Динамометрический датчик

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК С 01 1. 5/16,нит- ичиХ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Владимирский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССР Ф 1210072, кл. С 01 1, 5/16, 1984.Авторское свидетельство СССР У 714187, кл. С 02 Ь 5/16, 1978, (54)ДИНАМОМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК (57) Изобретение может быть использовано для силомоментного очувствления промышленных роботов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение надежности. Датчик содержит силопередающие фланцы 1 и 2, соединенные между собой упругими перемычками 3 и 4, связанными между собой жесткой пластинкой 7, измерительные преобразователи 9 и 10, намагничивающую катушку 13, При появлении силы, действующей вдоль продольнои оси 2, происходи деформация датчика. Действие рагивающей силы приводит к увеличению воздушных зазоров в магнитных цепях, по которым протекают потоки Ф, и их составляющие. В результате маг ное сопротивление этих цепей увел вается, а индуктивность и полные электрические сопротивления намагничивающей катушки 13 уменьшаются. Под действием сжимающей силы воздушные зазоры уменьшаются, а индуктивность и сопротивление намагничивающей катушки 13 возрастают, происходит разбаланс моста. В измерительной диагонали появляется напряжение амплиту- с9да которого зависит от значения силы, действующей вдоль оси 2, а фаза изменяется на 180 при изменении направоления силы на противоположное, Датчик С является трехкомпонентным, причем сила вдоль оси 2 и изгибающие моменты вокруг оси Х могут измеряться как при раздельном, так и одновременном их действии, 3 ил.Изобретение относится к силоиэмерительной технике и может быть использовано для силомоментного очувствления промышленных роботов и робототехнических систем различного назначенияЦель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение надежности.На фиг.1 и 2 изображены две проекции конструкции датчика; на фиг,З - электрическая схема датчика.Датчик содержит соосно расположенные силопередающие фланцы 1 и 2, соединенные между собой упругими перемычками 3, 4 и 5, 6, связанными между собой соответственно жетскими пластинами 7 и 8, измерительные преобразователи 9 и 10, выполненные в виде катушек, размещенных на упругих перемычках 3 и 4, и соединенные последовательно-встречно, измерительные преобразователи 11 и 12, выполненные также в виде катушек, размещенных на упругих перемычках 5 и 6, и соединенные последовательно-встречно, намагничивающие катушки 13 и 14, расположенные на жестких пластинах 7 и 8, включенные в противоположные плечи измерительной мостовой схемы, два других плеча которой образованы компенсационными катушками 15 и 16.Упругие перемычки 3 - 6 расположены параллельно продольной оси датчика 2 симметрично относительно нее,причем упругие перемычки 5 и 6 перпендикулярны упругим перемычкам Зи 4Динамометрический датчик работаеТ следующим образом.При подключении мостовой цепи к источнику переменного тока в жестких пластинах 7 и 8 возникают переменные магнитные потоки Ф и Ф . В отсутствии силы, действуюцей на датчик вдоль его продольной оси 2, и изгибающих моментов вокруг поперечных осей Х и У магнитные потоки Ф, и Ф вследствие симметрии магнитной цепи дЕлятся на равные составляющие Ф = ФЦ1 Ц2 и Ф = Ф . В катушках 9 и 10 индуктивности наводятся одинаковые ЭДС,ИЕ, = Е, , а в катушках 11 и 12 индуктивности - одинаковые ЭДС. Е= Е В результате последовательно-встречного включения катушек индуктивности ЭДС Е, и Е, , а также ЭДС Е и Е взаимно компенсируются и выходные напряжения Б, и Б оказываются равными нулю. Мостовая цепь, н противоноложные плечи которой включены намагннчивающие катушки 13 и 14, уравновешена и выходное напряжение Ц также равно нулю,При появлении силы, действующей вдоль продольной оси 2, происходит деформация датчика. Действие растягивающей силы приводит к увеличениювоздушных зазоров в магнитных цепях,по которым протекают потоки Ф, и Фи их составляюц 1 ие. В результате магнитное сопротивление этих цепей увеличивается, а индуктивность и полныеэлектрические сопротивления намагничивающих катушек 13 и 14 уменьшаются,Под действием сжимающей силы воздушные зазоры уменьшаются, а индуктивности и полные электрические сопротивления намагничивающих катушек 13и 14 возрастают. Таким образом, вобоих случаях происходит разбалансмостовой схемы. В измерительной диагонали появляется напряжение Цамплитуда которого зависит от значения силы, действующей вдоль оси 2,оа фаза изменяется на 180 при изменении направления силы на противоположное, при этом симметрия магнитных цепей, по которым замыкаются магнитные потоки Ф и Ф , а также Ф11и Ф , не нарушается, поэтому напряжения Б 1 и Б не изменяются, При возникновении изгибающего момента М 35 действующего вокруг оси У, нарушается симметрия магнитных цепей, по которым замыкаются магнитные потокиПФ, и Ф, , так как воздушный зазорв .одной из цепей уменьшается, а в 40 другой увеличивается, В результатенарушается равенство ЭДС, наводимыхв катушках 9 и 10 индуктивности,На выходе этой пары катушек появляется напряжение П амплитуда кото рого зависит от значения изгибающегомомента М а фаза изменяется на 180при изменении направления действиямомента на противоположное.В связи с жесткостью конструкции 5 О датчика симметрия магнитных цепей,по которым протекают магнитные пото- .йки Ф и Ф , под действием изгибающего момента М, не нарушается, напряжение Б не изменяется.55При возникновении изгибающегомомента М ,действующего вокруг осиХ, вследствие:изменения воздушныхзазоров нарушается симметрия магнит з 13522 Ь 2 4ных цепей, по которым замыкаются магнитные потоки Ф и Ф . Это приводит к нарушению равенства ЭДС, наводимых в катушках 11 и 12 индуктив 5 ности. На выходе этой пары катушек возникает напряжение 0 , амплитуда которого зависит от значения изгибающего момента М , а Ааэа изменяетсяана 180 при изменении направления действия момента на противоположное. Действие изгибающих моментов М, и М не приводит к разбалансу мосто вой схемы, так как увеличение одного из воздушных зазоров магнитной цепи компенсируется уменьшением другого воздушного зазора. В результате сопротивление магнитной цепи, а следо вательно, индуктивность и сопротивление намагничивающей катушки не изменяются, условие равновесия моста не нарушается.25Таким образом, датчик являетсятрехкомпонентным, причем сила вдольоси Е и изгибающие моменты вокругосей Х и У могут измеряться как прираздельном, так и одновременном ихдействии,Формула изобретения Динамометрический датчик, содержащий два силопередающих фланца, соединенных между собой четырьмя упругими перемычками, размещенными параллельно продольной оси датчика симметрично относительно нее попарно в двух перпендикулярных плоскостях, причем каждая пара перемычек связана упругой пластиной, а также измерительные преобразователи, включенные в мостовую схему, установленные на упругих перемычках и связывающих их пластинах, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены две намагничивающие и две компенсационные катушки, пары упругих перемычек соединены последовательно, а связывающие их пластины выполнены жесткими, измерительные преобразователи выполнены в виде катушек, размещенных на упругих перемычках и соединенных попарно последовательно-встречно, намагничивающие катушки расположены на жестких пластинах и включены в противоположные плечи мостовой измерительной схемы, в два других плеча которой включены компенсационные катушки.13522 б 2 Составитель В.РодинТехред А.Кравчук Корректор Г,Решетни Редактор М.Петро Заказ 5555/37ВНИИПИ Тираж 776 Подпсударственного комитета СССРам изобретений и открытийосква 7-35, Раушская наб д. е 113035,5 оизводственно-полиграфическое предприятие, г,уж ул . Проектная,