Тензометрический динамометр

(19 01 ( 5/16, 1/2 Ю) )Й 16 Б, БИБГ.; САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ г ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССР Ф 483594, кл, 0 01 1/22, 1973,Авторское свидетельство СССР В 1397756, кл, 8 011 5/16 1986(54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ДИНАМОМЕТР (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам многокомпонентных тензометрических динамометров, и может быть использовано в различных областях техники (например, в робототехнических системах). Цель изобретения - расширение функциональных возможностей динамометра при сохранении компактности конструкции и повышение точности измерений, Динамометр содержит два жестких опорных основания 1 и 2 последовательно соединенных через промежуточное основание двумя взаимно перпендикулярными парами параллельных между собой и симметричных относительно продольной оси упругих балок 3 с тензопреобразователями, размещенными напротив поперечных подрезов, выполненных на упругих балках, При приложении нагрузки к основанию 2 компоненты внешней нагрузки создают поперечные(Х и 2), изгибающие(Му и М) и крутящее (Мх) нагружения динамо- метра, При этом поперечная сила вызывает плоскопараллельное смещение жестких колец 7 и 8 в вертикальной плоскости относительно опорных оснований 1, 2, Это приводит к изгибу упругих балок 3 и соответственно сжатию-растяжению тензопреобразователей Й 11 - 824. В измерительной диагонали моста появляется сигнал, пропорциональный величине поперечной силы.9 ил.5 10 15.20 95 35 40 45 50 Изобретение ртносится к измерительной технике, в частности к устройству многокомпонентных тензометрических динамометров, и может быть использовано в различных областях техники (например, в робототехнических системах).Цель изобретения - расширение функциональных возможностей динамометра путем обеспечения возможности измерения составляющих момента при сохранении компактности конструкции и повышении точности измерений.На фиг. 1 схематически показан предлагаемый динамометр, общий вид: на фиг, 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б - Б нв фиг. 1; на фиг, 4 - сечение В - В на фиг. 1; на фиг, 5 - 9 - электрические схемы соединения тензопреобразователей.Динамометр содержит жесткие опорные основания 1 и 2(фиг, 1 и 2), пару упругих балок 3 с тензопреобразователями В 1 - В 4, для измерения нормальной поперечной силы 2, пару упругих балок 4 с тензопреобразователями Я 5 - В 8 для измерения боковой поперечной силы Е, упругие продольные пластины 5 с тензопреобразователями В 17 - В 24 (фиг, 3) для измерения крутящего момента Мх.Кроме того, на боковых поверхностях упругих балок 3 размещены тензопреобразователи В 9 - Я 12 для измерения изгибающего момента в горизонтальной плоскости Му, а на боковых поверхностях упругих балок 4 - . тензопреобразователи В 13 - Я 16 для измерения изгибающего момента в вертикальной плоскости Мг. На упругих балках 3 и 4 напротив тензопреобразователей Я 1 - В 4 и В 5 - В 8 соответственно выполнены цилиндрические подрезы 6, служащие для ,повышения чувствительности и избирательности динамометра к поперечным силам, Для повышения чувствительности динамометра к изгибающим моментам тензопоеобразователи В 9 - В 12 и В 13 - Я 16 размещаются на боковых поверхностях упругих балок 3 и 4 соответственно в районе подрезов.Концы упругих продольных пластин 5 соединены жесткими поперечнь ми кольцами 7 и 8 с лысками 9 и 10, на каждой из которых с одной стороны выполнены жесткие вь 1 ступы 11 и 12, которые соединяются с упругими балками 3 и 4 соответственно, Для удобства размещения различных коммуникаций в теле динамометра в основаниях 1 и 2 выполнено сквозное продольное отверстие 13. Тензопреобразователи В 1 - Я 4, Я 5 - В 8, В 9 - В 12, В 13 - В 16 и В 17 - В 23 соединены в мостовые измерительные схемы в соответствии с фиг, 5.9. Таким образом; силовая схема разработанного динамометра представляет Собой две пары упругих в поперечном направлении балок 3 и 4, расположенных во взаимоперпендикулярных плоскостях и соединенных между собой через жесткие кольца 7 и 8 продольными упругими пластинами, ориентированными по отношению к этим плоскостям под углом 45.Работа динамометра осуществляется следующим образом,.Внешняя нагрузка прикладывается к опорному основанию 2, Компоненты внешней нагрузки создают поперечное (У и Е) изгибающее (Му и Мг) и кругящее (Мк) нагружения динамометра. При этом поперечная си,а вызывает плоскопараллельное смещение жестких колец 7 и 8 в вертикальной плоскости относительно опорных оснований 1 и 2 (фиг. 1 и 2), Это приводит к изгибу балок 3 и соответствующему сжатию-растяжению тензопреобразователей В 1 - В 4, а в измерительной диагонали моста (фиг, 5) появляется электрический сигнал, пропорциональный поперечной силе. Выполнение надрезов б обеспечивает независимость показаний этого динамометра от точки приложения силы. Аналогично поперечная сила 7 вызывает плоскопараллельное смещение жестких колец 7 и 8 в горизонтальной плоскости,изгиб упругих балок 4, соответствующее.сжатие-растяжение тензопреобразователей В 5 - В 8 (фиг. 1 - 4) и появление в измерительной диагонали моста электрического сигнала, пропорционального поперечной силе.Изгибающий момент Му, действующий в горизонтальной плоскости, вызывает изгиб упругих балок 3, соответствующее растяжение-сжатие тензопреобразователей Я 8 - В 12 и появление в измерительной диагонали моста (фиг, 7) электрического сигнала. пропорционального величине изгибающего момента,Аналогично, изгибающий момент М, действующий в вертикальной плоскости,вызывает изгиб упругих балок 4, соответствующее растяжение-сжатие тензапреобразователей В 13 - В 16 и появление в измерительной диагонали моста (фиг, 8) электрического сигнала, пропорционального величине изгибающего момента,Крутящий момент Мвызывает плоско- параллельный разворот жестких поперечных олец 7 и 8 одно относительно другого, изгиб упругих пластин 5, соответствующее растяжение-сжатие тензопреобразователей В 17 - Я 24 (фиг, 1 - 3) и появление в измерительной диагонали моста (фиг. 9)электрического сигнала, пропорционального величине крутящего момента.Симметрия данного динамометра обеспечивает независимость его показаний от действия изгибающих моментов и поперечных сил.Формула изобретенияТензометрический динамометр, содержащий два жестких опорных основания. расположенных симметрично относительно продольной оси динамометра, две взаимно перпендикулярные пары продольных упругих балок, на внутренних поверхностях которых выполнены поперечные подрезы, напротив которых размещены тензопреобразователи, и промежуточное основание, расположенное между обеими парами балок и связанное с ними со стороны, противоположной соединенному с соответствующей парой опорному основанию, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей заЯдд Аю ку и д счет обеспечения возможности измерения составляющих момента при сохранении компактности и повышения точности измерений, он снабжен жесткими кольцами с 5 лысками, расположенными на промежуточном основании, и жесткими выступами, расположенными на опорных основаниях, с которыми связаны соответствующие пары продольных упругих балок, при этом опор ные основания выполнены с отверстиями, апромежуточное основание выполнено в виде четырех упругих продольных пластин, симметричных относительно продольной оси и крестообразно расположенных в по перечном сечении вдоль боковых граней упругих балок с размещенными на них тензопреобразователями, причем пластины свгзаны по концам между собой при помощи жестких поперечных колец с лысками 20 для жестких выступов, а на образованныхподрезами перемычках боковых граней продольных упругих балок размещены дополнител ьны е тек зоп реобразователи.