DD301561A7

DD301561A7 - DEVICE FOR THE STATIC AND DYNAMIC TESTING AND CALIBRATION OF MULTICOMPONENT POWER / MOMENT SENSORS

Info

Publication number: DD301561A7
Application number: DD31352788A
Authority: DD
Inventors: Karl-Heinz Dipl-Ing Fischer; Wolfgang Lehmann; Gerhard Jost; Wolfgang Balcke
Original assignee: Fischer Karl Heinz Dipl Ing; Wolfgang Lehmann; Gerhard Jost; Wolfgang Balcke
Priority date: 1988-03-09
Filing date: 1988-03-09
Publication date: 1993-03-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur experimentellen statischen und dynamischen Prüfung sowie statischen und dynamischen Kalibrierung von Mehrkomponenten-Kraft/Moment-Sensoren mit optimaler Entkopplung insbesondere 6-Komponenten-Kraft/Moment-Sensoren, in der verschiedene Elemente zum Einstellen von Prüfkraft/Momentvektoren oder Prüfschwingungen sowie Kalibrierkraft/Momentvektoren oder Kalibrierschwingungen in einem symmetrischen Rahmen universell angeordnet sind, die erforderlichen Belastungszustände in dem gesamten Meßbereich des zu prüfenden bzw. kalibrierenden Mehrkomponenten-Sensor manuell oder automatisch eingestellt werden können und dadurch die Entkopplungsmatrix (Übertragungsmatrix) zwischen den eingeleiteten exakt vorhandenen Eingangsgrößen (Idealbelastungsmatrix) und den von dem Mehrkomponenten-Sensor weitestgehend linear gebildeten Ausgangsgrößen ermittelt werden kann.{Einrichtung; statisch, dynamisch, Prüfung; Kalibrierung; Mehrkomponenten-Kraft/Moment-Sensoren; symmetrisch, Rahmen, universell; Belastungszustände, manuell, automatisch}The invention relates to a device for experimental static and dynamic testing and static and dynamic calibration of multi-component force / moment sensors with optimal decoupling in particular 6-component force / moment sensors, in the various elements for setting test force / torque vectors or Prüfschwingungen and calibration force / torque vectors or calibration oscillations are arranged universally in a symmetrical frame, the required load conditions can be set manually or automatically in the entire measuring range of the multi-component sensor to be tested or calibrated, and thereby the decoupling matrix (transmission matrix) between the introduced exactly present input variables ( Ideal load matrix) and can be determined by the multicomponent sensor largely linearly formed outputs. {Device; static, dynamic, testing; Calibration; Multicomponent force / torque sensors; symmetrical, frame, universal; Load conditions, manual, automatic}

Description

Hierzu 5 Seiten ZeichnungenFor this 5 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Prüfen und Kalibrieren von Mehrkomponenten-Kraft/Moment-Sensoren, insbesondere von 6-Komponenten-Kraft/Moment-So'iSoren. Die Erfindung kann als universeller Prüf- und Kalibrierstand zur nicht- als auch automatischen kompletten statischen und dynamischen Prüfung und Kalibrierung der Mehrkomponenten-Kraft/ Moment-Sensoren zur Entwicklung intelligenter taktiler Sensoren und im Rahmen der Industrierobotertechnik eingesetzt werden.The invention relates to a device for testing and calibrating multi-component force / moment sensors, in particular 6-component force / moment So'iSoren. The invention can be used as a universal test and calibration stand for non-automatic as well as automatic complete static and dynamic testing and calibration of multi-component force / moment sensors for the development of intelligent tactile sensors and in the context of industrial robotics.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Prinzipiell ist es erforderlich, Kraft/Moment-Sensoren zu prüfen und zu kalibrieren.In principle, it is necessary to test and calibrate force / moment sensors.

Insbesondere mit der Entwicklung von intelligenten Mehrkomponenten-Kraft/Moment-Sensoren wird es zwingend notwendig, neue Methoden der Prüfung und Kalibrierung zu entwickeln, wobei zuverlässig und genau die sensorspezifischen Kennwerte erfaßt, die entsprechenden Korrekturparameter berechnet und diese direkt in den Speicher des Mikrorechners des Mehrkomponenten-Kraft/Moment-Sensors programmiert werden können.In particular, with the development of intelligent multi-component force / moment sensors, it becomes imperative to develop new methods of testing and calibration, where reliably and accurately detects the sensor-specific characteristics, calculates the corresponding correction parameters and these directly into the memory of the microcomputer of the multi-component Force / moment sensors can be programmed.

Bekannt ist eine Vorrichtung zum Kalibrieren von Kraftaufnehmern mit verschiebbarem Krafteinleitungspunkt (DD 229489). Die hierbei eingesetzte Aufnahmevorrichtung ist in einem Grundrahmen angeordnet. Diese Lösung ist für den vorgesehenen EinsdUfall nicht verwendbar.A device is known for calibrating force transducers with a displaceable force introduction point (DD 229489). The recording device used in this case is arranged in a base frame. This solution is not suitable for the intended EinsdUfall.

Weiterhin wird in einem USA-Patent (Nr. 4620436) eine automatische Kalibrierung mit Hilfe eines Roboters beschrieben, indem die Übeilragungsmatrix automatisch gebildet und automatisch in den Kraft/Moment-Sensor programmiert wird. Diese Methode charakterisiert nur die statische Kalibrierung des Kraft/Moment-Sensors. Weiterhin erweist es sich hier als nachteilig, daß nur ein Sensor kalibriert werden kann.Furthermore, in US Pat. No. 4,620,436, an automatic calibration by means of a robot is described by automatically forming the transmission matrix and automatically programming it into the force / moment sensor. This method only characterizes the static calibration of the force / moment sensor. Furthermore, it proves to be disadvantageous that only one sensor can be calibrated.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung ist eine statische und dynamische Prüfung beziehungsweise Kalibrierung von Mehrkomponenten-Kraft/ Moment-Sensoren, insbesondere für eine automatische Prüf/Kalibriervariante. Weiterhin soll die statische Prüfung beziehungsweise Kalibrierung oder dynamische Prüfung beziehungsweise Kalibrierung mehrerer Sensoren gleichzeitig möglich sein.The object of the invention is a static and dynamic testing or calibration of multi-component force / moment sensors, in particular for an automatic test / calibration variant. Furthermore, the static test or calibration or dynamic testing or calibration of multiple sensors should be possible simultaneously.

Explanation of the essence of the invention

Aufgabe dor Erfindung ist die Entwicklung einer uni\ ersellen Einrichtung zum statischen und dynamischen Prüfen und Kalibrieren eines oder mehrerer Mehrkomponenten-Kraft/Moment-Sensoren, insbesondere von 6-Komponenten-Kraft/ Moment-Sensoren. Erfindungsgemäß ist die Einrichtung dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Mehrkomponenten-Kraft/ Moment-Sensoren jeweils über ein Austauschelement und einem Schwingungserreger und oder direkt mit einer Winkelverstelleinhoit fest verbunden sind und an dem freien beweglichen Ende des Mehrkomponenten-Kraft/Moment-Sensors ein Belastungselement mit genau definierter Massenverteilung angeordnet ist und eine oder mehrere Winkelverstelleinheiten innerhalb oder außerhalb eines Rahmens angeordnet sind und Kraft/Moment-Vektoren oder mechanische Schwingungen auf den Mehrkomponenten-Kraft/Moment-Sensor einwirken. Das Austauschelement kann ein Austauschflansch oder ein Winkelflansch sein. Das Belastungselemeni kann ein Belastungsstab oder ein Belastungswinkel sein. Die Winkelverstelleinheit ist ein Winkelversteller mit integriertem Winkelmeßsystem mit arretierbaren Winl:elverstellungen, kann aber auch ein Schrittantrieb für die automatische Prüfvariante sein. Der Rahmen, an dem die einzelnen Elemente befestigt sind, kann die äußere Form eines Quadrates, Rechteckes, aber auch eines Ringes haben. Die Winkelverstelleinheit beziehungsweise Winkelverstelleinheiten sind oben/unten oder/und seitlich gegenüberliegend in axialer Flucht vorzugsweise symmetrisch am Rahmen (wenn dieser quadratisch oder rechteckig ist) angeordent. Bei Anordnung innerhalb oder außerhalb eines Ringes sind diese dann vorzugsweise symmetrisch radial und oder axial angeordnet.The object of the invention is the development of a uni \ ersellen device for static and dynamic testing and calibration of one or more multi-component force / moment sensors, in particular of 6-component force / moment sensors. According to the invention, the device is characterized in that the one or more multi-component force / moment sensors are fixedly connected via an exchange element and a vibration exciter and or directly with a Winkelverstelleinhoit and at the free movable end of the multi-component force / moment sensor, a loading element is arranged with a well-defined mass distribution and one or more Winkelverstelleinheiten are arranged inside or outside a frame and act force / moment vectors or mechanical vibrations on the multi-component force / moment sensor. The replacement element may be a replacement flange or an angle flange. The load element may be a load rod or a load angle. The angle adjustment unit is an angle adjuster with integrated angle measuring system with lockable winch adjusters, but can also be a stepper drive for the automatic test variant. The frame to which the individual elements are attached may have the outer shape of a square, rectangle, but also of a ring. The Winkelverstelleinheit or Winkelverstelleinheiten are top / bottom and / or laterally opposite in axial alignment preferably symmetrically on the frame (if this is square or rectangular) angeordent. When arranged inside or outside a ring, these are then preferably arranged symmetrically radially and or axially.

Der Rahmen selbst kann kardanisch aufgehangen oder fest angeordnet sein, wobei bei der automatischen Prüf/Kalibriervariante die Aufhängungen des Rahmens selbst Schrittantriebe sind.The frame itself can be gimbaled or fixed, wherein in the automatic test / calibration variant, the suspensions of the frame itself are stepper drives.

Die zur dynamischen und statischen Prüfung und Kalibrierung notwendigen, auf den Mehrkomponenten-Kraft/Moment-Sensor einwirkenden m Eingangsgrößen Ei (Prüfkraft/Momentvektoren beziehungsweise mechanische Prüfschwingungen oder Kalibrierkraft/Momentvektoren beziehungsweise Kalibrierschwingungen) werden auf das Belastungselement von außen vorzugsweise in den Symmetrieachsen des Mehrkomponenten-Sensors aufgebracht, oder durch genau positioniertes Drehen der Einrichtung ergeben sich durch das am Sensor angebrachte Belastungselement und den entsprechend der jeweiligen Position durch programmiertes Drehen der Schrittantriebe bekannten Gravitationsschwerpunkten, der Erdbeschleunigung und den geometrischen Abständen zur neutralen Faser des Mehrkomponenten-Sensors die erforderlichen m Eingangsgrößen Ei (Belastungszustände) auf den Mehrkomponenten-Kraft/Moment-Sensor. Die von dem Mehrkomponenten-Kraft/Moment-Sensor gebildeten η Ausgangsgrößen ai werden gemessen und aufgezeichnet.The m input variables Ei (test force / moment vectors or mechanical test oscillations or calibration force / moment vectors or calibration oscillations) acting on the multicomponent force / moment sensor for dynamic and static testing and calibration are preferably applied to the load element from the outside in the symmetry axes of the multicomponent Sensors applied, or by accurately positioned rotating the device result from the attached to the sensor loading element and the respective position by programmed turning the stepper known gravity centers, the acceleration of gravity and the geometric distances to the neutral fiber of the multi-component sensor the required m input parameters Ei (Load conditions) on the multi-component force / moment sensor. The η output quantities ai formed by the multi-component force / moment sensor are measured and recorded.

al c11 c12 c13...c1m E1 a2 c21 c22 c23 ... c3m E2 a3 = c31 c32 c33...c3m-E3al c11 c12 c13 ... c1m E1 a2 c21 c22 c23 ... c3m E2 a3 = c31 c32 c33 ... c3m-E3

an cn1 cn2 cn3...cnm Emto cn1 cn2 cn3 ... cnm Em

Die Matrixkoeffizienten cnm werden somit experimentell ermittelt.The matrix coefficients cnm are thus determined experimentally.

An dem Belastungselement können sich justierbare Elemente (radiale Kraftangriffspunkte über Wälzlager und eine Torsionscheibe) befinden.Adjustable elements (radial force application points via roller bearings and a torsion plate) can be located on the loading element.

Bei der statischen Prüfung und Kalibrierung durch Kraftaufbringung von außen wirken die Kraft/Momentvektoren auf den Mehrkomponentensensor, indem a) Präzisionsspindeln und Kraftmeßgeräte (z.B. Zug/Druck-Ringkraftmesser) in den Symmetrieachsen zum Mehrkomponenten-Sensor am Rahmen angeordnet sind, die mit oder ohne Seilverbindung zum Belastungselement verbunden sind, oder b) die horizontal einwirkenden Kräfte werden, mittels Gewichte, Seilverbindungen und Umlenkrolle in den Symmetrieachsen zum Belastungselement eingeleitet und die vertikale Belastung nur durch Anhängen von Gewichten an das Belastungselement oder direkt am Sensor erreicht.In static and external force force calibration, the force / moment vectors act on the multicomponent sensor by a) placing precision spindles and force gauges (eg, pull / push ring force meters) in the symmetry axes to the multicomponent sensor on the frame, with or without cable connection connected to the loading element, or b) the horizontally acting forces are introduced by means of weights, cable connections and pulley in the axes of symmetry to the loading element and the vertical load only by attaching weights to the loading element or directly reached on the sensor.

Bei der dynamischen Prüfung (Einleitung von transienten Testsignalen in den Symmetrieachsen) sind an der Seilverbindung zwischen seitlichem Rahmenteil und Belastungselement jeweils ein Auslösemechanismus angeordnet. Der Auslösemechanismus selbst kann aus einer Auslösenadel mit Distanzsensor, Auslösegabel, -öse, Nadelführungsarretieiungsschraube und einem Zugmagneten mit Beschleunigungsarretierungsnadelmitnehmer bestehen.In the dynamic test (initiation of transient test signals in the axes of symmetry) a triggering mechanism are respectively arranged on the cable connection between the lateral frame part and the loading element. The trigger mechanism itself may consist of a release needle with a distance sensor, release fork, eyelet, Nadelführungsarretieiungsschraube and a pull magnet with accelerator locking needle driver.

An dem Mehrkomponenten-Sensor können zusätzliche Schwingungsaufnehmer angeordnet sein.Additional vibration sensors may be arranged on the multi-component sensor.

Bei der dynamischen Prüfung und Kalibrierung von außen sind an den Innenseiten des Rahmens sowie oben oder unten am Rahmen Schwingungserreger angeordnet und mit dem Belastungselement durch Feder in den Symmetrieachsen verbunden.In the dynamic testing and calibration from the outside vibration exciters are arranged on the inner sides of the frame and at the top or bottom of the frame and connected to the loading element by spring in the axes of symmetry.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll anhand nachstehender Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigenThe invention will be explained in more detail with reference to the following embodiments. In the accompanying drawings show

Fig. 1: stellt die erfinderische Einrichtung in einer Prinzipskizze darFig. 1: represents the inventive device in a schematic diagram

Fig. 2: automatisierter Prüf- und Kalibrierstand in einer KlimahaubeFig. 2: automated test and calibration in a climate hood

Fig. 3: automatischer Prüf- und Kalibrierstand in einer KlimahaubeFig. 3: automatic test and calibration in a climate hood

Fig. 4: automatische Prüf- und Kalibrierstand ringförmiger Rahmen (ebenfalls in einer Klimahaube) Fig. E: Blockschaldbild Prinzip für die automatische Signalverarbeitung.Fig. 4: automatic test and calibration stand annular frame (also in a climate hood) Fig. E: Block diagram image principle for automatic signal processing.

Der Mehrkomponenten-Kraft/Moment-Sensor 1, im folgenden als Sensor bezeichnet, ist über ein Austauschelement 2 mit einem Schwingungserreger 17 oder direkt mit einer Winkelverstelleinheit 3 fest verbunden. An dem freien beweglichen Ende des Sensors 1 ist ein Belastungselement 4 (Fig. 1) angeordnet. Die Winkelverstelleinheit 3 ist hierbei innerhalb einesThe multi-component force / moment sensor 1, referred to below as a sensor, is fixedly connected via a replacement element 2 to a vibration exciter 17 or directly to an angle adjustment unit 3. At the free movable end of the sensor 1, a loading element 4 (FIG. 1) is arranged. The angle adjustment unit 3 is in this case within a

quadratischen Rahmens 5 angeordnet. Durch eine Relativwinkelverstellmöglichkeit an dem Austauschelement 2 wird eine Achse des beweglichen Teiles des Sensors (Verformkörper) optimal in Flucht der orthogonalen Prüfeingangsgrößen mit Hilfe eines Winkelmeßsystem 18 und/oder elektronisch mit Hilfe der Sensorausgangssignale über einen Computer automatisch justiert.square frame 5 is arranged. By a Relativwinkelverstellmöglichkeit on the exchange element 2 is an axis of the movable part of the sensor (deformation) optimally adjusted in alignment with the orthogonal Prüffeinggrößen with the help of an angle 18 and / or electronically using the sensor output signals via a computer.

a) Bei der statischen Kalibrierung wird der Sensor 1 in Abhängigkeit seiner Komponenten mit linear unabhängigen Kraft/ Moment-Vektoren nacheinander belastet, indem dieseitlhh am Rahmens 5 und in der axialen Zug/DruckA'-rbindung 10 jeweils auf der einen Seite fest angeordneten Präzisionsspindeln 9 und Kraftmeßgeräte 8 und der anderen Seite jeweils an den Kraftangriffspunkten oder der Torsionsscheibe 15 des Belastungselementes 4 mit einer Seilverbindung 11 verbunden sind, entsprechend den Belastungsfällen betätigt werden, oder die horizontal einwirkenden Kräfte werden mittels Gewichte 7, Seilverbindung 11 und den seitlich am Rahmen angeordneten Umlenkrollen 6 in den Symmetrieachsen des Sensors zum Belastungselement 4 eingeleitet und die vertikale Belastung nur durch Anhängen von Gewichten an das Belastungselement erreicht und dabei die Ausgangsgrößen belastungsfallabhängig gemessen, aufgezeichnet und sofort oder später einem Computer zur Ermittlung der Übertragungsmatrix eingegeben und diese Übertragungsmatrix in den Sensorrechner eingespeichert.a) In the static calibration, the sensor 1 is loaded one after the other depending on its components with linearly independent force / moment vectors by leith on the frame 5 and in the axial train / Druck''binding 10 each on one side fixed precision spindles and force measuring devices 8 and the other side are respectively connected to the force application points or the torsion plate 15 of the loading element 4 with a cable connection 11, are operated according to the load cases, or horizontally acting forces by means of weights 7, cable connection 11 and laterally arranged on the frame pulleys 6 introduced in the axes of symmetry of the sensor to the loading element 4 and reaches the vertical load only by attaching weights to the loading element while the outputs measured load case-dependent, recorded and immediately or later a computer to determine the transmission matrix ei given and this transmission matrix stored in the sensor computer.

b) Bei der dynamischen Kalibrierung wird der Sensor 1 in Abhängigkeit seiner Komponenten mit linear unabhängigen harmonischen Schwingungen mit Hilfe von Schwingungserregern 17 in seinen Komponentenachsen, vorzugsweise Hauptsymmetrieachsel,, harmonisch erregt und dabei die Ausgangsgrößen des Sensors 1 erregungsfallabhängig gemessen, aufgezeichnet, einem Meßanalysator 20 zugeführt und sofort oder später einem Computer zur Ermittlung der Schwingunpsübertragungsmatrix zugeführt und erforderlichenfalls diese Übertragungsmatrix in den Sensorrechner eingespeichert, und/oder dor Sensor wird in Abhängigkeit seiner Komponenten in seinen Komponentenachsen vorzugsweise seinen Symmetrieachsen mit nacheinander linear unabhängigen Kraft/Moment-Vektoren belastet und durch einen Auslösemechanismus 16 sprunghaft entlastet und dabei die Ausgangsgrößen des Sensors 1 belastungsfallabhängig gemessen, aufgezeichnet beziehungsweise gespeichert, einem Meßanalysator 20 zugeführt und sofort oder später einem Computer zur Auswertung der sensorspezifischen dynamischen Werte zugeführt und gegebenfalls diese in den Sensorrechner zur Prozeßverarbeitung einprogrammiert.b) In the dynamic calibration, the sensor 1 is in response to its components with linearly independent harmonic vibrations by means of vibration exciters 17 in its component axes, preferably Hauptsymmetrieachsel ,, harmonically excited while the output variables of the sensor 1 depending on the energetic case measured, recorded, fed to a Meßanalysator 20 and immediately or later fed to a computer for determining the Schwingunpsübertragungsmatrix and if necessary, this transfer matrix stored in the sensor computer, and / or the sensor is loaded depending on its components in its component axes preferably its axes of symmetry with successively linearly independent force / moment vectors and by a triggering mechanism 16 suddenly relieved and measured the output variables of the sensor 1 depending on the load case, recorded or stored, fed to a measuring analyzer 20 and immediately od he later supplied a computer for evaluation of the sensor-specific dynamic values and, if appropriate, these are programmed into the sensor computer for process processing.

c) Bei der statischen Prüfung wird der kalibrierte Sensor 1 für mehrere Belastungen gemäß Kalibrierbelastungsmatrix belastet und die zugehörigen Ausgangsgrößen gemessen und die jeweiligen Übertragungsmatrizen berechnet und dann verglichen, ob sich deren Matrixkoeffizienten mit der Belastung ändern sowie weitere in Abhängigkeit der Komponenten des Sensors erforderlichen Prüfkennlinien entsprechend dem Meßbereich des Sensors 1 nacheinander und oder gleichzeitig mit verschiedenen Kraft/Moment-Vektoren belastet.c) In the static test, the calibrated sensor 1 is loaded for several loads according to the calibration load matrix and the associated outputs are measured and the respective transmission matrices are calculated and then compared, if their matrix coefficients change with the load and other test characteristics required depending on the components of the sensor the measuring range of the sensor 1 successively and or simultaneously loaded with different force / moment vectors.

d) Bei der dynamischen Prüfung wird der kalibrierte Sensor 1 in Abhängigkeit seiner Komponenten in seinen Komponentenachsen vorzugsweise in seinen Symmetrieachsen nacheinander oder gleichzeitig mit harmonischen Schwingungen erregt und/oder mit transienten Testsignalen belastet und mit separaten Schwingungsaufnehmern am Sensor und/oder die Ausgangsgrößen in Abhängigkeit der Sensorkomponenten die Übertragungsfunktion gemessen, gespeichert, einem Meßanalysator 20 zugeführt und sofort oder später einem Computer zur Auswertung der dynamischen Systemeigenschaften zugeführt.d) In the dynamic test, the calibrated sensor 1 is preferably excited successively or simultaneously with harmonic oscillations in its axes of symmetry depending on its components in its component axes and / or loaded with transient test signals and with separate vibration sensors on the sensor and / or the output variables in dependence Sensor components, the transfer function measured, stored, fed to a Meßanalyzer 20 and immediately or later fed to a computer for evaluation of the dynamic system characteristics.

Fig. 2 zeigt die automatisierte Variante von Fig. 1, wobei die Präzisionsspindeln 9 durch Präzisionspindeltriebe 13 sowie Schrittantriebe 12 und die Kraftmeßgeräte 8 durch Referenzmeßeinrichtungen 14 ersetzt werden.FIG. 2 shows the automated variant of FIG. 1, the precision spindles 9 being replaced by precision spindle drives 13 and step drives 12 and the force measuring devices 8 by reference measuring devices 14.

Die Fig. 3 und Fig.4 zeigen die automatische Prüf- und Kalibriereinrichtun.g, in dem die Eingangsgrößen zum Sensor durch genau positioniertes und programmiertes Stellen des Stellsystems 19 (Schrittantriebe 12 und Schwingungserreger 17) und Arretierung der jeweiligen Belastungsposition die Gravitationskräfte/Momente entsprechend der Massenvertoilung des Belastungselementes 4 beziehungsweise durch Erregung der jeweiligen Schwingungserreger 17 auf den oder die Sensoren einwirken. Die Ausgangsgrößen dos Sensors oder der Sensoren werden gemäß Fig. 5 einer Roferenzmeßeinrichtung 14 oder direkt über einen Meßanalysator 20 dem Controller 21 zugeleitet.FIGS. 3 and 4 show the automatic testing and calibration devices, in which the input variables to the sensor are determined by precisely positioned and programmed positions of the actuating system 19 (stepper drives 12 and vibration exciter 17) and locking of the respective load position the Massenvertoilung of the loading element 4 or act by excitation of the respective vibration exciter 17 on the one or more sensors. The output quantities of the sensor or of the sensors are fed to the controller 21, as shown in FIG. 5, in a rofer measuring device 14 or directly via a measuring analyzer 20.

Claims

1. Device for static and dynamic testing and calibration of one or more multi-component force / moment sensors, in particular 6-component force / moment sensors, characterized in that the one or more multi-component force / moment sensors (1) respectively via a replacement element (2) with a vibration exciter (17) and or directly with a Winkelverstelleinheit (3) are fixedly connected and at the free movable end of the multi-component force / moment sensor (1) a loading element (4) is arranged, one or more Winkelverstelleinheiten (3) within or outside a frame (5) are arranged and force / moment vectors or oscillations on the one or more multi-component force / moment sensors (1) individually or simultaneously act.

2. Device according to claim 1, characterized in that the exchange element (2) is a Austauschflansch or an angle flange on which an adjustment for Relativwinkeleinstellung between the multi-component force / moment sensor (1) and the Winkelverstelleinheit (3) is given.

3. Device according to claim 1, characterized in that the loading element (4) represents a loading rod or a loading angle with a defined mass distribution.

4. Device according to claim 1, characterized in that the Winkelverstelleinheit (3) selbstein stepper drive (12) and that on the Winkelverstelleinheit (3) or on the step drive (12) an angle measuring system (18) is integrated.

5. Device according to claim 1 to 4, characterized in that the frame (5) has an outer shape of a square, rectangle or a ring.

6. Device according to claim 1 to 5, characterized in that the Winkelverstelleinheii (3) or Winkelverstelleinheiten above and / or below and / or laterally opposite preferably in axial alignment symmetrically on the frame and arrangement of the angle adjustment or angle ^ generating units inside or outside of a Rinjes are preferably arranged symmetrically radially and / or axially.

7. Device according to claim 6, characterized in that the ring itself is a rotor or stator of a stepper drive.

8. Device according to claim 1 to 7, characterized in that the frame (5) is gimbaled and the suspensions themselves are stepper drives or the frame (5) is fixedly arranged.

9. Device according to claim 1 to 8, characterized in that on the multi-component K ^r aft / moment sensor (1) affect or acting Krait / moment vectors or vibrations from the outside on the loading element (4) positioned by precisely programmed Turning the stepper drives gravitational forces / moments according to the mass distribution of the loading element (4) and the geometric distances to the neutral fiber of the deformation of the multi-component force / moment sensor (1) act.

10. Device according to claim 1 to 9, characterized in that deflection rollers (6) outside the frame in alignment with the force application points on the loading element (4) are arranged and that outside the frame weights (7) hanging with flexible material, preferably cable connections, via the Urnlenkrollen (6) are attached to the loading element (4).

11. Device according to claim 1 to 10, characterized in that within the frame orthogonal and in axial alignment with the loading element (4) force gauges (ζ. Zug. Tensile / pressure ring force meter) (8) are arranged on one side with precision spindles (9) are connected and on the one hand in the frame (5) in the orthogonal direction to the loading element (4) and on the other hand integrated in axial alignment with the loading element in an axial train-pressure connection (10) and on the other side with or without cable connection (11 ) are connected to the loading element (4).

12. Device according to claim 1 to 11, characterized in that inside or outside of the frame in the orthogonal direction and in the axial direction to the loading element (4) stepper drives (12) are fixedly connected to the frame and the rotor of the stepper drives (12), each with a Precision spindle drive (13) via a Referenzmeßeinrichtung (14) and flexible material, preferably cable connection (11), are connected to the loading element (4).

13. Device according to claim 1 to 12, characterized in that there are on the loading element (4) adjustable elements for initiating the test or Kalibriereingangsrößen.

14. Device according to claim 1 to 13, characterized in that at a tensile load (test / calibration input variables) to the loading element (4) or the force application points via rolling radial on the loading element come into effect.

15. Device according to claim 1 to 14, characterized in that on the load element (4) is an adjustable torsion disc (15).

16. Device according to claim 1 to 15, characterized in that in the dynamic test and calibration at the respective cable connection (11) between the frame and loading element (4) release mechanisms (16) are mounted.

17. A device according to claim 16, characterized in that the triggering mechanism (16) consists of a release needle, eye, fork, Nadelführungsarretierungsschraube and a pull magnet with Beschleunigungsarretierungsnadelmitnehmer.

18. Device nt. Claim 17, characterized in that the release fork or triggering needle of the trigger mechanism (16) is a spacer (e.g., miniature reflex: oppler).

19. Device according to claim 1 to 3, characterized in that on the inner sides of the frame and at the top or bottom of the Winkelverstelleinheit (3) vibration exciter (17) are arranged and connected to the loading element (4) by springs.

20. A device according to claim 1, characterized in that in the dynamic test or calibration to the multi-component force / moment sensor (1) in addition vibration sensor are arranged.

21. Device according to claim 1 to 20, characterized in that in the automatic testing and calibration device, the adjusting system (19), the input variables to the multi-component force / moment sensor (1) and the output variables from the sensor with a reference measuring device (14) or communicating directly with a measuring analyzer (20) and a freely programmable controller (21) and automatically programming the corresponding transmission matrices and / or the system characteristics of the multi-component force / moment sensor into the sensor computer.