Трехкомпонентный динамометр Советский патент 1990 года по МПК G01L1/16 G01L5/16 

Фие.1

Изобретение относится к измерительной технике.

Целью изобретения является повышение точности,

На фиг. 1 схематично показан динамометр с закреплением резца с помощью конуса Kop3ej на фиг. 2 - разрез А-А па фиг. 1j на фиг. 3 - динамометр с закреплением резца с помощью двух клиновых элементов на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - схема измерения составляющих усилия резания; на фиг. 6-9 - разрезы Б-Б, В-В, Г-Г, Д-Д на фиг. 5 (схема вклю- чения пьезоэЛементов); на фиг. 10 г

электрическая схема соединения. Динамометр содержит, корпус 1 (фиг. 1 и 2), который крепится с помощью болтов (не показано) к суппор- ту станка. Разделитель 2, находящийся в корпусе 1, осуществляет силовое замыкание своей торцовой поверхностью венца по опорной площади пьезодатчиг- ков 3 непосредственно на корпус 1 с одной стороны и по всей опорной площади пьезодатчиков 3, кольца 4 на корпус 1 с другой стороны. Кольцо 4, жестко запрессованное в корпус 1, осуществляет предварительное нагруке- ние пьезодатчиков 3. Пьезоэлектрические датчики 3 выполнены в форме колец, состоящих из набора пьезоэлемен- тов, у которых с одной стороны токо- проводящая поверхность разделена по диагонали канавкой на два сектора (фиг. 5). Пьезоэлектрические датчики 3 расположены симметрично относительно резцедержателя вдоль горизонтальной оси, объединены в пары и включены встречно-параллельно.

Резец 5 для обеспечения максимальной поверхности контакта с резцедержателем 2 может крепиться к нему двумя способами. В первом случае боковая поверхность резца и ответная внутренняя поверхность резцедержателя 2 выполнены конусом Морзе с лыской для предотвращения проворота резца. Резец 5, жестко опираясь по всей Соковой поверхности, притянут винтом 6 через кольцо 7 к резцедержавке 2. Во втором случае боковая поверхность резца 5 выполнена с небольшим углом в двух плоскостях, а внутренняя поверхность резцедержателя 2 плоская с прямоугольным сечением. Резец 5 через клинья 8, жестко опираясь своей боковой поверхностью на внутрен

n

0 5

0

5

нюю поверхность резцедержателя 2, притянут к ней винтом 6 через кольцо 7. При точении возникает сила резания, которая воздействует на пьезоэлектрические датчики через резец 5, резцедержгттель 2, при этом на пье- зодатчиках генерируется заряд, который преобразуется электрической схемой (фиг. 6-9).

Динамометр работает следующим образом.

Под действием составляющей усилия резания Ру пьезодатчики, расположенные в правой половине динамометра относительно венца резцедержателя, будут сжиматься и на них появится положительный заряд, пьезодатчики, расположенные слева относительно венца резцедержателя, будут разжиматься и на них также появится положительный заряд. Сигнал с выводов 9-12 пьезо- элементов, усиленный усилителями 13- 16 зарядов, поступает на сумматор 19, на выходе которого появляется сигнал, пропорциональный силе резания Р. Так как величина и знак сигнала с усилителей 13-16 зарядов одинаков, то при поступлении сигналов с усилителя 13 заряда ня инвертирующий вход операционного усилителя 17 и сигнала с усилителя 14 заряда на неинвертирующий вход операционного усилителя 17, на выходе последнего будет ноль, аналогично как и при поступлении сигналов с усилителей 15 и 16 зарядов на операционный усилитель 18. Следовательно при действии силы Ру сигнал, пропорциональный этой силе, появляется только на выходе сумматора 19. Под действием составляющей усилия резания Ра на верхней половине пьезоэлементов появится отрицательный заряд, а на нижней половине пьезоэлементов положительный заряд. При этом положительные и отрицательные заряды на пьезоэлементах, выполненных с разделением токопроводящей поверхности вертикальной по диагонали канавкой, будут взаимно компенсироваться и, следовательно, на усилителях 15 и 16 заряда будет ноль. А с пьезоэлемен-. тов, выполненных с разделением токопроводящей поверхности горизонтальной по диагонали канавкой, отрицательный заряд с выводов пьезоэлементов поступит на усилитель 13 заряда и на инвертирующий вход операционного усилителя 17, а положительный заряд с вы°А-А

Фие.2

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности. Это достигается тем, что выступы резцедержателя 2 выполнены кольцеобразными, а пьезодатчики 3 установлены в виде колец, токопроводящая поверхность которых разбита по диаметру канавками на секторы и включена в электрическую схему измерения из элементов 13-19. Резец 5 может крепиться к резцедержателю с помощью двух клиновых элементов 8. Действующая в процессе резания на резец сила передается на пьезодатчики и с помощью электрической схемы выделяются составляющие силы резания. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Фи.д

Б Г Л -1 -1 -1-1

Ру

Рх

Фиг 5

Фие.Ь

1543256

&Јff ffr rд-д

9 12 r 10 12 W L j

9 72

Фиг 6

Ом сим фиг. 7 (риг 8

Фиг. W

Составитель А.Северин Редактор Ю.Середа Техред М.Дидык Корректор М.Максимишинец

Заказ 394Тираж 480Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

ff/77 CV/76/ fy

0/Я

W 12

Фиг 9