Датчик силы

 

Использование: для измерения сил, например, в балансировочных станках. Сущность изобретения: в корпусе датчика размещен поджатый кольцевым упругим элементом пьезоэлемент. Внутренняя кромка упругого элемента связана с одним силопередающим упором, а наружная - с корпусом, в котором выполнено центральное отверстие под другой силопередающий упор. В обоих упорах соосно по оси датчика выполнены лунки под силовводящие элементы. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения динамических сил, например, в балансировочных станках.

Известен датчик силы, содержащий корпус, выполненный в виде крышки и основания, которое снабжено предварительно поджатым крепежным элементом с прижимной гайкой, расположенной между крышкой и чувствительным элементом, при этом поверхности крышки контактируют с поверхностями крепежного элемента с гайкой, а обращенные одна к другой поверхности крышки, основания и крепежного элемента с прижимной гайкой отшлифованы /1/.

Этот датчик силы имеет недостаток, заключающийся в том, что его конструкция не обеспечивает перпендикулярность передаваемого усилия на чувствительный элемент, например, пьезоэлемент, т.к. гайка, предназначенная для создания преднатяга не обеспечивает перпендикулярность усилия преднатяга.

Известен также датчик силы, содержащий корпус с пьезоэлементом, токосъемник, изоляторы, разъемы, упоры для передачи усилия на пьезоэлементы /2/.

Недостаток этого датчика заключается в сравнительном сложном монтаже датчика в измеряемое устройство, т.к. датчик требует высокой плоскостности и перпендикулярности контактирующих поверхностей, а также строгую перпендикулярность крепежных деталей к плоскости чувствительного элемента, например, пьезоэлемента.

Цель изобретения расширение технологических возможностей. Цель достигается тем, что в датчике силы, содержащем размещенные в корпусе предварительно поджатый упругим элементом пьезоэлемент, силопередающие упоры, изоляционные элементы, токосъемники и электрические разъемы упругий элемент выполнен кольцевым, его внутренняя кромка связана с одним из силопередающих упоров, а наружная с корпусом датчика, в корпусе выполнено центральное отверстие, в котором размещены другой силопередающий упор, при этом в силопередающих упорах соосно по оси датчика выполнены лунки под силовводящие элементы.

На чертеже изображен датчик силы в разрезе, Датчик силы состоит из корпуса 1, в котором размещена пьезопластина 2, связанная с токосъемниками 3, изоляторами 4 и упорами 5. Пьезопластина 2, токосъемники 3, изоляторы 4 и упоры 5 соосно посажены на цилиндрический штифт 6. Датчик снабжен кольцевым упругим элементом 7. В корпусе 1 датчика силы встроен разъем 8. Упоры 5 снабжены лункой 9, расположенной соосно по оси датчика. В лунке 9 может размещаться элемент 10 шаровидной формы.

Датчик силы работает следующим образом.

Датчик силы крепится в измеряемое устройство по ходу силового потока, величину которого надо измерять. Для обеспечения стабильности и точности измерения параметров силового потока элементом 7 создают предварительное сжатие пьезоэлемента 2 через упоры 5, изоляторы 4, токосъемники 3. Измеряемое усилие через упоры 5, а при необходимости отсеять сдвигающие усилия и плохом качестве контактируемых поверхностей, через элемент 10 и 9 передаются на пьезопластину 2, на которой возникают электрозаряды, которые снимаются токосъемниками 3, электрически связанные с разъемом 8.

Таким образом, наличие кольцевого упругого элемента дает предварительное и рассчитываемое сжатие пьезоэлемента 2, что обеспечивает повышение стабильности и точности датчика.

А наличие лунок позволяет встраивать сферические элементы, например, шаровидной формы, что позволяет отфильтровывать усилия сдвига, что, в свою очередь, повышает точность и снижает требования к контактирующим поверхностям.

Формула изобретения

Датчик силы, содержащий размещенный в корпусе предварительно поджатый упругим элементом пьезоэлемент, силопередающие упоры, изоляционные элементы, токосъемники и электрические разъемы, отличающийся тем, что упругий элемент выполнен кольцевым, его внутренняя кромка связана с одним из силопередающих упоров, а наружная с корпусом датчика, в корпусе выполнено центральное отверстие, в котором размещен другой силопередающий упор, при этом в силопередающих упорах соосно по оси датчика выполнены лунки под силовводящие элементы.

РИСУНКИ

Рисунок 1