DE102013206556A1

DE102013206556A1 - Measuring bearing bush, device and method for measuring forces and / or moments of an axle or shaft mounted in a measuring bearing bush

Info

Publication number: DE102013206556A1
Application number: DE102013206556.6A
Authority: DE
Inventors: Florian Sontheim; Alfred Ulrich; Holger Winking
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-04-12
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2014-10-16
Anticipated expiration: 2033-04-13
Also published as: DE102013206556B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messlagerbuchse (3) zur Lagerung einer Achse (2) oder Welle. Erfindungsgemäß sind mehrere Sensorelemente (4 bis 7) zur Erfassung einer radialen Auflagekraft der Achse oder Welle an einer Lagerfläche der Messlagerbuchse (3) befestigt, wobei die Sensorelemente (4 bis 7) als Druckkraftsensoren ausgebildet und derart angeordnet sind, dass sich die Achse (2) oder Welle zumindest auf einem der Sensorelemente (4 bis 7) abstützt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Messung von Kräften und/oder Momenten einer in zumindest zwei Messlagerbuchsen (3) gelagerten Achse (2) oder Welle und ein Verfahren zur Messung von Kräften und/oder Momenten einer in zumindest einer Messlagerbuchsen (3) gelagerten Achse (2) oder Welle.The invention relates to a measuring bearing bush (3) for mounting an axle (2) or shaft. According to the invention, several sensor elements (4 to 7) for detecting a radial bearing force of the axle or shaft are attached to a bearing surface of the measuring bearing bush (3), the sensor elements (4 to 7) being designed as pressure force sensors and arranged in such a way that the axle (2 ) or shaft is supported at least on one of the sensor elements (4 to 7). The invention further relates to a device for measuring forces and / or torques of an axle (2) or shaft mounted in at least two measuring bearing bushes (3) and a method for measuring forces and / or torques of an axle mounted in at least one measuring bearing bushing (3) (2) or wave.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messlagerbuchse zur Lagerung einer Achse oder Welle. The invention relates to a measuring bearing bush for supporting an axle or shaft.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Messung von Kräften und/oder Momenten. The invention further relates to a device for measuring forces and / or moments.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Messung von Kräften und/oder Momenten. Furthermore, the invention relates to a method for measuring forces and / or moments.

Aus dem Stand der Technik ist es allgemein bekannt, dass bei Verbindungen zwischen einem Bolzen und einer Lagerbuchse durch eine eingeleitete Belastung entstehende Radialkräfte an der Bolzenverbindung gemessen werden. Ein Einsatzgebiet für diese stellen mobile Arbeitsmaschinen mit Werkzeugkoppelvorrichtungen dar. Hierzu existieren verschiedene Vorrichtungen, welche Sensorelemente zur Erfassung der Radialkräfte umfassen. Diese Sensorelemente sind entweder am Bolzen oder an der Lagerbuchse angeordnet. From the prior art, it is well known that in connections between a bolt and a bearing bush by a load introduced radial forces are measured at the bolt connection. A field of application for these are mobile machines with tool coupling devices. For this purpose, there are various devices which comprise sensor elements for detecting the radial forces. These sensor elements are arranged either on the bolt or on the bearing bush.

Die DE 10 2009 000 255 A1 betrifft eine Messachse für eine solche Vorrichtung. Die Messachse ist zur Messung einer Größe und Richtung einer resultierenden Kraft eines Kraftvektors, der in einer quer zur Messachse liegenden Messebene liegt und die Messachse elastisch verformt, vorgesehen. Dabei umfasst die Messachse mindestens zwei Bohrungen, deren Mittelachsen in der Messebene liegen und einander schneiden. In den Bohrungen ist jeweils mindestens ein Dünnfilmsensor zur Erfassung von zwei in der Messebene wirkenden Komponenten der zu messenden resultierenden Kraft befestigt. The DE 10 2009 000 255 A1 relates to a measuring axis for such a device. The measuring axis is provided for measuring a magnitude and direction of a resultant force of a force vector lying in a measuring plane transverse to the measuring axis and elastically deforming the measuring axis. In this case, the measuring axis comprises at least two holes whose central axes lie in the measuring plane and intersect each other. At least one thin-film sensor for detecting two components of the resultant force to be measured, which acts in the measuring plane, is fastened in each of the holes.

Weiterhin ist aus der US 4,448,083 eine Vorrichtung zum Messen von Kräften und Momenten um drei orthogonal zueinander stehende Achsen bekannt, wobei eine zentral angeordnete Nabe, welche die Kräfte und Momente aufnimmt, durch vier radial angeordnete Speichen abgestützt wird. Dabei ist die Nabe als Lagerung eines Bolzens gestaltet. Die vier Speichen sind an einem äußeren Gehäuse befestigt und verbinden die innere Nabe mit diesem Gehäuse. Auf den vier Speichen sind jeweils Dehnungssensoren angeordnet, welche zur Messung von durch eine aufgebrachte Belastung hervorgerufene Verformungen aufgrund einer Biegung, einer Stauchung oder einer Streckung und einer Torsion und zur Umwandlung in ein elektrisches, zur Kraft proportionales Signal vorgesehen sind. Furthermore, from the US 4,448,083 a device for measuring forces and moments about three orthogonal axes known, with a centrally disposed hub which receives the forces and moments, is supported by four radially arranged spokes. The hub is designed as a bearing of a bolt. The four spokes are attached to an outer housing and connect the inner hub to this housing. Strain sensors are arranged on each of the four spokes for measuring deformations caused by an applied load due to bending, compression or extension and torsion, and for conversion into an electrical signal proportional to the force.

Auch die US 3,939,704 beschreibt eine Vorrichtung zum Messen von Kräften und Momenten um drei orthogonal zueinander stehende Achsen, wobei ein zentral angeordnetes Nabenglied mit einer Vielzahl von radial zum Nabenglied freitragenden Balken versehen ist und von einem Gehäuse getragen wird. In Richtung der Balkenachsen ist eine lineare Bewegung der Nabe mit den fest verbundenen Balken möglich. Dabei dient das Nabenglied als Lagerung eines Bolzens, wobei eine radial eingeleitete Belastung auf das Nabenglied eine Biegung und eine Stauchung oder Streckung der Balken hervorruft. Diese Verformungen werden mittels Sensoren, welche auf den radial angeordneten Balken angeordnet sind, gemessen und in ein elektrisches, zur Kraft proportionales Signal umgewandelt. Also the US 3,939,704 describes a device for measuring forces and moments about three mutually orthogonal axes, wherein a centrally located hub member is provided with a plurality of radially to the hub member cantilevered beams and is supported by a housing. In the direction of the beam axes, a linear movement of the hub with the firmly connected beams is possible. In this case, the hub member serves as a bearing of a bolt, wherein a radially introduced load on the hub member causes a bending and a compression or extension of the beam. These deformations are measured by means of sensors which are arranged on the radially arranged beam and converted into an electrical signal proportional to the force.

Ferner ist aus der DE 60 2004 005 227 T2 eine Messfühlervorrichtung zum Bestimmen eines auf eine in Betrieb befindliche Wälzlagerung wirkenden Lastvektors bekannt, wobei die Messfühleranordnung eine Vielzahl von Sensoren umfasst, welche eine Verlagerung und eine Dehnung zum Bestimmen der Verlagerung und der Dehnung in einem der Elemente der Wälzlagerung messen. Dabei ist ein innerer oder äußerer Lagerring des Wälzlagers an einem Messfühlerhalter befestigt, wobei eine Aussparung zwischen dem Lagerring und dem Messfühlerhalter ausgebildet ist, so dass die Messfühler Verformungen einer Oberfläche der Aussparung an dem äußeren Lagerring als ein Ergebnis der Wälzkörper und dem auf das Lager ausgeübten Kraftvektor erfassen. Weiterhin ist eine mit der Vielzahl von Sensoren verbundene Recheneinheit für die Koeffizienten der Zustandsform zum Bestimmen einer Verformung des Elements vorgesehen. Furthermore, from the DE 60 2004 005 227 T2 a sensor device for determining a load vector acting on an in-service rolling bearing, the sensor device comprising a plurality of sensors measuring a displacement and an extension for determining the displacement and the strain in one of the elements of the rolling bearing. In this case, an inner or outer bearing ring of the rolling bearing is attached to a sensor holder, wherein a recess between the bearing ring and the probe holder is formed, so that the sensor deformations of a surface of the recess on the outer bearing ring as a result of the rolling elements and the bearing on the bearing Capture force vector. Furthermore, a calculation unit for the coefficients of the state shape connected to the plurality of sensors is provided for determining a deformation of the element.

Die DE 10 2011 002 712 A1 beschreibt eine mobile Arbeitsmaschine mit einer Werkzeugkoppelvorrichtung. Dabei ist die Werkzeugkoppelvorrichtung als Werkzeugschnellwechseleinrichtung ausgebildet. In der Werkzeugkoppelvorrichtung ist eine Mehrzahl von Sensoren integriert, welche als Kraft- und Momentenmesssensoren ausgebildet sind. Die Sensoren sind in oder an den Schwenkachsen der Werkzeugkoppelvorrichtung, mittels denen die Werkzeugkoppelvorrichtung schwenkbar mit der mobilen Arbeitsmaschine verbunden ist, angeordnet. The DE 10 2011 002 712 A1 describes a mobile work machine with a tool coupling device. In this case, the tool coupling device is designed as a tool quick change device. In the tool coupling device, a plurality of sensors is integrated, which are designed as force and torque measuring sensors. The sensors are arranged in or on the pivot axes of the tool coupling device, by means of which the tool coupling device is pivotally connected to the mobile working machine.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Messlagerbuchse zur Lagerung einer Achse oder Welle und eine verbesserte Vorrichtung sowie ein verbessertes Verfahren zur Messung von Kräften und/oder Momenten einer in einer Messlagerbuchse gelagerten Achse oder Welle anzugeben. The invention has for its object to provide a comparison with the prior art improved measuring bearing bushing for supporting an axle or shaft and an improved device and an improved method for measuring forces and / or moments of a mounted in a bearing bushing axis or shaft.

Hinsichtlich der Messlagerbuchse wird die Erfindung durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale, hinsichtlich der Vorrichtung durch die im Anspruch 12 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 13 angegebenen Merkmale gelöst. With regard to the measuring bearing bush, the invention is achieved by the features specified in claim 1, in terms of the device by the features specified in claim 12 and in terms of the method by the features specified in claim 13.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Messlagerbuchse zur Lagerung einer Achse oder Welle zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass mehrere Sensorelemente zur Erfassung einer radialen Auflagekraft der Achse oder Welle an einer Lagerfläche der Messlagerbuchse befestigt sind, wobei die Sensorelemente als Druckkraftsensoren ausgebildet und derart angeordnet sind, dass sich die Achse oder Welle zumindest auf einem der Sensorelemente abstützt. Die Messlagerbuchse zeichnet sich dabei durch einen besonders einfachen Aufbau aus und ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise eine einfache und exakte Messung der radialen Auflagekraft der Achse oder Welle. Dadurch ist es möglich, mit geringem Material- und Kostenaufwand eine in die Achse oder Welle eingeleitete Kraft zu ermitteln. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims. The measuring bearing bushing for supporting an axle or shaft characterized according to the invention is characterized in that a plurality of sensor elements for detecting a radial contact force of the axle or shaft are fixed to a bearing surface of the measuring bearing bush, wherein the sensor elements are designed as pressure force sensors and arranged such that the axis or shaft is supported at least on one of the sensor elements. The measuring bearing bush is characterized by a particularly simple structure and allows in a particularly advantageous manner, a simple and accurate measurement of the radial contact force of the axle or shaft. This makes it possible to determine a force introduced into the axle or shaft with low material and cost.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Messlagerbuchse liegt in jeder möglichen Position der Achse oder Welle innerhalb der Messlagerbuchse zumindest eines der Sensorelemente an der Achse oder Welle an. Dabei sind die Sensorelemente nicht fest mit der Achse oder Welle verbunden. Somit besteht keine feste mechanische Verbindung zwischen den Sensorelementen und der Achse oder Welle, wodurch eine verbesserte Erfassung eines aus der Lagerung der Achse oder Welle entstehenden Auflagekraftvektors mit hoher Genauigkeit möglich ist. According to a particularly advantageous development of the measuring bearing bush, at least one of the sensor elements abuts on the axle or shaft in every possible position of the axle or shaft within the measuring bearing bushing. The sensor elements are not firmly connected to the axle or shaft. Thus, there is no fixed mechanical connection between the sensor elements and the axis or shaft, whereby an improved detection of a resulting from the storage of the axle or shaft bearing force vector with high accuracy is possible.

Alternativ oder zusätzlich sind die Sensorelemente insbesondere radial um die Rotationsachse der Achse oder Welle angeordnet. Somit wird die Achse oder Welle mittels der radial angeordneten Sensorelemente in der Messlagerbuchse abgestützt. Dadurch ist es möglich, dass die Sensorelemente als einfacher Druckstab zur Messung von Druckkräften ausgebildet werden können. Insbesondere in Verbindung mit der mechanischen Trennung der Sensorelemente und der Achse oder Welle kann aufgrund der radialen Verteilung der Sensorelemente ein zweidimensionaler Kraftvektor gemessen werden, wobei gleichzeitig ein mechanisches Übersprechen einer Last zwischen den unterschiedlichen Sensorelementen vermieden wird. Das heißt, die Sensorelemente dienen nicht nur als mechanisches Bindeglied zwischen der Achse oder Welle und der Messlagerbuchse, sondern auch als Messeinrichtung, wobei aus den einzelnen, mechanisch unabhängigen Messungen ein zweidimensionaler radialer Auflagekraftvektor ermittelt werden kann. Alternatively or additionally, the sensor elements are arranged in particular radially around the axis of rotation of the axis or shaft. Thus, the axle or shaft is supported by means of the radially arranged sensor elements in the measuring bearing bush. This makes it possible for the sensor elements to be designed as a simple pressure rod for measuring compressive forces. In particular, in conjunction with the mechanical separation of the sensor elements and the axis or shaft can be measured due to the radial distribution of the sensor elements, a two-dimensional force vector, at the same time a mechanical crosstalk of a load between the different sensor elements is avoided. That is, the sensor elements serve not only as a mechanical link between the axis or shaft and the measuring bearing bush, but also as a measuring device, wherein from the individual, mechanically independent measurements, a two-dimensional radial contact force vector can be determined.

In einer Ausgestaltung der Messlagerbuchse ist die Lagerfläche der Messlagerbuchse eine Innenfläche eines innerhalb der Messlagerbuchse angeordneten Trägerrings. Das heißt, die Sensorelemente sind an dem Trägerring befestigt, wodurch einerseits eine einfache Integration der Sensorelemente in eine Vorrichtung zur Messung von Kräften und/oder Momenten und anderseits ein einfacher Austausch bei einem Defekt eines Sensors und eine einfache Montage und Demontage, beispielsweise bei Wartungsarbeiten, möglich sind. In one embodiment of the measuring bearing bush, the bearing surface of the measuring bearing bush is an inner surface of a carrier ring arranged within the measuring bearing bush. That is, the sensor elements are attached to the support ring, whereby on the one hand a simple integration of the sensor elements in a device for measuring forces and / or moments and on the other hand a simple replacement in case of a defect of a sensor and a simple assembly and disassembly, for example during maintenance, possible are.

In einer weiteren Ausgestaltung der Messlagerbuchse sind in Richtung der Achse oder Welle weisende Kontaktflächen der Sensorelemente als ebene Flächen, als konkav gekrümmte Flächen und/oder als konvex gekrümmte Fläche ausgebildet. Der Vorteil der ebenen Fläche liegt darin, dass die Sensorelemente für nahezu jede mögliche Ausformung der Achse oder Welle verwendbar sind und tangential an der Oberfläche der Achse oder Welle anliegen. Vorteilhaft bei der konkaven Kontaktfläche ist, dass eine größere Kontaktfläche zwischen dem Sensorelement und der Achse oder Welle realisierbar ist, so dass besonders hohe Flächenlasten ermöglicht werden. Vorteilhaft bei der konvexen Kontaktfläche ist, dass eine punktförmige Kontaktfläche entsteht und somit die von der Achse oder Welle erzeugte Druckkraft direkt in eine neutrale Biegeachse der Sensorelemente eingeleitet wird, wodurch eine besonders genaue Bestimmung der Druckkraft möglich ist, da keine Biegemomente in das Sensorelement eingeleitet werden und somit nicht kompensiert werden müssen. In a further embodiment of the measuring bearing bush, contact surfaces of the sensor elements pointing in the direction of the axis or shaft are designed as flat surfaces, as concave curved surfaces and / or as a convexly curved surface. The advantage of the flat surface lies in the fact that the sensor elements can be used for almost any possible shaping of the axle or shaft and lie tangentially against the surface of the axle or shaft. An advantage of the concave contact surface is that a larger contact surface between the sensor element and the axis or shaft can be realized, so that particularly high surface loads are made possible. An advantage of the convex contact surface is that a point-shaped contact surface is formed and thus the pressure force generated by the axis or shaft is introduced directly into a neutral bending axis of the sensor elements, whereby a particularly accurate determination of the compressive force is possible because no bending moments are introduced into the sensor element and thus need not be compensated.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung ist zwischen der Achse oder Welle und den Sensorelementen ein Kugelring angeordnet, wodurch die Achse oder Welle über den Kugelring durch die Sensorelemente abgestützt wird. Dadurch ist eine Kompensation von Biegemomenten, welche durch die Achse oder Welle eingeleitet werden, realisierbar, da diese nicht auf die Sensorelemente übertragen werden. Sind die Sensorelemente mit der konvexen Kontaktfläche ausgebildet, kann der Kugelring in besonders vorteilhafter Weise entfallen. In a further possible embodiment, a ball ring is arranged between the axle or shaft and the sensor elements, whereby the axle or shaft is supported by the sensor elements via the ball ring. As a result, a compensation of bending moments, which are initiated by the axis or shaft, feasible because they are not transmitted to the sensor elements. If the sensor elements are formed with the convex contact surface, the ball ring can be omitted in a particularly advantageous manner.

Gemäß einer Weiterbildung der Messlagerbuchse sind die Sensorelemente jeweils als Druckstab ausgebildet und weisen dabei einen elastisch verformbaren Grundkörper auf, an welchem zu einer Dehnungsmessung vorgesehene Dehnungssensorelemente, beispielsweise so genannte Dehnungsmessstreifen, angeordnet sind. Hierdurch ist eine besonders exakte Messung der Druckkräfte bei gleichzeitig einfachem und kostengünstigem Aufbau der Sensorelemente möglich. According to a further development of the measuring bearing bush, the sensor elements are each designed as a pressure rod and in this case have an elastically deformable base body, on which strain measurement elements provided for a strain measurement, for example so-called strain gauges, are arranged. As a result, a particularly accurate measurement of the pressure forces at the same time simple and inexpensive construction of the sensor elements is possible.

In zweckmäßiger Weise sind dabei die Dehnungssensorelemente insbesondere als Vollbrücke elektrisch verschaltet, wobei in der Vollbrücke zwei Dehnungssensorelemente kolinear auf einer Flächensymmetrieachse des Grundkörpers gegenüberliegend angeordnet sind und zwei Dehnungssensorelemente senkrecht auf der Flächensymmetrieachse des Grundkörpers gegenüberliegend angeordnet sind. Aufgrund eines einfachen, symmetrischen Aufbaus eines Grundkörpers mit quadratischem Querschnitt können die Dehnungssensorelemente auf den Außenflächen des Druckstabes als einfache Vollbrücke verschaltet werden. Durch diese Anordnung der Dehnungssensorelemente kann das Biegemoment, welches um die auf die Flächensymmetrieachse senkrecht stehende Achse auf der Außenfläche des Sensorelements wirkt und in dieses eingeleitet wird, elektrisch kompensiert werden. Dieser Vorteil resultiert insbesondere daraus, dass das Biegemoment um eine dazu senkrecht stehende Achse durch die Anordnung der Dehnungssensorelemente direkt auf der Flächensymmetrieachse nicht aufgenommen wird. Conveniently, the strain sensor elements are in particular electrically interconnected as a full bridge, wherein two strain sensor elements are arranged co-linearly on a surface symmetry axis of the base body in the full bridge and two strain sensor elements are arranged perpendicular to the surface symmetry axis of the main body opposite. Due to a simple, symmetrical structure of a basic body with a square cross section, the strain sensor elements on the External surfaces of the push rod are connected as a simple full bridge. By virtue of this arrangement of the strain sensor elements, the bending moment, which acts on the outer surface of the sensor element about the axis perpendicular to the surface symmetry axis and is introduced into the latter, can be electrically compensated. This advantage results in particular from the fact that the bending moment about an axis perpendicular thereto is not absorbed by the arrangement of the strain sensor elements directly on the surface symmetry axis.

In einer alternativen Ausführungsform sind die Dehnungssensorelemente als Vollbrücke elektrisch verschaltet, wobei mindestens einer der Dehnungssensorelemente kolinear auf einer neutralen Biegeachse des Grundkörpers und mindestens einer der Dehnungssensoren senkrecht auf der neutralen Biegeachse des Grundkörpers im Inneren des Grundkörpers auf einem Schnittpunkt der neutralen Biegeachse des Grundkörpers und einer Bohrungsachse einer durch den Grundkörper geführten Bohrung angeordnet ist. Diese Ausführung ermöglicht, dass kein Biegemoment elektrisch kompensiert werden muss. In an alternative embodiment, the strain sensor elements are electrically interconnected as a full bridge, wherein at least one of the strain sensor elements is collinear on a neutral bending axis of the base body and at least one of the strain sensors perpendicular to the neutral bending axis of the base body in the interior of the base body at an intersection of the neutral bending axis of the base body and a Bore axis of a guided through the body bore is arranged. This design allows no bending moment to be electrically compensated.

Gemäß einer möglichen Weiterbildung sind die Druckkraftsensoren jeweils als Hydraulikzylinder ausgebildet, wobei in einfacher, exakter und zuverlässiger Weise anhand einer Druckmessung die auf den Hydraulikzylinder wirkende Druckkraft ermittelt werden kann. According to one possible development, the pressure force sensors are each designed as hydraulic cylinders, wherein the pressure force acting on the hydraulic cylinder can be determined in a simple, exact and reliable manner on the basis of a pressure measurement.

Dabei sind die Hydraulikzylinder insbesondere jeweils als passives oder aktives Dämpferelement und/oder als Aktor ausgebildet. Aufgrund der Ausbildung als passives Dämpferelement ist eine passive Dämpfung zwischen der Achse oder Welle und den Sensorelementen möglich. Bei der Ausbildung als aktives Dämpferelement kann in vorteilhafter Weise die Dämpfung aktiv, insbesondere in Abhängigkeit einer spezifischen Anwendung, gesteuert werden. Dadurch ist es möglich, dynamische Belastungen auf die Messlagerbuchse aktiv zu dämpfen und somit eine schädigende Wirkung auf alle Bauteile zu verhindern. Auch die Ausbildung als aktiver Aktor ermöglicht die Dämpfung der dynamischen Belastungen auf die Messlagerbuchse und somit die Verhinderung der schädigenden Wirkung auf alle Bauteile. In this case, the hydraulic cylinders are each designed in particular as a passive or active damper element and / or as an actuator. Due to the design as a passive damper element passive damping between the axle or shaft and the sensor elements is possible. In the embodiment as an active damper element, the damping can be actively controlled in an advantageous manner, in particular as a function of a specific application. This makes it possible to actively damp dynamic loads on the measuring bushing and thus to prevent a damaging effect on all components. The training as an active actuator allows the damping of the dynamic loads on the bearing bushing and thus preventing the damaging effect on all components.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung von Kräften und/oder Momenten einer in zumindest zwei erfindungsgemäßen Messlagerbuchsen gelagerten Achse oder Welle ist eine erste Messlagerbuchse als Festlager und eine zweite Messlagerbuchse als Loslager ausgebildet. Dadurch sind mittels jeder Messlagerbuchse die jeweilige radiale Auflagekraft, insbesondere als Auflagekraftvektor, und daraus folgend die in die Achse oder Welle eingeleitete Kraft ermittelbar. In the device according to the invention for measuring forces and / or moments of an axle or shaft mounted in at least two measuring bearing bushes according to the invention, a first measuring bearing bush is designed as a fixed bearing and a second measuring bearing bush as a floating bearing. As a result, the respective radial bearing force, in particular as a contact force vector, and consequently the force introduced into the axle or shaft can be determined by means of each measuring bearing bushing.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Messung von Kräften und/oder Momenten einer in zumindest einer erfindungsgemäßen Messlagerbuchse gelagerten Achse oder Welle wird anhand der Sensorelemente eine jeweils mittels der Achse oder Welle auf die Sensorelemente ausgeübte Druckkraft gemessen. In the method according to the invention for measuring forces and / or moments of an axle or shaft mounted in at least one measuring bearing bush according to the invention, a pressure force exerted on the sensor elements by means of the axle or shaft is measured on the basis of the sensor elements.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die radiale Auflagekraft der Achse oder Welle aus einer Kombination der jeweiligen, auf die Sensorelemente ausgeübten Druckkräfte ermittelt und ist somit besonders einfach und genau bestimmbar. In an advantageous embodiment of the method, the radial contact force of the axle or shaft is determined from a combination of the respective pressure forces exerted on the sensor elements and is thus particularly simple and precisely determinable.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen: Showing:

1 schematisch eine perspektivische Ansicht einer Werkzeugkoppelvorrichtung für mobile Arbeitsmaschinen mit mehreren erfindungsgemäßen Messlagerbuchsen, 1 1 schematically a perspective view of a tool coupling device for mobile machines with a plurality of measuring bearing bushes according to the invention,

2 schematisch eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel einer geöffneten Messlagerbuchse gemäß 1, 2 schematically a plan view of a first embodiment of an open bearing bushing according to 1 .

3 schematisch eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel einer geöffneten Messlagerbuchse gemäß 1, 3 schematically a plan view of a second embodiment of an open bearing bushing according to 1 .

4A bis 4C schematisch mehrere Ausführungsbeispiele eines Sensorelements der Messlagerbuchse gemäß 1, 4A to 4C schematically several embodiments of a sensor element of the measuring bearing bush according to 1 .

5A bis 5C schematisch mehrere weitere Ausführungsbeispiele eines Sensorelements der Messlagerbuchse gemäß 1, und 5A to 5C schematically a plurality of further embodiments of a sensor element of the measuring bearing bush according to 1 , and

6 schematisch eine Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel einer geöffneten Messlagerbuchse gemäß 1. 6 schematically a plan view of a third embodiment of an open measuring bearing bush according to 1 ,

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

1 zeigt eine Werkzeugkoppelvorrichtung 1 für eine nicht gezeigte mobile Arbeitsmaschine, wie beispielweise für einen Hydraulikbagger. An die Werkzeugkoppelvorrichtung 1 sind dabei insbesondere unterschiedliche Arbeitswerkzeuge nach Art einer herkömmlichen Werkzeugschnellwechseleinrichtung koppelbar. 1 shows a tool coupling device 1 for a mobile work machine, not shown, such as for a hydraulic excavator. To the tool coupling device 1 are in particular different work tools in the manner of a conventional tool quick change device coupled.

Auf die Werkzeugkoppelvorrichtung 1 werden mittels der Arbeitsmaschine Kräfte übertragen. Die Einleitung der Kräfte erfolgt über als Bolzen ausgebildete Achsen 2. Alternativ kann die Krafteinleitung über zumindest eine Welle erfolgen. On the tool coupling device 1 forces are transmitted by means of the working machine. The introduction of forces via trained as a bolt axes 2 , Alternatively, the force can be introduced via at least one shaft.

Die Achsen 2 sind jeweils an ihren freien Enden mittels einer Messlagerbuchse 3 gelagert. Jede der Messlagerbuchsen 3 weist dabei mehrere, im dargestellten Ausführungsbeispiel vier, radial um die Rotationsachse R der Achse 2 angeordnete Sensorelemente 4 bis 7 zur Erfassung einer radialen Auflagekraft der Achse 2 an einer Lagerfläche der Messlagerbuchse 3 auf. Die Lagerfläche der Messlagerbuchse 3 ist dabei eine Innenfläche eines innerhalb der Messlagerbuchse 3 angeordneten Trägerrings 8. The axes 2 are each at their free ends by means of a measuring bearing bushing 3 stored. Each of the measuring bushings 3 has several, four in the illustrated embodiment, radially about the axis of rotation R of the axis 2 arranged sensor elements 4 to 7 for detecting a radial contact force of the axis 2 on a bearing surface of the measuring bearing bush 3 on. The bearing surface of the measuring bearing bush 3 is an inner surface of a inside the measuring bearing bushing 3 arranged carrier ring 8th ,

Die Sensorelemente 4 bis 7 sind als Druckkraftsensoren ausgebildet und derart angeordnet, dass sich die Achse 2 je nach Position der Werkzeugkoppelvorrichtung 1 zumindest auf einem der Sensorelemente 4 bis 7 abstützt. Dabei liegt in jeder möglichen Position der Achse 2 innerhalb der Messlagerbuchse 3 zumindest eines der Sensorelemente 4 bis 7 an der Achse 2 an, wobei die Achse 2 nicht fest mit den Sensorelementen 4 bis 7 verbunden ist. The sensor elements 4 to 7 are designed as pressure force sensors and arranged such that the axis 2 depending on the position of the tool coupling device 1 at least on one of the sensor elements 4 to 7 supported. It lies in every possible position of the axis 2 inside the measuring bushing 3 at least one of the sensor elements 4 to 7 on the axis 2 on, with the axis 2 not fixed to the sensor elements 4 to 7 connected is.

Zur Erfassung radialen Auflagekraft in Form eines radialen Auflagekraftvektors werden mittels der Sensorelemente 4 bis 7 jeweils eine Druckkraft FD1, FD2 aufgenommen und über die Messlagerbuchse 3 in die Werkzeugkoppelvorrichtung 1 eingeleitet. Die Sensorelemente 4 bis 7 sind dabei derart in dem Trägerring 8 angeordnet, dass diese die Druckkräfte FD1, FD2 in radialer Richtung zur Rotationsachse R der Achsen 2 aufnehmen, wobei sich eine Anzahl der messbaren Druckkräfte FD1, FD2 aus der Anzahl der Sensorelemente 4 bis 7 ergibt. For detecting radial contact force in the form of a radial contact force vector by means of the sensor elements 4 to 7 each recorded a pressure force FD1, FD2 and the measuring bearing bushing 3 in the tool coupling device 1 initiated. The sensor elements 4 to 7 are so in the carrier ring 8th arranged that these the pressure forces FD1, FD2 in the radial direction to the axis of rotation R of the axes 2 take a number of the measurable pressure forces FD1, FD2 from the number of sensor elements 4 to 7 results.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden aufgrund einer eingeleiteten Kraft FE die zwei Druckkräfte FD1, FD2 mittels der Sensorelemente 5 und 6 aufgenommen, da die weiteren Sensorelemente 4 und 7 aufgrund der mechanischen Trennung der Sensorelemente 4 bis 7 und der Achse 2 keine Kräfte aufnehmen. In the illustrated embodiment, due to an introduced force FE, the two pressure forces FD1, FD2 by means of the sensor elements 5 and 6 recorded, since the other sensor elements 4 and 7 due to the mechanical separation of the sensor elements 4 to 7 and the axis 2 do not absorb any forces.

Zum Schutz der Sensorelemente 4 bis 7 umfassen die Messlagerbuchsen 3 jeweils ein Deckelement 9, welches kraft-, stoff- und/oder formschlüssig an dem Trägerring 8 befestigbar ist. Eine der Messlagerbuchsen 3 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel im geöffneten Zustand, das heißt mit demontiertem Deckelelement 9 dargestellt. To protect the sensor elements 4 to 7 include the measuring bushes 3 one cover element each 9 which force, material and / or positive fit to the support ring 8th is fastened. One of the measuring bushings 3 is in the illustrated embodiment in the open state, that is with the lid member dismantled 9 shown.

In 2 ist eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel einer geöffneten Messlagerbuchse 3 dargestellt. Hierbei sind drei Sensorelemente 4 bis 6 radial um die Achse 2 in dem Trägerring 8 befestigt angeordnet, wobei die Achse 2 ausschließlich anhand der einzelnen Sensorelemente 4 bis 6 abgestützt ist. Zur Ausführung der beschriebenen Ermittlung der Auflagekraft der Achse 2 sind jedoch lediglich mindestens zwei der Sensorelemente 4 bis 6 erforderlich. Mit wachsender Anzahl der Sensorelemente 4 bis 7 steigt jedoch die Genauigkeit bei der Ermittlung der Auflagekraft. Die jeweiligen Druckkräfte FD1, FD2 werden von der Achse 2 über Kontaktflächen K4 bis K6 auf die einzelnen Sensorelemente 4 bis 6 übertragen. Die Form der Kontaktflächen K4 bis K6 der Sensorelemente 4 bis 6 ist dabei eben, konkav oder konvex ausgebildet, wobei alle Kontaktflächen K4 bis K6 der Sensorelemente 4 bis 6 entweder die gleiche Form oder unterschiedliche Formen aufweisen können. In 2 is a plan view of a first embodiment of an open bearing bushing 3 shown. Here are three sensor elements 4 to 6 radially around the axis 2 in the carrier ring 8th arranged fixed, the axis 2 solely based on the individual sensor elements 4 to 6 is supported. To carry out the described determination of the bearing force of the axle 2 However, only at least two of the sensor elements 4 to 6 required. With increasing number of sensor elements 4 to 7 However, the accuracy increases in the determination of the bearing force. The respective pressure forces FD1, FD2 are from the axis 2 via contact surfaces K4 to K6 on the individual sensor elements 4 to 6 transfer. The shape of the contact surfaces K4 to K6 of the sensor elements 4 to 6 is flat, concave or convex, with all contact surfaces K4 to K6 of the sensor elements 4 to 6 may have the same shape or different shapes.

3 zeigt eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel einer geöffneten Messlagerbuchse 3, wobei im Unterschied zu dem in 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel zwischen der Achse 2 und den Sensorelementen 4 bis 6 ein Kugelring 10 angeordnet, wobei die Achse 2 mittels einer Lagerbuchse 11 in dem Kugelring 10 gelagert oder in diesen eingepresst ist. Der Kugelring 10 überträgt dabei die Kräfte von der Achse 2 über die Kontaktflächen K4 bis K6 auf die Sensorelemente 4 bis 6. Durch den Kugelring 10 werden gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel weitere Freiheitsgrade freigegeben. Auch bei dieser Anordnung sind zwei Sensorelemente 4 bis 8 zur Ausführung der Ermittlung der Auflagekraft zwingend erforderlich. 3 shows a plan view of a second embodiment of an open bearing bushing 3 , in contrast to the in 2 shown first embodiment between the axis 2 and the sensor elements 4 to 6 a ball ring 10 arranged, with the axis 2 by means of a bearing bush 11 in the ball ring 10 stored or pressed into this. The ball ring 10 transfers the forces from the axle 2 via the contact surfaces K4 to K6 on the sensor elements 4 to 6 , Through the ball ring 10 are released compared to the first embodiment, further degrees of freedom. Also in this arrangement are two sensor elements 4 to 8th to carry out the determination of the bearing force mandatory.

In den 4A bis 4C sind drei Ausführungsbeispiele eines Sensorelements 4 der Messlagerbuchse 3 zur Aufnahme einer Druckkraft FD1 dargestellt. Dabei weist das Sensorelement 4 gemäß des ersten Ausführungsbeispiels eine ebene Kontaktfläche K4, das Sensorelement 4 gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels eine konkave und das Sensorelement 4 gemäß des dritten Ausführungsbeispiels eine konvexe Kontaktfläche K4 auf. In the 4A to 4C are three embodiments of a sensor element 4 the measuring bearing bush 3 shown for receiving a pressure force FD1. In this case, the sensor element 4 according to the first embodiment, a planar contact surface K4, the sensor element 4 according to the second embodiment, a concave and the sensor element 4 according to the third embodiment, a convex contact surface K4.

Alle drei Ausführungsbeispiele haben gemein, dass das Sensorelement 4 einen elastisch verformbaren Grundkörper 12 mit einem quadratischen Querschnitt aufweist. An sich gegenüberliegenden Seitenflächen des Grundkörpers 12 sind zu einer Dehnungsmessung vorgesehene Dehnungssensorelemente 13 bis 16, beispielsweise Dehnungsmessstreifen, angeordnet. In nicht näher dargestellten Ausführungsbeispielen können die Grundkörper 12 auch abweichende Querschnitte mit mindestens zwei zueinander orthogonal stehenden Symmetrieachsen aufweisen. Derartige Querschnitte sind neben dem quadratischen Querschnitt beispielsweise rechteckige, kreisförmige, ovale, ellipsoide oder weitere Querschnitte. All three embodiments have in common that the sensor element 4 an elastically deformable body 12 having a square cross section. On opposite side surfaces of the body 12 are provided for a strain measurement strain sensor elements 13 to 16 , For example, strain gauges arranged. In non-illustrated embodiments, the main body 12 Also have different cross-sections with at least two mutually orthogonal symmetry axes. Such cross sections are in addition to the square cross section, for example, rectangular, circular, oval, ellipsoidal or other cross sections.

Dabei sind die Dehnungssensorelemente 13 bis 16 als Vollbrücke elektrisch verschaltet, wobei in der Vollbrücke zwei Dehnungssensorelemente 13 und 15 kolinear auf einer Flächensymmetrieachse S des Grundkörpers 12 gegenüberliegend angeordnet sind und zwei Dehnungssensorelemente 14 und 16 senkrecht auf der Flächensymmetrieachse S des Grundkörpers 12 gegenüberliegend angeordnet sind. Here are the strain sensor elements 13 to 16 electrically interconnected as a full bridge, wherein in the full bridge two strain sensor elements 13 and 15 collinear on a surface symmetry axis S of the main body 12 are arranged opposite and two strain sensor elements 14 and 16 perpendicular to the surface symmetry axis S of the body 12 are arranged opposite one another.

Die 5A bis 5C zeigen drei Ausführungsbeispiele eines Sensorelements 4 der Messlagerbuchse 3 zur Aufnahme einer Druckkraft FD1. Dabei weist das Sensorelement 4 gemäß des ersten Ausführungsbeispiels eine ebene Kontaktfläche K4, das Sensorelement 4 gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels konkav und das Sensorelement 4 gemäß des dritten Ausführungsbeispiels konvex ausgebildet. The 5A to 5C show three embodiments of a sensor element 4 the measuring bearing bush 3 for receiving a pressure force FD1. In this case, the sensor element 4 according to the first embodiment, a planar contact surface K4, the sensor element 4 according to the second embodiment concave and the sensor element 4 formed convex according to the third embodiment.

Alle drei Ausführungsbeispiele haben gemein, dass das Sensorelement 4 einen elastisch verformbaren Grundkörper 12 mit einem quadratischen Querschnitt aufweist, wobei zwischen den Flächensymmetrieachsen S eine Bohrung B mit einer Bohrungsachse BA in den Grundkörper 12 eingebracht ist. In nicht näher dargestellten Ausführungsbeispielen können die Grundkörper 12 auch abweichende Querschnitte mit mindestens zwei zueinander orthogonal stehenden Symmetrieachsen aufweisen. Derartige Querschnitte sind neben dem quadratischen Querschnitt beispielsweise rechteckige, kreisförmige, ovale, ellipsoide oder weitere Querschnitte. All three embodiments have in common that the sensor element 4 an elastically deformable body 12 having a square cross-section, wherein between the surface symmetry axes S a bore B with a bore axis BA in the body 12 is introduced. In non-illustrated embodiments, the main body 12 Also have different cross-sections with at least two mutually orthogonal symmetry axes. Such cross sections are in addition to the square cross section, for example, rectangular, circular, oval, ellipsoidal or other cross sections.

Auch in dieser Ausführungsform sind mehrere Dehnungssensorelemente 13, 14 vorgesehen und als Vollbrücke elektrisch verschaltet, wobei ein Dehnungssensorelement 13 kolinear auf einer neutralen Biegeachse BN des Grundkörpers 12 und der weitere Dehnungssensor 14 senkrecht auf der neutralen Biegeachse BN des Grundkörpers 12 im Inneren des Grundkörpers 12 auf einem Schnittpunkt der neutralen Biegeachse BN des Grundkörpers 12 und der Bohrungsachse BA angeordnet ist. Also in this embodiment are several strain sensor elements 13 . 14 provided and electrically interconnected as a full bridge, wherein a strain sensor element 13 colinear on a neutral bending axis BN of the main body 12 and the other strain sensor 14 perpendicular to the neutral bending axis BN of the main body 12 inside the body 12 at an intersection of the neutral bending axis BN of the main body 12 and the bore axis BA is arranged.

In 6 ist eine Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel einer geöffneten Messlagerbuchse 3 dargestellt. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß der 2 sind die Sensorelemente 4 bis 6 als Hydraulikzylinder ausgebildet. Zur Messung der Druckkräfte FD1, FD2 wird eine Druckmessung innerhalb der Hydraulikzylinder durchgeführt, wobei die Hydraulikzylinder jeweils als passives oder aktives Dämpferelement und/oder als Aktor ausgebildet sind, um dynamische Belastungen auf die Messlagerbuchse 3 passiv oder aktiv zu dämpfen. Entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel ist auch bei dieser Ausführung die Form der Kontaktflächen K4 bis K6 der Sensorelemente 4 bis 6 eben, konkav oder konvex ausgebildet, wobei alle Kontaktflächen K4 bis K6 der Sensorelemente 4 bis 6 entweder die gleiche Form oder unterschiedliche Formen aufweisen können. In 6 is a plan view of a third embodiment of an opened measuring bushing 3 shown. In contrast to the first embodiment according to the 2 are the sensor elements 4 to 6 designed as a hydraulic cylinder. To measure the pressure forces FD1, FD2, a pressure measurement is carried out within the hydraulic cylinders, wherein the hydraulic cylinders are each designed as a passive or active damper element and / or as an actuator to dynamic loads on the Meßlagerbuchse 3 passive or active attenuation. According to the first embodiment, the shape of the contact surfaces K4 to K6 of the sensor elements is also in this embodiment 4 to 6 planar, concave or convex, with all contact surfaces K4 to K6 of the sensor elements 4 to 6 may have the same shape or different shapes.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Werkzeugkoppelvorrichtung Tool coupling device
2 2: Achse axis
3 3: Messlagerbuchse Measuring bearing bush
4 bis 8 4 to 8: Sensorelement sensor element
8 8th: Trägerring support ring
9 9: Deckelelement cover element
10 10: Kugelring ball ring
11 11: Lagerbuchse bearing bush
12 12: Grundkörper body
13 bis 16 13 to 16: Dehnungssensorelement Strain sensor element
B B: Bohrung drilling
BA BA: Bohrungsachse bore axis
BN BN: Biegeachse bending axis
FD1 FD1: Druckkraft thrust
FD2 FD2: Druckkraft thrust
FE FE: eingeleitete Kraft initiated force
K4 bis K6 K4 to K6: Kontaktfläche contact area
R R: Rotationsachse axis of rotation
S S: Flächensymmetrieachse Surface symmetry axis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009000255 A1 [0005]
US 4448083 [0006]
US 3939704 [0007]
DE 602004005227 T2 [0008]
DE 102011002712 A1 [0009]

Claims

Measuring bearing bush ( 3 ) for supporting an axle ( 2 ) or shaft, characterized in that a plurality of sensor elements ( 4 to 7 ) for detecting a radial contact force of the axle or shaft on a bearing surface of the measuring bearing bushing ( 3 ) are attached, wherein the sensor elements ( 4 to 7 ) are designed as pressure force sensors and are arranged such that the axis ( 2 ) or shaft on at least one of the sensor elements ( 4 to 7 ) is supported.

Measuring bearing bush ( 3 ) according to claim 1, characterized in that in every possible position of the axis ( 2 ) or shaft within the measuring bushing ( 3 ) at least one of the sensor elements ( 4 to 7 ) on the axis ( 2 ) or shaft is applied.

Measuring bearing bush ( 3 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the sensor elements ( 4 to 7 ) radially about the axis of rotation (R) of the axis ( 2 ) or shaft are arranged.

Measuring bearing bush ( 3 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing surface of the measuring bearing bushing ( 3 ) an inner surface of a within the measuring bearing bush ( 3 ) arranged carrier ring ( 8th ).

Measuring bearing bush ( 3 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in the direction of the axis ( 2 ) or wave-facing contact surfaces (K4 to K6) of the sensor elements ( 4 to 7 ) are formed as flat surfaces, as concave curved surfaces and / or as a convex curved surface.

Measuring bearing bush ( 3 ) according to one of the preceding claims, characterized in that between the axis ( 2 ) or shaft and the sensor elements ( 4 to 7 ) a ball ring ( 10 ) is arranged.

Measuring bearing bush ( 3 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor elements ( 4 to 7 ) each have an elastically deformable base body ( 12 ) on which strain measurement elements provided for a strain measurement ( 13 to 16 ) are arranged.

Measuring bearing bush ( 3 ) according to claim 7, characterized in that the strain sensor elements ( 13 to 16 ) are electrically connected as a full bridge, wherein in the full bridge two strain sensor elements ( 13 . 15 ) colinearly on a surface symmetry axis (S) of the main body ( 12 ) are arranged opposite one another and two strain sensor elements ( 14 . 16 ) perpendicular to the surface symmetry axis (S) of the main body ( 12 ) are arranged opposite one another.

Measuring bearing bush ( 3 ) according to claim 7, characterized in that the strain sensor elements ( 13 . 14 ) are electrically connected as a full bridge, wherein at least one of the strain sensor elements ( 13 . 14 ) colinear on a neutral bending axis (BN) of the main body ( 12 ) and at least one of the strain sensors ( 13 . 14 ) perpendicular to the neutral bending axis (BN) of the main body ( 12 ) inside the body ( 12 ) at an intersection of the neutral bending axis (BN) of the main body ( 12 ) and a bore axis (BA) through the body ( 12 ) guided bore (B) is arranged.

Measuring bearing bush ( 3 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the pressure force sensors are designed as hydraulic cylinders.

Measuring bearing bush ( 3 ) according to claim 10, characterized in that the hydraulic cylinders are each formed as a passive or active damper element and / or as an actuator.

Device for measuring forces and / or moments in at least two measuring bearing bushings ( 3 ) according to one of the preceding claims mounted axis ( 2 ) or shaft, wherein a first measuring bearing bush ( 3 ) as a fixed bearing and a second measuring bearing bush ( 3 ) is designed as a floating bearing.

Method for measuring forces and / or moments of a in at least one measuring bearing bush ( 3 ) according to one of the preceding claims mounted axis ( 2 ) or shaft, wherein based on the sensor elements ( 4 to 7 ) one each by means of the axis ( 2 ) or wave on the sensor elements ( 4 to 7 ) applied compressive force (FD1, FD2) is measured.

A method according to claim 12, characterized in that the radial bearing force of the axis ( 2 ) or wave from a combination of the respective, on the sensor elements ( 4 to 7 ) applied pressure forces ( 4 to 7 ) is determined.