SU1613886A1 - Тензометрический динамометр - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к устройствам многокомпонентных тензометрических динамометров, и может быть использовано в различных област х техники /например, в робототехнических системах/. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей динамометра при сохранении компактности конструкции и повышение точности измерений. Динамометр содержит два жестких опорных основани  1, и 2, последовательно соединенных через промежуточное основание двум  взаимно перпендикул рными парами параллельных между собой и симметричных относительно продольной оси упругих балок 3,4 с тензопреобразовател ми, размещенными напротив поперечных подрезов, выполненных на упругих балках. При приложении нагрузки к основанию 2 компоненты внешней нагрузки создают поперечные (X и Z), изгибающие (MY и MZ) и крут щее (МХ) нагружени  динамометра. При этом поперечна  сила вызывает плоскопараллельное смещение жестких колец 7 и 8 в вертикальной плоскости относительно опорных оснований 1,2. Это приводит к изгибу упругих балок 3 и соответственно сжатию-раст жению тензопреобразователей R17 - R24. В измерительной диагонали моста по вл етс  сигнал, пропорциональный величине поперечной силы. 9 ил.

Description

1

с

СА) 00 СХ) О

Изобретение ртноситс  к измерительной технике, В частности к устройству многокомпонентных тензометрических динамометров , и может быть использовано в различных област х техники (например, в робототехнических системах).

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей динамометра путем обеспечени  возможности измерени  составл ющих момента при сохранении компактности конструкции и повышении точности измерений.

На фиг. 1 схематически показан предлагаемый динамометр, общий вид; на фиг, 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 5-9 - электрические схемы соединени  тензопреобразователей.

Динамометр содержит жесткие опорные основани  1 и 2 (фиг. 1 и 2), пару упругих балок 3 с тензопреобразовател ми R1 - R4, дл  измерени  нормальной поперечной силы Z, пару упругих балок 4 с тензопреобразовател ми R5 - R8 дл  и;змерени  боковой поперечной силы Z, упругие продольные пластины 5 с тензопреобразовател ми R17 - R24 (фиг, 3) дл  измерени  крут щего момента MX.

Кроме того, на боковых поверхност х упругих балок 3 размещены тензопреобра- зователи R9 - R12 дл  измерени  лзгибаю- щего момента в горизонтальной плоскости My, а на боковых поверхност х упругих балок 4-тензопреобразователи R13 -Я16,ал  измерени  изгибающего момента в вертикальной плоскости MZ. На упругих балках 3 и 4 напротив тензопреобразОвателей R1 ;- R4 и R5 - R8 соответственно выполнены цилиндрические подрезы 6, служащие дл  .повышени  чувствительности и избирательности динамометра к поперечным силам. Дл  повышени  чувствительности динамометра к изгибающим моментам тензопреобразователи R9 - R12 и R13 - R16 размещаютс  на боковых поверхност х упругих балок 3 и 4 соответственно в районе подрезов.

Концы упругих продольных пластин 5 соединены жесткими поперечными кольцами 7 и 8 с лысками 9 и 10, на каждой из которых с одной стороны выполнены жесткие выступы 11 и 12, которые соедин ютс  с упругими балками 3 и 4 соответственно. Дл  удобства размещени  различных коммуникаций в теле динамометра в основани х 1 и 2 выполнено сквозное продольное отверстие 13. Тензопреобразователи R1 - R4, R5 - R8, R9 - R12, R13 - R16 и R17 R23 соединены в мостовые измерительные схемы в соответствии с фиг. 5...9.

Таким образом, силова  схема разработанного динамометра представл ет fco- бой две пары упругих в поперечном направлении балок 3 и 4, расположенных во

взаимоперпендикул рных плоскост х и соединенных между собой через жесткие кольца 7 и 8 продольными упругими пластинами , ориентированными по отношению к этим плоскост м под углом 45°.

0 Работа динамометра осуществл етс  следующим образом.

Внешн   нагрузка прикладываетс  к опорному основанию 2. Компоненты внеш- , ней нагрузки создают поперечное (Y и Z)

5 изгибающее (My и Mz) и крут щее (Мк) нагру- жени  динамометра. При этом поперечна  сила вызывает плоскопараллельное смещение жестких колец 7 и 8 в вертикальной плоскости относительно опорных основа0 НИИ 1 и 2 (фиг. 1 и 2). Это приводит к изгибу балок 3 и соответствующему сжатию-раст жению тензопреобразователей R1 - R4, а в измерительной диагонали моста (фиг. 5) по вл етс  электрический сигнал, пропорцио5 нальный поперечной силе. Выполнение подрезов 6 обеспечивает независимость показаний этого динамометра отточки приложени  силы.

Аналогично поперечна  сила Z вызыва0 ет плоскопараллельное смещение жестких колец 7 и 8 в горизонтальной плоскости, изгиб упругих балок 4, соответствующее сжатие-раст жение тензопреобразователей R5 - R8 (фиг. 1 - 4) и по вление в изме5 рительной диагонали моста электрического сигнала, пропорционального поперечной силе.

Изгибающий момент My, действующий в горизонтальной плоскости, вызывает из0 гиб упругих балок 3, соответствующее раст жение-сжатие тензопреобразователей R8 - R12 и по вление в измерительной диагонали моста (фиг. 7) электрического сигна- ла. пропорционального величине

5 изгибающего момента.

Аналогично, изгибающий момент Mz, действующий в вертикальной плоскости, вызывает изгиб упругих балок 4, соответствующее раст жение-сжатие тензопреоб0 разователей R13 - R16 и по вление в измерительной диаго нали моста (фиг. 8) электрического сигнала, пропорционального величине изгибающего момента.

Крут щий момент MX вызывает плоско5 параллельный разворот жестких поперечных колец 7 и 8 одно относительно другого. изгиб упругих пластин 5, соответствующее раст жение-сжатие тензопреобразователей R17 - R24 (фиг. 1 - 3) и по вление в измерительной диагонали моста (фиг. 9)

электрического сигнала, пропорционального величине крут щего момента.

Симметри  данного динамометра обеспечивает независимость его показаний от действи  изгибающих моментов и поперечных сил.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Тензометрический динамометр, содержащий два жестких опорных основани , расположенных симметрично относительно продольной оси динамометра, две взаимно перпендикул рные пары продольных упругих балок, на внутренних поверхност х которых выполнены поперечные подрезы, напротив которых размещены тензопреоб- разователи, и промежуточное основание, расположенное между обеими пар.ами балок и св занное с ними со стороны, противоположной соединенному с соответствующей парой опорному основанию, о т- личающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за

   Budf(

   Фи&.1

   Ш Я1

   счет обеспечени  возможности измерени  составл ющих момента при сохранении компактности и повышени  точности измерений , он снабжен жесткими кольцами с

   лысками, расположенными на промежуточном основании, и жесткими выступами, расположенными на опорных основани х, с которыми св заны соответствующие пары продольных упругих балок, при этом основани  выполнены с отверсти ми, а промежуточное основание выполнено в виде четырех упругих продольных пластин, симметричных относительно продольной оси и крестообразно расположенных в поперечном сечении вдоль боковых граней упругих балок с размещенными на них тэнзопреобразовател ми, причем пластины св заны по концам между собой при помощи жестких поперечных колец с лысками

   дл  жестких выступов, а на образованных подрезами перемычках боковых граней продольных упругих балок размещены дополнительные тензопреобразователи.

   /е4 R10

   R25

   10

   б в

   w

   ffl

   кг

   R5

   R12

   RW

   Фш1

   R21

   R22

   R19

   R20

   .д