Устройство для измерения усилий

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности. Устройство содержит упругий элемент 1, в котором выполнены отверстия, оси которых параллельны друг другу и нейтральной плоскости упругого элемента, причем одно отверстие выполнено в нейтральной плоскости, другое - со смещением относительно этой плоскости. В- отверстиях размещены два пьезопреобразователя 7,8, соединенные каждый с усилителями 11, 12, выходы которых включены встречно и соединены с блоком регистрации 13.2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (н)з 6 01 I 1/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4790884/10 (22) 26.12.89 (46) 15.03.92, Бюл. М 10 (71) Научно-производственное обьединение по кузнечно-прессовому оборудованию и гибким производственным системам для обработки давлением "ЭНИКмаш" (72) А. П. Чупеев и А. И. Щеблыкин (53) 531.781(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

%954796, кл, G 01 1 9/08, 1972, Патент США М 4016679, кл. В 30 В 15/28, 1975. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИJINA

„„59„„1719934 А1 (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Цель изобретения— повышение точности. Устройство содержит упругий элемент 1, в котором выполнены отверстия, оси которых параллельны друг другу и нейтральной плоскости упругого элемента, причем одно отверстие выполнено в нейтральной плоскости, другое — со смещением относительно этой плоскости. В отверстиях размещены два пьезопреобразователя 7, 8. соединенные каждый с усилителями 11, 12, выходы которых включены встречно и соединены с блоком регистрации

13, 2 ил.

1719934

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности, к устоойствам для контроля усилий кривошип ного пресса путем регистрации деформации базовых деталей.

Известно устройство для измерения деформации базовых деталей машин, содержащее тензобалку и опорные элементы для закрепления на базовой детали, с которыми соединены концы тензобалки, причем по крайней мере один из опорных элементов выполнен в виде стакана с конической, суживающейся ко дну полостью и расположенных в нем конической эксцентричной втулки, конической бобышки с центральным отверстием, размещенным во втулке, и болта, установленного на резьбе в дне стакана и проходящего через отверстие конической бобышки, которая .кестко связана с тензобалкой.

Недостатками устройства являются высокие требования к точности изготовления опорных элементов к плоскости поверхности детали, к которой крепится стакан, и к установке тензобалки. Изгиб тензобалки приводит к снижению точности измерений.

Известно устройство для измерения усилий, содержащее пьезоэлемент, зажимной винт, средства защиты пьезоэлемента от электрических и магнитных помех, сред. ства установки, сопряженные с контролируемым телом, включающие два опорных элемента, один конец которых связан с контролируемым.телом, а второй сопряжен с контактными шариками. Пьезоэлемент соединен со схемой преобразования сигналов.

Устройство используется для измерения усилий кузнечно-прессового оборудования косвенным методом через измерения деформации базовых деталей, Недостатком прототипа является невысокая точность измерений, обусловленная жесткими требованиями, предъявляемыми к его установке (точной ориентации ос г каждого зажимного винта в направлении измерительной нормали), несоблюдение .которых приводит к возникновению пары сил, которая может повернуть опорные элементы вокруг своей оси, что имеет место в условиях циклических нагрузок и наличия широкого спектра вибраций при работе кузнечно-прессовых машин.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения усилий, содержащее упругий элемент с элементами крепления и блок регистрации, введены два усилителя, два пьезопреобразователя, соединенные каждый с соответствующим усилителем, выходы которых подключены встречно друг другу и соединены с блоком регистрации, при этом пьезопреобразователи расположены в выполненных в упругом элементе соответствующих отверстиях, оси которых параллельны друг другу и нейтральной плоскости упругого элемента, расположенных одно в нейтральной плоскости, другое — со смещением относительно этой

10 плоскости.

На фиг, 1 изображена конструкция пьезопреобразователя; на фиг. 2 — структурная схема устройства для измерения усилий.

Устройство содержит упругий элемент

15 1, выполненный в виде балки с вертикальным отверстием 2 в ее центре, в котором помещен элемент 3 крепления„соединенный резьбой с контролируемой деталью 4 кривошипного пресса (например, травер20 сой). На боковой поверхности упругого элемента 1 выполненыдва параллельных друг другу отверстия 5 и 6, причем отверстие 5 расположено в центральной части балки, т. е. в нейтральной плоскости, а отверстие 6

25 смещено относительной этой плоскости и находится в верхней части балки, в области деформации растяжения-сжатия. Отверстия 5 и 6 размещены в плоскости, проходящей через середину балки и

30 перпендикулярно ей.

В отверстиях 5 и 6 боковой поверхности упругого элемента 1 размещены пьезопреобразователи 7 и 8 в виде пьезокерамических пластин, выводы 9 и 10 которых

35 подключены к нормирующим усилителям 11 и 12. Выходы усилителей 11 и 12 одной полярности (на схеме, например, "плюс") соединены между собой, а выходы другой полярности ("минус") подключены к входу

40 блока регистрации усилия пресса 13, шкала которого проградуирована в кН, Концы упругого элемента 1 опираются через.силопередающие элементы 14 и 15 (ролики) на контролируемую деталь 4, 45 Усилители 11 и 12 (разработанные в

НПО "ЭНИКМАШ") содержат регулируемый усилитель напряжения, инвертор-повторитель и стабилизатор напряжения. Каждый из усилителей 11 и 12 собран на операцион50 ных усилителях и предназначен для усиления сигнала малой мощности (порядка мкВт), снимаемого с пьезоэлемента, и приведения его к номинальному значению напряжения, а также изменения фазы, при

55 необходимости, на противоположную.

Установка устройства осуществляется следующим образом.

На контролируемой детали — траверсе, над подшипником коленчатого вала выполняются отверстие с резьбой под крепежный

1719934 элемент 3 и пазы под силопередающие элементы †. ролики 14 и 15. После установки роликов в пазы на них кладется упругий . элемент 1 в виде балки с центральным отверстием 2, куда вставляется крепежный 5 элемент 3. При завинчивании крепежного элемента 3 упругий элемент 1 прижимается своими концами к силопередающим элементам 14 и 15 и слегка изгибается. При этом создается предварительное сжатие чувствительно- 10 го элемента 8. Величина предварительного изгиба упругого элемента 1 должна превышать величину контролируемой деформации, имеющей место при выполнении прессом рабочей операции. Работа устрой- 15 ства основана на контроле усилия пресса косвенным путем через контроль деформации базовых деталей пресса.

Устройство работает следующим обра- 20 зом.

При выполнении рабочей операции усилие пресса передается по цепи: ползун— шатун — коленчатый вал — подшипник и за- мыкается на станине пресса. При этом вер- 25 хняя часть станины пресса испытывает деформацию изгиба. Упругий элемент 1, установленный на траверсе над подшипником коленчатого вала, воспринимает эту деформацию, в результате чего он изгибается и 30 величина предварительного сжатия пьезочувствительного элемента 8, установленного в верхней части упругого элемента в отверстии 6, уменьшается, что вызывает его удлинение и генерацию электрического сиг- 35 нала на его выводах. При этом пьезочувствительный элемент 7, установленный в отверстии 5 и находящийся в нейтральной плоскости, не воспринимает изгиба упругого элемента 1 и сигнала не выдает. 40

Таким образом, на выход устройства 13 регистрации поступает сигнал, пропорциональный усилию пресса. Паразитные вибрации, имеющие место на траверсе станины при работе пресса, воспринимаются обоими пьезочувствительными элементами 7 и 8 в равной степени и формируют сигналы одной полярности. Поскольку выходы нормирующих усилителей 11 и 12 имеют встречное соединение, сигналы одного знака, соответствующие паразитным вибрациям, взаимно уничтожаются на входе регистрирующего блока 13 и оно отображает без искажений усилие пресса при выполнении им рабочей операции.

Преимущество предлагаемого устройства для измерения усилий кривошипных прессов по сравнению с прототипом состоит в повышении точности измерений за счет компенсации паразитных вибраций, Конструкция устройства и его крепление при помощи одного крепежного элемента обеспечивают простоту его монтажа-демонтажа.

Формула изобретения

Устройство для измерения усилий, содержащее упругий элемент с элементами крепления и блок регистрации, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены два усилителя, два пьезопреобразователя, соединенные каждый с соответствующим усилителем, выходы которых подключены встречно другдругу и соединены с блоком регистрации, причем пьезопреобразователи расположены в выполненных в упругом элементе отверстиях, оси которых параллельны друг другу и нейтральной плоскости упругого элемента, при этом одно отверстие выполнено в нейтральной плоскости, другое — со смещением относительно этой плоскости.

1719934

Составитель А. Чупеев

Техред M.Моргентал Корректор H. Ревская

Редактор И. Касарда

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 766 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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