CZ303035B6 - Proporcionální snímac smykových sil a rozložení kontaktního tlaku - Google Patents
Proporcionální snímac smykových sil a rozložení kontaktního tlaku Download PDFInfo
- Publication number
- CZ303035B6 CZ303035B6 CZ20070831A CZ2007831A CZ303035B6 CZ 303035 B6 CZ303035 B6 CZ 303035B6 CZ 20070831 A CZ20070831 A CZ 20070831A CZ 2007831 A CZ2007831 A CZ 2007831A CZ 303035 B6 CZ303035 B6 CZ 303035B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- proportional
- sensor
- conductive
- pressure distribution
- fixed
- Prior art date
Links
- 238000010008 shearing Methods 0.000 title abstract 3
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 7
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 7
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 7
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims description 4
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 claims description 4
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000737 Duralumin Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
Proporcionální snímac smykových sil a rozložení kontaktního tlaku je vytvoren ze dvou samostatných kolmo na sebe svými podélnými osami umístených snímacu uložených spolu s jejich obslužnou elektronikou v pouzdre (6), jehož jedna strana je otevrená. Jedním snímacem je proporcionální snímac (1) rozložení tlaku a k nemu je jedním koncem pevne pripojen šestiosý proporcionální snímac (2) smykových sil a celkové normálové tlakové síly, jehož druhý konec je fixován k nosné desce (5). Tato nosná deska (5) je pripevnena k vnitrní strane plášte pouzdra (6). Celní ploška proporcionálního snímace (1) je umístena u otevreného konce pouzdra (6) a je prekryta elastickým materiálem (7), který je fixován k pouzdru (6) a soucasne k proporcionálnímu snímaci (1).
Description
Proporcionální snímač smykových sil a rozložení kontaktního tlaku
Oblast techniky
Předkládané řešení se týká snímače pro měření smyku a rozložení tlaků. Snímač je určen pro měření rozložení tlaků a obtékání při pohybu sypkými materiály.
Dosavadní stav techniky
S rozvojem automatizace je třeba stále více získávat informace o interakci pohybujících se částí, např. lopatek turbín, míchadel apod., s okolním prostředím a informace o probíhajících technologických operacích. Snímaní kontaktních tlaků patří k důležitým charakteristikám vzájemného působení mezi systémy nebo jejích částmi. Dosud nikde neexistuje snímač, který by současně měřil tlaky působící na čelní plochu a současně měřil ve dvou osách smykové síly, které jsou způsobeny obtékáním sypkého nebo tekutého materiálu kolem snímače.
Podstata vynálezu
Výše uvedený nedostatek odstraňuje proporcionální snímač smykových sil a rozložení kontaktního tlaku podle předkládaného vynálezu. Tento proporcionální snímač je tvořen ze dvou samostatných, kolmo na sebe svými podélnými osami umístěných, snímačů. Tyto snímače jsou uloženy spolu s jejich obslužnou elektronikou v pouzdře, jehož jedna strana je otevřená. Jeden snímač je proporcionální snímač rozloženi tlaku a k němu jedním koncem pevné připojen druhý snímač, a to šestiosý proporcionální snímač smykových sil a celkové normálové tlakové síly, jehož druhý konec je fixován k nosné desce. Nosná deska je připevněna k vnitřní straně pláště pouzdra. Čelní ploška proporcionálního snímače je umístěna u otevřeného konce pouzdra a je překryta elastickým materiálem, který je fixován k pouzdru a současně k proporcionálnímu snímači.
V jednom výhodném provedení je proporcionální snímač rozložení kontaktního tlaku tvořen taktilními senzory, které jsou uspořádány ve tvaru pravidelné pravoúhlé matice. Každý taktilní senzor sestává z jádra tvořeného fólií vodivého elastomeru, opatřeného z jedné strany první páskovou elektrodou uloženou na prvním nevodivém nosiči a z druhé strany druhou páskovou elektrodou orientovanou kolmo na první páskovou elektrodu a uloženou na druhém nevodivém nosiči. Na prvním nevodivém nosiči je uložena elastická ochranná nevodivá horní krycí vrstva. Druhý nevodivý nosič je opatřen tuhou spodní deskou, která může být ocelová, hliníková, duralová nebo z jiného tuhého materiálu. Na její vodivosti nezáleží.
V dalším možném provedení je první pásková elektroda vytvořena přímo na prvním nevodivém nosiči a druhá pásková elektroda je vytvořena přímo na druhém nevodivém nosiči. Zde je pak možná realizace, kdy jsou první i druhý nevodivý nosič elastické nosiče nebo lze použít druhou variantu, kdy první nevodivý nosič je elastický a druhý nevodivý nosič je pevný.
Proporcionální snímač smykových sil a celkové normálové síly je možné realizovat také tak, že je tvořen pružným nosníkem tvaru S, který je v místech největších deformací v závislosti na směru deformující síly opatřen tenzometry. Je výhodné, jsou-li tenzometry uspořádány ve dvojicích, kdy jsou umístěny vždy dva proti sobě na protilehlých stranách pružného nosníku.
Proporcionální snímač rozložení tlaku může být fixován k jednomu konci dvouosého snímače smykových sil a celkové normálové tlakové síly první tuhou mechanickou spojkou. Druhý konec tohoto dvouosého snímače je pak k nosné desce fixován pomocí druhé tuhé mechanické spojky.
- 1 CZ 303035 B6
Další variantou je, že uvnitř pouzdra umístěná obslužná elektronika proporcionálního snímače rozložení tlaku a proporcionálního snímače smykových sil a celkové normálové tlakové síly je svými vývody vyvedena vně pouzdra vodotěsnými průchodkami.
Uvedené řešení umožňuje současně měřit rozložení sil na čelní desce proporcionálního snímače rozložení tlaku a současné měření smykových sil. Dosud žádné známé řešení snímačů toto současně neumožňuje. Buď lze měřit jen rozložení tlaků na ploše, nebo smykové síly, ale obojí ne.
io Přehled obrázků na výkresech
Vynález ajeho účinky jsou blíže vysvětleny v popisu příkladu jeho provedení podle přiložených výkresů, kde obr. 1 znázorňuje schematicky celkové uspořádání snímače, jehož řez v náiysu je uveden na obr. 2. Na obr. 3 je uvedeno v příčném řezu uspořádání snímače rozložení tlaků a obr. 4 uspořádání snímače smykových sil.
Příklady provedení vynálezu
Provedení vynálezu je patrné z obr. 1 až 4. Snímač se skládá ze dvou samostatných snímačů, a to ze snímače i rozložení tlaku a šestiosého proporcionálního snímače 2 smykových sil a celkové normálové tlakové síly. Oba snímače jsou k sobě fixovány, a to v daném příkladě první tuhou mechanickou spojkou 3. Celý komplet snímačů je zde druhou tuhou mechanickou spojkou 4 fixován k nosné desce 5 a je pak vsunut do pouzdra 6 a fixován prostřednictvím nosné desky 5 k pouzdru 6. Konkrétně čelní ploška proporcionálního snímače i rozložení tlaku je umístěna u otevřeného konce pouzdra 6 a je překryta elastickým materiálem 2, který je fixován jak k pouzdru 6, tak k proporcionálnímu snímači 1 rozložení tlaku.
Pří zasunutí se musí proporcionální snímač i rozložení tlaku volně pohybovat vůči pouzdru 6.
Tento pohyb se přenáší na šestiosý proporcionální snímač 2, který měří v příslušných osách svou deformací smykové síly a rovněž celkovou normálovou sílu, působící na proporcionální snímač 1.
V předkládaném příkladě je proporcionální snímač 1 rozložení tlaku složen z jednotlivých taktil35 nich senzorů uspořádaných ve tvaru pravidelné pravoúhlé matice, a měří rozložení tlaků na čelní plošku snímače ]_ rozložení tlaku. Proporcionální snímač 1 rozložení tlaku, jak bylo výše uvedeno, je překryt elastickým materiálem 7, který je např. přilepením fixován k pouzdru 6 a současně k proporcionálnímu snímači 1 rozložení tlaku a chrání celý komplet před nečistotami, jako je například prach, pevné částice, kapalina a podobně. Současně tento elastický materiál 7 musí umožnit vzájemný pohyb proporcionálního snímače i rozložení tlaku a snímače 2 smykových sil a celkové normálové tlakové síly vůči pouzdru. Uvnitř pouzdra 6 je též umístěna nezbytná elektronika, obsluhující proporcionální snímač i rozložení tlaku případně i snímač 2 smykových sil a celkové normálové tlakové síly. Všechny vývody jsou provedeny vodotěsnými průchodkami.
Konstrukci jednoho taktilního senzoru proporcionálního snímače 1 rozložení tlaků ukazuje obr. 3.
Každý taktilní senzor sestává z jádra J_0 tvořeného fólií vodivého elastomeru, opatřeného z jedné strany první páskovou elektrodou 9, která je uložena na prvním nevodivém nosiči 8 a z druhé strany druhou páskovou elektrodou U orientovanou kolmo na první páskovou elektrodu 9 a uloženou na druhém nevodivém nosiči 12. Na prvním nevodivém nosiči 8 je uložena elastická ochranná nevodivá horní krycí vrstva 7. Druhý nevodivý nosič J_2 je opatřen tuhou spodní deskou 13.
_ 9 _
První nevodivý nosič 8 musí být tvořen pružnou fólií, například Cuflexem, druhý nevodivý nosič 12 může být pružná a/nebo tuhá fólie jako je například Cuprextit. První pásková elektroda 9 a druhá pásková elektroda JJ. jsou například měděné elektrody, které mohou být pro větší stabilitu odporu pokovené, například pozlacené. Mezi oběma elektrodami umístěné jádro JJ) z vodivého elastomeru mění svůj odpor s působícím tlakem a slouží jako převodník síla - odpor. Druhý nevodivý nosič J2 je vhodným způsobem fixován, například přilepením, k tuhé desce JJ, která je pak fixována k šestiosému proporcionálnímu snímači 2 smykových sil a celkové normálové tlakové síly prostřednictvím první tuhé mechanické spojky 3.
io Šestiosý proporcionální snímač 2 smykových sil a celkové normálové tlakové síly, viz. obr. 4, je tvořen pružným nosníkem 14 tvaru S, například z oceli nebo z jiného vhodného materiálu, na němž jsou v místech největších deformací v závislosti na směru deformující síly nalepeny tenzometry JJ>, umožňující měření deformace pružného nosníku J4, a tím měřit síly ve třech osách, a to smykové, to je tečné, síly ve dvou osách a celkovou normálovou sílu.
Snímač je určen k měření obtékání sypkých nebo tekutých materiálů při jeho pohybu těmito materiály. Snímač se pohybuje tímto materiálem, který ho obtéká a měří rozložení tlaků na čelní ploše proporcionálního snímače 1 rozložení tlaku a současně měří smykové síly, které vznikají obtékáním materiálu kolem snímače 2 smykových sil.
Průmyslová využitelnost
Uvedený proporcionální snímač smykových sil a rozložení kontaktního tlaku může být použit všude tam, kde chceme měřit smykové síly, popř. normálovou sílu včetně rozložení tlaků, případně vše najednou. Snímač je určen pro měření rozložení sil např. na lopatkách míchadel a při studiu probíhajících dějů a rozložení sil při pohybu v sypkých nebo tekutých materiálech.
Claims (6)
- PATENTOVÉ NÁROKY35 1. Proporcionální snímač smykových sil a rozložení kontaktního tlaku, vyznačující se tím, že je tvořen ze dvou samostatných kolmo na sebe svými podélnými osami umístěných snímačů uložených spolu s jejich obslužnou elektronikou v pouzdře (6), jehož jedna strana je otevřená, a to z proporcionálního snímače (1) rozložení tlaku a k němu jedním koncem pevně připojeného šestiosého proporcionálního snímače (
- 2) smykových sil a celkové normálové tlako40 vé síly, jehož druhý konec je fixován k nosné desce (5), která je připevněna k vnitřní straně pláště pouzdra (6), přičemž čelní ploška proporcionálního snímače (1) je umístěna u otevřeného konce pouzdra (6) a je překryta elastickým materiálem (7), který je fixován k pouzdru (6) a současně k proporcionálnímu snímači (1).45 2. Proporcionální snímač podle nároku 1, vyznačující se tím, že proporcionální snímač (1) rozložení kontaktního tlaku je tvořen taktilními senzory, které jsou uspořádány ve tvaru pravidelné pravoúhlé matice, kde každý taktilní senzor sestává z jádra (10) tvořeného fólií vodivého elastomeru, opatřeného z jedné strany první páskovou elektrodou (9) uloženou na prvním nevodivém nosiči (8) a z druhé strany druhou páskovou elektrodou (11) orientovanou kolmo50 na první páskovou elektrodu (9) a uloženou na druhém nevodivém nosiči (12), kde na prvním nevodivém nosiči (8) je uložena elastická ochranná nevodivá horní kiycí vrstva (7) a druhý nevodivý nosič (12) je opatřen tuhou spodní deskou (13).-3CZ 303035 B6
- 3. Proporcionální snímač podle nároku 2, vyznačující se tím, že první pásková elektroda (9) je vytvořena přímo na prvním nevodivém nosiči (8) a druhá pásková elektroda (6) je vytvořena přímo na druhém nevodivém nosiči (12), kde první nevodivý nosič (8) i druhý nevodivý nosič (12) jsou elastické nosiče.
- 4. Proporcionální snímač podle nároku 2, vyznačující se tím, že první pásková elektroda (9) je vytvořena přímo na prvním nevodivém nosiči (8) a druhá pásková elektroda (6) je vytvořena přímo na druhém nevodivém nosiči (12), kde první nevodivý nosič (8) je elastický a druhý nevodivý nosič (12) je pevný.io
- 5. Proporcionální snímač podle nároku 1 a kteréhokoli z nároků 2 až 4, vyznačující se tím, že proporcionální snímač (2) smykových sil a celkové normálové síly je tvořen pružným nosníkem (14) tvaru S, který je v místech největších deformací v závislosti na směru deformující síly opatřen tenzometry (15).
- 6. Proporcionální snímač podle nároku 5, vyznačující se tím, že tenzometry (15) jsou ve dvojicích, kdy jsou umístěny vždy dva proti sobě na protilehlých stranách pružného nosníku (14).20 7. Proporcionální snímač podle nároku 1 a kteréhokoli z nároků 2až 6, vyznačující se tím, že proporcionální snímač (1) rozložení tlaku je fixován k jednomu konci dvouosého snímače (2) smykových sil a celkové normálové tlakové síly první tuhou mechanickou spojkou (3), jehož druhý konec je k nosné desce (5) fixován pomocí druhé tuhé mechanické spojky (4).25 8. Proporcionální snímač podle nároku 1 a kteréhokoli z nároků 2až 7, vyznačující se tím, že uvnitř pouzdra (6) umístěná obslužná elektronika proporcionálního snímače (1) rozložení tlaku a proporcionálního snímače (2) smykových sil a celkové normálové tlakové síly je svými vývody vyvedena vně pouzdra (6) vodotěsnými průchodkami.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20070831A CZ303035B6 (cs) | 2007-11-26 | 2007-11-26 | Proporcionální snímac smykových sil a rozložení kontaktního tlaku |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20070831A CZ303035B6 (cs) | 2007-11-26 | 2007-11-26 | Proporcionální snímac smykových sil a rozložení kontaktního tlaku |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2007831A3 CZ2007831A3 (cs) | 2009-06-03 |
| CZ303035B6 true CZ303035B6 (cs) | 2012-03-07 |
Family
ID=40677350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20070831A CZ303035B6 (cs) | 2007-11-26 | 2007-11-26 | Proporcionální snímac smykových sil a rozložení kontaktního tlaku |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ303035B6 (cs) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0471570A (ja) * | 1990-07-11 | 1992-03-06 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | スウィング動作解析装置 |
| DE4233774A1 (de) * | 1992-10-07 | 1994-04-14 | Klaus Prof Dr Ing Horn | Mehrkomponenten-Aufnehmer hoher Federsteifigkeit für mechanische Meßgrößen |
| GB2329837A (en) * | 1997-09-30 | 1999-04-07 | Peter John Kimber | Laryngoscope |
| WO2000030027A1 (en) * | 1998-11-18 | 2000-05-25 | Bourns, Inc. | Sensor and circuit architecture for three axis strain gauge pointing device and force transducer |
| CZ295655B6 (cs) * | 2003-12-01 | 2005-09-14 | České Vysoké Učení Technické V Praze Fakulta Stroj | Proporcionální snímač rozložení kontaktního tlaku |
-
2007
- 2007-11-26 CZ CZ20070831A patent/CZ303035B6/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0471570A (ja) * | 1990-07-11 | 1992-03-06 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | スウィング動作解析装置 |
| DE4233774A1 (de) * | 1992-10-07 | 1994-04-14 | Klaus Prof Dr Ing Horn | Mehrkomponenten-Aufnehmer hoher Federsteifigkeit für mechanische Meßgrößen |
| GB2329837A (en) * | 1997-09-30 | 1999-04-07 | Peter John Kimber | Laryngoscope |
| WO2000030027A1 (en) * | 1998-11-18 | 2000-05-25 | Bourns, Inc. | Sensor and circuit architecture for three axis strain gauge pointing device and force transducer |
| CZ295655B6 (cs) * | 2003-12-01 | 2005-09-14 | České Vysoké Učení Technické V Praze Fakulta Stroj | Proporcionální snímač rozložení kontaktního tlaku |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2007831A3 (cs) | 2009-06-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101115418B1 (ko) | 힘센서를 이용한 6축 힘센서 구조 및 그 구조에 의한 힘 및 모멘트 측정방법 | |
| Duchaine et al. | A flexible robot skin for safe physical human robot interaction | |
| US20150096387A1 (en) | Low Profile Load Transducer | |
| EP2023110A1 (en) | Array type capacitance sensor | |
| EP2189766A1 (en) | Measurement of wheel and/or axle load of road vehicles | |
| EP3155389B1 (en) | Load cell having an elastic body | |
| US8371177B2 (en) | Tendon tension sensor | |
| WO2009079323A4 (en) | Force-based input device | |
| US10677667B2 (en) | Component transducer and multi-component transducer using such component transducer as well as use of such multi-component transducer | |
| CN106289588A (zh) | 压力传感装置、具有该压力传感装置的机械手及机器人 | |
| EP2869439A2 (en) | Load cell on EMA housing with trim resistors | |
| SE515184C2 (sv) | Lastcell och användning av en lastcell | |
| JP5608865B2 (ja) | 荷重測定システム | |
| JP6128581B2 (ja) | 柔軟接触型４軸荷重測定システム | |
| CZ303035B6 (cs) | Proporcionální snímac smykových sil a rozložení kontaktního tlaku | |
| CN114112159B (zh) | 一种基于弹簧状敏感单元的电阻式柔性三维力传感器 | |
| Zhang et al. | Design, analysis and experiment of a tactile force sensor for underwater dexterous hand intelligent grasping | |
| JPH0368827A (ja) | 力測定器 | |
| Frishman et al. | A multi-axis FBG-based tactile sensor for gripping in space | |
| CZ18265U1 (cs) | Proporcionální snímač smykových sil a rozložení kontaktního tlaku | |
| KR20220017107A (ko) | 반도체형 풀 브리지 스트레인 게이지 모듈 및 이를 적용한 로드셀 | |
| JP2012181189A (ja) | センサモジュール | |
| Mukai et al. | Development of soft areal tactile sensors for human-interactive robots | |
| Han et al. | Design, fabrication and characterization of micro flow sensor inspired by biological hair cell | |
| KR20230017187A (ko) | 힘 및 토크 변환기 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20141126 |