Датчик векторов силы и момента Советский патент 1982 года по МПК G01L1/22 

Изобретение относится к машиностро ению и может быть использовано при очувствлении промышленных роботов. Известны датчики векторов силы и момента, содержащие два фланца и измерительные преобразователи си.пы C1 Недостатком данных устройств является их сложность. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является датчик векторов силы и момента, например, для очувствления промышленных роботов,, содержащий два фланца и измерительные преобразователи силы . Недостатки известного датчика заключаются в сложности его конструкции, вызванной необходимостью измерения 8-ми параметров, характеризующих в данной конструкции векторы СИ.ПЫ и мсмента, а также в нетехнологичности входящих в него деталей. Кроме того, .на точность датчика отрицательно влияет отсутствие полной взаимной независимости элементов, на которых установлены измерительные преобразователи силы. Целью изобретения является упрощение датчика и повышение его точности за счет исключения взаимного влияния составляющих силы. Поставленная цель достигается тем, что датчик снабжен шестью стержнями, соединяющими посредством сферических шарниров три расположенные не на одной прямой точки одного фланца с тремя расположенными не на одной прямой точками другого фланца, а измерительные преобразователи силы связаны со стержнями, а также тем,.что соединение стержней и сторон треугольников, образованных указанными точками на фланцах, представляет собой три тетраэдра. На фиг.1 изображена схема датчика векторов силы и момента; на фиг.2 - . .схема установки, датчика на руке про- мышленного робота. . Датчик векторов силы и момента содержит фланцы 1 и 2 (фиг.1), измерительные преобразователи силы 3, установленные на шести стержнях 4-9, соединяющих посредством сферических шарниров 10 расположенные не на одной прямой три точки а, Ь и d фланца 1 с тремя расположенными не на одноп прямой TO4kaMH А, В и D фланца 2. Стержни 4-9 -и стороны аЬ, bd, ad треугольника abd, а также стороны АВ, ВО и АО тре гольника АВО образуют ферму, одним из вариантов которой яв ляется совокупность трех тетраэдров Поскольку ферма являетсй геометри чески неизменяемой фигурой, то совокупность длин стержней 4-9 и их распбложение однозначно характеризуют взаимное расположение фланцев 1 и 2 причем ни один из стержней 4-9 не может быть изъят без нарушения взаимной привязки фланцев 1 и 2. Датчик 11 установлен на руке робота (фиг.2), содержащей шарниры 12 звенья 13 и схват 14, причем датчик 11 установлен так, что фланец 1 связан со схватом 14, а флзнец 2. - со звеном 13 руки робота. Датчик работает следующим образом При приложении нагрузки к схвату 14 на фланец 1 также передается нагрузка - сила или момент или и сила и момент) и в стержнях 4-9 возникают осевые силы, уравновешивающие нагрузку, которые фиксируются измерительными преобразователями силы 3, Поскольку взаимное расположение стержней 4-9 известно, то по обычным формулам теоретической механики, например с помощью ЭВМ, можно рассчитать вектор равнодействующей шести сил и вектор момента, которые и характеризуют нагрузку, приложенную к фланцу 1. Таким образом, при приложении нагрузки к схвату, датчик определяе векторы силы и момента, что может быть использовано для очувствления ротора, например, при сборке. Предлагаемый датчик имеет просту конструкцию, так как содержит тольк шесть измерительных преобразователе (вместо 8-ми в известных датчик ах) . фоме того, он обладает высокой точностью, так как силы, возникающие в стержнях, на которых установлены измерительные элементы, взаимно независимы. Формула изобретения 1.Датчик векторов силы и момента, например, для очувствления про- . мышленных роботов, содержащий фланцы и измерительные преобразователи силы, отличающийся тем, что, с целью упрощения датчика и повышелия его точности за счет исклю- чения взаимного влияния составляющих силы, он снабжен шестью стержнями, соединяющими посредством сферических шарниров три расположенные не на одной прямой точки одного фланца с тремя расположенными не на одной прямой точками другого фланца, а измерительные преобразователи связаны со стержнями. 2.Датчик по П.1, отличающийся тем, что соединение стержней и сторон треугольников, образованных указанными точками на фланцах, представляет собой три тетраэдра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.On theori and practice of robots and manrpu ators, First GISMtFTOMM sympostum. Udlne-ltaly, 5-8 September, 1973, p.309.310. 2.Force sensing tn robots and manipulators. Theory and practice of robots and manipulators. Second Internationa CISM-IFTOMM simpostum Warsaw, Potand, September 14-17, 1976 (прототип).