[發明專利]一種小力值加載系統

在審

• 申請號: 201910759205.0
• 申請日: 2019-08-16
• 公開（公告）號: CN110426150A
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 屠淳;夏冰玉;李何良;范海艇;林杰俊
• 申請（專利權）人: 上海市質量監督檢驗技術研究院
• 主分類號: G01L25/00
• 分類號: G01L25/00
• 代理公司: 上海世圓知識產權代理有限公司 31320
• 代理人: 王佳妮;顧俊超

一種小力值加載系統，包括：從上至下依次連接的標準力臂、上薄鋼帶、鋼帶固定座、下薄鋼帶、支力反架、力值掛架；力值掛架包括鈦合金管和砝碼定位盤，多根鈦合金管沿豎向依次連接且每個連接處固定一砝碼定位盤；掛架限位機構設置于力值掛架的正下方；精密三維模組固定于底座上，砝碼立柱固定于精密三維模組的Y軸模組的滑塊上，多個砝碼支架固定于砝碼立柱上，多個砝碼支架之間的距離分別與力值掛架的多個砝碼定位盤之間的距離相對應。本發明利用精密三維模組的運動實現砝碼的加載，加載時利用掛架限位機構對力值掛架進行限位，加載后有鋼帶起到阻尼作用，最終實現力值的精確加載。本系統加載速度快，可靠性高，自動化程度高，易于操作。

技術領域

本發明屬于物理測量技術領域，特別涉及一種小力值加載系統。

背景技術

隨著我國工業的不斷發展，力傳感器的應用領域也越來越廣，保證力傳感器的量值準確性至關重要。而力值的計量是通過力標準裝置實現的，故力標準裝置的性能對力傳感器的作用非常重要。其中，靜重式力標準裝置是精度最高的一種，它的性能可靠與否直接決定著整個力值的計量水平。在很大程度上可以說，精密、可靠的力標準裝置對于我國的航天、航空、船舶、經濟、軍事等的發展具有積極重要的意義。

力值加載的方式對靜重式力標準裝置的性能起著重要的作用。傳統的加載方式分為兩種：一是移動式、固定籠式，它的工作過程為：抬升中心掛架機構——升起砝碼——移動籠上部的支撐機構水平旋轉——掛架機構與砝碼一起下降——將力值施加到被校力傳感器上，這種方式雖能完成不同力的加載，但結構比較復雜，操作效率較低，裝置的性價比不高。二是電動獨立加載砝碼的方式，它的工作原理：將砝碼置于托架系統上，通過電機驅動凸輪旋轉帶動托架系統做上下方向運動，這種形式需要的電機較多，電氣控制系統較為龐大，調試復雜，而利用精密三維模組加載的方式，原理巧妙，結構穩定可靠，可實現力值的精準加載，而加載系統只需三個電機，大大提高了調試效率與操作效率，降低了開發成本，提高了力標準裝置的性價比，具有較大的應用推廣價值。

發明內容

本發明針對上述問題，提供一種小力值加載系統。

本發明的目的可以通過下述技術方案來實現：一種小力值加載系統，包括標準力臂、上薄鋼帶、鋼帶固定座、下薄鋼帶、支力反架、力值掛架、掛架限位機構、十字萬向節、底座、精密三維模組、砝碼立柱、立柱定位座、砝碼支架；所述標準力臂、上薄鋼帶、鋼帶固定座、下薄鋼帶、支力反架、力值掛架沿豎直方向從上至下依次連接；所述標準力臂位置固定；所述支力反架的下端通過十字萬向節與力值掛架的上端連接；所述力值掛架包括多根不同長度的鈦合金管和多個砝碼定位盤，多根鈦合金管沿豎直方向依次連接設置，每相鄰2根鈦合金管的連接處固定一個砝碼定位盤；所述掛架限位機構設置于力值掛架的正下方且固定于底座上；所述精密三維模組固定于底座上，精密三維模組包括X軸模組、Y軸模組、Z軸模組，所述X軸模組固定于底座上，所述Z軸模組固定于X軸模組的滑塊上，所述Y軸模組固定于Z軸模組的滑塊上；所述砝碼立柱通過立柱定位座固定于精密三維模組的Y軸模組的滑塊上，多個所述砝碼支架從上至下依次固定于砝碼立柱上，多個砝碼支架之間的距離分別與力值掛架的多個砝碼定位盤之間的距離相對應。

進一步地，所述上薄鋼帶和下薄鋼帶的厚度為0.02mm，寬度為15mm，上薄鋼帶與下薄鋼帶成90°正交。

進一步地，所述鈦合金管的數量為11根，11根鈦合金管從上至下的長度分別為30mm、74mm、68mm、64mm、58mm、55mm、59mm、65mm、72mm、77mm、12mm，所述砝碼定位盤的數量為10個。

進一步地，所該精密三維模組的行程為300mm×300mm×300mm，分辨率為0.5μm，定位精度為2μm。

與現有技術相比，本發明的有益效果：利用精密三維模組的運動實現砝碼的加載，加載時利用掛架限位機構對力值掛架進行限位，加載后有90°正交布置的上薄鋼帶和下薄鋼帶對砝碼的加載起到阻尼作用，最終實現力值的精確加載，整個系統加載速度快，可靠性高，自動化程度高，易于操作，性價比高。