SU1216680A1 - Силомоментный датчик - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано дл  силомоментного очувствлени  роботов различного назначени . Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  силы и момента и возможности использовани  датчика в роботах при сборочных операци х. Фланец 1 датчика креп т к руке робота, а фланец 2 соедин ют со схватом робота, к которому прилагаютс  нагрузки. Жестко скрепленные по центру каркасы 3 и 4 соединены с фланцами через упругие элементы, выполненные в виде пластин пр моугольного сечени . Продольные оси пластш расположен{,1 во взаимно перпендикул рных плоскост х, а на их широких гран х размещены измерители 14 информации. Эластичные амортизаторы, установленные компланарно в кольцевых пазах отверстий фланца I, удерживают его в подвешенном состо нии. Во фланце 2 вьпюлнены четыре одинаковых отверсти , расположенные сооспо с продольными ос ми упругих элементов. При действии силы или крут щего момента будут деформироватьс  соответствующие упругие элементы, на измерител х деформации по в тс  сигналы, после суммировани  которых определ етс  требуема  величина . 3 ил. i СП с к h . 1 W l о: о: СХ) о

Description

Изобретение относитс  к сило- змерительной технике и может быть использовано дл  сшюмоментного очувствлени  роботов разл иного назначени  в металлургии, машиностроении и др.

Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности и точности измерени  и возможности использовани  датчшса в роботах при сборочных операци х, На фиг. 1-3 изображены три проёк-,

ции конструкции датчика.

Датчик содержит соосно расположенные первый и второй ci-шовоспри- нимаю1дие (1щанцы 1 и 2, первый и - второй каркасы 3 и 4 с жестко присоедннепными упругими элементами соответственно 5-12 в виде пластин, продольные оси которых расположены во взаимно перпендикул рных плоскост х, образованных,, например , координатньм ос ми х, у, а точки пересечени  продольных осей ежат на oci: Z. симметрии датчика, и измерители 13 и 14 деформаций, размеп егпше на широких гран х эле-, ментов 5-12. Продольные упругие элементы 5-7, 6-8 и 9-11, 10-Г2 лежат во взаимно периендикул рпых плоскост х , пересекающихс  по оси симметрии датчика. Фланец 1 св зан с каркасом . 3 через упругие элементы 5-8, широкие грани которьпс лежат в плоскости перпендикул рной оси Z датчика . Фланец 2 св зан с каркасом 4 через упругие элементы 9-12, широкие грани которых лежат в плоскост х параллельных оси Z датчика. Соединение 1}щанца 1 с упругими элементами 5-8 выполнено шарнирным в виде цилиндрической двухподвижной кинематической пары, соединение фланца 2 с упругими элементами 9- 12 выполнено также шарннрным, но в В1оде многоугольной, например четырехугольной , двухнодвижной кинематической пары. Сопр гающиес  между собой цилиндрические поверхности отверстий 15-18 фланца 1 и окончаний 19-22 элементов 5-8 выполнены с зазором , обеспечивающим возможность трехкоординатиого перемещени  фланца 1 относгительно координатных осей X, у, Z датчика. Поперечные сечении отверстий 15-18 фланца 1 снабжены кольцевыми пазами 23-2Q,B. которые установлены компланарно эла

25

6680 2

стичные амортизаторы 27-30, выполненные , например, из резины в виде шайб, удерживающие фланец 1 в подвешенном состо нии. Величина зазора S между

5 поверхност ми отверстий 15-18 и цилиндрических окончаний 19-22 выбираетс  из услови  обеспечени  необходимой величины податливости, определ емой погрешностью позициони ровани  схвата робота, в который встраиваетс  датчик, и определ етс  сортноюением , где Ь- ширина амортизатора. Из соотношени  следует, что глубина коль15 цевых 23-26 должна быть не менее 2/3h. Выбранные значени  размеров пазов 23-26 и амортизаторов 27-30 обеспечивают деформацию резиновым амортизаторам 27-30 в преде20 лах, не вызывающих разрушение ма- терисша амортизатора. Сопр гаюшие- с  между собой новеркности отверстий

31-34 фланца 2 и окончаний 35-38 упругих элементов 9-12 выполнены с возможностью перемещени  сЪланца 2 только в направлени х продольных осей упругих элементов 9-12. Каркас 3 с упругими элементами 5-8 и каркас . 4 с упругими элементами выполнены раздельными и жестко скреплены между собой по оси сим- метрии датчика. Так как механическа  жесткость материала эластичных амортизаторов на два-четыре пор дка 35 меньше механической жесткости материала упругих элементов 5-12, то деформаци  амортизаторов 27-30 на величину & практически не вызывает изменени  сигнала па измерило тел х 14 деформаций. В качестве измерителей деформаций могут быть фольговые, полупроводниковые и др. тензорезисторы, выводы которых распа ны на плате и собраны в жгут 45 (не показаны), обеспечивающий сопр жение датчшса с внешними устройствами .

Датчик работает следующим образом .

50 . Датчик укрепл ют за фланец 1 к месту базировани , например, к руке, робота, а фланец 2 соедин ют со схватом робота, к которому прилагаютс  нагрузки.

55 При действии силы F, направленной по оси Z симметрии датчика, деформируютс  в одинаковом направлении все упругие элементы 5-8, на

30

измерител х 12 деформации которых по вл ютс  сигналы одного знака с одной стороны упругих элементов. 5-8 и другого знака - с другой стороны упругих элементов 5-8. После суммировани  сигналов днoгo знака получают искомую величину F-, действующую по оси z симметрии датчика.

При действии силы, направленной по одной из координатных осей в плоскости, перпендикул рной оси Z симметрии датчика, например по оси X, деформируютс  в одинаковом направлении упругие элементы 9 и 11, на измерител х 14 деформации которы по вл ютс  сигналы одного знака с одной стороны упругих элементов 9 и 11. После- суммировани  сигналов одного знака получают искомую силу F)(. Аналогично определ етс  сила Fy

При действии крут щего момента М, относительно оси симметрии датчика деформируютс  упругие элементы 9-12, причем их однонаправленные грани деформир1 ютс  в противоположных направлени х. Поэтому величина момента М. определ етс  суммированием сигналов одного знака с измерителей 14 упругих элементов 9-12.

При действии крут щего момента М деформируютс  упругие элементы 5 и 7, причем их однонаправленные грани деформируютс  в противоположных направлени х. Поэтому величина момента М у определ етс  в результате су1-1мировани  сигналов одного знака измерителей 14 упругих элементов 5 и 7 и инверсного суммировани  сигналов другого знака. Аналогично определ етс  крут щий момент My относительно оси у.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Силомоментный датчик, содержащий соосно расположенные первый и второй силовоспринимающие фланцы и первый и второй жестко скреплен-, ные между собой по центру каркасы с жестко присоединенными упругШ Ш элементами в виде пластин пр моугольного сечени , продольные оси которых расположены во взаимно перпендику16680

   л рных плоскост х, а точки пересечени  этих осей лежат на оси симметрии датчика, и измерители деформаций , размещенные на широких гран х

   5 упругих элементов, при этом фланцы соед1шены с каркасами через упругие элементы, широкие грани которых лежат в плоскости, перпендикул рной оси симметрни датчика дл  перво- .

   10 го фланца, и в плоскост х параллельных оси симметрии датчика дл  второго фланца, причем соедине1ше первого фланца с циливдрическими концами упругих элементов выполнено

   15 шарнирным в В1оде цилиндр1гческой подвижной кинематической пары, о т

   л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повьшшни  точности измерени  и возмохшости использовани  датчика в роботах при сборочных операци х, концы упругих элементов второго каркаса выполнены многогранными, а второй (1шанец снабжен четырьм  одинаковыми отверсти ми, расположенными соосно с продольными ос ми упругих элементов,. соедпненны и1 с вторым каркасом, профиль сечени  отверстий второго каркаса геометрически подобен профилю концов упругих элементов , отверсти  в первом фланце снабжены кольцевыми пазами, равносто щими от оси симметрии датчика, в которые введены эластичные кольцевые амортизаторы, охватьгаающие цили}одри- ческие концы упругих элементов первого каркаса, при этом диаметры кольцевых пазов и отверстий первого фланца и диаметры цилиндрических концов упругих элементов первого каркаса выбраны из соотношени 

   (0,8-0,9)(1,I-1,2)DK,

   где D, DO диаметры кольцевых пазов и отверстий первого фланца, мм, соответственно;

   J)- диаметр цилиндрических концов упругих элементов первого каркаса,мм, причем жесткость упругих элементов в направлении, перпендикул рном широким гран м, составл ет (10 -Ю) жесткости эластичных амортизаторов в этом же направлении, .

   JJ

   37

   У

   fS

   2,28

   17

   21

   23,27

   26,30

   25,23

   Фиъ. 3

   Составитель В.Годзиковский Редактор В.Иванова Техред С.Мигунова

   Заказ 996/53 Тираж 778Подписное

   ВНШШИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Филиал imn Патент, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   Корректор Е.Сирохман