Датчик векторов силы и момента

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ ф

// г с.г г г

>-"

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13.05,81 (21) 3306895/18-10 (Sl } М. КЛ.з с присоедийением заявки ¹â€”

G 01 1/22

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 151182. Бюллетень ¹42

Дата опубликования описания 153.1.82 (53) УДК 531. 781 (088. 8) (72) Автор изобретения с

1 1 . С»

1 -

>

i

t .Государственный научно-исследова щьсйий .ииститут а; машиноведения им.А.A.ÁëàãoíðàâîÚÚ ;у (71) Заявитель (54) ДАТЧИК ВЕКТОРОВ СИЛЫ И МОМЕНТА

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при очувствлении промышленных роботов.

Известны датчики векторов силы и момента, содержащие два фланца и измерительные преобразователи силы 1);

Недостатком данных устройств является их сложность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является датчик векторов силы и момента, например, для очувствления про>ышленных роботов,, содер-.. жащий два фланца и измерительные преобразователи силы (2).

Недостатки известного датчика за, ключаются в сложности его конструк-. ции, вызванной необходимостью измерения 8-ми параметров, характеризующих в данной конструкции векторы силы и момента, а также в нетехнологичности входящих в него деталей. Кроме того, .на точноеть датчика отрицательно влияет отсутствие полной взаимной независимости элементов, на которых ус- 25 тановлены измерительные преобразбватели силы.

Целью изобретения является упрощение датчика и повышение его точности за счет исключения взаимного влияния составляющих силы.

Поставленная цель дс>стигается тем, что датчик снабжен шестью стержнями, соединяющими посредством сферических шарниров три располо>кенные не на одной прямой точки одного фланца с тремя расположенными не на одной прямой точками другого фланца, а измерительные преобразователи силы связаны со стержнями, а также тем,.что соединение стержней н сторон треугольников, образованных указанными точками на фланцах, представляет собой три тетраэдра.

На фиг.1 изображена схема датчика векторов силы и момента; на фнг.2 схема установки датчика на руке промышленного робота.

Датчик векторов силы и момента содержит фланцы 1 и 2 (фиг.1), измерительные преобразователи силы 3, установленные на шести стержнях 4-9, соединяющих посредством сферических шарниров 10 расположенные не на одной прямой три точки а, Ь и d фланца

1 с тремя, расположенными не на одной прямой точКами А, В и D фланца 2.

Стержни 4.-9 и стороны аЬ, bd ad треугольника аЬд, а также стороны АВ, . 974155

ВО и AD треугольника A8D образуют ферму, одним из вариантов которой является совокупность трех тетраэдров, Поскольку ферма является геометрически неизменяемой фигурой, то совокупность длин стержней 4-9 и их распОложение однозначно характеризуют взаимное расположение фланцев 1 и 2, причем ни один из стержней 4-9 не может быть изъят беэ нарушения взаимной привязки фланцев 1 и 2. 10

Датчик 11 установлен на руке робота (фиг.2), содержащей шарниры 12, звенья 13 и схват 14, причем датчик

11 установлен так, что фланец 1 связан со схватом 14, а фланец 2 — со звеном 13 руки робота.

Датчик работает следующим образом.

При приложении нагрузки к охвату

14 на фланец 1 также передается нагрузка - сила или момент (или и сила и момент) и в стержнях 4-9 возникают осевые силы, уравновешивающие нагрузку, которые фиксируются измерительными преобразователями силы 3.

Поскольку взаимное расположение стержней 4-9 известно, то по обычным I формулам теоретической механики, например с помощью ЗВИ, можно рассчитать вектор равнодействующей шести сил и вектор момента, которые и характеризуют нагрузку, приложенную к фланцу 1.

Таким образом, при приложении нагрузки к схвату, датчик определяет векторы силы и момента, что может быть использовано для очувствления 35 ротора, например, при сборке.

Предлагаемый датчик имеет простую конструкцию, так как содержит только .шесть измерительных преобразователей (вместо 8-ми в известных датчиках). 40

Кроме того, он обладает высокой точностью, так как силы, возникающие в стержнях, на которых установлены измерительные элементы, взаимно независимы, Формула изобретения

1. Датчик векторов силы и момента, например, для очувствления про- . мышленных роботов, содержащий фланцы и измерительные преобразователи силы, отличающийся тем, что, с целью упрощения датчика и повышения его точности эа счет исключения взаимного влияния составляющих силы, он снабжен шестью стержнями, соединяющими посредством сферических шарниров три расположенные не на одной прямой точки одного фланца с тремя расположенными не на одной прямой точками другого фланца, а измерительные преобразователи связаны со стержнями.

2 ° Датчик по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что соединение стержней и сторон треугольников, образованных указанными точками на фланцах, представляет собой три тетраэдра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. On theori and practice of robots and manipulators. Гirst 6!SMiFTOMM sympostum. Udine-Italy, 5-8

September 1973, р.309.310.

2. Force senstng in robots and manipulators. Theoró and practice of

robots and manipulators. Second In"

ternational GISM-IFTOMM simpostum

Warsaw, Po tand, September 14-17, 197б (прототип).

Составитель Н.Вовчук

Редактор А.Гулько Техред Т.Маточка Корре K Top C. Ше кмаp

Заказ 8680/56 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4