DE202009003540U1

DE202009003540U1 - Force-torque sensor

Info

Publication number: DE202009003540U1
Application number: DE202009003540U
Authority: DE
Original assignee: Schunk GmbH and Co KG
Current assignee: Schunk GmbH and Co KG
Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2009-03-12
Publication date: 2010-07-22
Anticipated expiration: 2019-03-13

Abstract

Kraft-Momenten-Sensor (10, 50, 90) zum Messen von zwischen einem Grundkörper (12) und einem Flanschkörper (14) axial wirkenden Kräften (38) und quer dazu wirkenden Kippmomenten (40), wobei zwischen dem Flanschkörper (14) und dem Grundkörper (12) aufgrund der Kräfte (38) und Kippmomente (40) elastisch verformbare Verformungskörper vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Flanschkörper (14) und dem Grundkörper (12) wenigstens zwei parallel zueinander angeordnete und zueinander beabstandete Verformungskörper (16, 18) vorgesehen sind.Force-moment sensor (10, 50, 90) for measuring between a base body (12) and a flange (14) axially acting forces (38) and acting transversely thereto tilting moments (40), wherein between the flange (14) and the body (12) due to the forces (38) and tilting moments (40) elastically deformable deformation bodies are provided, characterized in that between the flange (14) and the base body (12) at least two mutually parallel and mutually spaced deformation body (16, 18) are provided.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraft-Momenten-Sensor zum Messen von zwischen einem Grundkörper und einem Flanschkörper axial wirkenden Kräften und quer dazu wirkenden Kippmomenten, wobei zwischen dem Flanschkörper und dem Grundkörper aufgrund der Kräfte und Kippmomente elastisch verformbare Verformungskörper vorgesehen sind.The The invention relates to a force-moment sensor for measuring between a main body and a flange axially acting forces and transversely acting tilting moments, wherein between the flange body and the main body due to the forces and tilting moments elastically deformable Deformation bodies are provided.

Derartige Sensoren sind beispielsweise aus der DE 10 2005 005 758 A1 bekannt geworden, wobei dort aus den aus der Verformung der Verformungskörper resultierenden Abstandsänderungen auf die Höhe der wirkenden Kräfte und Momente rückgeschlossen wird. Bei diesen Kraft-Momenten-Sensoren hat sich herausgestellt, dass eine Messung der Kippmomente in unterschiedlichen Richtungen aufgrund der unterschiedlichen Verformungssteifigkeiten des Verformungskörpers, je nach Richtung des Kraftangriffs, zu unterschiedlichen Ergebnissen führt. Ferner hat sich als nachteilig herausgestellt, dass dann, wenn die Verformungskörper relativ starr ausgebildet sind, um vergleichsweise hohe Kippmomente aufnehmen zu können, eine Kraftmessung in axialer Richtung nur sehr begrenzt möglich ist, da bei starr ausgebildeten Verformungskörpern eine axiale Verformung ebenfalls nur bei relativ hohen Axialkräften möglich ist.Such sensors are for example from the DE 10 2005 005 758 A1 become known, where it is deduced from the resulting from the deformation of the deformation body distance changes to the height of the forces and moments acting. In these force-moment sensors, it has been found that a measurement of the tilting moments in different directions due to the different deformation stiffnesses of the deformation body, depending on the direction of the force application, leads to different results. Furthermore, it has proved to be disadvantageous that when the deformation elements are relatively rigid in order to record relatively high tilting moments, a force measurement in the axial direction is only very limited possible, since in rigidly formed deformation bodies axial deformation also only at relatively high Axial forces is possible.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraft-Momenten-Sensor bereitzustellen, welcher hinsichtlich Kippmomenten vergleichsweise steif und hinsichtlich axial wirkenden Kräften vergleichsweise nachgiebig ausgebildet ist.Of the The present invention is based on the object, a force-moment sensor to provide, which in terms of overturning comparatively stiff and comparatively in terms of axially acting forces is designed compliant.

Diese Aufgabe wird mit einem Kraft-Momenten-Sensor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein solcher Kraft-Momenten-Sensor zeichnet sich folglich dadurch aus, dass zwischen dem Flanschkörper und dem Grundkörper wenigstens zwei parallel zueinander angeordnete und zueinander beabstandete Verformungskörper vorgesehen sind. Dies hat den Vorteil, dass die Höhe der aufnehmbaren Kippmomente insbesondere über die Größe des Abstandes der beiden Verformungskörper einstellbar ist. Sind die Verformungskörper vergleichsweise weit voneinander beabstandet, so können vergleichsweise hohe Kippmomente aufgenommen werden. In axialer Richtung wirkende Kräfte bewirken dabei unabhängig vom Abstand der Verformungskörper gleich große Verformungen. Folglich kann über die Wahl des Abstandes die Steifigkeit des Systems hinsichtlich Kippmomenten eingestellt werden. Hinsichtlich axial wirkenden Kräften kann eine Einstellung über die Wahl beziehungsweise über die Nachgiebigkeit der Verformungskörper eingestellt werden. Insgesamt kann dadurch das System hinsichtlich Kippmomenten vergleichsweise steif ausgebildet sein und hinsichtlich axialen Kräften vergleichsweise nachgiebig.These Task is using a force-moment sensor with the characteristics of Patent claim 1 solved. Such a force-moment sensor is therefore characterized by the fact that between the flange body and the body at least two parallel to each other arranged and spaced-apart deformation body are provided. This has the advantage that the height of the Recordable tilting moments, especially on the size adjustable the distance of the two deformation body is. Are the deformation bodies comparatively far apart spaced, so can relatively high tilting moments be recorded. In the axial direction acting forces cause it regardless of the distance of the deformation body equal deformations. Consequently, over the choice of the distance the rigidity of the system with regard to Tilting moments are set. With regard to axially acting forces can be a setting about the election or about the compliance of the deformation body can be adjusted. Overall, this allows the system in terms of tilting moments comparatively be stiff and in terms of axial forces comparatively compliant.

Vorzugsweise sind die Verformungskörper scheibenartig mit einem zentralen Durchbruch ausgebildet, wobei die Verformungskörper im zentralen Bereich am Flanschkörper beziehungsweise am Grundkörper und am radial äußeren Bereich am Grundkörper beziehungsweise am Flanschkörper angeordnet sind. Die Anordnung kann dabei entweder unmittelbar vorgesehen sein oder mittelbar, beispielsweise unter Verwendung von weiteren Bauteilen.Preferably the deformation bodies are disk-like with a central one Breakthrough formed, wherein the deformation body in central region on the flange body or on the main body and at the radially outer region on the base body or are arranged on the flange body. The order can be provided either directly or indirectly, for example, using other components.

Um zu gewährleisten, dass aus unterschiedlichen Richtungen kommende Kippmomente bei gleicher Größe der Kippmomente zu gleichen Auslenkungen der Verformungskörper führen, ist vorteilhaft, wenn die Verformungskörper eine im Wesentlichen auf einer Kreisbahn liegenden Außenkontur aufweisen. Derartige, als Kreisscheiben ausgebildete Verformungskörper sehen vorzugsweise eine konstante Dicke vor und weisen insbesondere wenigstens weitgehend homogene Materialeigenschaften auf.Around to ensure that from different directions upcoming tilting moments with the same magnitude of tilting moments lead to equal deflections of the deformation body, is advantageous if the deformation of a body substantially on have a circular contour lying outer contour. such, see trained as circular disks deformation body preferably a constant thickness and have in particular at least largely homogeneous material properties.

Insbesondere können die Verformungskörper am Grundkörper und/oder am Flanschkörper fest angeordnet sein. Eine solche starre Anbindung der Verformungskörper hat den Vorteil, dass die Kräfte und Kippmomente reproduzierbar aufgenommen werden.Especially can the deformation body on the body and / or fixedly arranged on the flange body. Such rigid connection of the deformation body has the advantage that the forces and overturning moments are recorded reproducibly.

Dabei ist denkbar, dass der Flanschkörper und/oder der Grundkörper Auflageabschnitte zur Auflage von Abschnitten des jeweiligen Verformungskörpers aufweisen, wobei die Verformungskörper mittels Klemmelementen in senkrecht zur Ebene des Verformungskörpers wirkender Richtung am Flanschkörper und/oder am Grundkörper geklemmt angeordnet sind. Als Klemmelemente kommen dabei insbesondere Klemmschrauben und/oder Klemmringe in Betracht.there It is conceivable that the flange body and / or the base body Support sections for supporting portions of the respective deformation body have, wherein the deformation body by means of clamping elements acting perpendicular to the plane of the deformation body Direction on the flange and / or on the body are arranged clamped. As clamping elements come in particular Clamping screws and / or clamping rings into consideration.

Um im radial äußeren Bereich der Verformungskörper zu gewährleisten, dass jeweils zwei benachbarte Verformungskörper parallel zueinander angeordnet sind, ist vorteilhaft, wenn im radial äußeren Bereich der Verformungskörper zwischen zwei benachbarten Verformungskörpern ein Haltering vorgesehen ist. Dieser Haltering kann insbesondere mittels Klemmelementen, wie beispielsweise Klemmschrauben und/oder einem Klemmring, am Flanschkörper und/oder Grundkörper angebracht sein.Around in the radially outer region of the deformation body to ensure that each two adjacent deformation bodies are arranged parallel to each other, is advantageous if in the radially outer Area of the deformation body between two adjacent Deformation bodies a retaining ring is provided. This Retaining ring can in particular by means of clamping elements, such as Clamping screws and / or a clamping ring on the flange body and / or base body attached.

Im zentralen Bereich der Verformungskörper ist vorteilhaft, wenn dort ein Halteteil vorgesehen ist, an dem die Verformungskörper voneinander beabstandet angeordnet sind.in the central region of the deformation body is advantageous if there is provided a holding part to which the deformation body are arranged spaced from each other.

Das Halteteil kann dabei vorzugsweise den jeweiligen zentralen Durchbruch des jeweiligen Verformungskörpers durchgreifen, wobei am Halteteil insbesondere Klemmelemente zur festen Halterung des jeweiligen Verformungskörpers am Halteteil vorgesehen sein können. Um definierte Auflageflächen für die Verformungskörper zu bilden, kann das Halteteil wenigstens einen nach radial außen gerichteten, wenigstens abschnittsweise umlaufenden Bund aufweisen, wobei an dessen axialer Oberseite und/oder Unterseite jeweils ein Verformungskörper angeordnet sein kann. Bei Vorsehen von mehr als zwei Verformungskörpern können am Halteelement auch Halteringe zwischen den Verformungskörpern vorgesehen sein.The holding part can preferably the pass through the respective central opening of the respective deformation body, wherein the holding part in particular clamping elements for fixed support of the respective deformation body may be provided on the holding part. In order to form defined bearing surfaces for the deformation body, the holding part may comprise at least one radially outwardly directed, at least partially circumferential collar, wherein at its axial top and / or bottom each have a deformation body can be arranged. When providing more than two deformation bodies, holding rings can also be provided on the holding element between the deformation bodies.

Dabei bietet sich insbesondere eine geklemmte Befestigung der Verformungskörper am Halteteil an. Dazu können insbesondere Klemmelemente, wie Klemmringe, die beispielsweise über ein Gewinde am Halteteil angeordnet sein können, Verwendung finden.there offers in particular a clamped attachment of the deformation body on the holding part. In particular, clamping elements, as clamping rings, for example, via a thread on Holding part can be arranged, find use.

Je nach Ausführungsform kann das Halteteil entweder am Flanschkörper oder am Grundkörper befestigt sein. Bei einer Befestigung des Halteteils am Grundkörper ist der radial äußere Bereich der Verformungskörper am Flanschteil befestigt. Bei einer Befestigung des Halteteils am Flanschteil ist dann der radial äußere Bereich der Verformungskörper am Grundteil befestigt.ever According to embodiment, the holding part either on the flange body or attached to the body. For a fixation of the holding part on the main body is the radially outer Area of the deformation body attached to the flange. In a mounting of the holding part on the flange is then the radially outer region of the deformation body attached to the base.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Halteteil weder am Grundteil noch am Flanschkörper fest angeordnet ist, sondern dass das Halteteil in einer grundkörperseitigen oder flanschkörperseitigen Führung in axialer Richtung zwischen zwei benachbarten Verformungskörpern wenigstens bedingt beweglich geführt ist. Eine derartige Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Verformungskörper, der zwischen der Führung und dem Grundkörper beziehungsweise Flanschkörper, an dem die Führung angeordnet ist, aufgrund der axialen Führung keine Kippmomente aufnehmen kann. Dieser Verformungskörper dient dann ausschließlich dazu, axiale Kräfte aufzunehmen. Auftretende Kippmomente werden von wenigstens dem einen Verformungskörper aufgenommen, der zwischen dem Flanschkörper beziehungsweise Grundkörper und dem Halteteil vorgesehen ist, da zwischen diesen Bauteilen eine Kippbewegung möglich ist. Durch unterschiedliche Auslegung der jeweiligen Verformungskörper kann dadurch der Sensor in axialer Richtung beispielsweise vergleichsweise sensibel sein und beispielsweise aufgrund einer entsprechend steifen Auslegung des anderen Verformungskörpers vergleichsweise momentensteif ausgebildet sein.A Another embodiment of the invention provides that the Holding part neither on the base nor on the flange solid is arranged, but that the holding part in a body side or flange body side guide in the axial Direction between two adjacent deformation bodies at least is guided conditionally movable. Such an embodiment has the advantage that the deformation body, between the leadership and the basic body respectively Flange body on which the guide is arranged, due to the axial guidance record no tilting moments can. This deformation body is then used exclusively to absorb axial forces. Occurring tilting moments are received by at least the one deformation body, the between the flange body or body and the holding part is provided as between these components Tilting movement is possible. By different interpretation the respective deformation body can thereby the sensor For example, be relatively sensitive in the axial direction and for example due to a suitably rigid design the other deformation body comparatively torque stiff be educated.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Verformungskörper am Grundkörper beziehungsweise Flanschkörper fest und am Flanschkörper beziehungsweise Grundkörper eine Relativbewegung in der Ebene des jeweiligen Verformungskörpers zulassend, lose angeordnet sind. Aufgrund der Realisierung derartiger Loslager kann sich der Verformungskörper den jeweiligen Gegebenheiten anpassen, was mit geringeren Materialbeanspruchungen des Verformungskörpers einhergeht. Dadurch kann insbesondere die Lebensdauer der Verformungskörper, und damit der Sensoren, erhöht werden.A Another preferred embodiment is characterized from that the deformation bodies on the main body or flange fixed and the flange body or basic body a relative movement in the Allowing level of the respective deformation body, loose are arranged. Due to the realization of such movable bearing can the deformation body the respective circumstances adjust what with lower material stresses of the deformation body accompanied. In particular, the service life of the deformation bodies, and thus the sensors are increased.

Zur Realisierung des Loslagers am Flanschkörper und/oder am Grundkörper können in der Ebene des Verformungskörpers liegende Spalte vorgesehen sein, die eine Breite aufweisen, die wenigstens geringfügig größer sind als die Dicke des jeweiligen Verformungskörpers. Der Verformungskörper greift dabei wenigstens abschnittsweise derart in den Spalt ein, dass selbst bei höheren Kippmomenten, sprich bei einer vergleichsweise starken Verformung des jeweiligen Verformungskörpers gewährleistet ist, dass der jeweilige Verformungskörper im Spalt verbleibt.to Realization of the floating bearing on the flange body and / or on Basic body can be in the plane of the deformation body be provided, which have a width, the at least slightly larger than the thickness of the respective deformation body. The deformation body engages at least partially so in the gap, that even at higher overturning moments, say one comparatively strong deformation of the respective deformation body it is ensured that the respective deformation body remains in the gap.

Vorzugsweise sind Abstandssensoren zur Messung von Abstandsänderungen zwischen Grundkörper, Flanschkörper, Verformungskörper und/oder sonstiger am Grundkörper, Flanschkörper oder Verformungskörper angeordneter Bauteile, die aus auf den Grundkörper und/oder Flanschkörper wirkenden Kräften resultieren, vorgesehen, wobei aus den Abstandsänderungen auf die Größe und/oder Richtung der wirkenden Kräfte und/oder Kippmomente rückgeschlossen wird. Selbstverständlich hängen die wirkenden Kräfte und Kippmomente insbesondere von den Materialeigenschaften und dem Verformungsverhalten der Verformungskörper ab. Je nach Art der Verformungskörper, deren Anordnung und insbesondere deren Abstände zueinander, führen gemessene Abstandsänderungen zu unterschiedlichen Kräften und Momenten.Preferably are distance sensors for measuring distance changes between main body, flange body, deformation body and / or other on the body, flanged body or deformation body arranged components, on the Main body and / or flange body acting forces result, provided, from the distance changes on the size and / or direction of the acting Forces and / or overturning moments is inferred. Of course, the acting forces hang and tilting moments in particular of the material properties and the Deformation behavior of the deformation body from. Depending on Type of deformation body, their arrangement and in particular their distances from each other, lead measured distance changes to different forces and moments.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben und erläutert sind.Further Details and advantageous embodiments of the invention are the following description, based on which the in Figures illustrated embodiments of the invention are described and explained in detail.

Es zeigen:It demonstrate:

1 einen ersten Kraft-Momenten-Sensor im nicht belasteten Zustand; 1 a first force-moment sensor in the unloaded state;

2 den Sensor gemäß 1 in axialer Richtung belastet; 2 according to the sensor 1 loaded in the axial direction;

3 den Sensor gemäß 1 mit einem Kippmoment belastet; 3 according to the sensor 1 loaded with a tilting moment;

4 einen zweiten Kraft-Momenten-Sensor im nicht belasteten Zustand; 4 a second force-moment sensor in the unloaded state;

5 den Sensor gemäß 4 in axialer Belastung; 5 according to the sensor 4 in axial load;

6 den Sensor gemäß 4 unter Kippbelastung; 6 according to the sensor 4 under tipping load;

7 einen dritten Kraft-Momenten-Sensor im nicht belasteten Zustand; 7 a third force-moment sensor in the unloaded state;

8 den Sensor gemäß 7 unter axialer Belastung; 8th according to the sensor 7 under axial load;

9 den Sensor gemäß 7 unter Kipp-Momenten-Belastung; und 9 according to the sensor 7 under tilting moment load; and

10 einen Verformungskörper der Sensoren gemäß 1, 4 und 7. 10 a deformation body of the sensors according to 1 . 4 and 7 ,

Der in den 1 bis 3 gezeigte Kraft-Momenten-Sensor 10 umfasst einen Grundkörper 12 sowie einen Flanschkörper 14. Zwischen dem Grundkörper 12 und dem Flanschkörper 14 sind zwei parallel zueinander angeordnete und zueinander beabstandete Verformungskörper 16 und 18 vorgesehen. 10 zeigt eine Einzelteildarstellung eines derartigen Verformungskörpers 16, 18. Die Verformungskörper 16 und 18 sind insgesamt scheibenartig ausgebildet und sehen einen zentralen Durchbruch 20 vor. Im Bereich des zentralen Durchbruchs sind, wie aus den 1 bis 3 deutlich wird, die beiden Verformungskörper 16 und 18 mittels eines Halteteils 22 am Flanschkörper 14 befestigt. Das Halteteil 22 weist dazu einen umlaufenden Bund 24 auf, an dessen axialer Oberseite der Verformungskörper 16 und an dessen axialer Unterseite der Verformungskörper 18 anliegt. Der Verformungskörper 18 ist mittels eines Klemmrings 26, der über ein Gewinde auf das Halteteil 22 aufgeschraubt ist, am Halteteil 24 geklemmt gehalten. Der Verformungskörper 16 ist zwischen der axialen Oberseite des Bundes 24 und eines flanschkörperseitigen Auflageabschnitts 28 geklemmt befestigt. Das Halteteil 22 ragt dabei durch einen flanschkörperseitigen Durchbruch 30 und weist an seinem oberen, freien Ende ein Gewinde auf, auf das ein Klemmring 32 aufgeschraubt ist. Anstatt des Gewindes können auch Schrauben zur Befestigung eingesetzt werden.The in the 1 to 3 shown force-moment sensor 10 includes a main body 12 and a flange body 14 , Between the main body 12 and the flange body 14 are two mutually parallel and spaced-apart deformation body 16 and 18 intended. 10 shows an exploded view of such a deformation body 16 . 18 , The deformation bodies 16 and 18 are designed as a whole disk-like and see a central breakthrough 20 in front. In the area of the central breakthrough are, as from the 1 to 3 becomes clear, the two deformation bodies 16 and 18 by means of a holding part 22 on the flange body 14 attached. The holding part 22 has a surrounding collar 24 on, at the axial top of the deformation body 16 and on the axial underside of the deformation body 18 is applied. The deformation body 18 is by means of a clamping ring 26 that has a thread on the holding part 22 is screwed on, at the holding part 24 kept clamped. The deformation body 16 is between the axial top of the covenant 24 and a flange body side support portion 28 clamped attached. The holding part 22 protrudes through a flanschkörperseitigen breakthrough 30 and has at its upper, free end a thread on which a clamping ring 32 is screwed on. Instead of the thread screws can be used for fastening.

Im radial äußeren Bereich sind die beiden Verformungskörper 16 und 18 geklemmt am Grundteil 12 befestigt. Zwischen den beiden Verformungskörpern 16 und 18 ist ein Zwischenring 34 vorgesehen. Auf der dem Zwischenring 34 abgewandten Seite des Verformungskörpers 16 ist ein Haltering 36 vorgesehen, der beispielsweise mittels Befestigungsschrauben am Grundkörper 12 angeschraubt ist. Die Höhe des Zwischenrings 34 entspricht dabei wenigstens weitgehend der Dicke des Bundes 24.In the radially outer region are the two deformation bodies 16 and 18 clamped at the base 12 attached. Between the two deformation bodies 16 and 18 is an intermediate ring 34 intended. On the intermediate ring 34 opposite side of the deformation body 16 is a retaining ring 36 provided, for example, by means of fastening screws on the base body 12 screwed on. The height of the intermediate ring 34 at least largely corresponds to the thickness of the covenant 24 ,

In der 2 wird nun der Flanschkörper 14 mit einer in axialer Richtung wirkenden Kraft, die durch den Pfeil 38 angedeutet ist, beaufschlagt. Aufgrund der axialen Nachgiebigkeit der Verformungskörper 16 und 18 bewegt sich der Flanschkörper 14 in axialer Richtung weg vom Grundkörper 12. Aufgrund der parallelen Anordnung der beiden Verformungskörper 16 und 18 erfolgt eine weitgehend parallele Verformung der beiden Verformungskörper 16 und 18.In the 2 now becomes the flange body 14 with an axial force acting through the arrow 38 is suggested, charged. Due to the axial compliance of the deformation body 16 and 18 the flange body moves 14 in the axial direction away from the main body 12 , Due to the parallel arrangement of the two deformation body 16 and 18 there is a largely parallel deformation of the two deformation body 16 and 18 ,

In der 3 wirkt ein Kippmoment, das durch den Pfeil 40 angedeutet ist, auf den Flanschkörper 14, der hierdurch eine Kipplage, wie sie in 3 gezeigt ist, einnimmt. Aufgrund des Kippmoments 40 erfolgt eine elastische Verformung der Verformungskörper 16 und 18. Die Kippsteifigkeit des Sensors 10 hängt dabei, im Gegensatz zur Steifigkeit in axialer Richtung, unter anderem vom Abstand der beiden Verformungskörper 16 und 18 ab. Je größer der Abstand der Verformungskörper 16 und 18, desto größer die Kippsteifigkeit des Sensors. Insofern kann über den Abstand der beiden Verformungskörper 16 und 18 die Kippsteifigkeit des Systems eingestellt werden. Durch eine derartige Änderung der Kippsteifigkeit wird die Steifigkeit des Systems in axialer Richtung nicht verändert.In the 3 acts a tilting moment by the arrow 40 is indicated on the flange body 14 This causes a tipping place, as in 3 shown occupies. Due to the tilting moment 40 there is an elastic deformation of the deformation body 16 and 18 , The tilting stiffness of the sensor 10 depends, in contrast to the stiffness in the axial direction, inter alia, on the distance between the two deformation body 16 and 18 from. The greater the distance between the deformation bodies 16 and 18 , the greater the tilting stiffness of the sensor. In this respect, over the distance of the two deformation body 16 and 18 the tilting rigidity of the system can be adjusted. By such a change in the tilting rigidity, the rigidity of the system in the axial direction is not changed.

Vorzugsweise sind die beiden Verformungskörper 16, 18 identisch, das heißt sie sind aus dem gleichen Material, weisen eine gleiche Stärke auf und haben folglich gleiche elastische Eigenschaften. Gemäß den 1 bis 3 sind lediglich zwei Verformungskörper 16 und 18 dargestellt. Gemäß der Erfindung können allerdings weitere Verformungskörper, die parallel zu den Verformungskörpern 16 und 18 verlaufen, vorgesehen sein.Preferably, the two deformation bodies 16 . 18 identical, that is they are made of the same material, have the same strength and thus have the same elastic properties. According to the 1 to 3 are only two deformation bodies 16 and 18 shown. According to the invention, however, further deformation bodies, which are parallel to the deformation bodies 16 and 18 run, be provided.

Der in den 4 bis 6 dargestellte Kraft-Momenten-Sensor 50 entspricht im Wesentlichen dem Kraft-Momenten-Sensor 10 gemäß den 1 bis 3. Entsprechende Bauteile sind mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. Der Sensor 50 unterscheidet sich vom Sensor 10 allerdings dadurch, dass die beiden Verformungskörper 16 und 18 im radial äußeren Bereich nicht festgeklemmt am Grundkörper 12 gehaltert sind, sondern eine Relativbewegung zum Grundkörper 12 in der Ebene des jeweiligen Verformungskörpers zulassend, lose gelagert sind. Die radial äußeren Bereiche der Verformungskörper 16 und 18 sind dabei in Spalten 52 am Grundkörper 12 beziehungsweise am Zwischenring 34 und Haltering 36 angeordnet, wobei die in Axialrichtung gesehene Breite der Spalte 52 geringfügig größer ist als die Dicke des jeweiligen Verformungskörpers.The in the 4 to 6 illustrated force-moment sensor 50 essentially corresponds to the force-moment sensor 10 according to the 1 to 3 , Corresponding components are provided with corresponding reference numerals. The sensor 50 is different from the sensor 10 however, in that the two deformation bodies 16 and 18 in the radially outer region not clamped on the body 12 are held, but a relative movement to the body 12 permitting in the plane of the respective deformation body, are loosely stored. The radially outer regions of the deformation body 16 and 18 are in columns 52 at the base body 12 or at the intermediate ring 34 and retaining ring 36 arranged, wherein the width seen in the axial direction of the column 52 is slightly larger than the thickness of the respective deformation body.

Aus den 5 und 6, die im Wesentlichen den 2 und 3 entsprechen, wird deutlich, dass bei Verformung der Verformungskörper 16 und 18 die Verformungskörper 16 und 18 in den Spalten 52 sich in Radialrichtung frei bewegen können. Eine derartige schwimmende Lagerung der Verformungskörper 16 und 18 am Grundkörper 12 hat den Vorteil, dass die Verformungskörper 16 und 18 unter Beanspruchung eine Ausgleichsbewegung durchführen können. Insbesondere bei Entlastung des Systems können die Verformungskörper 16 und 18 ohne Widerstand in ihre jeweilige Ausgangslage zurückkehren. Dadurch werden Materialspannungen innerhalb der Verformungskörper, im Vergleich zu dem Sensor 10 gemäß den 1 bis 3, verringert.From the 5 and 6 that are essentially the 2 and 3 it becomes clear that when deformed the deformation body 16 and 18 the deformation bodies 16 and 18 in the spal th 52 can move freely in the radial direction. Such a floating mounting of the deformation body 16 and 18 at the base body 12 has the advantage that the deformation body 16 and 18 can perform a compensation movement under stress. In particular, with relief of the system, the deformation body 16 and 18 return without resistance to their respective starting position. As a result, material stresses within the deformation body, compared to the sensor 10 according to the 1 to 3 , reduced.

Der in den 7 bis 9 gezeigte Kraft-Momenten-Sensor 90 weist einen etwas anderen Aufbau als die Sensoren 10 und 50 auf, wobei entsprechende Bauteile mit entsprechenden Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Während bei den Sensoren 10 und 50 das Halteteil 22 am Flanschkörper 14 befestigt ist, ist beim Sensor 90 vorgesehen, dass das Halteteil 22 in einer grundkörperseitigen Führung 62, die zwischen den beiden Verformungskörpern 16 und 18 angeordnet ist, in axialer Richtung geführt ist. Die Führung 62 wird dabei von einem sich nach radial innen erstreckenden Abschnitt des Zwischenrings 34 gebildet.The in the 7 to 9 shown force-moment sensor 90 has a slightly different structure than the sensors 10 and 50 on, with corresponding components are identified by corresponding reference numerals. While with the sensors 10 and 50 the holding part 22 on the flange body 14 is attached to the sensor 90 provided that the holding part 22 in a body-side leadership 62 that is between the two deformation bodies 16 and 18 is arranged, is guided in the axial direction. The leadership 62 is doing of a radially inwardly extending portion of the intermediate ring 34 educated.

Ein weiterer Unterschied ist, dass nicht beide Verformungskörper 16 und 18 am Grundteil 12 befestigt sind, sondern dass der obere Verformungskörper 16 in seinem radial äußeren Bereich am Flanschkörper 14 angebracht ist.Another difference is that not both deformation bodies 16 and 18 at the base 12 are attached, but that the upper deformation body 16 in its radially outer region on the flange body 14 is appropriate.

Der Haltering 36, der bei den Sensoren 10 und 50 grundteilseitig angeordnet ist, ist beim Sensor 90 zur klemmenden Halterung des oberen Verformungskörpers 16 am Flanschkörper 14 befestigt.The retaining ring 36 that with the sensors 10 and 50 is arranged on the base part, is the sensor 90 for clamping support of the upper deformation body 16 on the flange body 14 attached.

Bei den Sensoren 10 und 50 sind die beiden Verformungskörper folglich parallel geschaltet angeordnet. Beim Sensor 90 sind die Verformungskörper über das Halteteil 22 seriell hintereinander geschalten angeordnet.With the sensors 10 and 50 Consequently, the two deformation bodies are arranged in parallel. At the sensor 90 are the deformation bodies on the holding part 22 serially connected in series.

Beim Sensor 90 sind zwei unterschiedliche Verformungskörper 16 und 18 vorgesehen; der Verformungskörper 16 ist dicker ausgebildet und weist deswegen eine höhere Steifigkeit auf.At the sensor 90 are two different deformation bodies 16 and 18 intended; the deformation body 16 is thicker and therefore has a higher rigidity.

Wird der Sensor 90 gemäß 7 mit einer axialen Kraft beaufschlagt, so verformt sich zunächst der Verformungskörper 18, da dieser in axialer Richtung eine geringere Steifigkeit als der Verformungskörper 16 aufweist.Will the sensor 90 according to 7 acted upon by an axial force, so first deforms the deformation body 18 because this in the axial direction a lower stiffness than the deformation body 16 having.

Wirkt ein Kippmoment auf den Flanschkörper 14, so verformt sich lediglich, wie aus 9 deutlich wird, der Verformungskörper 16. Eine Verformung des Verformungskörpers 18 ist aufgrund der Führung 62 nicht möglich, da die Führung 62 ein Kippen des Halteteils 22 bezüglich des Grundteils 12 unterbindet. Insofern kann die Kippsteifigkeit des Sensors 90 über die Steifigkeit des Verformungskörpers 16 eingestellt werden.Acts a tilting moment on the flange body 14 , so it just deforms, like out 9 becomes clear, the deformation body 16 , A deformation of the deformation body 18 is due to the leadership 62 not possible, because the leadership 62 a tilting of the holding part 22 concerning the basic part 12 in derogation. In this respect, the tilting stiffness of the sensor 90 about the stiffness of the deformation body 16 be set.

Der Sensor 90 hat folglich den Vorteil, dass seine axiale Steifigkeit über eine geeignete Auswahl des Verformungskörpers 18 eingestellt werden kann. Seine Kippsteifigkeit, die ausschließlich von der Steifigkeit des Verformungskörpers 16 abhängt, kann über entsprechende Wahl des Verformungskörpers 16 eingestellt werden.The sensor 90 thus has the advantage that its axial rigidity via a suitable selection of the deformation body 18 can be adjusted. Its tilting stiffness, based solely on the rigidity of the deformation body 16 depends on appropriate choice of the deformation body 16 be set.

Zur Bestimmung der auf den jeweiligen Sensor wirkenden Kräfte sind in den Figuren nicht dargestellt Abstandsmesssensoren vorgesehen, die aus den Abstandsänderungen auf die jeweiligen Kräfte rückschließen.to Determining the forces acting on the respective sensor are not shown in the figures distance measuring sensors provided which infer from the changes in distance to the respective forces.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE 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 The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 102005005758 A1 [0002]

Claims

Force-moment sensor ( 10 . 50 . 90 ) for measuring between a base body ( 12 ) and a flange body ( 14 ) axially acting forces ( 38 ) and transversely acting tilting moments ( 40 ), between the flange body ( 14 ) and the basic body ( 12 ) due to the forces ( 38 ) and tilting moments ( 40 ) elastically deformable deformation bodies are provided, characterized in that between the flange ( 14 ) and the basic body ( 12 ) at least two mutually parallel and spaced from each other deformation body ( 16 . 18 ) are provided.

Sensor ( 10 . 50 . 90 ) according to claim 1, characterized in that the deformation bodies ( 16 . 18 ) disc-like with a central breakthrough ( 20 ) are formed, wherein the deformation body ( 16 . 18 ) in the central region on the flange body ( 14 ) or on the base body ( 12 ) and at the radially outer region on the main body ( 12 ) or on the flange body ( 14 ) are arranged directly or indirectly.

Sensor ( 10 . 50 . 90 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the deformation bodies ( 16 . 18 ) have an outer contour lying substantially on a circular path.

Sensor ( 10 . 50 . 90 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the deformation bodies ( 16 . 18 ) on the base body ( 12 ) and / or flange body ( 14 ) are fixed.

Sensor ( 10 . 50 . 90 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the flange body ( 14 ) and / or the basic body ( 12 ) Support sections ( 28 ) for supporting portions of at least one deformation body ( 16 ), wherein the deformation bodies ( 16 . 18 ) by means of clamping elements ( 26 . 32 . 34 . 36 ) perpendicular to the plane of the deformation body ( 16 . 18 ) acting direction are arranged clamped.

Sensor ( 10 . 50 . 90 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the radially outer region of the deformation body ( 16 . 18 ) between two adjacent deformation bodies ( 16 . 18 ) a retaining ring ( 34 ) is provided.

Sensor ( 10 . 50 . 90 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the central region of the deformation body ( 16 . 18 ) a holding part ( 22 ) is provided, on which the deformation body ( 16 . 18 ) are spaced from each other.

Sensor ( 10 . 50 . 90 ) according to at least claims 2, 6 and 7, characterized in that the holding part ( 22 ) the respective central breakthrough ( 20 ) of the respective deformation body ( 16 . 18 ) and on the holding part ( 22 ) Clamping elements ( 26 . 32 ) for holding the respective deformation body ( 16 . 18 ) are arranged.

Sensor ( 10 . 50 . 90 ) according to claim 8, characterized in that the holding part at least one radially outwardly directed, at least partially circumferential collar ( 24 ), wherein at the axial top and / or bottom of a deformation body ( 16 . 18 ) is arranged.

Sensor ( 10 . 50 . 90 ) according to claim 9, characterized in that on the axial upper side of the collar a deformation body ( 16 ) is held clamped and / or that on the axial underside of the federal another deformation body ( 18 ) is held clamped.

Sensor ( 10 . 50 ) according to at least one of claims 7 to 10, characterized in that the holding part ( 22 ) is attached to the flange body or on the base body.

Sensor ( 90 ) according to at least one of claims 7 to 10, characterized in that the holding part ( 22 ) in a body-side or flange-body-side guide ( 62 ) in the axial direction between two adjacent deformation bodies ( 16 . 18 ) is performed at least conditionally movable.

Sensor ( 50 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the deformation bodies ( 16 . 18 ) on the base body ( 12 ) or flange body ( 14 ) and on the flange body ( 14 ) or basic body ( 12 ) a relative movement in the plane of the deformation body ( 16 . 18 ) are arranged loosely.

Sensor ( 50 ) according to claim 13, characterized in that for loose arrangement of the deformation body ( 16 . 18 ) on the flange body ( 14 ) and / or on the base body ( 12 ) in the plane of the respective deformation body ( 16 . 18 ) gap ( 52 ) is provided, which has a width which is at least slightly greater than the thickness of the respective deformation body ( 16 . 18 ) wherein the respective deformation body ( 16 . 18 ) in sections into the associated gap ( 52 ) intervenes.

Sensor ( 10 . 50 . 90 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that distance sensors for measuring changes in distance between base body ( 12 ), Flange body ( 14 ), Deformation bodies ( 16 . 18 ) and / or other components which are made on the basic body ( 12 ) and / or flange body ( 14 ) acting Forces result, are provided, being deduced from the changes in distance on the size and / or direction of the forces and / or overturning moments.