Устройство для определения координат центра масс изделия

 

Использование: средство измерительной техники для машиностроительного производства и исследований в области точной механики, преимущественно для изделий сложной формы. Цель - повышение точности и эксплуатационных свойств. Сущность изобретения: в устройстве, содержащем основание с шарнирными опорами, установленную на них платформу с направляющими для закрепления изделия, каретку и уравновешивающий ее противовес установленные на направляющих с возможностью перемещения вдоль них и Изобретение относится к машиностроению , точной механике, измерительной технике и преимущественно может быть использовано для определения координат центра масс изделий сложной формы. Известно устройство для определения центра тяжести тел сложной конфигурации, содержащее раму, укрепленную на горизонтально расположенном валу, вращающемся в опорах, ось которого лежит в-плоскости весоизмерительный инструмент, размещенный под одной из опор, платформа выполнена в виде горизонтальной балки с двумя вертикальными штангами, одна из которых фиксирована относительно основания неподвижно, а вторая закреплена шарнирно на каретке, штанги на свободных концах снабжены шарнирно закрепленными с возможностью поворота относительно трех взаимно перпендикулярных осей захватами , предназначенными для закрепления изделия, причем центр поворота каждого захваУа совмещен с центром его масс и с продольной осью штанги. С целью дополнительного увеличения точности центр масс второй штанги выведен в точку пересечения ее продольной оси с осью ее на шарнире каретки, вводится возможность регулировки длины штанг, установка подвижного противовеса на второй штанге. Положительный эффект: снижение влияния неточности установки изделия и параметров устройства «а результаты измерений до величины второго порядка малости, возможность измерения координат центра масс изделий сложной формы, небольшой поперечный габарит и относительно небольшая масса устройства. 3 з.п.ф-лы, 2 ил. рамы, причем на противоположных поверхностях рамы параллельно одна другой укреплены плиты одинакового веса, связанные со средством, обеспечивающим их синхронное перемещение в противоположные стороны в направлении, перпендикулярном оси вала. Устройство постоянно центрировано относительно опор благодаря применению подвижных противовесов (плит) и позволяет перемещать тело (изделие ) относительно опор. VI VI Ю о со ел

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 М 1/12

ГОСУДАРСТ8ЕННЪ| и КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (213 4896451/28 . (22) 25,12.90. (46) 30.10.92. Бюл. N. 40 (71) Ленинградский научно-исследовательский радиотехнический институт (72) Е,B.Áóÿíos (56) Авторское свидетельство СССР . N. 657292, кл. 6 01 М /12, 1979.

Авторское свидетельство СССР

N. 658417, кл. G 01 M 1/12, 1979.

Авторское свидетельство СССР

М 214176, кл. G 01 М 1/12, 1968, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

КООРДИНАТ ЦЕНТРА МАСС ИЗДЕЛИЙ (57) Использование: средство измерительной техники для машиностроительного производства и исследований в области точной механики, преимущественно для изделий сложной формы. Цель — повышение точности и эксплуатационных свойств. Сущность изобретения: sустройстве,,содержащем основание с шарнирными операми, установленную на них платформу с направляющими для закрепления изделия, каретку и уравновешивающий ее противовес,установленные на направляющих с воз. можностью перемещения вдоль них и

Изобретение относится к машиностроению, точной механике, измерительной тех- . нике и преимущественно может быть использовано для определения координат центра масс изделий сложной формы.

Известно устройство для определения центра тяжести тел сложной конфигурации, содержащее раму, укрепленную на горизонтально расположенном валу, вращающемся в опорах, ось которого лежит 8 плоскости.,. Ж „1772635 А1 весоизмерительный инструмент, размещенный под одной из опор, платформа выполнена в виде горизонтальной балки с двумя вертикальными штангами, одна иэ которых фиксирована относительно основания неподвижно, а вторая закреплена шарнирно на каретке, штанги на свободных концах снабжены шарнирно закрепленными с возможностью поворота относительно трех взаимно перпендикулярных осей захватами, предназначенными для закрепления изделия, причем центр поворота каждого захвата совмещен с центром его масс и с продольной осью штанги. С целью дополнительного увеличения точности центр масс второй штанги выведен в точку пересечения ае продольной оси с осью ее на шарнире каретки, вводится возможность регулировки длины штанг, установка подвижного противовеса на второй штанге.

Положительный аффект: снижение влияния неточности установки изделия и параметров устройства на результаты измерений до величины второго порядка малости, возможность измерения координат центра масс иэделий сложной формы, небольшой поперечный габарит и относительно небольшая масса устройства. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

Ql рамы, причем на противоположных поверхкостях рамы параллельно одна другой укреплены плиты одинакового веса, связанные со средством, обеспечивающим их синхронное перемещение в противоположные стороны в направлении, перпендикулярном оси sana. Устройство постоянно центрировано относительно опор благодаря применению подвижных противовесов (плит) и позволяет перемещать тело (иэдеп е) относ льно опор.

1772635

30

35 концах снабжены шарнирно закрепленными с возможностью поворота относительно

Известно устройство для определения координат центра тяжести изделия, содержащее основание. раму, узел связи рамы и основания, блок крепления изделия, шарнирно связанный с рамой и чувствительные элементы. расположенные между основанием и рамой, причем узел связи выполнен в виде шарнирно связанных с основанием и углами рамы стержней, расположенных под углом к плоскости рамы, блок крепления в виде стола, привода для его поворота в вертикальной плоскости и фиксатора поворота, а чувствительные элементы расположены попарно в двух взаимно перпендикулярных направлениях, Устройство обеспечивает оп- 1 ределение трех координат центра масс благодаря возможности поворота стола(вместе с изделием) относительно двух взаимноперпендикулярных осей и измерения горизонтальных составляющих реакций в 2 наклонных стержнях (тягах подвеса).

Известен стенд, принятый эа прототип, для определения момента инерции и коорринат центра тяжести моделей судов, содержащий опорную ферму и закрепленную 2 на ней с возможностью качания вокруг горизонтальной оси раму с механизмом перемещения, позволяющим перемещать ee e вертикальной плоскости, стол для крепления модели с грузом, перемещающимся вдоль стола перпендикулярно плоскости рамы, и противовесы, закрепленные на раме с возможностью перемещения в вертикальной плоскости, причем механизм перемещения выполнен в виде двух ходовых винтов с резьбой различного шага и направления, обеспечивающих перемещение противовесов и рамы относительно фермы в противоположных направлениях, а противовесы перемещаются по резьбе большего 4 шага, Стенд обеспечивает центровку изделия (модели) относительно заданной оси, т.е. определение центра масс путем перемещения изделия по платформе в горизонтальном направлении и перемещения 4 вместе с платформой в вертикальном направлении. При этом платформа постояннО уравновешена относительно оси качания посредством подвижных противовесов.

Разбалансировка платформы регистрируется силоизмерительным устройством, расположенным между опорной фермой и связанной с платформой рамой стенда.

Недостатками прототипа являются малая точность и ограниченные эксплуатационные воэможности вследствие того, что крепление изделия осуществляется посредством установки на платформу. В результате положение изделия (и, как следствие,— положение его центра масс) определяется с точностью до величин относительной линейной погрешности установки изделия на платформе и относительно наружных выступающих частей изделия (а не относительно штатных или нештатных центров кренлений, положение которых определено с заданной точностью). Изделие должно иметь по крайней мере две установочные поверхности (платформа имеет плоскую площадку), положение которых также влияет на точность измерений. Указанные недостатки не позволяют повысить точность измерений и ограничивают применение стенда в части определения координат центра масс изделий произвольной формы.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности измерений и расширение эксплуатационных возможностей в части определения координат центра масс изделий сложной формы.

С этой целью в известном устройстве, содержащем основаниве шарнирными опорами. установленную на них платформу с направляющими для закрепления изделия, каретку и уравновешивающий ее противовес, установленные на направляющих с возможностью .перемещения вдоль них и весоиэмерительный инструмент. размещенный под одной из спор, платформа выполнена в виде горизонтальной балки с двумя вертикальными штангами, одна иэ которых фиксирована относительно основания неподвижно, а вторая закреплена шарнирно на каретке, штанги на свободных трек взаимно-перпендикулярных осей захватами, предназначенными для крепления изделия, причем центр поворота каждого захвата совмещен с центром.его масс осью штанги. Устройство может иметь усовершенствования для дополнительного повышения точности измерений. Центр масс второй штанги может быть выведен в точку пересечения оси этой штанги с осью ее поворота на шарнире каретки. Одна или обе штанги устройства могут быть выполнены регулируемыми по длине, Вторая штанга, центрированная относительно оси поворота на шарнире каретки и регулируемая по длине может быть снабжена противовесом, установленным на ней подвижна в осевом направлении.

На фиг. t изображена одна из возможных конструкций устройства; на фиг.2 — его плоское схематичное изображение с обозначениями параметров и геометрической,схемой, Устройство (фиг,1,2j имеет основание 1, на которой закреплены шарнирные опоры 2

1772635

Fi S

ai =

ei го =а!+е! гд, гв гд! гв — rAi

30

45 с в!лу

55 и 3 с осями поворота Х и Y соответственно, причем между основанием 1 и опорой 3 установлен весоизмерительный инструмент 4.

На опорах установлена платформа (балка) 5 устройства, выполненная в виде призматической балки: На внешней поверхности балки 5 как на направляющей расположены каретка 6 и противовес 7 с возможностью перемещения в разные стороны посредством, например, двойного ходового винта 8.

Штанга 9 устройства закреплена вертикально и неподвижно относительно опоры 2.

Вторая штанга 10 закреплена на каретке 6 посредством шарнирной опоры 11 с осью поворота z. На свободных концах штанги снабжены захватами 12 и 13, например, реэьбовыми, с винтами 14 и 15, установленными с возможностью поворота относительно трех .взаимно-перпендикулярных осей вокруг своих центров А и В, лежащих на осях штанг. Посредством захватов 12 и

13 на устройстве закрепляется изделие 16 с центром масс О, положение которого надо определить. Центр масс штанги 10 выведен на ось ее поворота z посредством противовеса 17. Штанги 9 и 10 могут регулироваться по длине с помощью ходовых винтов 18 и 19, Штанга 10 может быть снабжена подвижHblM противовесом 20. Для контроля и регулировки устройство может быть снабжено регулировочным винтом 21, противовесом

22, линейной мерой 23, угломером 24 и уровнем 25.

Устройство на фиг.1,2 работает следующим образом. Изделие 16 закрепляется на устройстве посредством винтов 14 и 15 на концах штанг 9 и 10. При этом каждый из захватов 12, 13 поворачивается вокруг своего центра на требуемый угол для обеспечения соосности резьбового гнезда изделия и винта захвата, Балка 5 устанавливается в горизонтальное положение регулировочным винтом 21 с контролем уровнем 25.

Посредством двойного ходового винта 8 каретка 6 перемещается до установки штанги

10 в вертикальное положение с контролем по линейной мере 23 и угломером 24, Противовес 7 движется в направлении, обратном перемещению каретки 6, поэтому разбалансирования балки устройства относительно оси поворота Х опоры 2 не происходит. Относительная длина штанг 9 и 10 изменяется посредством винтов .18 и 19, при этом противовес 20 перемещается винтом 19 в направлении, обратном перемещению выдвижной части штанги 10 и обеспечивает сохранение ее центровки относительно оси ее поворота z. Весоизмерительным инструментом 4 измеряют весовую реакцию Рi изделия на известном плече S, 5

20 (расстояние между опорами 2 и 3), по которой определяется проекция ai центра масс

О на ось балки с отсчетом от оси Х поворота опоры 2: где mg — вес изделия с массой m; ! — номер измерений.

Координаты центра масс как составляющие радиус-вектора го относительно системы координат изделия с началом в полюсе С определяются из системы линейных уравнений вида где е! — орт горизонтальной оси балки в. системе координат изделия (например, когда центры захватов лежат на одной горизонтали): гА, гв — радиус-векторы центров захватов

12 и 13 (точек А и В) относительно полюса

С (С вЂ” произвольная точка, связанная с изделием, относительно которой заданы радиус-векторы центров захватов).

Для определения трех координат необходимы как минимум три измерения с различны; ми расположениями иэделия относительно горизонтальной оси балки устройства.

Погрешность д а! определения величины а! вследствие неточности установки изделия на устройстве определяется по формуле где Л вЂ” погрешность установки каретки (ошибка в определении расстояния R — проекции расстояния между опорами 2 и 11 на горизонтальную ось балки устройства; отношение Лк с,L,R является величиной первого порядка малости);

L — длина штанги 10 (от центра захвата до оси балки); д L — погрешность определения !, у — угол между горизонтальной осью балки и линией, соединяющей центр захвата 12 (точка А) с центром масс иэделия; с — расстояние между центром захвата

12 (точка А) и центром масс изделия, 1772635

Относительно погрешности установки каретки Л величина д ai является величиной второго порядка малости, — этим обеспечена более высокая точность измерений, чем на известных устройствах. Точность также увеличивается при уменьмиВиии величины у посредством регулировав длин штанг (с выводом центра масс на вдву горизонтально с точкой А) и повторных азмерений. Возможность изменения длин r позволяет также сократить количеств ме1зеустановок изделия на устройстве с тфам до двух. Благодаря универсальной конВтфукции захватов устройство имеет расширенные эксплуатационные возмомщеФти и позволяет определять координаты цаитра масс изделий сложной формы. УФауайство имеет небольшой поперечный графит (плоскую форму) и небольшую массу.

Формула изобретения

1. Устройство для оафаделения коор.динат центра масс издаю. содержащее основание с шарнирньиа опорами, установленную на них платформу с направляющими для закрепления иэделия, каретку и уравновешивающий ее противовес, установленные на направляющих с возможностью перемещения вдоль них. и весоизмерительный инструмент, размещен н ы и под одной из опор, о тл и ч а ю щееся тем, что, с целью повышения точности и расши5 рения эксплуатационных возможностей, оно снабжено двумя вертикальными штангами, одна из которых неподвижно закреплена на платформе, а другая — подвижно на каретке, захватами. шарнирно закреплен10 ными на свободных концах штанг с воэможностью поворота относительно трех взаимно-перпендикулярных осей и предназначенными для закрепления изделия, а центр поворота каждого захвата совмещен

15 с его центром масс и с продольной осью штанги, а платформа выполнена в виде горизонтальной балки, 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е есятем,,что вторая штанга установлена так, 20 что ее центр масс расположен в плоскости, параллельной плоскости платформы и проходящей. через ось шарнира каретки.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а е щ е ес я тем, что штанги регулируемы по длине.

25 4. Устройство по пп,1 и 3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что оно снабжено противовесом, установленным на второй штанге подвижно в осевом направлении.

1772635

eMr. 3

Составитель Е.Буянов

Техред М.Моргентал

Корректор А.Мотыль

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

Заказ 3838 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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