DE102016011611B4

DE102016011611B4 - Sensor arrangement and aircraft

Info

Publication number: DE102016011611B4
Application number: DE102016011611.0A
Authority: DE
Inventors: Moritz Johannes Walter; Alexander Altmann; André Danzig; Philipp Glötter; Stefan Hermann
Original assignee: Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
Current assignee: Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
Priority date: 2016-09-26
Filing date: 2016-09-26
Publication date: 2025-05-15
Anticipated expiration: 2036-09-27
Also published as: DE102016011611A1

Abstract

Sensoranordnung für ein Luftfahrzeug mit einem Messgrößenaufnehmer (10) und wenigstens einer innerhalb des Erfassungsbereichs des Messgrößenaufnehmers (10) angeordneten Markierung (20), deren Bewegung die erfasste Messgröße des Messgrößenaufnehmers (10) beeinflusst, und wobei die Markierung (20) einen Halter (22) zur Befestigung der Markierung (20) an einem zu erfassenden Objekt und einen Markierungskörper (21) umfasst, wobei der Halter (22) aus einem die Messgröße nicht beeinflussenden Material besteht und der Markierungskörper (21) aus einem Material gebildet ist, dessen Bewegung im Erfassungsbereich des Messgrößenaufnehmers (10) die Messgröße definiert beeinflusst, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (22) in kraftoptimierter Leichtbaustruktur hergestellt ist, wobei die Ausgestaltung des Halters (22) Beispielen der Bionik folgt.Sensor arrangement for an aircraft with a measurement sensor (10) and at least one marking (20) arranged within the detection range of the measurement sensor (10), the movement of which marking influences the detected measurement value of the measurement sensor (10), and wherein the marking (20) comprises a holder (22) for fastening the marking (20) to an object to be detected and a marking body (21), wherein the holder (22) consists of a material that does not influence the measurement value and the marking body (21) is formed from a material whose movement in the detection range of the measurement sensor (10) influences the measurement value in a defined manner, characterized in that the holder (22) is produced in a force-optimized lightweight structure, wherein the design of the holder (22) follows examples from bionics.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung für ein Luftfahrzeug mit einem Messgrößenaufnehmer und wenigstens einer innerhalb des Erfassungsbereichs des Messgrößenaufnehmers angeordneten Markierung, deren Bewegung die erfasste Messgröße des Messgrößenaufnehmers beeinflusst.The invention relates to a sensor arrangement for an aircraft with a measurement sensor and at least one marking arranged within the detection range of the measurement sensor, the movement of which marking influences the detected measurement value of the measurement sensor.

Derartige Markierungen einer Sensoranordnung, auch als Sensortarget bezeichnet, dienen zur Markierung eines bestimmten Objektes, dessen Zustand oder Bewegung durch die Sensoranordnung erkannt werden soll. Bei definierten Eigenschaften der Markierung, insbesondere betreffend deren Geometrie, Material und Volumen, hat die Position der Markierung im Sensorfeld des Messgrößenaufnehmers einen definierten Einfluss auf die erzeugte Signalstärke des Sensors bzw. Messgrößenaufnehmers. Je nach Signalstärke kann somit die exakte Position der Markierung im Sensorfeld und folglich der Zustand einer damit ausgestatteten Baugruppe abgeleitet und bestimmt werden.Such markings in a sensor array, also known as sensor targets, are used to mark a specific object whose condition or movement is to be detected by the sensor array. With defined properties of the marking, particularly regarding its geometry, material, and volume, the position of the marking in the sensor field of the transducer has a defined influence on the signal strength generated by the sensor or transducer. Depending on the signal strength, the exact position of the marking in the sensor field and, consequently, the condition of an assembly equipped with it can be derived and determined.

Die Ausgestaltung der Markierung hängt vom Messprinzip des Messgrößenaufnehmers ab. Bekannt sind bspw. kapazitive, induktive, magnetische, optische, etc. Messprinzipien. Die Markierung muss stets so ausgestaltet sein, dass sie einen Einfluss auf die erfasste Messgröße hat.The design of the marking depends on the measuring principle of the sensor. Common measuring principles include capacitive, inductive, magnetic, optical, etc. The marking must always be designed in such a way that it influences the measured value.

Zur Herstellung der Markierung kommen meist subtraktive, d.h. konventionelle spanabhebende Fertigungsverfahren zum Einsatz. Mittels einer 5-Achs-CNC-Fräsmaschine wird die Markierung aus einem Rohteil, z.B. Halbzeug oder Schmiedeteil, als ein einteiliges Bauteil gefertigt. Die Eigenschaften der Markierung, wie dessen Geometrie und Volumen als auch das verwendete Material, bestimmen den Einfluss der Markierung auf das Sensorfeld. Der Sensor bzw. die Sensorauswertung muss folglich diese Faktoren kennen bzw. auf die verwendete Markierung exakt kalibriert sein, um diese zu erkennen bzw. deren Bewegung im Sensorfeld nachvollziehen zu können.Subtractive, i.e., conventional machining processes are usually used to produce the marking. Using a 5-axis CNC milling machine, the marking is manufactured from a raw part, e.g., a semi-finished or forged part, as a single component. The properties of the marking, such as its geometry and volume, as well as the material used, determine its influence on the sensor field. The sensor or sensor evaluation system must therefore be aware of these factors and be precisely calibrated to the marking used in order to detect it and track its movement within the sensor field.

Allerdings kann es je nach Anwendungszweck und konkreter Einbaulage notwendig sein, die Form der Markierung anzupassen, d.h. für jede Anwendung individuell zu gestalten. Auch die betreffenden Lastfälle und die Freigängigkeit der Gesamtkinematik des zu erfassenden Objektes haben großen Einfluss darauf. Dies macht eine abhängig vom zu markierenden Objekt individuelle Gestaltung der Markierung unumgänglich. Dadurch bedingt entstehen jedoch hohe Entwicklungskosten für die individuelle Gestaltung der jeweiligen Bauteile bzw. der Markierung und ein hoher Fertigungsaufwand beim Einsatz subtraktiver Fertigungsverfahren. Dabei bleibt es nicht aus, dass die durch Lastfall-Simulation (z.B.: FEM-Berechnung) als ideal anerkannten Geometrien durch subtraktive Fertigungsverfahren nicht optimal verwirklicht werden können. Aus fertigungstechnischen Gründen, z.B. Zugänglichkeit von Werkzeugen, bleibt am Bauteil mehr Material und somit Gewicht stehen als für dessen Funktion tatsächlich notwendig wäre. Somit haben subtraktive Fertigungstechnologien im Allgemeinen ein hohes Spanvolumen, was zu hohem Ressourcenverbrauch führt.However, depending on the intended use and the specific installation position, it may be necessary to adapt the shape of the marking, i.e., to design it individually for each application. The relevant load cases and the freedom of movement of the overall kinematics of the object to be detected also have a significant influence. This makes it essential to design the marking individually, depending on the object to be marked. However, this results in high development costs for the individual design of the respective components or markings and a high manufacturing effort when using subtractive manufacturing processes. It is inevitable that geometries recognized as ideal through load case simulation (e.g., FEM calculation) cannot be optimally realized using subtractive manufacturing processes. For manufacturing reasons, e.g., accessibility of tools, more material and thus weight remains on the component than is actually necessary for its function. Thus, subtractive manufacturing technologies generally have a high chip volume, which leads to high resource consumption.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der Messgrößenaufnehmer bzw. die nachfolgende Messwertauswertung stets auf die verwendete Markierung individuell zu kalibrieren ist. Aus der WO 2010/115 624 A1 ist eine gattungsgemäße Sensoranordnung bekannt. Weitere Sensoreinrichtungen ergeben sich aus der DE 199 09 816 A1 , der EP 2 857 853 A1 , der DE 100 20 764 A1 und der DE 10 2007 050 531 A1 . Die objektive Aufgabe der vorliegenden Anmeldung besteht darin, eine verbesserte Sensoranordnung mit einer entsprechenden Markierung aufzuzeigen, wobei die Markierung nicht nur kostengünstiger herstellbar sein soll, sondern zudem optimierte universale Eigenschaften zum anwendungsunabhängigen Einsatz aufweisen soll.A further disadvantage is that the sensor and the subsequent measurement value evaluation must always be calibrated individually to the marking used. WO 2010/115 624 A1 A generic sensor arrangement is known. Further sensor devices result from the DE 199 09 816 A1 , the EP 2 857 853 A1 , the DE 100 20 764 A1 and the DE 10 2007 050 531 A1 The objective of the present application is to demonstrate an improved sensor arrangement with a corresponding marking, wherein the marking should not only be more cost-effective to produce, but should also have optimized universal properties for application-independent use.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Sensoranordnung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Sensoranordnung sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.This object is achieved by a sensor arrangement according to the features of claim 1. Advantageous embodiments of the sensor arrangement are the subject of the dependent subclaims.

Ausgehend von der gattungsgemäßen Sensoranordnung wird erfindungsgemäß eine neue Markierung vorgeschlagen, die einen Halter zur Befestigung der Markierung an einem zu erfassenden Objekt aufweist und zusätzlich mit einem Markierungskörper ausgestattet ist. Dabei ist der Halter aus einem die erfasste Messgröße des Messgrößenaufnehmers nicht beeinflussenden Material gefertigt und der Markierungskörper aus einem Material gebildet, dessen Bewegung im Erfassungsbereich des Messgrößenaufnehmers die Messgröße definiert beeinflusst. Dadurch kann ein einheitlicher, universeller Markierungskörper geschaffen werden, der anwendungsunabhängig zum Einsatz kommt. Besonders bevorzugt ist eine einfache geometrische Struktur des Markierungskörpers, die unabhängig von der jeweiligen Anwendung eine gleichbleibende geometrischer Form, Materialart und Volumen aufweist.Based on the generic sensor arrangement, the invention proposes a novel marking which has a holder for attaching the marking to an object to be detected and is additionally equipped with a marking body. The holder is made of a material that does not influence the measured variable detected by the sensor, and the marking body is formed of a material whose movement within the detection range of the sensor influences the measured variable in a defined manner. This makes it possible to create a uniform, universal marking body that can be used regardless of the application. A simple geometric structure of the marking body is particularly preferred, having a consistent geometric shape, material type, and volume regardless of the respective application.

Der Halter hingegen kann individuell in Abhängigkeit der konkreten Einbaulage, des erforderlichen Lastfalls sowie der Freigängigkeit der Gesamtkinematik konstruiert werden. Dies hat jedoch aufgrund der Materialwahl für den Halter keinen Einfluss auf die Sensorik, d.h. die tatsächliche Ausgestaltung des Halters spielt für die Sensorfunktion keine Rolle. Auch wird dadurch eine individuelle Kalibrierung des Messgrößenaufnehmers hinfällig, der Messgrößenaufnehmer kann stattdessen mit einer allgemeingültigen Konfiguration für den einheitlichen Markierungskörper anwendungsübergreifend betrieben werden.The holder, however, can be designed individually depending on the specific installation position, the required load case, and the freedom of movement of the overall kinematics. However, due to the material selection for the holder, this has no influence on the sensor technology, ie the actual design of the holder plays no role in the sensor function. tion is irrelevant. This also eliminates the need for individual calibration of the transducer; instead, the transducer can be operated across applications with a universally applicable configuration for the standardized marking body.

Darüber hinaus hat die Aufteilung der Markierung in zwei separate Bauteile weiterhin den Vorteil, dass für die jeweiligen Bauteile unterschiedliche Herstellungsverfahren in Betracht gezogen werden können. Dadurch ergeben sich insbesondere für die Konstruktion des Halters neu Möglichkeiten, bspw. kann dieser als Leichtbaustruktur ausgeführt sein. Gerade bei den bevorzugten Verwendungszwecken der Sensoranordnung im Luftfahrtbereich spielt das Gesamtgewicht der Sensoranordnung eine wichtige Rolle. Durch die Ausgestaltung des Halters in Leichtbauweise lassen sich Gewichtseinsparungen erzielen.Furthermore, dividing the marking into two separate components has the further advantage that different manufacturing processes can be considered for each component. This opens up new possibilities, particularly for the design of the holder; for example, it can be designed as a lightweight structure. The overall weight of the sensor assembly plays a key role, particularly for the preferred applications of the sensor assembly in the aviation sector. Weight savings can be achieved by designing the holder in a lightweight construction.

Entsprechend der Erfindung ist der Halter als kraftoptimierte Leichtbaustruktur ausgestaltet, die Beispielen der Bionik folgt. Weiterhin ist es besonders bevorzugt, wenn der Halter per additiver Fertigungstechnologie hergestellt ist, vorzugsweise mittels Laser- und/oder Elektronenstrahlschmelzens und/oder Pulverauftragsschweißens. Erst derartige Fertigungsverfahren machen eine optimierte und kostengünstige Produktion des Halters in Leichtbauweise möglich.According to the invention, the holder is designed as a force-optimized lightweight structure, following examples from bionics. Furthermore, it is particularly preferred if the holder is manufactured using additive manufacturing technology, preferably by means of laser and/or electron beam melting and/or powder deposition welding. Only such manufacturing processes make optimized and cost-effective production of the holder in a lightweight design possible.

Durch die individuelle Ausführung des Halters kann der Markierungskörper eine besonders einfache und definierte geometrische Form aufweisen. Denkbar ist eine Ausformung des Markierungskörpers als Prisma, Parallelepipeds oder Quaders. Vorteilhaft können auch alternative geometrische Ausführungen sein, beispielsweise Kugelformen oder sonstige einfache Geometrien.The customized design of the holder allows the marker body to have a particularly simple and defined geometric shape. A prism, parallelepiped, or cuboid shape is conceivable. Alternative geometric designs, such as spherical shapes or other simple geometries, may also be advantageous.

Denkbar ist es beispielsweise, dass der Halter direkt auf den Markierungskörper per additiver bzw. stoffschlüssiger Fertigungstechnologie aufgebaut ist. In diesem Fall wird der Halter nicht separat gefertigt, sondern unmittelbar auf dem bereits vorliegenden Markierungskörper aufgebaut.For example, it is conceivable that the holder is mounted directly onto the marking body using additive or material-to-material manufacturing technology. In this case, the holder is not manufactured separately, but mounted directly onto the existing marking body.

Alternativ ist es vorstellbar, dass der Halter stattdessen indirekt mit dem Markierungsköper verbunden wird, d.h. indirekt additiv und stoffschlüssig mit dem Markierungskörper verbunden wird, vorzugsweise mittels Kleben und/oder Löten und/oder Schweißen.Alternatively, it is conceivable that the holder is instead indirectly connected to the marking body, i.e. indirectly additively and materially connected to the marking body, preferably by means of gluing and/or soldering and/or welding.

Das Sensorprinzip des Messgrößenaufnehmers, d.h. die physikalisch erfasste Messgröße, spielt für die Ausgestaltung der Erfindung keine Rolle. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn die Messgröße auf einem induktiven-magnetischen Sensorprinzip basiert, d.h. eine induktive-magnetische Messgröße erfassbar ist. In diesem Fall ist der Halter beispielsweise aus einer Titanlegierung gefertigt, die keinen Einfluss auf das magnetische Sensorfeld hat. Vorzugsweise eignet sich der Einsatz von Ti6a14V. Der Markierungskörper kann beispielsweise aus Stahl, bevorzugt aus nicht-rostendem Stahl ausgestaltet sein. Besonders geeignet sind die Materialien 15-5PH oder 17-4PH.The sensor principle of the transducer, i.e., the physically measured variable, plays no role in the design of the invention. However, it is particularly preferred if the variable is based on an inductive-magnetic sensor principle, i.e., an inductive-magnetic variable can be detected. In this case, the holder is made, for example, of a titanium alloy that has no influence on the magnetic sensor field. Ti6a14V is preferably used. The marking body can be made, for example, of steel, preferably of stainless steel. The materials 15-5PH or 17-4PH are particularly suitable.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Sensoranordnung besteht die Markierung entsprechend aus einem Halter zur Befestigung der Markierung an einem durch die Sensoranordnung zu erfassenden Objekt und einem Markierungsköper. Dabei ist gemäß der Erfindung der Halter aus einem die Messgröße nicht beeinflussenden Material gefertigt und der Markierungskörper aus einem Material gebildet, dessen Bewegung im Erfassungsbereich des Messgrößenaufnehmers die Messgröße definiert beeinflusst.According to a further advantageous embodiment of the sensor arrangement, the marker consists of a holder for attaching the marker to an object to be detected by the sensor arrangement, and a marker body. According to the invention, the holder is made of a material that does not influence the measured variable, and the marker body is formed of a material whose movement in the detection range of the sensor influences the measured variable in a defined manner.

Die weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Markierung ergeben sich aus der vorstehenden Beschreibung der Sensoranordnung.The further advantageous embodiments of the marking result from the above description of the sensor arrangement.

Daneben betrifft die Erfindung ebenfalls ein Luftfahrzeug mit einer Sensoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung als auch ein Fahrwerk für ein Luftfahrzeug mit einer Sensoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung. Dabei dient die Sensoranordnung beispielsweise zur Erfassung der aktuellen Position des Fahrwerks, insbesondere eines Bugfahrwerks.In addition, the invention also relates to an aircraft with a sensor arrangement according to the present invention, as well as to a landing gear for an aircraft with a sensor arrangement according to the present invention. The sensor arrangement serves, for example, to detect the current position of the landing gear, in particular a nose gear.

Die Aufgabe wird ebenfalls durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Dadurch wird ein Verfahren zur Herstellung einer Markierung gemäß der vorliegenden Erfindung bzw. einer Sensoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, wobei hier der Halter der Markierung mittels additiver Fertigungstechnologie hergestellt wird, vorzugsweise mittels Laser- und/oder Elektronenstrahlschmelzen und/oder Pulverauftragsschweißen.The object is also achieved by a method according to the features of claim 10. This proposes a method for producing a marking according to the present invention or a sensor arrangement according to the present invention, wherein the holder of the marking is produced by means of additive manufacturing technology, preferably by means of laser and/or electron beam melting and/or powder deposition welding.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden etwaige Funktionsflächen des Halters, wie beispielsweise Passungen, eine bestimmte Oberflächengüte oder Gewinde, bei Bedarf mittels subtraktiver Fertigungsverfahren nachbearbeitet. Basis für die Herstellung des Halters ist jedoch ein additives Fertigungsverfahren.According to an advantageous embodiment of the method, any functional surfaces of the holder, such as fits, a specific surface finish, or threads, are reworked using subtractive manufacturing processes if necessary. However, the basis for the production of the holder is an additive manufacturing process.

Gemäß einer ersten Alternative kann zunächst ein Markierungskörper hergestellt oder bereitgestellt werden und der Halter im Anschluss additiv und stoffschlüssig auf den Markierungskörper aufgebaut werden, d.h. mittels Laser- und/oder Elektronenstrahlschmelzen bzw. Pulverauftragsschweißen unmittelbar auf den Markierungskörper aufgebaut werden.According to a first alternative, a marking body can first be produced or provided and the holder can then be built up additively and materially onto the marking body, ie by means of laser and/or electron beam melting or powder deposition welding can be built directly onto the marking body.

Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, zunächst einen Markierungskörper herzustellen bzw. bereitzustellen, und im Anschluss den Halter mittels additiver Fertigungstechnologie zu erzeugen. Erst im Anschluss daran wird der erzeugte Halter indirekt additiv und stoffschlüssig mit dem Markierungskörper verbunden, beispielsweise mittels Klebens, Lötens oder Verschweißens.Alternatively, it is possible to first produce or provide a marking body and then produce the holder using additive manufacturing technology. Only then is the produced holder indirectly joined to the marking body in an additive and material-to-material manner, for example, by gluing, soldering, or welding.

Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen nachfolgend anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:

1: eine schematische Darstellung eines Flugzeugfahrwerks mit der verbauten erfindungsgemäßen Sensoranordnung,
2: eine vergrößerte Detaildarstellung der Sensoranordnung aus 1, 3: mehrere Darstellungen der erfindungsgemäßen Markierung zur Verdeutlichung des Herstellungsverfahrens.

Further advantages and features of the invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment illustrated in the figures. They show:

1 : a schematic representation of an aircraft landing gear with the installed sensor arrangement according to the invention,
2 : an enlarged detailed view of the sensor arrangement from 1 , 3 : several representations of the marking according to the invention to illustrate the manufacturing process.

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Bugfahrwerks 1 eines Luftfahrzeugs mit der verbauten erfindungsgemäßen Sensoranordnung. Die Sensoranordnung umfasst den Sensor bzw. Messgrößenaufnehmer 10, der als magnetisch-induktiver Sensor ausgestaltet ist. Folglich erfasst der Sensor in seinem Sensorfeld ein magnetisches Feld. Diese Messgröße wird am Sensorausgang als elektrisches Signal bereitgestellt. Änderungen des Sensorfeldes lassen sich dadurch anhand der elektrischen Ausgangsgröße feststellen. 1 shows a schematic view of a nose gear 1 of an aircraft with the sensor arrangement according to the invention installed. The sensor arrangement comprises the sensor or measured value pickup 10, which is designed as a magnetic-inductive sensor. Consequently, the sensor detects a magnetic field in its sensor field. This measured value is provided at the sensor output as an electrical signal. Changes in the sensor field can thus be detected based on the electrical output value.

Innerhalb des Sensorfeldes befindet sich ein sogenanntes Target bzw. die Markierung 20, deren geometrische Ausgestaltung der Sensorsteuerung bekannt ist, so dass auch deren Einfluss auf das erfasste magnetische Feld des Sensors 10 rekonstruierbar ist. Insbesondere sind die genauen Eigenschaften der Markierung 20, d.h. deren Geometrie, verwendetes Material und Volumen bekannt, wodurch sich bei einer Positionsänderung der Markierung innerhalb des Sensorfeldes ein definierter Einfluss auf die Signalstärke des Sensors ergibt. Je nach Signalstärke kann somit die exakte Position der Markierung 20 im Sensorfeld bestimmt werden. Dadurch lässt sich auch die Position eines mit der Markierung 20 versehenen Objektes durch die Sensoranordnung bestimmen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 soll mittels der Sensoranordnung die aktuelle Lage des Bugrades 1 eines Luftfahrzeuges erfasst werden, d.h. ob das Bugrad 1 aus- oder eingefahren ist. 2 zeigt die Sensoranordnung nochmals separat.Within the sensor field is a so-called target or marking 20, the geometric configuration of which is known to the sensor controller, so that its influence on the detected magnetic field of the sensor 10 can also be reconstructed. In particular, the exact properties of the marking 20, i.e. its geometry, material used and volume, are known, whereby a change in the position of the marking within the sensor field results in a defined influence on the signal strength of the sensor. Depending on the signal strength, the exact position of the marking 20 in the sensor field can thus be determined. This also allows the position of an object provided with the marking 20 to be determined by the sensor arrangement. In the illustrated embodiment of the 1 The sensor arrangement is intended to detect the current position of the nose wheel 1 of an aircraft, ie whether the nose wheel 1 is extended or retracted. 2 shows the sensor arrangement again separately.

Die Markierung 20 ist, anders als aus dem Stand der Technik bekannt, nicht mehr einteilig ausgestaltet, sondern setzt sich stattdessen aus zwei Komponenten zusammen, nämlich dem Markierungskörper 21 und dem Halter 22. Als Markierungskörper wird eine Substratplatte 21 verwendet, die mit dem Halter 22 zusammengefügt wird.The marking 20 is, unlike what is known from the prior art, no longer designed as a single piece, but instead consists of two components, namely the marking body 21 and the holder 22. A substrate plate 21 is used as the marking body, which is joined to the holder 22.

Beide Bauteile 21, 22 werden aus unterschiedlichen Materialien und gegebenenfalls mittels unterschiedlicher Fertigungstechnologien erzeugt, d.h. die Markierung 20 wird in stoffschlüssiger Hybridbauweise erstellt.Both components 21, 22 are produced from different materials and, if necessary, by means of different manufacturing technologies, i.e. the marking 20 is created in a material-to-material hybrid construction.

Als konkretes Beispiel ist in 3 eine Markierung 20 für einen magnetischinduktiven Sensor 10 dargestellt und beschrieben. Der Aufbau der Markierung kann jedoch ebenfalls für alternative Sensorprinzipien zum Einsatz kommen.As a concrete example, 3 A marking 20 for a magnetic inductive sensor 10 is shown and described. However, the structure of the marking can also be used for alternative sensor principles.

Die Substratplatte 21 ist dabei aus einem Material gefertigt, das Störungen im erfassten Sensorfeld bzw. Magnetfeld des Sensors 10 erzeugt, so dass eine Bewegung der Substratplatte 21 innerhalb des Sensorfeldes durch die Sensoranordnung erfassbar ist. Im gezeigten Beispiel wurde eine einfache geometrische Form der Substratplatte 21, nämlich eine quaderförmige Struktur gewählt. Zudem besteht die Substratplatte 21 aus einem nicht-rostendem magnetischen Stahl, wie beispielsweise 15-5PH oder 17-4PH. Die Substratplatte 21 kann in dieser Form für eine Vielzahl an unterschiedlichen Anwendungen universal zum Einsatz kommen, d.h. die geometrische Form, Volumen und Materialart bleiben anwendungsübergreifend gleich, so dass der resultierende Einfluss auf das Sensorfeld stets gleich bleibt. Unter diesen Voraussetzungen kann eine Sensoranordnung mit gleichbleibender universeller Kalibrierung zum Einsatz kommen.The substrate plate 21 is made of a material that generates disturbances in the detected sensor field or magnetic field of the sensor 10, so that any movement of the substrate plate 21 within the sensor field can be detected by the sensor arrangement. In the example shown, a simple geometric shape for the substrate plate 21, namely a cuboid structure, was chosen. Furthermore, the substrate plate 21 is made of a stainless magnetic steel, such as 15-5PH or 17-4PH. In this form, the substrate plate 21 can be used universally for a variety of different applications, i.e., the geometric shape, volume, and material type remain the same across all applications, so that the resulting influence on the sensor field always remains the same. Under these conditions, a sensor arrangement with consistent universal calibration can be used.

Die Fertigungsmethode für die Substratplatte 21 ist grundsätzlich beliebig, beispielsweise kann diese mittels Fräs- oder Stanzverfahren hergestellt werden, was auf Grund der einfach gehalten geometrischen Formgebung unkompliziert und kostengünstig ist.The manufacturing method for the substrate plate 21 is basically arbitrary; for example, it can be manufactured by milling or punching, which is uncomplicated and cost-effective due to the simple geometric shape.

Demgegenüber wird der Halter durch eine additive Fertigungstechnologie hergestellt. Dadurch ist es möglich, den Halter 22 in Leichtbauweise zu konstruieren, wie dies hier im Ausführungsbeispiel der 3 dargestellt ist. Da der Halter anwendungsabhängig je nach Einbaulage und der kinematischen Voraussetzungen am Einbauort konstruiert werden muss, erweist sich eine additive Fertigungstechnologie als besonders geeignet. Der in 3 dargestellte Halter 22 weist einige Funktionsflächen wie Bohrungen, Gewinde, etc. auf, die bei Bedarf auch mittels subtraktiver Fertigungstechnologie nachbearbeitet werden können.In contrast, the holder is manufactured using additive manufacturing technology. This makes it possible to construct the holder 22 in a lightweight construction, as is the case here in the exemplary embodiment of the 3 As the holder must be designed according to the application, depending on the installation position and the kinematic requirements at the installation site, additive manufacturing technology has proven particularly suitable. 3 The holder 22 shown has some functional surfaces such as holes, threads, etc., which can also be reworked using subtractive manufacturing technology if required.

Voraussetzung für das verwendete Haltermaterial ist jedoch, dass dieses das erfasste Sensorfeld des Messgrößenaufnehmers 10 nicht beeinflusst und somit keinen Einfluss auf die Ausgangsgröße des Sensors 10 hat. Dies erlaubt eine beliebige Halterkonstruktion, so dass dieser anwendungsabhängig individuell konstruiert werden kann, jedoch die Sensorik keine Neukalibrierung verlangt. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht der Halter 22 aus einer nicht-magnetischen Titanlegierung, beispielsweise aus Ti6Al4V. Als additive Fertigungstechnologie kommen beispielsweise Laser oder Elektronenstrahlschmelzen bzw. Pulverauftragsschweißen zum Einsatz.However, the holder material used must not influence the detected sensor field of the transducer 10 and thus not affect the output value of the sensor 10. This allows for any holder design, so that it can be individually constructed depending on the application, yet the sensor technology does not require recalibration. In the described embodiment, the holder 22 consists of a non-magnetic titanium alloy, for example, Ti6Al4V. Additive manufacturing technologies such as lasers, electron beam melting, or powder deposition welding are used.

Die Zusammenführung von Halter 22 und Substratplatte 21 kann auf zwei unterschiedliche Arten erfolgen. Entweder kann der Halter 22 direkt auf der bereitgestellten Substratplatte 21 durch eine additiven Fertigungstechnologie erstellt werden, d.h. der Halter 22 wird direkt auf der Substratplatte 21 mittels Laser- oder Elektronenstrahlschmelzen bzw. Pulverauftragsschweißen aufgebaut. Alternativ kann der Halter 22 jedoch zunächst mittels additiver Fertigungstechnologie separat vorgefertigt werden und erst im Anschluss mit der Substratplatte 21 additiv stoffschlüssig verbunden werden, beispielsweise durch Kleben, Löten oder Schweißen.The joining of the holder 22 and the substrate plate 21 can be accomplished in two different ways. Either the holder 22 can be created directly on the provided substrate plate 21 using additive manufacturing technology, i.e., the holder 22 is built directly on the substrate plate 21 using laser or electron beam melting or powder deposition welding. Alternatively, however, the holder 22 can first be prefabricated separately using additive manufacturing technology and only then be additively bonded to the substrate plate 21, for example, by gluing, soldering, or welding.

Claims

Sensor arrangement for an aircraft with a measurement value sensor (10) and at least one marking (20) arranged within the detection range of the measurement value sensor (10), the movement of which marking influences the detected measurement value of the measurement value sensor (10), and wherein the marking (20) comprises a holder (22) for fastening the marking (20) to an object to be detected and a marking body (21), wherein the holder (22) consists of a material which does not influence the measurement value and the marking body (21) is formed from a material whose movement in the detection range of the measurement value sensor (10) influences the measurement value in a defined manner, characterized in that the holder (22) is produced in a force-optimized lightweight structure, wherein the design of the holder (22) follows examples from bionics.

Sensor arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the marking body (21) has a simple defined geometric shape, preferably in the form of a prism, parallelepiped or cuboid.

Sensor arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the holder (22) is manufactured by additive manufacturing technology, preferably by means of laser and/or electron beam melting and/or powder deposition welding.

Sensor arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the holder (22) is constructed additively and cohesively directly on the marking body (21).

Sensor arrangement according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the holder (22) is indirectly additively and materially connected to the marking body (21), preferably by means of gluing and/or soldering and/or welding.

Sensor arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the measurement sensor (10) detects an inductive-magnetic measurement variable and the holder (22) consists of a titanium alloy, preferably Ti ₆ Al ₄ V, and/or the marking body (21) consists of steel, preferably stainless steel, particularly preferably 15-5PH or 17-4PH.

Sensor arrangement according to one of the preceding claims, wherein the marking (20) comprises a holder (22) for fastening the marking (20) to an object to be detected by the sensor arrangement and a marking body (21), wherein the holder (22) consists of a material which does not influence the measured variable and the marking body (21) is formed of a material whose movement in the detection range of the measured variable sensor (10) influences the measured variable in a defined manner.

Aircraft with a sensor arrangement according to one of the Claims 1 until 6 .

Landing gear for an aircraft with a sensor arrangement according to one of the preceding Claims 1 until 6 .

Method for producing a marking (20) according to Claim 7 and a sensor arrangement according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the holder (22) of the marking (20) is produced by means of additive manufacturing technology, preferably by means of laser and/or electron beam melting and/or powder deposition welding.

Procedure according to Claim 10 , characterized in that functional surfaces of the holder (22), such as fits, a certain surface quality or one or more threads, are reworked if necessary by means of subtractive manufacturing processes.

Procedure according to Claim 10 or 11 , characterized in that first a marking body (21) is produced or provided and the holder (22) is subsequently built up additively and materially on the marking body (21).

Procedure according to Claim 10 or 11 , characterized in that first the marking body (21) is produced or provided, the holder (22) is produced by means of additive manufacturing technology and is then indirectly additively and materially connected to the marking body (21).