Датчик силы

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 4(2) б 01 1. 1/04; С 01 1. 5/16 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВ елев кл. 42 К 7/05,кл. 42 К 7/05,ержащий циой, сферичесчерез тягу с гие элементы и крепления, пору попарно Ж СР 4 Р ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпО делАм изОБРетений и ОткРытий,БО, 1136040 А по трем взаимно перпендикулярным осям, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности путем обеспечения жесткости корпуса и возможности ограничения деформации упругих элементов, элементы крепления упругих элементов расположены в диаметральной плоскости, проходящей через центр сферического упора, и выполнены в виде четырех Г-образных кронштейнов с образованием крестообразной распорки корпуса, при этом большие стороны кронштейнов обращены к сферическому упору и расположены от него на расстоянии, равном 0,1-0,2 длинь 1 консоли упругого элемента от жесткой заделки.5 10 Изобретение относится к силоизмерительной технике, а именно к средствам измерения пространственного вектора силы и может найти применение в машиностроительной промышленности, например, для измерения пространственного вектора импеданса рук оператораИзвестен динамометр, включающий корпус, внутри которого закреплены попарно по двум взаимно перпендикулярным осям упругие элементы с датчиками из деформации 11.Однако устройство не обеспечивает измерения силы по трем взаимно перпендикулярным направлениям и необходимой точности измерения.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство, содержашее цилиндрический корпус с крышкой, опорный кронштейн, сферический упор, жестко связанный кронштейном при помощи тяги, упругие рессоры, установленные симметрично упору попарно по трем взаимно перпендикулярным координатным осям, одна из которых совпадает с осью корпуса, элементы крепления упругих рессор к корпусу и датчики деформаций упругих рессор2.Известное устройство не обеспечивает достаточную точность измерения вследствие того, что резонансные состояния корпуса датчика на повышенных частотах приводят к периодическим изменениям положения точек крепления упругих рессор к корпусу датчика, амплитуды которых зависят от форм и частот колебаний.Цель изобретения - повышение точности регистрации проекций силы по координатным осям и надежности устройства.Поставленная цель достигается тем, что в датчике силы, содержашем цилиндрический корпус с крышкой, сферический упор, жестко связанный через тягу с опорным кронштейном и упругие элементы с тензодатчиками и с элементами крепления, установленные симметрично упору попарно по трем взаимноперпендикулярным осям, достигается тем, что элементы крепления упругих элементов расположены в диаметральной плоскости, проходяшей через центр сферического упора, и выполнены в виде четырех Г- образных ки нштейнов с образованием крестообразной р,опорки корпуса, при этом большие стороны кронштейнов обращены к сферическому упору и расположены от него на расстоянии, равном 0,1 - 0,2 длины консоли упругого элемента от жесткой заделки.На фиг. 1 изображен датчик силы, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А - А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема соединения аппаратуры при измерении силы.Датчик силы включает корпус 1 с крышкой 2, опорный кронштейн 3, сферический упор 4, жестко связанный с кронштейном 3 15 20 25 30 35 40 45 50 55 при помощи тяги 5, упругие элементы 6-8 например, упругие рессоры)элементы 9 крепления упругих рессор к корпусу 1 и датчики10 деформаций упругих рессор 6-8.Каждая из упругих рессор 6-8 размещена в пазу сухарей 11 и жестко закреплена между элементами 9, выполненными Г-образными, и сеторами 12 и 13, жестко соединенными с корпусом 1. Между корпусом 1 и опорным кронштейном 3 установлена защитная гофрированная коническая мембрана из эластичного материала, которая поджатак корпусу 1 кольцом 14 и винтами 15, а через кронштейн. 3 винтом 16 сопорой 17.Упругие рессоры 6-8 с наклеенными на них тензометрическими датчиками 10 расположены симметрично и попарно относительно упора 4 по взаимно перпендикулярным осям ОХ, ОУ, 02, так что плоскости расположения упругих рессор 6-8 отстоят от центра упора 4 на одинаковом расстоянии. Ось 00 тяги 5 опорного кронштейна 3 лежит в диагональной плоскости куба, образованного плоскостями упругих рессор 6-8. Между Г-образными элементами 9 и упругими рессорами 6-8 расположены прокладки 18 из пористого демпфируюшего материала, например, поролона. Корпус 1 с помощью шпильки 19 жестко крепится к объекту, причем ось крепления совпадает с осью симметрии 02.Схема соединения аппаратуры включает тензоусилитель 20 марки ТА, фильтр 21 типа ОГ, коммутатор 22 и регистрирующий прибор 23.Тензометрические датчики 10 активного сопротивления каждой пары упругих рессор 6-8 соединены в одно плечо измерительного полумоста, во второе плечо которого подключается компенсационное сопротивлеление тензоусилителя.,Датчик силы опорой 17 крепится к основанию (не показано), а корпус 1 шпилькой 19 жестко соединяется с объектом. При перемещении объекта и связанного с ним корпуса 1 под действием внешних усилий упругие рессоры 6 - 8, воздействуя на упор 4, деформируются, что вызывает изменение сопротивления наклеенных на них тензодатчиков 10. Расположение каждой пары упругих рессор 6-8 в параллельных плоскостях и симметрично относительно упора 4 позволяет переключением коммутатора 22 фиксировать величину проекции силы в направлении каждой из осей ОХ, ОУ,02 независимо друг от друга. Модуль суммарного вектора силы и его положение относительно координатных осей Х, У, 2 определяется по найденным проекциям. Выполнение упора 4 сферической формы позволяет устранить влияние на показания прибора моментов сил, действующих относительно любой оси, проходящей через точку 0 и повысить точность измерения1136040 7 иг.З Составитель В. Курбатова Техред И. Верес Коррект Тираж 898 ПодписиИИПИ Государственного комитета СССР по делам Изобретений и открытий35, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4 ППП сПатент, г. Ужгород, ул. Проектн Редактор Е. ЛушинЗаказ 0276/31В ор Г. Решетниое кова 13 Филиал5я, 4 Г-образная форма выполнения элементов 9, обеспечивая крепление упругих рессор 6-8 к корпусу 1 в диаметральной плоскости, увеличивает жесткость корпуса 1 и создает возможность ограничения деформаций упругих рессор 6-8 в пределах (0,1 - 0,2) где5 1, длина консоли упругой рессоры от жесткой заделки, что позволяет снизить вес датчика и повысить его точность и долговечность,Введение прокладок 18 из поролона между упругими рессорами 6-8 и Г-образными элементами, 9 увеличивает демпфирование упругих элементов, что также повышает точность регистрации сил при повышенных частотах возбуждения.Датчик силы обеспечивает в диапазоне частот свыше 500 Гц повышение точности измерения на 8 - 2%, а долговечности в 1,2 раза.