Устройство управления Советский патент 1993 года по МПК G05G1/00 G05G9/00 

лярных пар дополнительных упругих балок (ДУП) 22, симметричных относительно продольной оси сенсорного механизма и разме- щенных между ОПБ вдоль их граней, жестких поперечных перемычек, к которым присоединены концы ОПБ, а также дополнительных тензопреобразователей, одни из которых размещены на наружной поверхности ДУП 22 и вдоль их боковых граней, а другие на поперечных упругих элементах, выполненных в виде кольца 19 с равнорас- положенными по его окружности радиальными жесткими спицами (РЖС) 18, чередующимися для соединения с (О) 16 для крепления Р и с промежуточным держателем, и выполненными в поперечной плоскости в промежутках между РЖС параллельных соединенных между собой отверстий 20 с осями симметрии, ориентированнуми радиально относительно продольной оси механизма, при этом основные и дополнительные тензопреобразователи связаны в мостовые схемы выделения компонентов сил и крутящего и изгибающих моментов по ортогональным осям, а схемы соединены с формирователем управляющих

.сигналов. В устройстве центры жесткости поперечных упругих элементов 21 и электрические центры мостовых схем выделения компонентов изгибающих моментов по ор- тогональным осям совмещены в одной плоскости с центром сферы Р, при этом РЖС расположены со стороны одного торца кольца, а дополнительные тензопреобразователи, соответствующие поперечным упругим элементам - со стороны другого торца коль- ца, 12 ил.

Изобретение относится к средствам управления. Цель изобретения - повышение точности устройства и улучшение его эксплуатационных характеристик. Устройство управления содержит сферическую рукоятку (Р), закрепленную на основании посредством силомоментного сенсорного механизма, механизм блокировки рукоятки, причем сенсорный механизм выполнен в виде ОПБ основных продольных упругих балок 13 с тензопреобразователями крестообразно симметрично расположенных в поперечном сечении основного, закрепленного на основании устройства 14, и промежуточного 15 жестких держателей, расположенных по обе стороны торцев ОПБ, жесткого обода (О) 16 для крепления Р, взаимно перпендику

Изобретение относится к средствам уп- равления,- ;

В известных устройствах управления содержатся сферическая рукоятка, закрепленная на основании посредством силомо- ментиого сенсорного механизма, механизм блокировки рукоятки, каналы связи и фор- мирователь управляющих сигналов, причем сенсорный, механизм выполнен в виде основных продольных упругих балок стензопреобразователями, крестообразно симметрично расположенных в поперечном сечении, основного, закрепленного на основании и промежуточного жестких держателей, расположенных по концам основных продольных балок, жесткого обода для крепления рукоятки, соединенного с промежуточным держателем посредством поперечных упругих элементов с размещенными на них тензопреобразователями. Это устройство также снабжено дополнительными тензопреобразователями, взаимно перпендикулярными парами дополнительных упругих балок, симметричных относительно продольной оси и размещенных между основными продольными балками вдоль их граней, а также жесткими поперечными перемычками, к которым подсоединены концы основных продольных балок, при этом одна пара дополнительных упругих балок соединена с промежуточным держателем и попе- речной жесткой перемычкой, расположенной со стороны основного держателя, а другая пара - с основным держателем и поперечной жесткой перемычкой,

расположенной со стороны промежуточного держателя, причем дополнительные тензопреобразователи размещены на дополнительных упругих балках на их наружных поверхностях и вдоль их боковых граней, а поперечные упругие элементы выполнены в виде кольца с равнорасположен- ны мй по его окружности, радиальными жесткими спицами, чередующимися для соединения с ободом и с промежуточным держателем и выполненными в поперечной плоскости в промежутках между спицами л-зрами параллельных, соединенных между собой отверстий с осями симметрии, ориентированными радиально относительно продольной оси, при этом основные и дополнительные тензопреобразователи включены в мостовые схемы выделения компонентов сил и крутящего и изгибающих

моментов по ортогональным осям, которые соединены с формирователем управляющих сигналов.

Недостатком данного устройства является недостаточные точность и удобство управления из-за сложности задания на сферической рукоятке желаемого сочетания управляющих усилий по компонентам, особенно компонентам поперечных сил и изгибающих моментов (так как при поперечном

на-жатии на рукоятку одновременно реализуется соответствующая поперечная сила и изгибающий момент от этой силы) и влияния поперечных нагрузок (главным образом изгибающих моментов) на сигналы датчика

продольной силы.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка известного устройства, т.е. повышение точности и улучшение его эксплуатационных характеристик.

Эта цель достигается тем, что центры жесткости поперечных упругих элементов и электрические центры мостовых схем выделения компонентов изгибающих моментов по ортогональным осям совмещены в одной плоскости с центром сферы рукоятки, при этом жесткие спицы расположены со стороны одного торца кольца, а дополнительные тензопреобразователи, соответствующие поперечным упругим элементам, -со стороны другого торца.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства управления; на фиг. 2 - общий вид силомоментного сенсорного механизма; на фиг. 3-6 - различные сечения силомоментного сенсорного механизма; на фиг. 7-12 - электрические мостовые схемы соединения тензопреобразователей сенсорного механизма.

Устройство содержит сферическую рукоятку 1 (фиг. 1), закрепленную на основании 2 посредством силомоментного сенсорного механизма 3 с тензопреобразо- вателями 4 (Rj на фиг. 2-12), механизм блокировки 5 рукоятки и формирователи управляющих сигналов 6. Механизм блокировки 5 может быть выполнен в виде фигурной втулки 7, установленной посредством резьбы 8 на сенсорном механизме 3. Фиксация этой втулки осуществляется посредством контргайки 9. На торце втулки выполнен конический бурт 10, взаимодействующий с ответным коническим гнездом 11 на рукоятке, которая скреплена с-сенсорным механизмом винтами 12. Сенсорный механизм 3 выполнен в виде упругих продольных балок 13 (фиг. 2, 4, 5), крестообразно симметрично расположенных в поперечном сечении, несущих тензопреобразователи R17...R24, соединенные в схему (фиг. 10), воспринимающую крутящий момент Мх , основного 14 (фиг. 2) и промежуточного 15 (фиг. 2, 3) жестких держателей, жесткого обода 16 с отверстиями 17 для крепления рукоятки 1, соединенного с промежуточным держателем посредством жестких спиц 18, и кольца 19, в котором выполнены сквозные отверстия 20, образующие поперечные, упругие в продольном направлении элементы 21с тензолреобра- зователями RI...RS, соединенными в схему (фиг. 7), воспринимающую продольную силу по оси X. Жесткие спицы 18, соединяющие кольцо 19 (и выполненные в нем поперечные упругие элементы 21) с ободом 16 и с

промежуточным держателем 15, расположены со стороны одного торца кольца, а тензопреобразователи RI...RB - со стороны другого торца. Сенсорный механизм снаб- 5 жен также двумя взаимно перпендикулярными парами дополнительных упругих балок 22 (фиг. 2, 4, 5), которые расположены между упругими балками 13 симметрично относительно продольной оси сенсорного 10 механизма, с внутренней стороны каждая из этих балок имеет поперечные подрезы (фиг. 2), которые служат для повышения избирательности сенсорного механизма к поперечным нагрузкам. С внешней стороны на 5 балках 22 напротив подрезов размещены тензопреобразователи Rg...Ri2 (фиг. 2)п-6 и Ri3...Rie (фиг, 4, 6), соединенные в схемы (фиг. 8,9), воспринимающие поперечные силы по осям Y и Z, а на боковых поверхностях

0 балок около подрезов размещены тензопреобразователи R25...R28 (фИГ. 5) И R29-.R32 (фиг. 5), соединенные в схемы (фиг. 11, 12), воспринимающие изгибающие моменты MY и Mz. Каждая пара дополнительных упругих

5 балок 22 соединена с одной стороны с основным или промежуточным держателем, а с другой стороны - через жесткие поперечные перемычки 24 (фиг. 2, 4-6) - с продольными упругими балками 13. Мостовые

0 электрические схемы соединения тензопреобразователей RI (фиг. 7-12) связаны с формирователями б для усиления и формирования управляющих сигналов, при этом одни диагонали схем запитываются со5 ответствующим напряжением, а с других - снимают первичные управляющие сигналы. Центры жесткости поперечных упругих элементов 21 размещены в плоскости, проходящей через центр сферы О рукоятки 1. С

0 этой же плоскостью совмещены электрические центры схем выделения компонентов изгибающих моментов MY и Mz. (Электрический центр - это точка в поперечном сечении динамометра, нагружение поперечной

5 силой в которой не вызывает появление электрического сигнала в схеме выделения изгибающих моментов).

Работа устройства осуществляется следующим образом (при разблокированном

0 механизме 5).

При приложении к рукоятке 1 человеком-оператором силовой или моментной (или одновременно и той и другой) нагрузки создается нагружение соответствующих

5 чувствительных элементов сенсорного механизма. При этом воздействие продольной силы X вызывает плоскопараллельное смещение жесткого обода 16 относительно промежуточного держателя 15 за счет упругости поперечных элементов 21, сбответствующее сжатие-растяжение тензопре- образователей Ri...Ren появление электрического сигнала в измерительной диагонали моста (фиг. 7), пропорционального величине продольной силы по оси X. Воздействие поперечной силы по оси Y вызывает плоскопараллельное смещение одной из жестких поперечных перемычек 24 (соседней с основным держателем) относительно промежуточного держателя 15. Возникающее за счет поперечной упругости дополнительных балок 22 соответствующее сжатие-растяжение тензопреобразователей Rg...Ri2 вызывает появление электрического сигнала в выходной диагонали моста (фиг. 8), пропорционального величине приложенной силы по оси Y. В силу симметрии и особенностей упругой схемы данный преобразователь нечувствителен к воздействию других нагрузок. Аналогично, воздействие поперечной силы по оси Z вызывает плоскопараллельное поперечное смещение жесткой перемычки 24 (соседней с промех уточным держателем) относительно основного держателя 14, соответствующее сжатие-растяжение тензопреобразователей Ri3...Ri6 и появление в выходной диагонали моста (фиг. 9) электрического сигнала, пропорционального величине приложенной силы по оси Z. В силу симметрии и особенностей упругой системы данный преобразователь нечувствителен к воздействию других нагрузок. Воздействие крутящего момента Мх приводит к относительному повороту вокруг продольной оси основного и промежуточного держателей, обусловленного крутильной упругостью продольных балок 13, которые воспринимают крутящий момент через дополнительные балки 22 и жесткие перемычки 24. Это вызывает соответствующее сжатие-растяжение тензопреобразователей R-I7...R24 и появление в выходной диагонали моста (фиг. 10) электрического сигнала, пропорционального величине крутящего момента Мх. В силу симметрии и особенноФормула изобретения Устройство управления, содержащее сферическую рукоятку, закрепленную на основании посредством силомоментного сенсорного механизма, механизм блокировки рукоятки, причем сенсорный механизм выполнен в виде основных продольных упругих балок с тензопреобразователями, крестообразно симметрично расположенных в поперечном сечении, основного, закрепленного на основании устройства, и промежуточного жестких держателей, расположенных по обе стороны торцев основстей упоугой схемы данный преобразователь нечувствителен к воздействию продольной, поперечных сил и изгибающих моментов. Воздействие изгибающего момента Му вызывает изгиб дополнительных балок 22, ориентированных по плоскостям, параллельным плоскости OY, соответствующее сжатие-растяжение тензопреобразователей R25...R28 и появление в выходной

диагонали моста (фиг. 11) электрического сигнала, пропорционального величине изгибающего момента Му. В силу симметрии данного преобразователя и особенностей упругой схемы его выходной сигнал не зависит от воздействия других нагрузок. Аналогично, воздействие изгибающего момента MZ вызывает изгиб соответствующих бал ок 22 (параллельных плоскости OY), сжатие-, растяжение тензопреобразователей

R29-.R32 и появление в выходной диагонали моста (фиг. 12) электрического сигнала, пропорционального величине изгибающего момента MZ. Данный преобразователь в силу симметрии и особенностей упругой схемы

нечувствителен к воздействию других нагрузок.

Размещение тензопреобразователей R25...R28 и R29...R32 в районе подрезов позволяет повысить чувствительность устройства

к изгибающим моментам.

Выходные сигналы с мостов поступают в усилитель-формирователь управляющих сигналов 6 для последующей передачи на соответствующие органы управления. Изменением соотношений величин, знаков и сочетаний нагрузок обеспечиваются широкие возможности управления по шести каналам.

Для предохранения сенсорного механизма от перегрузок, когда управление объектом не проводится, втулка 7 механизма блокировки 5 навинчивается по резьбе 8 на основание держателя до контакта ее конического бурта 10 с гнездом 11 обода 10, а

затем фиксируется контргайкой 9.

ных продольных балок, жесткого обода для крепления рукоятки, взаимно перпендикулярных пар дополнительных упругих балок, симметричных относительно продольной оси сенсорного механизма и размещенных между основными продольными балками вдоль их граней, жестких поперечных перемычек, к которым присоединены концы основных продольных балок, при этом одна пара дополнительных упругих балок соединена с промежуточным держателем и попе- речнойжесткой перемычкой, расположенной со стороны основного держателя, а другая пара дополнительных упругих балок соединена с основным держателем и поперечной жесткой перемычкой, расположенной со стороны промежуточного держателя, а также дополнительных тен- зопреобразователей, одни из которых размещены на наружной поверхности дополнительных упругих балок и вдоль их боковых граней, поперечных упругих элементах, выполненных в виде кольца с равнорасположенными по его окружности радиальными жесткими спицами, чередующимися для соединения с ободом для креп- ления рукоятки и с промежуточным держателем, и выполненными в поперечной плоскости в промежутках между спицами параллельными, соединенными между собой отверстиями с осями симметрии, ориен- тированными радиально относительно продольной оси механизма, при этом основh

z Vn,

l X

X

72

0

ные и дополнительные тензопреобразова- тели включены в плечи мостовых схем выде- ления компонентов сил и крутящего изгибающих моментов по ортогональным осям, а схемы соединены с формирователем управляющих сигналов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства и улучшения его эксплуатационных характеристик, центры жесткости поперечных упругих элементов и электрические центры мостовых схем выделения компонентов изгибающих моментов по ортогональным осям совмещены в одной плоскости с центром сферы рукоятки, при этом жесткие спицы расположены со стороны одного торца кольца, а дополнительные тензопреобразо- ватели, соответствующие поперечным упругим элементам, - со стороны другого торца кольца.

20

фиг. 1

Фиг.7.

ФИГ.11.

Фиг.8.

Фиг.9.

Фиг.10.

Фиг.12.