Датчик силы

 

ЙМТ %-. „.- -,. -.ееедц, М- .ве вмп;Э4 --

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >726444

Союз Советскик

Соцмалмстическмк

Республнк (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлеио05.04.78 (21) 2600084/18-1 (51)М. Кл.

0 01 L, 1/16 с присоединением заявки М(23) Гоаударстеенный комитет

СССР

ПриоритетОпубликовано 05.04-80 Бктллетент .Ре 13 пп делам изобретений и открытий (53) УДК 531. ,781(088.8) Дата опубликования описания 08. 04.80 (72) Авторы изобретения

Я. Б. Гоэман и Н. Н. Леонов

Московский ордена Ленина, ордена Трудового Красного

Знамени станкостроительный завод имени Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (54) ДАТЧИК СИЛЫ

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано в качестве датчика, встраиваемого в несущие стыки машиностроительных конструкций, например металлорежущих станков для измерения суммарных величин распределенных по площади стыка сил, действующттх при монтаже машины и во время ее работы.

Известен датчик силы для измерения распределенных нагрузок, в котором исто пользован способ параллельного соединения сравнимых по величине жесткостей упругого элемента сжатия и чувствительного элемента, что обычно ведет к эна15 чительному ухудшению всех метрологи.ческих характеристик (11.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является датчик, в котором в качестве упругого элемента используют слой резины, размещенный внутри упругого кольца и сжимаемый при изменении сил между двумя плоскостями (2l . Недостатками этого

2 датчика является увеличение погрешности с увеличением его площади, а также требуемая жесткость стыка, в который встраивается датчик, может быть обеспечена только при очень малых толщинах резины. При этом вследствие сил трения, возникающих на поверхностях KDHTBKT& при сжатии, неизбежен значительный гистерезис.

11елью изобретения является повышение жесткости и чувствительности.

Указанная цель достигается тем, что упругий элемент выполнен в виде мембраны с пластичным слоем, по обеим сторонам которой размещены группы зерен из кристаллического материала, причем каждая группа зерен одной стороны расположена между группами зерен другой.

Кроме того, мембрана может быть снабжена выводом и электрически изолирована группами зерен от наружных пластин, образующих вместе с мембраной конденсатор, изменение емкости ко45

Источники информации, О принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

% 428233, кл. G 01 Ь 1/16; 1972.

2. Патент США № 3319461, кл, 73-88, 1967 (прототип).

7264 торого пропорционально суммарной величине приложенной силы.

На чертеже изображен предлагаемый датчике

Датчик состоит из двух наружных пластин 1 и 2, образующих корпус, мем браны 3, порошкообразного материала 4, вывода о, защитного эластичного кольца 8, заклепок 7 и изоляционных шайб 8.

Пример расположенйя зерен rio поверх- 10. йостям мембраны:показан на сечениях

А-А и Е Е (в учеличенном масштабе);

Группы зерен противоположной стороны не заштрихованы. Пластины 1, 2 и мембраны 3 выполнены из закаленной пру- 15 жинной стали. Поверхности пластин, контактирующие с абразивными зернами, по крыты слоем пластичного материала, на пример меди, толщина которого выбирает» ся примерно равной половине допускаемо- 20 го отклонения размеров зерен от их номинального значения. С целью уменьшения нелинейности размер каждой группы зерен должен быть значительно меньше расстояния между группами.

Распределение . зерен по поверхности осуществляется с помощью шаблона. Для предварительного (технологического) за крепления слоя зерен примейяется тонкий слой жидкой клейкой массы, например . разбавленная растворителем фракция эпоксидной смолы без затвердитепя;

Окончательная сборка пластин с мембра ной и защитным кольцом производится например, соединением заклепками после 5 предварительного сжатия. При этом зерна фиксируются благодаря внедрению в слой пластин пластичного покрытия.

Шайба 8 предназначена для ориентации мембранй и ее электрической изоляции. 40

После сборки нар бкныэ поверхности мо гут быть образованы шлифованием для обесйечения необходимой толщины и параллельности.

Наружные пластины 1, 2 и мембрана

3 образуют конденсатор, изменение емкости которого пропорционально суммарной величине приложенной силы.

Датчик работает следующим образом.

Для измерения силы в.стыке датчик устанавливается, например, между кон44 тактирующими поверхностями деталей 9

: и 10 конструкции машины, условно показанными на чертеже штрих-пунктирными линиями.

При возникновении сил Р, сжимающих детали 9 и 10, мембрана 3 деформирует". ся, расстояние между нею и пластинами

1, 2 уменьшается, что приводит к возрастанию емкости, величина приращения которой является показателем суммарной распределенной нагрузки в стыке между деталями 9 и 10. Пластичный слой наряду с фиксацией обеспечивает равномерный контакт зерен с поверхностями пластин, а вследствие этого уменьшение влия-. ния рассеивания размеров зерен на линейность показания датчика. Жесткость датчика определяется толщиной мембраны,.: расстоянием между группами зерен на ее поверхностях и площадью мембраны.

Формула изобретения

1. Датчик силы, содержащий воспри-, нимающие нагрузку пластины и расположенный между ними промежуточный упру гийэлемент, отличающийся тем, что, с целью повышения жесткости и чувствительности, упругий элемент вы попнен в виде мембраны с пластичным слоем, по обеим сторонам которой размещены группы зерен из кристаллического материала, причем каждая группа зерен одной стороны расположена между группами зерен другой.

2. Датчик силы, о т л и ч а юшийся тем, что мембрана снабжена выводом и электрически изолирована группами зерен от наружных пластин, об разующих вместе с мембраной,конденсатор, изменение емкости которого пропорционально суммарной величине приложенной силы.

72,6444

Составитель H. Вовчук

Редактор О. Филиппова Техред М. Келемеш Корректор Г, Назарова

Заказ 647/34 Тираж 1019 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий . 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4