[发明专利]力和力矩探测器，用于这种力和力矩探测器的力传感器模块和具有这种力和力矩探测器的机器人

权利要求书

1.一种力和力矩探测器(1)，具有四个压电式力传感器(4至4″′)和基板(2)；并且其中，四个所述压电式力传感器(4至4″′)检测力并针对检测到的力产生测量信号；其特征在于，所述力和力矩探测器(1)具有盖板(3)，所述盖板(3)具有边界面(31)，待检测的力F施加在所述边界面(31)上；所述力和力矩探测器(1)具有分析单元(6)，所述分析单元(6)分析所述压电式力传感器(4至4″′)的测量信号；所述基板(2)具有至少一个用于所述压电式力传感器(4至4″′)和所述分析单元(6)的空腔(21至21″′，22)，所述压电式力传感器(4至4″′)和所述分析单元(6)被布置在所述空腔(21至21″′，22)中；并且所述基板(2)和所述盖板(3)机械地连接成一壳体。

2.一种力传感器模块(14，14′)，用于根据权利要求1所述的力和力矩探测器(1)，其特征在于，通过电导体(11至11″)与分析单元(6)电接触的四个压电式力传感器(4至4″′)构成所述力传感器模块(14，14′)。

3.根据权利要求1所述的力和力矩探测器(1)，具有根据权利要求2所述的力传感器模块(14，14′)，其特征在于，在所述基板(2)中布置一个所述力传感器模块(14，14′)，或在所述基板(2)中布置两个所述力传感器模块(14，14′)。

4.根据权利要求1所述的力和力矩探测器(1)，其特征在于，各个所述压电式力传感器(4至4″′)被布置在相对于所述基板(2)的中心(0)径向间隔开的空腔(21至21″′)中；并且所述分析单元(6)被布置在位于所述基板(2)的中心(0)处的空腔(22)中。

5.根据权利要求4所述的力和力矩探测器(1)，其特征在于，所述分析单元(6)的空腔(22)相对于所述基板(2)的中心(0)是十字形的，并具有四个沿着径向方向延伸的腿部；并且，一压电式力传感器(4至4″′)的一空腔(21至21″′)被设置在两个直接相邻的腿部之间。

6.根据权利要求5所述的力和力矩探测器(1)，其特征在于，两个直接相邻的腿部在过渡区域中相遇；所述基板(2)在所述过渡区域中具有通道开口(23至23″′)；并且各个通道开口(23至23″′)沿着径向方向从所述分析单元(6)的空腔(22)延伸到一压电式力传感器(4至4″′)的一空腔(21至21″′)。

7.根据权利要求1或3中任一项所述的力和力矩探测器(1)，其特征在于，每个压电式力传感器(4至4″′)具有多个压电式传感元件(8，8′)；具有至少一个第一压电式传感元件(8)的各个压电式力传感器(4至4″′)刚好检测一法向力的一个分量；并且具有至少一个第二压电式传感元件(8′)的各个压电式力传感器(4至4″′)刚好检测一剪切力的一个分量。

8.根据权利要求7所述的力和力矩探测器(1)，其特征在于，每个压电式力传感器(4至4″′)具有多个传感器电极(9，9′)，所述传感器电极(9，9′)从一压电式传感元件(8，8′)的一元件表面拾取电极化电荷作为测量信号；每个压电式力传感器(4至4″′)具有多个配对电极(10至10″)，所述配对电极(10至10″)从一压电式传感元件(8，8′)的一元件表面拾取电极化电荷作为测量信号。

9.根据权利要求8所述的力和力矩探测器(1)，其特征在于，每个压电式力传感器(4至4″′)具有刚三个电导体(11至11″)；第一传感器电极(9)贴靠在至少一个第一压电式传感元件(8)的至少一个第一元件表面上；该第一传感器电极(9)与第一电导体(11)电接触；第二传感器电极(9′)贴靠在至少一个第二压电式传感元件(8′)的至少一个元件表面上；该第二传感器电极(9′)与第二电导体(11′)电接触；配对电极(10至10″)贴靠在所述压电式传感元件(8，8′)的背对所述传感器电极(9，9′)的元件表面上；并且所述配对电极(10至10″)与第三电导体(11″)电接触。