Датчик силы Советский патент 1992 года по МПК G01L5/00 

Изобретение относится к области технических измерений силы, в частности к конструкции датчиков принцип действия которыхоснован на электрических и магнитных явлениях, и может быть использовано в системах контроля и управления

Известен тензометрический датчик силы, содержащий чувствительную шайбу, неподвижно установленную внутри силовводящей втулки в точке приложения измеряемого усилия и содержащую накрест расположенные тензоэлементы

Недостатком этого датчика является зависимость предварительного распределения механических напряжений в неподвижно установленной чувствительной шайбе от точностных погрешностей сопрягаемых элементов,

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является магнитоупругий датчик силы,

содержащий крестообразный магнитопро- вод, неподвижно установленный внутри силовводящей втулки с сдвиговой зоне и содержащий обмотки намагничивания и измерения.

К недостатком датчика следует отнести наличие различных условий базирования на каждой из опорных поверхностей упомянутого магнитопровода из-за точностных погрешностей сопрягаемых элементов Это вызывает предварительное искривление нейтральной оси и появление осгаточчых напряжений в крестообразном магнитопро- воде, т.е. ошибку нуля датчика

Целью изобретения является повышение точности датчика.

Указанная цель достигается тем, что в датчик силы, содержащий электрический преобразователь, выполненный в виде чувствительного сердечника с обмоткой возXI

О

о

ь. о

буждения, размещенного внутри полой силовводящей втулки, введена опора по крайней мере с одним регулирующим винтом, установленная внутри силовводящей втулки, и по крайне мере один силозамыкающий элемент, имеющий вид одностороннего клина, связанный с соответствующим регулиру- ющим винтом и установленный на внутренней поверхности силовводящей втулки, а чувствительный сердечник выполнен в виде расположенной по центральной оси силовводящей втулки изгибной балки, один конец которой закреплен на внутренней поверхности силовводящей втулки, а другой является свободным и содержит, по крайней мере, одну клиновидную фаску, выполненную с возможностью взаимодействия со скошенной поверхностью одностороннего клина.

На чертеже изображен датчик силы.

Датчик силы содержит полую силовво- дящую втулку 1, внутри которой неподвижно по центру базируется чувствительный сердечник 2. Обмотка возбуждения 3 расположена на пролете чувствительного сердеч- ника 2, на участках 4 и 5 которого, образованных отверстием б, по обе стороны от нейтральной оси размещены встречные измерительные обмотки 7 и 8. Свободный конец 9 чувствительного сердечника 2 имеет клиновидные фаски 10 и 11, взаимодействующие с силовзодящей втулкой 1 посредством подвижных в осевом направлении силозамыкающих односторонних клиньев 12 и 13, которые кинематически связаны с регулирующими винтами 14 и 15. В полой силовводяш,ей втулке 1 со стороны клиньев 12 и 13 неподвижно установлена опора 16, в которой перемещаются указанные винты 14 и 15.

Датчик силы установлен на опорах 17 и 18, между которыми расположено звено 19, осуа ествляющее силовое воздействие на упомянутый датчик (не чертеже показано) стрелкой.

Датчик силы работает следующим образом.

При приложении посредством звена 19 усилия к силовводящей втулке 1 происходит смещение ее средней части относительно опор 17 и 18. Чувствительный сердечник 2 испытывает при этом изгибные деформации, так как его свободный конец 9 с клиновидными фасками 10 и 11 посредством силозамыкающих односторонних клиньев

фиксируется относительно опор 17 и 18. Регулирующие винты 14 и 15, перемещаемые в опоре 16, обеспечивают независимое прилегание указанных клиньев 12 и 13 к клиновидным фаскам 10 и 11 и силовводящей втулке 1. Обмотка возбуждения 3 создает на участках 4 и 5 магнитные потоки, определяющие благодаря явлению магнитной упругости пропорциональные измеряемому

усилию сигналы во встречных измерительных обмотках 7 и 8.

Исполнение чуствительного сердечника датчика силы в виде изгибной балки, один конец которой закреплен на внутренней поверхности силовводящей втулки, а клиновидные фаски другого конца взаимодействуют с упомянутой втулкой посредством силозамыкающих односторонних клиньев, кинематически связанных с регулирующими винтами,

которые перемещаются в неподвижной опоре, позволяет осуществить регулируемое си- лозамькание и снизить требования к точности изготовления и взаиморасположения упомянутых чувствительного сердечника

и силовводящей втулки. При этом повышается точность измерений силы.

Таким образом, использование изобретения позволяет существенно повысить эф- фективноть контроля и управления, а также

снизить стоимость датчика.

Формула изобретения Датчик силы, содержащий электрический преобразователь, выполненный в виде чувствительного сердечника с обмоткой

возбуждения, размещенного внутри полой силовводящей втулки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введена опора с по крайней мере одним регулирующим винтом, установленная

внутри силовводящей втулки, и по крайней мере один силозамыкающий элемент, имеющий вид одностороннего клина, связанный с соответствующим регулирующим винтом и установленный на внутренней поверхности силовводящей втулки, а чувствительный сердечник выполнен в виде расположенной по центральной оси силовводящей втулки изгибной балки, один конец которой закреплен на внутренней

поверхности силовводящей втулки, а другой является свободным и содержит по крайней мере одну клиновидную фаску, выполненную с возможностью взаимодействия со скошенной поверхностью одностороннего

клина.

J /J

I/

Я7

A

/V/ 3 5 3 ft U

Использование: изобретение относится к области технических измерений силы, в частности к конструкции датчиков, и может быть использовано в системах контроля и управления. Сущность: датчик силы содержит электрический преобразователь, выполненный в виде чувствительного сердечника с обмоткой возбуждения, размещенный внутри полой силоводящей втулки, опору, по крайней мере с одним регулирующим винтом, установленную внутри силовводящей втулки, не менее одного си- лозамыкающего элемента, выполненного в виде одностороннего клина, связанного с регулирующим винтом и установленного на внутренней поверхности силовводящей втулки, при этом чувствительный сердечник выполнен в виде расположенной по центральной оси силовводящей втулки изгибной балки, один конец которой закреплен на внутренней поверхности силовводящей втулки, а другой является свободным и содержит по крайней мере одну клиновидную фаску, выполненную с возможностью взаимодействия с скошенной поверхностью одностороннего клина 1 ил сл с