DE2826131A1 - Mehrachsige messdose - Google Patents
Mehrachsige messdoseInfo
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- G01L5/16—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force
- G01L5/164—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force using variations in inductance
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- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J13/00—Controls for manipulators
- B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
- B25J13/085—Force or torque sensors
Description
-r 4 -
Paris file 5535-A
THE BENDIX CORPORATION, Executive Offices, Bendix Center, Southfield, Michigan, 48O75, USA
Mehrachsige Meßdose
Die Erfindung betrifft mehrachsige Meßdosen, durch die Vektoren
gemessen werden können, die alle Komponenten der Kräfte und Biegemomente (oder Drehmomente) darstellen. Die Erfindung
betrifft insbesondere Konstruktionen zur Verbindung einer Meßdosennabe mit ihrem Gehäuse zur Ermöglichung einer gegenseitigen
Bewegung.
Eine Meßdose ist eine Vorrichtung zur Messung und Auflösung von darauf ausgeübten Kräften und Momenten in ihre zueinander
senkrechten Komponenten. Dies erfolgt durch Verbindung von Federelementen mit dem belasteten Eingang und durch Messung
der Verschiebungen (Winkel- und Translationsverschiebungen) als ein Maß für die Kräfte und Momente.
Viele Meßdosen wurden bisher vorgeschlagen. Eine solche Meßdose ist in der DE-OS 26 41 342 angegeben. Diese betrifft
eine Meßdose mit mehreren sich von einer Nabe aus radial erstreckenden Biegearmen und mit quer zu den Biegearmen
angeordneten Biegebalken zur Befestigung der Biegearme am Gehäuse. Während sich eine solche Meßdose im allgemeinen zum
Messen eignet, hat sie das unerwünschte Merkmal eines ziemlich
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eingeschränkten Bereichs der Maximalbewegungen und ein ziemlich niedriges Maximalkraftniveau. Ferner ist die Herstellung
der Teile ziemlich schwierig und teuer und führt zu einer verhältnismäßig teuren Meßdose.
Eine v/eitere bekannte Meßdose ist in der US-PS 2 782 736 angegeben.
Diese Meßdose hat den Nachteil, daß sie in jeder der drei zueinander senkrechten Richtungen nicht gleichzeitig
Kräfte und Momente mißt. Diese Meßdose ist auch darin eingeschränkt, daß in einem verhältnismäßig großen Ausmaß Kreuzkopplungen
auftreten, d.h., daß Kräfte oder Momente in einer Richtung eine fehlerhafte Anzeige in einer hierzu senkrechten
Richtung induzieren.
Eine Dissertation mit dem Titel "Force Feedback Steering of a Tele-Operator System" von R.C. Groome, Jr., MIT Draper
Laboratory Report T-575, August 1972, gibt eine bisherige Meßdose mit winkelhebelförmigen Balken an, die sich in Abhängigkeit
von Belastungen verschieben und durchbiegen. Das angegebene System verwendet zur Messung der Belastungen Dehnmeßstreifen.
Diese Meßdose hat Nachteile bezüglich der sich verschiebenden Balken, die einen Fehler in der Anzeige induzieren,
und bezüglich der Verwendung von Dehnmeßstreifen, die einen beschränkten linearen oder Betriebsbereich der
Kräfte haben.
Es wurden weitere Meßdosen vorgeschlagen. Unter diesen sind zu nennen diejenigen gemäß den US-PS 3 939 704, 3 780 573,
3 272 006, 3 309 922 und 3 377 849. Den Meßdosen nach diesen Patentschriften mangelt es in typischer Weise an einer leichten
Herstellung und einem leichten Zusammenbau oder an der Genauigkeit, was zur Herstellung einer preiswerten, jedoch
genauen Meßdose erforderlich ist. Die Sensoren sind in typischer Weise in den verschiedenen Freiheitsgraden nicht voneinander
unabhängig, sondern haben ein hohes Ausmaß an Kreuzkopplung oder unerwünschter Abhängigkeit voneinander.
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Einige Meßdosen haben eine niedrige Resonanzfrequenz (unter 20 Hz). Dies ist ein unerwünschtes Merkmal einer Meßdose der
vorliegenden Bauart.
Viele bisherige Vorrichtungen (etwa diejenige nach der US-PS 3 939 704) verwenden ein Übermaß an Kraftmeßvorrichtungen,
häufig acht und gelegentlich mehr. Während dies eine gewisse Erleichterung bei den Berechnungen der Kräfte und Momente
ermöglicht, erhöht es unnützerweise die Material- und Herstellungskosten .
Ein Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung einer Meßdose mit gleichmäßigen Belastungscharakteristiken und mit einem
größeren Bereich von Maximalbewegungen, die jedoch leicht und preiswert herzustellen ist.
Die Erfindung beseitigt die obigen und anderen Einschränkungen der bisherigen Meßdosen durch Schaffung einer Meßdose, die
eine größere gegenseitige Bewegung zwischen der Nabe und dem Gehäuse in allen Richtungen ermöglicht, und schafft ein
System, das leicht und preiswert herzustellen ist. Ferner hat die vorliegende Meßdose ein gutes lineares Ansprechverhalten
über einem breiteren Betriebsbereich und eine verhältnismäßig geringe Hysterese. Die Federkennlinie ist verhältnismäßig
gleichmäßig bei radialer Durchbiegung und ergibt zwischen den voneinander unabhängigen zueinander senkrechten
Richtungen eine sehr geringe Kreuzkopplung. Ferner hat die Meßdose nach der Erfindung bezüglich niederfrequenter
(unter 20 Hz) Eingangssignale keine Eigen- oder Resonanzfrequenz.
Die Meßdose nach der Erfindung zeichnet sich aus durch mehrere gekrümmte vorzugsweise halbkreisförmig ausgebildete Biegearme,
die in gleichen Abständen um den Umfang des Gehäuses herum verteilt zwischen der Nabe und dem Gehäuse befestigt
sind. Die Meßdose weist in ihrer bevorzugten Ausführungsform
drei zweilappige gekrümmte Segmente auf, die aus hoch gekohltem gehärtetem und angelassenem Federstahl hergestellt
sind. Jedes Segment ist an seinen Endabschnitten am äußeren Gehäuse und an der Mitte an der inneren Nabe befestigt. Die
Bewegung der Nabe wird durch zwei Sätze von elektrischen Verschiebungsumformern gemessen, wobei einer dieser Sätze
Umformer aufweist, die nach Art eines Stiftrads um eine Meßdosenachse in einer Ebene angeordnet sind, die die Biegearme
halbiert und quer zur Achse verläuft, während der andere Satz axial verlaufende Umformer aufweist, die einen Flanschabschnitt
der Nabe in derselben Ebene berühren. Die Umformer in den beiden Sätzen messen die axialen und radialen Verschiebungen
der Nabe unmittelbar und berühren die Nabe im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene zur Verminderung der Kreuzkopplung
zwischen den Umformern.
Die Erfindung betrifft kurz zusammengefaßt eine Meßdose zur Messung von Kräften und Momenten in drei zueinander senkrechten
Richtungen. Die Meßdose enthält eine zentrale Nabe und ein äußeres Gehäuse, wobei mehrere gekrümmte Biegesegmente
zwischen der Nabe und dem Gehäuse angeschlossen sind zur Aufnahme von Kräften und Momenten, die auf ein Biegesegment
ausgeübt und zu den anderen übertragen werden. Zwei Sätze von elektrischen Verschiebungsumformern messen die drei Winkelverschiebungen
und die drei Translationsverschiebungen der Nabe, wobei ein Satz nach Art eines Stiftrads um eine Achse
der Nabe und der andere Satz parallel zur Nabe angeordnet ist. Die drei Winkelverschiebungen und die drei Translationsverschiebungen stehen in algebraischer Beziehung zu den an
der Nabe ausgeübten Kräften und Momenten.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:
Fig. 1 eine Meßdose nach der Erfindung in einer ihrer Umgebungen als Handgelenkkraftsensor in einem beweglichen
mechanischen Arm;
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Fig. 2 einen Querschnitt II-II der Meßdose in Fig. 3;
Fig. 3 einen Querschnitt III-III der Meßdose von Fig. 2 mit
einer Innenansicht der Meßdose;
Fig. 4 einen Querschnitt IV-IV der Meßdose von Fig. 3;
Fig. 5 eine abgeänderte Ausführungsform der Meßdose nach der Erfindung in einer Ansicht gemäß der Linie II-II von
Fig. 3. Diese Ansicht entspricht im wesentlichen der Fig. 2 mit einer unterschiedlichen Anordnung der Biegearme;
Fig. 6 eine Schrägansicht der Biegearme von Fig. 5;
Fig. 7 bis 9 drei Anordnungen der Meßdose nach der Erfindung, wobei sich die Nabe in ihrer Größe gegenüber dem Gehäuse
verändert, was Veränderungen in der Steifheit der Meßdose ergibt.
Fig. 1 zeigt insgesamt eine Roboterarmanordnung 10. Diese Anordnung besteht aus einem inneren radialen Arm 20 und einer
Drehbefestigung oder einem Drehgelenk 30 für die äußere Armanordnung. Am Drehgelenk 30 ist ein oberer Gabelkopf 40 befestigt.
Ein vorderer Arm 50 ist am oberen Gabelkopf 40 über ein Drehgelenk 60 befestigt. Am vorderen Arm 5O ist eine Greiferanordnung
70 befestigt, wobei dazwischen eine Meßdose 10 angeordnet ist. Die Greiferanordnung 70 ist an einem Schaft
101 befestigt, von dem sich ein Teil in die Meßdose erstreckt und deren Nabe bildet.
Die Armanordnung 10 weist mehrere Freiheitsgrade bezüglich Drehung und Translation auf (dargestellt durch Pfeile und
bezeichnet mit Z, R, Θ,<Χ , ß, V) , die nur von untergeordneter
Bedeutung sind.
Fig. 2 zeigt im einzelnen den Innenaufbau der Meßdose 100. Die
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Meßdose besteht im allgemeinen aus einer Nabe 101, einem Gehäuse
110, einem ersten Satz von Meßwandlern oder Umformern 112, 122, 123 und gekrümmten Biegearmen 141, 142, 143.
Die Nabe 101 ist durch die Biegearme 141, 142, 143 am Gehäuse
110 befestigt. Die Umformer 121, 122, 123 sind mittels nicht gezeigter fester Verbindungen am Gehäuse befestigt. Die Umformer
121, 122, 123 sind nach Art eines Stiftrads um die Mittelachse der Nabe 101 angeordnet und berühren einen Teil der Nabe
zur Messung deren Bewegung in der Ebene von Fig. 2.
Die Nabe 101 besteht aus einem im allgemeinen zylindrischen mittleren Teil 102, dessen Achse die Achse der Meßdose oder
der Nabe ist. Die Nabe 101 weist sich nach außen erstreckende Arme 104 auf, von denen jeder in einem verbreiterten Endabschnitt
mit einer unteren Fläche 106 endet, die vorzugsweise kreisförmig ist. Die Flächen an allen Endabschnitten liegen
vorzugsweise in einer Ebene. Die Nabe 101 weist mehrere Befestigungssitze 108 auf zur Aufnahme von Befestigungsschrauben
oder anderen Befestigungselementen, wodurch einer der Biegearme 141, 142, 143 daran befestigt wird.
Das Gehäuse 101 enthält ein Unterteil und einen Deckel (beide sind in Fig. 2 nicht gezeigt) und drei Befestigungsstützen
oder -rippen 116, 117, 118. Diese drei Rippen erstrecken sich vom Gehäuse 110 aus um eine kurze Strecke radial einwärts
und ergeben Befestigungsstellen für die drei Biegearme 141, 142t 143. Die Rippen sind insgesamt schmal und kurz und sind
bei der bevorzugten Ausführungsform mit drei Biegearmen um
120° versetzt um den Umfang des Gehäuses 110 verteilt.
Der Biegearm 141 ist repräsentativ für die drei Biegearme 141, 142, 143 und wird im einzelnen beschrieben. Es ist ersichtlich,
daß die anderen Biegearme vorzugsweise von ähnlicher Konstruktion sind. Der Biegearm 141 hat zwei Endabschnitte 145,
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149, die so gebogen sind, daß sie eine flache Sitzfläche zur Befestigung oder Verbindung an den Befestigungsstützen oder
-rippen bilden, an denen der Biegearm 141 mit seinen Enden befestigt wird. Der Biegearm 141 ist mit dem Endabschnitt 145
an der Stütze 116 und mit dem Endabschnitt 149 an der Stütze 117 befestigt. Die Biegearme sind in größerem Detail in Fig.
gezeigt. Dort ist eine Bauart eines Biegearms in einer Schrägansicht gezeigt zur besseren Darstellung des Detailaufbaus
zur Befestigung des Biegearms an der Nabe und am Gehäuse.
Der Biegearm 141 weist einen mittleren Abschnitt 147 auf zu seiner Befestigung an der Nabe 101 an einem der Befestigungssitze 108 der Nabe. Es kann jedes übliche Befestigungsverfahren
für diese Verbindung des mittleren Abschnitts 147 des Befestigungsarms am Befestigungssitz 108 verwendet werden.
Zwischen dem Endabschnitt 145 und dem mittleren Abschnitt 147 befindet sich ein erster gekrümmter Abschnitt (Segment) 146,
der bei der bevorzugten Ausführungsform halbkreisförmig ist. Ein zweiter gekrümmter Abschnitt 148 befindet sich zwischen
dem mittleren Abschnitt 147 und dem Endabschnitt 149. Der gekrümmte Abschnitt 148 ist vorzugsweise halbkreisförmig
(vgl. Fig. 7), obwohl auch andere kreisförmige Abschnitte möglich sind, vgl. Fig. 8 und 9.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt III-III der Meßdose von Fig. 2.
Der mittlere Teil 102 der Nabe 101 ist mit einem der sich nach außen erstreckenden Arme 1O4 der Nabe dargestellt. Das
Gehäuse 110 ist im einzelnen dargestellt und enthält ein Unterteil 112 und einen Deckel 114. Das Unterteil 112 und der
Deckel 114 schützen den Innenaufbau der Meßdose einschließlich den Umformern und Biegearmen gegenüber äußeren Kräften und
Verunreinigungen. In Fig. 3 sind auch zwei Biegearme 141, 142 dargestellt. Der dritte Biegearm 143 ist in dieser Figur
nicht sichtbar.
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r 11 -
Fig» 3 zeigt auch einen zweiten Satz von Umformern 131, 132.
Ein dritter Umformer 133 liegt in einer Linie mit dem Umformer 131 und ist in Fig. 3 nicht dargestellt.
Die Biegearme 141, 142, 143 haben eine Höhe H, die verhältnismäßig
gleichförmig über die gesamten gekrümmten Segmente der Biegearme ist, wobei zur Befestigung verbreiterte Abschnitte
in der Nähe der mittleren und Endabschnitte ausgebildet sind, vgl. Fig. 6. Die durch die Flächen 106 definierte Ebene halbiert
vorteilhaft auch die Höhe jedes Biegearms. Dieses Merkmal trägt zur Genauigkeit. Gleichförmigkeit und dem Fehlen
einer Umformer-Kreuzkopplung in der Meßdose bei.
Fig. 4 ist ein Schnitt IV-IV in Fig. 3 der Meßdose. Diese Figur zeigt den zweiten Satz von Umformern 131, 132, 133.
Diese Umformer berühren die Endabschnitte 106 der Arme 104 der Nabe 101 in derselben Ebene wie der erste Satz von Umformern
121, 122, 123. Die Anordnung der Umformer, bei der alle Umformer der ersten und zweiten Sätze die Nabe in einer gemeinsamen
Ebene berühren, bringt den Effekt der Kreuzkopplung oder unerwünschten Signale in einer zweiten Richtung auf ein
Minimum, der sich aus der Belastung in einer ersten unbezogenen
Richtung ergibt.
Fig. 5 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung mit einer geringfügig abweichenden Form und Anordnung der
Biegearme. Wie in Fig. 2 ist eine Nabe 1Ol mittels mehrerer Biegearme 151, 152, 153 mit dem Gehäuse 110 verbunden. Die
Biegearme dieser Ausführungsform enthalten Endabschnitte 154, 158 und einen mittleren Teil 156, wobei ein erster gekrümmter
Abschnitt 155 zwischen dem Endabschnitt 154 und dem mittleren Teil 156 und ein zweiter gekrümmter Abschnitt 157 zwischen
dem mittleren Teil 156 und dem Endabschnitt 158 angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform sind die Endabschnitte der
Biegearme etwa durch Schrauben 161 an der zentralen Nabe 101 befestigt. Der mittlere Abschnitt 156 ist durch Schrauben 16I1
oder andere Befestigungsmittel an einem Abschnitt 119 des
Gehäuses 110 befestigt. Da dieses Verfahren etwa denselben Metall-, Herstellungs- und Montageaufwand erfordert, erfolgt
die Wahl der einen oder anderen Ausführungsforrtl (Fig. 5 bzw. Fig. 2) in erster Linie nach dem jeweiligen Bedarf.
Fig. 6 zeigt in einer Schrägansicht gekrümmte Biegearme nach Art von Fig. 5, wobei die Nabe, das Gehäuse und die Umformer
entfernt sind. Der Biegearm 151 bzw. die anderen Biegearme 152, 153 haben Endabschnitte 154, 158 und einen mittleren
Abschnitt 156. Ein erster gekrümmter Abschnitt 155 befindet sich zwischen dem Endabschnitt 154 und dem mittleren Abschnitt
156, während ein zweiter gekrümmter Abschnitt 157 zwischen dem mittleren Abschnitt 156 und dem anderen Endabschnitt 158
angeordnet ist.
Die Höhe der Endabschnitte 154, 158 und des mittleren Abschnitts 156 ist geringfügig größer als die Höhe H der gekrümmten
Abschnitte 155, 157, wodurch sich die Endabschnitte und der mittlere Abschnitt über und unter die gekrümmten Abschnitte
hinaus erstrecken.
In den Endabschnitten und im mittleren Abschnitt sind Bohrungen 170 in den jeweiligen Abschnitten gebohrt, die sich über
die Höhe der gekrümmten Abschnitte erstrecken. Die beiden Bohrungen 170 in jedem Abschnitt haben vorzugsweise den gleichen
Abstand von einer Ebene, die durch den Biegearm verläuft und dessen Höhe halbiert. Eine die beiden Bohrungen in jedem
Abschnitt verbindende Linie ist auch vorzugsweise senkrecht zu der halbierenden Ebene. Die Anordnung der Bohrungen 170 und
die verbreiterten mittleren Abschnitte und Endabschnitte ermöglichen auch ein leichtes Einsetzen von in Fig. 6 nicht gezeigten
Schrauben zur Befestigung des Biegearms am Gehäuse bzw. an der Nabe.
Die gekrümmten Abschnitte 155, 157 haben im wesentlichen eine gleichmäßige Höhe und Dicke, sind jeweils Bögen mit demselben
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Krümmungsradius und sind jeweils vorzugsweise als Halbkreis ausgebildet. Die Endabschnitte 154, 158 gehen allmählich über
zur Höhe an den Enden der gekrümmten Abschnitte und sind so gebogen, daß sie fest an der Nabe sitzen. Der mittlere Abschnitt
156 ist so gebogen, daß er fest am Gehäuse oder an einem sich hiervon einwärts erstreckenden Abschnitt sitzt,
etwa an in Fig. 5 gezeigten Stützen 119.
Für denselben Gehäusedurchmesser, werden der Querschnitt der Biegearme (Dicken- und Höhenabmessungen), die Radien der Biegearme
Rp, die Meßdosensteifheit und der Durchbiegungsbereich
beeinflußt durch die wirksame Länge Rp 0 der Biegearme und
durch das Verhältnis des Nabenbefestigungsradius R zu äußerem Befestigungsradius R .
In Fig. 7 sind 0 - 180° und RH - RQ/2. Dies ist die bevorzugte
Ausführungsform.
In Fig. 8 sind 0 < 180° und R > RQ/2, was eine viel steifere
Meßdose mit einem verminderten Auslenkungsbereich ergibt.
In Fig. 9 sind 0 > 180° und R < Ro/2, was eine viel nachgiebigere
Meßdose mit einem größeren Auslenkungsbereich ergibt.
Als weitere nicht gezeigte alternative Ausführungsform könnte die Meßdose der Erfindung mit einem einzigen Biegearm hergestellt
werden, der zwischen Zwischenbefestigungsabschnitten aufeinanderfolgende gekrümmte Abschnitte hätte, was die Herstellung
eines einzigen mehrlappigen Federelements anstelle von mehreren Federelementen ermöglicht, die als bevorzugte
Ausführungsformen angegeben wurden. Die Befestigungsabschnitte
würden dann so gebogen und angeordnet sein, daß sie die Befestigung eines Befestigungsabschnitts an der Nabe und des
nächsten Befestigungsabschnitts am Gehäuse ermöglichen.
Die Meßdose nach der Erfindung hat einen geeigneten Überlastschutz
der nicht gezeigten herkömmlichen Bauart. Dies erfolgt
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durch zweckmäßige Verbreiterungen an der Nabe, die mit am Gehäuse befestigten mechanischen Anschlägen zusammenarbeiten.
Die mechanischen Anschläge verhindern, daß die gegenseitige Bewegung zwischen der Nabe und dem Gehäuse eine gegebene Grenze
übersteigt. Ein derartiger überlastschutz verhindert eine Beschädigung der Umformer und Biegearme und kann die Biegearme
auf ihren geradlinigen Arbeitsbereich beschränken.
Die angegebenen Biegearme bestehen hauptsächlich aus einem hoch gekohlten Federstahl, etwa dem Stahl 1095. Der Federstahl
wird vorteilhaft auf eine Rockwellhärte von 40-44° gehärtet.
Der gehärtete Biegearm der Erfindung wird erhalten durch Herstellung
eines Stahlteils in der gewünschten Dicke, Breite, Form, Länge und Oberflächengüte in angelassener Form. Bei
der vorliegenden Ausführungsform werden die zentralen Löcher
zuerst hergestellt. Danach werden die gekrümmten und die Endabschnitte geformt und an einer geeigneten Befestigung gebohrt
zur Erzielung der genauen gewünschten Geometrie. Die Biegearme werden dann mit Hilfe ihrer Befestigungslöcher an einem
weiteren Biegearm befestigt, was ihre Geometrie während der Wärmebehandlung bewahrt, in der sie auf eine hohe Temperatur
erhitzt, in einer Salzlösung abgeschreckt, erneut auf eine niedrigere Temperatur erhitzt und dann luftgekühlt werden.
Auf diese Weise werden die Biegearme bis zu einer hohen Streckgrenze gehärtet und angelassen, wodurch die wirksame
Belastung maximal erhöht wird, die die Meßdose ohne Verlust ihrer Linearität und Wiederholbarkeit aufnehmen kann.
Es können andere Verfahren zur Ermittlung der an der Nabe ausgeübten Kräfte und Momente angewendet werden. Die in der
obigen Beschreibung angegebenen Umformer sind nur eine Mögliche Art von Meßvorrichtung. Es können auch andere in der
Metallurgie und Metallformung übliche Materialien und Herstellungsarten für die Biegearme angewendet werden, wobei
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2&26131
auch nichtmetallisches Material im vorliegenden Fall anwendbar ist.
Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich
konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination
erfindungswesentlich sein.
ORIGINAL INSPECTED
30981470889
Claims (8)
- B4TENMNH*iLTE ^BROSEDKa BROSED-8023 München-Pullach, Wiener Str. 2; Tel. (089) 7 93 30 71; Telex 5212147 brus, d: C=iD;es: ..t-'atentibus» MarlenenDiplom Ingenieure282613Ίihr zeichen: Paris file 5535-A Ta9; iii. Juni 1978Yourref.: Date: "1^* " "llx A ? ' uTHE BENDIX CORPORATION, Executive Offices, Bendix Center, Southfield, Michigan, 48075, USAPatentansprüche/ 1J Mehrachsige Meßdose zur Messung von darauf ausgeübten ^— Kräften und Momenten mit einem Gehäuse, mit einer Nabe mit wenigstens einem im Gehäuse angeordneten Abschnitt zur Aufnahme der Kräfte und Momente, mit einer Verbindungseinrichtung zur Verbindung der Nabe mit dem Gehäuse zur Ermöglichung einer dazwischen auftretenden Bewegung und mit einer Meßeinrichtung zur Messung der Bewegung zwischen dem Gehäuse und der Nabe und zur Erzeugung von dementsprechenden Signalen als Anzeige für die auf die Meßdose ausgeübten Kräfte und Momente, wobei die Meßeinrichtung wenigstens mit der Nabe oder dem Gehäuse verbunden ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindungseinrichtung mehrere biegsame Glieder (141, 142, 143; 151, 152, 153) aufweist, die sich zwischen dem Gehäuse (110) und der Nabe (101) erstrecken, wobei jedes biegsame Glied (141-153)in der Nähe seiner Enden am Gehäuse (110)809884/0680(oder an der Nabe) und mit einem mittleren Abschnitt (147; 156) an der Nabe (101) (oder am Gehäuse) befestigt ist, wobei jedes biegsame Glied (141-153) erste und zweite gekrümmte Abschnitte (146/ 148; 155, 157) aufweist, von denen der eine zwischen einem Ende des jeweiligen biegsamen Glieds und dem mittleren Abschnitt (147; 156) und von denen der andere zwischen dem anderen Ende des jeweiligen biegsamen Glieds und dem mittleren Abschnitt (147; 156) gelegen ist, und wobei die biegsamen Glieder (141-153) in drei zueinander senkrechten Richtungen Kräfte und Momente aufnehmen können.
- 2. Meßdose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Abschnitt (147; 156) jedes biegsamen Glieds (141-153) unbeweglich an der Nabe (101)(oder am Gehäuse) befestigt ist.
- 3. Meßdose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmten Abschnitte (146-157) jedes biegsamen Glieds (141-153) im wesentlichen kreisförmige Segmente sind.
- 4. Meßdose nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente Halbkreise sind.
- 5. Meßdose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmten Abschnitte (146-157) jedes biegsamen Glieds (141-153) über ihre ganze Länge gleichmäßige Höhe und Breite haben.
- 6. Meßdose nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Enden jedes biegsamen Glieds (141-153) größer als die Höhe jedes gekrümmten Abschnitts (146-15 7) ist, wobei die größere Höhe zur leichteren Verbindung eines biegsamen Glieds (141-153) mit dem Gehäuse (110) (oder der Nabe) dient.809864/0886
- 7. Meßdose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die biegsamen Glieder aus drei einteiligen biegsamen Gliedern (141, 142, 143; 151, 152, 153) ähnlicher Größe und Gestalt bestehen, die in gleichen Abständen um die Mittelachse
der Meßdose herum verteilt sind. - 8. Meßdose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung erste und zweite Sätze von Umformern (121, 122, 123; 131, 132, 133) aufweist, wobei der erste Satz
von Umformern (121, 122, 123) am Gehäuse (110) befestigt und nach Art eines Stiftrads um die Mittelachse der Nabe (101) herum angeordnet ist sowie die Nabe (101) in einer zur Mittelachse senkrechten Ebene berührt, während der zweite Satz von Umformern (131, 132, 133) an um die Mittelachse herum verteilten Stellen parallel zur Mittelachse angeordnet ist und einen von der Nabe (101) in der Ebene getragenen Abschnitt berührt.809884/0680
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