Тензометрический динамометр Советский патент 1990 года по МПК G01L5/16 G01L1/22 

1

с

СА) 00 СХ) О

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 на 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 R1 - R4, для измерения нормальной поперечной силы Z, пару упругих балок 4 с тензопреобразователями R5 - R8 для и;змерения боковой поперечной силы Z, упругие продольные пластины 5 с тензопреобразователями R17 - R24 (фиг, 3) для измерения крутящего момента MX.

Кроме того, на боковых поверхностях упругих балок 3 размещены тензопреобра- зователи R9 - R12 для измерения лзгибаю- щего момента в горизонтальной плоскости My, а на боковых поверхностях упругих балок 4-тензопреобразователи R13 -Я16,аля измерения изгибающего момента в вертикальной плоскости MZ. На упругих балках 3 и 4 напротив тензопреобразОвателей R1 ;- R4 и R5 - R8 соответственно выполнены цилиндрические подрезы 6, служащие для .повышения чувствительности и избирательности динамометра к поперечным силам. Для повышения чувствительности динамометра к изгибающим моментам тензопреобразователи R9 - R12 и R13 - R16 размещаются на боковых поверхностях упругих балок 3 и 4 соответственно в районе подрезов.

Концы упругих продольных пластин 5 соединены жесткими поперечными кольцами 7 и 8 с лысками 9 и 10, на каждой из которых с одной стороны выполнены жесткие выступы 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 R1 - R4, R5 - R8, R9 - R12, R13 - R16 и R17 R23 соединены в мостовые измерительные схемы в соответствии с фиг. 5...9.

Таким образом, силовая схема разработанного динамометра представляет fco- бой 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°.

0 Работа динамометра осуществляется следующим образом.

Внешняя нагрузка прикладывается к опорному основанию 2. Компоненты внеш- , ней нагрузки создают поперечное (Y и Z)

5 изгибающее (My и Mz) и крутящее (Мк) нагру- жения динамометра. При этом поперечная сила вызывает плоскопараллельное смещение жестких колец 7 и 8 в вертикальной плоскости относительно опорных основа0 НИИ 1 и 2 (фиг. 1 и 2). Это приводит к изгибу балок 3 и соответствующему сжатию-растяжению тензопреобразователей R1 - R4, а в измерительной диагонали моста (фиг. 5) появляется электрический сигнал, пропорцио5 нальный поперечной силе. Выполнение подрезов 6 обеспечивает независимость показаний этого динамометра отточки приложения силы.

Аналогично поперечная сила Z вызыва0 ет плоскопараллельное смещение жестких колец 7 и 8 в горизонтальной плоскости, изгиб упругих балок 4, соответствующее сжатие-растяжение тензопреобразователей R5 - R8 (фиг. 1 - 4) и появление в изме5 рительной диагонали моста электрического сигнала, пропорционального поперечной силе.

Изгибающий момент My, действующий в горизонтальной плоскости, вызывает из0 гиб упругих балок 3, соответствующее растяжение-сжатие тензопреобразователей R8 - R12 и появление в измерительной диагонали моста (фиг. 7) электрического сигна- ла. пропорционального величине

5 изгибающего момента.

Аналогично, изгибающий момент Mz, действующий в вертикальной плоскости, вызывает изгиб упругих балок 4, соответствующее растяжение-сжатие тензопреоб0 разователей R13 - R16 и появление в измерительной диаго нали моста (фиг. 8) электрического сигнала, пропорционального величине изгибающего момента.

Крутящий момент MX вызывает плоско5 параллельный разворот жестких поперечных колец 7 и 8 одно относительно другого. изгиб упругих пластин 5, соответствующее растяжение-сжатие тензопреобразователей R17 - R24 (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 изобретения Тензометрический 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 тензопреоб- разователи, и промежуточное основание, расположенное между обеими пар.ами балок и связанное с ними со стороны, противоположной соединенному с соответствующей парой опорному основанию, о т- личающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за

Budf(

Фи&.1

Ш Я1

счет обеспечения возможности измерения составляющих момента при сохранении компактности и повышения точности измерений, он снабжен жесткими кольцами с

лысками, расположенными на промежуточном основании, и жесткими выступами, расположенными на опорных основаниях, с которыми связаны соответствующие пары продольных упругих балок, при этом основания выполнены с отверстиями, а промежуточное основание выполнено в виде четырех упругих продольных пластин, симметричных относительно продольной оси и крестообразно расположенных в поперечном сечении вдоль боковых граней упругих балок с размещенными на них тэнзопреобразователями, причем пластины связаны по концам между собой при помощи жестких поперечных колец с лысками

для жестких выступов, а на образованных подрезами перемычках боковых граней продольных упругих балок размещены дополнительные тензопреобразователи.

/е4 R10

R25

10

б в

w

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 3,4 с тензопреобразователями, размещенными напротив поперечных подрезов, выполненных на упругих балках. При приложении нагрузки к основанию 2 компоненты внешней нагрузки создают поперечные (X и Z), изгибающие (MY и MZ) и крутящее (МХ) нагружения динамометра. 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 R17 - R24. В измерительной диагонали моста появляется сигнал, пропорциональный величине поперечной силы. 9 ил.

ffl

кг

R5

R12

RW

Фш1

R21

R22

R19

R20

.д