Динамометрический датчик

 

Изобретение может быть использовано для силомоментного очувствления промьшленных роботов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение надежности. Датчик содержит силопередающие фланцы 1 и 2, соединенные между собой упругими перемычками 3 и 4, связанными между собой жесткой пластинкой 7, измерительные преобразователи 9 и 10, намагничивающую катушку 13. При появлении силы, действующей вдоль продольной оси Z, происходит деформация датчика. Действие растягивающей силы приводит к увеличению воздушных зазоров в магнитных цепях, по которым протекают потоки Ф, и их составляющие. В результате магнитное сопротивление этих цепей увеличивается , а индуктивность и полные электрические сопротивления намагничивающей катущки 13 уменьшаются, Под действием сжимающей силы воздушные зазоры уменьшаются, а индуктивность и сопротивление намагничивающей катущки 13 возрастают, происходит разбаланс моста, В измерительной диагонали появляется напряжение, амгшитуда которого зависит от значения силы, действующей вдоль оси Z, а фаза изменяется на 180° при изменении направления силы на противоположное. Датчик является трехкомпонентным, причем сила вдоль оси Z и изгибающие моменты вокруг оси X могут измеряться как при раздельном, так и одновременном их действии. 3 ил. SS (Л 00 О1 so 0 05

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5D G 01 L 5/16, 1/12

-,-„-,„,:-, „у. .Я

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

„Й

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4021200/24-10 (22) 12.02.86 (46) 15. 11.87. Вюл. ¹ 42 (71) Владимирский политехнический институт (72) В.А.Иахнин, И.Н.Егоров и В.Г.Запускалов (53) 531.781 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1210072, кл. G 01 L 5/16, 1984.

Авторское свидетельство СССР

¹ 714187, кл. G 02 L 5/16, 1978. (54)ДИНАМОМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК (57) Изобретение может быть использовано для силомоментного очувствления промышленных роботов. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повышение надежности.

Датчик содержит силопередающие фланцы 1 и 2, соединенные между собой упругими перемычками 3 и 4, связанными между собой жесткой пластинкой

7, измерительные преобразователи 9 и 10, намагничивающую катушку 13.

При появлении силы, действующей вдоль продольной оси Z, происходит деформация датчика. Действие растягивающей силы приводит к увеличению воздушных зазоров в магнитных цепях, по которым протекают потоки Ф, и их составляющие. В результате магнитное сопротивление этих цепей увеличивается, а индуктивность и полные электрические сопротивления намагничивающей катушки 13 уменьшаются. Под действием сжимающей силы воздушные зазоры уменьшаются, а индуктивность и сопротивление намагничивающей катушки 13 возрастают, происходит разбаланс моста. В измерительной диагонали появляется напряжение, амплитуда которого зависит от значения силы, действующей вдоль оси Z а фаза изменяется на 180 при изменении направо ления силы на противоположное. Датчик является трехкомпонентным, причем сила вдоль оси Z и изгибающие моменты вокруг оси Х могут измеряться как при раздельном, так и одновременном их действии. 3 ил.

1352262

Изобретение относится к силоиэмерительной технике и может быть использовано для силомоментного очувствления промышленных роботов и робототехнических систем различного назначения °

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повышение надежности.

На фиг.1 и 2 изображены две проекции конструкции датчика; на фиг.3— электрическая схема датчика.

Датчик содержит соосно расположенные силопередающие фланцы 1 и 2, соединенные между собой упругими перемычками 3, 4 и 5, 6, связанными между собой соответственно жетскими пластинами 7 и 8, измерительные преобразователи 9 и 10, выполненные в виде катушек, размец(енных на упругих перемычках 3 и 4, и соединенные последовательно-встречно, измерительные преобразователи 11 и 12, выполненные также в виде катушек, размещенных на упругих перемычках 5 и 6, и соединенные последовательно-встречно, намагничивающие катушки 13 и 14, расположенные на жестких пластинах 7 и 8, включенные в противоположные плечи измерительной мостовой схемы, два других плеча которой образованы компенсационными катушками 15 и 16.

Упругие перемычки 3 — 6 расположены параллельно продольной оси датчика 7. симметрично относительно нее, .причем упругие перемычки 5 и 6 перпендикулярны упругим перемычкам Зи 4 °

Динамометрический датчик работает следующим образом.

При подключении мостовой цепи к источнику переменного тока в жестких пластинах 7 и 8 возникают переменные магнитные потоки Ф и Ф . В отсутст2 вии силы, действуюц(ей на датчик вдоль его продольной оси Z, и изгибающих моментов вокруг поперечных осей Х и У магнитные потоки Ф, и Ф вследствие симметрии магнитной цепи дЕлятся на равные составляющие Ф = Ф (((1 Ц

2 и Ф = Ф . В катушках 9 и 10 индуктивности наводятся одинаковые ЭДС. ((E, = E,, а в катушках 11 и 12 индуктивности — одинаковые ЭДС. Е = Е

В результате последовательно-встречного включения катушек индуктивности

ЭДС Е, и Е,, а также ЭДС Е и E взаимно компенсируются и выходные напряжения U u Uz оказываются равными нулю. Мостовая цепь, н противоноложные плечи которой включены намагничивающие катушки 13 и 14, уравновешена и выходное напряжение U также равно нулю.

При появлении силы, действующей вдоль продольной оси Е, происходит деформация датчика. Действие растягивающей силы приводит к увеличению воздушных зазоров в магнитных цепях, по которым протекают потоки Ф, и Ф и их составляюц(ие. В результате магнитное сопротивление этих цепей увеличивается, а индуктивность и полные электрические сопротивления намагничивающих катушек 13 и 14 уменьшаются.

Под действием сжимающей силы воздушные зазоры уменьшаются, а индуктивности и полные электрические сопротивления намагничивающих катушек t3 и 14 возрастают. Таким образом, в обоих случаях происходит разбаланс мостовой схемы. В измерительной диа25 гонали появляется напряжение Ц амплитуда которого зависит от значения силы, действующей вдоль оси Z, о а фаза изменяется на 180 при изменении направления силы на противоположное, при этом симметрия магнитных цепей, по которым замыкаются маг((( нитные потоки Ф и Ф, а также Ф

II

У и Ф, не нарушается, поэтому напряжения U(и U не изменяются. При возникновении изгибающего момента М,, 35 действующего вокруг оси У, нарушается симметрия магнитных цепей, по которым замыкаются магнитные потоки

I (I

Ф, и Ф,, так как воздушный зазор в .одной из цепей уменьшается, а в

40 другой увеличивается. В результате нарушается равенство ЭДС, наводимых в катушках 9 и 10 индуктивности.

На выходе этой пары катушек появляется напряжение U амплитуда кото45 рого зависит от значения изгибающего момента М,, а фаза изменяется на 180 при изменении направления действия момента на противоположное.

В связи с жесткостью конструкции

50 датчика симметрия магнитных цепей, по которым протекают магнитные пото- .

I (( ки Ф и Ф, под действием изгибающего момента М, не нарушается, напряжение Uz не изменяется.

При возникновении изгибающего момента М,действующего вокруг оси

Х, вследствие:изменения воздушных зазоров нарушается симметрия магнитз 1352262 4 ных цепей, по которым замыкаются магнитные потоки Ф2 и Ф", . Это приводит к нарушению равенства ЭДС, наводимых в катушках 11 и 12 индуктив5 ности. На выходе этой пары катушек возникает напряжение U, амплитуда которого зависит от значения изгибающего момента M, а фаза изменяется о на 180 при изменении направления действия момента на противоположное.

Действие изгибающих моментов М, и М не приводит к разбалансу мосто- 15 вой схемы, так как увеличение одного из воздушных зазоров магнитной цепи компенсируется уменьшением другого воздушного зазора. В результате сопротивление магнитной цепи, а следо- 20 вательно, индуктивность и сопротивление намагничивающей катушки не изменяются, условие равновесия моста не нарушается.

Таким образом, датчик является трехкомпонентным, причем сила вдоль оси Z и изгибающие моменты вокруг осей X и У могут измеряться как при раздельном, так и одновременном их дд действии.

Формула изобретения

Динамометрический датчик, содержащий два силопередающих фланца, соединенных между собой четырьмя упругими перемычками, размещенными параллельно продольной оси датчика симметрично относительно нее попарно в двух перпендикулярных плоскостях, причем каждая пара перемычек связана упругой пластиной, а также измерительные преобразователи, включенные в мостовую схему, установленные на упругих перемычках и связывающих их пластинах, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены две намагничивающие и две компенсационные катушки, пары упругих перемычек соединены последовательно, а связывающие их пластины выполнены жесткими, измерительные преобразователи выполнены в виде катушек, размещенных на упругих перемычках и соединенных попарно последовательно-встречно, намагничивающие катушки расположены на жестких пластинах и включены в противоположные плечи мостовой измерительной схемы, в два других плеча которой включены компенсационные катушки.

1352262

f0

17

QLI&3

Составитель В.Родин

Редактор M.Ïåòðoâà

Техред А.Кравчук Корректор Г Решетник

Заказ 5555/37 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва М(-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул . Проектная, 4