Многокомпонентный датчик усилий и моментов

20 А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК Е /1 ОП ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Р) абзац, Гогсе 1 п ВоЪоСв апс 1Мап 1 рцайопв. ТЬеогу алсос рга 111 се оЕгоЪо 1 в апд шап 1 ри) аСорв. Яес, Еп 1. СЕЯМ - ХГТОММ ЯУМРОЯЕОМ, Иагвач, Ро)апй, Яер 1, 14-17, 1976, р. 305-310.2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 3306895/10, 13.05.81, (прототип) .(54)(57) 1. МЯОГОКОМПОНЕНТНЫИ ДАТЧИК УСИЛИИ И МОМЕНТОВ для очувствлення промышленных роботов и манипуляторов и управления ими, содержащий опорный и силопередающий фланцы, связывающую их упругую подвеску и измерительные преобразователи перемещения фланцев или деформаций упругой подвески, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения эа счет исключения взаимовлияния напряжений в упругой подвеске, в него дополнительно введен второй опорный Фланец, жестко связанный с первым опорным фланцем, причем плоскости опорных фланцев параллельнй друг дру" гу, упругая подвеска выполйена иэ четного числа упругих элементов растяжения - сжатия, средние части которых жестко связаны с,силЖередающим фланцем, а концы жестко связайы с опорными фланцами, упругие элементы расположены вдоль образующих одно- полостного гиперболиода вращения, при" чем плоскость силопередающего Фланцасовпадает с плоскостью горлового Е сечения гиперболиода вращения.2, Датчик по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что упругая подвеска состоит из восьми струн, попарно йересекающихся в горловом сечении гиперболиода под углом 903. Датчикпо и. 1 и 2, о т л и-. ч а ю щ и й с я тем, что измерительные преобразователи перемещений или деформаций связаны со струнами, иРСЛМногокомпонентный датчик работает следующим образом.При приложении нагрузки к силопередающему фланцу 3 она через упругую подвеску передается опорным фланцам 1 и 2, при этом в струнах упругой подвески возникают натяжения - осевые силы, уравновешивающие нагрузки. Эти силы обуславливают деФормации струн, которые и Фиксируются измерительными преобразователями 4-9 деФормаций.Малый диаметрструн обеспечивает отсутствие изгибных, крутильных и сдвиговых напряжений в них. Струны передают нагрузки только в направлениях, соединяющих точки крепления их к опорньм Фланцам 1 и 2.Поскольку взаимное расположение струн известно и жестокостные характеристики струн известны (точка приложения равнодействующей внешних сил также обычно известна), то в соответствии с Формулами теоретической механики составляются зависимости между деформациями струн и компонентами усилий и моментов, которые используются для расчетов на ЭВМ. Наиболее простыми эти зависимости будут при числе струн равном восьми и при эна.Изобретение относится к машиностро.ению и может быть использовано дляочувствления промышленных роботов ив качестве управляющей рукоятки маипулятора.Известны многокомпонентные датчикиУсилий и моментов, содержащие опорныйи силопередающий фланцы, связывающуюих упругую подвеску и измерительныепреобразователи перемещений или деФормаций 1 ,К недостаткам укаэанных устройствотносятся низкая точность определениякомпонент усилий и моментов, обусловленная взаимным влиянием различныхвидов напряжений в элементах упругойподвески,и нетехнологичность входящих в него деталей,Наиболее близким к преглагаемому потехнической сущности и достигаемомурезультату является многокомпонентный Щдатчик усилий и моментов, например,для очувствления промышленных роботов,содержащий опорный и силопередающийфланцы, измерительные преобразователисилы, установленные на шести стержнях.5соединяющих посредством сферическихшарниров три расположенные не на одной прямой точки одного фланца стремя точками другого Фланца, такжерасположенными не на одной прямой 2.30Недостаток заключается в невысокой точности определения.скомпонентусилий и моментов вследствие того,что для устранения зазоров в сферических шарнирах многокомпонентныйдатчик приходится нагружать известным постоянным усилием, превы-шающим измеряемые, При этом силатрения в,сферических шарнирах обусловливает наличие изгибных напряженийв стержнях, искажающих информацию о 40напряжениях сжатия в стержнях, покоторым и определяют компоненты усилий и моментов.Цель изобретения - повышение точности измерения эа счет исключения 45взаимовлияния напряжений в элементахупругой подвески,Поставленная цель достигается тем,что в многокомпонентный датчик усилий и моментов для очувствления про . 5 Омышленных роботов и манипуляторов иуправления ими, содержащий опорныйи силопередающий фланцы, связывающую.их упругую подвеску и измерительныепреобразователи перемещений фланцевили деформаций упругой подвески, дополнительно введен второй опорныйфланец, жестко связанный с первымопорным Фланцем, причем плоскостиопорных фланцев параллельны другдругу, упругая подвеска выполнена иэчетного числа упругих элементов растяжения - сжатия, средние части которых жестко связаны с силопередающимфланцем, а концы жестко связаны сопорными фланцами, упругие элементы 65 расположены вдоль образующих одно- полостного гиперболоида вращения, причем плоскость силопередающего фланца совпадает с плоскостью горлового сечения одноплостного гиперболоида вращения.Упругая подвеска состоит из восьми струн, попарно пересекающихся в горловом сечении гиперболоида под углом 90Измерительные преобразователи перемещений или деформаций связаны со струнами.На чертеже изображена схема предла гаемого многокомпонентного датчика,Многокомпонентный датчик усилий и моментов содержит опорные 1 и 2 и силопередающий 3 фланцы,связывающую их упругую подвеску, в которЬй в качестве упругих элементов растяжения - сжатия использованы струны АЬ, Вс, Сс 1, Ве, Ей, Г, СЬ, На, Ап, Ва, СЬ,Рс, Еб, Ре, СЕ, Ну, и шесть измерительных преобразователей 4-9 деформаций струн. Указанные струны протянуты вдоль образующих однополостного гипе:Фолоида вращения и концами укреплены в точках А, В, С, О, Эти точки принадлежат соответственно двум окружностям на опорных фланцах 1 и 2 и делят их на равные части. Струны АЬ и Ва, Вс, и СЬ,Сд и Пс и т,д. попарно пересекаются в горловом сечении гиперболоида и крепятся в точках пересения 1, щ, и, о, р, ч, э, г. к силопередающему Фланцу.,Лежнина Техред М,Кузьма ректор Ю.Макарен т 7537/40ВНИИПИ Гос по делам и 113035, Мо дписное Т удаЗа ираж рствебретенва, Жого комитета СССР и открытий, Раушская наб д. 4/5 Патент, г. Ужгород, ул. Проектна ил чении угла между пересекающимися в 1 горловом сечении струнами равном 9.0Многокомпон ен т ный датчик , примемен яемый дл я оч ув с твл ен и я и ромышл е нных роботов и манипуляторов , устанавлив аетс я на механических руках так , , ч то, силоп ередающий флан ец с в язываетс я со охватом , а опорные фла нцы - с ближайшими к схв а ту звеном руки . Многокомпонентный датчик , и римен яемый дл я управления промышленным роботом или манипулятором в режиме ручного управления, крепится опорнымн фланцами к основанию , а к силопередающему флак цу крепится руко я тка , на которую воздействует оператор . В последнем случае , когда условия миниатюризации датчика не стольжесткие, измерительные преобразователи перемещений могут быть установ,лены между фланцами.5Предлагаемый многокомпонентныйдатчик имеет простую конструкцию,содержит минимально необходимоечисло измерительных преобразователей деформаций (шесть) . Кроме того,он обладает высокой точностью, таккак не требует дополнительных нагру"жающих устройств, в его конструкцииисключены элементы, между которымимогло бы быть сухое трение, В результате более чем,в два раза повышается чувствительность датчикапри одном и том же диапазоне изменения измеряемых усилий и моментов.