Силомоментный датчик

 

Изобретение относится к устройствам для измерения усилий и моментов и может найти применение в машиностроении, приборостроении . Сущность изобретения: датчик содержит две группы четырех чувствительных элементов, размещенных симметрично относительно продольной оси датчика, на каждое чувствительном элементе первой группы попарно на середине противоположных граней размещены по два тензорезистора, а на каждом чувствительном элементе второй группы размещены по четыре тензорезисторз на середине граней. В устройстве также содержатся четыре пары тензорезисторов, размещенных попарно на концах противоположных граней второй группы чувствительных элементов, и восемь термокомпенсационных тензорезисторов, размещенных на силовоспринимающем фланце. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ч)s 6 01 (1/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТBY Д (,Д

1 (21) 4796299/10 (22) 29.12.89 (46) 07.09.92. Бюл. N. 33 (71) Конструкторское бюро общего машиностроения (72) Ю.П.Перфильев, В. Е.Неустроев, Н.М.Попов, В.И.Курьянав, Н.M,ÄeìèH и

В.И.Миронов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1155878, кл. 6 01 1 1/22, 1987. (54) СИЛОМОМЕНТНЫЙ ДАТЧИК (57) Изобретение относится к устройствам для измерения усилий и моментов и может найти применение в машиностроении, приборостроении. Сущность изобретения: датИзобретение относится к устройствам для измерения усилий и моментов и может найти применение в машиностроении, приборостроении, в частности в средствах для измерения нагрузок ат оборудования, Целью изобретения является повышение точности и расширения диапазона измерений.

На фиг, 1 представлен вариант выполнения тензаметрического силомоментного датчика; на фиг, 2 npepr. raaneHa схема расположения восьми чувствительных элементов (группа 1 — четыре элемента, группа 2— четыре элемента) с наклеенными на их гранях тензорезисторами — измерителями деформаций; на фиг. 3 представлены электрические схемы соединения тензорезисторов.

Силомоментный датчик (фиг,1) содержит две группы чувствительных элементов по четыре в каждой. Четыре чувствительных элемента 1 первой группы размещены сим.Я.1; 1760388 А1 чик содержит две группы четырех чувствительных элементов, размещенных симметрично относительно продольной оси датчика, на каждом чувствительном элементе первой группы попарно на середине противоположных граней размещены по два тензарезистора, а на каждом чувствительном элементе второй группы размещены па четыре ензорезистора на середине граней.

В устройстве также содержатся четыре пары тензорезистарав, размещснных попарно на концах противоположных граней второй группы чувствительных элементов, и восемь термокомпенсационных тензарезисторов, размещенных на силовоспринимающем фланце. 3 ил. метрично относительно продольной аси датчика, а продольные оси первой группы чувствительных элементов попарно совпадают и расположены перпендикулярна аси датчика.

Четыре чувствительных элемента 2 второй группы размещены параллельно продольной оси датчика и связывают между собой два силовоспринимающих фланцаЗи4.

На каждом чувствительном элементе 1 первой группы попарно на середине и ративоположных граней размещены па два тен зорезистора 5, а на каждом чувствительном элементе 2 второй группы размещены по четыре тензорезистара 6 на середине их граней.

Четыре пары тензарезистарав 7 размещены попарно на концах противоположных граней второй группы чувствительнblx элементов 2 и одинаково отстоят ат г, полол ь ной оси датчика.

1760388

10

20

3 :

ДИ

55

Восемь термокомпенсационных Tel!30резисторов 8 размещены Hà силовоспринимающем фланце 3 в <местах же-.ткого ., <репления чувствительных элемe

81, 82, 83, 84, 829, 830, R31, 832 ч, вствительннх элементов первой группы соедлнены в два полумоста (фиг,За, б), в одно плечо каждого из которых включены последовательно тензорез<лсторы 81, 82 и 829, Й30, размещеHHh!B Н3 одном чувствительном элементе, 3 в другое -- тензорезисторы RÇ, R4 и 831

832 чувствительног0 элемента симметричного и а рво му.

I BIt3oPc3ècT0PbI ВтоРОЙ ГРУппь< чУВстВительных элементов соединены B четыре полумоста, где в первое плечо пеовых двух (фиг,3 гд) последовательно вкл<очены 1ен3 >pcBI c горы 813, 814 и 815, 816, размещен;-<ые на середине противоположных граней

<1 << НОГГ< ЧУВС1 ВИТРЛ ЬНОГО ЗЛРМРНТВ, 3 Eso ОТО эое пле <Π— тензорезисторы R17, R18 <л R19,,20, размещенные на середине противоположных грачей чувствительного элемента, симм<.тр<лчнога первому чувствительному

ЭЛРМЕНТУ, В одно плечо третьего полумоста (фиг.

Зв} последовательно вкл<очень< восемь тен-<ог<Р-<ИР1-оров 821 822 R23 824 825 825

Г<27, 828, размешенных на середине противоГ<оложны;< Гранях чувствительных элементов, Вi! BToðoc пле Io третьего полумоста посл до:.,л тельно BKBICHCHû BocpMb тензорезлстс ров (термоко ttfet c3qtnotfHbtx) 833, R34, 835, 836, 837, "38, 839., 840.

В ка>кдое плечо четвертого полумост". (1<>ИГ.3e) последовательно включены тензорезисторы 815, 816 и 819, R20, одинаково размещенные на концах чувствитель<<ы>. элементов относительно продольнол оси

Д-l-l It<3.

Приложенная к силОВОспринима<ОЩ<лм фланцам силомоментного датчика внешняя сила и момент, Векторы которых произвольно ориентированы в пространстве, могут представляться проекциями на оси системы координат, жестко связанной с датчиком.

При этом вектор силы Р представляется (ИГ2) проекциями Px, Py. Pz, а вектор момен1;. М представляется аналогично тремя прое<<циями М,, Му, М>. Поэтому для измерения Векторов сил и моментов достато но знать величины шести проекций этих векторов.

Каждая измеряющая полумостовая цепь силомоментного датчика производит измерение одной из шести проекций. Поэ-<тзму количество измеряю<цих цепей равно

I цести, Все полумостовые ucioи, составленные из тензорезисторов 81...84, а также

813...828, измеряют усилия и момент по дефсрмации растяжения и сжатия. Нечувствительность измеряющих полумостовых цепей к деформациям от изглба обеспечивается размещением тензорезисторов попарно посередине противоположных граней чувствительных элемен1ов и соединением;х последовательно. Нечувствительность цепей,; скручиванию обеспечивзется включением 130 тензорезисторов. p3çìåщенных на симметрично расположенных .увствлтельных элементах, в разные плечи одной мостовой схемьп 13Кос Включение обеспечивает и температурную компенсаtiiию

Полумостовая цепь, образованная из тензорезистаров 85...812, измеряет момент по деформации згиба. Нечувствительность

<лзмеряющих полумостовь < ц< пей к деформациям растя>кенля-сх<атия, скручлванля и темпе<эатурь. Обеспечивается размещением тензорезисторов попарно на противоположнь.е грани чувствительных элементов вблизи заделки и включением этих тензоргзисторов в разные плечи полумостовой с><см ь<

Практически полностью <лсключается искажение результатов измерений, что зна-<ительно повышает точность измерения, В СВЯЗИ С ТЕМ, ЧТО ЧУВСТВИ1СЛЬНЫЕ ЭЛЕ

МЕНТЬ< С<ЛЛОМОМРНТНОГО ДатчИка p3lon-;3!01 на растяжение-c:KBTèå. повышается >кесткость датч;»;3 It расширяется диапаз<>н измерения, G? opttула изобретения

Силомоментны<л датчик, содер>«ащ.: две группы "етырех чувствительных элеме ..Овв, размещенных симметри". Ic относительно

<100ДОЛЬНОЙ OCI Да < -, Ика ПРОДO

llCPBO!l Г<ЭУППЫ ЧУВСТВИТЕЛЫ!. !, < Эл i".ЕНТСГ ПОП< 3 Р Н 0 С 0 В Г1 3 Да Ют И Р 3 С ПОЛ 0 >к Е. -! Ь: П< Е О Г. B H IT! iKóëfjpHo,öðóã,öpóãó и к продольно<л оси

ДатЧИКа, а ПРОДОЛЬНЫЕ ОСИ IBTb!PB><,У<ЭСТВ<.тельных элементов второй группы., параллельные продольной оси датчика, Связь<вают между сОбОЙ два силОВОспр<лнима ощих фланца, прлчем н3 кажд м чузствительном элементе первой группы попарно на середине противоположн =IK гранеи размещены по два тензорезистора., 3 на ках<дом чувствительном элемeHTC Второй группы размешены по четыре тензорезистсра на середине их граней. о т л v. ч 3 ю ш и йс я тем, что. с целью повышения то:ности и расширения длапазона измерений, B не<го дополнительно Введены четыре па<вы гензорезисторов, размещен .ых попарно;а ко<Цак П< РО Г<Л Bot to!I 0>KН Ы;< ГР3 и"-.i BTOРОИ

1 60388 группы чувствительных элементов и Одинаково Отстоящих ат продольной аси датчика, и восемь термоко пексацианных тенэорезисторав, размещенных HB силовоспринима о, .цем фланце при этом концы чувствительных элементов жестко защемлены в силавоспринимающий фланцах, а тензарезисторы первой группы чувствительных элементов находятся нд их верхних и нижних гра(чях, причем тензорезисторы чувствительных элементов первой группы соединены в два пол,— моста, в одно плечо каждого из которых включены последовательно тензарезисторы, размещенные на одном чувствительном элементе, в другое — тензорезигторы чувствительного элемента симметричного пер=-6му, а тензорезисторы второй гауппы чувствительных элементов соединены в четыре полумоста, в первое плечо первых двух и3 которых последовательно включены тензореэистары, размещенные на середине противоположных граней одного чувствительного элемента, а ва второе плечо -- два тензарези"тора, размещенные на середине противоположных граней чувствительного элемента, симметричного первому чувствительному элел1енту, в одно плечо третьего палумоста включены последовательно ыэсемь оставшихся тензорезисторав, размещенных на середине противоположных граней чувствительных элементов, во второе плечо — восемь гермокомпенсационных текзорезистаров, а в каждое плеча четвертого полумоста последовательна включены четыре тензорезистора, одинаково размещенные на концах чувствительных элементов оТкосительно продольной оси датчика.

Формула изобретения

Силомоментный датчик, содержащий две группы четырех чувствительных элементов, размещенных симметрично относительно продольной Оси датчика, продольные оси первой группы чувствительных элементов попарно совпадают и расположены перпендикулярно друг другу и к продольной оси датчика, а продольные оси четырех чувствительных элементов второй группы, параллельные продольной аси датчика, связывают между собой два силавоспринимающих фланца, причем на каж5

30 5

45 дом чувствительном элементе первой гругпI;I попарно на середине противоположных грачей размещены пс д..а тон орезистара, а на каждом чувствитепь,юм 3-е 1енте втоI3ol; группы размещены па четыре текзорезистора на середине их граней, о - и и ч а юшийся те,.1, чта, с цель;а по--ышеиия точности и расшире пиг1 диа-:BBo I3 I13 ..1åðoний, в него дополнительно введены че-,ыае паоы тензарезистарав, размещенны попарно на концах противоположных граней

I3TopoM груг: и ы I у I3cTBитеп ь н :. х Злее Ic i!Та в и одинаково Отстоя щч: оТ и радо, I ьн с и ос!1

ДатЧИКа, !1 ВОСЕМЬ ТЕРМОКОМГгЕНСаЦИОНН -!Х тензарезисторов, разме ценных ка силавоспоинимающем фпакце, при этом концы чувствительных элементов жес: ка защемлены в силовоспринимающих фланцах, а тензореэисторы первой группы гчвствительных элементов находятся на их верхних и нижних гранях, причем текзорезисторь: чувствительных элемcèòàв первой группы соединены в два полумаста, в одно плечо каждого из которых включены последовательно тензарезисторы, размещенные на одно;-л чувствительном элементе, в другое— тензорезистиры чувстг. :1тельнаго элемента симметричнага первому, а тензорезисторы второй группы чувствительнь.х элементов соединены в четыре полумоста, s первое плечо первых двух из которых последовательно вкл ачены тензарез,cTopl.-!, размещенные ка середине противоположных граней одного чувствительного элемента, а во второе плечо — два тензорезистора, размещенные на середине противоположных граней чувствительного элемена, симметричнога первому чувствительному элементу, в одно плечо третьего полумаста включены последовательно восемь оставшихся тенэореэистаров, размещенных на середине противоположных граней чувствительных элементов, во второе плечо— восемь термокомпенсационных танзорезистОрОВ, а в каждое плечо четверто а полумаста последовательно включены четыре тензарезистора, одинакова размещенные

KB концах чувствителькых элементов аткасительно продольной ocli датчика. lf60388

АТ7 AVE др

1760388

I 7Д/717Й 7

1 Х

I 7 Я/7 7, Составитель В,Миронов

Техред M.Ìîðãåíòàë корректор Н. Соколова

Редактор

Заказ 3180 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН Г СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101