EP4118406A1 - Kraftsensorsystem mit überlastschutz - Google Patents

Kraftsensorsystem mit überlastschutz

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Publication number
EP4118406A1
EP4118406A1 EP21712023.7A EP21712023A EP4118406A1 EP 4118406 A1 EP4118406 A1 EP 4118406A1 EP 21712023 A EP21712023 A EP 21712023A EP 4118406 A1 EP4118406 A1 EP 4118406A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
force
recess
sensor system
force sensor
measuring sensor
Prior art date
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Ceased
Application number
EP21712023.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Horst Brehm
Eduard Beresch
Jens Heim
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
Publication of EP4118406A1 publication Critical patent/EP4118406A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/2206—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/26—Auxiliary measures taken, or devices used, in connection with the measurement of force, e.g. for preventing influence of transverse components of force, for preventing overload
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0004—Force transducers adapted for mounting in a bore of the force receiving structure

Definitions

  • the invention relates to a force-detecting sensor system with overload protection.
  • the weight in the shovel can be determined. For example, three tons of material can be transported in its shovel. For a wheel loader with an unladen weight of around thirteen tons, this means that there are around four tons of weight per wheel. This value can be assumed as the nominal load for which the force sensor system is to be designed in order to record the weight of the conveyed material in the shovel as precisely as possible. In the operation of wheel loaders, however, there are situations in which the load is unevenly distributed on the wheels.
  • the invention thus relates to a force sensor system, having a housing arrangement with at least one through recess which has at least one diameter to accommodate at least one force measuring sensor; at least one force measuring sensor which is arranged in the at least one through recess; and at least one abutment body which is arranged in the at least one through recess, the force sensor system having radial play between the at least one abutment body and the through recess.
  • a basic idea of the invention is therefore that, as a result of the claimed construction of the force sensor system, the radial play is closed from a defined load and the forces are diverted around the force measuring sensor.
  • This is also known as a force shunt.
  • this force shunt should only come into operation outside of the measuring range in order not to falsify the measurement result or to maintain the measurement accuracy.
  • the force shunt is achieved by bridging the play, i.e. a small gap. Since only very small distances or deformations occur during strain measurements, precisely manufactured machine components are required. Depending on the amount of play and the material properties, can be adjusted or the force, tension and / or elongation from which a material deformation leads to a closed gap and thus the force shunt is formed can be defined.
  • the abutment body thus forms, with the defined gap, a radial play in relation to the housing arrangement.
  • This radial play can be generated, for example, by precisely producing the through recess, for example by means of a grinding process. Then the diameter of the passage recess is measured and then the appropriate abutment body is selected and inserted. If a load that acts on the housing arrangement now exceeds a defined level, the play or the gap is closed and part of the force is diverted around the force measuring sensor.
  • radial play is at least one such gap which has a material distance between the inner surface of the through recess and the outer surface of the abutment body at a certain point in such a way that there is no force shunt for the regular force detection of a force sensor system set to a certain value range.
  • a second abutment body can be placed in the housing arrangement in such a way that the second abutment body adjusts the housing deformation for the desired data acquisition through a correspondingly acting abutment.
  • the housing arrangement can be constructed with through openings and / or grooves in such a way that the through openings and / or grooves adjust the housing deformation for the desired data acquisition through a corresponding weakening of the material.
  • the at least one through recess has at least two different diameters, namely a small diameter and a larger diameter; the at least one force measuring sensor is arranged in the at least one through recess in the area of the small diameter; and the at least one abutment body is arranged in the at least one through recess in the area of the larger diameter, the force sensor system having the radial play between the at least one abutment body and the through recess in the area of the larger diameter.
  • the different diameters ensure that the abutment body and the force measuring sensor do not touch. This is useful in order to keep the measuring accuracy of the force measuring sensor high. In particular, if the force measuring sensor has sensory means in the potential contact area, this can reduce the risk of false detections.
  • one or more force measuring sensors is or are strain gauges, preferably glued or sputtered, and / or essentially has or have a cylindrical shape with at least one end face and / or a lateral surface, the at least one end face and / or the lateral surface have elongation means running in a meandering shape.
  • a strain gauge is a sensor that is used to measure the elongation of an object.
  • the most common type of strain gauge consists of an insulating flexible pad that carries a metal foil pattern.
  • the strain gauge is attached with a suitable adhesive, such as. B. cyanoacrylate, attached to the object. It is also possible to sputter the strain gauge onto the object to be detected. When the object is deformed, the film is deformed, which changes its electrical resistance. This change in resistance, which is usually measured with a Wheatstone bridge, is related to the elongation caused by the quantity known as the elongation factor.
  • a strain gauge uses the physical property of electrical conductivity and its dependence on the geometry of the conductor.
  • an electrical conductor If an electrical conductor is stretched within the limits of its elasticity so that it does not break or permanently deform, it will narrower and longer, which increases its electrical resistance from end to end. Conversely, when a conductor is compressed so that it is not kinked, it widens and shortens, reducing its electrical resistance from end to end. The level of the induced voltage can be deduced from the measured electrical resistance of the strain gauge.
  • a typical strain gauge arranges a long, thin conductive strip in a meandering shape, a zigzag pattern of parallel lines. This does not increase the sensitivity, since the percentage change in resistance for a given elongation is the same for the entire zigzag line as for a single conductor track.
  • a single linear conductor would have to be extremely thin, which could cause it to overheat. This would change its resistance and it would expand. Or the track would have to operate at a much lower voltage, which would make it difficult to accurately measure changes in resistance.
  • Sputtering also known as cathode atomization
  • a solid body also known as a target
  • high-energy ions predominantly noble gas ions
  • a force measuring sensor which essentially has a cylindrical shape with at least one end face and / or a lateral surface, the at least one end face and / or the lateral surface having meandering expansion means, is a force measuring sensor that is based on thin-film sensor technology and that does Uses the measuring method of strain gauges.
  • the expansion means are coated directly on the end face and, for temperature compensation, also on the outer surface of a small steel cylinder.
  • the force measuring sensor is pressed into the through recess of the housing arrangement with a slight oversize and thus experiences the same expansion as the surrounding material.
  • the thin-film sensor technology functionality is usually realized by a submicrometer-thin, stretch-sensitive metal coating that is structured by micromachining.
  • This measuring structure enables a continuous force and torque measurement during operation. Through this measurement technique is it is possible, for example, to determine the torque very quickly and precisely.
  • it is a multi-layer system comprising an insulation coating and a stretch-sensitive metal coating, in particular by means of the PVD process, physical vapor deposition process.
  • physical processes are used to convert the starting material into the gas phase.
  • the gaseous material is then fed to the substrate to be coated, where it condenses and forms the target layer.
  • the essentially cylindrical shape of the force measuring sensor is a bolt, preferably with a diameter of eight millimeters and, for example, a length of twenty millimeters.
  • essentially means that the cylindrical basic structure can partially have deviations, for example small recesses. A completely cylindrical shape is also possible.
  • one or more abutment bodies are rolling bodies.
  • Rolling bodies are known, for example, from rolling bearings as balls, rollers, cylindrical rollers, needles, cones or other rotating bodies made of steel, ceramic or special, extra hard plastics, which, as elements of a rolling bearing or a linear roller guide, significantly reduce the friction between the various components of the bearing or the guide reduce and thus extremely facilitate the relative movement of different machine elements to each other. Because of the completely different form of application, it is therefore far away to resort to rolling elements. It has been found that rolling bodies are particularly suitable as abutment bodies, since high-precision manufacturing processes for rolling bodies exist and the radial gap can thus be optimally adjusted.
  • the rolling elements can be made of chrome steel.
  • This material is very hard, but easily rusts, compared to the preferred steel grade 100Cr6; a steel with a content of about one percent by weight carbon and about one and a half percent by weight chromium.
  • Other steels are, for example, 100CrMnSi6-4 and 100CrMo7, with the alloying elements manganese and molybdenum serving to improve hardenability. Because of the susceptibility to rust, the use of a cover element is particularly preferred.
  • the high-alloy steels X65Cr13 and X30CrMoN15-1 can also be used for applications in a corrosive environment.
  • the at least one through recess between at least one force measuring sensor and at least one abutment body has a spacing device in order to abut the abutment body in a load-free manner relative to the force measuring sensor.
  • the at least one through recess in the transition area from a larger diameter to a small diameter has a step as a spacer device in order to counter the abutment body. The purpose of this feature is that the measuring accuracy of the force measuring sensor is not impaired.
  • the at least one through recess has a cover element at one or both ends, which is preferably designed in two stages such that an inner diameter segment engages in the diameter, preferably the larger diameter, of the through recess and that a Even larger diameter outer diameter segment rests on an outer surface of the housing arrangement.
  • a cover element can be connected non-positively and / or positively, and in particular releasably, to the housing arrangement in order to always be able to access the force measuring sensor and / or the abutment body.
  • the housing arrangement has one or more through openings and / or one or more grooves in order to be connected to a component via this or these and / or to set a flow of force for force detection via this or them .
  • the housing arrangement must be connected to the component to be tested.
  • a connection via one or more through openings and / or one or more grooves does not adversely affect the measurement result.
  • the force flows can also be adjusted via the position of the connection between these components, so that the measurement quality can be improved and overload protection can be achieved.
  • the force sensor system has at least two abutment bodies in a through recess, which are preferably arranged opposite one another along the through recess, and / or which in particular surround the force measuring sensor along the through recess at one end in each case. Deformations in two mutually opposite directions can thus be compensated for by the respective other abutment body. This increases the robustness and thus the measurement quality of the force sensor system.
  • the invention further relates to a housing arrangement for a force sensor system according to at least one of the preceding features, characterized by the features of the housing arrangement according to at least one of the preceding features.
  • the housing arrangement is preferably designed in the shape of a cuboid. It has been found that the aforementioned features can be implemented particularly well in the case of a cuboid shape. However, other shapes for the housing arrangement are also possible.
  • the invention further relates to a force measuring sensor for a force sensor system according to at least one of the preceding features, characterized by the features of the force measuring sensor according to at least one of the preceding features.
  • FIG. 1 a longitudinal section through a force sensor system according to a first preferred embodiment of the invention, with a housing arrangement, a force measuring sensor and a Abutment body, a load acting on the housing arrangement in the area of the abutment body;
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through a force sensor system according to an alternative preferred embodiment of the invention, the force sensor system having a further abutment body compared to FIG. 1 and being subjected to a different load which acts on the housing arrangement in the area of the abutment body;
  • FIGS. 1 and 8 a perspective view of a force sensor system according to an alternative preferred embodiment of the invention, with a force measuring sensor arranged differently from FIG. 1; 9: a perspective view of a force sensor system according to an alternative preferred embodiment of the invention, with a force measuring sensor arranged differently from FIGS. 1 and 8;
  • FIG. 10 a perspective and a sectional view of a force sensor system according to an alternative preferred embodiment of the invention, with a force measuring sensor arranged differently from FIG. 1 and with a different cable connection;
  • FIG. 11 a sectional view of a force sensor system according to an alternative preferred embodiment of the invention, with a force measuring sensor arranged differently from FIG. 1.
  • Figures 1 to 11 show a plurality of embodiments of a preferred force sensor system 10.
  • All force sensor systems 10 include: a housing arrangement 12 with at least one through recess 14 which has at least one diameter D1 to accommodate at least one force measuring sensor 16; at least one force measuring sensor 16 which is arranged in the at least one through recess 14; and at least one abutment body 18 which is arranged in the at least one through recess 14, the force sensor system 10 having radial play RS between the at least one abutment body 18 and the through recess 14.
  • the preferred embodiments of the force sensor system 10 shown are also characterized according to FIGS. 1 to 11 in that the at least one through recess 14 has at least two different diameters D1, D2, namely a small diameter D1 and a larger diameter D2; the at least one force measuring sensor 16 is arranged in the at least one through recess 14 in the area of the small diameter D1; and the at least one abutment body 18 is arranged in the at least one through recess 14 in the area of the larger diameter D2, the force sensor system 10 having the radial play RS between the at least one abutment body 18 and the through recess 14 in the area of the larger diameter D2.
  • these are preferred but not limiting features of the force sensor system 10.
  • the force measuring sensor 16 detects loads B acting on it and transmits this information by means of a cable connection 40
  • one or more force measuring sensors 16 is or are strain gauges, preferably glued or sputtered.
  • one or more force measuring sensors 16 has or have essentially a cylindrical shape with at least one end face 20 and one lateral surface 22, the at least one end face 20 and the lateral surface 22 meandering have running stretching means.
  • the cylinder shape is clearly schematized in the figures. With a view to the cylindrical shape, this essentially means that the respective force measuring sensor 16 can be guided along the through recess 14 and at the same time has sufficient contact with the through recess 14 to carry out a qualitative force measurement.
  • the abutment bodies 18 are rolling bodies. Again, this is a separate feature and not limiting.
  • the at least one through recess 14 between the at least one Force measuring sensor 16 and the at least one abutment body 18 has a spacer device 24 designed as a step or support shoulder in order to abut the abutment body 18 in a load-free manner relative to the force measuring sensor 16.
  • the at least one through recess 14 having a step or support shoulder as a spacer 24 in the transition area from the larger diameter D2 to the small diameter D1 in order to counter the abutment body 18.
  • the end face 20 of the force measuring sensor 16 is thus not loaded by the abutment body 18.
  • the exemplary embodiment in Figures 1 to 11 is shown in such a way that the at least one through recess 14 has a cover element 26 at one or both ends, which is preferably designed in two stages such that an inner diameter segment 28 in the larger diameter D2 of the through recess 14 engages and that an even larger diameter outer diameter segment 30 rests on an outer surface 32 of the housing arrangement 12.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 1 has a cover element 26 and the exemplary embodiment according to FIG. 2 has two cover elements 26. This is advantageous, for example, when a respective abutment body 18 is designed as a rolling element, since rolling element steels tend to corrode. This provides increased protection against corrosion and other harmful influences, such as dust particles.
  • the housing arrangement 12 has one or more through openings 34 and / or one or more grooves 36.
  • FIG. 6 it is shown by way of example that the force sensor system 10 is connected to two components 38 via the through openings 34.
  • FIG. 7 shows in FIGS. 7a, 7c and 7d different preferred configurations of grooves 36 in order to use these to set a flow of force for force detection.
  • FIG. 7 b it can preferably be seen that the force flow for force detection can be adjusted via a through opening 34.
  • the force sensor system 10 has at least two abutment bodies 18 in a through recess 14, which are preferably arranged opposite one another along the through recess 14 and / or which in particular surround the force measuring sensor 16 along the through recess 14 at one end in each case.
  • the latter feature means that an abutment body 18 is arranged closer to the outside area than the force measuring sensor to be protected
  • the housing arrangement 12 is cuboid. This shape has proven to be particularly advantageous, other shapes also being possible for the housing arrangement 12, provided that they enable a force shunt.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftsensorsystem (10), aufweisend - eine Gehäuseanordnung (12) mit mindestens einer Durchgangsausnehmung (14), die mindestens einen Durchmesser (D1) aufweist, um mindestens einen Kraftmesssensor (16) aufzunehmen, - mindestens einen Kraftmesssensor (16), der in der mindestens einen Durchgangsausnehmung (14) angeordnet ist; und - mindestens einen Widerlagerkörper (18), der in der mindestens einen Durchgangsausnehmung (14) angeordnet ist, wobei das Kraftsensorsystem (10) zwischen dem mindestens einen Widerlagerkörper (18) und der Durchgangsausnehmung (14) radiales Spiel (RS) aufweist. Dies ermöglicht ein messgenaues Kraftsensorsystem (10) mit einem Überlastschutz.

Description

Kraftsensorsvstem mit Überlastschutz
Die Erfindung betrifft ein kraftdetektierendes Sensorsystem mit Überlastschutz.
Es hat sich herausgestellt, dass im Maschinenbereich Off-Highway, hierzu gehören Land- und Baumaschinen, und im Anhängerbereich ein ständiges Bedürfnis an einem Kraftsensorsystem besteht, um Kräfte unter teilweise stark voneinander abweichenden Bedingungen präzise zu messen.
Bisher bestanden Probleme für Kraftsensorsysteme dann, wenn der Messbereich und der Überlastbereich so weit auseinanderliegen, dass ein konventioneller Kraftmesssensor bei Überlast versagt oder Kräfte nur ungenau misst.
Insbesondere im Off-Highway-Bereich sind Maschinen sehr robust zu konstruieren, um extreme Belastungen unbeschadet zu überstehen. Als Beispiel kann man die Radlagerkräfte einer Baumaschine anführen. Beispielhaft ist bei einem Radlader das Gewicht in der Schaufel zu ermitteln. So können in dessen Schaufel beispielsweise drei Tonnen Material transportiert werden. Bei einem Radlader mit einem Leergewicht von ungefähr dreizehn Tonnen bedeutet dies, dass pro Rad etwa vier Tonnen Gewicht anliegen. Diesen Wert kann man als Nennlast annehmen, auf die das Kraftsensorsystem auszulegen ist, um das Gewicht des geförderten Materials in der Schaufel möglichst genau zu erfassen. Es gibt im Betrieb von Radladern jedoch Situationen ungleicher Belastungsverteilung auf die Räder. Etwa wenn aufgrund von Fahrmanövern achtzig Prozent des Gesamtgewichtes auf einem Rad lasten. Dies entspricht etwa dreizehn Tonnen beziehungsweise mehr als dem Dreifachen der ursprünglichen Auslegung. Ist das Kraftsensorsystem so ausgelegt, dass es eine gute Messgenauigkeit für die vier Tonnen Nennlast aufweist, würde es bei Überlast zerstört. Legt man das Kraftsensorsystem so aus, dass es die Überlast ohne Beschädigung übersteht, ist die Messgenauigkeit bei der vorgenannten Nennlast deutlich reduziert.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein messgenaues Kraftsensorsystem mit einem Überlastschutz zu schaffen. Die Lösung der Aufgabe erfolgt mithin durch ein Kraftsensorsystem, eine Gehäuseanordnung und einen Kraftmesssensor mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Die Erfindung betrifft somit ein Kraftsensorsystem, aufweisend eine Gehäuseanordnung mit mindestens einer Durchgangsausnehmung, die mindestens einen Durchmesser aufweist, um mindestens einen Kraftmesssensor aufzunehmen; mindestens einen Kraftmesssensor, der in der mindestens einen Durchgangsausnehmung angeordnet ist; und mindestens einen Widerlagerkörper, der in der mindestens einen Durchgangsausnehmung angeordnet ist, wobei das Kraftsensorsystem zwischen dem mindestens einen Widerlagerkörper und der Durchgangsausnehmung radiales Spiel aufweist.
Nachfolgend werden eine Grundidee der Erfindung und einzelne Aspekte des beanspruchten Erfindungsgegenstandes erläutert und weiter nachfolgend bevorzugte modifizierte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Erläuterungen, insbesondere zu Vorteilen und Definitionen von Merkmalen, sind dem Grunde nach beschreibende und bevorzugte, jedoch nicht limitierende Beispiele. Sofern eine Erläuterung limitierend ist, wird dies ausdrücklich erwähnt.
Eine Grundidee der Erfindung ist es somit, dass infolge der beanspruchten Konstruktion des Kraftsensorsystems ab einer definierten Belastung das radiale Spiel geschlossen wird und die Kräfte um den Kraftmesssensor herumgeleitet werden. Dies ist auch bekannt als Kraftnebenschluss. Insbesondere soll dieser Kraftnebenschluss erst außerhalb des Messbereiches in Funktion treten, um das Messergebnis nicht zu verfälschen, beziehungsweise um die Messgenauigkeit aufrechtzuerhalten. Der Kraftnebenschluss wird mit der Überbrückung des Spiels, also eines geringen Spaltes, erreicht. Da bei Dehnungsmessungen nur sehr geringe Wege beziehungsweise Deformationen auftreten, sind präzise gefertigte Maschinenkomponenten erforderlich. Abhängig vom Betrag des Spiels und der Materialeigenschaften, kann eingestellt beziehungsweise definiert werden, ab welcher Kraft, Spannung und/oder Dehnung eine Materialverformung zu einem geschlossenen Spalt führt und somit der Kraftnebenschluss gebildet wird.
Der Widerlagerkörper bildet somit mit dem definierten Spalt ein radiales Spiel zur Gehäuseanordnung. Dieses radiale Spiel kann beispielsweise dadurch erzeugt werden, dass die Durchgangsausnehmung präzise hergestellt wird, beispielsweise über ein Schleifverfahren. Anschließend wird der Durchmesser der Durchgangsausnehmung gemessen und anschließend der passende Widerlagerkörper ausgewählt und eingesetzt. Überschreitet nun eine Belastung, die auf die Gehäuseanordnung wirkt, eine definiertes Maß, wird das Spiel beziehungsweise der Spalt geschlossen und ein Teil der Kraft um den Kraftmesssensor herumgeleitet.
Als radiales Spiel gilt im Sinne der Erfindung zumindest ein solcher Spalt, der einen Materialabstand zwischen der Innenfläche der Durchgangsausnehmung und der Außenfläche des Widerlagerkörpers an einer bestimmten Stelle derart aufweist, dass zur regulären Kraftdetektion eines auf einen bestimmten Wertebereich eingestellten Kraftsensorsystems kein Kraftnebenschluss erfolgt.
Beispielhaft kann ein zweiter Widerlagerkörper derart in der Gehäuseanordnung platziert werden, dass der zweite Widerlagerkörper durch eine entsprechend wirkende Widerlagerung die Gehäusedeformation zur gewünschten Datenerfassung einstellt. Zusätzlich oder alternativ kann die Gehäuseanordnung durch Durchgangsöffnungen und/oder Nuten derart konstruiert werden, dass die Durchgangsöffnungen und/oder Nuten durch eine entsprechend wirkende Materialschwächung die Gehäusedeformation zur gewünschten Datenerfassung einstellen. Diese Maßnahmen können vorteilhaft sein, um die Gehäuseanordnung für verschiedene Kraftniveaus verwenden zu können und/oder um an ausgewählten Stellen ein Krafterhöhung zu bewirken.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Durchgangsausnehmung zumindest zwei unterschiedliche Durchmesser aufweist, nämlich einen kleinen Durchmesser und einen größeren Durchmesser; der mindestens eine Kraftmesssensor in der mindestens einen Durchgangsausnehmung im Bereich des kleinen Durchmessers angeordnet ist; und der mindestens eine Widerlagerkörper in der mindestens einen Durchgangsausnehmung im Bereich des größeren Durchmessers angeordnet ist, wobei das Kraftsensorsystem zwischen dem mindestens einen Widerlagerkörper und der Durchgangsausnehmung im Bereich des größeren Durchmessers das radiale Spiel aufweist. Durch die unterschiedlichen Durchmesser kann sichergestellt werden, dass sich der Widerlagerkörper und der Kraftmesssensor nicht berühren. Dies ist sinnvoll, um die Messgenauigkeit des Kraftmesssensors hoch zu halten. Insbesondere wenn der Kraftmesssensor im potentiellen Kontaktbereich sensorische Mittel aufweist, kann dies das Risiko von Fehldetektionen reduzieren.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein oder mehrere Kraftmesssensoren Dehnungsmessstreifen ist oder sind, vorzugsweise geklebt oder gesputtert, und/oder im Wesentlichen eine zylindrische Form mit mindestens einer Stirnfläche und/oder einer Mantelfläche aufweist oder aufweisen, wobei die mindestens eine Stirnfläche und/oder die Mantelfläche mäanderförmig verlaufende Dehnungsmittel aufweisen.
Ein Dehnungsmessstreifen ist ein Sensor, der zur Messung der Dehnung eines Objekts verwendet wird. Die gebräuchlichste Art von Dehnungsmessstreifen besteht aus einer isolierenden flexiblen Unterlage, die ein Metallfolienmuster trägt. Der Dehnungsmessstreifen wird mit einem geeigneten Klebstoff, wie z. B. Cyanacrylat, am Objekt befestigt. Es ist auch möglich, den Dehnungsmesser auf das zu erfassende Objekt zu sputtern. Wenn das Objekt verformt wird, wird die Folie verformt, wodurch sich ihr elektrischer Widerstand ändert. Diese Widerstandsänderung, die in der Regel mit einer Wheatstone-Brücke gemessen wird, hängt mit der Dehnung durch die als Dehnungsfaktor bekannte Größe zusammen. Ein Dehnungsmessstreifen nutzt die physikalische Eigenschaft der elektrischen Leitfähigkeit und deren Abhängigkeit von der Geometrie des Leiters. Wenn ein elektrischer Leiter innerhalb der Grenzen seiner Elastizität so gedehnt wird, dass er nicht bricht oder sich dauerhaft verformt, wird er schmaler und länger, was seinen elektrischen Widerstand von Ende zu Ende erhöht. Wenn ein Leiter umgekehrt so zusammengedrückt wird, dass er nicht geknickt wird, verbreitert und verkürzt er sich, was seinen elektrischen Widerstand von Ende zu Ende verringert. Aus dem gemessenen elektrischen Widerstand des Dehnungsmessstreifens kann auf die Höhe der induzierten Spannung geschlossen werden. Ein typischer Dehnungsmessstreifen ordnet einen langen, dünnen leitenden Streifen in einer Mäanderform an, also einem Zick-Zack-Muster aus parallelen Linien. Dadurch wird die Empfindlichkeit nicht erhöht, da die prozentuale Widerstandsänderung für eine bestimmte Dehnung für die gesamte Zick-Zack-Linie die gleiche ist wie für eine einzelne Leiterbahn. Eine einzelne lineare Leiterbahn müsste extrem dünn sein, wodurch sie überhitzen könnte. Dadurch würde sich ihr Widerstand ändern und sie würde sich ausdehnen würde. Oder die Leiterbahn müsste mit einer viel niedrigeren Spannung betrieben werden, wodurch es schwierig wäre, Widerstandsänderungen genau zu messen.
Das Sputtern, auch Kathodenzerstäubung genannt, ist ein physikalischer Vorgang, bei dem Atome aus einem Festkörper, auch Target genannt, durch Beschuss mit energiereichen Ionen, vorwiegend Edelgasionen, herausgelöst werden und in die Gasphase übergehen.
Bei einem Kraftmesssensor, der im Wesentlichen eine zylindrische Form mit mindestens einer Stirnfläche und/oder einer Mantelfläche aufweist, wobei die mindestens eine Stirnfläche und/oder die Mantelfläche mäanderförmig verlaufende Dehnungsmittel aufweisen, handelt es sich um einen Kraftmesssensor, der auf Dünnschichtsensortechnologie basiert und der das Messverfahren von Dehnungsmessstreifen nutzt. Beispielhaft und nicht limitierend sind die Dehnungsmittel direkt auf die Stirnseite und zur Temperaturkompensation auch auf die Mantelfläche eines kleinen Zylinders aus Stahl beschichtet. Der Kraftmesssensor wird mit leichtem Übermaß in die Durchgangsausnehmung der Gehäuseanordnung eingepresst und erfährt so die gleiche Dehnung wie das umgebende Material. Die Dünnschichtsensortechnologiefunktionalität wird in der Regel durch eine Submikrometer-dünne, dehnungsempfindliche Metallbeschichtung realisiert, die durch Mikrobearbeitung strukturiert wird. Diese Messstruktur ermöglicht eine kontinuierliche Kraft- und Drehmomentmessung während des Betriebs. Durch diese Messtechnik ist es beispielsweise möglich Drehmoment sehr schnell und genau zu bestimmen. Insbesondere handelt es sich um ein Mehrschichtsystem aus Isolationsbeschichtung und dehnungsempfindlicher Metallbeschichtung, insbesondere mittels PVD-Verfahren, physical vapour deposition-Verfahren. Anders als bei Verfahren der chemischen Gasphasenabscheidung wird mithilfe physikalischer Verfahren das Ausgangsmaterial in die Gasphase überführt. Das gasförmige Material wird anschließend zum zu beschichtenden Substrat geführt, wo es kondensiert und die Zielschicht bildet. Besonders bevorzugt für gute Messergebnisse, jedoch nicht limitierend, handelt es sich bei der im Wesentlichen zylindrischen Form des Kraftmesssensors um einen Bolzen, mit bevorzugt acht Millimeter Durchmesser und beispielhaft einer Länge von zwanzig Millimeter. Im Wesentlichen bedeutet hierbei, dass die zylindrische Grundstruktur teilweise Abweichungen aufweisen kann, beispielsweise kleine Ausnehmungen. Möglich ist auch eine vollständig zylindrische Form.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass einer oder mehrere Widerlagerkörper Wälzkörper sind. Wälzkörper sind beispielsweise aus Wälzlagern bekannt als Kugeln, Rollen, Zylinderrollen, Nadeln, Kegel oder andere Rotationskörper aus Stahl, Keramik oder speziellen, extra harten Kunststoffen, die als Elemente eines Wälzlagers oder einer Linearwälzführung die Reibung zwischen den verschiedenen Komponenten des Lagers oder der Führung erheblich reduzieren und damit die relative Bewegung verschiedener Maschinenelemente zueinander extrem erleichtern. Wegen der völlig anderen Anwendungsform ist es somit fernliegend auf Wälzkörper zurückzugreifen. Es hat sich herausgestellt, dass Wälzkörper besonders als Widerlagerkörper geeignet sind, da hochpräzise Herstellungsverfahren für Wälzkörper existieren und der radiale Spalt somit optimal eingestellt werden kann. Insbesondere können die Wälzkörper aus Chromstahl gefertigt sein. Dieser Werkstoff ist sehr hart, aber leicht rostend, mit Bezug auf die bevorzugte Stahlsorte 100Cr6; einem Stahl mit einem Gehalt von circa einem Gewichtsprozent Kohlenstoff und etwa anderthalb Gewichtsprozent Chrom. Weitere Stähle sind zum Beispiel 100CrMnSi6-4 und 100CrMo7, wobei die Legierungselemente Mangan und Molybdän der besseren Durchhärtbarkeit dienen. Wegen der Rostanfälligkeit ist die Nutzung eines Deckelelements besonders bevorzugt. Für Anwendungen in korrosiver Umgebung können auch die hochlegierten Stähle X65Cr13 und X30CrMoN15-1 verwendet werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Durchgangsausnehmung zwischen mindestens einem Kraftmesssensor und mindestens einem Widerlagerkörper eine Abstandseinrichtung aufweist, um den Widerlagerkörper belastungsfrei zum Kraftmesssensor widerzulagern. Beispielhaft kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Durchgangsausnehmung im Übergangsbereich von einem größeren Durchmesser auf einen kleinen Durchmesser eine Stufe als Abstandseinrichtung aufweist, um den Widerlagerkörper widerzulagern. Zweck dieses Merkmals ist, dass die Messgenauigkeit des Kraftmesssensors nicht beeinträchtigt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Durchgangsausnehmung an einem oder an beiden Enden ein Deckelelement aufweist, das vorzugsweise derart zweistufig ausgebildet ist, dass ein Innendurchmessersegment in den Durchmesser, vorzugsweise den größeren Durchmesser, der Durchgangsausnehmung eingreift und dass ein einen noch größeren Durchmesser aufweisendes Außendurchmessersegment auf einer Außenfläche der Gehäuseanordnung aufliegt. Somit kann einerseits sichergestellt werden, dass der Widerlagerkörper nicht aus der Durchgangsausnehmung herausfällt. Zudem kann kein Schmutz in die Durchgangsausnehmung eindringen. Das Deckelelement kann kraft- und/oder formschlüssig, und insbesondere lösbar, mit der Gehäuseanordnung verbunden werden, um stets auf den Kraftmesssensor und/oder den Widerlagerkörper zugreifen zu können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gehäuseanordnung eine oder mehrere Durchgangsöffnungen und/oder eine oder mehrere Nuten aufweist, um über dieses oder diese mit einem Bauteil verbunden zu werden, und/oder um über dieses oder diese einen Kraftfluss zur Kraftdetektion einzustellen. Einerseits ist die Gehäuseanordnung mit dem zu prüfenden Bauteil zu verbinden. Eine Verbindung über eine oder mehrere Durchgangsöffnungen und/oder eine oder mehrere Nuten beeinträchtigen das Messergebnis nicht nachteilig. Andererseits können über die Position der Verbindung dieser Komponenten auch die Kraftflüsse eingestellt werden, sodass die Messqualität verbessert und die Überlastsicherung erreicht werden kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kraftsensorsystem mindestens zwei Widerlagerkörper in einer Durchgangsausnehmung aufweist, die vorzugsweise sich entlang der Durchgangsausnehmung gegenüberliegend angeordnet sind, und/oder die insbesondere den Kraftmesssensor entlang der Durchgangsausnehmung an jeweils einem Ende umgeben. Somit können Deformationen in zwei zueinander gegensätzlichen Richtungen durch den jeweils anderen Widerlagerkörper ausgeglichen werden. Dies erhöht die Robustheit und somit die Messqualität des Kraftsensorsystems.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Gehäuseanordnung für ein Kraftsensorsystem nach mindestens einem der vorhergehenden Merkmale, gekennzeichnet durch die Merkmale der Gehäuseanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Merkmale.
Vorzugsweise ist die Gehäuseanordnung quaderförmig ausgebildet. Es hat sich herausgestellt, dass die vorgenannten Merkmale bei einer Quaderform besonders gut realisiert werden können. Allerdings sind auch andere Formen für die Gehäuseanordnung möglich.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Kraftmesssensor für ein Kraftsensorsystem nach mindestens einem der vorhergehenden Merkmale, gekennzeichnet durch die Merkmale des Kraftmesssensor nach mindestens einem der vorhergehenden Merkmalen.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
Fig. 1 : einen Längsschnitt durch ein Kraftsensorsystem gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, mit einer Gehäuseanordnung, einem Kraftmesssensor und einem Widerlagerkörper, wobei im Bereich des Widerlagerkörpers eine Belastung auf die Gehäuseanordnung wirkt;
Fig. 2: einen Längsschnitt durch ein Kraftsensorsystem gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei das Kraftsensorsystem gegenüber Figur 1 einen weiteren Widerlagerkörper aufweist, und mit einer andere Belastung beaufschlagt wird, die jeweils im Bereich des Widerlagerkörpers auf die Gehäuseanordnung wirkt;
Fig. 3: eine perspektivische Ansicht eines Längsschnitts des
Kraftsensorsystems gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4: eine perspektivische Ansicht des gesamten Kraftsensorsystems gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5: eine symbolische Detailansicht des Längsschnitts des
Kraftsensorsystems gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Bereich des Widerlagerkörpers;
Fig. 6: eine perspektivische Ansicht des Kraftsensorsystems gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, montiert zwischen zwei Bauteilen;
Fig. 7: mehrere Ansichten von Kraftsensorsystemen gemäß unterschiedlichen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, wobei die Kraftsensorsysteme unterschiedliche Durchgangsöffnungen und/oder Nuten aufweisen;
Fig. 8: eine perspektivische Ansicht eines Kraftsensorsystems gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, mit einem gegenüber der Figur 1 abweichend angeordneten Kraftmesssensor; Fig. 9: eine perspektivische Ansicht eines Kraftsensorsystems gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, mit einem gegenüber den Figuren 1 und 8 abweichend angeordneten Kraftmesssensor;
Fig. 10: eine perspektivische und eine Schnittansicht eines Kraftsensorsystems gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, mit einem gegenüber Figur 1 abweichend angeordneten Kraftmesssensor und mit einer abweichenden Kabelverbindung; und
Fig. 11 : eine Schnittansicht eines Kraftsensorsystems gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, mit einem gegenüber Figur 1 abweichend angeordneten Kraftmesssensor.
Die Figuren 1 bis 11 zeigen eine Vielzahl von Ausführungsformen eines bevorzugten Kraftsensorsystems 10. Dabei umfassen alle Kraftsensorsysteme 10 nach Lehr der Erfindung: eine Gehäuseanordnung 12 mit mindestens einer Durchgangsausnehmung 14, die mindestens einen Durchmesser D1 aufweist, um mindestens einen Kraftmesssensor 16 aufzunehmen; mindestens einen Kraftmesssensor 16, der in der mindestens einen Durchgangsausnehmung 14 angeordnet ist; und mindestens einen Widerlagerkörper 18, der in der mindestens einen Durchgangsausnehmung 14 angeordnet ist, wobei das Kraftsensorsystem 10 zwischen dem mindestens einen Widerlagerkörper 18 und der Durchgangsausnehmung 14 radiales Spiel RS aufweist.
Die dargestellten bevorzugten Ausführungsformen des Kraftsensorsystems 10 sind gemäß den Figuren 1 bis 11 zudem dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Durchgangsausnehmung 14 zumindest zwei unterschiedliche Durchmesser D1, D2 aufweist, nämlich einen kleinen Durchmesser D1 und einen größeren Durchmesser D2; der mindestens eine Kraftmesssensor 16 in der mindestens einen Durchgangsausnehmung 14 im Bereich des kleinen Durchmessers D1 angeordnet ist; und der mindestens eine Widerlagerkörper 18 in der mindestens einen Durchgangsausnehmung 14 im Bereich des größeren Durchmessers D2 angeordnet ist, wobei das Kraftsensorsystem 10 zwischen dem mindestens einen Widerlagerkörper 18 und der Durchgangsausnehmung 14 im Bereich des größeren Durchmessers D2 das radiale Spiel RS aufweist. Hierbei handelt es sich jedoch um bevorzugte, jedoch nicht limitierende Merkmale des Kraftsensorsystems 10.
Der Kraftmesssensor 16 detektiert auf ihn wirkende Belastungen B und leitet diese Information mittels einer Kabelverbindung 40 aus
Gemäß einer bevorzugten und nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein oder mehrere Kraftmesssensoren 16 Dehnungsmessstreifen ist oder sind, vorzugsweise geklebt oder gesputtert.
Demgegenüber in den offenbarten Figuren dargestellt, wenn auch nur bevorzugt und nicht limitierend, dass ein oder mehrere Kraftmesssensoren 16 im Wesentlichen eine zylindrische Form mit mindestens einer Stirnfläche 20 und einer Mantelfläche 22 aufweist oder aufweisen, wobei die mindestens eine Stirnfläche 20 und die Mantelfläche 22 mäanderförmig verlaufende Dehnungsmittel aufweisen. Die Zylinderform ist in den Figuren deutlich schematisiert. Im Wesentlichen bedeutet hierbei mit Blick auf die Zylinderform, dass der jeweilige Kraftmesssensor 16 entlang der Durchgangsausnehmung 14 geführt werden kann und gleichzeitig hinreichend Kontakt zur Durchgangsausnehmung 14 aufweist, um eine qualitative Kraftmessung durchzuführen.
Dabei ist gemäß den dargestellten Ausführungsform vorgesehen, dass die Widerlagerkörper 18 Wälzkörper sind. Auch dies ist ein separates Merkmal und nicht limitierend.
Besonders in Figur 5 ist die beispielhafte Ausgestaltung gut zu erkennen, dass die mindestens eine Durchgangsausnehmung 14 zwischen dem mindestens einen Kraftmesssensor 16 und dem mindestens einen Widerlagerkörper 18 eine als Stufe beziehungsweise Auflageschulter ausgebildete Abstandseinrichtung 24 aufweist, um den Widerlagerkörper 18 belastungsfrei zum Kraftmesssensor 16 widerzulagern. Beispielhaft dargestellt ist dies somit als bevorzugte Ausführungsform, wobei die mindestens eine Durchgangsausnehmung 14 im Übergangsbereich vom größeren Durchmesser D2 auf den kleinen Durchmesser D1 eine Stufe beziehungsweise Auflageschulter als Abstandseinrichtung 24 aufweist, um den Widerlagerkörper 18 widerzulagern. Damit wird die Stirnfläche 20 des Kraftmesssensors 16 durch den Widerlagerkörper 18 nicht belastet.
Weiterhin ist das beispielhafte Ausführungsbeispiel in den Figuren 1 bis 11 derart dargestellt, dass die mindestens eine Durchgangsausnehmung 14 an einem oder an beiden Enden ein Deckelelement 26 aufweist, das vorzugsweise derart zweistufig ausgebildet ist, dass ein Innendurchmessersegment 28 in den größeren Durchmesser D2 der Durchgangsausnehmung 14 eingreift und dass ein einen noch größeren Durchmesser aufweisendes Außendurchmessersegment 30 auf einer Außenfläche 32 der Gehäuseanordnung 12 aufliegt. So weist das Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ein Deckelelement 26 auf und das Ausführungsbeispiel nach Figur 2 zwei Deckelelemente 26. Dies ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn ein jeweiliger Widerlagerkörper 18 als Wälzkörper ausgebildet ist, da Wälzkörperstähle zu Korrosion neigen. Somit besteht ein erhöhter Schutz vor Korrosion und anderen schädlichen Einflüssen, wie beispielsweise vor Staubpartikeln.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Gehäuseanordnung 12 eine oder mehrere Durchgangsöffnungen 34 und/oder eine oder mehrere Nuten 36 aufweist. In Figur 6 ist beispielhaft dargestellt, dass das Kraftsensorsystem 10 über die Durchgangsöffnungen 34 mit zwei Bauteilen 38 verbunden ist. Unter anderem Figur 7 zeigt in den Figuren 7a, 7c und 7d unterschiedliche bevorzugte Ausgestaltungen von Nuten 36, um über diese einen Kraftfluss zur Kraftdetektion einzustellen. In Figur 7b ist bevorzugt zu erkennen, dass der Kraftfluss zur Kraftdetektion über eine Durchgangsöffnung 34 eingestellt werden kann.
Beispielhaft in Figur 2 ist dargestellt, dass das Kraftsensorsystem 10 mindestens zwei Widerlagerkörper 18 in einer Durchgangsausnehmung 14 aufweist, die vorzugsweise sich entlang der Durchgangsausnehmung 14 gegenüberliegend angeordnet sind, und/oder die insbesondere den Kraftmesssensor 16 entlang der Durchgangsausnehmung 14 an jeweils einem Ende umgeben. Letzteres Merkmal bedeutet, dass ein Widerlagerkörper 18 näher zum Außenbereich angeordnet ist als der zu schützende Kraftmesssensor
16.
In den Figuren ist beispielhaft dargestellt, dass die Gehäuseanordnung 12 quaderförmig ausgebildet ist. Diese Form hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wobei auch andere Formen für die Gehäuseanordnung 12 möglich sind, sofern sie einen Kraftnebenschluss ermöglichen.
Bezugszeichenliste
10 Kraftsensorsystem
12 Gehäuseanordnung
14 Durchgangsausnehmung
16 Kraftmesssensor
18 Widerlagerkörper 0 Stirnfläche 2 Mantelfläche 4 Abstandseinrichtung 6 Deckelelement 8 Innendurchmessersegment
30 Außendurchmessersegment
32 Außenfläche der Gehäuseanordnung
34 Durchgangsöffnung
36 Nut
38 Bauteil
40 Kabelverbindung
D1 kleiner Durchmesser
D2 größerer Durchmesser RS radiales Spiel B Belastung

Claims

Patentansprüche
1. Kraftsensorsystem (10), aufweisend eine Gehäuseanordnung (12) mit mindestens einer Durchgangsausnehmung (14), die mindestens einen Durchmesser (D1) aufweist, um mindestens einen Kraftmesssensor (16) aufzunehmen; mindestens einen Kraftmesssensor (16), der in der mindestens einen Durchgangsausnehmung (14) angeordnet ist; und mindestens einen Widerlagerkörper (18), der in der mindestens einen Durchgangsausnehmung (14) angeordnet ist, wobei das Kraftsensorsystem (10) zwischen dem mindestens einen Widerlagerkörper (18) und der Durchgangsausnehmung (14) radiales Spiel (RS) aufweist.
2. Kraftsensorsystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Durchgangsausnehmung (14) zumindest zwei unterschiedliche Durchmesser (D1, D2) aufweist, nämlich einen kleinen Durchmesser (D1) und einen größeren Durchmesser (D2); der mindestens eine Kraftmesssensor (16) in der mindestens einen Durchgangsausnehmung (14) im Bereich des kleinen Durchmessers (D1) angeordnet ist; und der mindestens eine Widerlagerkörper (18) in der mindestens einen Durchgangsausnehmung (14) im Bereich des größeren Durchmessers (D2) angeordnet ist, wobei das Kraftsensorsystem (10) zwischen dem mindestens einen Widerlagerkörper (18) und der Durchgangsausnehmung (14) im Bereich des größeren Durchmessers (D2) das radiale Spiel (RS) aufweist.
3. Kraftsensorsystem (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Kraftmesssensoren (16) Dehnungsmessstreifen ist oder sind, vorzugsweise geklebt oder gesputtert, und/oder im Wesentlichen eine zylindrische Form mit mindestens einer Stirnfläche (20) und/oder einer Mantelfläche (22) aufweist oder aufweisen, wobei die mindestens eine Stirnfläche (20) und/oder die Mantelfläche (22) mäanderförmig verlaufende Dehnungsmittel aufweisen.
4. Kraftsensorsystem (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere Widerlagerkörper (18) Wälzkörper sind.
5. Kraftsensorsystem (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Durchgangsausnehmung (14) zwischen mindestens einem Kraftmesssensor (16) und mindestens einem Widerlagerkörper (18) eine Abstandseinrichtung (24) aufweist, um den Widerlagerkörper (18) belastungsfrei zum Kraftmesssensor (16) widerzulagern.
6. Kraftsensorsystem (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Durchgangsausnehmung (14) an einem oder an beiden Enden ein Deckelelement (26) aufweist, das vorzugsweise derart zweistufig ausgebildet ist, dass ein Innendurchmessersegment (28) in den mindestens einen Durchmesser (D2) der Durchgangsausnehmung (14) eingreift und dass ein einen größeren Durchmesser aufweisendes Außendurchmessersegment (30) auf einer Außenfläche (32) der Gehäuseanordnung (12) aufliegt.
7. Kraftsensorsystem (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseanordnung (12) eine oder mehrere Durchgangsöffnungen (34) und/oder eine oder mehrere Nuten (36) aufweist, um über dieses oder diese mit einem Bauteil (38) verbunden zu werden, und/oder um über dieses oder diese einen Kraftfluss zur Kraftdetektion einzustellen.
8. Kraftsensorsystem (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftsensorsystem (10) mindestens zwei Widerlagerkörper (18) in einer Durchgangsausnehmung (14) aufweist, die vorzugsweise sich entlang der Durchgangsausnehmung (14) gegenüberliegend angeordnet sind.
9. Gehäuseanordnung (12) für ein Kraftsensorsystem (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Merkmale der
Gehäuseanordnung (12) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gehäuseanordnung (12) vorzugsweise quaderförmig ausgebildet ist.
10. Kraftmesssensor (16) für ein Kraftsensorsystem (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Merkmale des
Kraftmesssensors (16) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche.
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