Датчик силы Советский патент 1985 года по МПК G01L1/04 G01L5/16 

Изобретение относится к силоизмерительной технике, а именно к средствам измерения пространственного вектора силы и может найти применение в машиностроительной промышленности, например, для измерения пространственного вектора импеданса рук оператора

Известен динамометр, включаюший корпус, внутри которого закреплены попарно по двум взаимно перпендикулярным осям упругие элементы с датчиками из деформации 1.

Однако устройство не обеспечивает измерения силы по трем взаимно перпендикулярным направлениям и необходимой точности измерения.

Наиболее близким по технической суш,ности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство, содержашее цилиндрический корпус с крышкой, опорный кронштейн, сферический упор, жестко связанный кронштейном при помощи тяги, упругие рессоры, установленные симметрично упору попарно по трем взаимно перпендикулярным координатным осям, одна из которых совпадает с осью корпуса, элементы крепления упругих рессор к корпусу и датчики деформаций упругих рессор 2.

Известное устройство не обеспечивает достаточную точность измерения вследствие того, что резонансные состояния корпуса датчика на повышенных частотах приводят к периодическим изменениям положения точек крепления упругих рессор к корпусу датчика, амплитуды которых зависят от форм и частот колебаний.

Цель изобретения - повышение точности регистрации проекций силы по координатным осям и надёжности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике силы, содержащем цилиндрический корпус с крышкой, сферический упор, жестко связанный через тягу с опорным кронштейном и упругие элементы с тензодатчиками и с элементами крепления, установленные симметрично упору попарно по трем взаимноперпендикулярньш осям, достигается тем, что элементы крепления упругих элементов расположены в диаметральной плоскости, проходяшей через центр сферического упора, и выполнены в виде четырех Гобразных кронштейнов с образованием крестообразной риспоркн корпуса, при этом большие стороны кронштейнов обрашены к сферическому упору и расположены от него на расстоянии, равном 0,1-0,2 длины консоли упругого элемента от жесткой заделки. На фиг. 1 изображен датчик силы, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема соединения аппаратуры при измерении силы.

Датчик силы включает корпус 1 с крышкой 2, опорный кронштейн 3, сферический упор 4, жестко связанный с кронштейном. 3

при помощи тяги 5, упругие элементы 6-8 Например, упругие рессоры)элементы 9 крепления упругих рессор к корпусу I и датчики 10 деформаций упругих рессор 6-8.

Каждая из упругих рессор 6-8 размещена в пазу сухарей 11 и жестко закреплена между элементами 9, выполненными Г-образными, и сеторами 12 и 13, жестко соединенными с корпусом 1. Между корпусом 1 и опорньш кронштейном 3 установлена защитная гофрированная коническая мембрана из эластичного материала, которая поджата к корпусу 1 кольцом 14 и винтами 15, а через кронштейн 3 винтом 16 с опорой 17. Упругие рессоры 6-8 с наклеенными на

5 них тензометрическими датчиками 10 расположены симметрично и попарно относительно упора 4 по взаимно перпендикулярным осям ОХ, ОУ, OZ, так что плоскости расположения упругих рессор 6-8 отстоят от центра упора 4 на одинаковом расстоянии. Ось

0 001 тяги 5 опорного кронштейна 3 лежит в диагональной плоскости куба, образованного плоскостями упругих рессор 6-8. Между Г-образными элементами 9 и упругими рессорами 6-8 расположены прокладки 18 из

5 пористого демпфирующего материала, например, поролона. Корпус 1 с помощью шпильки 19 жестко крепится к объекту, причем ось крепления совпадает с осью симметрии OZ.

Схема соединения аппаратуры включает

0 тензоусилитель 20 марки ТА-5, фильтр 21 типа OF-101, коммутатор 22 и регистрирующий прибор 23.

Тензометрические датчики 10 активного сопротивления каждой пары упругих рессор 6-8 соединены в одно плечо измерительного полумоста, во второе плечо которого подключается компенсационное сопротивлеление тензоусилителя.

,Датчик силы опорой 17 крепится к основанию (не показано), а корпус 1 шпилькой 19 жестко соединяется с объектом. При перемещении объекта и связанного с ним корпуса 1 под действием внешних усилий упругие рессоры 6-8, воздействуя на упор 4, деформируются, что вызывает изменение сопротивления наклеенных на них тензодатчиков 10. Расположение каждой пары упругих рессор 6-8 в параллельных плоскостях и симметрично относительно упора 4 позволяет переключением коммутатора 22 фиксировать величину проекции силы в направлении каждой из осей ОХ, ОУ,OZ независимо друг от друга. Модуль суммарного вектора силы и его положение относительно координатных осей X, У, Z определяется по найденным проекциям. Выполнение упора 4 сферической формы позволяет устранить

5 влияние на показания прибора моментов сил, действующих относительно любой оси, проходящей через точку О и повысить точность измерения.

СИЛЫ, содержащий цилиндрический корпус с крышкой, сферический упор, жестко связанный через тягу с опорным кронштейном, и упругие элементы с тензодатчиками и элементами крепления, установленные симметрично упору попарно по трем взаимно перпендикулярным осям, отличающийся тем, что, с целью-повышення точности и надежности путем обеспечения жесткости корпуса и возможности ограничения деформации упругих элементов, элементы крепления упругих элементов распо.тожены в диаметральной плоскости, проходяш,ей через центр сферического упора, и выполнены в виде чеУырех Г-образных кронштейнов с образованием крестообразной распорки корпуса, при этом большие стороны кронштейнов обращены к сферическому упору и расположены от него на расстоянии, равном 0,1-0,2 длины консоли упругого элемента от жесткой заделки. СП J. О5