новая папка / 4006629

4006629-Desc-ru var ctx = "/emtp"; The translation is almost like a human translation. The translation is understandable and actionable, with all critical information accurately transferred. Most parts of the text are well written using a language consistent with patent literature. The translation is understandable and actionable, with most critical information accurately transferred. Some parts of the text are well written using a language consistent with patent literature. The translation is understandable and actionable to some extent, with some critical information accurately transferred. The translation is not entirely understandable and actionable, with some critical information accurately transferred, but with significant stylistic or grammatical errors. The translation is absolutely not comprehensible or little information is accurately transferred. Please first refresh the page with "CTRL-F5". (Click on the translated text to submit corrections)

Patent Translate Powered by EPO and Google

French

German

  Albanian

Bulgarian

Croatian

Czech

Danish

Dutch

Estonian

Finnish

Greek

Hungarian

Icelandic

Italian

Latvian

Lithuanian

Macedonian

Norwegian

Polish

Portuguese

Romanian

Serbian

Slovak

Slovene

Spanish

Swedish

Turkish

  Chinese

Japanese

Korean

Russian

      PDF (only translation) PDF (original and translation)

Please help us to improve the translation quality. Your opinion on this translation: Human translation

Very good

Good

Acceptable

Rather bad

Very bad

Your reason for this translation: Overall information

Patent search

Patent examination

FAQ Help Legal notice Contact УведомлениеЭтот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным, точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте машинного перевода.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ US4006629A[]

ВВЕДЕНИЕ INTRODUCTION Настоящее изобретение относится к устройствам измерения крутящего момента и, более конкретно, к устройству измерения крутящего момента, в котором крутящий момент измеряется с помощью сети датчиков деформации и отображается на электрическом дисплее. This invention relates to torque measuring devices and more particularly to a torque measuring device wherein the torque is measured through a network of strain transducers and presented on an electrical display. ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ BACKGROUND OF THE INVENTION Во многих случаях крутящий момент, прикладываемый к вращающейся детали, необходимо измерить с высокой степенью точности. Типичным примером является сборка машины, в которой элементы должны быть надежно соединены и закреплены вместе, но с ограниченным напряжением между собой. There are many occasions where the torque to be applied to a rotational workpiece must be measured with a high degree of precision. A common example is a machine assembly where the members must be joined and fastener together securely, but with a limited amount of stress between one another. Были разработаны устройства для измерения крутящего момента на вращающейся детали. Как правило, все они имеют головку, способную вращаться коаксиально и совместно с заготовкой, и плечо рычага, отходящее от головки и перпендикулярно оси вращения, для реагирования на силы, действующие на расстоянии от головки. Devices have been designed to measure torque on a rotational workpiece. Generally, they all have a head suited to rotate coaxially and in cooperation with the workpiece and a lever arm extending from the head and perpendicular to the axis of rotation for reacting to forces acting at a distance from the head. В тех случаях, когда к плечу рычага прикладывается приводная сила, создающая крутящий момент, устройство действует как динамометрический ключ. Затем определяют крутящий момент путем измерения результирующей упругой деформации в плече рычага. В качестве альтернативы устройство может работать пассивно, когда, в отличие от гаечного ключа, крутящий момент не прикладывается непосредственно к устройству. В этом случае, когда устройство вращается, плечо рычага сталкивается с противодействующей силой, часто с подпружиненным стопором, что вызывает упругую деформацию плеча. Опять же, крутящий момент определяется путем измерения этих деформаций. In the cases where the actuating force that produces torque is applied to the lever arm, the device acts as a torque wrench. Torque is then determined through measuring the resultant elastic strain in the lever arm. Alternatively, the device may operate passively, where in contrast to the wrench, the torque actuating force is not applied directly to the device. In this instance, as the device rotates the lever arm encounters a reactionary force, often a spring loaded stop, which causes elastic strain in the arm. Again, the torque is determined through measuring these strains. Одной из основных трудностей проектирования была разработка устройства, которое будет обеспечивать точное измерение крутящего момента независимо от точки приложения силы на плече рычага. Решения этой проблемы предшествующего уровня техники включали использование датчиков деформации, обычно датчиков деформации, размещаемых на плече рычага в выбранных точках для измерения упругой деформации и определения на ее основе крутящего момента, существующего на оси вращения. Преобразователи обычно объединяются в одну или несколько мостовых схем, выходные сигналы которых связаны с приложенным крутящим моментом. Мосты, необходимые для обеспечения желаемого выходного сигнала, имеют относительно сложную конструкцию, требующую групп из восьми или более преобразователей. Этот высокий уровень сложности отразился на увеличении стоимости, проблемах обслуживания и контроля качества. One of the major design difficulties has been to develop an apparatus that will give an accurate measurement of torque irrespective of the point of force application on the lever arm. Prior art solutions to this problem have involved the use of strain transducers, typically strain gages, placed on the lever arm at selected points to sample the elastic strain and to determine therefrom the torque existing at the axis of rotation. The transducers are usually arranged in one or more bridge circuits, the outputs of which are related to the applied torque. The bridges necessary to provide the desired output have been of relatively sophisticated design, requiring groups of eight or more transducers. This high level of complexity has reflected itself in increased cost, maintenance and quality control problems. Таким образом, стало желательным разработать усовершенствованное устройство измерения крутящего момента более простой конструкции, но без ущерба для точности. Такова цель настоящего изобретения. Thus, it has become desirable to develop an improved torque measuring device of simpler design, but yet without sacrificing accuracy. Such is the objective of the present invention. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ BRIEF SUMMARY OF THE INVENTION Настоящее изобретение относится к устройству измерения крутящего момента, которое, будь то динамометрический ключ или датчик крутящего момента, позволит измерять крутящий момент, приложенный к вращающейся детали, непосредственно через упрощенную сеть датчиков деформации, независимо от точки, в которой к рукоятке ключа или плечу рычага преобразователя прикладывается реактивная сила или реактивная сила. The present invention relates to a torque measuring device which, whether embodied as a torque wrench or a torque transducer, will allow the torque applied to a rotational workpiece to be measured directly through a simplified network of strain transducers, irrespective of the point at which an actuating or a reactive force is applied to the wrench handle or transducer lever arm. В основном это достигается с помощью устройства, имеющего головку, подходящую для коаксиального и совместного вращения с заготовкой, и рукоятку или плечо рычага, отходящие от головки для реагирования на нормальные силы, приложенные на расстоянии от головки. Плечо рычага снабжено датчиком для измерения упругой деформации в двух точках измерения на плече и преобразования деформации в соответствующие электрические сигналы. Две точки измерения расположены на определенном расстоянии друг от друга в соответствии с известными механическими свойствами плеча рычага, чтобы разница между значениями электрического сигнала, соответствующими деформации в точках измерения, была прямо пропорциональна крутящему моменту, приложенному к заготовка. Затем разница в значении сигнала передается непосредственно на блок отображения без каких-либо промежуточных вычислений, где она вызывает отображение величины приложенного крутящего момента для оператора. Basically this is accomplished with an apparatus having a head suited for coaxial and cooperative rotation with the workpiece and a handle or lever arm extending from the head for reacting to normal forces applied at a distance from the head. The lever arm is provided with transducer means for sensing elastic strain at two sensing points on the arm and translating the strain into corresponding electrical signals. The two sensing points are spaced a certain distance from one another in accordance with known mechanical properties of the lever arm so as to allow the difference between the electrical signal values corresponding to the strain at the sensing points to be directly proportional to the torque applied to the workpiece. The difference in signal value is then transmitted directly to a display unit, without any intermediate calculations, where it causes the measure of applied torque to be displayed to the operator. Дальнейшие модификации и дополнения к основной концепции изобретения будут изложены более подробно в последующем описании со ссылкой на чертежи, на которых: Further modifications and additions to the basic inventive concept will be set forth in greater detail in the following description wherein reference is made to the drawings in which: ИНЖИР. 1 представляет собой вид в перспективе динамометрического ключа по настоящему изобретению; FIG. 1 is a perspective view of a torque wrench embodying the present invention; ИНЖИР. 2 представляет собой вид сверху ключа, показанного на фиг. 1, который более полно иллюстрирует взаимосвязь между гаечным ключом и сетью датчиков; FIG. 2 is a plan view of the wrench of FIG. 1 that more fully illustrates the relation between the wrench and the transducer network; ИНЖИР. 3 представляет собой схематическое изображение сети, определяемой электрическим соединением тензорезисторов по фиг. 2; а также, FIG. 3 is a schematic representation of the network defined by the electrical interconnection of the strain gages of FIG. 2; and, ИНЖИР. 4 представляет собой математическую модель системы гаечного ключа и преобразователя по фиг. 2, используемый для анализа работы настоящего изобретения. FIG. 4 is a mathematical model of the wrench and transducer system of FIG. 2 used to analyze the operation of the present invention. ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ КОНКРЕТНОГО ВАРИАНТА ВОПЛОЩЕНИЯ DETAILED DESCRIPTION OF THE SPECIFIC EMBODIMENT Настоящее изобретение проиллюстрировано на фиг. 1 в контексте динамометрического ключа. Следует понимать, что это только иллюстрация одного из многих применений данного изобретения. Изобретение не ограничивается применением в этом контексте. Скорее, он просто представлен как режим работы, в котором концепция изобретения может быть наиболее легко понята. The present invention is illustrated in FIG. 1 in the context of a torque wrench. It is to be understood that this is only illustrative of one of the many applications of this invention. The invention is not limited to application in this context. Rather, it is merely presented as the mode of operation in which the inventive concept may be most readily understood. Динамометрический ключ 10 показан на фиг. 1, чтобы принять общий вид торцевого ключа с головкой на 18 и рукояткой 20. К рукоятке 20 прикреплена сеть тензометрических преобразователей 12, которые определяют упругую деформацию рукоятки и преобразуют деформацию в соответствующие электрические сигналы. Выходной сигнал сети датчиков, в свою очередь, передается на средство отображения 14 по кабелю 16. The torque wrench 10 can be seen in FIG. 1 to take the general form of a socket wrench with a head 18 and a handle 20. Bonded to the handle 20 is a network of strain gage transducers 12 which detect elastic strain in the handle and translate the strains into corresponding electrical signals. The output of the transducer network is in turn transmitted to the display means 14 through cable 16. гаечный ключ THE WRENCH Как показано на фиг. 2, ключ 10 представляет собой цельный металлический корпус, предпочтительно из инструментальной стали, содержащий головку 18 и рукоятку 20. Головка приспособлена для зацепления с гнездом (не показано) для поворота резьбового элемента, имеющего многоугольную головку (не показано). На ручке 20 вблизи места присоединения головки 18 к ручке имеются две параллельные плоские поверхности 40 и 42, выточенные из ручки. Наличие поверхностей 40 и 42 в рукоятке 20 определяет множество резких ступеней 26 А, В, С и D, а также зону концентрации напряжения. As shown in FIG. 2 the wrench 10 is a metallic integral body, preferably of tool steel, comprising a head 18 and a handle 20. The head is adapted to engage a socket (not shown) for turning a threaded member having a polygonal head (not shown). On the handle 20, in proximity to the area in which the head 18 joins the handle, are two parallel planar surfaces 40 and 42 machined out of the handle. The provision of surfaces 40 and 42 in the handle 20 defines a plurality of abrupt steps 26 A, B, C and D, as well as a stress concentration area. В настоящем изобретении ключ 10 характеризуется двумя механическими параметрами: модулем упругости Е и модулем упругости Z. Модуль упругости представляет собой отношение приращения напряжения к приращению деформации и является неотъемлемым свойством металла от которым изготовлен ключ. Модуль упругости является мерой жесткости на изгиб в точках вдоль продольной оси рукоятки 20 ключа и определяется по формуле: Z = I/D, где I = момент инерции в точке вдоль продольной оси рукоятки. 20, а D = расстояние от нейтральной плоскости между поверхностями 40 и 42 до крайней нити поверхности 40 или 42. Значение этого последнего параметра станет более очевидным в дальнейшем обсуждении. In the present invention the wrench 10 is characterized by two mechanical parameters, the modulus of elasticity, E, and the section modulus Z. The modulus of elasticity is the ratio of the incremental stress to incremental strain and is an intrinsic property of the metal from which the wrench is fabricated. The section modulus is a measure of the bending stiffness at points along the longitudinal axis of the wrench handle 20, and is defined by: Z = I/D, where I = the moment of inertia at a point along the longitudinal axis of the handle 20, and D = the distance from the neutral plane between surfaces 40 and 42 to the extreme fiber of either surface 40 or 42. The significance of this latter parameter will be made more apparent further along in the discussion. СИСТЕМА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ THE TRANSDUCER SYSTEM Система преобразователя показана на фиг. 2, чтобы составить группу из четырех тензорезисторов 12 A, B, C и D, прикрепленных к противоположным поверхностям 40 и 42 рукоятки 20. Датчики 12А и В предпочтительно прикрепляются к поверхности 40, которая испытывает растягивающие напряжения при приложении усилия, создающего крутящий момент, к рукоятке 20. Датчики 12C и D действуют как датчики сжатия и прикреплены к поверхности 42, которая одновременно испытывает противоположную деформацию сжатия под одной и той же силой. The transducer system is shown in FIG. 2 to comprise a group of four strain gages 12 A, B, C and D bonded to opposing surfaces 40 and 42 on the handle 20. Gages 12A and B are preferably bonded to the surface 40 which experiences tensile strains upon the application of a torque producing force on handle 20. Gages 12C and D act as compression gages and are bonded to the surface 42 which simultaneously experiences opposing compression strain under the same force. Упругие деформации поверхностей 40 и 42 вызывают сопутствующие деформации в датчиках 12 A, B, C и D. Деформация в датчиках проявляется в виде линейно пропорционального изменения их электрических сопротивлений. Это явление позволяет использовать тензорезисторы 12А, В, С и D в качестве устройств, определяющих механическую деформацию и преобразовывающих ее в электрический сигнал. Каждый из датчиков 12 А, В, С и D характеризуется двумя параметрами; номинальное сопротивление манометра, R, и коэффициент манометра, GF. Оба эти значения предоставляются производителем. Номинальное сопротивление датчика, R, представляет собой сопротивление датчика, когда он находится в состоянии покоя. Измерительный коэффициент, GF, определяется как единичное изменение сопротивления на единицу изменения деформации или, как альтернатива, формулируется: GF = (. ДЕЛЬТА. Р/Р) / (. ДЕЛЬТА. л/л); куда . DELTA.R = добавочное сопротивление, вызванное деформацией, R = номинальное сопротивление манометра и . DELTA.L = дополнительная деформация, а L = номинальная расчетная длина. Чтобы получить единичную деформацию как прямую функцию приращения сопротивления, выражение для коэффициента манометра преобразуется так, чтобы получить: . Elastic strains in surfaces 40 and 42 cause concomitant strains in the gages 12 A, B, C and D. The strain in the gages is manifested as a linearly proportional change in their electrical resistances. This phenomonen allows the strain gages 12 A, B, C and D to be employed as devices that detect mechanical strain and translate it into an electrical signal. Each of the gages 12 A, B, C and D is characterized by two parameters; the nominal gage resistance, R, and the gage factor, GF. Both of these values are supplied by the manufacturer. The nominal gage resistance, R, is the resistance of the gage when it is in a quiescent state. The gage factor, GF, is defined as the unit change in resistance per unit change in strain, or, stated alternatively: GF = (. DELTA. R/R) / (. DELTA. L/L); where . DELTA.R = the incremental resistance caused by the strain, R = the nominal gage resistance, and . DELTA.L = the incremental strain, and L = the nominal gage length. To get the unit strain as a direct function of the incremental resistance, the expression for the gage factor is rearranged to yield: . ДЕЛЬТА. Л/Л = (. ДЕЛЬТА. Р/Р) / ГФ. Для наибольшего удобства конструкции тензодатчики 12А, В, С и D могут быть ограничены равными значениями параметров L и R. Благоприятные результаты были получены, когда тензорезисторы 12А и С имеют номинальное сопротивление 350 Ом с тензорезистором 4,5, а манометры 12В и D имеют номинальное сопротивление 350 Ом с тензорезистором 2,0. Тензорезисторы, подходящие для работы с настоящим изобретением, доступны от Dentronics, Inc., серия 1800. DELTA. L/L = (. DELTA. R/R) / GF. For greatest design convenience, strain gages 12 A, B, C and D may be constrained to have coequal values for the L and R parameters. Favorable results have been obtained where gages 12A and C have nominal resistances of 350 ohms with gage factors of 4.5, and gages 12 B and D have nominal resistances of 350 ohms with gage factors of 2.0. Strain gages suitable for operation with the present invention are available from Dentronics, Inc., 1800 Series. На фиг. 2 калибра 12А и С имеют центральную линию, обозначенную как L1; датчики 12B и D имеют центральную линию, обозначенную как L2. Расстояния от L1 и L2 до центральной линии L0, проходящей через ось вращения 0, показаны соответственно как D1 и D2. По причинам, которые станут более ясными и целенаправленными при обсуждении работы настоящего изобретения, тензорезисторы 12 A, B, C и D должны быть размещены на рукоятке 20 так, чтобы выполнялось следующее соотношение: (D1 @. ГФ 1)/(Z1)=(D2@. ГФ 2)/(Z2); где GF 1 — коэффициент толщины калибров 12 A и C, GF 2 — коэффициент толщины калибров 12 B и D, Z1 — момент сопротивления в сечении, определяемом линией L1, а Z2 — момент сопротивления в сечении, определяемом по линии L2. In FIG. 2 gages 12A and C have a center line shown as L1; gages 12B and D have a center line shown as L2. The distances from L1 and L2 to the center line L0 passing through the axis of rotation, 0, are respectively shown as D1 and D2. For reasons that will be made more clear and purposeful in the discussion describing the operation of the subject invention, strain gages 12 A, B, C and D are constrained to be spaced on the handle 20 such that the following relationship is satisfied: (D1 @. GF 1) / (Z1) = (D2 @. GF 2) / (Z2); where GF 1 is the gage factor of gages 12 A and C, GF 2 is the gage factor of gages 12 B and D, Z1 is the section modulus at the section defined by line L1, and Z2 is the section modulus at the section defined by line L2. Три переменные, модуль сечения, чувствительность датчика и расстояние между датчиками, могут быть изменены в соответствии с проектными соображениями до тех пор, пока выполняется предыдущее соотношение. The three variables, section moduli, gage sensitivity and gage spacing may all be modified to suit design considerations, so long as the preceding relationship remains satisfied. МОСТ УИТСТОУНА THE WHEATSTONE BRIDGE Чтобы получить точное определение изменения сопротивления тензорезисторов 12 A, B, C и D в результате деформации рукоятки ключа 20, тензорезисторы соединяют электрически, образуя мост Уитстона, показанный в целом под номером 48 на рис. ИНЖИР. 3. Мост 48 определяется четырьмя выводами A, B, C и D. Ответвление A-B содержит тензорезистор 12C; ветвь B-D включает калибр 12А; ветвь А-С включает датчик 12D; и ветвь C-D включает датчик 12B. Электродвижущая сила V, номинально 10 вольт постоянного тока, прикладывается к клеммам A-D, и соответствующий выходной сигнал S получается путем измерения разности потенциалов между клеммами B и C. To get an accurate determination of the change in the resistance of the strain gages 12 A, B, C, and D resulting from the strain in the wrench handle 20, the gages are connected electrically to form a Wheatstone bridge, shown generally at 48 in FIG. 3. The bridge 48 is defined by four terminals A, B, C and D. Branch A-B comprises strain gage 12C; branch B-D comprises gage 12A; branch A-C comprises gage 12D; and branch C-D comprises gage 12B. An electromotive force, V, nominally 10 volts DC, is impressed across terminals A-D and the corresponding output, S, is taken by measuring the potential difference between terminals B and C. На практике часто желательно добавить фиктивные резисторы с относительно небольшим значением сопротивления последовательно с одним или несколькими тензорезисторами в плечах моста, чтобы изменить их тензодатчики для компенсации допусков в физических компонентах мостовой сети. In practice it is often times desirable to add dummy resistors of relatively small resistance value in series with one or more strain gages in the bridge arms to modify their gage factors in compensation for tolerances in the physical components of the bridge network. Когда к рукоятке 20 гаечного ключа не приложена активирующая или реактивная сила, мост 48 находится в равновесии. Алгебраически говоря, это R12A = (R12C /R12D) @. Р12Б ; где R — номинальное значение сопротивления тензорезистора, обозначенное нижними индексами. When no actuating or reactive force is applied to the wrench handle 20 the bridge 48 is in balance. Stated algebraically, that is R12A = (R12C /R12D) @. R12B ; where R denotes the nominal resistance value of the strain gage identified by the subscripts. Когда к рукоятке ключа 20 прикладывается сила, создающая крутящий момент, калибры подвергаются упругому напряжению. Деформации в датчиках 12А и 12С равны и противоположны, как и деформации в датчиках 12В и 12D. Если манометры 12А и С должны иметь равные коэффициенты манометра GF1, то изменения значений сопротивления в манометрах 12А и 12С будут одинаковыми и противоположными. Аналогичным образом принуждая датчики 12В и 12D иметь равные коэффициенты датчика GF2, их изменения в значениях сопротивления также будут равными и противоположными. Изменения значений сопротивления, соответствующие деформациям, могут быть определены из определения коэффициента тензодатчика, GF = (. ДЕЛЬТА. Р/Р) / (. ДЕЛЬТА. л/л). Преобразование этого выражения дает: . ДЕЛЬТА.R = GF (. ДЕЛЬТА. Л/Л) (П). Но, как указывалось ранее, все тензорезисторы 12 А, В, С и D имеют известные заранее заданные значения для L и R. Следовательно, добавочное сопротивление в основном является функцией произведения коэффициента тензорезистора и добавочной деформации. When a torque producing force is applied to the wrench handle 20 the gages are caused to experience elastic strain. The strains in gages 12A and 12C are equal and opposite, as are the strains in gages 12B and 12D. If gages 12A and C are constrained to have equal gage factors, GF1, then the changes in resistance values in gages 12A and 12C will be equal and opposite. By similarly constraining gages 12B and 12D to have equal gage factors, GF2, their changes in resistance values will likewise be equal and opposite. The changes in resistance values corresponding to the strains can be determined from the definition of the gage factor, GF = (. DELTA. R/R) / (. DELTA. L/L). Rearranging this expression yields: . DELTA.R = GF (. DELTA. L/L) (R). But as indicated earlier, strain gages 12 A, B, C and D all have known, predetermined values for L and R. Hence, the incremental resistance is principally a function of the product of the gage factor and incremental strain. Выход моста S определяется как разность напряжений между клеммами B и C. Для определения напряжений на клеммах B и C применяется обычная теория цепей. Напряжение на клемме B связано с постепенным изменением сопротивления. DELTA.R1 в манометрах 12 A и C находится как: ##EQU1## Напряжение на клемме C, связанное с инкрементальным изменением сопротивления. DELTA.R2 в датчиках 12 B и D определяется как: Выходной сигнал S определяется как: S = VB - VC = (V/2 @. Р) [(Р + . ДЕЛЬТА.R1) - (R + . ДЕЛЬТА.R2)] = (V/2@. Р) (. ДЕЛЬТА.R1 - . ДЕЛЬТА.R2). The bridge output, S, is defined as the voltage difference between terminals B and C. To determine the voltages at terminals B and C conventional circuit theory is applied. The voltage at terminal B associated with an incremental resistance change . DELTA.R1 in gages 12 A and C is found as: ##EQU1## The voltage at terminal C associated with an incremental resistance change . DELTA.R2 in gages 12 B and D is found as: The output signal, S, is defined as:S = VB - VC = (V/2 @. R) [(R + . DELTA.R1) - (R + . DELTA.R2)] = (V/2@. R) (. DELTA.R1 - . DELTA.R2). Но поскольку R, L и V являются известными величинами, выражение можно упростить до: Sα (ГФ1 @. . ДЕЛЬТА.L1) - (GF2@. . ДЕЛЬТА.L2). Формально говоря, выходное напряжение прямо пропорционально разности произведений коэффициента тензодатчика и напряжения в двух соответствующих точках измерения на рукоятке ключа 20. But since R, L and V are all known quantities, the expression may be simplified to: S.alpha. (GF1 @. . DELTA.L1) - (GF2 @. . DELTA.L2). Stated gramatically, the output voltage is directly proportional to the difference of the products of the gage factor and strain at the two respective sensing points on the wrench handle 20. ДИСПЛЕЙ THE DISPLAY Выход моста S является соответствующим входом для средства 14 отображения. Дисплей показан на фиг. 1, как выносной модульный блок, который получает входное напряжение по кабелю 16 и представляет соответствующее цифровое считывание. Эта рабочая компоновка позволяет пользователю настоящего изобретения иметь прямой и беспрепятственный обзор величины прикладываемого крутящего момента, независимо от ориентации ключа 10. Модуль дисплея, пригодный для работы в этом приложении, изготовлен компанией GSE, Inc., модель 228D. The bridge output, S, is the corresponding input for the display means 14. The display is shown in FIG. 1 to be a remote modular unit that receives an input voltage through cable 16 and presents a corresponding digital read-out. This working arrangement allows the user of the present invention to have a direct and unimpaired view of the amount of torque being applied, independent of the orientation of the wrench 10. A display module suitable for operation in this application is manufactured by GSE, Inc., Model 228D. ЭКСПЛУАТАЦИЯ OPERATION Работу настоящего изобретения можно лучше всего понять, обратившись к математической модели, показанной на фиг. 4. The operation of the present invention may be best understood by reference to the mathematical model of FIG. 4. Когда к рукоятке ключа приложена создающая крутящий момент сила F, представленная здесь линией 20, создается крутящий момент T вокруг оси вращения O. Если предположить, что сила F перпендикулярна рукоятке 20, крутящий момент T определяется соотношением: T = FX, где X = расстояние от оси вращения до точки приложения силы. Аналогичным образом сила F также создает момент во всех точках между осью вращения и точкой приложения силы. Момент в сечении рукоятки 20, определяемом осевой линией L1 датчиков 12А и 12С, обозначается М1 и определяется из соотношения: М1 = F@. (Х - Д1). Момент в сечении рукоятки 20, определяемом осевой линией L2 калибров 12В и 12D, обозначается М2 и определяется из соотношения: М2 = F@. (XD2). As a torque producing force, F, is applied to the wrench handle, represented here as line 20, a torque, T, is created about the axis of rotation, O. Assuming that the force F is normal to the handle 20, the torque T is determined by the relationship: T = FX, were X = the distance from the axis of rotation to the point of force application. In a similar manner, the force F also produces a moment at all points between the axis of rotation and the point of force application. The moment at the section of the handle 20 defined by the centerline L1 of gages 12A and 12C is designated M1, and is determined from the relationship: M1 = F @. (X - D1). The moment at the section of the handle 20 defined by the centerline L2 of gages 12B and 12D is designated M2, and is determined from the relationship: M2 = F @. (X-D2). Наличие моментов М1 и М2 создает упругую деформацию рукоятки ключа в точках, в которых измеряются моменты. Деформация связана с моментом через модуль сечения Z, т. е. вышеупомянутый параметр, который является мерой изгибной жесткости сечения на рукоятке ключа, и модуль упругости E. Выражение, показывающее эту связь, равно . ДЕЛЬТА.L = M/(Z@. Е) где. DELTA.L — это штамм. Таким образом, деформация в сечении, определяемом осевой линией L1, равна: . ДЕЛЬТА.L1 = M1/(Z1@. E), а деформация в сечении, определяемом осевой линией L2, равна: . ДЕЛЬТА.L2 - M2/(Z2@. Е). The existence of moments M1 and M2 creates an elastic strain in the wrench handle at the points at which the moments are measured. Strain is related to the moment through the section modulus, Z, i.e., the aforementioned parameter that is a measure of the bending stiffness of a section on the wrench handle, and the modulus of elasticity, E. The expression showing this relationship is . DELTA.L = M/(Z@. E) where . DELTA.L is the strain. Therefore, the strain at the section defined by centerline L1 is: . DELTA.L1 = M1/(Z1@. E), and the strain at the section defined by centerline L2 is: . DELTA.L2 - M2/(Z2 @. E). В соответствии с предшествующим обсуждением выходного напряжения S моста 48 Уитстона на фиг. 3, было определено, что S было пропорционально разности произведений коэффициента калибровки и деформации в двух соответствующих точках измерения, определяемых линиями L1 и L2. Это может быть сформулировано математически как: S.alpha. (ГФ1 @. . ДЕЛЬТА.L1) - (GF2@. . ДЕЛЬТА.L2). Замена в выражениях для возрастающей деформации дает: S.alpha. (ГФ1@. М1/Z1@. Е) - (ГФ2@. М2/Z2@. Е) In accordance with the earlier discussion relating to the output voltage, S, of the Wheatstone bridge 48 of FIG. 3, it was determined that S was proportional to the difference of the products of the gage factor and strain at the two respective sensing points defined by lines L1 and L2. This may be stated mathematically as: S.alpha. (GF1 @. . DELTA.L1) - (GF2 @. . DELTA.L2). Substituting in the expressions for the incremental strain yields:S.alpha. (GF1 @. M1 / Z1 @. E) - (GF2 @. M2 / Z2 @. E) замена в выражениях для M1 и M2 дает: S.alpha. (ГФ1@. F(X - D1)/Z1@. Е) - (ГФ2@. F(X - D2)/Z2@. Е) substituting in the expressions for M1 and M2 yields:S.alpha. (GF1 @. F (X - D1) / Z1 @. E) - (GF2 @. F(X - D2) / Z2 @. E) умножение факторов дает: S.alpha. (ГФ1@. Ф@. х/Z1@. Е) - (ГФ1@. Ф@. Д1/З1@. Е) - (ГФ2@. Ф@. х/Z2@. Е) + (ГФ2@. Д2/З2@. Е) multiplying out the factors yields:S.alpha. (GF1 @. F @. x / Z1 @. E) - (GF1 @. F @. D1 / Z1 @. E) - (GF2 @. F @. x / Z2 @. E) + (GF2 @. D2 / Z2 @. E) замена T = F@. X, и перегруппировка дает: S.alpha. (Т/Э) (GF1/Z1 - GF2/Z2) + (Т/Э@. Х) (ГФ2@. D2/Z2 - ГФ1@. Д1/З1) substitution of T = F @. X, and rearranging yields:S.alpha. (T/E) (GF1 / Z1 - GF2 / Z2) + (T/E @. X) (GF2 @. D2 / Z2 - GF1 @. D1 / Z1) но, как указывалось ранее, расстояние между тензорезисторами на рукоятке ограничено таким образом, что: (GF2 @. D2/Z2) = (GF1@. Д1/З1). but, as stated earlier, the spacing of the strain gages on the handle has been constrained such that:(GF2 @. D2/Z2) = (GF1 @. D1/Z1). следовательно, выражение сводится к: S.alpha. (Т/Э) (GF1/Z1 - GF2/Z2) therefore, the expression reduces to:S.alpha. (T/E) (GF1/Z1 - GF2/Z2) однако GF1, GF2, Z1, Z2 и E являются известными константами. Таким образом, это выражение может быть записано наиболее просто как: S .alpha. Т. however, GF1, GF2, Z1, Z2 and E are all known constants. Thus, the expression may be put most simply as: S .alpha. T. В результате выходной сигнал сети датчиков прямо пропорционален крутящему моменту, приложенному к оси вращения, независимо от точки приложения силы, пока она находится за пределами линии L2 на фиг. 4. Таким образом, выходной сигнал S моста 48 может подаваться непосредственно на средство 14 отображения. Нет необходимости в промежуточных вычислительных операциях. The result is that the output signal of the transducer network is directly proportional to the torque applied to the axis of rotation, without regard for the point of force application, so long as it is outboard of line L2 of FIG. 4. Thus, the output S of bridge 48 may be supplied directly to the display means 14. There is no need for intervening computational operations. РЕЗЮМЕ SUMMARY В предшествующем обсуждении иллюстративного варианта осуществления концепция изобретения была применена к динамометрическому ключу. Это приложение показало, как сеть тензометрических преобразователей, расположенных в соответствии с заданными механическими свойствами ключа, может быть электрически соединена для формирования мостовой схемы, выходной сигнал которой прямо пропорционален крутящему моменту, приложенному к вращающейся , независимо от точки приложения силы на рукоятке. In the preceding discussion of the illustrative embodiment, the inventive concept has been applied to a torque wrench. This application has shown how a network of strain gage transducers that are spaced in accordance with predetermined mechanical properties of the wrench, can be joined electrically to form a bridge circuit that has an output directly proportional to the torque applied to a rotational workpiece and, moverover, independent of the point of force application on the handle. Представление изобретения в контексте динамометрического ключа не следует считать ограничивающим. Изобретение также можно использовать в контексте пассивного устройства измерения крутящего момента. В таком применении устройство способно вращаться вместе с заготовкой аналогично гаечному ключу, но в отличие от гаечного ключа сила, создающая крутящий момент, прикладывается не к плечу рычага, а скорее через отдельные средства. Поскольку устройство вращается вместе с заготовкой, плечо рычага сталкивается с нормальной силой и реагирует на нее, например, подпружиненный упор. Противоположная нормальная сила, действующая на расстоянии от головы, вызвала бы наличие моментов вдоль плеча рычага. Измерение деформации способом, подобным динамометрическому ключу, позволит установить крутящий момент, существующий на оси вращения головки преобразователя. Опять же, преобразователь будет работать независимо от точки, в которой нормальная сила действует на плечо рычага. The presentation of the invention in the context of a torque wrench should not be deemed limiting. The invention may also perform in the context of passive torque measuring device. In such an application, the device is disposed to rotate in cooperation with the workpiece in a manner similar to the wrench, but in contrast to the wrench, the torque producing force is not applied to the lever arm, but rather through separate means. As the device rotates in cooperation with the workpiece, the lever arm will be caused to encounter and react against a normal force, such as spring loaded stop. The opposing normal force, acting at a distance from the head would cause the existence of moments along the lever arm. Measurement of strain in a manner similar to the torque wrench would allow the torque existing at the axis of rotation of the transducer head to be ascertainable. Again, the transducer will operate independent of the point at which the normal force acts against the lever arm. Изобретение обеспечивает значительный прогресс по сравнению с устройствами предшествующего уровня техники, поскольку в нем оптимально используется информация, относящаяся к физическим характеристикам конструкции, для создания устройства измерения крутящего момента, которое заметно проще, чем устройства предшествующего уровня техники, но при этом имеет функциональные возможности, равные более сложным устройствам. конструкции. The invention makes a significant advancement over prior art apparatus in that it makes optimal use information relating to the physical attributes of the structure to provide a torque measurement device that is markedly simpler than prior art designs, but yet has functional capabilities equal to the more complex designs.

Please, introduce the following text in the box below Correction Editorclose Original text: English Translation: Russian

Select words from original text Provide better translation for these words

Correct the proposed translation (optional)