DE2826131A1 - Mehrachsige messdose - Google Patents

Mehrachsige messdose

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DE2826131A1
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James J Edmond
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    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/16Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force
    • G01L5/164Apparatus 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00Controls for manipulators
    • B25J13/08Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/085Force 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,
8 η a D 5 i ) η t 6 η
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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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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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
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Claims (8)

  1. B4TENMNH*iLTE ^BROSEDKa BROSE
    D-8023 München-Pullach, Wiener Str. 2; Tel. (089) 7 93 30 71; Telex 5212147 brus, d: C=iD;es: ..t-'atentibus» Marlenen
    Diplom Ingenieure
    282613Ί
    ihr zeichen: Paris file 5535-A Ta9; iii. Juni 1978
    Yourref.: Date: "1^* " "llx A ? ' u
    THE BENDIX CORPORATION, Executive Offices, Bendix Center, Southfield, Michigan, 48075, USA
    Patentansprüche
    / 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)
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    (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. 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. 3. Meßdose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmten Abschnitte (146-157) jedes biegsamen Glieds (141-153) im wesentlichen kreisförmige Segmente sind.
  4. 4. Meßdose nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente Halbkreise sind.
  5. 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. 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.
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  7. 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. 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.
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DE19782826131 1977-07-05 1978-06-15 Mehrachsige messdose Withdrawn DE2826131A1 (de)

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JP (1) JPS5414782A (de)
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