Датчик силы — SU 1404847 (original) (raw)
ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К 1) 4061343/22) 25.04.86 ) 23.06.88. ) В,Я.Бар В. Г ков датчика перп оси симметри собой упругие друг на друга пами 6. На вн закреплен дис тор 9 с поджа выбранной в Дисковый пь поджат на вн гои деформац Х 10 О (О нение воздейс зывает измене зорезонаторов оси пьезоквар с осями, прох ренних выступ фО Фиг ОСУДАРСТВЕННЪЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить чувствительность устр-ва. В датчике силы упругое кольцо, связанное с силовводящими цилиндрами 1, выполнено из двух частей, соединенных по плоскости, проходящей через центр ендикулярно его продольной . Обе части, представляющие кольца 4 и 5, устанавливаются наружными опорными высту- утренних выступах 7 кольца 4 ковый пьезокварцевый резонатием до упругой деформации, пределах (0,65 - 1,0) 10 О. езокварцевый резонатор0 утренних выступах 8 до упруии в пределах (0,1 - 0,35) )(диаметр резонатора). Изметвующей на датчик силы вы. ние резонансной частоты пье и 10. Силочувствительные цевых резонаторов совпадают одящимн через центры внутов 7 и 8 6 иИзобретение относится к технике измерения механических усилий и может быть использовано при создании датчиков силы давлений, перемещений, ускорений и т. д.Целью изобретения является повышение чувствительности.На чертеже представлен предлагаемый датчик силы.На фиг. 1 показана конструкция датчика силы для случая, когда диаметр упругогокольца больше диаметра жестких цилиндров; 10на фиг. 2 - то же, когда диаметр упругогокольца меньше диаметра жестких цилиндров;на фиг. 3 - конструкция упругого кольца, в котором внутренние выступы лежат на одной оси с опорными выступами со стороны плоскости раздела; на фиг. 4 - то же, в ко 15 тором опорные выступы лежат в плоскости, перпендикулярной плоскости, проходящей через центры внутренних выступов со стороны плоскости раздела; на фиг. 5 - вид части упругого кольца, в котором внутренние выступы совпадают с опорными выступами до соединения упругого кольца в единое целое; на фиг. 6 - то же, в котором внутренние выступы совпадают с опорными выступами после соединения упругого кольца в единое целое, 25Датчик силы состоит из жестких цилиндров 1, соединенных коническими перемычками 2, составляющими угол р с упругим кольцом 3, разделенным в плоскости, перпендикулярной его оси, на две части в виде упругих колец 4 и 5, на плоскости раздела З 0 которых выполнены диаметрально противоположные наружные опорные выступы 6, опорные поверхности которых до соединения составляот с плоскостью раздела угол а. В первом упругом кольце 4 центры опорных выступов 6 лежат в плоскости, проходящей через ось упругого кольца 3 и центры внутренних выступов 7, опорные поверхности пьезокварцевых резонаторов перпендикулярны опорным поверхностям опорных выступов 6. Во втором упругом кольце 5 центры 40 опорных выступов 6 лежат в плоскости, перпендикулярной плоскости, проходящей через ось кольца и центры внутренних выступов 8. На внутренних выступах 7 закреплен дисковый пьезокварцевый пезонатор 9 с поджатием (0,65 - 1,0) 10 О, где О - диаметр 45 резонатора для случая, представленного на фиг. 1, и с поджатием (0,1 - 0,35) 10 О для случая, представленного на фиг. 2. На внутренних выступах 8 установлен дисковый пьезокварцевый резонатор 10 с поджатием (0,1 - 0,35)10 О и (0,65 - 1,0) 1 О О для случаев, представленных на фиг.и фиг. 2 соответственно. На дисковых пьезокварцевых резонаторах напылены электроды 11, соединенные с токовыводами 12. Механические оси закрепленных дисковых пьезокварцевых резонаторов 10 и 11 совпадают с осями, проходящими через центры внутренних выступов 7 и 8 соответственно. Упругие кольца 4 и 5 соединены в единое упругое кольцо 3 по плоскостям опорных выступов 6 и скреплены, например, сваркой.Во время сборки пьезокварцевые резонаторы 9 и 10 устанавливаются в упругие кольца 4 и 5 и кольца устанавливаются друг на друга опорными выступами. Путем создания силы на фланцы опорных выступов добиваются совмещения опорных плоскостей опорных выступов. При этом пьезокварцевый резонатор 9 испытывает усиление поджатия (фиг, 5 и 6), а пьезокварцевый резонатор 10 - ослабление. Величина усилия поджатия и ослабления определяется выбором углап(0,36 10 О/а,где О - диаметр дискового пьезокварцевогорезонатора;6 - расстояние от места креплениядискового пьезокварцевого резонатора до утоньшения на конусной поверхности 13.После соединения опорных выступов по плоскости упругие кольца 4 и 5 соединяются сваркой в единое упругое кольцо 3.Датчик силы работает следующим образом.Измеряемая сила Р прикладывается к жестким цилиндрам 1 в направлении оси датчика. Через конические перемычки 2 эта сила передается на упругие кольца 4 и 5 и через них на опорные выступы 6. Угол Г, образованный коническими перемычками, определяет величину боковой составляющей Р=Р 1 д(,/2. Эта сила приложена к упругому кольцу по периметру опорных выступов и направлена наружу для случая, представленного на фиг, 1, и внутрь для случая, представленного на фиг. 2. В результате происходит ослабление пьезокварцевого резонатора 9 и сжатие пьезокварцевого резонатора 10 для случая, представленного на фиг. 1, и наоборот, сжатие пьезокварцевого резонатора 9 и ослабление 10 для случая, представленного на фиг. 2.В результате изменения воздействия изменяется резонансная частота пьезокварцевых резонаторов, а так как изменения воздействий противоположны по знаку, то противоположно и изменение резонансной частоты. Следовательно, разность частот Л 1= - , где 11 и 2 - резонансные частоты пьезокварцевых резонаторов, причем величина изменения Л будет максимальна для данного типа резонаторов, так как на оба резонатора воздействие силы происходит по осям, имеющим максимальную силочувст вительность.Формула изобретенияДатчик силы, содержащий упругое кольцо, механически связанные коническими перемычками с силовводящими цилиндрами, два пьезокварцевых резонатора, закрепленных каждый соответственно на двух диамет10 рально иротив 0110,О.кных Внх р(.нних;ОО- вых выступах кольц так, что их н,ц)скост( параллельны друг другу, симметричны относительно центра дтчи к и пернендику,ярны продольной оси симметрии датчик, отличающийся тем, гг, с целью повышения чувствительности, упругое кольцо выполнено из двух частей, соединенных по плоскости, проходящей через центр датчика и перпендикулярно его продольной оси симметрии, в каждой из частей упругого кольца выполнены ло два диаметрально противоположных наружных опорных выступа, центры которых совпадают с плоскостью, проходящей через центры внутренних выступов первой части КО;1 Ьц, И 11 ер 101 11 Кс,11 р 110 И,10(с(С Г 11. 11(с х 0,1511 ц(си ч(с 1 ге 3 ц(;нтР ы Вн мтР(11 н) х В(1(1 ис 1 ВТ 0 0011 с 1 с 1 СТИ К 0,1 ЬЦс 1, СИЛос 1 Х БСТВИ ГС,1 ЬНЬ 1( ОСИ НЬ 30 КВс 1 Р 1 ЬЕВЫР(.30 с 10 РОБ (ОВ 11 с 1,(1 Н)1 с осями, ироходяи(ими черс 3 В(игры Внренних выступов, н которых 3 крснлены Рсзоис)ТОРЫ, 11 РИ ЭТОМ 1 ЬС 30 КВс 1 РЦСВЫИ РЕ 30- натор первой части кольц иолжт до унругой деформации, В.(бр 11 Во и нрслслах О,б 5- 1,0) ОО,пьсзокв;рц(.ный резонатор Второ)1 1)сти кол 1 ц;1 О х(1 рО деформации В нрсд( 1)х (1, ),:5) 11 1), дс О - лимсгр р(.О 1;1 О;1. 1 ричем (и)( сСТИ Ко,ЬЦ ХСХ 1(нс( СКИ Соел(1111(Н( Ио И.1С- кости наружнх (нирных В)сгу(10 В.Составитель А. ЭкономовРедактор Г. Волкова Техред И. Верес Корректор Г. РешетникЗаказ 3092/43 Тираж 847 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4