DE102020128602A1 - Tension shaft transmission and elastic transmission element therefor - Google Patents

Tension shaft transmission and elastic transmission element therefor Download PDF

Info

Publication number
DE102020128602A1
DE102020128602A1 DE102020128602.3A DE102020128602A DE102020128602A1 DE 102020128602 A1 DE102020128602 A1 DE 102020128602A1 DE 102020128602 A DE102020128602 A DE 102020128602A DE 102020128602 A1 DE102020128602 A1 DE 102020128602A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
transmission element
elastic transmission
strain
elastic
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102020128602.3A
Other languages
German (de)
Inventor
Jens Heim
Stefan Glück
Frank Benkert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to DE102020128602.3A priority Critical patent/DE102020128602A1/en
Publication of DE102020128602A1 publication Critical patent/DE102020128602A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H49/00Other gearings
    • F16H49/001Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/04Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands
    • G01L5/10Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands using electrical means
    • G01L5/101Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands using electrical means using sensors inserted into the flexible member
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H49/00Other gearings
    • F16H49/001Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions
    • F16H2049/003Features of the flexsplines therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Retarders (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst ein elastisches Übertragungselement eines Spannungswellengetriebes. Derartige Spannungswellengetriebe werden auch als Harmonic Drive, Wellgetriebe, Gleitkeilgetriebe oder Strain Wave Gear bezeichnet. Das elastische Übertragungselement wird auch als Flexspline bezeichnet. Das elastische Übertragungselement weist mindestens einen Dehnungsmesssensor, beispielsweise in Form eines Dehnungsmessstreifens zur Messung einer mechanischen Spannung des elastischen Übertragungselementes auf. Im Weiteren betrifft die Erfindung ein Spannungswellengetriebe.The present invention initially relates to an elastic transmission element of a stress wave transmission. Stress wave gears of this type are also referred to as harmonic drives, strain wave gears, sliding wedge gears or strain wave gears. The elastic transmission element is also referred to as a flexspline. The elastic transmission element has at least one strain gauge sensor, for example in the form of a strain gauge for measuring a mechanical stress of the elastic transmission element. Furthermore, the invention relates to a tension shaft transmission.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst ein elastisches Übertragungselement eines Spannungswellengetriebes. Derartige Spannungswellengetriebe werden auch als Harmonic Drive, Wellgetriebe, Gleitkeilgetriebe oder Strain Wave Gear bezeichnet. Das elastische Übertragungselement wird auch als Flexspline bezeichnet. Das elastische Übertragungselement weist mindestens einen Dehnungsmesssensor, beispielsweise in Form eines Dehnungsmessstreifens zur Messung einer mechanischen Spannung des elastischen Übertragungselementes auf. Im Weiteren betrifft die Erfindung ein Spannungswellengetriebe.The present invention initially relates to an elastic transmission element of a stress wave transmission. Stress wave gears of this type are also referred to as harmonic drives, strain wave gears, sliding wedge gears or strain wave gears. The elastic transmission element is also referred to as a flexspline. The elastic transmission element has at least one strain gauge sensor, for example in the form of a strain gauge for measuring a mechanical stress of the elastic transmission element. Furthermore, the invention relates to a tension shaft transmission.

In dem Artikel von Hashimoto, M. et al.: „A joint torque sensing technique for robots with harmonic drives“ in Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and Automation, Ausgabe 2, Seiten 1034-1039, April 1991 ist ein Verfahren zum Messen eines Drehmomentes in einem Spannungswellengetriebe beschrieben. Zur Messung dienen Dehnungsmessstreifen, welche auf einem elastischen Übertragungselement des Spannungswellengetriebes angeordnet sind.In the article by Hashimoto, M. et al.: "A joint torque sensing technique for robots with harmonic drives" in Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and Automation, Volume 2, pages 1034-1039, April 1991 is a method for measuring of a torque in a tension shaft transmission. Strain gauges, which are arranged on an elastic transmission element of the stress wave drive, are used for the measurement.

Der Artikel von Taghirad, Hamid D. et al.: „Intelligent built-in torque sensor for harmonic drive systems“ in Proceedings of IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference Sensing, Processing, Networking, Mai 1997, und die Dissertation von Taghirad, Hamid D.: „Robust torque control of harmonic drive systems“, Department of Electrical Engineering. McGill University, Montreal, 1997, zeigen einen Drehmomentsensor zur Messung eines Drehmomentes in einem Spannungswellengetriebe. Es wird ein Kalman-Filter angewendet, um hochfrequente Messsignalanteile zu eliminieren.The article by Taghirad, Hamid D. et al.: "Intelligent built-in torque sensor for harmonic drive systems" in Proceedings of IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference Sensing, Processing, Networking, May 1997 and the dissertation by Taghirad, Hamid D .: "Robust torque control of harmonic drive systems", Department of Electrical Engineering. McGill University, Montreal, 1997, show a torque sensor for measuring a torque in a stress wave transmission. A Kalman filter is used to eliminate high-frequency measurement signal components.

Die DE 10 2004 041 394 A1 zeigt eine Wellengetriebevorrichtung mit einem Drehmomentdetektionsmechanismus, welcher auf einem flexiblen Außenzahnrad mehrere Dehnungsmesser mit Widerstandsdrahtbereichen umfasst, die über Leitungsdrähte elektrisch angeschlossen sind.the DE 10 2004 041 394 A1 shows a wave gear device with a torque detection mechanism including a plurality of strain gauges with resistance wire portions on a flexible external gear, which are electrically connected via lead wires.

Die JP 2000320622 A zeigt ein Wellengetriebe mit einem Drehmomentsensormechanismus, welcher an einem flexiblen Außenzahnrad einen Dehnungsmessstreifen umfasst, der über Leitungsdrähte elektrisch angeschlossen ist.the JP 2000320622 A shows a shaft drive with a torque sensing mechanism that includes a strain gauge on a flexible external gear that is electrically connected via lead wires.

Die US 2004/0079174 A1 lehrt eine Drehmomentdetektionsvorrichtung für ein Wellengetriebe mit einer Dehnungsmesseinheit, welche ein Dehnungsmesseinrichtungsmuster aufweist. Das Dehnungsmesseinrichtungsmuster umfasst kreisbogenförmige Detektionssegmente A und B sowie drei Anschlussbereiche für eine externe Verdrahtung, von denen der eine zwischen den Detektionssegmenten ausgebildet ist und die anderen an den entgegengesetzten Enden derselben ausgebildet sind.the U.S. 2004/0079174 A1 teaches a torque detection device for a shaft transmission with a strain gauge unit having a strain gauge pattern. The strain gauge pattern includes circular-arc-shaped detection segments A and B, and three terminal portions for external wiring, one of which is formed between the detection segments and the others of which are formed at the opposite ends thereof.

Die JP 2016-045055 A zeigt die Verwendung einer Wheatstoneschen Messbrücke mit einem Dehnungsmesstreifen auf einer rotierenden Welle eines Wellgetriebes.the JP 2016-045055 A shows the use of a Wheatstone bridge with a strain gauge on a rotating shaft of a harmonic drive.

Aus der US 6,840,118 B2 ist ein Drehmoment-Messverfahren zum Messen eines in einer Wellengetriebevorrichtung übertragenen Drehmomentes bekannt. In der Wellengetriebevorrichtung steht ein flexibles, kreisförmiges Außenverzahnungsrad teilweise im Eingriff mit einem starren Innenverzahnungsrad. Auf der Oberfläche des flexiblen Außenverzahnungsrades sind mehrere Sätze von Dehnungsfühlern befestigt.From the U.S. 6,840,118 B2 a torque measuring method for measuring a torque transmitted in a wave gear device is known. In the wave gear device, a flexible circular external gear partially meshes with a rigid internal gear. Multiple sets of strain gauges are attached to the surface of the flexible external gear.

Die CN 105698992 A betrifft ein hochgenaues Wellgetriebe mit einem eingebauten Drehmomentsensor. Der Drehmomentsensor umfasst u. a. eine Wheatstonesche Halbbrücke.the CN 105698992A relates to a high-precision harmonic drive with a built-in torque sensor. The torque sensor includes, among other things, a Wheatstone half-bridge.

Die RU 2 615 719 C1 lehrt ein Wellgetriebe, welches zur Messung eines Drehmomentes ausgebildet ist.the RU 2 615 719 C1 teaches a harmonic drive which is designed to measure a torque.

Die WO 2010/142318 A1 zeigt ein Gerät zur Messung eines Drehmomentes in einem Wellgetriebe. Das Gerät umfasst mindestens einen Sensor zur Messung von Kräften zwischen einem Außenring mit Innenverzahnung und einem Gehäuse.the WO 2010/142318 A1 shows a device for measuring a torque in a harmonic drive. The device includes at least one sensor for measuring forces between an outer ring with internal teeth and a housing.

In der JP 6320885 B2 ist ein Drehmomentdetektionselement beschrieben, welches mehrere Dehnungsmessstreifen umfasst, die eine Wheatstonsche Brücke bilden. Die Dehnungsmessstreifen sind in Form eines musterartigen metallischen Filmes auf einer Oberfläche einer flexiblen folienartigen Isolierung angeordnet.In the JP 6320885 B2 describes a torque detection element comprising a plurality of strain gauges forming a Wheatstone bridge. The strain gauges are arranged in the form of a patterned metallic film on a surface of flexible sheet-like insulation.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, die Messung einer mechanischen Beanspruchung, insbesondere einer durch ein Drehmoment erzeugten Scherdehnung in einem Spannungswellengetriebe, genauer und sicherer vornehmen zu können. Dabei soll die möglichst bauraum-neutral umgesetzt werden.Based on the prior art, the object of the present invention is to be able to measure a mechanical stress, in particular a shearing strain generated by a torque, in a stress wave drive more accurately and reliably. This should be implemented as space-neutrally as possible.

Die genannte Aufgabe wird gelöst durch ein elastisches Übertragungselement gemäß dem beigefügten Anspruch 1. Die genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Spannungswellengetriebe gemäß dem beigefügten nebengeordneten Anspruch 9.Said object is achieved by an elastic transmission element according to appended claim 1. Said object is further solved by a stress wave transmission according to appended independent claim 9.

Kerngedanke der Erfindung ist dabei, das elastische Übertragungselement als Sensorelement für die Drehmomentmessung zu verwenden und diese dadurch möglichst bauraum-neutral umzusetzen. Dabei werden ein oder mehrere Dehnungssensoren, beispielsweise in Form von Dehnmessstreifen eingesetzt, um die Scherdehnungen zu erfassen, die durch das Drehmoment erzeugt werden. Die Dehnungssensoren können als Einzel-Elemente ausgewertet werden, beispielsweise im Sinne einer Viertelbrücke, oder als Sensorpaar im Sinne einer Halbbrücke oder vier oder mehr Einzel-Elemente im Sinne einer Vollbrücke.The core idea of the invention is the elastic transmission element as a sensor element to be used for torque measurement and to implement this as space-neutrally as possible. In this case, one or more strain sensors, for example in the form of strain gauges, are used in order to record the shear strains that are generated by the torque. The strain sensors can be evaluated as individual elements, for example in the sense of a quarter bridge, or as a pair of sensors in the sense of a half bridge, or four or more individual elements in the sense of a full bridge.

Das erfindungsgemäße elastische Übertragungselement kann eine drehmomentübertragende Komponente eines Spannungswellengetriebes bilden. Ein solches Spannungswellengetriebe kann auch als Harmonic Drive, Wellgetriebe, Gleitkeilgetriebe oder Strain Wave Gear bezeichnet werden. Das elastische Übertragungselement kann auch als Flexspline bezeichnet. Das elastische Übertragungselement ist dabei bevorzugt zur Ableitung eines vom Spannungswellengetriebe zu übertragenden Drehmomentes ausgebildet.The elastic transmission element according to the invention can form a torque-transmitting component of a stress wave transmission. Such a stress wave gear can also be referred to as a harmonic drive, strain wave gear, sliding wedge gear or strain wave gear. The elastic transmission element can also be referred to as a flexspline. The elastic transmission element is preferably designed to derive a torque to be transmitted by the tension shaft transmission.

Das elastische Übertragungselement weist dabei vorzugsweise eine Außenverzahnung auf, die dazu ausgebildet ist, in eine Innenverzahnung eines starren Außenringes des Spannungswellengetriebes einzugreifen. Die Außenverzahnung und die Innenverzahnung weisen eine Differenz ihrer Zähnezahlen auf, die bevorzugt zwei beträgt.The elastic transmission element preferably has an external toothing which is designed to engage in an internal toothing of a rigid outer ring of the tension shaft transmission. The external toothing and the internal toothing have a difference in the number of teeth, which is preferably two.

Auf dem elastischen Übertragungselement ist mindestens ein Dehnungsmess-Sensor angeordnet, der zur Messung einer mechanischen Spannung des elastischen Übertragungselementes dient. Der mindestens eine Dehnungsmess-Sensor wird bevorzugt durch einen Dehnungsmessstreifen gebildet und dient bevorzugt zur Messung einer Scherdehnung, die durch das Drehmoment erzeugt wird.At least one strain gauge sensor is arranged on the elastic transmission element, which serves to measure a mechanical stress of the elastic transmission element. The at least one strain gauge sensor is preferably formed by a strain gauge and is preferably used to measure a shear strain that is generated by the torque.

Erfindungsgemäß ist der mindestens eine Dehnungsmesssensor sowie alle weiteren Dehnungsmesssensoren an dem zylinderförmigen Teil und/oder an dem Flanschbereich des elastischen Übertragungselements angebracht.According to the invention, the at least one strain gauge sensor and all other strain gauge sensors are attached to the cylindrical part and/or to the flange area of the elastic transmission element.

Die erfindungsgemäßen Dehnungsmesssensoren können an dem elastischen Übertragungselement innenliegend oder außenliegend angebracht sein.The strain measurement sensors according to the invention can be attached to the inside or outside of the elastic transmission element.

In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich der mindestens eine Dehnungssensor über mindestens einen Teil einer zur Achse des elastischen Übertragungselements konzentrisch verlaufenden KreislinieIn a preferred embodiment, the at least one strain sensor extends over at least part of a circular line running concentrically to the axis of the elastic transmission element

Die Dehnungssensoren können so gestaltet sein, dass sie nur einen Teil des Umfangs des elastischen Übertragungselements abdecken. Dabei kann ein Dehnungssensor über 90° der Kreislinie integriert sein. Die Dehnungssensoren können auch so ausgeführt sein, dass sie 180° oder 360° des Umfangs oder jeden anderen Winkelbereich des elastischen Übertragungselements abdecken.The strain sensors can be designed in such a way that they only cover part of the circumference of the elastic transmission element. A strain sensor can be integrated over 90° of the circular line. The strain sensors can also be designed in such a way that they cover 180° or 360° of the circumference or any other angular range of the elastic transmission element.

Ebenso können diese Ausführungen kombiniert werden oder Mehrfach-Anordnungen der drei zuvor genannten Varianten gewählt werden. Die Sensoren können z.B. auf mehreren konzentrisch angeordneten Kreislinien liegen, oder zwei 45° abdeckende Sensoren und zwei 90° abdeckende Sensoren können auf derselben Kreislinie liegen. Likewise, these versions can be combined or multiple arrangements of the three variants mentioned above can be selected. For example, the sensors can lie on several concentrically arranged circles, or two sensors covering 45° and two sensors covering 90° can lie on the same circle.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Signal jedes der Dehnungssensoren einzeln als eine Sensor-Einheit ausgewertet.In a preferred embodiment, the signal from each of the strain sensors is evaluated individually as a sensor unit.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform die Signale der Dehnungssensoren paarweise als eine Sensor-Einheit ausgewertet.In a further preferred embodiment, the signals from the strain sensors are evaluated in pairs as a sensor unit.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Signale der Dehnungssensoren in Gruppen von vier oder mehr als jeweils eine Sensor-Einheit ausgewertet.In a further preferred embodiment, the signals from the strain sensors are evaluated in groups of four or more than one sensor unit each.

Derartige Sensor-Einheiten können dergestalt angeordnet werden, dass drei Sensor-Einheiten um 120° versetzt um einen Mittelpunkt auf dem elastischen Übertragungselement angeordnet sind. Damit lässt sich die Position des Wellgenerators und das wirkende Drehmoment mittels der trigonometrischen Additionstheoreme rekonstruieren.Such sensor units can be arranged in such a way that three sensor units are arranged offset by 120° around a center point on the elastic transmission element. This allows the position of the wave generator and the effective torque to be reconstructed using the trigonometric addition theorems.

Alternativ können derartige Sensor-Einheiten dergestalt angeordnet werden, dass vier Sensor-Einheiten um einen Mittelpunkt auf dem elastischen Übertragungselement angeordnet sind. Damit lässt sich die Position des Wellgenerators und das wirkende Drehmoment mittels der trigonometrischen Additionstheoreme rekonstruieren, und es ist redundante Information verfügbar.Alternatively, such sensor units can be arranged in such a way that four sensor units are arranged around a center point on the elastic transmission element. This allows the position of the wave generator and the effective torque to be reconstructed using the trigonometric addition theorems, and redundant information is available.

Zwei oder mehr Dehnungssensoren, die im Sinne einer Halb- oder Vollbrücke verschaltet werden, können auf Kreislinien mit unterschiedlichen Radien bezogen auf die Achse des elastischen Übertragungselements angebracht werden.Two or more strain sensors, which are connected in the sense of a half or full bridge, can be attached to circular lines with different radii in relation to the axis of the elastic transmission element.

Zwei oder mehr Dehnungssensoren, die im Sinne einer Halb- oder Vollbrücke verschaltet werden, können auf Kreislinien mit gleichen Radien bezogen auf die Achse des elastischen Übertragungselements angebracht werden.Two or more strain sensors, which are connected in the sense of a half or full bridge, can be attached to circular lines with the same radii in relation to the axis of the elastic transmission element.

Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen elastischen Übertragungselementes ist der mindestens eine Dehnungsmessstreifen über elektrische Verbindungen mit einer Messsignalverarbeitungseinheit des Drehmomentsensors verbunden. Die Messsignalverarbeitungseinheit umfasst bevorzugt Messsignalverstärker, Messsignaladditionseinheiten, Messsignalinverter, analoge Filter, digitale Filter, AD-Wandler, einen Mikroprozessor und Datenspeicher.In preferred embodiments of the elastic transmission element according to the invention, the at least one strain gauge is fen connected via electrical connections to a measurement signal processing unit of the torque sensor. The measurement signal processing unit preferably includes measurement signal amplifiers, measurement signal addition units, measurement signal inverters, analog filters, digital filters, AD converters, a microprocessor and data memory.

Das erfindungsgemäße elastische Übertragungselement weist bevorzugt einen büchsenförmigen Abschnitt in Form einer Hülse auf, auf welchem die Außenverzahnung ausgebildet ist. Der büchsenförmige Abschnitt besteht aus einem Metall, welches die metallische Oberfläche des elastischen Übertragungselementes bildet. Auf dem büchsenförmigen Abschnitt und/oder auf dem flanschförmigen Abschnitt ist bevorzugt der mindestens eine Dehnungssensor angeordnet. Das erfindungsgemäße elastische Übertragungselement weist bevorzugt die Form eines Napfes auf, welche auch als Cup-Form bezeichnet wird.The elastic transmission element according to the invention preferably has a bush-shaped section in the form of a sleeve, on which the external toothing is formed. The sleeve-shaped section consists of a metal which forms the metallic surface of the elastic transmission element. The at least one strain sensor is preferably arranged on the sleeve-shaped section and/or on the flange-shaped section. The elastic transmission element according to the invention preferably has the shape of a bowl, which is also referred to as a cup shape.

Das elastische Übertragungselement umfasst bevorzugt weiterhin einen sich in axialer Richtung an den büchsenförmigen Abschnitt anschließenden kreisring- bzw. scheibenförmigen Abschnitt. Der kreisringförmige Abschnitt weist bevorzugt die Form eines Kragens oder eines Flansches auf. Entsprechend weist das elastische Übertragungselement die Form einer Kragenhülse auf. Der kreisringförmige Abschnitt dient dazu, eine Welle an das Übertragungselement zu koppeln, um ein Drehmoment auf die Welle zu übertragen. Der büchsenförmige Abschnitt und der kreisring- bzw. scheibenförmige Abschnitt weisen eine gemeinsame Achse auf.The elastic transmission element preferably also comprises a circular ring-shaped or disk-shaped section adjoining the bush-shaped section in the axial direction. The annular section preferably has the shape of a collar or a flange. Correspondingly, the elastic transmission element has the form of a collar sleeve. The annular section serves to couple a shaft to the transmission element in order to transmit torque to the shaft. The sleeve-shaped section and the annular or disk-shaped section have a common axis.

Das erfindungsgemäße elastische Übertragungselement weist bevorzugt die Form eines Zylinderhutes auf, welche auch als Silk-Hat-Form bezeichnet wird. Diese Ausführungsform ist geeignet, eine größere Hohlwelle an das Übertragungselement zu koppeln, um ein Drehmoment auf die Hohlwelle zu übertragen. Die Hohlwelle bildet bevorzugt eine Komponente eines Roboters.The elastic transmission element according to the invention preferably has the shape of a top hat, which is also referred to as a silk hat shape. This embodiment is suitable for coupling a larger hollow shaft to the transmission element in order to transmit torque to the hollow shaft. The hollow shaft preferably forms a component of a robot.

Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen elastischen Übertragungselementes bilden mehreren Dehnungsmessstreifen eine Wheatstonesche Brücke.In preferred embodiments of the elastic transmission element according to the invention, several strain gauges form a Wheatstone bridge.

Das erfindungsgemäße Spannungswellengetriebe weist einen Wellengenerator auf, welcher eine nicht-kreisförmige Scheibe und bevorzugt einen verformbarem Laufring umfasst. Die nicht-kreisförmige Scheibe weist einen nicht-kreisförmigen Querschnitt auf. Die nicht-kreisförmige Scheibe weist bevorzugt einen elliptischen, ovalen oder Resal-kurvenförmigen Querschnitt auf. Die nicht-kreisförmige Scheibe besteht bevorzugt aus einem Stahl und bildet bevorzugt einen Antrieb des Spannungswellengetriebes. Das Spannungswellengetriebe umfasst weiterhin einen starren Außenring mit einer Innenverzahnung. Der Außenring ist bevorzugt hohlzylindrisch ausgebildet und wird auch als Circular Spline bezeichnet. Das Spannungswellengetriebe umfasst zudem das erfindungsgemäße elastische Übertragungselement. Zwischen der nicht-kreisförmigen Scheibe und dem elastischen Übertragungselement befinden sich bevorzugt Wälzkörper eines Wellgeneratorlagers.The stress wave transmission according to the invention has a wave generator which comprises a non-circular disk and preferably a deformable race. The non-circular disc has a non-circular cross-section. The non-circular disc preferably has an elliptical, oval, or resal-curved cross-section. The non-circular disk is preferably made of a steel and preferably forms a drive of the stress wave gear. The strain wave gear further includes a rigid outer ring with an internal toothing. The outer ring is preferably designed as a hollow cylinder and is also referred to as a circular spline. The stress wave transmission also includes the elastic transmission element according to the invention. Rolling bodies of a wave generator bearing are preferably located between the non-circular disk and the elastic transmission element.

Das Spannungswellengetriebe umfasst bevorzugt eine der beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen elastischen Übertragungselementes. Im Übrigen weist das Spannungswellengetriebe bevorzugt auch solche Merkmale auf, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Übertragungselement beschrieben sind.The stress wave transmission preferably comprises one of the described preferred embodiments of the elastic transmission element according to the invention. In addition, the tension shaft transmission preferably also has features that are described in connection with the transmission element according to the invention.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102004041394 A1 [0004]DE 102004041394 A1 [0004]
  • JP 2000320622 A [0005]JP2000320622A [0005]
  • US 2004/0079174 A1 [0006]US 2004/0079174 A1 [0006]
  • JP 2016045055 A [0007]JP 2016045055 A [0007]
  • US 6840118 B2 [0008]US 6840118 B2 [0008]
  • CN 105698992 A [0009]CN 105698992A [0009]
  • RU 2615719 C1 [0010]RU 2615719 C1 [0010]
  • WO 2010/142318 A1 [0011]WO 2010/142318 A1 [0011]
  • JP 6320885 B2 [0012]JP 6320885 B2 [0012]

Claims (10)

Elastisches Übertragungselement eines Spannungswellengetriebes, umfassend einen zylinderförmigen Teil und einen Flanschbereich, wobei auf dem elastischen Übertragungselement mindestens ein Dehnungssensor angeordnet ist, der zur Messung einer Scherdehnung ausgebildet ist, die durch das Drehmoment erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Dehnungssensor an dem zylinderförmigen Teil oder am Flanschbereich des elastischen Übertragungselements angebracht ist.Elastic transmission element of a stress wave transmission, comprising a cylindrical part and a flange area, at least one strain sensor being arranged on the elastic transmission element, which is designed to measure a shearing strain generated by the torque, characterized in that the at least one strain sensor on the cylindrical Part or attached to the flange of the elastic transmission element. Elastisches Übertragungselement eines Spannungswellengetriebes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Dehnungssensor innenliegend oder außenliegend angebracht ist.Elastic transmission element of a stress shaft transmission claim 1 , characterized in that the at least one strain sensor is mounted on the inside or outside. Elastisches Übertragungselement eines Spannungswellengetriebes nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Dehnungssensor durch einen Dehnungsmessstreifen gebildet ist.Elastic transmission element of a stress shaft transmission claim 1 or 2 , characterized in that the at least one strain sensor is formed by a strain gauge. Elastisches Übertragungselement eines Spannungswellengetriebes nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der mindestens eine Dehnungssensor über mindestens einen Teil einer zur Achse des elastischen Übertragungselements konzentrisch verlaufenden Kreislinie erstreckt.Elastic transmission element of a tension shaft transmission according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the at least one strain sensor extends over at least part of a circular line running concentrically to the axis of the elastic transmission element. Elastisches Übertragungselement eines Spannungswellengetriebes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal jedes der Dehnungssensoren einzeln als eine Sensor-Einheit ausgewertet wird.Elastic transmission element of a tension shaft transmission according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the signal of each of the strain sensors is evaluated individually as a sensor unit. Elastisches Übertragungselement eines Spannungswellengetriebes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale der Dehnungssensoren paarweise als eine Sensor-Einheit ausgewertet werden.Elastic transmission element of a tension shaft transmission according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the signals of the strain sensors are evaluated in pairs as a sensor unit. Elastisches Übertragungselement eines Spannungswellengetriebes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale der Dehnungssensoren in Gruppen von vier oder mehr als jeweils eine Sensor-Einheit ausgewertet werden.Elastic transmission element of a tension shaft transmission according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the signals of the strain sensors are evaluated in groups of four or more than one sensor unit each. Elastisches Übertragungselement eines Spannungswellengetriebes nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass drei Sensor-Einheiten um 120° versetzt um einen Mittelpunkt auf dem elastischen Übertragungselement angeordnet sind.Elastic transmission element of a tension shaft transmission according to one of Claims 5 until 7 , characterized in that three sensor units are arranged offset by 120 ° about a center point on the elastic transmission element. Elastisches Übertragungselement eines Spannungswellengetriebes nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vier Sensor-Einheiten um einen Mittelpunkt auf dem elastischen Übertragungselement angeordnet sind.Elastic transmission element of a tension shaft transmission according to one of Claims 5 until 7 , characterized in that four sensor units are arranged around a center point on the elastic transmission element. Spannungswellengetriebe, mit einem eine nicht-kreisförmige Scheibe umfassenden Wellengenerator, einem starren eine Innenverzahnung aufweisenden Außenring und einem elastischen Übertragungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9.Stress wave drive, with a wave generator comprising a non-circular disk, a rigid outer ring having internal teeth and an elastic transmission element according to one of Claims 1 until 9 .
DE102020128602.3A 2020-10-30 2020-10-30 Tension shaft transmission and elastic transmission element therefor Pending DE102020128602A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020128602.3A DE102020128602A1 (en) 2020-10-30 2020-10-30 Tension shaft transmission and elastic transmission element therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020128602.3A DE102020128602A1 (en) 2020-10-30 2020-10-30 Tension shaft transmission and elastic transmission element therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020128602A1 true DE102020128602A1 (en) 2022-05-05

Family

ID=81184542

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020128602.3A Pending DE102020128602A1 (en) 2020-10-30 2020-10-30 Tension shaft transmission and elastic transmission element therefor

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020128602A1 (en)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000320622A (en) 1999-05-12 2000-11-24 Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd Wave motion gear device having torque sensor mechanism
US20040079174A1 (en) 2002-09-17 2004-04-29 Harmonic Drive Systems Inc. Torque detection device for wave gearing
US6840118B2 (en) 2002-05-13 2005-01-11 Harmonic Drive Systems Inc. Wave gear device torque detection method
DE102004041394A1 (en) 2003-08-26 2005-04-14 Harmonic Drive Systems Inc. Wave motion gear apparatus used in wave generation, has distortion gauge with resistance wire section which is adhesively fixed to end face of diaphragm side
WO2010142318A1 (en) 2009-06-08 2010-12-16 Abb Technology Ab A device for measuring torque
JP2016045055A (en) 2014-08-22 2016-04-04 株式会社ロボテック Speed reducer built-in torque detector
CN105698992A (en) 2014-11-26 2016-06-22 中国科学院沈阳自动化研究所 High-precision harmonic wave gear transmission built-in torque sensor and measurement method thereof
RU2615719C1 (en) 2015-12-22 2017-04-07 Акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (АО "Корпорация "МИТ") Loading device
JP6320885B2 (en) 2014-09-18 2018-05-09 株式会社ロボテック Method for manufacturing torsion moment detecting element

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000320622A (en) 1999-05-12 2000-11-24 Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd Wave motion gear device having torque sensor mechanism
US6840118B2 (en) 2002-05-13 2005-01-11 Harmonic Drive Systems Inc. Wave gear device torque detection method
US20040079174A1 (en) 2002-09-17 2004-04-29 Harmonic Drive Systems Inc. Torque detection device for wave gearing
DE102004041394A1 (en) 2003-08-26 2005-04-14 Harmonic Drive Systems Inc. Wave motion gear apparatus used in wave generation, has distortion gauge with resistance wire section which is adhesively fixed to end face of diaphragm side
WO2010142318A1 (en) 2009-06-08 2010-12-16 Abb Technology Ab A device for measuring torque
JP2016045055A (en) 2014-08-22 2016-04-04 株式会社ロボテック Speed reducer built-in torque detector
JP6320885B2 (en) 2014-09-18 2018-05-09 株式会社ロボテック Method for manufacturing torsion moment detecting element
CN105698992A (en) 2014-11-26 2016-06-22 中国科学院沈阳自动化研究所 High-precision harmonic wave gear transmission built-in torque sensor and measurement method thereof
RU2615719C1 (en) 2015-12-22 2017-04-07 Акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (АО "Корпорация "МИТ") Loading device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018125079B4 (en) Voltage shaft gear and transmission element therefor as well as robot arm and method for measuring a torque
DE102018125078A1 (en) Tension shaft gear and elastic transmission element therefor, as well as a robot arm and method for arranging a strain gauge
EP1081454B1 (en) Inductive position sensor
EP0210523B1 (en) Device for measuring pressure, normal force and bending on canalisations
EP1590643B1 (en) Meter bearing comprising an integrated data detection and processing system
DE102016010551B3 (en) Torque sensor with radial elastic torque transmission
EP3149439B1 (en) Torque sensor and method for detecting torques occurring on or in a joint of an articulated arm robot
DE19936293A1 (en) Torque sensor
EP3250896B1 (en) Sensor arrangement for indirect detection of a torque of a rotatably mounted shaft
DE102018130970A1 (en) Tension shaft gear and robot arm
DE10017572A1 (en) Rolling bearings with remote-sensing registration units
EP3507582B1 (en) Torque sensor with seal membrane
EP0848679B1 (en) Steering valve
DE10342479B4 (en) Torque detection device for shaft gear
WO2021148068A1 (en) Method for checking an assembly of at least three strain gauges and strain wave gearing
DE4009286C2 (en) Arrangement for measuring the torsion of a rod-shaped hollow body
DE2939620A1 (en) Vehicle shaft torque measuring arrangement - has inductive pick=up assigned to flanged ring to measure change in axial length
DE102015201607A1 (en) Sensor arrangement for the indirect detection of a torque of a rotatably mounted shaft
DE102018128648A1 (en) Sensor bearing, vehicle with this and method for evaluating measurement data from the sensor bearing
DE102020128602A1 (en) Tension shaft transmission and elastic transmission element therefor
EP2554964B1 (en) Pressure and temperature measuring device
DE102011116561A1 (en) Torque measuring shaft for use in rotary actuators in automotive engines, aircraft- and marine engines, has two axial flanges that are displaceably arranged on rotating axis and torsion body that is arranged between both flanges
DE102004054201A1 (en) Ball bearing has peripheral grooves in outer faces of outer ring, in which sensors, e.g. temperature or rpm sensors, are mounted
DE102017120756A1 (en) Sensor bearing unit with rolling bearing and measuring ring
DE102016222886A1 (en) Bearing arrangement with sensor element