DE102005040032B4 - Two-axis torque sensor - Google Patents
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Abstract
Zweiachsiger Momentensensor, aufweisend ein plattenförmiges, etwa rechteckiges Aufnahmeteil mit einer Anbindung zur Momenteneinleitung sowie einer Anbindung zur Momentenausleitung, wobei entsprechend ausgerichtete Dehnungsmessstreifen (4.1 bis 4.4) auf den etwa rechteckigen ebenen Flächen auf der Oberseite und/oder der Unterseite des Aufnahmeteils so aufgebracht sind, dass durch Differenzbildung von mittels der Dehnungsmessstreifen (4.1 bis 4.4) erhaltenen Messwerten zwei Momente in den zwei zueinander senkrechten Achsen (A1, A2) ermittelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeteil (1') annähernd quaderförmig ist und die Anbindung zur Kraft-/Momenteneinleitung mittels parallel zu den Längsseiten des quaderförmigen Aufnahmeteils (1') verlaufender verwindungssteifer, mit einem Ende an das Aufnahmeteil (1') angebundener Anbindungslaschen (16) erfolgt.biaxial Moment sensor, comprising a plate-shaped, approximately rectangular receiving part with a connection for torque introduction and a connection for torque output, with appropriately aligned strain gauges (4.1 to 4.4) on the approximately rectangular flat surfaces the top and / or the bottom of the receiving part so applied are that by subtraction of by means of strain gauges (4.1 to 4.4) received two moments in the two to each other vertical axes (A1, A2) can be determined, characterized in that the receiving part (1 ') approximately cuboid is and the connection to the force / torque introduction by means of parallel to the long sides of the cuboid Receiving part (1 ') extending torsionally rigid, with one end takes place at the receiving part (1 ') attached to connecting tabs (16).
Description
Die Erfindung betrifft einen zweiachsigen Momentensensor, der ein plattenförmiges, etwa rechteckiges Aufnahmeteil mit einer Anbindung zur Momenteneinleitung sowie einer Anbindung zur Momentenausleitung aufweist, wobei entsprechend ausgerichtete Dehnungsmessstreifen auf den etwa rechteckigen ebenen Flächen auf der Oberseite und/oder der Unterseite des Aufnahmeteils so aufgebracht sind, dass durch Differenzbildung von mittels der Dehnungsmessstreifen erhaltenen Messwerten zwei Momente in den zwei zueinander senkrechten Achsen ermittelbar sind.The The invention relates to a biaxial moment sensor comprising a plate-shaped, approximately rectangular receiving part with a connection for torque introduction As well as a connection for torque extraction, with appropriately aligned Strain gauges on the approximately rectangular flat surfaces the top and / or the bottom of the receiving part so applied are that by subtraction of by means of strain gauges obtained measured values two moments in the two mutually perpendicular axes can be determined.
Ferner gibt die Erfindung Verwendungsmöglichkeiten eines solchen Momentensensors an.Further gives the invention uses of such a moment sensor.
Ein derartiger Sensor ist aus "A tactile sensor based an thin-plate deformation" von Ellis, R. E., Ganeshan, S. R., & Lederman, S. J. in Robotica, 12, 343–351 (1994) bekannt.One such sensor is made of "A tactile sensor based on thin-plate deformation "by Ellis, R.E., Ganeshan, S.R., & Lederman, S. J. in Robotica, 12, 343-351 (1994).
Ferner
sind beispielsweise auch Sensoren in Form von Biegebalken in unterschiedlicher
Einbaulage üblich,
welche mit Dehnungsmessstreifen
In
Die bekannten Ausführungsformen zweiachsiger Momentensensoren benötigen daher bisher immer eine relativ große Einbaulänge oder Baulänge, die beispielsweise in einem Finger einer künstlichen Hand auf keinen Fall zur Verfügung steht.The known embodiments Two-axis torque sensors therefore always require one relatively large installation length or length, the for example, in a finger of an artificial hand by no means to disposal stands.
Da die Platzverhältnisse beispielsweise gerade in Fingern einer künstlichen Hand sehr beengt sind, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen zweiachsigen Momentensensor möglichst kleiner Bauform zu schaffen. Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe bei einem zweiachsigen Momentensensor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale in dessen kennzeichnendem Teil gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von unmittelbar oder mittelbar auf den Anspruch 1 rückbezogenen Ansprüchen. Ferner sind Verwendungsmöglichkeiten eines derartigen kleinvolumigen Momentensensors angegeben.There the space for example, are very cramped in fingers of an artificial hand, The invention is based on the object, a two-axis torque sensor preferably to create a small design. According to the invention this task is with a biaxial moment sensor after the The preamble of claim 1 by the features in the characterizing Part solved. advantageous Further developments are the subject of directly or indirectly refer back to claim 1 Claims. Furthermore, uses are possible specified such a small-volume torque sensor.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist ein zweiachsiger Momentensensor ein annähernd quaderförmiges Aufnahmeteil auf, bei welchem die Anbindung zur Kraft-/Momenteneinleitung mittels parallel zu den Längsseiten des quaderförmigen Aufnahmeteils verlaufender verwindungssteifer, mit einem Ende an das Aufnahmeteil angebundener Anbindungslaschen erfolgt.According to one preferred embodiment of Invention, a biaxial torque sensor has an approximately cuboid receiving part on, in which the connection to the force / torque introduction by means of parallel to the long sides of the cuboid Receiving part running torsionally stiff, with one end the receiving part connected tethers takes place.
Ferner kann zum Erhöhen der Empfindlichkeit entlang der langen Rechteckseiten und damit parallel zu einer der Achsen mittig mindestens eine von der Ober- zur Unterseite des quaderförmigen Aufnahmeteils durchgehende Ausnehmung und/oder senkrecht hierzu parallel zu den kurzen Rechteckseiten und damit parallel zu der anderen Achse mittig mindestens eine weitere durchgehende Ausnehmung ausgebildet sein. Hierbei können die durchgehenden Ausnehmungen in Draufsicht eine achssymmetrische ellipsenförmige, ovale, kreisrunde oder rechteckige oder jede andere achssymmetrische Form sowie Kombinationen dieser Formen aufweisen.Further can increase the sensitivity along the long sides of the rectangle and thus in the middle of at least one of the axes parallel to one of the axles. to the bottom of the cuboid Receiving part through recess and / or perpendicular thereto parallel to the short sides of the rectangle and thus parallel to the other axis centered at least one further continuous recess be educated. Here you can the continuous recesses in plan view an axisymmetric elliptical, oval, circular or rectangular or any other axisymmetric shape and combinations of these forms.
Der erfindungsgemäße kleinvolumige zweiachsige Momentensensor kann in vorteilhafter Weise bei einer Roboter-Mehrfingerhand, in Fingern einer künstlichen Roboterhand sowie generell in der Handhabungstechnik eingesetzt werden.Of the small volume according to the invention biaxial torque sensor can advantageously at a Robot multi-finger hand, in fingers of an artificial robot hand as well generally used in handling technology.
Gemäß der Erfindung ist somit ein kleinvolumiger zweiachsiger Momentensensor geschaffen, der in Einbauräumen, die in ihrer Länge stark beschränkt sind, untergebracht werden kann; dasselbe gilt, wenn die Breite bzw. die Tiefe des zur Verfügung stehenden Einbauraumes sehr gering ist. Der erfindungsgemäße kleinvolumige Momentensensor kann in Länge und/oder in Breite durchaus mit Abmessungen in der Größenordnung von 12 bis 20 mm bei einer Dicke in der Größenordnung von 1 bis 3 mm hergestellt werden.According to the invention Thus, a small-volume two-axis torque sensor is created, the in installation spaces, in their length severely limited are, can be accommodated; the same applies if the width or the depth of the available Installation space is very low. The small-volume moment sensor according to the invention can be in length and / or in width certainly with dimensions of the order of magnitude from 12 to 20 mm at a thickness of the order of 1 to 3 mm become.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:following The invention will be explained with reference to the drawings. Show it:
In
einer perspektivischen Darstellung der
Die
Dehnungsmessstreifen
Um
die Empfindlichkeit des zweiachsigen Momentensensors zu verbessern,
ist parallel zu den langen Rechteckseiten des Aufnahmeteils
In
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind in
Auch
bei dieser Ausführungsform
sind wieder entsprechend ausgerichtete, beispielsweise auf der Oberseite
bzw. der Unterseite des Aufnahmeteils
Da,
wie vorstehend im einzelnen ausgeführt, bei dem erfindungsgemäßen zweiachsigen
Momentensensor in Form eines quaderförmigen Aufnahmeteils
Das Messen von in der Sensorebene liegenden Momenten mittels des erfindungsgemäßen zweiachsigen Momentensensors wird folgendermaßen erreicht:
- • Eine
Verbiegung des Sensorkörpers
zwischen den Anbindestellen um die Achse A1 wird, wie in
6 schematisch durch einen gestrichelt wiedergegebenen Aufnahmeteil angedeutet ist, mittels der Dehnungsmessstreifen4.3 und4.4 gemessen, welche gleichsinnig belastet sind. - • Eine
Verdrehung (Torsion) des Sensorkörpers zwischen
den Anbindestellen um die Achse A2, wie in
7 schematisch durch einen gestrichelten Aufnahmeteil1 angedeutet wird, wird mittels Dehnungsmessstreifen4.3 und4.4 gemessen, welche jedoch gegensinnig belastet sind. Diese Belastung kann jedoch auch über Schubspannungs-Dehnungsmessstreifen4.1 gemessen werden, die unter einem spitzen Winkel von beispielsweise 45° bezüglich der Achse A2 aufgebracht sind.
- • A bending of the sensor body between the attachment points around the axis A1 becomes, as in
6 is indicated schematically by a dashed reproduced receiving part, by means of the strain gauges4.3 and4.4 measured, which are charged in the same direction. - • A torsion of the sensor body between the attachment points around the axis A2, as in
7 schematically by a dashed receiving part1 is indicated is by means of strain gauges4.3 and4.4 measured, but which are charged in opposite directions. However, this load can also shear stress strain gauges4.1 are measured, which are applied at an acute angle, for example, 45 ° with respect to the axis A2.
- 1, 1'1, 1'
- quaderförmiges Aufnahmeteilcuboid receiving part
- 1010
-
Oberseite
von
1 Top of1 - 1111
-
Unterseite
von
1 Bottom of1 - 1212
- lange RechteckseitenLong rectangular sides
- 1313
- kürzere Rechteckseitenshorter rectangle sides
- 14,14
-
15 Ausnehmungen15 recesses - 1616
- AnbindelaschenAnbindelaschen
- 17, 1817 18
- Stirnflächenfaces
- 2, 32, 3
- Anbindungsstellenattachment sites
- 4.1 bis 4.54.1 to 4.5
- DehnungsmessstreifenStrain gauges
- 55
- Biegebalkenbending beam
- 5.1, 5.25.1 5.2
- DehnungsmessstreifenStrain gauges
- 66
- Sensor in Form eines Kreuzessensor in the form of a cross
- 6.1 bis 6.46.1 to 6.4
- DehnungsmessstreifenStrain gauges
- A1, A2A1, A2
- Achsenaxes
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102005040032A DE102005040032B4 (en) | 2005-08-23 | 2005-08-23 | Two-axis torque sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102005040032A DE102005040032B4 (en) | 2005-08-23 | 2005-08-23 | Two-axis torque sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102005040032A1 DE102005040032A1 (en) | 2007-03-15 |
DE102005040032B4 true DE102005040032B4 (en) | 2008-10-30 |
Family
ID=37762828
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102005040032A Expired - Fee Related DE102005040032B4 (en) | 2005-08-23 | 2005-08-23 | Two-axis torque sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102005040032B4 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015113341B4 (en) * | 2014-11-24 | 2020-10-01 | Kabo Tool Company | Two-axis torque meter |
-
2005
- 2005-08-23 DE DE102005040032A patent/DE102005040032B4/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Ellis,R.E., Ganeshan,S.R., & Lederman,S.J. A tactile sensor based on thin-plate deformation, Robotica, 12, 343-351 (1994). (Quelle: http://www. cs.queensu.ca/home/ellis/research/top/research/pdf /1994-robotica.pdf) * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015113341B4 (en) * | 2014-11-24 | 2020-10-01 | Kabo Tool Company | Two-axis torque meter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE102005040032A1 (en) | 2007-03-15 |
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