RU42655U1 - DEVICE FOR INDEPENDENT TORQUE AND AXIAL LOAD MEASUREMENT - Google Patents
DEVICE FOR INDEPENDENT TORQUE AND AXIAL LOAD MEASUREMENT Download PDFInfo
- Publication number
- RU42655U1 RU42655U1 RU2004120152/22U RU2004120152U RU42655U1 RU 42655 U1 RU42655 U1 RU 42655U1 RU 2004120152/22 U RU2004120152/22 U RU 2004120152/22U RU 2004120152 U RU2004120152 U RU 2004120152U RU 42655 U1 RU42655 U1 RU 42655U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- housing
- strain gauge
- movable sleeve
- sensors
- torque
- Prior art date
Links
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
Устройство для независимого измерения крутящего момента и осевой силы, включающее корпус с хвостовиком, подвижную втулку, чувствительные упругие элементы с датчиками и передаточные силовые элементы в виде шариков, отличающееся тем, что внутри корпуса между упругой тарельчатой мембраной с тензометрическим датчиком и подвижной втулкой установлен шарик, в корпусе выполнены отверстия для шариков, которые установлены между лыской на подвижной втулке и чувствительным упругим элементом с тензометрическим датчиком, причем чувствительный упругий элемент образован двумя сквозными пазами в кольце, установленном на корпусе, а тензометрические датчики соединены с компенсационными датчиками, расположенными на корпусе, по мостовой схеме.A device for independent measurement of torque and axial force, including a housing with a shank, a movable sleeve, sensitive elastic elements with sensors and transmission power elements in the form of balls, characterized in that a ball is installed between the elastic plate membrane with a strain gauge sensor and a movable sleeve, holes for balls are made in the housing, which are installed between the flat on the movable sleeve and the sensitive elastic element with a strain gauge, and the sensitive pack The other element is formed by two through grooves in the ring mounted on the housing, and strain gauge sensors are connected to the compensation sensors located on the housing, according to the bridge circuit.
Description
Полезная модель относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использована для измерения крутящего момента и осевой силы на вращающемся концевом инструменте при сверлении, зенкеровании и развертывании отверстий на металлорежущих станках.The utility model relates to the field of control and measurement technology and can be used to measure torque and axial force on a rotating end tool when drilling, coredrilling and drilling holes on metal cutting machines.
Известны динамометры для одновременного измерения крутящего момента и осевой силы при механической обработке инструментом, содержащие корпус с хвостовиком для крепления на станке, втулку, несущую инструмент, и упругую измерительную втулку с датчиками, наклеенными на цилиндрическую или на торцевую поверхности (Ю.П.Кузьмин, Расчет двухкомпонентного сверлильного динамометра трубчатого типа. Ученые записки Пензенского политехнического института, 1965, вып.1, с 89-96; Я.И.Штейнберг, Головка для одновременного измерения осевого усилия и крутящего момнта при раскатывании, ж. «Станки и инструмент», №7, 1969, с. 35-36; Singh C.K. A modifild mechanical type drill pressdynamometer, «Univ Boorkel Bes. J.» 1969, II №3-4, p. 1-19; Pfleghar F., Zerspankraftmesser fur Einlippen - Tiefbohrwerkzeuge, «Industrie - Anzeiger», 1973, 95, №42, 878-879, Э.Н. Гулида и др., Динамометры для измерения сил резания и крутящих моментов при обработке на токарных станках, ж. «Технология и организация производства», №2,1970, с. 60).Dynamometers are known for simultaneous measurement of torque and axial force during machining with a tool, comprising a body with a shank for mounting on a machine tool, a sleeve carrying a tool, and an elastic measuring sleeve with sensors glued to a cylindrical or end surface (Yu.P. Kuzmin, Calculation of a two-component drilling dynamometer of a tubular type. Scientific notes of the Penza Polytechnic Institute, 1965, issue 1, pp. 89-96; Ya. I. Shteinberg, Head for simultaneous measurement of axial force and torque on rolling torque, J. “Machine Tools and Instruments”, No. 7, 1969, pp. 35-36; Singh CK A modifild mechanical type drill pressdynamometer, “Univ Boorkel Bes. J.” 1969, II No. 3-4, p . 1-19; Pfleghar F., Zerspankraftmesser fur Einlippen - Tiefbohrwerkzeuge, "Industrie - Anzeiger", 1973, 95, No. 42, 878-879, E.N. Gulida et al., Dynamometers for measuring cutting forces and torques at processing on lathes, J. "Technology and organization of production", No. 2.1970, p. 60).
Недостатком известных динамометров является недостаточная точность измерения из-за совместного расположения датчиков на одном упругом элементе и взаимного влияния осевой силы и крутящего момента.A disadvantage of the known dynamometers is the lack of measurement accuracy due to the joint arrangement of the sensors on one elastic element and the mutual influence of axial force and torque.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для независимого измерения крутящего момента и осевого усилия, содержащее корпус с коническим хвостовиком, подвижный относительно него шпиндель, воспринимающий крутящий момент и осевые усилия, чувствительные элементы для измерения крутящего момента в виде упругого разрезного кольца, чувствительные элементы для измерения осевой силы в виде упругих в осевом направлении втулок, имеющих радиальные торцевые пазы, в зазоры которых с канавками бурта шпинделя помещены шарики, воспринимающие осевое усилие. (а.с. СССР, №178532, G 01 L 05/16, 1963).The closest in technical essence is a device for the independent measurement of torque and axial force, comprising a housing with a tapered shank, a movable spindle relative to it, receiving torque and axial forces, sensitive elements for measuring torque in the form of an elastic split ring, sensitive elements for measuring axial forces in the form of axially elastic bushings having radial end grooves, in the gaps of which balls are placed with grooves of the spindle shoulder receive are thrust. (A.S. USSR, No. 178532, G 01 L 05/16, 1963).
Недостатком известного устройства является недостаточная точность измерения.A disadvantage of the known device is the lack of measurement accuracy.
Из-за перемещения пятна контакта разрезного кольца с корпусом и изменения плеча приложения силы, устройство обладает большой нелинейностью характеристики чувствительного элемента для измерения крутящего момента. Возможно искажение динамической картины исследуемого процесса резания. Недостаткам известного устройства является сложность конструкции, большие габариты.Due to the displacement of the contact spot of the split ring with the housing and the change in the shoulder of the application of force, the device has a large nonlinearity of the characteristics of the sensitive element for measuring torque. Possible distortion of the dynamic picture of the investigated cutting process. The disadvantages of the known device is the design complexity, large dimensions.
Целью предлагаемого технического решения является повышение точности измерений за счет уменьшения нелинейности характеристики упругого элемента.The aim of the proposed technical solution is to increase the accuracy of measurements by reducing the nonlinearity of the characteristics of the elastic element.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения крутящего момента и осевой силы, включающем корпус с хвостовиком, подвижную втулку, чувствительные упругие элементы с датчиками и передаточные силовые элементы в виде шариков, внутри корпуса между упругой тарельчатой мембраной с тензометрическим датчиком и подвижной втулкой установлен шарик, в корпусе выполнены отверстия для шариков, которые установлены между лыской на подвижной втулке и чувствительным упругим элементом с тензометрическим датчиком, причем чувствительный упругий элемент образован двумя сквозными пазами в кольце, установленном на корпусе, а тензометриче-ские датчики соединены с компенсационными датчиками, расположенными на корпусе, по мостовой схеме.This goal is achieved by the fact that in the device for measuring torque and axial force, including a housing with a shank, a movable sleeve, sensitive elastic elements with sensors and transmission power elements in the form of balls, inside the housing between an elastic disk membrane with a strain gauge and a movable sleeve is installed ball, in the housing there are holes for balls that are installed between the flat on the movable sleeve and a sensitive elastic element with a strain gauge, moreover, the sensor the first elastic member is formed by two through grooves in a ring, mounted on the housing and tenzometriche-parameter sensors are connected to the compensating sensors disposed on the housing, a bridge circuit.
Известно, что у динамометров, даже с толщиной стенки упругой втулки 0,1 мм, точность измеряемых величин Мкр и Рос не превышает 5% (Шатерин М.А. и др., Труды Ленинградского политехнического института, 1967, №284, с. 80 - 82).It is known that dynamometers, even with the elastic sleeve wall thickness of 0.1 mm, the accuracy of measured values M cr and P axes does not exceed 5% (Shaterin MA et al., Proceedings of the Leningrad Polytechnic Institute 1967, №284, with .80 - 82).
В предлагаемом техническом решении упругие элементы с тензометрическими датчиками выполнены в виде отдельных элементов, что исключает взаимное влияние. Для повышения чувствительности и линейности измеряемой характеристики в кольце выполнены сквозные пазы, между которыми установлен тензометрический датчик. При нагрузке радиальными силами от шариков, плечо приложения этих сил относительно концов сквозных пазов практически не изменяется, за счет этого повышена линейность измеряемой характеристики.In the proposed technical solution, the elastic elements with strain gauge sensors are made in the form of separate elements, which eliminates the mutual influence. To increase the sensitivity and linearity of the measured characteristic, through grooves are made in the ring, between which a strain gauge sensor is installed. When loaded with radial forces from the balls, the shoulder of the application of these forces relative to the ends of the through grooves practically does not change, due to this the linearity of the measured characteristic is increased.
На фиг.1 показано устройство для независимого измерения крутящего момента и осевой силы; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез В-В на фиг.1; на фиг.4 -схема соединения тензометрических датчиков в измерительную цепь: а) для измерения крутящего момента; б) для измерения осевой силы.Figure 1 shows a device for independent measurement of torque and axial force; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 - section bb in figure 1; figure 4 is a diagram of the connection of strain gauges in the measuring circuit: a) for measuring torque; b) for measuring axial force.
Устройство содержит корпус 1 с коническим хвостовиком, подвижную втулку 2 для закрепления режущего концевого инструмента 3 и кольцо 4. В кольце 4 выполнена проточка с двумя сквозными пазами «а», между которыми установлен тензометрический датчик 5. Кольцо 4 закрыто кожухом 6. В корпусе 1 выполнены отверстия для шариков 7, которые взаимодействуют с кольцом 4 в месте установки тензометрических датчиков 5 и лысками «в» подвижной втулки 2. Шарик 8 расположен в центральном углублении подвижной втулки 2 и взаимодействует с упругой тарельчатой мембраной 9 на которой установлен тензометрический датчик 10. Тензометрические датчики 5, 10 соединены в мостовую схему с компенсационными датчиками 11. Кольцо 4 соединено по посадке движения с корпусом 1 шпонкой 12.The device comprises a housing 1 with a tapered shank, a movable sleeve 2 for securing the cutting end tool 3, and a ring 4. In the ring 4, a groove is made with two through grooves “a”, between which a strain gauge 5 is installed. The ring 4 is closed by a casing 6. In the housing 1 holes are made for balls 7, which interact with the ring 4 in the place of installation of strain gauges 5 and flats "in" of the movable sleeve 2. The ball 8 is located in the Central recess of the movable sleeve 2 and interacts with an elastic disk membrane 9 on which a strain gauge 10. The strain gauges 5, 10 are connected in a bridge circuit with compensating sensors 11. The ring 4 is connected with the movement of the landing 1 body 12 keyed.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
При осевой нагрузке режущего концевого инструмента 3 подвижная втулка 2 перемещается внутри корпуса 1 и шариком 8 сжимает упругую тарельчатую мембрану 9. Мембрана 9 изгибается и сигнал от тензометрического датчика 10 поступает на измерительную схему.When the axial load of the cutting end tool 3, the movable sleeve 2 moves inside the housing 1 and the ball 8 compresses the elastic disk membrane 9. The membrane 9 is bent and the signal from the strain gauge 10 is fed to the measuring circuit.
Под действием крутящего момента шарики 7 перемещаются по лыскам «b» (вдоль лыски «b») до заклинивания, после чего шарики 7 изгибают чувствительный упругий элемент, который выполнен как участок кольца 4, ограниченный двумя сквозными пазами «а». Тензометрические датчики 5 посылают сигнал на измерительную схему.Under the action of torque, the balls 7 move along the flats “b” (along the flat “b”) until they are jammed, after which the balls 7 bend a sensitive elastic element, which is made as a section of the ring 4, limited by two through grooves “a”. Strain gauges 5 send a signal to the measuring circuit.
Для исключения температурного влияния Тензометрические датчики 5 и 10 соединены с компенсационными датчиками 11 по мостовой схеме.To eliminate the temperature effect, strain gauges 5 and 10 are connected to the compensation sensors 11 in a bridge circuit.
Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.
Изготовленным устройством на 100 образцах из материала ЭИ961Ш проведены операции сверления ⌀7мм, зенкерования ⌀7,7мм, развертывания ⌀8+0,0018 мм. Развертки с задним направлением оснащены твердым сплавом ВК10ХОМ, φ=45°, λ=15°, αзад конус=12°, α=8°, f=0,2 мм, конус Морзе №1. При развертывании использовались вращающиеся кондукторные втулки. Радиальное биение режущих кромок 0,01 мм, радиальное биение калибрующей части развертки 0,005 мм, число зубьев 4. В качестве тензометрических датчиков использованы датчики модели КФ 5Р-10-200-Б12 (ТУ 25-06.200-80).The device was made on 100 samples of EI961Sh material and performed operations of drilling ⌀7mm, coredrilling ⌀7.7mm, and deployment ⌀8 +0.0018 mm. Reamers with a rear direction are equipped with VK10XOM carbide, φ = 45 °, λ = 15 °, α rear cone = 12 °, α = 8 °, f = 0.2 mm, Morse cone No. 1. When deployed, rotating conductive bushings were used. The radial runout of the cutting edges is 0.01 mm, the radial runout of the calibrating part of the reamer is 0.005 mm, the number of teeths is 4. Sensors of the KF 5R-10-200-B12 model (TU 25-06.200-80) were used as tensometric sensors.
Среднеквадратичная погрешность измерения осевой силы составляет 0,2%, крутящего момента 0,5%. Взаимовлияние при одновременном приложении осевой силы и крутящего момента не превышает 1%. Жесткость в направлении действия осевой силы -3,27·106 н/м, крутящего момента- 1580 н.м/ред.The standard error of the axial force measurement is 0.2%, and the torque is 0.5%. The interaction with the simultaneous application of axial force and torque does not exceed 1%. The stiffness in the direction of the axial force is 3.27 · 10 6 n / m, the torque is 1580 nm / red.
Предполагаемое устройство обладает высокой точностью измерения за счет повышения линейности характеристики осевой силы и крутящего момента. Имеет простую конструкцию, технологично, имеет малые габариты и вес.The proposed device has high measurement accuracy by increasing the linearity of the axial force and torque characteristics. It has a simple design, technologically advanced, has small dimensions and weight.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004120152/22U RU42655U1 (en) | 2004-07-05 | 2004-07-05 | DEVICE FOR INDEPENDENT TORQUE AND AXIAL LOAD MEASUREMENT |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004120152/22U RU42655U1 (en) | 2004-07-05 | 2004-07-05 | DEVICE FOR INDEPENDENT TORQUE AND AXIAL LOAD MEASUREMENT |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU42655U1 true RU42655U1 (en) | 2004-12-10 |
Family
ID=48238587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004120152/22U RU42655U1 (en) | 2004-07-05 | 2004-07-05 | DEVICE FOR INDEPENDENT TORQUE AND AXIAL LOAD MEASUREMENT |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU42655U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108982210A (en) * | 2018-08-31 | 2018-12-11 | 北京众晟华业科技有限责任公司 | A kind of spherical aligning pressure torsional test machine clamp |
| RU2750736C1 (en) * | 2020-07-09 | 2021-07-01 | Марлен Мелитонович Абрамешвили | Device for measurement of cutting forces during drilling |
-
2004
- 2004-07-05 RU RU2004120152/22U patent/RU42655U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108982210A (en) * | 2018-08-31 | 2018-12-11 | 北京众晟华业科技有限责任公司 | A kind of spherical aligning pressure torsional test machine clamp |
| RU2750736C1 (en) * | 2020-07-09 | 2021-07-01 | Марлен Мелитонович Абрамешвили | Device for measurement of cutting forces during drilling |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113607100B (en) | Ultralight and ultraaccurate portable coordinate measuring machine | |
| US10078026B2 (en) | Multi-component force-torque sensing device with reduced cross-talk for twist-compression testing machine | |
| CN103203661B (en) | Rotary three-dimensional piezoelectric force measurement cutter handle device | |
| Qin et al. | A novel dynamometer for monitoring milling process | |
| US4785675A (en) | Method of and device for detecting torque | |
| Rizal et al. | Design and construction of a strain gauge-based dynamometer for a 3-axis cutting force measurement in turning process | |
| CN201069349Y (en) | Axial clearance detection gauge | |
| CN108138841A (en) | Rolling bearing device with strain sensor device | |
| JP2020104237A (en) | Real-time vibration measurement unit | |
| JPS5923889B2 (en) | How to measure the thrust load of a roll in a rolling mill | |
| Mohanraj et al. | Design, development, calibration, and testing of indigenously developed strain gauge based dynamometer for cutting force measurement in the milling process | |
| RU42655U1 (en) | DEVICE FOR INDEPENDENT TORQUE AND AXIAL LOAD MEASUREMENT | |
| KR101220409B1 (en) | Milling machine having dynamometer for measuring cutting force | |
| CN102620872B (en) | Sensor for measuring rotary machining torque and axial force | |
| CN105033288A (en) | High-precision flexible tip with measurable ejecting and holding force | |
| CN108760275A (en) | Cutter-handle of a knife-axis system engaging portion Analysis on Static Stiffness device and analysis method | |
| CN114173971B (en) | Power drill and force sensor for such a drill | |
| CN109269705B (en) | Wireless transmission piezoelectric type four-component dynamometer device | |
| Liu et al. | Investigating the cutting force monitoring system in the boring process | |
| CN107764470B (en) | Lever type mechanical standard machine | |
| SU975333A1 (en) | Stand for measuring static and dynamic characteristics of tool at working process | |
| Gaikwad et al. | Design, development, and calibration of octagonal ring type dynamometer with FEA for measurement of drilling thrust and Torque | |
| CN110320035A (en) | A kind of linear bearing linearity measurer based on pressure change | |
| CN218947106U (en) | Mechanism for realizing drilling resistance feedback by utilizing structural strain detection | |
| CN216012564U (en) | Integrated sensor convenient for measuring clamping force and torque |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20070706 |