CN101706344A - 独立加码的力标准机及独立加码的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种独立加码的力标准机及独立加码的方法，属于质量标准及计量技术领域。它包括主体机架、砝码吊挂，主体机架中设有按层纵向排列的9个砝码和9组运动机构，每组运动机构包括两对支撑转角、一对托架、一对伺服电机、一对减速器、一对蜗轮副；每个伺服电机依次与各自的减速器、蜗轮副和托架连接，每个托架上设有一对力传感器，每对托架上放置一个砝码。独立加码方法为，每个伺服电机通过各自的减速器、蜗轮副，带动托架及上面放置的砝码做升降运动。本发明砝码加卸快速、平稳，实现最大限度的负荷级数，扩大被检测传感器的使用量程范围，控制方法和过程简单，并且节能效果明显。

Description

独立加码的力标准机及独立加码的方法

所属技术领域

本发明涉及一种力值或质量计量的标准装置，尤其是力标准机及加力(砝码)方法，属于质量标准及计量技术领域。

背景技术

目前，现有的力标准机一种不交换砝码的加载方式，是通过一升降平台，将一组(或两组)重叠放置的砝码(一般以10个等质量砝码为10个力级一组)，一级一级地加到力标准机负荷机架的吊挂上；该方式能够实现一组砝码一个量程(或两组砝码两个量程)以10个力级等间隔、等速率的逐级加载。现有的力标准机另一种交换砝码的加载方式，是利用按单个1、2、5和数个10的倍数关系配置一组砝码，采用交换砝码的方式，将其组合成为所需的满足多个量程加载的力级，按照施加递增力级“先卸后加”、递减力级“先加后卸”砝码逆程交换的方法，在一台力标准机上，实现不同量程以不同的力值间隔加载。但是，现有的所有力标准机加载方式，都不能在一台力标准机的全量程范围内，实现不同量程以不同的力值间隔及速度加载，并且每个量程均以10个力级等间隔、等速率加载，在施加需要交换砝码的力级的过程中不产生“逆负荷现象”。

发明内容

为了克服现有的力标准机在全量程范围内存在交换砝码时产生逆负荷过大的问题，本发明提供一种抑制砝码逆程交换的独立加码的力标准机及独立加码的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

独立加码的力标准机，包括主体机架、砝码吊挂，主体机架中设有按层纵向排列的9个砝码和9组运动机构，每组运动机构包括两对支撑转角、一对托架、一对伺服电机、一对减速器、一对蜗轮副；每个伺服电机依次与各自的减速器、蜗轮副和托架连接，每个托架上设有一对力传感器，每对托架上放置一个砝码。

独立加码的力标准机的独立加码方法，每个伺服电机通过各自的减速器、蜗轮副，带动托架及上面放置的砝码做升降运动：

加载其中的一个砝码时，该层的一对伺服电机驱动一对托架向下运动，托架上放置的砝码随之下降，直到砝码与砝码吊挂的托盘11接触，并被托住，随后托架继续向下运动直至最底端位置；

卸载其中的一个砝码时，该层的一对伺服电机驱动一对托架向上运动，托架上放置的砝码随之上升，直到托架与放置在砝码吊挂托盘11上的砝码接触，并把砝码托起，随后托架带动砝码继续向上运动直至最顶端位置。

本发明的有益效果是，砝码加卸快速、平稳，实现最大限度的负荷级数，扩大被检测传感器的使用量程范围，砝码交换时的负荷波动性不超过±1％；控制方法和过程简单，并且节能效果明显。

附图说明

图1是本发明总体结构示意图；

图2是本发明运动机构及砝码结构图；

图3是图2的俯视图；

图4是本发明托架与运动机构连接结构图；

图5是吊挂和托盘联接图

图6吊挂结构图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

独立加码的力标准机，包括主体机架1、砝码吊挂2，主体机架1中设有按层纵向排列的9个砝码3和9组运动机构，每组运动机构包括两对支撑转角4、一对托架5、一对伺服电机6、一对减速器7、一对蜗轮副8；每个伺服电机6依次与各自的减速器7、蜗轮副8和托架5连接，每个托架5上设有一对力传感器10，每对托架5上放置一个砝码3。如图1-4。

9个砝码3的质量按1、1、2、5、10、20、20、20、20的倍数组合；砝码吊挂2的质量为1倍数砝码的2倍。

托架5为滚珠丝杆托架。

以100kN力标准机作为本发明的实施方式，9个静重砝码为1kN×2、2kN×1、5kN×1、10kN×1、20kN×4，砝码吊挂为2kN，按照不同量程段，以不同的力值间隔和速度加载的“独立加码”方法设计控制系统软件，通过主控微机管理控制砝码的组合、加、卸载与交换。

独立加码的力标准机的独立加码方法，每个伺服电机6通过各自的减速器7、蜗轮副8，带动托架5及上面放置的砝码3做升降运动：

加载其中的一个砝码3时，该层的一对伺服电机6驱动一对托架5向下运动，托架5上放置的砝码3随之下降，直到砝码3与吊挂2的托盘11接触，并被托住，随后托架5继续向下运动直至最底端位置；

卸载其中的一个砝码3时，该层的一对伺服电机6驱动一对托架5向上运动，托架5上放置的砝码3随之上升，直到托架5与放置在吊挂2托盘11上的砝码3接触，并把砝码3托起，随后托架5带动砝码3继续向上运动直至最顶端位置。

该方法是通过一组单独的运动机构(一对伺服电机6、减速器7、蜗轮副8)驱动一对托架5，执行一个砝码的独立加、卸动作，可以使机器上的一组(多个)砝码以最小单位任意组合，由单独一个或者多个砝码组合成为一个力级，对被检传感器施加作用力。由于砝码3、托架5独立动作，加、卸砝码时的运行方向、速度和位移都可以实施控制，因此可以最大限度地满足各种被检传感器对不同负荷特性试验(加荷方式、负荷级数、加荷速度等)的要求。

该方法可在一台力标准机上实现不同量程段以不同的力值间隔及速度加载，同时实现每个量程均以10个力级等间隔、等速率加载.由于力标准机的每一个砝码在加卸时的运行方向、速度和位移都可以单独实施控制，因此在施加需要交换砝码的力级时，根据力值大小在一规定的速度下，完成被加砝码下降到吊挂与被卸砝码离开吊挂的交换过程，不产生影响力传感器试验的“逆向负荷”；通过在交换过程中对力的平衡控制，达到克服或减小“逆负荷现象”的目的.

由于砝码可以独立动作，无需首先从放置砝码的机架支撑转角上提升起砝码，转开支撑转角，然后再将砝码降落到负荷机架的吊挂上，省去了从放置砝码的支撑转角上提升砝码、移开支撑转角的过程。

由带减速器7的伺服电机6通过蜗轮副8直接驱动滚珠丝杆托架5升降，托架5上放置砝码3。当托架5上升或下降时，砝码3随之上升或下降，实现砝码往吊挂上的加、卸动作。这种方式是利用托架5上安装的力传感器10对伺服电机6的运转实施闭环控制来实现砝码加、卸动作的控制，控制方法和过程简单，加、卸砝码时间短，而且对“逆向负荷”控制准确。

初始状态时，由机构使托架5连同砝码处于最上部，两侧的托架5把砝码3支撑住，吊挂则处于自由状态，其上的托盘11与砝码3之间有一初始距离h。

加砝码时，伺服电机6驱动托架5向下运动，托架5上放置的砝码3随之下降，直到砝码3与吊挂上的托盘11接触并被托住。随后托架继续向下运动直至最底端位置。托架的这一空行程理论值为，托架的最大升降距离H的一半，加上托盘11与砝码之间的初始距离h，托架的这一空行程越大，越有利于防止吊挂与砝码之间和砝码与砝码之间产生触碰现象。因被检传感器及负荷机架吊挂受力变形，使两块砝码之间以及吊挂托盘11与砝码之间的初始距离h减小，因而该空行程值减小，所以该空行程的最小值不应小于上述变形值。

卸砝码时，伺服电机6驱动托架5向上运动，直到托架5与放置在吊挂上的砝码2接触并把砝码托起。随后托架带动砝码3继续向上运动直至最顶端位置。托架5从吊挂上托起砝码之前的这一行程理论值与上述加砝码过程中托架脱离砝码向下运动的空行程相同。

该方法通过适当的控制，可实现砝码快速、平稳加卸；通过不同质量的砝码自由组合，实现最大限度的负荷级数，扩大被检测传感器的使用量程范围。由于电机驱动有利于实现砝码分层独立加、卸的数字化控制，加之每一层砝码的驱动具有相同的结构，对驱动功率要求降低，具有突出的节能效果。

Claims (4)

1.一种独立加码的力标准机，包括主体机架(1)、砝码吊挂(2)，其特征在于，主体机架(1)中设有按层纵向排列的9个砝码(3)和9组运动机构，每组运动机构包括两对支撑转角(4)、一对托架(5)、一对伺服电机(6)、一对减速器(7)、一对蜗轮副(8)；每个伺服电机(6)依次与各自的减速器(7)、蜗轮副(8)和托架(5)连接，每个托架(5)上设有一对力传感器(10)，每对托架(5)上放置一个砝码(3)。

2.根据权利要求1所述的独立加码的力标准机，其特征在于，所述的9个砝码(3)的质量按1、1、2、5、10、20、20、20、20的倍数组合；砝码吊挂(2)的质量为1倍数砝码的2倍。

3.根据权利要求1所述的独立加码的力标准机，其特征在于，所述的托架(5)为滚珠丝杆托架。

4.一种独立加码的力标准机的独立加码方法，其特征在于，每个伺服电机(6)通过各自的减速器(7)、蜗轮副(8)，带动托架(5)及上面放置的砝码(3)做升降运动：

加载其中的一个砝码(3)时，该层的一对伺服电机(6)驱动一对托架(5)向下运动，托架(5)上放置的砝码(3)随之下降，直到砝码(3)与砝码吊挂(2)的托盘(11)接触，并被托住，随后托架(5)继续向下运动直至最底端位置；

卸载其中的一个砝码(3)时，该层的一对伺服电机(6)驱动一对托架(5)向上运动，托架(5)上放置的砝码(3)随之上升，直到托架(5)与放置在砝码吊挂(2)托盘(11)上的砝码(3)接触，并把砝码(3)托起，随后托架(5)带动砝码(3)继续向上运动直至最顶端位置。

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