CH704968A1 - 6-component dynamometer. - Google Patents

6-component dynamometer. Download PDF

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CH704968A1
CH704968A1 CH00828/11A CH8282011A CH704968A1 CH 704968 A1 CH704968 A1 CH 704968A1 CH 00828/11 A CH00828/11 A CH 00828/11A CH 8282011 A CH8282011 A CH 8282011A CH 704968 A1 CH704968 A1 CH 704968A1
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CH
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rod
sensor
dynamometer according
dynamometer
plates
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CH00828/11A
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German (de)
Inventor
Andreas Kirchheim
Rolf Thiel
Original Assignee
Kistler Holding Ag
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    • GPHYSICS
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    • G01L5/162Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force using variations in ohmic resistance of piezoresistors
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein 6-Komponenten-Dynamometer zum Messen von Kräften und Momenten in jeweils allen drei kartesischen Richtungen (x, y, z). Es umfasst eine untere steife Platte (2), eine beabstandet zu dieser angeordnete obere steife Platte (3) sowie sechs in einem Winkel zueinander angeordnete Stabsensoren (4), welche die beiden Platten (2, 3) miteinander verbinden. Jeder Stabsensor (4) umfasst einen Stab (5) mit einer Stabachse und mit einem darin angeordneten Kraftsensor (6), welcher eine Kraft in Richtung der Stabachse messen kann, sowie zwei Endstücke (7), welche in axialer Verlängerung beidseitig des Stabes (5) gelenkfrei mit diesem fest verbunden sind. Erfindungsgemäss weist jedes Endstück (7) ein Festkörpergelenk auf und ist gelenkfrei fest an einer der Platten (2, 3) fixiert.The invention relates to a 6-component dynamometer for measuring forces and moments in all three Cartesian directions (x, y, z). It comprises a lower rigid plate (2), an upper rigid plate (3) spaced therefrom, and six rod sensors (4) arranged at an angle to each other connecting the two plates (2, 3) together. Each rod sensor (4) comprises a rod (5) with a rod axis and with a force sensor (6) arranged therein, which can measure a force in the direction of the rod axis, and two end pieces (7), which in axial extension on both sides of the rod (5 ) articulated are connected to this firmly. According to the invention, each end piece (7) has a solid-body joint and is firmly fixed to one of the plates (2, 3) without joints.

Description

Technisches GebietTechnical area

[0001] Die Erfindung betrifft ein 6-Komponenten-Dynamometer zum Messen von Kräften und Momenten in jeweils allen drei kartesischen Richtungen (x, y, z), umfassend eine untere steife Platte, eine beabstandet zu dieser angeordnete obere steife Platte sowie sechs in einem Winkel zueinander angeordnete Stabsensoren, welche die beiden Platten miteinander verbinden, wobei jeder Stabsensor einen Stab mit einer Stabachse A und mit einem darin angeordnetem Kraftsensor umfasst, welcher eine Kraft in Richtung der Stabachse messen kann. The invention relates to a 6-component dynamometer for measuring forces and moments in all three Cartesian directions (x, y, z), comprising a lower rigid plate, a spaced therefrom arranged upper rigid plate and six in one Rod sensors arranged at an angle to each other, which connect the two plates to each other, wherein each rod sensor comprises a rod with a rod axis A and with a force sensor arranged therein, which can measure a force in the direction of the rod axis.

Stand der TechnikState of the art

[0002] 6-Komponenten-Dynamometer dienen dem Messen der drei Komponenten eines einwirkenden Kraftvektors F sowie der drei Komponenten eines einwirkenden Momentvektors M. Die piezoelektrische Sensorik, auf welchem ein solches Messsystem basiert, misst die Kräfte praktisch weglos. Dynamometer eignen sich ausgezeichnet für die allgemeine Mehrkomponenten-Kraftmessung für Schnittkraftmessungen beim Fräsen und Schleifen oder beim Drehen. Werkstücke oder Spannvorrichtungen können mit wenigen Handgriffen auf einer mit Gewindebohrungen versehenen oberen Platte eines solchen Dynamometers montiert werden. 6-component dynamometer are used to measure the three components of an acting force vector F and the three components of an acting moment vector M. The piezoelectric sensor on which such a measuring system is based, measures the forces virtually without direction. Dynamometers are ideal for general multi-component force measurement for cutting force measurements during milling and grinding or turning. Workpieces or fixtures can be mounted in a few easy steps on a tapped upper plate of such a dynamometer.

[0003] Frühere 6-Komponenten-Dynamometer waren als Stapel von einzelnen Messsensor-Platten aufgebaut, wobei jede Messplatte eine Kraft oder ein Moment in eine der Richtungen x, x oder z messen konnte. Auf Grund immer höherer Anforderungen an die Genauigkeit erreichte dieser Aufbau aber bald seine Grenzen, weil Abweichungen der Lage der Messplatte von einem idealen Sensor alle Messplatten im Stapel beeinflussen und dadurch Fehler verursacht. Earlier 6-component dynamometers were constructed as a stack of individual measuring sensor plates, each measuring plate being able to measure a force or a moment in one of the directions x, x or z. Due to ever higher demands on accuracy, this design soon reached its limits, because deviations in the position of the measuring plate from an ideal sensor affect all the measuring plates in the stack and thereby cause errors.

[0004] Eine neuere Version des 6-Komponenten-Dynamometers ist das Hexapoden Dynamometer. Es wird durch sechs Stabsensoren gebildet, welche, in einem Winkel zueinander angeordnet, zwei parallele Platten verbinden. Jeder der sechs Stabsensoren misst nun eine der Kräfte oder Momente, wobei die Beeinflussung der anderen Stabsensoren in diesem Aufbau viel geringer ist. Die Auslegung der Stäbe zwischen den Platten sollte idealerweise so sein, dass die Stabsensoren nur Kräfte in Axialrichtung der Stäbe erfassen und gleichzeitig für alle anderen Kräfte unempfindlich sind. Dies kann leider nur näherungsweise erreicht werden. A newer version of the 6-component dynamometer is the hexapod dynamometer. It is formed by six rod sensors which, at an angle to each other, connect two parallel plates. Each of the six bar sensors now measures one of the forces or moments, with much less influence on the other bar sensors in this setup. The design of the bars between the plates should ideally be such that the bar sensors only sense forces in the axial direction of the bars and at the same time are insensitive to all other forces. Unfortunately, this can only be achieved approximately.

[0005] Fehler entstehen bei den Messungen auf den Hexapoden Dynamometern durch endliche Steifigkeiten der Platten und der Stabsensoren, am meisten jedoch durch ungünstige Anbringung der Stabsensoren an die Platten. Damit die Kraft stets nur durch die Achse dieser Sensoren geleitet wird, müssten sich die Lager zwischen den Platten und den Stabsensoren stets den geringfügig geänderten Plattenausrichtungen anpassen können, welche durch die Lastaufnahme der Kräfte und Momente entstehen. Errors arise in the measurements on the hexapod dynamometers by finite stiffnesses of the plates and the rod sensors, but most of all by unfavorable attachment of the rod sensors to the plates. So that the force is always passed only through the axis of these sensors, the bearings between the plates and the rod sensors would always have to be able to adapt to the slightly changed plate orientations, which are caused by the load absorption of the forces and moments.

[0006] Aus diesem Grund werden die Stabsensoren in der Regel in Kugelgelenken oder in anderen Aufnahmeelementen gelagert, welche eine sphärische Neuausrichtung der Stabsensoren ermöglicht. Nachteilig an diesen Aufnehmern ist der Spiel, der stets bei gelenkigen Lagern vorhanden sein muss, weil Spiel wiederum Fehlmessungen verursachen. For this reason, the rod sensors are usually stored in ball joints or in other receiving elements, which allows a spherical realignment of the rod sensors. A disadvantage of these pickups is the game, which must always be present in articulated camps, because game again cause incorrect measurements.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

[0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anbringung zwischen den Platten und den Stabsensoren zu beschreiben, welche einen geringeren Fehler bei geänderter Plattenausrichtung hervorruft. The object of the present invention is to describe an attachment between the plates and the rod sensors, which causes a lower error with changed plate orientation.

[0008] Erfindungsgemäss verfügt jeder Stabsensor über zwei Endstücke, welche in axialer Verlängerung beidseitig des Stabes gelenkfrei mit diesem fest verbunden sind, wobei jedes Endstück ein Festkörpergelenk aufweist und gelenkfrei fest an der jeweiligen Platte fixiert ist. Als Festkörpergelenk bezeichnet man einen Bereich eines Bauteils, welcher eine Relativbewegung in Form einer Drehung zwischen zwei Starrkörperbereichen durch Biegung erlaubt. According to the invention, each rod sensor has two end pieces, which are fixed in the axial extension on both sides of the rod articulated with this fixed, each tail has a solid-state joint and is hinged fixed fixed to the respective plate. A solid-state joint is a region of a component which allows a relative movement in the form of a rotation between two rigid body regions by bending.

[0009] Es hat sich gezeigt, dass sich der Messfehler durch eine solche Anbringung der Stabsensoren verringert und die Messung dadurch genauer wird. It has been found that the measurement error is reduced by such attachment of the rod sensors and the measurement is more accurate.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

[0010] Im Folgenden wird die Erfindung unter Beizug der Zeichnungen näher erklärt. Es zeigen <tb>Fig. 1<sep>eine schematische perspektivische Darstellung eines konventionellen 6-Komponenten-Sensors mit aufgestapelten Sensorplatten nach dem Stand der Technik; <tb>Fig. 2<sep>eine schematische perspektivische Darstellung eines konventionellen 6-Komponenten-Hexapodensensors nach dem Stand der Technik; <tb>Fig. 3<sep>eine schematische perspektivische Darstellung eines erfindungsgemässen 6-Komponenten-Hexapodensensors; <tb>Fig. 4<sep>eine schematische Ansicht eines erfindungsgemässen Stabsensors; <tb>Fig. 5<sep>eine schematische Ansicht eines erfindungsgemässen Stabsensors, eingebaut zwischen den Platten; <tb>Fig. 6<sep>eine schematische Ansicht eines erfindungsgemässen Endstücks eines Stabsensors eingebaut in einer Platte; <tb>Fig. 7<sep>eine schematische Ansicht eines erfindungsgemässen Endstücks eines Stabsensors eingebaut in einer Platte bei Krafteinwirkung.In the following the invention with reference to the drawings will be explained in more detail. Show it <Tb> FIG. 1 is a schematic perspective view of a conventional 6-component sensor with stacked sensor plates according to the prior art; <Tb> FIG. Fig. 2 is a schematic perspective view of a conventional 6-component hexapod sensor of the prior art; <Tb> FIG. 3 <sep> is a schematic perspective view of a 6-component hexapod sensor according to the invention; <Tb> FIG. 4 is a schematic view of a rod sensor according to the invention; <Tb> FIG. Fig. 5 is a schematic view of a rod sensor according to the invention installed between the plates; <Tb> FIG. FIG. 6 shows a schematic view of an end piece according to the invention of a rod sensor installed in a plate; FIG. <Tb> FIG. 7 <sep> is a schematic view of an end piece according to the invention of a rod sensor installed in a plate under the action of force.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to carry out the invention

[0011] Im Folgenden beschreibt jede Bezugsziffer stets dieselbe Komponente resp. dasselbe Element. Die Fig. 1zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines konventionellen 6-Komponenten-Sensors, eines Dynamometers 1, mit aufgestapelten Sensorplatten 20.1-20.6 nach dem Stand der Technik. Die untersten drei Sensorplatten 20.1, 20.2 und 20.3 messen dabei die Kräfte in die drei Richtungen Fx, Fy und Fz, während die drei oberen Sensorplatten 20.4, 20.5 und 20.6 die Momente in diese drei Richtungen Mx, My und Mz messen. Die resultierende eingeleitete Kraft F und das resultierende eingeleitete Moment M sind in dieser Abbildung sowie in Abbildung 2als Pfeile dargestellt und mit F (Kraft) und M (Moment) gekennzeichnet. In the following, each reference number always describes the same component respectively. the same element. Fig. 1 shows a schematic perspective view of a conventional 6-component sensor, a dynamometer 1, with stacked sensor plates 20.1-20.6 according to the prior art. The bottom three sensor plates 20.1, 20.2 and 20.3 measure the forces in the three directions Fx, Fy and Fz, while the three top sensor plates 20.4, 20.5 and 20.6 measure the moments in these three directions Mx, My and Mz. The resulting introduced force F and the resulting induced moment M are shown in this figure and in Figure 2 as arrows and labeled F (force) and M (moment).

[0012] In Fig. 2 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines konventionellen 6-Komponenten-Hexapodensensors 1 nach dem Stand der Technik dargestellt. Die einleitende Kraft F und das einleitende Moment M wirken hier auf eine obere steife Platte 3, die beabstandet zu einer unteren steifen Platte 2 angeordnet ist. Zwischen diesen Platten 2, 3 sind symbolisch sechs Stabsensoren 4 dargestellt, welche diese Platten 2, 3 miteinander verbinden. Die Pfeile F1, F2,... F6 bezeichnen dabei die Richtungen und Beträge der Kräfte, die von den Stabsensoren 4 ermittelt werden, nachdem die Kraft F und das Moment M auf die obere Platte 3 einwirkt. In Fig. 2 is a schematic perspective view of a conventional 6-component hexapod sensor 1 according to the prior art is shown. The initiating force F and the initiating moment M act here on an upper rigid plate 3, which is arranged at a distance to a lower rigid plate 2. Between these plates 2, 3 symbolically six rod sensors 4 are shown, which connect these plates 2, 3 together. The arrows F1, F2,... F6 designate the directions and amounts of the forces which are determined by the rod sensors 4 after the force F and the moment M act on the top plate 3.

[0013] Fig. 3 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines erfindungsgemässen 6-Komponenten-Hexapodensensors oder 6-Komponenten-Dynamometers, geeignet zum Messen von Kräften und Momenten in jeweils allen drei kartesischen Richtungen x, y, z. Diese Koordinaten x, y und z sind in der Fig. 3angegeben. Fig. 3 is a schematic perspective view of a 6-component hexapod sensor or 6-component dynamometer according to the invention, suitable for measuring forces and moments in all three Cartesian directions x, y, z. These coordinates x, y and z are indicated in FIG.

[0014] Dieser Dynamometer 1 umfasst eine untere steife Platte 2, eine beabstandet zu dieser angeordnete obere steife Platte 3 sowie sechs in einem Winkel zueinander angeordnete Stabsensoren 4, welche die beiden Platten 2, 3 miteinander verbinden. Die Platten 2, 3 sind vorzugsweise parallel zueinander angeordnet. Bevorzugt sind alle mindestens sechs Stabsensoren 4 identisch ausgestaltet. Es können auch 8, 10 oder 12 Stabsensoren 4 verwendet werden, um die Messgenauigkeit weiter zu erhöhen. In diesem Fall kann ein überbestimmten Gleichungssystemen erstellt werden, bei dem der Messfehler durch die kleinste Quadrate Methode rechnerisch minimiert werden kann. This dynamometer 1 comprises a lower rigid plate 2, a spaced therefrom arranged upper rigid plate 3 and six mutually arranged at an angle rod sensors 4, which connect the two plates 2, 3 together. The plates 2, 3 are preferably arranged parallel to one another. Preferably, all at least six rod sensors 4 are configured identically. It is also possible to use 8, 10 or 12 rod sensors 4 in order to further increase the measuring accuracy. In this case, an overdetermined system of equations can be created in which the measurement error can be minimized by the least squares method.

[0015] Jeder Stabsensor 4, auch dargestellt in Fig. 4, umfasst einen Stab 5 mit einer Stabachse A und einen darin angeordnetem Kraftsensor 6, welcher eine Kraft F in Richtung der Stabachse A messen kann. Der Kraftsensor 6 kann mit einem Anschluss 12 versehen sein, wie in Fig. 3 dargestellt, zum Weiterleiten dieser Messsignale. Der Kraftsensor 6 ist vorzugsweise mittig im Stab 5 angeordnet, in der Mittelebene E, welche orthogonal zur Achse A des Stabsensors 4 verläuft. Vorzugsweise ist jeder Stabsensor 4 im Wesentlichen achssymmetrisch zur Achse A und/oder spiegelsymmetrisch zur Mittelebene E ausgebildet. Diese Symmetrie betrifft die Festigkeiten und die Abstände im Stabsensor 4, nicht aber untergeordnete Elemente wie die Anschlüsse 12, die von solchen Symmetrien abweichen können, solange die Festigkeitssymmetrie eines Stabsensors davon nicht gestört wird. Each rod sensor 4, also shown in Fig. 4, comprises a rod 5 with a rod axis A and a force sensor 6 disposed therein, which can measure a force F in the direction of the rod axis A. The force sensor 6 can be provided with a connection 12, as shown in FIG. 3, for forwarding these measurement signals. The force sensor 6 is preferably arranged centrally in the rod 5, in the center plane E, which is orthogonal to the axis A of the rod sensor 4. Preferably, each rod sensor 4 is formed substantially axisymmetric to the axis A and / or mirror-symmetrical to the center plane E. This symmetry relates to the strengths and the distances in the rod sensor 4, but not subordinate elements such as the terminals 12, which may deviate from such symmetries, as long as the strength symmetry of a rod sensor thereof is not disturbed.

[0016] Der Stabsensor 4 umfasst erfindungsgemäss zwei Endstücke 7, welche in axialer Verlängerung beidseitig des Stabes 5 gelenkfrei mit diesem fest verbunden sind. Jedes Endstück 7 weist ein Festkörpergelenk 8 auf und ist gelenkfrei fest an der jeweiligen Platte 2, 3 fixiert, wie in Fig. 5dargestellt. Vorzugsweise ist jeder Stabsensor 4 in seiner Axialrichtung A sehr steif und unbeweglich ausgestaltet. Abgesehen von diesen Festkörpergelenken 8 verfügt der Stabsensor 4 vorzugsweise über keine weiteren Gelenke. The rod sensor 4 according to the invention comprises two end pieces 7, which are connected in axial extension on both sides of the rod 5 articulated with this fixed. Each end piece 7 has a solid-state joint 8 and is articulated fixedly fixed to the respective plate 2, 3, as shown in Fig. 5dargestellt. Preferably, each rod sensor 4 is configured in its axial direction A very rigid and immovable. Apart from these solid joints 8, the rod sensor 4 preferably has no further joints.

[0017] In Fig. 6 und 7 ist jeweils ein Festkörpergelenk 8 eines erfindungsgemässen Endstücks 7 eines Stabsensors 4, eingebaut in eine Platte 2, 3, in einer schematischen Ansicht dargestellt. Fig. 6zeigt das Endstück 7 in unbelasteten Zustand, und Fig. 7 unter Krafteinwirkung, allerdings mit stark übertriebener Auslenkung. In Fig. 6 and 7 each have a solid-state joint 8 of an inventive end piece 7 of a rod sensor 4, installed in a plate 2, 3, shown in a schematic view. Fig. 6 shows the end piece 7 in the unloaded state, and Fig. 7 under force, but with greatly exaggerated deflection.

[0018] Jedes Endstück 7 umfasst ein Festkörpergelenk 8, also einen Bereich, welcher eine Relativbewegung zwischen den zwei benachbarten Bereichen, insbesondere eine Biegung, Drehung oder ein Abknicken um eine Achse quer zur Stabachse A zulässt. Von diesen zwei benachbarten Bereichen ist einer fest mit dem Stab 5, der andere fest mit der Platte 2, 3 verbunden. Each end piece 7 comprises a solid-body joint 8, that is to say a region which permits a relative movement between the two adjacent regions, in particular a bend, a rotation or a bending about an axis transversely to the rod axis A. Of these two adjacent areas one is fixedly connected to the rod 5, the other fixed to the plate 2, 3.

[0019] Das Festkörpergelenk 8 ist hier als Einschnürung 9 ausgestaltet, also als verjüngter Bereich. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, diese Einschnürung 9 zylindrisch auszugestalten. Dadurch kann sich die Biegung unter einer Last auf einen grösseren Bereich verteilen als wenn die Einschnürung 9 nur durch eine dünnste Stelle des Festkörpergelenks 8 ausgestaltet wäre. The solid-body joint 8 is designed here as a constriction 9, ie as a tapered region. It has proved to be advantageous to design this constriction 9 cylindrical. As a result, the bend can be distributed under a load over a larger area than if the constriction 9 were configured only by a thinnest point of the solid-body joint 8.

[0020] In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist jedes Endstück 7 ein sphärisches Anschlussstück 10 auf, welches gelenkfrei fest mit der jeweiligen Platte 2, 3 fixiert ist. Dadurch lässt es sich bei der Montage spannungsfrei an die jeweilige Platte 2, 3 einsetzen, indem das sphärisches Anschlussstück 10 in eine dafür vorgesehene Aussparung 13 in der jeweiligen Platte 2, 3 gestellt wird. Mit einer Stellschraube 11 wird das sphärische Anschlussstück 10 anschliessend in der Aussparung 13 an dieser Stelle fixiert. In a particularly advantageous embodiment, each end piece 7 has a spherical connection piece 10, which is fixed without hinges fixed to the respective plate 2, 3. As a result, it is possible to use tension-free mounting to the respective plate 2, 3 during assembly by placing the spherical connection piece 10 in a recess 13 provided in the respective plate 2, 3. With a screw 11, the spherical fitting 10 is then fixed in the recess 13 at this point.

[0021] Unter Last, also bei veränderter relativen Lage der oberen Platte 3 zur unteren Platte 2 können die Festkörpergelenke 8 stets spielfrei die optimale Lage einnehmen. Dadurch wird gewährleistet, dass stets nur eine axiale Kraft auf den Stab 5 im Stabsensor 4 und somit auf den darin angeordneten Kraftsensor 6 wirkt. Durch die spielfreie Lagerung der Stabsensoren 4 werden Fehlerquellen eliminiert, welche nach dem Stand der Technik in den Messwerten enthalten waren. Under load, so with a changed relative position of the upper plate 3 to the lower plate 2, the solid joints 8 can always play the optimal position. This ensures that always only an axial force acts on the rod 5 in the rod sensor 4 and thus on the force sensor 6 arranged therein. By the play-free storage of the rod sensors 4 sources of error are eliminated, which were included in the measured values according to the prior art.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

[0022] <tb>1<sep>Dynamometer, 6-Komponenten-Hexapodensensor <tb>2<sep>untere, steife Platte <tb>3<sep>obere, steife Platte <tb>4<sep>Stabsensor <tb>5<sep>Stab <tb>6<sep>Kraftsensor <tb>7<sep>Endstück <tb>8<sep>Festkörpergelenk <tb>9<sep>Einschnürung, zylindrisch <tb>10<sep>Sphärisches Anschlussstück <tb>11<sep>Stellschraube <tb>12<sep>Anschluss <tb>13<sep>Aussparung <tb>20.1, ..., 20.6<sep>Sensorplatten <tb>A<sep>Achse des Stabes <tb>E<sep>Mittelebene des Stabes <tb>x, y, z<sep>kartesische Richtungen <tb>F<sep>resultierende, einleitende Kraft <tb>Fx, Fx, Fz<sep>Kräfte in kartesischen Koordinaten <tb>M<sep>resultierendes, einleitendes Moment <tb>Mx, Mx, Mz<sep>Momente in kartesischen Koordinaten <tb>F1, F2, ..., F6<sep>gemessene Kräfte[0022] <tb> 1 <sep> Dynamometer, 6-Component Hexapod Sensor <tb> 2 <sep> lower, stiff plate <tb> 3 <sep> upper, stiff plate <Tb> 4 <sep> pinantenna <Tb> 5 <sep> Staff <Tb> 6 <sep> force sensor <Tb> 7 <sep> Tail <Tb> 8 <sep> solid joint <tb> 9 <sep> constriction, cylindrical <tb> 10 <sep> Spherical fitting <Tb> 11 <sep> screw <Tb> 12 <sep> Connection <Tb> 13 <sep> recess <tb> 20.1, ..., 20.6 <sep> Sensor plates <tb> A <sep> axis of the rod <tb> E <sep> Middle plane of the bar <tb> x, y, z <sep> Cartesian directions <tb> F <sep> resulting, initiating force <tb> Fx, Fx, Fz <sep> Forces in Cartesian coordinates <tb> M <sep> resulting, introductory moment <tb> Mx, Mx, Mz <sep> Moments in Cartesian coordinates <tb> F1, F2, ..., F6 <sep> measured forces

Claims (13)

1. 6-Komponenten-Dynamometer zum Messen von Kräften und Momenten in jeweils allen drei kartesischen Richtungen (x, y, z), umfassend eine untere steife Platte (2), eine beabstandet zu dieser angeordnete obere steife Platte (3) sowie sechs in einem Winkel zueinander angeordnete Stabsensoren (4), welche die beiden Platten (2, 3) miteinander verbinden, wobei jeder Stabsensor (4) einen Stab (5) mit einer Stabachse A und mit einem darin angeordnetem Kraftsensor (6) umfasst, welcher eine Kraft (F) in Richtung der Stabachse (A) messen kann, sowie zwei Endstücke (7), welche in axialer Verlängerung beidseitig des Stabes (5) gelenkfrei mit diesem fest verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Endstück (7) ein Festkörpergelenk (8) aufweist und gelenkfrei fest an einer der Platten (2, 3) fixiert ist.A six-component dynamometer for measuring forces and moments in all three Cartesian directions (x, y, z), comprising a lower rigid plate (2), an upper plate (3) spaced apart therefrom, and six in rod sensors (4) arranged at an angle to one another, which connect the two plates (2, 3) to each other, each rod sensor (4) comprising a rod (5) with a rod axis A and with a force sensor (6) arranged therein which generates a force (F) can measure in the direction of the rod axis (A), and two end pieces (7), which in the axial extension on both sides of the rod (5) articulatedly connected thereto, characterized in that each end piece (7) is a solid joint (8 ) and articulated fixed to one of the plates (2, 3) is fixed. 2. Dynamometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Festkörpergelenk (8) eine Biegung um eine Achse quer zur Stabachse A zulässt.2. dynamometer according to claim 1, characterized in that each solid-body joint (8) permits a bending about an axis transverse to the rod axis A. 3. Dynamometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Festkörpergelenk (8) als Einschnürung (9) ausgestaltet ist.3. Dynamometer according to claim 1 or 2, characterized in that each solid-body joint (8) is designed as a constriction (9). 4. Dynamometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Einschnürung (9) zylindrisch ausgestaltet ist.4. dynamometer according to claim 3, characterized in that each constriction (9) is cylindrical. 5. Dynamometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stabsensor (4) abgesehen von den beiden Festkörpergelenken (8) über keine weiteren Gelenke verfügt.5. Dynamometer according to one of the preceding claims, characterized in that each rod sensor (4) apart from the two solid-body joints (8) has no further joints. 6. Dynamometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Endstück (7) ein sphärisches Anschlussstück (10) aufweist, welches gelenkfrei fest mit der jeweiligen Platte (2, 3) fixiert ist.6. Dynamometer according to one of the preceding claims, characterized in that each end piece (7) has a spherical connecting piece (10), which is hinged fixed fixed to the respective plate (2, 3). 7. Dynamometer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das sphärische Anschlussstück (10) mit einer Stellschraube (11) an der jeweiligen Platte (2, 3) fixiert ist.7. dynamometer according to claim 6, characterized in that the spherical connecting piece (10) with an adjusting screw (11) on the respective plate (2, 3) is fixed. 8. Dynamometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftsensor (6) mittig im Stabsensor (4) angeordnet ist.8. Dynamometer according to one of the preceding claims, characterized in that the force sensor (6) is arranged centrally in the rod sensor (4). 9. Dynamometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stabsensor (4) im Wesentlichen achssymmetrisch und/oder spiegelsymmetrisch bezüglich seiner orthogonal zur Achse A verlaufenden Mittelebene E ausgebildet ist.9. Dynamometer according to one of the preceding claims, characterized in that each rod sensor (4) is formed substantially axisymmetric and / or mirror-symmetrical with respect to its orthogonal to the axis A extending center plane E. 10. Dynamometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stabsensor (4) in seiner Axialrichtung A sehr steif und unbeweglich ausgestaltet ist.10. Dynamometer according to one of the preceding claims, characterized in that each rod sensor (4) is designed in its axial direction A very rigid and immovable. 11. Dynamometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Stabsensoren (4) identisch ausgestaltet sind.11. Dynamometer according to one of the preceding claims, characterized in that all rod sensors (4) are designed identically. 12. Dynamometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass insgesamt 8, 10 oder 12 Stabsensoren (4) angeordnet sind.12. Dynamometer according to one of the preceding claims, characterized in that a total of 8, 10 or 12 rod sensors (4) are arranged. 13. Dynamometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Platten (2, 3) parallel zueinander angeordnet sind.13. Dynamometer according to one of the preceding claims, characterized in that the two plates (2, 3) are arranged parallel to each other.
CH00828/11A 2011-05-17 2011-05-17 6-component dynamometer. CH704968A1 (en)

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