Датчик силы

 

СИЛЫ, содержащий цилиндрический корпус с крышкой, сферический упор, жестко связанный через тягу с опорным кронштейном, и упругие элементы с тензодатчиками и элементами крепления, установленные симметрично упору попарно по трем взаимно перпендикулярным осям, отличающийся тем, что, с целью-повышення точности и надежности путем обеспечения жесткости корпуса и возможности ограничения деформации упругих элементов, элементы крепления упругих элементов распо .тожены в диаметральной плоскости, проходяш ,ей через центр сферического упора, и выполнены в виде чеУырех Г-образных кронштейнов с образованием крестообразной распорки корпуса, при этом большие стороны кронштейнов обращены к сферическому упору и расположены от него на расстоянии, равном 0,1-0,2 длины консоли упругого элемента от жесткой заделки. СП J. О5

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

4(5ц G 01 L 1/04; С 01 L 5/16

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОткРытий (2! ) 3598889/24-10 (22) 01.04.83 (46) 23.01.85. Бюл. № 3 (72) Э. А. Келлер и П. В. Шевелев (53) 531. 781 (088. 8) (56) 1. Патент ФРГ № 1002966, кл. 42 К 7/05, 1957.

2. Патент ФРГ № 1083068, кл. 42 К 7/05, 1960 (прототип). (54) (57) ДАТЧИК СИЛЫ, содержащий цилиндрический корпус с крышкой, сферический упор, жестко связанный через тягу с опорным кронштейном, и упругие элементы с тензодатчиками и элементами крепления, установленные симметрично упору попарно

„„SU, 1136040 A по трем взаимно перпендикулярным осям, отличающийся тем, что, с целью. повышения точности и надежности путем обеспечения жесткости корпуса и возможности ограничения деформации упругих элементов, элементы крепления упругих элементов расположены в диаметральной плоскости, проходящей через центр сферического упора, и выполнены в виде четырех Г-образных кронштейнов с образованием крестообразной распорки корпуса, при этом большие стороны кронштейнов обращены к сферическому упору и расположены от него на расстоянии, равном 0,1-0,2 длины консоли упругого элемента от жесткой заделки.

1136040

10

Изобретение относится к силоизмерительной технике, а именно к средствам измерения пространственного вектора силы и может найти применение в машиностроительной промышленности, например, для измерения пространственного вектора импеданса рук оператора

Известен динамометр, включающий корпус, внутри которого закреплены попарно по двум взаимно перпендикулярным осям упругие элементы с датчиками из деформации (1) .

Однако устройство не обеспечивает измерения силы по трем взаимно перпендикулярным направлениям и необходимой точности измерения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство, содержащее цилиндрический корпус с крышкой, опорный кронштейн, сферический упор, жестко связанный кронштейном при помощи тяги, упругие рессоры, установленные симметрично упору попарно по трем взаимно перпендикулярным координатным осям, одна из которых совпадает с осью корпуса, элементы крепления упругих рессор к корпусу и датчики деформаций упругих рессор (21.

Известное устройство не обеспечивает достаточную точность измерения вследствие того, что резонансные состояния корпуса датчика на повышенных частотах приводят к периодическим изменениям положения точек крепления упругих рессор к корпусу датчика, амплитуды которых зависят от форм и частот колебаний.

Цель изобретения — повышение точности регистрации проекций силы по координатным осям и надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике силы, содержашем цилиндрический корпус с крышкой, сферический упор, жестко связанный через тягу с опорным кронштейном и упругие элементы с тензодатчиками и с элементами крепления, установленные симметрично упору попарно по трем взаимноперпендикулярным осям, достигается тем, что элементы крепления упругих элементов расположены в диаметральной плоскости, проходяшей через центр сферического упора, и выполнены в виде четырех Гобразных к,:и нштейнов с образованием крестообразной р . порки корпуса, при этом большие стороны кронштейнов обращены к сферическому упору и расположены от него на расстоянии, равном 0,1 — 0,2 длины консоли упругого элемента от жесткой заделки.

На фиг. 1 изображен датчик силы, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — схема соединения аппаратуры при измерении силы.

Датчик силы включает корпус 1 с крышкой 2, опорный кронштейн 3, сферический упор 4, жестко связанный с кронштейном 3

55 при помощи тяги 5, упругие элементы 6-8 например, упругие рессоры)элементы 9 крепления упругих рессор к корпусу 1 и датчики

10 деформаций упругих рессор 6-8.

Каждая из упругих рессор 6-8 размещена в пазу сухарей 11 и жестко закреплена между элементами 9, выполненными Г-образными, и сеторами 12 и 13, жестко соединенными с корпусом 1. Между корпусом 1 и опорным кронштейном 3 установлена защитная гофрированная коническая мембрана из эластичного материала, которая поджата к корпусу 1 кольцом 14 и винтами 15, а через кронштейн. 3 винтом 16 с опорой 17.

Упругие рессоры 6-8 с наклеенными на них тензометрическими датчиками 10 расположены симметрично и попарно относительно упора 4 по взаимно перпендикулярным осям ОХ, ОУ, OZ, так что плоскости расположения упругих рессор 6-8 отстоят от центра упора 4 на одинаковом расстоянии. Ось

00 тяги 5 опорного кронштейна 3 лежит в диагональной плоскости куба, образованного плоскостями упругих рессор 6-8. Между Г-образными элементами 9 и упругими рессорами 6-8 расположены прокладки 18 из пористого демпфируюшего материала, например, поролона. Корпус 1 с помощью шпильки 19 жестко крепится к объекту, причем ось крепления совпадает с осью симметрии OZ.

Схема соединения аппаратуры включает тензоусилитель 20 марки ТА-5, фильтр 21 типа OF-101, коммутатор 22 и регистрирующий прибор 23.

Тензометрические датчики 10 активного сопротивления каждой пары упругих рессор 6-8 соединены в одно плечо измерительного полумоста, во второе плечо которого подключается компенсационное сопротивлеление тензоусилителя. ,Датчик силы опорой 17 крепится к основанию (не показано), а корпус 1 шпилькой 19 жестко соединяется с объектом.

При перемещении объекта и связанного с ним корпуса 1 под действием внешних усилий упругие рессоры 6 — 8, воздействуя на упор 4, деформируются, что вызывает изменение сопротивления наклеенных на них тензодатчиков 10. Расположение каждой пары упругих рессор 6-8 в параллельных плоскостях и симметрично относительно упора

4 позволяет переключением коммутатора 22 фиксировать величину проекции силы в направлении каждой из осей ОХ, ОУ, OZ независимо друг от друга. Модуль суммарного вектора силы и его положение относительно координатных осей Х, У, Z определяется по найденным проекциям. Выполнение упора 4 сферической формы позволяет устранить влияние на показания прибора моментов сил, действующих относительно любой оси, проходящей через точку 0 и повысить точность измерения

1136040

А-4

Фиг.3

Составитель В. Курбатова

Редактор Е. Лу шни кова Техред И. Верес Корректор Г. Решетник

Заказ 0276/31 Тираж 898 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам Изобретений н открытий

1 l 3035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП сПатент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Г-образная форма выполнения элементов

9, обеспечивая крепление упругих рессор 6-8 к корпусу 1 в диаметральной плоскости, увеличивает жесткость корпуса 1 и создает возможность ограничения деформаций упругих рессор 6-8 в пределах (0,1 — 0,2) г„где

f длина консоли упругой рессоры от жесткой заделки, что позволяет снизить вес датчика и повысить его точность и долговечность.

Введение прокладок 18 из поролона между упругими рессорами 6-8 и Г-образными элементами, 9 увеличивает демпфирование упругих элементов, что также повышает точность регистрации сил при повышенных частотах возбуждения.

Датчик силы обеспечивает в диапазоне частот свыше 500 Гц повышение точности измерения на 8 — 12%, а долговечности в

1,2 раза.