CN107655602B - 一种用于测量夹持力的测头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及测量技术领域，并公开了一种用于测量夹持力的测头，包括外套，在所述外套上安装有应变片和与所述应变片连接的信号转换装置，还设有连杆机构和伸缩头，连杆机构控制伸缩头张开和收拢，压杆连接与连杆机构，压头连接到压杆，在压头和压杆之间设有回弹装置，这样通过操作压头就能实现伸缩头的张开和收拢并利用回弹装置，自动复位。技术效果是利用伸缩头能转动，也就是可以实现张开和合拢，避免测头与弹簧的碰撞，损伤弹簧。
Description
技术领域
本发明涉及测量技术领域，具体涉及到一种用于测量夹持力的测头。
背景技术
在核工业中需要用到格架来固定燃料棒，这对格架中起夹持作用的弹簧要求非常高，即夹持力不能太大，如果太大则容易将燃料棒夹破，发生核泄漏，又不能太小，否则对燃料棒容易滑落而起不到夹持作用。所以在格架使用之前，必须对其弹簧的夹持力做检测。
中国专利CN204301905U就公开了一种测量格架中弹簧夹持力的仪器，其主要采用应变片来探测弹簧的夹持力，并由信号转化模块进行数据的读取，从而获得弹簧的夹持力。
美国专利US20040055390A1公开了一种测力单元，也是针对测头进行了改进，其利用N型基片或者P型基片以及多个电极来提高测量精度。
然而，这些现有技术虽然解决了弹簧夹持力大小的检测问题，但是并没公开解决测头与弹簧容易发生碰撞，损坏弹簧等问题的技术方案。
发明内容
针对测头在测量过程中容易触碰弹簧，致使弹簧损坏的技术问题，本发明提出一种用于测量夹持力的测头。
一种用于测量夹持力的测头，包括外套，在所述外套上安装有应变片和与所述应变片连接的信号转换装置，其中所述应变片用来感知所要探测弹簧的变形量，并通过信号转换装置将其变形量转换为力并读取。所述应变片可以选用薄膜式高精度金属应变片，信号转换装置为本领域技术人员所知的现有技术。在所述外套上相对所述应变片另一侧上设有伸缩头，所述伸缩头相对于所述外套能转动；具体的来说，所述伸缩头的一端安装在所述外套上，另一端无约束，如此，所述伸缩头就可以绕着固定端相对于所述外套转动。所述外套上设有连杆机构，所述连杆机构连接所述伸缩头和所述外套，通过所述连杆机构能控制所述伸缩头相对所述外套的转动；所述连杆机构的功能比较单一，就是实现简单开合功能，实现这种功能的连杆机构本领域技术人员很容易想到。所述外套上设有压杆，所述压杆与所述连杆机构连接；在所述压杆上还安装有压头，在所述压头与所述压杆之间还设有回弹装置，这里的回弹装置是在测量完成后用来回弹所述压头的以准备下一次测量，现有的回弹装置如弹簧，油缸等都适用。
本测头的工作原理是所述伸缩头可以相对于外套转动，也即是张开和收拢。在测量格架夹持力时，先收拢所述伸缩头，此时的测头尺寸小于格架弹簧与钢凸间的最小距离，这样就可以避免测头与弹簧发生碰撞。待测头完全到达测量位置是，按下压头，通过压杆推动连杆机构的运动，从而让所述伸缩头张开，保证应变片与格架弹簧完全接触，并获取应变量，最终测得弹簧的夹持力。测量结束后，即松口压头，在伸缩装置的作用下，通过压杆控制连杆机构收拢伸缩头，取出测头，完成一个测量过程。在取出测头的时候，由于测头尺寸小于格架弹簧与钢凸间的最小距离也能防止测头与弹簧发生碰撞。
优选的，所述连杆机构为三连杆结构，由推杆、连杆I和连杆Ⅱ组成，所述推杆、连杆I和连杆Ⅱ连接于所述伸缩头上的一点。此时的三连杆结构涉及的构件少，而且机构运动轨迹唯一和确定。
优选的，所述推杆与所述压杆连接，所述连杆I与所述伸缩头连接，所述连杆Ⅱ与所述外套连接。通过压头和压杆控制连杆机构的运动，连杆机构中的连杆I与所述伸缩头连接并能控制其转动，从而达到通过压头控制所述伸缩头的转动。
优选的，所述伸缩头开设有凹槽，所述伸缩头收拢时，避免了零部件之间的干涉,特别是与连杆支座的干涉。
优选的，在所述外套上设有连杆支座，所述连杆Ⅱ连接在所述连杆支座上。
优选的，所述应变片通过应变体安装在所述外套上，保障测量精度。
优选的，还包括限位装置，所述限位装置包括设置在所述伸缩头上的凸缘和设置在所述外套上的挡块。限位装置能限制伸缩头张开的最大位置，同时可以防止在伸缩头张开时，异物进入测头内部。
优选的，所述外套包括套体I和套体Ⅱ，所述套体I和套体Ⅱ为一体成型的。套体I用来安装信号转换装置，套体Ⅱ用来安装测量装置，即应变片、伸缩头、连杆结构、压杆、压头和伸缩装置等。套体I和套体Ⅱ的设置将电路部分与机械部分隔离开，互不影响。
优选的，所述套体Ⅱ里内设有衬套，所述衬套用来安装所述压杆，在所述衬套上还设有安装台，用于承载所述压杆和所述压头之间的弹簧。
优选的，所述回弹装置为复位弹簧，所述复位弹簧一端连接在所述压头端部、另一端连接所述衬套。复位弹簧较其他的伸缩装置有结构简单，成本低和伸缩速度快等优点。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)利用伸缩头能转动，也就是可以实现张开和合拢，避免测头与格架弹簧的碰撞，损伤格架弹簧。
(2)通过可靠并结构简单的三连杆机构实现伸缩头的张开或者合拢。
(3)伸缩头的凹槽能容纳支配其运动的连杆，避免了相互干涉。
(4)设有限位装置，可以限定伸缩头张开的最大位移，同时还起到密封作用。
(5)机械部分和电路部分相互隔绝，互不影响。
附图说明
图1为本发明一种用于测量夹持力的测头的内部构造图；
图2为本发明一种用于测量夹持力的测头的正视图；
图3为本发明一种用于测量夹持力的测头外套的半剖视图；
图4为本发明一种用于测量夹持力的测头衬套的剖视图；
图5为本发明一种用于测量夹持力的测头压杆的正视图；
图6为本发明一种用于测量夹持力的测头连杆机构收拢时的结构示意图；
图7为本发明一种用于测量夹持力的测头连杆支座的正视图；
图8为本发明一种用于测量夹持力的测头应推杆的正视图；
图9为本发明一种用于测量夹持力的测头应推杆的左视图；
图10为本发明一种用于测量夹持力的测头应伸缩头的主视图；
图11为图10中的A-A视图；
图12为图10中的B-B视图；
图13为本发明一种用于测量夹持力的测头伸缩头的俯视图；
图14为本发明一种用于测量夹持力的测头应变体的半剖视图；
图15为本发明一种用于测量夹持力的测头收拢时内部构造图。
图中标记：
1-压头，2-复位弹簧，3-压杆，4-衬套，4a-凸台，5-伸缩头，5a-凸缘，5b-凹槽，5c-安装孔，6-连杆机构，6a-推杆，6b-连杆Ⅱ，6c-连杆I，7-应变片，8-应变体，9-连杆支座，10-外套，10a-套体I，10b-套体Ⅱ，10c-挡块。
具体实施方式
请参见附图1-3，一种用于测量夹持力的测头，包括外套10，外套10包含套体I和套体Ⅱ，从图中可以看出本实施例中套体I和套体Ⅱ的截面均呈矩形。套体I和套体Ⅱ为一体成型的，当然也可以通过螺栓连接等方式连接成一体，外套10由304钢制成。参见图3，套体I是用来安装信号转换装置而套体Ⅱ则用来安装连杆机构6、伸缩头5等机械装置，对此下文将详述。所以从外形上看套体I的宽度大于套体Ⅱ的宽度，而套体I的长度则小于套体Ⅱ的长度。套体I和套体Ⅱ都设有若干用来安装的螺孔，这是本领域技术人员根据需要容易得到的，不必细述。参见图4和图5，在套体I中安装有衬套4，衬套4用来安装压杆3，在衬套4的上设有凸台4a。压头1与压杆3连接，在压头1与压杆3之间设有复位弹簧2，由图1可以看出复位弹簧2一端是抵靠在压头1，另一端则抵靠在凸台4a。压杆3可以用4Cr13钢制成，而压头1可以由黄铜制成。参见图1、图6-13，连杆机构6为三连杆结构，由推杆6a、连杆I6c和连杆Ⅱ6b组成，所述推杆6a、连杆I6c和连杆Ⅱ6b连接于所述伸缩头5上的一点。套体I上设有连杆支座9，连杆I6c固定在连杆支座9上。伸缩头5通过安装孔5c与套体I铰接，其另外一端不连接，这样伸缩头5就可以相对套体I转动，从图中可以看出伸缩头5横截面为“U”字形。所述推杆6a与压杆3连接，连杆Ⅱ6b与伸缩头5头连接。通过压头1和压杆3控制连杆机构6的运动，连杆机构中的连杆Ⅱ与所述伸缩头5连接并能控制其转动，从而达到通过压头1控制伸缩头5的转动，即能实现伸缩头5的张开和合拢。伸缩头5开设有容纳连杆Ⅱ6b的凹槽5b，伸缩头5收拢时，方便容纳连杆Ⅱ6b，避免了零部件之间的干涉。所述凹槽5b与连杆Ⅱ6b形状相匹配。伸缩头5上的凸缘5a和设置在所述套体I的10c组成限位装置。他们配合能限制伸缩头5张开的最大位置，同时可以防止伸缩头5张开时，异物进入测头内部。伸缩头5可以由GCr15钢制成，不易磨损。参见图14-15，应变片7安装在应变体8上，应变体8通过螺钉安装在套体I上。应变片7为薄膜式高精度金属应变片。应变体8通过线路(图中未显示)与套体Ⅱ中的信号转换装置连接，传送信号。
Claims (4)
1.一种用于测量夹持力的测头，包括外套，在所述外套上安装有应变片和与所述应变片连接的信号转换装置，其特征在于：
在所述外套上相对所述应变片另一侧上设有伸缩头，所述伸缩头相对于所述外套能转动；所述应变片通过应变体安装在所述外套上；
所述外套上设有连杆机构，所述连杆机构连接所述伸缩头和所述外套，通过所述连杆机构能带动所述伸缩头相对所述外套的转动；所述连杆机构为三连杆结构，由推杆、连杆I和连杆Ⅱ组成，所述推杆、连杆I和连杆Ⅱ连接于所述伸缩头上的一点；在所述外套上设有连杆支座，所述连杆Ⅱ连接在所述连杆支座上；
所述外套上设有压杆，所述压杆与所述连杆机构连接；所述推杆与所述压杆连接，所述连杆I与所述伸缩头连接，所述伸缩头开设有凹槽，所述连杆Ⅱ与所述外套连接；
所述测头还包括压头，所述压头与所述压杆连接；
所述测头还包括回弹装置，所述回弹装置设置于所述压头和所述压杆之间；
所述测头还包括限位装置，所述限位装置包括设置在所述伸缩头上的凸缘和设置在所述外套上的挡块。
2.根据权利要求1项中所述的测头，其特征在于：所述外套包括套体I和套体Ⅱ，所述套体I和套体Ⅱ为一体成型的。
3.根据权利要求2项中所述的测头，其特征在于：所述套体Ⅱ里内设有衬套。
4.根据权利要求3所述的测头，其特征在于：所述回弹装置为复位弹簧，所述复位弹簧一端连接在所述压头端部，另一端连接所述衬套。
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