Устройство для измерения механических параметров объектов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 9) (1 138871 94 С 01 В 17/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ фД",1 РУ гт ,ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН РЬСТ ВИД ТОР СНОМ(71) Рязанский радиотехнический институт(72) И.Е. Сырмолотнов и Р,В. Козьмин (53) 531.71:531.14:534.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 1179106, .кл. С 01 В 17/00, 1985.Авторское свидетельство СССР Р 808840, кл. С 01 В 17/04, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к области техники, связанной с измерением перемещений и координат. Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей путем определения также и координат точки приложения усилий объекта. Устройство содержит цилиндрический профилированный корпус с прямоугольным выступом в центре и четырьмя упорами на периферии. На выступе закреплена пьезоэлектрическая пластина крестообразной формы, концы которой через шариковые опор ным распределителем усилия, соединенным кой мембраной. На к зоэлектрической плас контактируют-.с дискообразалиброванного корпусом гиб аждом конце.пье ины размещены ому генератор у измерител стных акуст по одн поверх чем пе плоско ических волн, прий - на верхнейжительных направы и четви вдоль и лений ос третий - отрицате и второй подключе координат, а а нижней плоскорой и ти вдоль Первый ераторы телю иьных направл измерительные гек первому смес часе- Фчетвертыи ру, третии ные генерат тот вт рителсмесвязк меру 4. Дляа координат лю и часто ачала отсч н эталонныи подклю ложени чала о стотом оопнта инстру чета к нератор. сительно рди стот ген ению ч згибом еделяется по изме ации, вызванному рической пластинь оэлек и ач при п1 з.п.20 Изобретение относится к области техники, связанной с измерением перемещений и координат, предназначенных для контроля положения обрабатывающего инструмента на станках, и может быть использовано в робототехнике, гибком автоматизированном производстве, технологии микроэлектроники, 10Цели изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения определения также и координат точки приложения усилий объекта. 15На фиг. 1 изображен чувствительный элемент без распределителя калиброванного усилия, внешний вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг.3 - эпюры, поясняющие работу устройства; на фиг4 - структурная схема устройства.Устройство состоит из корпуса 1, в центре которого имеется прямоугольный выступ, а на периферии - четыре упора, На выступе жестко закреплена пьезоэлектрическая пластина 2 кресто образной формы, концы которой связаны с распределителем 3 калиброванного усилия через шариковые опоры 4. ,Распределитель 3 калиброванного усилия соединен с гибкой мембраной 5, которая в свою очередь соединена с корпусом 1. На концах пьезоэлектрической пластины, ориентированных 35 вдоль осей координат, размещены из,мерительные генераторы 6-9 поверхностных акустических волн (ПАВ), причем генераторы 6 и 9 размещены на верхней плоскости пьезоэлектри ческой пластины вдоль положительных направлений осей координат, а генераторы 7 и 8 - на нижней плоскости ,пьезоэлектрической пластины вдоль отрицательных направлений осей коор динат, Измерительные генераторы 6 и 7 ПАВ соединены со смесителем 10 и с регистрирующим блоком 11, изме, рительные генераторы 8 и 9 ПАВ - со смесителем 12 и регистрирующим блоком 11. Устройство также содержит эталонный генератор 13, соединенный с регистрирующим блоком 11.11 оложение корпуса 1 устройства ориентировано таким образом, что измерительные генераторы 6 и 7 ПАВ расположены вдоль одной оси координат, а измерительные генераторы 8 и 9 ПАВ - вдоль другой оси. Начало отсчета системы координат совпадает с геометрическим центром симметрии крестообразной пьезоэлектрической пластины 2.Устройство работает следующим образом.Калиброванная нагрузка Г , которая создается при касании инструментом распределителя 3, вызывает изгиб пьезоэлектрической пластины 2. При этом изменяется частота измерительных генераторов ПАВ. Пусть, например, нагрузка приложена в точке с координатами Х=Х и У=О, В этом случае частота измерительного генератора 6 ПАВуменьшится на дик а частота измерительного генератора 7 ПАВ увелиНчится на дй, причем при равенст. фве начальных частот Е =Го этих измерительных генераторов ПАВ справедливо выражение /АЙ к,/=/лЙ/. Частоты измерительных генераторов 8 и 9 ПАВ не изменяются.При смещении инструмента вдоль оси У изменение частот измерительных генераторов 8 и 9 ПАВ происходит аналогично. Таким образом, величина изменения частот генерации однозначно определяет координаты инструмента.Для компенсации погрешности, вызванной нестабильностью параметров измерителя, вводятся смесители 10 и 12 частот, на выходе которых формируются разностные частоты по координате Х, равныеа (и 2) ( о "1)и координате У, равныедГз, -(Елй).-(й-ай, ),где г о ГоГОи Ео - начальные значениячастот измерительных генераторов 6-9ПАВ;Е, Лъ,Л Ез и 4 Г - изменение этих частот.Сигналы с выходов измерительных генераторов 6-9 и смесителей 10 и 12 поступают на вход измерительного блока 11, в качестве которого может быть использован частотомер. С помощью частотомера определяются значения частот этих сигналов, необходимые для дальнейших вычислений. К измерительному блоку 11 подключен и эталонныйгенератор 13, обеспечивающий привязку начала отсчета измерителя координат.Предлагаемое устройство в отличие от известных) обеспечивает измерение координат с высокой точностью (погрешность - десятые доли микрона) в условиях воздействия дестабилизирующих факторов. 10 Формула изобретения 1. Устройство для измерения механических параметров объектов, содер жащее регистрирующий блок, герметичный корпус, установленную в нем пьезоэлектрическую пластину, на каждом конце которой размещено по измерительному генератору поверхностных акустических волн, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью расши,рения функциональных возможностей путем обеспечения определения также координат точки приложения усилий 25 объекта, оно снабжено двумя дополнительными измерительными генераторами поверхностных акустических волн, первым и вторым смесителями, распределителем калиброванного усилия и эталонным генератором, соединенным с регистрирующим блоком, пьезоэлектрическая пластина выполнена крестообразной, закреплена в центре симметрии корпуса и связана концами с распределителем калиброванного усилия, измерительные генераторы поверхностных акустических волн, расположенные на противоположных концах пьезоэлектрической крестообразной пластины, размещены на ее противоположных поверхностях, каждый измерительный ге" нератор поверхностных акустических волн подключен к регистрирующему блоку, а пары измерительных генераторов поверхностных акустических волн, размещенные на соседних концах пьезоэлектрической крестообразной пластины и на противоположных ее поверхностях, подключены к первому и второму смесителям соответственно.2, Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что регистрирующий блок выполнен в виде час,тотомера.Рсж 2 Составитель В. Колактор А. Ревин Техред И.Верес Корректор В, Гирняк акаэ 1570/42 го к тений и о Раушска 11303 л, Проектна Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужг Тираж 680ПИ Государств делам изобре Москва, Ж1388717 д.дПодписное тета СССР рытий наб., д, 4