DE102006034481A1 - Measuring device for measuring forces and moments, comprises multiple sensor units for adjusting measuring range and evasive movement, where sensor unit symmetrically surrounds spring and damping elements - Google Patents
Measuring device for measuring forces and moments, comprises multiple sensor units for adjusting measuring range and evasive movement, where sensor unit symmetrically surrounds spring and damping elements Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung zur Messung von Kräften und/oder Momenten.The The invention relates to a measuring device for measuring forces and / or Moments.
Zur
Messung von Kräften
und/oder Momenten sind beispielsweise aus
Bei opto-elektronischen Kraft-Momenten-Sensoren handelt es sich um äußerst empfindliche Bauteile. Insbesondere können bekannte opto-elektronische Kraft-Momenten-Sensoren nur zum Auftreten relativ geringer Kräfte und Momente von weniger als 300 N, bzw. 15 Nm eingesetzt werden.at Opto-electronic force-moment sensors are extremely sensitive Components. In particular, you can known opto-electronic force-moment sensors only to occur relatively low forces and moments of less than 300 N, or 15 Nm are used.
Zur
Vergrößerung des
Messbereichs ist es aus der nachveröffentlichten
Da Elastomerkörper kaum Zugkräfte aufnehmen können, ist deren Anwendbarkeit beschränkt. Beim Verwenden derartiger Sensoreinrichtungen, beispielsweise bei Robotern, besteht außerdem die Problematik, dass der Roboter für unterschiedliche Einsatzzwecke genutzt wird und hierbei unterschiedliche Messbereiche gefordert sind. Um einen Roboter für unterschiedliche Einsatzzwecke verwenden zu können, ist es daher erforderlich, dass unterschiedliche Sensoreinrichtungen vorhanden sind, um diese je nach Einsatzgebiet auswechseln zu können. Dies ist nachteilig, da es sich bei den Sensoreinrichtungen um teure und empfindliche Bauteile handelt.There elastomer body hardly any pulling forces be able to record, its applicability is limited. At the Use of such sensor devices, for example in robots, exists as well the problem that the robot uses for different purposes is used and this requires different measuring ranges are. To a robot for to be able to use different purposes, it is therefore necessary that different sensor devices are present to this ever to change according to the area of application. This is disadvantageous because the sensor devices are expensive and sensitive Components acts.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Messeinrichtung zu schaffen, durch die ein einfaches und kostengünstiges Anpassen des Messbereichs einer Sensoreinrichtung möglich ist.task The invention is to provide a measuring device through which a simple and inexpensive Adjusting the measuring range of a sensor device is possible.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.The solution The object is achieved according to the invention by the features of the claim 1.
Erfindungsgemäß sind die beiden Trägerkörper der Sensoreinrichtung jeweils mit einem Halteelement verbunden. Zwischen den Halteelementen sind erfindungsgemäß mehrere Feder- und/oder Dämpfungselemente vorgesehen. Die Feder- und/oder Dämpfungselemente umgeben die mindestens eine Sensoreinrichtung. Dies hat den Vorteil, dass die zwischen den beiden Halteelementen angeordnete Sensoreinrichtung unverändert bleibt. Die Einstellung des Kraft-Momenten-Bereichs erfolgt auf Grund der vorgesehenen Feder- und/oder Dämpfungselemente. Somit ist es beispielsweise beim Umrüsten eines Roboters möglich, den Kraft-Momenten-Bereich einer Messeinrichtung durch einen Austausch einzelner oder sämtlicher Feder- und/oder Dämpfungselemente zu variieren. Die Sensoreinrichtung selbst muss nicht ausgetauscht werden. Es müssen somit nicht unterschiedliche Sensoreinrichtungen für die unterschiedlichen Messbereiche und/oder Ausweichbewegungen vorhanden sein. Hierdurch können die Kosten erheblich reduziert werden.According to the invention two carrier body of the Sensor device each connected to a holding element. Between The holding elements are according to the invention a plurality of spring and / or damping elements intended. The spring and / or damping elements surround the at least one sensor device. This has the advantage that the arranged between the two holding elements sensor device unchanged remains. The adjustment of the force-torque range is based on the provided spring and / or damping elements. Thus is for example, when converting a robot possible, the force-moment range of a measuring device by an exchange single or all Spring and / or damping elements to vary. The sensor device itself does not need to be replaced become. To have to thus not different sensor devices for the different Measuring ranges and / or evasive movements may be present. hereby can the costs are significantly reduced.
Da die Feder- und/oder Dämpfungselemente vorzugsweise außerhalb der mindestens einen Sensoreinrichtung vorgesehen sind, sind diese gut zugänglich, so dass ein einfacher Austausch möglich ist. Insbesondere muss nicht unbedingt ein Austausch der Feder- und/oder Dämpfungselemente erfolgen. Der Kraft-Momenten-Bereich kann dadurch verändert werden, dass die Anzahl der aktivierten Feder- und/oder Dämpfungselemente variiert wird. Dies kann durch Koppeln/Entkoppeln der entsprechenden Elemente mit/von den Halteelementen erfolgen.Since the spring and / or damping elements are preferably provided outside the at least one sensor device, they are easily accessible, so that a simple replacement is possible. In particular, it is not absolutely necessary to exchange the spring and / or damping elements. The force-torque range can be changed by varying the number of activated spring and / or damping elements. This can be done by coupling / decoupling the corresponding elements with / from the holding elements.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Messeinrichtung ist es somit beispielsweise bei laufendem Fließband möglich, eine Masse von ca. 50 kg positionsgenau dynamisch zu führen. Dies ist beispielsweise bei der Montage von Kfz-Rädern erforderlich.With Help of the measuring device according to the invention It is thus possible, for example, while the assembly line is running, a mass of about 50 kg position accurate dynamic to lead. This is required, for example, in the assembly of motor vehicle wheels.
Erfindungsgemäß ist bzw.
sind somit eine oder mehrere Sensoreinrichtungen zwischen zwei Halteelementen
angeordnet. Jeweils ein Halteelement ist mit den ersten Trägerkörpern bzw.
den zweiten Trägerkörpern der
Sensoreinrichtung verbunden. Hierbei handelt es sich insbesondere
um eine feste Verbindung. Eine Relativbewegung der beiden Halteelemente
führt somit
zu einer Relativbewegung der beiden Trägerkörper, die sodann innerhalb
der Sensoreinrichtung bzw. der Sensoreinrichtungen gemessen werden
kann. Innerhalb der Sensoreinrichtung, in der üblicherweise Rückstellelemente
angeordnet sind, müssen
keine Rückstellelemente
vorgesehen sein. Es ist möglich,
die Rückstellung
ausschließlich durch
die außerhalb
der Sensoreinrichtung vorgesehenen Feder- und/oder Dämpfungselemente
zu gewährleisten.
Um bekannte Sensoreinrichtungen verwenden zu können und einen Umbau dieser
Sensoreinrichtungen zu vermeiden, können diese jedoch auch interne
Rückstellelemente
aufweisen, wie es beispielsweise bei den in
Vorzugsweise sind die Feder- und/oder Dämpfungselemente in einem Abstand zueinander angeordnet und einzeln oder in Gruppen mit den Halteelementen verbunden. Hierdurch ist ein einfaches Auswechseln einzelner Feder- und/oder Dämpfungselemente bzw. einzelner Gruppen möglich. Hierzu weisen die Halteelemente vorzugsweise eine Vielzahl von Befestigungseinrichtungen auf. Um die Anzahl und die Lage der Feder- und/oder Dämpfungselemente variieren zu können, ist vorzugsweise eine Vielzahl derartiger Befestigungseinrichtungen vorgesehen. Hierbei sind die Befestigungseinrichtungen vorzugsweise symmetrisch, insbesondere auf einer Kreislinie in konstantem Abstand zueinander, vorgesehen. Bei den Befestigungseinrichtungen kann es sich um beispielsweise mit einem Gewinde versehene Bohrungen handeln, in die die Feder- und/oder Dämpfungselemente eingeschraubt werden können.Preferably are the spring and / or damping elements arranged at a distance to each other and individually or in groups connected to the holding elements. This is a simple replacement individual spring and / or damping elements or individual groups possible. For this purpose, the retaining elements preferably have a plurality of fastening devices on. To vary the number and location of the spring and / or damping elements to be able to is preferably a plurality of such fasteners intended. Here, the fastening means are preferably symmetrical, in particular on a circular line at a constant distance to each other, provided. The fasteners may be for example, to drill threaded bores, in the spring and / or damping elements can be screwed.
Besonders bevorzugt ist es, zumindest teilweise Feder- und/oder Dämpfungselemente vorzusehen, deren Feder- bzw. Dämpfungscharakteristik einstellbar ist. Dies kann beispielsweise durch Spannhülsen, auswechselbare Zwischenelemente etc. erfolgen.Especially it is preferred at least partially spring and / or damping elements to provide, whose spring or damping characteristics adjustable is. This can, for example, by clamping sleeves, interchangeable intermediate elements, etc. respectively.
Als Feder- und/oder Dämpfungselemente sind beispielsweise Metallfedern, Elastomerfedern und dgl. vorgesehen. Bevorzugt ist eine Kombination von Feder- und/oder Dämpfungselementen aus einem elastomeren Material sowie Metallfedern. Hierdurch ist es vorzugsweise möglich, das Auftreten von Zugspannungen in den elastomeren Elementen zu vermeiden oder zumindest stark zu reduzieren. Dies ist beispielsweise durch Vorspannen von Federelementen aus Metall möglich. Das Auftreten von Zugbelastungen in elastomeren Körpern kann zur Beschädigung dieser Körper führen, da Zugkräfte von elastomeren Werkstoffen nur schlecht aufgenommen werden können.When Spring and / or damping elements are For example, metal springs, elastomer springs and the like. Provided. Preferred is a combination of spring and / or damping elements made of an elastomeric material and metal springs. This is it is preferably possible to avoid the occurrence of tensile stresses in the elastomeric elements or at least greatly reduce. This is for example through Preloading spring elements made of metal possible. The occurrence of tensile loads in elastomeric bodies can damage this body to lead, because tensile forces Of elastomeric materials are poorly absorbed.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind zwischen den beiden Halteelementen mehrere Sensoreinrichtungen angeordnet. Vorzugsweise sind die einzelnen Sensoreinrichtungen mit den Halteelementen mechanisch verbunden, wobei es sich vorzugsweise um eine lösbare Verbindung handelt. Hierdurch ist es möglich, die Anzahl der vorgesehenen Sensoreinrichtungen zu variieren.In a further preferred embodiment are between the two holding elements more sensor devices arranged. Preferably, the individual sensor devices mechanically connected to the holding elements, which is preferably a detachable one Connection is. This makes it possible to set the number of provided To vary sensor devices.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Messeinrichtung eine Überlast-Schutzeinrichtung auf. Hierdurch ist ein Beschädigen der zwischen den Halteelementen vorgesehenen Sensoreinrichtungen vermieden. Die Überlast-Schutzeinrichtung weist vorzugsweise eine Anschlageinrichtung auf. Durch die Anschlageinrichtung ist die Relativbewegung der beiden Halteelemente zueinander begrenzt. Vorzugsweise weist die Anschlageinrichtung ein Anschlagelement, wie einen Vorsprung oder einen Ansatz auf, der mit einem der beiden Halteelemente verbunden ist. Das Anschlagelement wirkt erfindungsgemäß als Begrenzung der Relativbewegung zwischen den beiden Halteelementen. Vorzugsweise wirkt das Anschlagelement mit einem Begrenzungselement zusammen, das beispielsweise in Form eines weiteren Ansatzes an dem anderen Halteelement angeordnet ist. Hierbei ist es bevorzugt, dass das Begrenzungselement das Anschlagelement teilweise umgibt, beispielsweise an zwei Seiten des Anschlagelements vorgesehen ist. Das Begrenzungselement begrenzt somit die Bewegung in zwei Richtungen. In besonders bevorzugter Ausführungsform weist die Überlast-Schutzeinrichtung zwei Anschlageinrichtungen auf. Durch eine Anschlageinrichtung ist ein Verkippen der beiden Halteelemente zueinander begrenzt. Dies entspricht einer Begrenzung der messbaren Kräfte. Durch die andere Anschlageinrichtung ist ein Verdrehen der beiden Halteelemente zueinander begrenzt. Dies entspricht einer Begrenzung der messbaren Momente.at a particularly preferred embodiment the measuring device has an overload protection device on. This is a damage the sensor devices provided between the holding elements avoided. The overload protection device preferably has a stop device. Through the anchor device the relative movement of the two holding elements is limited to each other. Preferably, the stop device has a stop element, like a head start or an approach that works with either one of them Holding elements is connected. The stop element acts according to the invention as a limitation the relative movement between the two holding elements. Preferably the stop element cooperates with a limiting element, for example in the form of a further approach to the other Holding element is arranged. It is preferred that the Parting element partially surrounds the stop element, for example is provided on two sides of the stop element. The boundary element thus limits the movement in two directions. In particularly preferred embodiment indicates the overload protection device two anchor devices on. By a stop device is a tilting of the two holding elements limited to each other. This corresponds to a limitation of the measurable forces. By the other stop device is a rotation of the two holding elements limited to each other. This corresponds to a limitation of the measurable moments.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.following the invention will be described with reference to a preferred embodiment explained in more detail in the accompanying drawings.
Es zeigen:It demonstrate:
Ein
opto-elektronischer Kraft-Momenten-Sensor, der stark vereinfacht
in den Prinzipsskizzen der
Zur
Messung von Kräften
und Momenten sind die Sendeeinrichtungen
Von
dem Detektor
Zwischen
benachbarten Messeinheiten
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Messeinrichtung
(
Der
Kraft-Momenten-Sensor
Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die beiden Halteelemente
An
jedem äußeren Ende
eines Arms
Vorzugsweise
ist das Halteelement
Vorzugsweise
ist eine weitere Überlast-Schutzvorrichtung
Anstelle
von sternförmigen
Halteelementen
Aus
Claims (9)
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DE200610034481 DE102006034481B4 (en) | 2006-07-26 | 2006-07-26 | measuring device |
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- 2006-07-26 DE DE200610034481 patent/DE102006034481B4/en not_active Expired - Fee Related
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Bergmann-Schaefer: Lehrbuch der Experimental- physik, Bd. I. Mechanik, Akustik, Wärme. 9. ver- besserte Aufl. Walter de Gruyter, Berlin, 1975, S. 189 |
Bergmann-Schaefer: Lehrbuch der Experimentalphysik, Bd. I. Mechanik, Akustik, Wärme. 9. verbesserte Aufl. Walter de Gruyter, Berlin, 1975, S. 189 * |
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