CN103884367A - 分立中心吊挂静重式加载装置 - Google Patents

Abstract

分立中心吊挂静重式加载装置，由若干块重力砝码按照一定规则沿轴线同轴串联叠置组合，构成施加重力的砝码组。砝码组中的任意两块砝码之间通过一个纺锤形托盘连接，起到导向定位和承载的作用。砝码组的重力通过反向架作用到被加载物体上。砝码的加卸动作和运动是通过电动机驱动，经传动机构带动一个动横梁移动实现的，并由编码器记录角位移的方法计量砝码的移动位置。其高精度、高效率，结构简单、易于工作，自动控制程度高、低成本。

Description

分立中心吊挂静重式加载装置

技术领域

本发明涉及仪器仪表技术领域，尤其涉及一种试验机技术中的力标准机。

背景技术

高精度加载技术方法在国民经济建设的各个领域广泛应用。其中以砝码重力做为力源的静重式加载技术以精度高而格外受到重视。已有的静重式加载装置在结构、控制等方面大有值得改进之处。

发明内容

本发明为解决现有技术的不足，提供了一种高精度、高效率，结构简单、易于工作自动控制的低成本加载装置的技术方案。

本发明所要解决的主要技术目的在于使砝码组内各个重力砝码自动完成导向定心，使砝码均为同轴设置，提高加载精度，并通过设置纺锤形托盘，利用纺锤形托盘使相邻重力砝码相互吊挂同轴连接，关键在于利用纺锤形托盘的上下锥形体的结构特性，可精确算出伺服电动机需要的角位移，从而实现每个重力砝码的精确加载，例如：施加每块砝码所需要的动横梁移动距离由纺锤形托盘和砝码的结构设计确定为定值，动横梁的移动距离大小通过伺服电动机自带的编码器检测和计量角位移实现。设丝杠导程为S，传动系统的传动比为i，电动机角位移为Θ，则动横梁的移动距离大小H为：

又若设施加一块砝码的固定距离为h，则需要的电动机角位移θ为：

改变单位时间角位移的大小可以改变施加砝码需要的时间t。

其具体技术方案为：分立中心吊挂静重式加载装置，包括机架、设置于机架上方的反向架、砝码加卸装置以及可上下运动的动横梁，反向架包括左右导杆以及上横梁，其特征在于所述机架内设置有若干块重力砝码同轴堆叠成的砝码组，所述每个重力砝码中心分别开设有一大一小两个相互贯通的圆孔，所述圆孔内均设置有一纺锤形托盘，所述纺锤形托盘由两个带法兰的上下对称锥形体以及用于同轴连接上下锥形体的圆柱体组成，其长度大于小圆孔长度但小于小圆孔和大圆孔长度之和，所述上下锥形体最大外径与小圆孔孔径相等或构成可进行滑动的间隙配合，所述上下锥形体法兰直径均大于重力砝码的小圆孔孔径，上锥形体法兰外置于重力砝码上端，下锥形体法兰外置于小圆孔与大圆孔的连接面，上下相邻重力砝码间，下重力砝码内的纺锤形托盘的上锥形体法兰均与上重力砝码下端中心固定连接，所述反向架上的中心拉杆与砝码组最顶端重力砝码的纺锤形托盘的上锥形体法兰中心固定连接，所述砝码组堆叠于机架底端的托盘上。

作为优选，每个重力砝码内的纺锤形托盘均同轴设置。

作为优选，所述上下锥形体的锥度为60°~120°。

作为优选，所述动横梁上开设有与左右导杆对应的通孔，所述通孔直径大于导杆外径，两者不接触设置，加载物体置于动横梁上，所述动横梁与砝码加卸装置连接，控制动横梁上下运动。

作为优选，所述砝码加卸装置包括伺服电动机、与伺服电动机传动的同步带机构以及与同步带机构传动连接的丝杠螺母副，所述丝杠螺母副与动横梁连接。

作为优选，所述托盘连接砝码加卸装置，所述砝码加卸装置包括伺服电动机、与伺服电动机传动的同步带机构以及与同步带机构传动连接的丝杠螺母副，所述丝杠螺母副与托盘连接，控制托盘上下运动。

所述反向架带动砝码的移动距离和位置由伺服电动机自带的编码器检测和计量。

 

本发明的有益效果：本发明结构简单、砝码中心定位、串联叠置放置在托盘上，无需其他机构；利用电动机的自带编码器计量位移，无其它测量装置；易于自动控制 仅仅需要控制一个电动机的角位移即可以完成动作、位移、速度的控制需要；可靠性高、成本低，使得装置的造价大大降低；同时采用滚动摩擦副和同步带传动，无需日常维护，加之系统构件减少因而可靠性高。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图。

图2为实施例2的结构示意图。

图3为纺锤形托盘结构示意图。

图4为纺锤形托盘放置状态的示意图。

图5为纺锤形托盘吊挂状态的示意图。

具体实施方式

实施例1：分立中心吊挂静重式加载装置，包括机架001、设置于机架001上方的反向架002、砝码加卸装置003以及可上下运动的动横梁004，所述反向架002包括左右导杆021、上横梁022，所述动横梁004上开设有与左右导杆021对应的通孔，所述通孔直径大于导杆021外径，两者不接触设置，加载物体005置于动横梁004上，所述动横梁004与砝码加卸装置003连接，控制动横梁004上下运动，所述砝码加卸装置003包括伺服电动机031、与伺服电动机031传动的同步带机构032以及与同步带机构032传动连接的丝杠螺母副033，所述丝杠螺母副033与动横梁004连接。

所述机架001内设置有若干块重力砝码061同轴堆叠成的砝码组006，所述每个重力砝码061中心分别开设有一大一小两个相互贯通的圆孔（611、612），所述圆孔（611、612）内均设置有一纺锤形托盘007，所述纺锤形托盘007由两个带法兰的上下对称锥形体（071、072)以及用于同轴连接上下锥形体（071、072)的圆柱体073组成，其长度大于小圆孔612长度但小于小圆孔611和大圆孔612长度之和，所述上下锥形体（071、072)最大外径与小圆孔611孔径相等或构成可进行滑动的间隙配合，所述上下锥形体（071、072)法兰直径均大于重力砝码061的小圆孔612孔径，上锥形体071法兰外置于重力砝码061上端，下锥形体072法兰外置于小圆孔612与大圆孔611的连接面，上下相邻重力砝码(061a、061b)间，下重力砝码061b内的纺锤形托盘007的上锥形体071法兰均与上重力砝码061a下端中心固定连接，所述反向架002上的中心拉杆023与砝码组006最顶端重力砝码061的纺锤形托盘007的上锥形体071法兰中心固定连接，所述砝码组006堆叠于机架001底端的托盘008上。上下锥形体（071、072)长度均相等。每个重力砝码061内的纺锤形托盘007均同轴设置。所述上下锥形体（071、072)的锥度为60°~120°。

相邻两块重力砝码(061a、061b)之间通过纺锤形托盘007建立联系。砝码组006的底端放置在机架001的托盘008上，砝码组006的顶端通过反向架002的中心拉杆023建立联系。反向架002通常可以作为一块重力砝码061使用，其对称轴线与砝码轴线重合，为铅垂线。在本发明加载装置不工作时反向架002放置在支座009上，支座009固定在机架001上。砝码加卸装置003的伺服电动机031工作，通过同步带机构032将运动传递至丝杠螺母副033，进而带动动横梁004移动。动横梁004上部放置加载物体005（通常可以是力传感器），加载物体005的作用力轴线与砝码组006的轴线重合。当动横梁004向上移动直至被加载物体005的顶端与反向架002上横梁022的底部接触时，砝码组006的重力开始作用到加载物体005上。动横梁004移动的距离不同，施加的重力砝码061数量就不同，从而改变作用力的大小，实现精确加载。

实施例2：参照实施例1，所述托盘008连接砝码加卸装置003，所述砝码加卸装置003包括伺服电动机031、与伺服电动机031传动的同步带机构032以及与同步带机构032传动连接的丝杠螺母副033，所述丝杠螺母副033与托盘008连接，控制托盘008上下运动。在本实施例中加载物体005放置于机架001上端，将托盘008作为实施例1中的动横梁004，其施加载荷的过程与实施例1类似，只是重力砝码的运动方向相反，将支座009放置于加载物体005与反向架上横梁022间，支座009可以是杠杆式加载装置的一个支撑点，例如力点或者重点，也可以是各种需要施加载荷的物体。

如图4、5所示：纺锤形托盘007上锥形体071用于重力砝码061向下放置的时候导向的定位，上锥形体071法兰用于与重力砝码061固定连接；下锥形体072用于抬起重力砝码061过程中导向和定位，其法兰用于承担重力砝码061。图3为上下相邻重力砝码(061a、061b)叠置放置时纺锤形托盘007的状态，上锥形体071使上下两块重力砝码(061a、061b)中心对准放置，下部锥形体072悬空；图4为下重力砝码061b被固定在上重力砝码061a上的纺锤形托盘007托起的状态，此时下锥形体072使上下两块重力砝码(061a、061b)中心对准放置，其法兰承担下重力砝码061b。

实施例3：以一台1t规格的分立中心吊挂静重式力标准机为例，见图5，图中包含了机械装置和微机控制装置。其砝码组合由吊挂100kg，砝码100，100，100，100，100，200，200（kg），共计8块砝码组成。可以检测500kg、1000kg的传感器，检测点数为5点。检测600kg的传感器，检测点数为6点。

表一：1t机器砝码组合与所检测的传感器

表中左边第一列为检测传感器的规格，上边第一行格内为砝码质量数字，圆圈内的数字表示加载级数。例如，第三行左侧的1000表示被检侧传感器的规格为1000kg，带圆圈的数字①表示第一级载荷，它通过施加砝码100kg和100kg实现。带圆圈的数字④表示第4级载荷通过施加200kg砝码实现。

本例中，h=23mm。单一伺服电机驱动，滚珠丝杠传动。由伺服电机控制砝码的加卸顺序和速度。最大瞬时功率500W，扭矩24Nm，选用电机MGMA1kW，丝杠导程S=6mm，减速比3，纺锤形托盘锥角66°。

以500kg传感器检测为例说明工作过程：

伺服电动机驱动动横梁连同被检测传感器一起向上移动，直至传感器与反向架上横梁底部接触，然后继续向上移动距离h，使得作为砝码的反向架组件的重力完全作用在传感器上，如此第一级载荷—100kg——施加完毕；电动机再次启动并记录和监测移动距离，达到h时，第二级载荷—100kg+100kg—施加完毕；如此循环直到施加完毕第五级载荷，然后与上述顺序相反，电动机反转，陆续将各级载荷卸下，完成一个加载循环。 

Claims (7)

1.分立中心吊挂静重式加载装置，包括机架、设置于机架上方的反向架、砝码加卸装置以及可上下运动的动横梁，所述反向架包括左右导杆以及上横梁，其特征在于所述机架内设置有若干块重力砝码同轴堆叠成的砝码组，所述每个重力砝码中心分别开设有一大一小两个相互贯通的圆孔，所述圆孔内均设置有一纺锤形托盘，所述纺锤形托盘由两个带法兰的上下对称锥形体以及用于同轴连接上下锥形体的圆柱体组成，其长度大于小圆孔长度但小于小圆孔和大圆孔长度之和，所述上下锥形体最大外径与小圆孔孔径相等或构成可进行滑动的间隙配合，所述上下锥形体法兰直径均大于重力砝码的小圆孔孔径，上锥形体法兰外置于重力砝码上端，下锥形体法兰外置于小圆孔与大圆孔的连接面，上下相邻重力砝码间，下重力砝码内的纺锤形托盘的上锥形体法兰均与上重力砝码下端中心固定连接，所述反向架上的中心拉杆与砝码组最顶端重力砝码的纺锤形托盘的上锥形体法兰中心固定连接，所述砝码组堆叠于机架底端的托盘上。

2.根据权利要求1所述的分立中心吊挂静重式加载装置，其特征在于每个重力砝码内的纺锤形托盘均同轴设置。

3.根据权利要求1所述的分立中心吊挂静重式加载装置，其特征在于所述上下锥形体的锥度为60°~120°。

4.根据权利要求1所述的分立中心吊挂静重式加载装置，其特征在于所述反向架带动砝码的移动距离和位置由伺服电动机自带的编码器检测和计量。

5.根据权利要求1~3之一所述的分立中心吊挂静重式加载装置，其特征在于所述动横梁上开设有与左右导杆对应的通孔，所述通孔直径大于导杆外径，两者不接触设置，加载物体置于动横梁上，所述动横梁与砝码加卸装置连接，控制动横梁上下运动。

6.根据权利要求4所述的分立中心吊挂静重式加载装置，其特征在于所述砝码加卸装置包括伺服电动机、与伺服电动机传动的同步带机构以及与同步带机构传动连接的丝杠螺母副，所述丝杠螺母副与动横梁连接。

7.根据权利要求1~3之一所述的分立中心吊挂静重式加载装置，其特征在于所述托盘连接砝码加卸装置，所述砝码加卸装置包括伺服电动机、与伺服电动机传动的同步带机构以及与同步带机构传动连接的丝杠螺母副，所述丝杠螺母副与托盘连接，控制托盘上下运动。

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