Устройство для измерения механических параметров объектов

 

Изобретение относится к области техники, связанной с измерением перемещений и координат. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем определения также и координат точки приложения усилий объекта. Устройство содержит цилиндрический профилированный корпус с прямоугольным выступом в центре и четырьмя упорами на периферии . На выступе закреплена пьезоэлектрическая пластина крестообразной формы, концы которой контактируют-, через шариковые опоры с дискообразным распределителем калиброванного усилия, соединенным с корпусом гибкой мембраной. На каждом конце пьезоэлектрической пластины размещены по одному измерительному генератору поверхностных акустических волн, причем первьй и четвертый - на верхней плоскости вдоль положительных направлений осей координат, а второй и третий - на нижней плоскости вдоль отрицательных направлений. Первый и второй измерительные генераторы подключены к первому смесителю и частотомеру , третий и четвертый измерительные генераторы - ко второму смесителю и частотомеру 4. Для привязки начала отсчета координат к частотомеру подключен эталонный генератор . Положение инструмента относительно начала отсчета координат определяется по изменению частот генерации , вызванному изгибом пьезоэлектрической пластины при подаче калиброванного усилия. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л оэ 00 00 vl

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

GOUDA ËÈÑÒÈ×ÅÑÍÈÕ

РЕСПУБЛИК (б1) y G 01 В 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2i ) 4112262/25-28 (22) 16. 06. 86 (46) 15.04. 88. Бюл. ¹ 14 (71) Рязанский радиотехнический институт (72) И.Е. Сырмолотнов и P.Â. Козьмин (53) 531.71:531.14:534.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1179106, .кл. С 01 В 17/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР № 808840,,кл. G 01 В 17/04, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к области техники, связанной с измерением перемещений и координат. Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей путем определения также и координат точки приложения усилий объекта. Устройство содержит цилиндрический профилированный корпус с прямоугольным выступом в центре и четырьмя упорами на периферии. На выступе закреплена пьезоэлектрическая пластина крестообразной

„„SU„„1388717 А1 формы, концы которой контактируютчерез шариковые опоры с дискообразным распределителем калиброванного усилия, соединенным с корпусом гибкой мембраной. На каждом конце.пьезоэлектрической пластины размещены по одному измерительному генератору поверхностных акустических волн, причем первый и четвертый — на верхней плоскости вдоль положительных направлений осей координат, а второй и третий — на нижней плоскости вдоль отрицательных направлений. Первый и второй измерительные генераторы подключены к первому смесителю и частотомеру, третий и четвертый измерительные генераторы — ко второму смесителю и частотомеру 4. Для привязки начала отсчета координат к частотомеру подключен эталонный генератор. Положение инструмента относительно начала отсчета координат определяется по изменению частот генерации, вызванному изгибом пьезоэлектрической пластины при подаче калиброванного усилия. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. 1 388717

Изобретение относится к области техники, связанной с измерением перемещений и координат, предназначенных для контроля положения обрабатывающего инструмента на станках, и может быть использовано в робототехнике, гибком автоматизированном производстве, технологии микроэлектроники. 10

Цели изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения определения также и координат точки приложения усилий объекта. I5

На фиг. 1 изображен чувствительный элемент без распределителя калиброванного усилия, внешний вид; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг.3 — эпюры, поясняющие работу устройства; на фиг ° 4 — структурная схема устройства.

Устройство состоит из корпуса 1, в центре которого имеется прямоугольный выступ, а на периферии — четыре упора. На выступе жестко закреплена пьезоэлектрическая пластина 2 кресто. образной формы, концы которой связаны с распределителем 3 калиброванного усилия через шариковые опоры 4. ,Распределитель 3 калиброванного усилия соединен с гибкой мембраной 5, которая в свою очередь соединена с корпусом 1. На концах пьезоэлектри ческой пластины, ориентированных 35 вдоль осей координат, размещены из,мерительные генераторы 6-9 поверхностных акустических волн (ПАВ), причем генераторы 6 и 9 размещены на верхней плоскости пьезоэлектри- 40 ческой пластины вдоль положительных направлений осей координат, а генераторы 7 и 8 — на нижней плоскости, пьезоэлектрической пластины вдоль отрицательных направлений осей коор- 45 динат. Измерительные генераторы 6 и 7 ПАВ соединены со смесителем 10 и с регистрирующим блоком 11, изме, рительные генераторы 8 и 9 ПА — со смесителем 12 и регистрирующим блоком 11. Устройство также содержит эталонный генератор 13, соединенный с регистрирующим блоком 11.

11оложение корпуса 1 устройства ориентировано таким образом, что измерительные генераторы 6 и 7 ПАВ расположены вдоль одной оси координат, а измерительные генераторы 8 и

9 ПА — вдоль другой оси. Начало отсчета системы координат совпадает с геометрическим центром симметрии крестообразной пьезоэлектрической пластины 2.

Устройство работает следующим образом.

Калиброванная нагрузка F, которая создается при касании инструментом распределителя 3, вызывает изгиб пьезоэлектрической пластины 2. При этом изменяется частота измерительных генераторов ПАВ. Пусть, например, нагрузка приложена в точке с координатами Х=Х„ и У=О. В этом случае частота измерительного генератора 6 ПАВ ! уменьшится на pf »,, а частота измерительного генератора 7 ПАВ увелиН чится на дй, причем при равенстХ19 ве начальных частот f „=f О этих измерительных генераторов ПАВ справедливо выражение /А f х,/=/л f „ /. Частоты измерительных генераторов 8 и 9

ПАВ не изменяются.

При смещении инструмента вдоль оси У изменение частот измерительных генераторов 8 и 9 ПАВ происходит аналогично. Таким образом, величина изменения частот генерации однозначно определяет координаты инструмента.

Для компенсации погрешности, вызванной нестабильностью параметров измерителя, вводятся смесители 10 и 12 частот, на выходе которых формируются разностные частоты по координате

Х, равные

af Ä .=(fÄ+af,) -(f „-лк„), и координате У, равные

df ) =(f() +Hfdf).-(f df) ), где о о

f è f — начальные значения частот измерительных генераторов 6-9

ПАВ;

af„, df„

d f и 4Š— изменение этих частот.

Сигналы с выходов измерительных генераторов 6-9 и смесителей 10 и t2 поступают на вход измерительного блока 11, в качестве которого может быть использован частотомер. С помощью частотомера определяются значения частот этих сигналов, необходимые для дальнейших вычислений. К измерительному блоку 11 подключен и эталонный

I 388717 генератор 13, обеспечивающий привязку начала отсчета измерителя координат.

Предлагаемое устройство (в отличие от известных) обеспечивает измерение координат с высокой точностью (погрешность — десятые доли микрона) в условиях воздействия дестабилизирующих факторов.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения механических параметров объектов, содержащее регистрирующий блок, герметичный корпус, установленную в нем пьезоэлектрическую пластину, на каждом конце которой размещено по измерительному генератору поверхностных акустических волн, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью расши,рения функциональных возможностей путем обеспечения определения также координат точки приложения усилий 25 объекта, оно снабжено двумя дополнительными измерительными генераторами поверхностных акустических волн, первым и вторым смесителями, распределителем калиброванного усилия и эталонным генератором, соединенным с регистрирующим блоком, пьезоэлектрическая пластина выполнена крестообразной, закреплена в центре симметрии корпуса и связана концами с распределителем калиброванного усилия, измерительные генераторы поверхностных акустических волн, расположенные на противоположных концах пьезоэлектрической крестообразной пластины, размещены на ее противоположных поверхностях, каждый измерительный re" нератор поверхностных акустических волн подключен к регистрирующему блоку, а пары измерительных генераторов поверхностных акустических волн, размещенные на соседних концах пьезоэлектрической крестообразной пластины и на противоположных ее поверхностях, подключены к первому и второму смесителям соответственно.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что регистрирующий блок выполнен в виде час,тотомера.

1388717. д-Л д>иа2

Составитель В. Кольцов

Редактор А. Ревин Техред И.Верес Корректор В. Гирняк

Заказ 1570/42 Тираж 680 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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