CN104359612B - 超大型刀口式扭矩标准机力臂横梁微顶升装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超大型刀口式扭矩标准机力臂横梁微顶升装置，具有一个力臂横梁，力臂横梁中间通过刀具竖立在刀承座上，力臂横梁可绕刀具部件与刀承座形成的支点自由摆动，具有四个力臂横梁支架，四个力臂横梁支架分布于力臂横梁两侧对称分布，并且左右对称，每个力臂横梁支架下面装有顶升立柱，顶升立柱下面连接力传感器、高精度驱动电机组合成顶升部件，顶升部件与基座固定连接；力臂横梁两侧下面各装有一个固定于基座上的非接触式高精度位移传感器。本发明具有自定位功能，可有效限制力臂横梁位置，能保证升降过程中刀具与刀承之间的相对位置可完全复位至力臂横梁初始装配位置。从而解决的刀刃式扭矩标准机中常见的力臂横梁位置不确定，容易偏移的问题。

Description

超大型刀口式扭矩标准机力臂横梁微顶升装置
技术领域
本发明涉及一种计量检测、扭矩检测校准、扭矩测试装置，具体涉及一种超大型刀口式扭矩标准机力臂横梁微顶升装置。
背景技术
超大型刀口式扭矩标准机是一种高精度超大量程段扭矩计量设备，其结构主要由砝码组、力臂横梁、力臂支撑部件、力臂平衡机构、基座等组成。力臂支撑机构是这种设备的核心部件，通常可采用高精度的刀口式支撑机构。刀口式支撑机构主要是由高强度刀具和刀承座组成。在使用过程中，刀具竖立于刀承座上，可单自由度自由摆动，形成支点结构。超大型刀口式扭矩标准机的力臂横梁重量约5-6吨，与刀具固定连接，其重量将全部由刀具的刀刃支撑。为保护刀具刀刃，延长其使用寿命，在非工作状态时必须抬升力臂横梁，减小刀具刀刃受力。然而，超大型刀口式扭矩标准机的设计要求刀具位置的可移动距离必须小于0.1mm。也就是说，与刀具相连的力臂横梁可抬升距离必须小于0.1mm。此外，在多次升降过程中，力臂横梁和刀具相对于刀承座的位置不可避免的会发生偏移。标准力臂和刀具的位置偏移会严重地影响到整台设备的精度，甚至于会损毁刀具刀刃，是一个相当严重的问题。如何在抬升力臂横梁，减小刀具刀刃受力的同时，又能满足设计要求，控制刀具偏移量在0.1mm以内，同时又要保证力臂横梁升降前后始终保持初始装配位置，是相当困难的技术问题，目前还没有相关技术可有效的解决上述问题。
因此，需要一种微顶升技术用于解决上述问题，在对力臂横梁实现抬升的同时，可精确的控制抬升距离小于0.1mm，有效的实现对超大型刀口式扭矩标准机的核心部件——刀口式支撑机构的保护。同时，该微顶升技术具有自定位功能，可有效限制力臂横梁位置，能保证升降过程中刀具与刀承之间的相对位置可完全复位至力臂横梁初始装配位置。从而解决的刀刃式扭矩标准机中常见的力臂横梁位置不确定，容易偏移的问题。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种超大型刀口式扭矩标准机力臂横梁微顶升装置，用于实现力臂横梁实现抬升的同时，精确的控制抬升距离小于0.1mm，保护高精度的刀口式支撑机构。并能保证升降过程中刀具与刀承之间的相对位置可完全复位至标准力臂初始装配位置。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种超大型刀口式扭矩标准机力臂横梁微顶升装置， 具有一个力臂横梁，一个用于安装刀承座的基座，力臂横梁中间通过刀具竖立在刀承座上，形成一个单自由度转动副，力臂横梁可绕刀具部件与刀承座形成的支点自由摆动，其特征在于：还具有四个力臂横梁支架，四个力臂横梁支架分布于力臂横梁两侧对称分布，并且左右对称，每个力臂横梁支架下面装有顶升立柱，顶升立柱下面连接力传感器、高精度驱动电机组合成顶升部件，顶升部件与基座固定连接；力臂横梁两侧下面各装有一个固定于基座上的非接触式高精度位移传感器。
力臂横梁支架为悬臂支架，一端与力臂横梁固定连接，不可转动或移动，力臂横梁支架底部中间位置开有与顶升立柱契合的槽口。
非接触式高精度位移传感器与力臂横梁之间留有间隙。
顶升立柱底部为圆柱体，顶部为平面或圆弧面或锥面。
力传感器位于顶升立柱和高精度驱动电机之间，用于测量监控顶升部件受力情况。
高精度驱动电机为伺服电机或步进电机呀电动推杆，高精度驱动电机驱动顶升部件沿垂直方向上下微量移动。
力臂横梁支架为平底槽顶升支架或锥型槽顶升支架呀V型槽顶升支架；四个力臂横梁支架中有二个平底槽顶升支架，二个平底槽顶升支架斜对角分布，一个锥面槽顶升支架，一个V型槽顶升支架。
顶升立柱为球形顶升立柱或微弧面顶升立柱，其中球形顶升立柱位于锥面槽顶升支架和V型槽顶升支架下面，微弧面顶升立柱位于平底槽顶升支架下面。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的一种超大型刀口式扭矩标准机力臂横梁微顶升装置，实现力臂横梁抬升的同时，保证刀具部件偏移量在允许范围之内。实现对高精度的刀口式支撑机构的保护。本发明的微顶升装置具有自定位功能，可有效限制力臂横梁位置，能保证升降过程中刀具与刀承之间的相对位置可完全复位至力臂横梁初始装配位置。从而解决的刀刃式扭矩标准机中常见的力臂横梁位置不确定，容易偏移的问题。
附图说明
图1 是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明的超大型刀口式扭矩标准机力臂横梁微顶升装置可实现对力臂横梁0.03mm~0.08mm的抬升量。
本发明的具体实施方法如下：
装置整体结构示意图如图1所示，一种超大型刀口式扭矩标准机力臂横梁微顶升装置，包括力臂横梁1、力臂横梁支架2、基座3、刀承座4、刀具5、力传感器6、高精度驱动电机7，顶升立柱8、高精度非接触式位移传感器9。通过四根受压力传感器与激光位移传感器共同控制的顶升立柱的微量位移顶升，可使力臂横梁1微微抬起0.03mm~0.08mm。
其中，力臂横梁支架2为悬臂结构，一端与力臂横梁1固定连接，不可转动或移动。力臂横梁支架2共有4只，其位置分布关于力臂横梁1前后对称分布，关于刀具5左右对称分布。力臂横梁支架2底部中间位置开有槽口，可与顶升立柱8契合。
力臂横梁1与刀具部件5固定连接。刀具5竖立在刀承座4上，形成一个单自由度转动副。刀承座4与基座3固定连接。力臂横梁1可绕刀具部件5与刀承座4形成的支点自由摆动。
非接触式高精度位移传感器9共有2只，与基座3固定，位于力臂横梁1两侧下面，与力臂横梁1之间留有间隙。当力臂横梁1处于水平位置时，左右两侧与激光位移传感器9间距相同。当力臂横梁1失去平衡时，左右间隙距离发生变化，通过测量比对两侧间隙大小来判定力臂横梁是否处于水平位置。
顶升立柱8，力传感器6，高精度驱动电机7组合成一套顶升部件，顶升部件与基座3固定连接。顶升部件共有4套，分别位于4只顶升支架2下方。
顶升立柱8底部为圆柱体，顶部可以是平面、圆弧面或锥面。
力传感器6位于顶升立柱8和高精度驱动电机7之间，用于测量监控顶升部件受力情况。通过4组传感器数据比较，确认力臂横梁是否处于平衡状态。
高精度驱动电机7驱动顶升部件沿垂直方向上下微量移动。高精度驱动电机可以是伺服电机、步进电机，也可以是电动推杆。
所述顶升支架2有三种结构形式，一种是平底槽顶升支架，一种是锥型槽顶升支架，另一种是V型槽顶升支架。其中平底槽顶升支架共2只，斜对角分布。锥面槽顶升支架1只，V型槽顶升支架1只。
所述顶升立柱8有二种结构形式，分别为球形顶升立柱和微弧面顶升立柱。其中球形顶升立柱位于锥面槽顶升支架和V型槽顶升支架下面。微弧面顶升立柱位于平底槽顶升支架下面。
该机构的作用是可以保护整套装置的关键部件 — 刀口支承部件。因为在安装大型被校扭矩传感器时需要使用行车起吊、大扭矩螺钉紧固等等操作，这些操作无疑是带有较大的风险性的，例如操作不当传感器在起吊安装过程中撞到力臂横梁部件会产生很大的冲击力，这无疑会可能损坏刀刃部件，而现在安装过程中使用微顶升机构将主刀刃与主刀承脱离不接触，即使有一定的冲击也可有效的保护刀刃部件不会冲击碰撞，发生破坏。
微顶升机构在电气控制系统的控制下，能够微量的位移顶升，使力臂横梁梁微微抬起约0.03mm~0.08mm。必须采用微顶升机构是因为力臂横梁被顶升的位移量不能太大，否则会影响被校传感器连接的同轴度。超大型刀口式扭矩标准机的设计要求刀具可调位移小于0.1mm，为满足设计要求，同时又能使刀具部件与刀承座部件互相脱离，从而达到在安装被校传感器的过程中保护刀口支承的作用，力臂横梁梁允许抬升距离必须小于0.1mm。
顶升立柱8与力传感器6串接安装，顶升立柱8的上升与下降动作由高精度驱动电机7控制机械机构执行运动。高精度非接触式位移传感器9可监控力臂横梁1水平状态和位移量。力传感器6监控根顶升立柱8受力状态是否均衡。通过对高精度非接触式位移传感器9和力传感器6的监控数据反馈信息分析，电控系统控制四组高精度驱动电机7分别控制驱动四根顶升立柱8微量移动。高精度驱动电机7不断调整立柱顶升8状态，直至四根立柱所受力相等，且总和等于力臂横梁1重量，同时非接触式位移传感器9未发生超量程警报，则表示力臂横梁1完成顶升过程，且满足位移量小于0.1mm的要求。
球形顶升立柱顶部为球体，球体中心与力臂横梁支架锥型槽中心垂直方向重合。当电机驱动球形顶升立柱向上移动时，球面可同时与力臂横梁支架锥型槽槽壁和V型槽槽壁靠紧，从而在重力辅助作用下，对六个自由度进行定位。
微弧面顶升立柱顶部为微微凸起的圆弧面。微弧面顶升立柱中心与力臂横梁支架平底槽中心垂直方向重合。当电机驱动微弧面顶升立柱向上移动时，微弧面顶升立柱顶部圆弧面中心点可与力臂横梁支架平面槽平面靠紧，形成辅助定位，确保力臂横梁升降平稳。
四根立柱受控于电控系统，可同时与四根力臂横梁支架接触。力臂横梁1每次顶升后即可完全复位至力臂横梁1装配初调所确定的位置，从而解决的刀刃式扭矩标准机中常见的力臂横梁位置不确定，容易偏移的问题。

Claims (7)

1.一种超大型刀口式扭矩标准机力臂横梁微顶升装置，具有一个力臂横梁(1)，一个用于安装刀承座(4)的基座(3)，力臂横梁(1)中间通过刀具(5)竖立在刀承座(4)上，形成一个单自由度转动副，力臂横梁(1)可绕刀具部件(5)与刀承座(4)形成的支点自由摆动，其特征在于：还具有四个力臂横梁支架(2)，四个力臂横梁支架(2)分布于力臂横梁(1)两侧对称分布，并且左右对称，每个力臂横梁支架(2)下面装有顶升立柱(8)，顶升立柱(8)下面连接力传感器(6)、高精度驱动电机(7)组合成顶升部件，顶升部件与基座(3)固定连接；力臂横梁(1)两侧下面各装有一个固定于基座(3)上的非接触式高精度位移传感器(9)；所述力臂横梁支架(2)为悬臂支架，一端与力臂横梁(1)固定连接，不可转动或移动，力臂横梁支架(2)底部中间位置开有与顶升立柱(8)契合的槽口。
2.根据权利要求1所述的超大型刀口式扭矩标准机力臂横梁微顶升装置，其特征在于：所述非接触式高精度位移传感器(9)与力臂横梁(1)之间留有间隙。
3.根据权利要求1所述的超大型刀口式扭矩标准机力臂横梁微顶升装置，其特征在于：所述顶升立柱(8)底部为圆柱体，顶部为平面或圆弧面或锥面。
4.根据权利要求1所述的超大型刀口式扭矩标准机力臂横梁微顶升装置，其特征在于：所述力传感器(6)位于顶升立柱(8)和高精度驱动电机(7)之间，用于测量监控顶升部件受力情况。
5.根据权利要求1所述的超大型刀口式扭矩标准机力臂横梁微顶升装置，其特征在于：所述高精度驱动电机(7)为伺服电机或步进电机或电动推杆，高精度驱动电机(7)驱动顶升部件沿垂直方向上下微量移动。
6.根据权利要求1-5任一项所述的超大型刀口式扭矩标准机力臂横梁微顶升装置，其特征在于：所述力臂横梁支架(2)为平底槽顶升支架或锥型槽顶升支架或V型槽顶升支架；四个力臂横梁支架(2)中有二个平底槽顶升支架，二个平底槽顶升支架斜对角分布，一个锥面槽顶升支架，一个V型槽顶升支架。
7.根据权利要求1-5任一项所述的超大型刀口式扭矩标准机力臂横梁微顶升装置，其特征在于：所述顶升立柱(8)为球形顶升立柱或微弧面顶升立柱，其中球形顶升立柱位于锥面槽顶升支架和V型槽顶升支架下面，微弧面顶升立柱位于平底槽顶升支架下面。
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