Датчик для измерения усилий в холодноштамповочных автоматах
Сущность изобретения: датчик содержит корпус (1) с головкой (2), в котором выполнено отверстие (3) с чувствительным элементом (4), выполненным в виде прямоугольной пьезопластины, генерирующей электрический заряд. Провода (5) в канале
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУ6ЛИК ю)з 6 01 1/16
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
ОО
ОО Ю
7 (21) 4918911/10 (22) 14,03,91 (46) 23.05.93. бюл. ¹ 19 (71) Научно-производственное обьединение по кузнечно-прессовому оборудованию и гибким производственным системам для обработки давлением "ЭНИКмаш" (72) В.А.Гречишкин и С.Н,Черняев (73) Научно-производственное объединение по кузнечно-прессовому оборудованию и гибким производственным системам для обработки давлением (56) Заявка ФРГ ¹ 3244171, кл. 6 01 1 5/00, 1984, (54) ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ В
ХОЛОДНОШТАМПОВОЧНЫХ АВТОМАТАХ (57) Сущность изобретения; датчик содержит корпус (1) с головкой (2), s котором выполнено отверстие (3) с чувствительным элементом (4), выполненным в виде прямо„„SU „„1817839 АЗ угольной пьезопластины, генерирующей электрический заряд. Провода (5) в канале (6) соединяют пьезопластину(4) с электрическим разъемом (7). Торец 8 корпуса 1 является силопередающим элементом датчика, Точка пересечения осей корпуса (1) и отверстия (3) находится нд расстоянии От торца(8) корпуса (1), равном l = — k, где с— с
2f скорость распространения продольной волны в материале корпуса; f — резонансная частота поперечных колебаний пьезопластины; k — коэффициент, равный величине
S1. —; где S< — площадь сечения по диаметру
S2
Kîðïóñà; $2 = Sz + $2 — суммарная площадь
I л участков сечения корпуса вдоль оси цилиндрического отверстия. 4 ил, 3 1817839 4
Изобретение относится к контрольно- Датчик работает следующим образом. измерительной технике, в частности к уст- При штамповке детали 12, находящейся ройстваМдля измерения,усилий(импульсных в матрице 13, часть усилия высадки Р, раздавлений) в.холодноштамповочных автома- . виваемого пуансоном 14 через выталкива тах. ;-. .:: —. " :: - ..:.: .. 5 тель 11, коромысло 10 и торец 8 датчика
Целью изобретений является упрощге- .деформирует корпус 1 и пьезопластину 4, Ht4e конструкции и повышение точности, " . генерирующую электрический сигнал, проНа фиг.1. показана конструкция датчи- порциональный величине усилия Р (фиг 1). ка; на фиг;2 — сечение по А-.А на фиг 1; на Электрический Сйгнал с пьезопластины 4 фиг.3 - сечение Б-б на фигЛ; на.фиг.4 — 10 через подводящие провода 5 и электричедатчик в кснтролйруемом автомат@..:: ский разьем 7 поступают на блок обработки
Йзобретейие iririioetpAруется примером информации (не показан), его выполнения" fia холодноштамповочном : Повышение уровня генерирующего сигупора, являющегося одной из деталей авто- 15 чувствительного элемента в виде йрямоугольйои, -" мата. . -: . : " ::.:-:,.:::. ;: . ::: . пьезопластйны, : жестко закрепленной меньДатчик для измерения усилий для хо» »®ими сторонами в цилиндрическом отверлодноштамповочных автоматов СОдержит . стии соосно с корпусом, а с другой стороны цилийдрический:корпус 1, имевщий-г@лО- : — размещением отверстия в зоне наиболее вку 2, с противоположной стороны которой 20 эффективного давления(выбором величины перпендикулярно Осйкорпусз 1 в нем Вы-: .. : с полнено цилиндрическое отверстие 3, ось. . 2 f которого пересекает ось aopriyoa в точке; ., Процесс повышения уровня гейерируеотстоящей от торца корпуса на расстьяйии мого сигнала прьйсходит следующим обрас ", 2Б зом.
I, равном I = —,: k, 2 f :;:::. .:.- . -.. ::,, Амплитуда генерируемого сйгйала при где i - — расстояний ot торца корпуса до оси поперечном деформировании пьезопластицилиндрического отверстия:, ;.:::: ны 4 (перпендикулярно напр с - скорость распространения продоль- ризации) определяется выражением . ной волны в материале корпуса; .,30, - f-резонансная частота поперечных ко-:: < Р d .: лебаний пьезопластины;, -:. : .:: — :. а
k — коэффициент усиления акустическо-, гокон етао н и го концентратора равный. —, Sq :.-:.: :-::::. . 3Б. P> — приложенное к пьезоплзстине усигде $1 — йлоЩадь сечейия по диаМеФру Кор- лйе (часть усилйя высадкй Р); пуса;:: . ::-, ....-::: ..- :.,.- ., "::: .. :. d — длина(большая сгорона) пьезопла$z - $z+ $2 . — суммарная йлощадь уча- стйны, I II стков сечения корпуса вдЬль оси цилиндри--: а — толщина пьезопластины. ческая отверстия.:: -::. -.- ::-: ...,"0 Как видно из выражения 1, выполнение
: виде прямоугольной йьезопМтины 4, жес- ной пьезопластины, жестко закрепленной меньтко закрепленной цилйнд ическом:
"пус6м 1 и залйтей вязкоуйругим компаун- 45 гозлектрическогосигнала путем выбора неДОм(не показан) :-:: :::: ".":;::: .. .: обходимога соотношения d, котороа
К металлизированным йласкостям пье- .: .:.: - - а эопластины 4 Мдсоединены подводящие определяетСя, исходя из необходимой мехапровода 5, размещенные в кайале 6 и давя-,- нической прочности пьеэопластины, с учезанные с эйектрйчвским разъемом 7, ввинчен- 5(том ее заливки вязкоупругим компаундом, ным в головку 2. Тсфец 8 корпуса 1 является С другой стороны для механических ко.Силопередающим элементом..:.: . .: . лебаний, действующих на торец 8, часть
Датчик ввинчивается в отверстие в кор- корпуса 1 до сечения по плоскости, прохопусе 9 холоднОштамповОчнбго автомата .. дящей через геометрическую ось отверстия
: (вместо вывийченного винта yrIopa) таким 5 3, представляет собой сдвоенный акустичеобразом, что его торец 8 коятактйрует через ский концентратор с большей площадью $1 коромысло10свыталкивателвм )1штампу- (площадь сечения по диаметру корпуса) и емой деталИ 12 ripe йомощщй матрицы 13 и меньшей выходной площадью Sz = $2+ $2 пуансона 14 (фиг.4); (суммарная площадь участков сечения корпуса вдоль оси цилиндрического отверстия). l817839
5 6
S) < что, с целью упрощения конструкции и поВвиду того, что величина — = Е пред32 вышения точности, чувствительный элемент ставляет собой коэффициент усиления аку- выполнен в виде прямоугольной пьезопластйчвского концентратора, то на малой стины,жесткозакрепленнойменьшимистоплощади S2, включающей площади Sg + Sgл 5 ронами в цилиндрическом отверстии соосно будут наблюдаться усиленные в К раз амп-" с корпусом;причем ось цилиндрического отлитуды колебаний по сравнению с колеба- верстия перпендикулярнаосикорпусаиперениями у торца 8 датчика.. секает ее в точке, отстоящей от торца корпуса
В связи с этим отверстие 3 будет приоб- на расстоянии I, равном рбтать эллипсоидность. и величина эффек- 10 тивного давления нь пьезопластину 4, а . . . -,. с следовательно,и уровень генерируемого ей., -:: - ..2 <., заряда будут увеличиваться.
Изобретение позволяет вести техниче- . где. I расстоя ние от торца корпуса до оси ское диагнбстирование холодноштамповоч- 15 -циликдрического отверстия:
Hb3x автоматов .по -измерейию усилия -:: с-скорость распрОстранения продоль- найболее простыми техническими средст- ..: нойволны в материале корпуса; вами с одновременным повйшением точно- : . f резонансная частота поперечных кости.:. -: — -:: . -:: лебаний йьезопластины;
20 .. k - коэффициент усилеиия акустическо-датчик для измерения усилий Вхолод- : " р . р -р: 3 ноатамповочйых автоматах, содержащий где S — площадь сечения по диаметру кор цилиндрический. корпус с каналом для под- пуса; водящих проводов и чувствительный эле- 25 Sz - Sg + Sg" — суммарная площадь учамент, размещенйый s цилиндрическом: стковсечения корпуса вдольосй цилиндриотверстии корпуса; î r л и ч а ю@.и и с я тем, ческого отверстия, 1817839
77
Составитель В,Гречишкин
Редактор 1вхред M.Ìîðãåíòàë Корректор M Петрова
Заказ 1740 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государсгвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035 Mor.êâç, Ж-35, Раушская наб„4/5
Производственно издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101
