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DE102005005758B4 - Force-torque sensor - Google Patents

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DE102005005758B4
DE102005005758B4 DE200510005758 DE102005005758A DE102005005758B4 DE 102005005758 B4 DE102005005758 B4 DE 102005005758B4 DE 200510005758 DE200510005758 DE 200510005758 DE 102005005758 A DE102005005758 A DE 102005005758A DE 102005005758 B4 DE102005005758 B4 DE 102005005758B4
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Germany
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force
deformation
torque sensor
receiving flange
torque
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DE200510005758
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German (de)
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Inventor
Rainer Martin
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Schunk SE and Co KG
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Schunk SE and Co KG
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/16Apparatus 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

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Abstract

Kraft-Momenten-Sensor für Handhabungsgeräte mit einem Werkzeug-Aufnahmeflansch (5) zur Kraft-/Momenteneinleitung und einem Trägerblech zur Kraft-/Momentenausleitung und mit zwischen dem Aufnahmeflansch (5) und dem Trägerblech vorgesehenen Verformungskörpern (2), wobei mit dem Kraft-Momenten-Sensor Momente um zwei senkrecht zueinander stehende Achsen und eine orthogonal zu der durch diese Achsen aufgespannten Ebene wirkende Kraft messbar sind, wobei am Werkzeug-Aufnahmeflansch (5) eine Messplatte (3) vorgesehen ist, und dass am Trägerblech Distanzsensoren (1) derart vorgesehen sind, dass eine durch die Verformung der Verformungskörper (2) hervorgerufene Bewegung der Messplatte (3) mittels der Distanzsensoren gemessen wird.Force-moment sensor for handling equipment with a tool receiving flange (5) for force / torque introduction and a carrier plate for force / torque discharge and between the receiving flange (5) and the support plate provided deformation bodies (2), wherein with the force Moments sensor moments about two mutually perpendicular axes and a force acting orthogonal to the plane defined by these axes can be measured, wherein the tool receiving flange (5) a measuring plate (3) is provided, and that on the support plate distance sensors (1) provided that a movement of the measuring plate (3) caused by the deformation of the deformation bodies (2) is measured by means of the distance sensors.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die bekannten Kraft-Momenten-Sensoren bestehen aus einem Flansch zur Kraft-/Momenten-Einleitung, einem oder mehreren Verformungskörpern und einem Flansch zur Kraft-/Momenten-Ausleitung. Die durch die Kräfte bzw. Momente hervorgerufene Dehnungen der Verformungskörpers werden dann mittels Messwandler, wie Dehnmessstreifen oder piezoresistive Widerstände, die auf den Verformungskörpern aufgebracht sind, in elektrische Signale umgewandelt.The known force-moment sensors consist of a flange for force / torque introduction, one or more deformation bodies and a flange for force / torque discharge. The expansions of the deformation body caused by the forces or moments are then converted into electrical signals by means of transducers, such as strain gauges or piezoresistive resistors, which are applied to the deformation bodies.

Aus der DE 41 01 732 C2 ist ein Kraft-Momenten-Sensor bekannt geworden, bei dem zwischen einer Tischplatte und einer Basis windschief angeordnete Stäbe mit elastischer Eigenschaft vorgesehen sind. Aus der EP 1 464 940 B1 ist eine Kraftdetektionsvorrichtung bekannt geworden.From the DE 41 01 732 C2 is a force-moment sensor has become known in which between a table top and a base obliquely arranged rods are provided with elastic property. From the EP 1 464 940 B1 a force detection device has become known.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Kraft-Momenten-Sensor für Handhabungsgeräte bereit zu stellen, der einen vergleichsweise einfachen Aufbau aufweist und dennoch funktionssicher arbeitet.The present invention has for its object to provide a force-moment sensor for handling equipment, which has a relatively simple structure and yet works reliable.

Diese Aufgabe wird durch einen Kraft-Momenten-Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a force-torque sensor having the features of claim 1.

Gegenüber den bekannten Kraft-Momentensensoren hat die vorliegende Erfindung insbesondere folgende Vorteile:

  • – Die Verformungskörper sind einfachst herzustellen, da sie keine elektrische Komponenten enthalten und an ihre Oberfläche keine besondere Anforderung gestellt werden muss.
  • – Der Sensor kann leicht an Aufgaben angepasst werden, die unterschiedliche Messbereiche und Steifigkeiten des Sensors verlangen. Diese können leicht durch die Blechstärke oder durch die Form des Verformungskörpers eingestellt werden.
  • – Der Messbereich und die Steifigkeit des Sensors kann für verschiedene Achsen unterschiedlich eingestellt werden.
  • – Der Sensor hat eine durchgehende, zentrische Bohrung. Er eignet sich deshalb für die Aufnahme von stabförmigen Werkzeugen oder Tastern.
Compared to the known force-moment sensors, the present invention has the following advantages in particular:
  • - The deformation of bodies are easy to produce, since they contain no electrical components and no special requirement must be placed on their surface.
  • - The sensor can be easily adapted to tasks that require different measuring ranges and stiffnesses of the sensor. These can be easily adjusted by the sheet thickness or by the shape of the deformation body.
  • - The measuring range and the rigidity of the sensor can be set differently for different axes.
  • - The sensor has a continuous, central bore. It is therefore suitable for receiving rod-shaped tools or buttons.

Bei dem in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Kraft-Momenten-Sensor, der Momente um senkrecht zueinander stehende Achsen und eine Kraft orthogonal zu der durch die Achsen aufgespannten Ebene messen kann. Einsatzgebiete für den Sensor sind Handhabungsgeräte sowie Bearbeitungs-, Mess- oder Reinigungsmaschinen.At the in 1 and 2 illustrated embodiment is a force-moment sensor which can measure moments about mutually perpendicular axes and a force orthogonal to the plane spanned by the axes plane. Fields of application for the sensor are handling devices as well as processing, measuring or cleaning machines.

Die funktionellen Teile des Sensors bilden bis zu 1 berührungslos arbeitende Distanzsensoren 1, die im Beispiel als induktive Analogsensoren ausgeführt sind und ein zum Abstand Distanzsensor/Messplatte proportionales Strom- oder Spannungssignal herausgeben. Weitere Funktionsteile sind die bis zu 4 Verformungskörper 2, die im Beispiel als rechteckige Federbleche ausgeführt sind. Die Verformung bewirkt eine Änderung des Abstandes zwischen der Messplatte (3) und den Distanzsensoren 1. Je nach der Richtung der am Werkzeug-Aufnahmeflansch 5 auftretenden Kräfte/Momente verändern sich die Abstände gleich- oder gegensinnig.The functional parts of the sensor form up to 1 non-contact distance sensors 1 , which in the example are designed as inductive analog sensors and output a proportional to the distance distance sensor / measuring plate current or voltage signal. Other functional parts are the up to 4 deformation elements 2 , which are executed in the example as rectangular spring plates. The deformation causes a change in the distance between the measuring plate ( 3 ) and the distance sensors 1 , Depending on the direction of the tool receiving flange 5 occurring forces / moments, the distances change the same or in opposite directions.

Weiterhin besteht der Sensor aus einem Trägerblech 4 mit dem der Sensor an einem Gerät bzw. einer Maschine befestigt werden kann. Die Verformungskörper 2 sind mit dem äusseren Klemmring 6 am Trägerblech 4 fixiert. Mit dem Zwischenring 7 und dem inneren Klemmring 8 sind die Verformungskörper 2 und die Messplatte 3 am Werkzeug-Aufnahmeflansch 5 befestigt.Furthermore, the sensor consists of a carrier plate 4 with which the sensor can be attached to a device or a machine. The deformation bodies 2 are with the outer clamping ring 6 on the carrier sheet 4 fixed. With the intermediate ring 7 and the inner clamping ring 8th are the deformation bodies 2 and the measuring plate 3 on the tool receiving flange 5 attached.

Claims (4)

Kraft-Momenten-Sensor für Handhabungsgeräte mit einem Werkzeug-Aufnahmeflansch (5) zur Kraft-/Momenteneinleitung und einem Trägerblech zur Kraft-/Momentenausleitung und mit zwischen dem Aufnahmeflansch (5) und dem Trägerblech vorgesehenen Verformungskörpern (2), wobei mit dem Kraft-Momenten-Sensor Momente um zwei senkrecht zueinander stehende Achsen und eine orthogonal zu der durch diese Achsen aufgespannten Ebene wirkende Kraft messbar sind, wobei am Werkzeug-Aufnahmeflansch (5) eine Messplatte (3) vorgesehen ist, und dass am Trägerblech Distanzsensoren (1) derart vorgesehen sind, dass eine durch die Verformung der Verformungskörper (2) hervorgerufene Bewegung der Messplatte (3) mittels der Distanzsensoren gemessen wird.Force / torque sensor for handling devices with a tool receiving flange ( 5 ) for force / torque introduction and a carrier plate for force / torque discharge and with between the receiving flange ( 5 ) and the support plate provided deformation bodies ( 2 ), wherein with the force-torque sensor moments about two mutually perpendicular axes and a force orthogonal to the plane defined by these axes acting force can be measured, wherein at the tool receiving flange ( 5 ) a measuring plate ( 3 ) is provided, and that on the support plate distance sensors ( 1 ) are provided such that a by the deformation of the deformation body ( 2 ) caused movement of the measuring plate ( 3 ) is measured by means of the distance sensors. Kraft-Momenten-Sensor nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch geeignete Auswahl der Dicke und der Form der Verformungskörper sowie deren Material unterschiedliche Messbereiche für die einzelnen Momentenachsen realisiert werden können.Force / torque sensor according to claim 1, characterized in that different measuring ranges for the individual moment axes can be realized by suitable selection of the thickness and the shape of the deformation body and the material. Kraft-Momenten-Sensor nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungskörper als rechteckige Federbleche ausgeführt sind.Force-torque sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the deformation bodies are designed as rectangular spring plates. Kraft-Momenten-Sensor nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeflansch (5) als Hohlflansch ausgebildet ist, der zur Aufnahme von stabförmigen Werkzeugen oder Tastern dient.Force / torque sensor according to claim 1, characterized in that the receiving flange ( 5 ) is designed as a hollow flange, the Recording of rod-shaped tools or buttons is used.
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DE102016111173A1 (en) 2016-06-17 2017-12-21 Schunk Gmbh & Co. Kg Spann- Und Greiftechnik Method for operating a gripping or clamping device

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Legal Events

Date Code Title Description
8122 Nonbinding interest in granting licences declared
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: SCHUNK GMBH & CO. KG SPANN- UND GREIFTECHNIK, , DE

8181 Inventor (new situation)

Inventor name: MARTIN, RAINER, 89522 HEIDENHEIM, DE

8110 Request for examination paragraph 44
8123 Nonbinding interest in granting licences withdrawn
R020 Patent grant now final
R020 Patent grant now final

Effective date: 20110817

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