DD224930A1 - POWER-TORQUE-PROBE - Google Patents

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DD224930A1 DD26460684A DD26460684A DD224930A1 DD 224930 A1 DD224930 A1 DD 224930A1 DD 26460684 A DD26460684 A DD 26460684A DD 26460684 A DD26460684 A DD 26460684A DD 224930 A1 DD224930 A1 DD 224930A1
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Torsten Thieme
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Techn Hochschule Ilmenau
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraft-Momenten-Fuehler zur Messung von Kraeften und Momenten in drei zueinander senkrechten Richtungen. Das Ziel der Erfindung ist ein geeignet gestalteter Verformungskoerper, auf dem Dehnungsmessstreifenbruecken angebracht sind, der sich in einfacher Weise durch Drehen herstellen laesst. Der Kraft-Momenten-Fuehler besteht aus zwei Anschlusszylindern, Stegen und Federelementen. Durch Dehnungsmessstreifenbruecken koennen ueber die Verformung der Stege und Federelemente angreifende Kraefte und Momente in drei senkrecht zueinander stehenden Richtungen gemessen werden. Die Erfindung kann auf dem Gebiet der Robotertechnik angewendet werden. Fig. 1The invention relates to a force-moment sensor for measuring forces and moments in three mutually perpendicular directions. The object of the invention is a suitably designed deformation body, on which strain gage bridges are mounted, which can be easily produced by turning. The force-moment sensor consists of two connecting cylinders, webs and spring elements. Strain gage bridges can be used to measure forces and moments acting on the deformation of the webs and spring elements in three mutually perpendicular directions. The invention can be applied in the field of robotics. Fig. 1

Description

Kraft-Momenten-FühlerForce-torque sensor

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen Kraf t-iMomenten-Fühler, der zur Messung von darauf ausgeübten Kräften und Momenten in drei zueinander senkrechten Richtungen, beispielsweise zur Messung von Kräften und Momenten, die an der Greiferhand eines Roboters angreifen, eingesetzt werden kann.The invention relates to a force-t-moment sensor which can be used to measure forces and moments exerted on it in three mutually perpendicular directions, for example for measuring forces and moments acting on the gripper hand of a robot.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Die bekannten Kraft-Momenten-Fühler, die Kräfte und Momente in drei zueinander senkrechten Richtungen messen können, benutzen meist kompliziert gestaltete Federsysteme. Nach DE-OS 2727704 ist ein Kraft-Momenten-Fühler, bestehend aus einer Grundplatte» einer Aufnehmerplatte und einem Zwischenstück, die mit verformbaren Speichen miteinander verbunden sind, bekannt.The known force-moment feelers, which can measure forces and moments in three mutually perpendicular directions, usually use complicated spring systems. According to DE-OS 2727704 is a force-torque sensor, consisting of a base plate »a pickup plate and an intermediate piece, which are connected to each other with deformable spokes known.

Dieser Kraft-Momenten-Fühler hat den unerwünschten Mangel, daß er in der Herstellung kompliziert und schwierig ist, daß er aus mehreren Teilen durch Hartlöten, Kleben oder ähnliche Verfahren zusammengesetzt ist und somit verhältnismäßig teuer ist.This force-moment feeler has the undesirable drawback that it is complicated to manufacture and difficult to be composed of several parts by brazing, gluing or similar methods and thus is relatively expensive.

3ei einem bekannten Kraft-Momenten-Fühler des MassassüchettsIn a known force-moment feeler of the Massachüchetts

Institut of Technology ist eine Aufnehmerplatte an vier Balken aufgehängt. Jeder Balken enthält je zwei Dehnungsmeßstreifenmeßbrücken, welche die Verkrümmung in zwei zueinander senkrechten Richtungen messen, und ist am Ende mit einer Kugel abgeschlossen« Die Kugeln gleiten in vier Hülsen, in denen sie sich in Richtung der 3alkenlängsachse bewegen können. Eine Normal-' kraft bewirkt dabei die Durchbiegung der vier Balken, die von den Dehnungsmeßstreifen erfaßt und von einem Rechner ausgewertet wird.Institute of Technology, a pickup plate is hung on four beams. Each beam contains two strain gauges each, which measure the curvature in two mutually perpendicular directions, and is finished with a ball at the end. The balls slide in four sleeves, in which they can move in the direction of the longitudinal axis of the column. A normal 'force causes the deflection of the four bars, which is detected by the strain gauges and evaluated by a computer.

Eine senkrecht zur Normalkraft wirkende Tangentialkraft bewirkt eine Durchbiegung von nur zwei Balken^ während die restlichen beiden Balken sich verschieben können und nicht beansprucht werden.A tangential force acting perpendicular to the normal force causes a deflection of only two beams, while the remaining two beams can shift and are not stressed.

Wenn nun aber Tangential- und Vertikalkräfte gleichzeitig auftreten, wird die Normalkraft die Kugeln gegen die Hülsen pressen und damit eine Haftreibung erzeugen, die einen Teil der äußeren Tangentialkräfte kompensiert, der für die Messung verloren ist» Reibungskräfte, welche die Messung verfälschen, treten auch auf, wenn die Vorrichtung verformt worden ist, was schon bei kurzzeitiger Überlastung auftreten kann, so daB> die vier Kugeln samt ihrer Hülsen nicht mehr streng in einer Ebene liegen. Den bekannten Kraft-Momenten-Fühlern mangelt es in typischer Weise an einer leichten Herstellung und einem leichten Zusammenbau oder an Genauigkeit, was zur Herstellung eines preiswerten1, jedoch genauen Kraft-Momenten-Fühlers erforderlich ist.However, when tangential and vertical forces occur simultaneously, the normal force will force the balls against the sleeves, creating a static friction that will compensate for some of the external tangential forces lost to the measurement. Frictional forces that distort the measurement also occur If the device has been deformed, which can occur even with short-term overload, so that the four balls together with their sleeves are no longer strictly in one plane. The known force-torque sensors lacks typically at an easy manufacturing and a light assembly or of accuracy, which is required to produce a cheap 1, but exact force-torque sensor.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die erfindungsgemäße Lösung ist ein Kraft-Momenten-Fühler mit gleichmäßigen 3elastungscharakteristiken , der Kräfte und Momente in drei zueinander senkrechten Richtungen messen kann, bei welchem minimale, die Messung verfälschende Komponenten auftreten, der aus einem Stück unkompliziert herstellbar ist.The solution according to the invention is a force-moment sensor with uniform load characteristics, which can measure forces and moments in three mutually perpendicular directions, in which minimal, falsifying the measurement components that can be easily produced from one piece.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kräfte und Momente in drei zueinander senkrechten Richtungen zu messen. Dabei soll die Ausgangsgröße eines jeden Ausgangsklemmenpaares der Meßbrücken nur von der zugeordneten Komponente abhängen. Der Kraft-Momenten-Fühler soll einen hohen Entkopplungsgrad der unterschiedlichen Komponenten aufweisen. ErfindungsgemäS wird die Aufgabe in folgender Weise gelöst:The invention has for its object to measure forces and moments in three mutually perpendicular directions. The output of each output terminal pair of the measuring bridges should depend only on the associated component. The force-moment sensor should have a high degree of decoupling of the different components. According to the invention, the object is achieved in the following way:

Der Kraft-Momenten-Fühler ist aus einem Vollzylinder gefertigt. Nach dem Ausdrehen des ersten und zweiten Aufnahmezylinders werden von oben auf einem bestimmten Radius vier kreisförmige Aussparungen so angebracht, daß eine bestimmte Stegbreite zwischen den kreisförmigen Aussparungen stehenbleibt. Genau in der Zylinderachse ist eine fünfte kreis- . förmige Aussparung angebracht, die sich mit den anderen kreisförmigen Aussparungen überschneidet. Alle fünf kreisförmigen Aussparungen reichen nur etwa zu zwei Drittel in den Zylinder hinein.The force-moment sensor is made of a solid cylinder. After unscrewing the first and second receiving cylinder four circular recesses are mounted from above on a certain radius so that a certain web width between the circular recesses remains. Exactly in the cylinder axis is a fifth circular. shaped recess which overlaps with the other circular recesses. All five circular recesses only reach about two-thirds into the cylinder.

Auf gleiche Weise werden von unten fünf kreisförmige Aussparungen in den Zylinder eingebracht. Der Abstand der Aussparungsgründe bestimmt die Höhe der 3ezugsplattform. Sodann wird das Teil von außen in der Weise formgedreht, daß in Höhe der Mitte der fünf tieferen Aussparungen ein Federring stehenbleibt. Durch das bestimmte Formdrehen entsteht ein System von Stegen und Federelementen. Der Kraft-Momenten-Fühler wird sensibilisiert, indem jeweils ein sich gegenüberliegendes Paar der Biega-Stege der tieferen Aussparungen durchgetrennt wird. Die durchgetrsnnten Paare liegen um die z-Achse zueinander um 90 versetzt, Die durchgetrennten 3iege-Stege können gleichzeitig als Gberlastungsanschlag dienen. Durch die Wahl der Durchmesser der kreisförmigen Aussparungen entstehen im Bereich dar tieferen Aussparungen Siege-Stege, deren Querschnitte senkrecht zur z-Achse tangential zu einem Kreisbogen um die z-Achse angeordnet sind, und im Bereich der weniger tiefen Aussparungen entstehen Verwindungs-Stege, deren Querschnitte senkrecht zur z-Achse radial zu einem Kreisbogen um die z-Achse angeordnet sind.In the same way five circular recesses are introduced from below into the cylinder. The distance of the recess reasons determines the height of the reference platform. Then, the part is molded from the outside in such a way that at the level of the center of the five deeper recesses a spring ring stops. The specific shape turning creates a system of webs and spring elements. The force-moment sensor is sensitized by cutting through an opposing pair of the Biega webs of the deeper recesses. The durchgetrsnnten pairs are about the z-axis to each other by 90 offset, the separated 3iege webs can serve as a Gberlastungsanschlag simultaneously. By choosing the diameter of the circular recesses arise in the range of deeper recesses Siege bars, whose cross-sections are arranged perpendicular to the z-axis tangent to a circular arc about the z-axis, and in the region of less deep recesses arise twisting webs whose Cross sections are arranged perpendicular to the z-axis radially to a circular arc about the z-axis.

Es können auch mehr oder weniger kreisförmige Aussparungen angebracht werden, so daß sich die Anzahl der Stege und Federelemente erhöht bzw. verringert.It can also be more or less circular recesses are mounted, so that increases or decreases the number of webs and spring elements.

An den Stegen und Federelementen, die sich unter Belastung deformieren, sind an bestimmten Stellen Dehnungsmeßstreifen angebracht und in geeigneter Weise zu Meßbrücken verschaltet. An den Verwindungs-Stegen, die mit ihren Querschnitten senkrecht zur z-Achse radial zu einem Kreisbogen um die z-Achse liegen, können durch ein gleichsinniges Ansprechen der Verwindungs-Stege Momente um die z-Achse gemessen werden. Alle anderen Stege und Federelemente stehen mit ihrer Breite, die quadratisch in das Widerstandsmoment gegenüber einem Moment um die z-Achse eingehen, diesem Moment entgegen. Auf diesen Verwindungs-Stegen wird an den Orten günstiger Dehnung vorzugsweise eine Vollbrücke, bestehend aus vier Dehnungsmeß-· streifen, angebracht.At the webs and spring elements which deform under load, strain gauges are attached at certain points and connected in a suitable manner to measuring bridges. At the warp webs, which lie with their cross-sections perpendicular to the z-axis radially to a circular arc about the z-axis, moments about the z-axis can be measured by a similar response of the torsion webs. All other webs and spring elements stand with their width, the square in the moment of resistance against a moment about the z-axis, contrary to this moment. On these twisting webs, a full bridge consisting of four strain gauges is preferably applied at the locations of favorable elongation.

Mit den angenähert trapezförmigen Federelementen des Federringskönnen durch vorzugsweise vier zu einer ,Vollbrücke verschaltete Dehnungsmeßstreifen Kräfte in z-Richtung gemessen werden. Die Federelemente sprechen bei Einwirkung einer Kraft in z-Richtung paarweise entgegengesetzt an. Alle anderen Stege können in diesem Fall nur geringfügig gestaucht werden. Die Verschaltung der Meßbrücken dieser Stege sorgt dafür, daß die Meßbrücken nicht auf diese Stauchung ansprechen. Bei Kräften in die x- bzw. y-Richtung werden sich jeweils ein Paar der mit ihren Querschnitten senkrecht zur z-Achse tangential zu einem Kreisbogen deformieren. An den Orten großer Dehnung und an den Orten der Dehnungsnullstellen sind Dehnungsmeßstreifen angebracht. Diese vorzugsweise jeweils acht Dehnungsmeßstreifen sind in geeigneter Weise so zu einer Vollbrücke verschaltet, daß die Brücke nur auf Kräfte in x- bzw. y-R-ichtung anspricht und Momente um die x- bzw. y-Achse herausfiltert.With the approximately trapezoidal spring elements of the spring ring can be measured in the z direction by preferably four to a full bridge interconnected strain gauges. The spring elements speak in opposite directions when exposed to a force in the z-direction in pairs. All other webs can only be slightly upset in this case. The interconnection of the measuring bridges of these webs ensures that the measuring bridges do not respond to this compression. When forces in the x- or y-direction, a pair of each will deform with their cross-sections perpendicular to the z-axis tangential to a circular arc. Strain gauges are applied at the locations of high elongation and at the locations of the zero strain points. These preferably eight strain gauges are suitably connected in such a way to a full bridge, that the bridge responds only to forces in x- or y-R-direction and filters out torques about the x- or y-axis.

Bei Momenten .um die x- bzw. y-Achse werden sich ebenfalls jeweils ein Paar der mit ihren Querschnitten senkrecht zur z-Achse tangential zu einem Kreisbogen um die z-Achse liegenden Biege-Stege deformieren. Jedoch existiert in diesem Fall keine Nullstelle im Dehnungsverlauf, An den Orten der Dehnungs-At moments about the x or y axis, a pair of the bending webs which are tangential to a circular arc around the z-axis and whose cross-sections are perpendicular to the z-axis will also deform respectively. However, in this case, there is no zero in the strain curve. At the locations of the strain

nullstellen im Falle des Einwirkens einer Kraft in x- bzw, in y-Richtung sind vorzugsweise vier Dehnungsmeßstreifen angebracht und zu einer Vollbrücke verschaltet. Diese Meßbrücke reagiert dann nur auf Momente um die x- bzw. y-Achse. An den Aufnahmezylindern können Gewinde angebracht werden, so daß ein problemloses Anbringen des Kraft-Momentan-Fühlers an eine spezielle Vorrichtung gewährleistet ist, Der Kraft-Momenten-Fühler ist im Einkörperprinzip hergestellt. Somit treten keinerlei Trennstellen auf, welche Coulomsche Reibung erzeugen. Durch seine Herstellung auf der Drehbank ist der Kraft-Momenten-Fuhler exakt rotationssymmetrisch gestaltet. Symmetrische Sensoren haben durch ihre Symmetrie vorteilhafte MeSeigenschaften. Der Kraft-Momenten-Fühler ist so aufgebaut, daß jedes sich verformende Teil mindestens zweimal in streng symmetrischer Form auftritt, 3ei entsprechender Verschaltung der Dehnungsmeßstreifen läßt sich ein antisymmetrisches Verhalten der Meßgrößen leicht erzielen. So treten nur kleine Linearitätsfehler auf.set zero in the case of the action of a force in the x or, in the y direction preferably four strain gauges are mounted and interconnected to a full bridge. This measuring bridge then reacts only to moments about the x or y axis. Threads can be attached to the receiving cylinders so as to ensure trouble-free attachment of the force-momentary probe to a special device. The force-moment probe is manufactured in a one-body principle. Thus, no separation points occur, which produce Coulom's friction. Due to its production on the lathe, the force-torque feeler is designed exactly rotationally symmetrical. Symmetrical sensors have advantageous measuring properties due to their symmetry. The force-moment probe is constructed so that each deforming part occurs at least twice in strictly symmetrical shape, 3ei appropriate interconnection of the strain gauges can be an anti-symmetrical behavior of the measured variables easily achieved. So only small linearity errors occur.

Aus führunqsbeispielFrom exemplary embodiment

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispi'els" naher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment ".

Die zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1: Gesamtaufbau des Kraft-Momenten-Fühlers Fig. 2: Kraft-Momenten-Fühler, angebracht zwischen Arm und GreiferThe accompanying drawings show: FIG. 1: Overall construction of the force-moment sensor FIG. 2: Force-moment sensor, mounted between arm and gripper

Der Kraft-Momenten-Fühler 11 kann entsprechend Fig. 2 mittels der Aufnahmezylinder 2 und 9 am Arm und am Greifer angebracht werden. Eine derartige Vorrichtung kann z.B. bei Manipulatoren eingesetzt werden, die zur Erfüllung ihrer komplexen Aufgaben (z.B. Montage oder Qualitätskontrolle) einen Informationsaustausch mit der Umwelt benötigen, Entsprechend Fig. 1 sind vier Verwindungs-3tege 1, deren Querschnitte senkrecht zur z-Achse durch Kreisbögen begrenzt sind und deren Querschnitte radial zu einem Kreisbogen um die z-Achse angeordnet sind", fest mit dem ersten Aufnahmezylinder 2 und der Bezugsplattform 3 verbunden. Auf diesen Stegen 1 sind an den Orten großer Dehnung bei Wirkung eines Drehmomentes um die z-Achse Dehnungsmeßstreifen angebracht und zu einer Brücke verschaltet. Diese Meßbrücke, bestehend aus vorzugsweise vier Dehnungsmeßstreifen, dient zur Messung von Momenten um die z-Achse.The force-moment feeler 11 can be mounted according to Fig. 2 by means of the receiving cylinder 2 and 9 on the arm and on the gripper. Such a device may e.g. used in manipulators that need to fulfill their complex tasks (eg assembly or quality control) an exchange of information with the environment, According to Fig. 1, four torsion 3tege 1, whose cross-sections are bounded perpendicular to the z-axis by circular arcs and their cross-sections radially are fixedly connected to the first receiving cylinder 2 and the reference platform 3. Strain gauges are mounted on these webs 1 at the locations of high elongation with effect of a torque about the z-axis and connected to a bridge This measuring bridge, consisting of preferably four strain gauges, is used to measure moments about the z-axis.

Entsprechend Fig. 1 ist die Bezugsplattform 3 mit vier unteren Biege-Stegen 4, deren Querschnitte senkrecht zur z-Achse durch Kreisbögen begrenzt sind und deren Querschnitte tangential zu einem Kreisbogen um die z-Achse angeordnet sind, von denen ein sich in x-Richtung gegenüberliegendes Paar unterbrochen ist, fest verbunden. Diese vier unteren Biege-Stege 4 sind mit den Federelementen 6 des Federrings 5 fest verbunden. Wirkt eine Kraft in y-Richtungf so werden diese unteren Biege-Stege 4 in ihrem Verlauf eine Momentennullstelle aufweisen., deren Lage keine Funktion der Kraft ist. Auf dem nichtdurchtrennten Paar der unteren Biege-Stege 4 sind an den Orten großer Dehnung bei Einwirkung einer Kraft-in y-Richtung'vorzugsweise vier Dehnungsmeßstreifen angebracht und an den Nullstellen der Dehnung bei Einwirkung einer Kraft in y-Richtung vorzugsweise vier Dehnungsmeßstreifen angebracht. Diese vorzugsweiseAccording to Fig. 1, the reference platform 3 with four lower bending webs 4, whose cross-sections are bounded perpendicular to the z-axis by arcs and whose cross-sections are arranged tangentially to a circular arc about the z-axis, one of which in the x-direction opposite pair is interrupted, firmly connected. These four lower bending webs 4 are firmly connected to the spring elements 6 of the spring ring 5. If a force acts in the y-direction f , these lower bending webs 4 will have a momentary zero point in their course, the position of which is not a function of the force. Four strain gauges are preferably mounted on the non-severed pair of lower bending lands 4 at the locations of high elongation when subjected to a force-in-y direction, and four strain gauges are preferably applied to the zero points of elongation upon application of a force in the y direction. These preferably

acht Dehnungsmeßstreifen sind so zu einer Meßbrücke verschaltet, daß sie nur auf Kräfte in y-Richtung anspricht und Momente um die x-Achse herausfiltert.eight strain gauges are connected to a measuring bridge so that it responds only to forces in the y-direction and filters out torques about the x-axis.

Wirkt ein Moment um die x-Achse wird sich die Nullstelle des Momentenverlaufes der Kraft als Funktion des wirkenden Drehmoments um die x-Achse verschieben. Auf den Nullstellen bei Kraftwirkung sind vorzugsweise vier Dehnungsmeßstreifen angebracht und zu einer Meßbrücke verschaltet. Diese Meßbrücke mißt mittels Verschiebung der Nullstelle bei Wirkung eines Momentes um die x-Achse das Moment um die x-Achse, Die sich in x-Richtung gegenüberliegenden unteren Biege-Stege 4, welche durchgetrennt sind, dienen gleichzeitig als Oberlastungsanschlag für Momente.If a moment acts around the x-axis, the zero point of the torque curve of the force will shift as a function of the effective torque around the x-axis. On the zeros when force action four strain gauges are preferably mounted and connected to a measuring bridge. By means of displacement of the zero point, this measuring bridge measures the moment about the x-axis with effect of a moment about the x-axis. The lower bending webs 4, which are separated in the x-direction, serve simultaneously as upper load stop for moments.

Entsprechend Fig. 1 sind die vier unteren 3iege-Stege 4 fest mit vier Federelementen 6 des Federrings 5 verbunden. Die Federelemente 6 sind durch kreisförmige Aussparungen begrenzt» wodurch sie annähernd trapezförmige Gestalt haben« Auf den peripher gelegenen Orten der größten Dehnung bei Belastung durch eine Kraft in z-Richtung sind auf den Federelementen 6 vorzugsweise vier Dehnungsmeßstreifen angebracht und so zu einer Meßbrücke verschaltet, daß sie auf eine Belastung durch eine Kraft in z-Richtung anspricht. Entsprechend Fig. 1 sind die Federelemente 6 des Federrings fest mit vier oberen 8iege-Stegen 3, deren Querschnitte senkrecht zur z-Achse durch Kreisbögen begrenzt sind und deren Querschnitte tangential zu einem Kreisbogen um die z-Achse angeordnet sind, von denen ein sich in y-Richtung gegenüberliegendes Paar unterbrochen ist, verbunden. Diese vier oberen 3iege-Stege 8 sind am anderen Ende fest mit dem zweiten Aufnahmeizylinder 9 verbunden. Wirkt eine Kraft in y-Richtung, so werden diese oberen Siege-Stege 3 in ihrem Verlauf eine •Momentennullstelle aufweisen, deren Lage keine Funktion der Kraft ist. Auf dem nichtdurchtrennten Paar der oberen 3iegestege 8 sind an den Orten großer Dehnung bei Einwirkung einer Kraft in x-Richtung vorzugsweise vier Dehnungsmeßstreifen angebracht und an den Nullstellen der Dehnung bei Einwirkung einer Kraft in x-Richtung vorzugsweise vier Dehnungsmeßstreifen angebracht. Diese vorzugsweise acht Dehnungsmeßstreifen sind so zu einer Meßbrücke verschaltet, daß sie nurAccording to Fig. 1, the four lower 3iege webs 4 are fixedly connected to four spring elements 6 of the spring ring 5. The spring elements 6 are bounded by circular recesses "whereby they have approximately trapezoidal shape" on the peripheral locations of the greatest strain under load by a force in the z direction four strain gauges are preferably mounted on the spring elements 6 and connected to a measuring bridge, that it responds to a load by a force in the z-direction. According to Fig. 1, the spring elements 6 of the spring ring fixed to four upper 8iege-webs 3, whose cross-sections are bounded perpendicular to the z-axis by circular arcs and their cross-sections are arranged tangentially to a circular arc about the z-axis, one of which in y-opposite pair is interrupted connected. These four upper 3iege webs 8 are connected at the other end fixed to the second receiving cylinder 9. If a force acts in the y direction, these upper victory webs 3 will have in their course a moment zero position whose position is not a function of the force. Four strain gauges are preferably placed on the non-severed pair of upper links 8 at the locations of high elongation under the action of a force in the x direction, and four strain gauges are preferably provided at zero points of elongation upon application of a force in the x direction. These preferably eight strain gauges are connected to a measuring bridge that they only

auf Kräfte in x-Richtung anspricht und Momente um die y-Achse herausfiltert.responds to forces in the x-direction and filters out moments about the y-axis.

Wirkt ein Moemnt um die y-Achse wird sich die Nullstelle des Moraentenverlaufs der Kraft als Funktion des wirkenden Drehmomentes um die y-Achse verschieben. Auf diesen Nullstellen bei Kraftwirkung sind vorzugsweise vier Dehnungsmeßstreifen angebracht und zu einer Meßbrücke verschaltet. Diese Meßbrücke mißt mittels Verschiebung der Nullstelle bei Wirkung eines Momentes um die y-Achse das Moment um die y-Achse. Die sich in y-Richtung gegenüberliegenden oberen Siege-Stege S, welche durchgetrennt sind,;dienen gleichzeitig als Cberlastungsanschlag für Momente um die y-Achse.If a momentum is applied around the y-axis, the zero point of the meteoric curve of the force will shift as a function of the acting torque about the y-axis. At these zeros when force is preferably four strain gauges are mounted and connected to a measuring bridge. This measuring bridge measures the moment about the y-axis by shifting the zero point with effect of a moment about the y-axis. The upper victory webs S, which are separated in the y-direction, which are severed, simultaneously serve as overload stop for moments about the y-axis.

Claims (2)

ErfindunqsanspruchErfindunqsanspruch /1/ Kraft-Momenten-Fühler zur Messung von Kräften und Momenten, bestehend aus AnschluSteilen, Federelementen und darauf angebrachten Dehnungsmeßstreifenbrücken', dadurch gekennzeichnet, daß an einem aus einem Teil bestehenden Verformungskörper vier parallel zur z-Achse verlaufende Verwindungs-Stege (1), deren längere Querschnittssymmetrieachsen des Querschnittes senkrecht zur z-Achse radial zu einem Kreisbogen um die z-Achse verlaufen, die an ihrem einen Ende mit einem ersten Aufnahmezylinder (2) und an ihrem anderen Ende mit einer 3ezugsplattform (3) fest verbunden sind, angeordnet' sind, daß die Bezugsplattform (3) mit vier parallel zur z-Achse verlaufenden unteren Biege-Stegen (4), deren längere Querschnittssymmetrieachsen des Querschnittes senkrecht zur z-Achse tangenital zu einem Kreisbogen um die z-Achse verlaufen und von denen ein sich in x-Richtung gegenüberliegendes Paar unterbrochen ist/ verbunden ist, daß diese unteren 3iege-Stege (4) fest mit einem senkrecht zur z-Achse angeordneten Federring (5) mit vier Federelementen (6) , dessen äußere Umrandung eine Verstärkung (7) besitzt, verbunden sind, daß dieser Federring (5) fest mit vier parallel zur z-Achse verlaufenden oberen Biege-Stegen (8), deren längere Querschnittssymmetrieachsen des Querschnittes denkrecht zur z-Achse tangential zu einem Kreisbogen um die z-Achse verlaufen und von denen ein sich in y-Ricnuung gegenüberliegendes Paar unterbrochen ist, verbunden ist, daß diese oberen Siege-Stege (S) fest mit einem zweiten Aufnahmezylinder (9) verbunden sind, daß auf den unteren Siagestegen (4) und auf den oberen Biege-Stegen (3) die Dehnungsmeßstreifen zur Messung von Kräften in x- und y-Richtung und zur Messung von Momenten um die x- und y-Achse angebracht sind, daß auf den Federelementen (5) des Federrings (5) die Dehnungsmeßstreifen zur Messung von Kräften in Z-Richtung angebracht sind und daß auf den Verwindungs-Stegen (1) die Dehnungsmeßstreifen zur Messung der Momente um die z-Achse angebracht sind./ 1 / force-moment sensor for measuring forces and moments, consisting of AnschluSilen, spring elements and strain gauges mounted thereon ', characterized in that four parallel to the z-axis extending torsion webs on a one-piece deformation body (1) whose longer cross-sectional symmetry axes of the cross-section perpendicular to the z-axis extend radially to a circular arc about the z-axis, which are fixedly connected at its one end to a first receiving cylinder (2) and at its other end to a 3ezugsplattform (3) 'are that the reference platform (3) with four parallel to the z-axis extending lower bending webs (4) whose longer cross-sectional axes of symmetry of the cross section perpendicular to the z-axis tangenital to a circular arc around the z-axis and of which a in the x-direction opposite pair is interrupted / connected, that these lower 3iege webs (4) fixed to a perpendicular to the Z-axis arranged spring ring (5) with four spring elements (6) whose outer edge has a reinforcement (7) are connected, that this spring ring (5) fixed to four parallel to the z-axis extending upper bending webs (8) whose longer cross-sectional symmetry axes of the cross-section are connected to the z-axis tangentially to a circular arc about the z-axis and of which a pair opposite to each other is interrupted, is connected to these upper siege webs (S) firmly with a second receiving cylinder (9) are connected, that on the lower Siagestegen (4) and on the upper bending webs (3), the strain gauges for measuring forces in the x and y directions and for measuring moments about the x and y -Axis are mounted, that on the spring elements (5) of the spring ring (5) the strain gauges for measuring forces in the Z direction are mounted and that on the twisting webs (1) the strain gauges for measuring the moments to the z-axis are attached. /2/ Kraft-Momenten-Fühler nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte senkrecht zur z-Achse der Verwindungs-Stege (1), der unteren Biegefedern (4) und der oberen Biegefedern (3) durch Kreisbögen begrenzt sind, und daß die Federelemente (5) des Federrings (5) durch kreisförmige Aussparungen, deren Symmetrieachsen parallel zur z-Achse verlaufen, begrenzt sind./ 2 / force-moment feeler according to item 1, characterized in that the cross-sections perpendicular to the z-axis of the torsion webs (1), the lower bending springs (4) and the upper bending springs (3) are bounded by circular arcs, and that the spring elements (5) of the spring ring (5) by circular recesses whose axes of symmetry parallel to the z-axis, are limited. Hierzu 2.. Seiten ZeichnungenSee 2 .. pages drawings
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4811608A (en) * 1985-12-18 1989-03-14 Spatial Systems Pty Limited Force and torque converter
DE3839988A1 (en) * 1987-12-09 1989-06-22 Akad Wissenschaften Ddr Gripping force measurement sensor for triple finger gripper - has strain sensors on bars connecting star wheel inner and outer rings
US5222400A (en) * 1985-12-18 1993-06-29 Spaceball Technologies Incorporated Force and torque converter
US5706027A (en) * 1985-12-18 1998-01-06 Spacetec Imc Corporation Force and torque converter for use in a computer input device
US5798748A (en) * 1995-06-07 1998-08-25 Spacetec Imc Corporation Force and torque converter with improved digital optical sensing circuitry
DE102007022122B4 (en) * 2007-05-11 2019-07-11 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Gripping device for a surgery robot arrangement

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4811608A (en) * 1985-12-18 1989-03-14 Spatial Systems Pty Limited Force and torque converter
US5222400A (en) * 1985-12-18 1993-06-29 Spaceball Technologies Incorporated Force and torque converter
US5706027A (en) * 1985-12-18 1998-01-06 Spacetec Imc Corporation Force and torque converter for use in a computer input device
DE3839988A1 (en) * 1987-12-09 1989-06-22 Akad Wissenschaften Ddr Gripping force measurement sensor for triple finger gripper - has strain sensors on bars connecting star wheel inner and outer rings
US5798748A (en) * 1995-06-07 1998-08-25 Spacetec Imc Corporation Force and torque converter with improved digital optical sensing circuitry
DE102007022122B4 (en) * 2007-05-11 2019-07-11 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Gripping device for a surgery robot arrangement

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