veränderung der relativen Lage des Signalgebers 109 relativ zu dem Sensor 111. Insbesondere wird der Abstand A‘ zwischen dem ersten Punkt, an dem der Signalgeber 109 angeordnet ist, und dem zweiten Punkt, an dem der des Sensors 111 angebracht ist, verändert. Dies führt aufgrund einer Veränderung der Dichte der Magnetfeldlinien 113 im Bereich des als Hall-Sensor ausgebildeten Messwertaufnehmers des Sensors 111 zu einer Veränderung des über den Hall-Sensor erzeugten Signals. Dieses Signal wird in einer Auswerteeinheit 115 ausgewertet. Über eine geeignete Schnittstelle 117 werden die Ergebnisse der Auswerteeinheit 115 an verschiedene Endgeräte, wie eine analoge Anzeige 119, eine digitale Anzeige 121, an einen Rechner 123, an eine Datenschnittstelle 125 oder eine optische und/oder akustische Ausgabeeinheit 127 weitergeleitet. In the elastic body 103 is a signal transmitter with a permanent magnet 109 and a sensor 111 embedded with a transducer. Due to the action of the force F on the bearing element 107 a deformation of the elastic body takes place 103 and thus a change in the relative position of the signal generator 109 relative to the sensor 111 , In particular, the distance A 'between the first point at which the signal generator 109 is arranged, and the second point at which the sensor 111 attached, changed. This results due to a change in the density of the magnetic field lines 113 in the region of the measuring sensor of the sensor designed as a Hall sensor 111 to a change in the signal generated by the Hall sensor. This signal is in an evaluation unit 115 evaluated. Via a suitable interface 117 become the results of the evaluation unit 115 to various devices, such as an analog display 119 , a digital ad 121 , to a computer 123 , to a data interface 125 or an optical and / or acoustic output unit 127 forwarded.

Auf diese Weise wird eine Zustandsüberwachung des Maschinenlagerelements 101 ermöglicht und darüber hinaus eine Protokollierung der Belastungen über die Lebensdauer des Maschinenlagerelements 101 aber auch die Erkennung einer Fehlfunktion des Maschinenlagerelements 101 erreicht. In this way, a condition monitoring of the machine bearing element 101 allows and beyond a logging of the loads over the life of the machine bearing element 101 but also the detection of a malfunction of the machine bearing element 101 reached.

In 3 ist eine schematische Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form eines Maschinenlagerelements 101‘ dargestellt. Diejenigen Elemente des Maschinenlagerelements 101‘, die denjenigen des Maschinenlagerelements 101 entsprechen, tragen die gleichen Bezugszeichen, allerdings einfach gestrichen. Die Vorrichtung 101‘ der 3 unterscheidet sich im Wesentlichen von der Vorrichtung 101 der 2 dadurch, dass keine vertikal wirkende Kraft sondern eine horizontal wirkende Kraft F‘ detektiert werden kann. So ermöglicht es die in der 3 dargestellte Vorrichtung 101‘, dass eine Verformung in eine horizontale Richtung des elastischen Körpers erkannt wird. In 3 is a schematic cross-sectional view of a second embodiment of a device according to the invention in the form of a machine bearing element 101 ' shown. Those elements of the machine bearing element 101 ' that of those of the machine bearing element 101 correspond, bear the same reference numerals, but simply deleted. The device 101 ' of the 3 is essentially different from the device 101 of the 2 in that no vertical acting force but a horizontally acting force F 'can be detected. So it allows in the 3 illustrated device 101 ' in that a deformation in a horizontal direction of the elastic body is recognized.

Insbesondere durch die Kombination der Vorrichtungen 101, 101‘ der 2 und 3 wird so eine zweidimensionale Erfassung einer Verformung des elastischen Körpers 103, 103‘ ermöglicht. Durch Ergänzung einer weiteren Vorrichtung, die eine Verformung des elastischen Körpers 103, 103‘ in eine senkrechte Richtung zur Erfassung der Verformung der Vorrichtungen 101, 101‘ der 2 und 3 ermöglicht, kann so eine dreidimensionale Erfassung einer Verformung des elastischen Körpers 103, 103‘ erreicht werden. In particular, by the combination of the devices 101 . 101 ' of the 2 and 3 Thus, a two-dimensional detection of deformation of the elastic body 103 . 103 ' allows. By supplementing another device, a deformation of the elastic body 103 . 103 ' in a vertical direction for detecting the deformation of the devices 101 . 101 ' of the 2 and 3 allows so three-dimensional detection of deformation of the elastic body 103 . 103 ' be achieved.

Wie darüber hinaus 4 zu entnehmen ist, kann auch eine abgewandelte Anordnung des Sensors bzw. des Signalgebers benutzt werden. So zeigt 4 eine dritte Ausführungsform einer erfinderischen Vorrichtung in Form eines Maschinenlagerelements 101‘‘. Diejenigen Elemente des Maschinenlagerelements 101‘‘, die funktional denjenigen des Maschinenlagerelements 101 entsprechen, tragen die gleichen Bezugszeichen, allerdings zweifach gestrichen. Es ist nicht zwingend notwendig, dass der Signalgeber bzw. Sensor in dem elastischen Körper integriert wird, sondern dieser kann auch indirekt mit dem elastischen Körper verbunden sein. So ist bei der in 4 dargestellten Vorrichtung 101‘‘ der Signalgeber 109‘‘ an der mit einer Seite des elastischen Körpers 103‘‘ verbundenen Tragstruktur 105‘‘, die als erstes Trägerelement wirkt, angeordnet, während der Sensor 111‘‘ an dem Lagerelement 107‘‘, das als zweites Trägerelement wirkt, angeordnet ist, das wiederrum mit einer gegenüberliegenden Seite des elastischen Körpers 103‘‘ verbunden ist. As well as beyond 4 can be seen, a modified arrangement of the sensor or the signal generator can be used. So shows 4 a third embodiment of an inventive device in the form of a machine bearing element 101 '' , Those elements of the machine bearing element 101 '' that are functional to those of the machine bearing element 101 correspond, bear the same reference numerals, but deleted twice. It is not absolutely necessary for the signal transmitter or sensor to be integrated in the elastic body, but it can also be connected indirectly to the elastic body. So is at the in 4 illustrated device 101 '' the signal generator 109 '' at the one side of the elastic body 103 '' connected support structure 105 '' , which acts as a first support member, arranged while the sensor 111 '' on the bearing element 107 '' , which acts as a second support member, is arranged, in turn, with an opposite side of the elastic body 103 '' connected is.

Schließlich kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung 101‘‘‘ auch, wie in 5 dargestellt, dazu eingesetzt werden, Belastungen innerhalb eines elastischen Körpers 103‘‘‘ bei einem Auftreffen des elastischen Körpers 103‘‘‘ auf ein Hindernis bzw. eine Tragstruktur 107‘‘‘ zu erfassen. Dazu wird der Signalgeber 109‘‘‘ im Bereich einer Oberfläche 129‘‘‘ des elastischen Körpers 103‘‘‘ angeordnet, während der Sensor 111‘‘‘ in einem der Oberflächen 129‘‘‘ gegenüberliegenden Bereich des elastischen Körpers 103‘‘‘ angeordnet wird. Finally, a device according to the invention 101 ''' also, as in 5 shown to be used, loads within an elastic body 103 ''' upon impact of the elastic body 103 ''' on an obstacle or a supporting structure 107 ''' capture. This is the signal generator 109 ''' in the area of a surface 129 ''' of the elastic body 103 ''' arranged while the sensor 111 ''' in one of the surfaces 129 ''' opposite region of the elastic body 103 ''' is arranged.

Kommt es zu einem Kontakt des elastischen Körpers 103‘‘‘ mit einem Objekt wird die Verformung des elastischen Körpers 103‘‘‘ und damit die auf den elastischen Körper 103‘‘‘ wirkende Belastung erfasst. Does it come to a contact of the elastic body 103 ''' with an object is the deformation of the elastic body 103 ''' and with it on the elastic body 103 ''' detected acting load.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen und in den Ansprüchen offenbarten Merkmale, können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination wesentlich für die Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen sein. The features disclosed in the foregoing description, in the drawings and in the claims may be essential to the invention in its various embodiments both individually and in any combination.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Vorrichtung contraption
33: Permanentmagnet permanent magnet
55: Hallsensor Hall sensor
77: Pol pole
9 9: Pol pole
11 11: Magnetfeldlinie magnetic field line
101, 101‘, 101‘‘, 101‘‘‘ 101, 101 ', 101' ', 101' '': Maschinenlagerelement Machinery bearing element
103, 103‘, 103‘‘, 103‘‘‘ 103, 103 ', 103' ', 103' '': elastischer Körper elastic body
105, 105‘, 105‘‘, 105‘‘‘ 105, 105 ', 105' ', 105' '': Tragstruktur supporting structure
107, 107‘, 107‘‘, 107‘‘‘ 107, 107 ', 107' ', 107' '': Lagerelement bearing element
109, 109‘, 109‘‘, 109‘‘‘ 109, 109 ', 109' ', 109' '': Signalgeber signaler
111, 111‘, 111‘‘, 111‘‘‘ 111, 111 ', 111' ', 111' '': Sensor sensor
113 113: Magnetfeldlinie magnetic field line
115, 115‘, 115‘‘, 115‘‘‘ 115, 115 ', 115' ', 115' '': Auswerteeinheit evaluation
117 117: Schnittstelle interface
119 119: analoge Anzeige analog display
121 121: digitale Anzeige digital display
123 123: Rechner computer
125 125: Datenschnittstelle Data Interface
127 127: Ausgabeeinheit output unit
129‘‘‘ 129 '' ': Oberfläche surface
A, A‘ A, A ': Abstand distance
F, F‘, F‘‘ F, F ', F' ': Kraft force
PP: Polachse polar axis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102006033469 A1 [0003]

Claims

Contraption ( 1 . 101 . 101 ' . 101 '' . 101 ''' ) for detecting a relative position of a first point of an elastically deformable body ( 103 . 103 ' . 103 '' . 103 ''' ) and a second point of the elastically deformable body ( 103 . 103 ' . 103 '' . 103 ''' ), comprising at least one safety device connected to the first point ( 3 . 109 . 109 ' . 109 '' . 109 ''' ) and at least one taker connected to the second point sensor ( 5 . 111 . 111 ' . 111 '' . 111 ''' ), the signal transmitter ( 109 . 109 ' . 109 '' . 109 ''' ) at least one permanent magnet ( 3 ) and the sensor ( 111 . 111 ' . 111 '' . 111 ''' ) at least one transducer ( 5 ) for detecting electromagnetic signals, characterized in that the permanent magnet ( 3 ) is oriented such that a first pole ( 7 ) at the sensor ( 5 ) facing the first end of the permanent magnet ( 3 ) and the first pole ( 7 ) opposite second pole ( 9 ) at the sensor ( 5 ) facing away from the end of the permanent magnet ( 3 ) is arranged.

Device according to claim 1, characterized in that the sensor ( 111 ), in particular the transducer ( 5 ) along which the first pole ( 7 ) and the second pole ( 9 ) of the permanent magnets ( 3 ) connecting pole axis (P) is arranged.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the signal transmitter ( 109 ), in particular the permanent magnet ( 3 ), and / or the sensor ( 111 ), in particular the transducer ( 5 ), at least partially of the elastically deformable body ( 103 ) is surrounded or are, in particular at least partially in the elastically deformable body ( 103 ) is embedded.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the signal transmitter ( 109 '' ), in particular the permanent magnet, at least indirectly with a first carrier safely secured to the first point in operative connection with the first carrier element ( 105 '' ) and / or the sensor ( 111 '' ), in particular the transducers, at least indirectly with a second carrier element which is securely held in operative connection with the second point ( 107 '' ) connected is.

Device according to one of the preceding claims, characterized by at least one at least partially of the device ( 101 ) and / or with the device ( 101 ) are in operative connection evaluation unit ( 115 ), whereby the evaluation unit ( 115 ) is set up to pass through the sensor ( 111 ), in particular to process the measured value recorded values, preferably set up for, in particular qualitative and / or quantitative determination of a geometric deformation of the elastic body ( 103 ), overstressing, preferably plastic deformation, of the elastic body ( 103 ) and / or one on the elastic body ( 103 ) acting force F, preferably based on a for the elastic body ( 103 ) predetermined function of the deformation as a function of the on the elastic body ( 103 ) acting force (F).

Device according to one of the preceding claims, characterized by at least one, preferably with the evaluation device ( 115 ) in operative connection, data interface ( 117 ), in particular comprising at least one acoustic and / or optical signal generator ( 127 ), at least one data bus connection ( 125 ), at least one display device ( 119 . 121 ), at least one computer ( 123 ), such as a PC, a tablet and / or a smartphone.

Storage facility ( 101 . 101 ' . 101 '' . 101 ''' ), in particular for the damped mounting of at least one machine part, such as a drive unit and / or a generator, characterized in that the bearing device comprises a device according to one of the preceding claims.