FR2860590A1

FR2860590A1 - Instrumented handle for use in lever, has strain gauges arranged in rosette and bonded to membrane placed in working plane on which stress is exerted, and lateral contraction unit concentrating strain due to exerted stress

Info

Publication number: FR2860590A1
Application number: FR0311536A
Authority: FR
Inventors: Ismael Didelon; Thierry Gigout
Original assignee: SODEREL MEDICAL SARL
Current assignee: SODEREL MEDICAL SARL
Priority date: 2003-10-02
Filing date: 2003-10-02
Publication date: 2005-04-08
Anticipated expiration: 2023-10-02
Also published as: FR2860590B1

Abstract

The handle has three strain gauges arranged in rosette (4) at 120 degrees crossing a central point bonded to a center of a membrane (9). The membrane is placed in a working plane on which the stress is exerted and is perpendicular to an axial direction of the handle. A lateral contraction unit (8) concentrates the strain due to the stress exerted on an axis at the center of the membrane.

Description

La présente invention concerne une poignée pour la mesure de forces duThe present invention relates to a handle for measuring forces of the

type comportant une pluralité de jauges de contraintes. type having a plurality of strain gages.

Le but de l'invention est de proposer une poignée, de préférence adaptable à divers appareillages, et qui permette de mesurer l'intensité de la force exercée par l'utilisateur sur ladite poignée, quelle que soit la direction de cette force dans un plan donné. The object of the invention is to propose a handle, preferably adaptable to various devices, and which makes it possible to measure the intensity of the force exerted by the user on said handle, whatever the direction of this force in a plane. given.

La demanderesse a choisi d'utiliser une technique de fixation de jauges de contrainte par collage sur une surface. The Applicant has chosen to use a technique for fixing strain gauges by gluing on a surface.

Cette technique est utilisée pour mesurer la déformation d'un levier sur lequel les jauges, collées par 2 ou 4 sur une surface, reçoivent toutes la même information car l'effort à mesurer se situe dans un plan perpendiculaire à celui de ladite surface. En outre cette technique nécessite autant de collages que de jauges ce qui augmente les coûts de façon importante. This technique is used to measure the deformation of a lever on which the gauges, glued by 2 or 4 on a surface, all receive the same information because the effort to be measured is in a plane perpendicular to that of said surface. In addition, this technique requires as many collages as gauges which increases the costs significantly.

Cette technique est également utilisée pour la mesure des contraintes sur une surface, par exemple des contraintes de cisaillement, par exemple sur une aile d'avion où l'on dispose trois jauges croisées symétriquement à 120 de façon à former une rosette nécessitant une seule opération de collage. This technique is also used for the measurement of stresses on a surface, for example shear stresses, for example on an aircraft wing where three gauges are arranged symmetrically at 120 so as to form a rosette requiring a single operation. lift-off.

L'idée inventive consiste à employer une rosette de ce type sur un levier de manière à mesurer une force exercée, dans un plan déterminé, par un utilisateur ou par un objet extérieur au levier. Dans ce type de situation l'idée inventive consiste à coller la rosette sur une membrane solidaire du levier, de façon à ce que la rosette soit placée dans le plan où s'exerce la force, les trois jauges ainsi placées dans le plan de travail reçoivent des informations différentes contrairement à celles de la première application. The inventive idea is to use a rosette of this type on a lever so as to measure a force exerted in a certain plane by a user or by an object outside the lever. In this type of situation the inventive idea is to stick the rosette on a membrane secured to the lever, so that the rosette is placed in the plane where the force is exerted, the three gauges thus placed in the work plan receive different information as opposed to the first application.

L'idée inventive consiste également à prévoir sur le levier une zone de striction dont la fonction est de concentrer les forces. The inventive idea is also to provide on the lever a zone of necking whose function is to concentrate the forces.

Plus particulièrement, l'invention consiste en une poignée pour la mesure de forces du type comportant une pluralité de jauges de contraintes caractérisée en ce que lesdites jauges sont disposées en rosette et en ce que ladite rosette est fixée sur une surface de la poignée par un collage, ladite surface étant disposée dans le plan de travail où s'exerce l'effort ou parallèlement à celui-ci. More particularly, the invention consists of a handle for the measurement of forces of the type comprising a plurality of strain gauges characterized in that said gauges are arranged in a rosette and in that said rosette is fixed on a surface of the handle by a bonding, said surface being disposed in the work plane where the force is exerted or parallel thereto.

Préférentiellement la rosette est collée sur une membrane disposée perpendiculairement à la direction axiale de la poignée. Preferably the rosette is glued on a membrane disposed perpendicularly to the axial direction of the handle.

Préférentiellement la poignée comporte une striction, ayant pour effet de 35 concentrer les contraintes dues à la force exercée sur l'axe au centre de la membrane. Preferably the handle comprises a necking, having the effect of concentrating the stresses due to the force exerted on the axis in the center of the membrane.

On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description ci-après faite en référence aux figures annexées suivantes: - figure 1: vue en coupe d'un mode de réalisation préféré des principaux éléments d'une poignée instrumentée selon l'invention, - figure 2: vue de dessus de la poignée de la figure 1. The invention will be better understood from the following description given with reference to the following appended figures: FIG. 1: sectional view of a preferred embodiment of the main elements of an instrumented handle according to the invention - Figure 2: top view of the handle of Figure 1.

La poignée (1) est une poignée instrumentée, c'est-à-dire intégrant un capteur permettant de mesurer les efforts fournis par l'utilisateur. The handle (1) is an instrumented handle, that is to say integrating a sensor to measure the efforts provided by the user.

Les figures 1 et 2 représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation d'une telle poignée instrumentée. Figures 1 and 2 show by way of non-limiting example an embodiment of such an instrumented handle.

Une telle poignée se compose d'un préhenseur (2) amovible et adaptable sur un corps d'épreuve (3) lui-même positionné sur un appareil par exemple au sommet d'un arceau formé par deux bras d'un appareil de réadaptation/rééducation objet d'une autre demande de brevet déposée le même jour par la demanderesse. Such a handle consists of a gripper (2) removable and adaptable to a test body (3) itself positioned on a device for example at the top of a bow formed by two arms of a rehabilitation device / reeducation object of another patent application filed the same day by the plaintiff.

Le corps d'épreuve (3) est constitué des zones suivantes: un axe (6) permettant l'adaptation de différents types de préhenseur (2), s'appuyant sur une collerette (7) de l'axe, et permettant par exemple de déplacer la poignée à une ou deux mains par exemple pour simuler des manches d'outils dans le cadre d'une rééducation à un geste de travail, une striction (8), ayant pour effet de concentrer les contraintes dues à la force exercée sur l'axe au centre de la membrane ci-après. The test body (3) consists of the following areas: an axis (6) allowing the adaptation of different types of gripper (2), resting on a flange (7) of the axis, and allowing for example to move the handle with one or two hands for example to simulate tool sleeves in the context of a reeducation to a work gesture, a necking (8), having the effect of concentrating the stresses due to the force exerted on the axis in the center of the membrane below.

- une membrane (9) en forme de disque qui est la zone sensible du corps d'épreuve ayant pour fonction de réagir aux contraintes transmises par la striction en se déformant de manière élastique, elle comporte en sous face une rosette (4) de jauges de contraintes par exemple trois jauges disposées selon des directions croisées et espacées régulièrement à 120 (nombre et disposition non limitatifs). a disk-shaped membrane (9), which is the sensitive zone of the test body whose function is to react to the stresses transmitted by the necking by elastically deforming, it comprises, on the underside, a rosette (4) of gauges constraints for example three gauges arranged in crossed directions and regularly spaced at 120 (number and non-limiting disposition).

Les directions des rosettes se croisent en un point dit central qui est collé au centre de la membrane. The directions of the rosettes intersect at a central point which is glued to the center of the membrane.

Préférentiellement mais non limitativement, la poignée comporte un moyen 30 d'adaptation amovible sur tout type d'appareil, par exemple une base (5) en forme d'anneau dirigée à l'opposé de l'axe (6) permettant d'adapter la poignée sur l'appareil. Preferably, but not exclusively, the handle comprises a means 30 of removable adaptation on any type of device, for example a base (5) in the form of a ring directed away from the axis (6) to adapt the handle on the device.

Les dimensions des différentes zones sont définies grâces aux lois de déformation des matériaux de manière à obtenir un capteur sensible dans la 35 plage de forces retenue. The dimensions of the different zones are defined thanks to the laws of deformation of the materials so as to obtain a sensitive sensor in the range of forces retained.

Les jauges de contraintes collées au centre la membrane transmettent des signaux qu'il est possible d'interpréter électroniquement et/ou informatiquement afin de déterminer avec précision l'intensité et la direction de la force exercée sur la poignée. The strain gauges glued in the center of the membrane transmit signals that can be interpreted electronically and / or computerically to accurately determine the intensity and direction of the force exerted on the handle.

Cette poignée nous permet de mesurer l'intensité de la force exercée dans le plan de travail par l'utilisateur quelle que soit la direction de son effort, sans que l'effort axial influe sur la mesure. This handle allows us to measure the intensity of the force exerted in the work plan by the user regardless of the direction of his effort, without the axial force affects the measurement.

Par plan de travail on comprend toute surface plane ou quasi plane décrite par la trajectoire de la force comme par exemple une calotte de sphère de très 10 grand rayon. By working plane is understood any flat or almost flat surface described by the trajectory of the force such as a spherical cap of very large radius.

Une poignée selon l'invention est combinée à une carte électronique qui traite les données reçues par les jauges de contraintes les adressent via une liaison filaire ou non filaire à un ordinateur qui les traite selon un logiciel spécifique et affiche sur un écran les paramètres résultants du traitement informatique. A handle according to the invention is combined with an electronic card which processes the data received by the strain gauges and sends them via a wired or non-wired link to a computer which processes them according to a specific software and displays on a screen the parameters resulting from the data processing.

Ces informations peuvent alors être utilisées de manière à calculer différents paramètres comme le sens et/ou la vitesse du déplacement ou la puissance développée par l'utilisateur lors de son exercice. This information can then be used to calculate various parameters such as the direction and / or the speed of displacement or the power developed by the user during its exercise.

L'appareil selon l'invention présente de nombreux avantages et notamment: 20 - possibilité de travailler à force constante dans un plan de travail quel que soit le mouvement réalisé, - la force appliquée par l'utilisateur, ainsi que de la position de la poignée dans le plan de travail sont mesurés en temps réel par des capteurs intégrés au mécanisme, possibilité d'adapter le préhenseur au type d'appareil, et pour d'autres applications (par exemple pour la mesure des efforts sur un levier de vitesse ou autre). The apparatus according to the invention has many advantages, in particular: the possibility of working with a constant force in a work plane irrespective of the movement achieved, the force applied by the user, as well as the position of the handle in the work plane are measured in real time by sensors integrated into the mechanism, possibility of adapting the gripper to the type of device, and for other applications (for example for the measurement of the forces on a gear lever or other).

Claims

4 CLAIMS

A handle for the measurement of forces of the type comprising a plurality of strain gauges characterized in that said gauges are arranged in a rosette (4) and in that said rosette is fixed on a surface of the handle by gluing, said surface being placed in the work plane where the force is exerted or parallel to it.

2. Handle according to claim 1, characterized in that the rosette is bonded to a membrane (9) disposed perpendicularly to the axial direction of the handle.

3. Handle according to claim 2 characterized in that the handle comprises a necking (8), having the effect of concentrating the stresses due to the force exerted on the axis in the center of the membrane.

4. Handle according to one of claims 1 to 3, characterized in that the handle consists of a gripper (2) removable and adaptable on a test body (3) itself positioned on a device, the body test piece consisting of the following areas: - an axis (6) allowing the adaptation of different types of gripper (2), resting on a flange (7) of the axis, a necking (8), having for effect of concentrating the stresses due to the force exerted on the axis in the center of the membrane, a membrane (9) in the form of a disc having the underside gauge rosette.

7. Handle according to one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises a removable means of adaptation on any type of device.

8. Handle according to claim 5, characterized in that the adaptation means is a base (10) in the form of a ring directed away from the axis (6) to adapt the handle on the device .

9. Handle according to one of claims 2 to 6, characterized in that the rosette comprises three gauges arranged at 120 intersecting at a central point glued to the center of the membrane.