Силомоментный датчик

, Ы 2., 1624 01 Е 3/10 ГОСУДАРСТВЕН 1 ЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКЙТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ инсти гутД.Е,Ива К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Патент ГДРМ. 213505, кл, С О/1, 3/1 п. 198:1.Шнейдео А,Ю, Ленский Л.К, Силомоментные датчики для робототехнических систем. Препр;1 нт, М, 1984, с.49(57) Изобретение относится к силпизмери. тельной технике, в частности к устройствам для измерения сил и моментов с использованием тензорезисторных датчиков, Цель изобретения - повышение точности за счет исключения взаимного влияния компонент нагрузки и расширение технологических возможностей за счет дополнительного измерения изгибающего момента. При приложении ксиломоментному датчику крутящего момента вертикальные перемычки 1 изгиба,отся. Максимальные деформации изгиба будут в районе жестко эьд.ла нь 1 х концов и.рем 1 чек 1, Там же размещены тенэорезистооы фиксируощие эг дефоГмаыии, Сигнал раэбалансэ с моста генз ре.исторг 1 е изменяется пропог циона 1 ь 1 с, еличине приложенного момента, Пои приложении к устройству осевой слы и-.,гибные деформации будут вблизи ц нтраль,ой гасти мембран,1, сигнал разбэлан са мостовой 1,хемы тенэореэнсго ое мн ется пропорц 1 она;1 но величине о свой силь, Деформации мембраны 3 от кру тящего момента в эо 1 е накле 11 и тензорезисторое существенно меньше изгибнх и компенсироьаны схемсй включения, Деформации перемычек 1 от осевых нлгрузо:; на устройство к еньше изгибных от крутящег,1 момента,1 конпенс "руются схемой включени тензорсзисторов. При приложении к устойстеу изгибающего момента в плоскости, проходщей через ось силомоментного датчика, соответствующие иэгибные деформации фиксирую 1 ся мостовыми схемами, наклеенными в двух взаимно перпендикулярных направлениях с тензорезисторами. Сигналы с мостов пропорциональны иэг баюьцим момен 1 ам, 6 ил10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к силоизмерительной технике, в частности к устройствам для измерения сил и моментов с использованием тенэореэисторных датчиков,Цель изобретения - повышение точности за счет исключения взаимного влияния компонент нагрузки и расширение функциональных воэможностей эа счет дополнительного измерения изгибающего момента.На фиг, 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг. 3 - разрез В-В на фиг. 2; на фиг, 4 - мостовая схема включения тензорезисторов для измерения крутящего момента; на фиг. 5 - мостовая схема включения тензорезисторов для измерения изгибающих моментов; на фиг. 6 - мостовая схема включения тензорезисторов для измерения осевой силы,Силомоментный датчик содержит вертикальные упругие перемычки 1, объединенные по торцам жесткими фланцами 2, и мембрану 3, соединенную через цилиндрический выступ 4 с одним из жестких фланцев 2. По периферии мембрана 3 снабжена кольцевыми проточками 5 с обоих торцов.Упругие шарниры 6 на вертикальных упругих перемычках 1 размещены в месте стыковки с фланцем 2, присоединенным к мембране 3. Цилиндрический элемент 7 и отверстия по периферии мембраны 8 предназначены для крепления датчика к объекту измерения. Тенэореэисторы 9-12 размещены попарно на вертикальных упругих перемычках 1, диаметрально противоположных относительно оси силомоментного датчика, Мостовая схема объединения этих тенэорезисторов обеспечивает измерение только изгибных деформаций перемычек 1 под действием крутящего момента вокруг вертикальной оси датчика. Тензореэисторы 13- 16, наклеены попарно на торцах мембраны вблизи ее центра в местах наибольших изгибных деформаций от осевой силы.Схема включения тенэорезисторовобеспечивает измерение только деформаций от изгиба мембраны 3 осевыми силами и не чувствительна к изгибающим моментам, Напротив, схема включения тенэорезисторов 17-20 обеспечивает измерение изгибающих моментов в плоскос ги оси мембраны 3 и не чувствительна к изгибу осевыми силами вдоль оси мембраны 3, Вторая схема (показана только одна пара тенэорезисторов 21 и 22) расположена перпендикулярно плоскости тенэореэисторов 17-20, Совместно обе схемы обеспечивают измерение изг ибающих моментов в любой плоскости, проходящей через вертикальную ось устройства,Устройство работает следующим образом,При приложении к силомоментному датчику крутящего момента вертикальные перемычки 1 изгибаются. Максимальные деформации изгиба будут в районе жестко заделанных концов перемычек 1. Там же размещены тенэорезисторы 9-12, фиксирующие эти деформации. Сигнал разбаланса с моста тенэорезисторов 9-12 изменяется пропорционально величине приложенного момента. При приложении к устройству осевой силы (растягивающей или сжимающей) иэгибные деформации будут вблизи центральной части мембраны, Сигнал разбаланса мостовой схемы тенэорезисторов 13-16 меняется пропорционально величине осевой силы, Деформации мембраны 3 от кру 1 ящего момента в зоне наклейки тензорезисторов 13-16 существенно меньше изгибных и полностью скомпенсированы схемой включения. В то же время деформации перемычек 1 от осевых нагрузок на устройство меньше изгибных от крутя щего момента и компенсируются окончательно схемой включения тенэодатчиков 9-12. При приложении к устройству изгибающего момента в плоскости, проходящей через ось силомоментного датчика, соответствующие иэгибные деформации мембраны фиксируются мостовыми схемами, наклеенными в двух взаимно перпендикулярных направлениях с тенэореэисторами 17-22.Сигналы с мостов пропорциональны изгибающим моментам. Так, например, при изгибе моментом устройства в плоскости, проходящей через его оси и ось, соединяющую тензорезисторы 17 и 19, максимальный сигнал изгиба фиксируется схемой тензореэисторов 17-20. При этом сигнал на схеме с тензорезисторами 21 и 22 (еще два на другом торце мембраны) равен нулю, И наоборот, при изгибе устройства в плоскости, образованной его осью и линий, соединяющей тензорезисторы 21 и 22, изгибные деформации зафиксированы тензорезисторами 21 и 22, а разбаланс мостовой схемы 17-20 равен нулю. Таким образом, по соотношению сигналов на этих двух взаимно перпендикулярных схемах можно судить о плоскости действия изгибающего момента, приложенного к устройству. Измерение изгибающих моментов может быть как самостоятельной целью, так и применяться с целью контроля зксцентриситета приложения осевой силы, наличие и величину которого можно оценить по соотношению сигналов в схемах стенэорезисторами 17-22 и тем самым повысить точность силомоментного датчика.Формула изобретенияСиломоментиый датчик, содержащий горизонтальные и вертикальные упругие элементы в виде перемычек с размещенными на них тензорезисторами, соединенными вмостовыесхемы, отл ич а ю щи й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей за счет измерения изгибающего момента, в него введены жесткие фланцы,между которыми установлены упругие вертикальные перемычки, на нижнем фланце выполнен цилиндрический выступ, вертикальные упругие перемычки связаны с ним 5 через упругие шарниры, а горизонтальныйупругий элемент выполнен в виде мембраны, центр которой связан с цилиндрическим выступом, причем по периферии в глоскости мембраны с обеих сторон выполнены 10 кольцевые проточки, при этом введены дополнительные тензорезисторы,установленные на мембране попарно сверху и снизу во взаимно перпендикулярных направлениях и соединенные в мостовые схемы,1624284 1 б фцг.Л ектор Л. Беск дак асарда каз 182 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 тельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 роизводствен оставитель Э. ехред М.Морге мил овал