SU974155A1 - Датчик векторов силы и момента - Google Patents

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при очувствлении промышленных роботов.

Известны датчики векторов силы и момента, содержащие два фланца и измерительные преобразователи силыСЦ.

Недостатком данных устройств является их сложность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности й достигаемому результату является датчик векторов силы и момента, например, для очувствления промышленных роботов., содержащий два фланца и измерительные преобразователи силы [2]. '

Недостатки известного датчика заключаются в сложности его конструкции, вызванной необходимостью измерения 8-ми параметров, характеризующих в данной конструкции векторы силы и момента, 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, с что датчик снабжен шестью стержнями, . соединяющими посредством сферических шарниров три расположенные не на одной прямой точки одного фланца с тремя расположенными не на одной пряΙθ. мой точками другого фланца, а измерительные преобразователи силы связаны со стержнями, а также тем, что соединение стержней й сторон треугольников, образованных указанными точками на фланцах, представляет со15 бой 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 25 шарниров 10 расположенные не на одной прямой три точки а, b и d фланца 1с тремя,расположенными не на одной ' прямой точками А, Ви D фланца 2.

Стержни 4-9 -и стороны ab, bd, ad 30 треугольника abd, а также стороны АВ,

9.74155

ВО и АО треугольника АВО образуют ферму, одним из вариантов которой является совокупность трех тетраэдров. Поскольку ферма являете* геометрически неизменяемой фигурой, то совокупность длин стержней 4-9 и их рас- 5 положение 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, Ю

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 фланец 2. - со 15 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 30 фланцу 1.

Таким образом, при приложении нагрузки к схвату, датчик определяет векторы силы и момента, что может быть использовано для очувствления 359 ротора, например, при сборке.

Предлагаемый датчик имеет простую конструкцию, так как содержит только шесть измерительных преобразователей (вместо 8-ми в известных датчиках). 40

Кроме того, он обладает высокой точностью, так как силы, возникающие в стержнях, на которых установлены' измерительные элементы, взаимно независимы.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  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  вл етс  их сложность. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  датчик векторов силы и момента, например, дл  очувствлени  промышленных роботов,, содержащий два фланца и измерительные преобразователи силы . Недостатки известного датчика заключаютс  в сложности его конструкции , вызванной необходимостью измерени  8-ми параметров, характеризующих в данной конструкции векторы СИ.ПЫ и мсмента, а также в нетехнологичности вход щих в него деталей. Кроме того, .на точность датчика отрицательно вли ет отсутствие полной взаимной независимости элементов, на которых установлены измерительные преобразователи силы. Целью изобретени   вл етс  упрощение датчика и повышение его точности за счет исключени  взаимного вли ни  составл ющих силы. Поставленна  цель достигаетс  тем, что датчик снабжен шестью стержн ми, соедин ющими посредством сферических шарниров три расположенные не на одной пр мой точки одного фланца с трем  расположенными не на одной пр мой точками другого фланца, а измерительные преобразователи силы св заны со стержн ми, а также тем,.что соединение стержней и сторон треугольников , образованных указанными точками на фланцах, представл ет 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 стержн х 4-9, соедин ющих посредством сферических шарниров 10 расположенные не на одной пр мой три точки а, Ь и d фланца 1 с трем  расположенными не на одноп пр мой 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  в л етс  совокупность трех тетраэдров Поскольку ферма  вл етсй геометри чески неизмен емой 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 изъ т без нарушени  взаимной прив зки фланцев 1 и 2. Датчик 11 установлен на руке робота (фиг.2), содержащей шарниры 12 звень  13 и схват 14, причем датчик 11 установлен так, что фланец 1 св зан 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 передаетс  нагрузка - сила или момент или и сила и момент) и в стержн х 4-9 возникают осевые силы, уравновешивающие нагрузку , которые фиксируютс  измерительными преобразовател ми 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 определ е векторы силы и момента, что может быть использовано дл  очувствлени  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 стержн х, на которых установлены измерительные элементы, взаимно независимы . Формула изобретени  1.Датчик векторов силы и момента , например, дл  очувствлени  про- . мышленных роботов, содержащий фланцы и измерительные преобразователи силы, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  датчика и повышели  его точности за счет исклю- чени  взаимного вли ни  составл ющих силы, он снабжен шестью стержн ми, соедин ющими посредством сферических шарниров три расположенные не на одной пр мой точки одного фланца с трем  расположенными не на одной пр мой точками другого фланца, а измерительные преобразователи св заны со стержн ми. 2.Датчик по П.1, отличающийс  тем, что соединение стержней и сторон треугольников, образованных указанными точками на фланцах, представл ет собой три тетраэдра. Источники информации, прин тые 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. 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).