Силоизмерительный датчик

Силоизмерительный датчик

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

1 осудорственнмй комитет ссср по делам нзооретвнкй и открытнй (72) Авторы изобретения

Г. С.,Берлин, А. M Ростовцев, В. P. Алавердов и Г. В. Мащтакова (71) Заявитель (54) СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЯ ДАТЧИК

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения векторных величин усилий.

Известное силоизмерительное устройство для измерения вектора усилий, выполненное на базе плоской упругой рамы и системы, передающей ее деформации на измеритель, не обеспечивает требуемую чувствительность и точность измерений из-за наличия трения в узлах при передаче усилия от рамы к чувствительным элементам (1):

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является силоизмерительный датчик, содержащий неподвижную колодку, в которой закреплен механотронный преобразователь перемещений, и подвижную колодку, связанную через упругую систему со штырем меxHHoTpoHHolo преобразователя (2).

К недостаткам известного силоизмерительного датчика относится невозможность измерения компонентов плоскостного вектора силы.

Цель изобретения заключается в обеспечении измерения компонентов плоскостного вектора силы.

Указанная цель достигается за счет того, что механотронный преобразователь выполнен двухкоординатным с четырьмя парами электродов, а упругая система — в виде четырех стержней равного сечения, расположенных равномерно по поверхности кругового цилиндра и смещенных на 45 относительно электродов механотронного преобразователя, а также за счет того, что сечение стержней выполнено круговым и стержни выполнены за одно целое с колодками, а их сечение выполнено в виде сектора кольца.

На фиг. 1 и 2 изображены варианты выполнения предлагаемого силоизмерительного датчика; на фиг. 3 — принципиальная электрическая схема включения двухкоординатного диодного механотронного преобразователя перемещений с четырьмя катодами и одним общим анодом.

Двухкоординатный механотронный преобразователь (фиг. 1) содержит четыре электрода 1 и 2, являющихся катодами и жестко связанных с корпусом 3 посредством слюдяных изоляторов 4, и общий подвижный анод

5 квадратного сечения, укрепленный на стсржне 6, впаянном в эластичную мембра662830

3 ну 7, являющуюся частью вакуумированной оболочки механотронного преобразователя.

Внешняя часть стержня образует подвижный штырь 8 механотронного преобразователя. Для соединения электродов механотронного преобразователя с электрической схемой (фиг. 3) служит октальный цоколь 9. Подвижный анод 5 электрически соединяется с выводом цокоЛя посредством гибкой контактной пружинки 10. Упругая система силоизмерительного датчика (фиг. 1 выполнена в виде четырех параллельных друг другу стержней 11, расположенных равномерно по поверхности кругового цилиндра, смещенных на 45 относительно электродов механотронного преобразователя и жестко соединенных на концах с колодками 12 и 13. В неподвижной колодке 12 укреплен корпус 3 двухкоординатного механотронного преобразователя. Подвижная колодка 13 посредством эластичной фигурной пружины 14, зажатой между колодкой 13 и гайкой 15, втулки 16 и винта 17 соединена с подвижным концом штыря 8.

1-!а фиг. 2 изображена другая модификация конструкции силоизмерительного датчика. В этом случае стержни 11 упругой системы выполнены за одно целое с колодками 12 и 13 и имеют сечение в виде секторов кольца. Оси наибольшей чувствительности механотронного преобразователя ММ и NN перпендикулярны плоскостям, проходящим через центры тяжести сечений стержней упругой системы (см. фиг. 2,сечение  — В).

Мехапотронный преобразователь имеет две оси наибольшей чувствительности по току к перемещению:оси ММ и NN (фиг. 1, сечение А — А). В то же время оси ММ и

NN являются осями прямоугольных координат, по которым происходит разложение на компоненты измеряемого вектора усилия.

С целью снижения погрешности измерения в предлагаемом силоизмерительном датчике механотронный преобразователь должен быть установлен таким образом, чтобы его оси наибольшей чувствительности ММ и NN были бы перпендикулярны плоскостям, проходящим через пары близлежащих стержней упругой системы, как это показано на фиг. 1 (сечение Б — Б). При этом оси первых перемычек 1 — 1 и 11 — 11 фигурной пружины 14 должны совпадать с осями .ММ и NN механотрона.

Для обеспечения правильной установки механотронного преобразователя в упругой системе на его фланце имеется индикаторная риска 18, совпадающая с осью NN, а на внутреннем торце неподвижной колодки выгравирован треугольный указатель 19.

При установке механотронного преобразователя индикаторная риска 18 совМЕщается с указателем 19, как это показано на фиг. 1 и

2. Угловое смещение механотронного преобразователя относительно упругой системы

$0

$

19

1S

29

2$ зо з$

4$ а на 1 — 2 практически не влияет на точность измерений.

Принципиальная электрическая схема включения силоизмерительного датчика (фиг. 3) содержит четыре катодных нагрузки — резисторы 20, 21, 22, 23, регулировочные резисторы 24, 25, источники анодного напряжения 26, 27, источник напряжения накала 28 и два выходных отсчетных прибора 29, 30, причем каждая из двух половин механотронного преобразователя, состоящая из анода и пары катодов, примыкающих к противоположным граням анода, включается по мостовой схеме. Предварительно шкалы отсчетных приборов 29, 30 тарируются в единицах силы путем подачи на подвижную колодку13 вдоль осей ММ и NN (поочередно) калиброванных усилий. Перед началом измерений оба моста схемы фиг. 3 балансируются с помощью регулировочных резисторов 24, 25, причем отсчетные приборы 29, 30 приборы устанавливаются на нуль.

Измеряемое усилие P (фиг. 1 и 2) воздействует непосредственно на боковую поверхность гайки 15, которая выполняет роль силовоспринимающей поверхности шириной а. При этом усилие P может быть приложено к любой точке указанной поверхности, что расширяет возможности применения.

Под воздействием усилия P подвижная колодка 13 перемещается относительно неподвижной колодки 12. Указанное перемещение через пружину 14 передается штырю механотронного преобразователя и вызывает соответствующее смещение его анода 5 относительно катодов 1, 2. При этом в мостоBblx схемах (фиг. 3) возникает разбаланс напряжений, который может быть отсчитан по отсчетным приборам 29, 30. Показание каждого из этих отсчетных приборов пропорционально одной из двух составляющих измеряемого вектора усилия, который таким образом раскладывается на составляющие (компоненты) в прямоугольной системе координат с осями ММ и NN.

Зная расположение в пространстве осей

ММ и NN и значения обеих составляющих измеряемого усилия, обычными методами можно найти величину (модуль) и направление плоскостного вектора усилия P.

Формула изобретения

1. Силоизмерительный датчик, содержащий неподвижную колодку, в которой закреплен механотронный преобразователь перемещений, и подвижную колодку, связанную через упругую систему со штырем меха нотронного преобразователя, отличающийся тем, что, с целью обеспечения измерения компонентов плоскостного вектора силы, в нем механотронный преобразователь EblllolIнен двухкоординатным с четырьмя парами

662830 б колодками, а их сечения имеют вид сектора кольца.

Фиг. 5

Составитель Л. Новиков

Техред О. Луговая Корректор С. Шекмар

Тираж 1089 Подписное

Редактор Л. Бибер

Заказ 2686/44

ЦНИ И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113036, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 электродов, а упругая система —::в виде четырех стержней равного сечения, расположенных равномерно по поверхности кругового цилиндра и смещенных на 45 относительно электродов механотронного преоб; разователя.

2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, -что стержни выполнены кругового сечения.

3. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что стержни, выполнены за одно целое с

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. «Станки и инструменты», № 2, 1971, с. 38 — 39.

2. Авторское свидетельство СССР № 192439, кл. G О1 1. 1/04, 1965.