Датчик силы

ВАТРИ ", ".в.е.м;щ, М-.ведцьЭ 4 Э-" ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯПриоритетОпубликовано 05.04 80 Бктллетент,Ре 1 З пп делам изобретений и открытий(53) УДК 581, . 781( 088.8). Дата опубликования описания 08, 04.80(72) Авторы изобретения Я. Б, Гоэман и Н. Н, Леонов Московский ордена Ленина, ордена Трудового КрасногоЗнамени станкостроительный завод имени Серго Орджоникидзе(54) ДАТЧИК СИЛЫ 1Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано в качестве датчика, встраиваемого в несущие стыки машиностроительных конструкций, например металлорежущих станков для измерения суммарных величин распределенных по площади стыка сил, действующттх при монтаже машины и во время ее работы,Известен датчик силы для измерения распредЬенных нагрузок, в котором исто пользован способ параллельного соединения сравнимых по величине жесткостей упругого элемента сжатия и чувствительного элемента, что обычно ведет к эна 15 чительному ухудшению всех метрологи;- ческих характеристик 11.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является датчик, в котором в качестве упругого элемента используют слой резины, размещенный внутри упругого кольца и сжимаемый при изменении сил между двумя плоскостями 21 . Недостатками этого 2датчика является увеличение погрешности с увеличением его площади, а также требуемая жесткость стыка, в который встраивается датчик, может быть обеспечена только при очень малых топщинах резины. При этом вследствие сил трения, возникающих на поверхностях контакта при сжатии, неизбежен значительный гистерезис. Целью изобретения является повышение жесткости и чувствительности.Указанная цель достигается тем, что упругий элемент выполнен в виде мембраны с пластичным слоем, по обеим сторонам которой размещены группы зерен из кристаллического материала, причем каждая группа зерен одной стороны расположена между группами зерен другой.Кроме того, мембрана может быть снабжена выводом и электрически изолирована группами зерен от наружных пластин, образующих вместе с мембраной конденсатор, изменение емкости ко45Источники информации,Фпринятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР% 428233) кл. О 01 Ь 1/16; 1972,50 2. Патент США3319461,кл, 73-88, 1967 (прототип). 3 7264 торого пропорционально суммарной величине приложенной силы.На чертеже изображен предлагаемый датчикеДатчик состоит из двух наружных пластин 1 и 2, образующих корпус, мем браны 3, порошкообразного материала 4, вывода б, защитного эластичного кольца 6, заклепок 7 и изоляционных шайб 8.Пример расположенйя зерен поповерх йостям мембраны показанна сечениях А-А и Е Е (в учеличенном масштабе); Группы зерен противоположной стороны не заштрихованы, Пластины 1, 2 имембраны 3 вЫполнены из закаленной пру-15 жинной стали. Поверхности пластин, контактирующие с абразивными зернами, по крыты слоем пластичного материала, на пример меди, толщина которого выбирает, ся примерно равной половине допускаемо го отклонения размеров зерен "от их номинального значения. С целью уменьшения нелинейности размер каждой группы зерен должен быть значительно меньше расстояния между группами.Распределение .зерен по поверхности осуществляется с помощью шаблона. Для предварительного (технологического) за крепления слоя зерен примейяется тонкий слой жидкой клейкой массы, напримерразбавленная растворителем фракция эпоксидной смолы без затвердителя; Окончательная сборка пластин с мембранойи защигным кольцом производитсянапример, соединением заклепками после З 5предварительного сжатия. При этом зерна фиксируются благодаря внедрению в слой пластин пластичного покрытия.Шайба 8 предназначена для ориентациимембранй и ее электрической изоляции. 4 ППосле сборки наружныэ поверхности могут быть образованы шлифованием дляобесйечения необходймой толщийы й параллельности.Наружные пластины 1, 2 и мембрана3 образуют конденсатор, изменение емкости которого пропорционально суммарной величине приложенной силы.Датчик работает следующим образом.Для измерения силы в стыке датчикустанавливается, например, между кон 44тактирующими поверхностями деталей 9 : и 10 конструкции машины, условно показанными на чертеже штрих-пунктирными линиями,При возникновении сил Р, сжимающих детали 9 и 10, мембрана 3 деформирует.ся, расстояние между нею и пластинами 1, 2 уменьшается, что приводит к возрастанию емкости, величина приращения которой является показателем суммарной распределенной нагрузки в стыке между деталями 9 и 10. Пластичный слойнаряду с фиксацией обеспечивает равномерный контакт зерен с поверхностями пластин, а вследствие этого уменьшение влия-.ния рассеивания размеров зерен на линейность показания датчика. Жесткость датчика определяется толщиной мембраны,.: расстоянием между группами зерен на ее поверхностях и площадью мембраны. формула изобретения 1. Датчик силы, содержащий воспри-,нимающие нагрузку пластины и расположенный между ними промежуточный упругийэлемент, отличающийсятем, что, с целью повышения жесткостии чувствительности, упругий элемент выполнен в виде мембраны с пластичнымслоем, по обеим сторонам которой размещены группы зерен из кристаллического материала, причем каждая группазерен одной стороны расположена междугруппами зерен другой.2. Датчик силы, о т л и ч а ющ и й с я тем, что мембрана снабженавыводом и электрически изолированагруппами зерен от наружных пластин, образующих вместе с мембраной,конденсатор, изменение емкости которого пропорционально суммарной величине приложенной силы,19Подпкомитета СССРй и открытийая яаб д. 4/5 Заказ 647/34, Тираж 10 ЦНИИПИ Государственного по делам изобретен