[發明專利]可調式測力儀標定加載臺的布局方法及裝置

有效

• 申請號: 201010100621.9
• 申請日: 2010-01-22
• 公開（公告）號: CN101750186A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 戴恒震;錢敏;張軍;康仁科;郭東明
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01L25/00
• 分類號: G01L25/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 關慧貞

技術領域

本發明屬于傳感測控技術領域，特別涉及測力儀的布局和標定檢測。

背景技術

工程中應用的測力儀可以把力或力矩載荷轉換為相應的電信號從而便 于測量出載荷的大小和分布規律。測力儀按其測量原理可分為壓電式，電 阻應變式，壓阻式，壓磁式，電容式等；按測量方向個數又有單向和多向 之分，廣泛應用于機械、材料、航空、航天、測試技術等領域。在測力儀 的研制中需要專用的加載和標定設備。它應有足夠的剛度、精度，合適的 加載工作范圍，可靠的自鎖性和簡便的操作性。

根據發表在《現代機械》2003(6)：45-46上的“一種多功能測力儀 加載器”，以及專利“三向力傳感器標定裝置”(公開號CN101109670，公 開日期2008年01月23日)的介紹情況看，所設計的加載器或標定裝置都 是采取固定加載點的結構，即設計X，Y，Z三向加載器作用點要正交成固定 一點，在實際使用中受到多種限制，也不便加載力矩載荷，這是因為在多 種機床切削力測力儀中，除了車削測力儀的力作用點固定外，銑削、鉆削 和磨削等切削力測力儀都具有切削力作用點位置移動的特點，使用中要求 其測力儀針對相同方向上的非定點的相同載荷所測量的值也應相同。要想 在固定加載點結構的加載裝置上實現非定點標定，只有頻繁移動被標定測 力儀的位置，這勢必會帶來多次安裝誤差和操作不便，降低標定精度。此 外在固定加載點結構的加載裝置上進行力矩加載比較困難，需要復雜的附 加裝置；在目前設計的加載器中螺旋增力機構都采用加載螺桿與單一加載 螺母滑動配合形式，若兩者之一的螺紋磨損都將造成軸向配合間隙過大， 勢必影響加載精度。

發明內容

本發明要解決的技術難題是克服現有技術的缺陷，發明了可調式測力 儀標定加載臺布局方法及裝置，它不但能進行多種測力儀的非定點三向力 的加載標定，還可進行三向力矩的加載標定，而且可保證標定精度。

本發明采用的技術方案是：可調式測力儀加載臺的布局和標定方法， 其特征在于：在工作臺2上沿X和Y兩個方向布置的四個水平加載器13采用兩 兩相對、相鄰垂直的布局，每個加載器都可左右和上下連續調整，其中導 向鍵39保證支架42可以相對底板40滑動從而使水平加載器左右可調，調整 時先松開螺栓41，再調整加載器左右位置，之后用螺栓41固定；支架與水 平導向套37之間也有上下滑動副，調整高低位置時可先松開螺栓27，搖動 小手輪31帶動螺桿30旋轉調節加載器水平導向套37等螺旋增力組件到所需 高度，再擰緊螺母27固定位置，以得到準確的水平加載位置。在工作臺上 加工了多組安裝孔，以便在水平加載器前后方向調整位置。沿Z向布置的鉛 垂加載器9也可沿橫架6上的滑道11水平連續調整，調整時需要先松開壓塊 24上的螺栓，通過搖動橫架一側絲杠的手柄10可把鉛垂加載器調整到合適 的加載位置，調整后再擰緊壓塊24上的螺栓使鉛垂加載器9與橫架固定成一 體，便于加載鉛垂力。鉛垂加載器9高低位置由橫架6的高度決定，橫架6可 利用提升機構5的鋼絲繩提拉沿支撐螺柱3上下調整，再用支撐螺柱3上的四 個螺母4鎖定橫架位置，以使鉛垂加載器得到合適的加載高度。由任意相鄰 兩個水平加載器及一個鉛垂加載器可方便形成非定點XYZ三向交于一點的 正交力組；對于體積更大的待標定測力儀，還可以拆除橫架一端相鄰的兩 個水平加載器，將鉛垂加載器9沿橫架6調整到遠離兩個剩下的水平加載器 的另一端處，將兩個水平加載器向工作臺面外側方向調整，由這三個加載 器也可以形成非定點XYZ三向交于一點的正交力組，滿足大尺寸測力儀的三 向力的標定要求。適當調整水平加載器的位置還可以形成三向力矩載荷， 其中兩相對水平加載器適當左右錯開后可產生繞Z軸的力矩載荷，X方向的 兩相對的水平加載器適當上下錯開調整后可形成繞Y軸的力矩載荷，Y方向 的兩相對的水平加載器適當上下錯開調整后可形成繞X軸的力矩載荷。通過 搖動大手輪7或手輪35，經減速器減速后使鉛垂或水平加載螺桿旋轉驅動滑 動推套緩慢伸出實現增力作用，滑動螺旋副的自鎖作用可保持住加載載荷， 在滑動螺旋增力機構中靠近加載螺母都設計了調節螺母組件，調節螺母在 壓縮彈簧的作用下，可以消除滑動螺旋副軸向配合回程間隙，可以提高標 定精度。在各加載器滑動推套上安裝適當的標準測力計組件12后，在基座 15上安裝待標定測力儀14及加載附件，調整好加載位置，通過記錄和分析 標準測力計組件12的讀數及待標定測力儀的輸出數值就可進行非定點三向 力及力矩的加載標定。