CN109269717A - 一种可实现自我核查功能的叠加式力标准机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可实现自我核查功能的叠加式力标准机，包括油缸座和移动横梁，油缸座内安装有10MN标准传感器组，油缸座上安装有油缸，油缸顶部安装有背帽、底部设有螺母与锁紧盘、内部设有活塞，背帽上部与丝杠连接，丝杠上部安装有移动横梁，其底部中央安装有上压板、顶部安装中央安装有减速机，减速机上的四个小链轮与对应的大链轮通过链条或皮带连接；油缸座上部安装有一个移动平台，包括直线导轨和工作台移动板，工作台移动板通过移动螺母与滚珠丝杆连接，滚珠丝杆与伺服电机的输出轴连接，工作台移动板上部安装有工作台，直线导轨上还设有3MN标准传感器组与1MN标准传感器组，两者安装于同个小车移动组件上，并与工作台连接为一个整体。

Description

一种可实现自我核查功能的叠加式力标准机

技术领域

本发明涉及力的计量测试技术领域，具体为一种可实现自我核查功能的叠加式力标准机，应用于力数据需要自查自校的环境中。

背景技术

力标准机是目前检定称重传感器、标准测力仪、力传感器等最重要的测力装置。其中叠加式力标准机由于其量程大、价格相对低廉等诸多优点而得到越来越多的青睐，使用范围越来越广泛。根据前期调研结果来看，目前国内外同类研究现状如下：传统的叠加式力标准机存在以下缺点：

1、准确度等级低。从全国叠加式力标准机建设现状来看，在力值≤ 1MN时，叠加式力标准机准确度等级多为0.05级、0.1级；力值≥1MN时，叠加式力标准机多为0.1级。力标准机主要开展项目为标准测力仪，而标准测力仪主要用于检测各类试验机，随着市场需求和加工技术的发展，试验机的准确度等级不断提高，这就对力标准机的准确度等级提出了更高要求。

2、有效测量范围小，其测量下限一般为量程的10%。以10MN叠加式力标准机为例，该装置经上级计量技术机构检定后，授权开展的测量范围为（1～10）MN。对于力值≤1MN的测量点，则需要通过其他相应量程的力标准机去进行量传，而配备多台力标准机，建设周期长，成本高。

3、对标准力值的变化不能及时有效的自我判断和核查。从各省级叠加式力标准机建设现状来看，各检测机构中，力标准机都是作为最高计量标准。当力标准机在频繁使用后，其标准力值发生变化，导致稳定性超差时，由于缺乏更高准确度等级的仪器和有效的核查方法，往往不能对标准力值进行及时有效的自我判断和核查，而通过上级技术机构重新溯源，往往需要很长时间，严重影响工作效率和数据量传溯源的准确性，造成较大的经济损失。也有个别机构配备了用以核查力值的标准力值传感器，但由于其体积较大，重量一般超过100kg，需要通过人力进行拆除、搬运、安装更换，费时费力，且频繁拆除和移动对标准传感器组数据的稳定性也有影响，因此工作效率和数据的准确性都不能保证。

因此需要一种准确度等级高、测量范围大、同时可对数据进行自查自校、而且成本较低的叠加式力标准机，从而解决上述问题。

发明内容

本发明为了解决传统的叠加式力标准机准确度等级低、测量范围小、也不能对数据进行自查自校的问题，提供了一种可实现自我核查功能的叠加式力标准机。

本发明是通过如下技术方案来实现的：一种可实现自我核查功能的叠加式力标准机，包括油缸座和移动横梁，所述油缸座内安装有10MN标准传感器组，所述油缸座上安装有油缸，所述油缸顶部安装有背帽、底部设有螺母与锁紧盘、内部设有活塞，所述背帽上部与丝杠连接，四个丝杠的上部安装有移动横梁，所述移动横梁底部中央安装有上压板、顶部安装中央安装有减速机支架，所述减速机支架上安装有减速机，所述移动横梁通过丝母、垫圈、丝母背帽和紧固圆盘与四个丝杠连接，四个丝杠上均安装有大链轮，每个大链轮上均安装有涨紧链轮，所述涨紧链轮通过轴安装于涨紧轮座上，所述涨紧轮座安装于涨紧轮调整座上，所述涨紧调整座安装于移动横梁上；所述减速机上设有四个小链轮，每个小链轮均与对应的大链轮通过链条或皮带连接；所述油缸座上部安装有一个移动平台，包括直线导轨和工作台移动板，所述工作台移动板通过移动螺母与滚珠丝杆连接，所述直线导轨尾端中部安装有一个伺服电机，所述伺服电机的输出轴与滚珠丝杆连接，所述工作台移动板上部安装有工作台，所述直线导轨上还设有3MN标准传感器组与1MN标准传感器组，所述3MN标准传感器组与1MN标准传感器组安装于同个小车移动组件上，所述小车移动组件与工作台连接为一个整体。

本发明主要是为了解决准确度等级低、测量范围小、不能对数据进行自查自校的问题而提供的本装置，主要包括油缸座和移动横梁，油缸座内安装有10MN标准传感器组，10MN标准传感器组与外部的标准传感器仪表连接，而在油缸座上安装有油缸，油缸通过换向阀与外部的伺服电机和伺服油泵连接，油缸顶部安装有背帽、底部设有螺母与锁紧盘、内部设有活塞，该种结构密封良好，在工作时渗漏量基本为零，背帽上部与丝杠连接，四个丝杠的上部安装有移动横梁，移动横梁底部中央安装有上压板、顶部安装中央安装有减速机支架，移动横梁带动上压板移动，根据丝杠的长度，具有一定的行程，减速机支架上安装有减速机，减速机通过计算机来控制，减速机通过大小链轮带动移动横梁在丝杠上下移动，以调整试验空间的高度，移动横梁通过丝母、垫圈、丝母背帽和紧固圆盘与四个丝杠连接，四个丝杠上均安装有大链轮，每个大链轮上均安装有涨紧链轮，所述涨紧链轮通过轴安装于涨紧轮座上，所述涨紧轮座安装于涨紧轮调整座上，所述涨紧调整座安装于移动横梁上，减速机上设有四个小链轮，每个小链轮均与对应的大链轮通过链条或皮带连接；涨紧链轮的作用为调整减速机的小链轮与大链轮之间连接的松紧度。本发明中，油缸座上部安装有一个移动平台，其主要包括直线导轨和工作台移动板，工作台移动板可以沿直线导轨来回移动，工作台移动板上部安装有工作台，工作台上部放置被测传感器，被测传感器与外部的被测传感器仪表连接，工作台移动板通过移动螺母与滚珠丝杆连接，直线导轨尾端中部安装有一个伺服电机，伺服电机由计算机控制，伺服电机的输出轴与滚珠丝杆连接，当伺服电机带着滚珠丝杆转动时，移动螺母也带着工作台移动板进行移动，直线导轨上还设有3MN标准传感器组与1MN标准传感器组，3MN标准传感器组与1MN标准传感器组安装于同个小车移动组件上，3MN标准传感器组与1MN标准传感器组在移动到10MN标准传感器组上时，均可以与10MN标准传感器组进行叠加测量，且3MN标准传感器组与1MN标准传感器组均与外部的标准传感器仪表连接，工作时被测传感器可以放置于任一个标准传感器组的承压板上部。本发明的量程为：即整机测量范围：0.1MN~10MN，而且还可以由伺服电机控制使量程自动切换，量程为（0.1~1）MN或（0.3~3）MN或（1~10）MN。本发明具体工作过程为：①当本发明用于自我核查时：将3MN标准传感器组或1MN标准传感器组其中一组通过伺服电机带动滚珠丝杆以及移动螺母移动至10MN标准传感器组正上方与其进行叠加，10MN标准传感器组、3MN标准传感器组以及1MN标准传感器组均与标准传感器仪表连接，计算机通过标准传感器仪表采集标准传感器的实际信号，通过运算，向伺服控制器发送速度、转矩指令，伺服控制器Ⅰ控制伺服电机Ⅰ，伺服电机Ⅰ再控制伺服油泵Ⅰ的转速、转矩，通过换向阀对油缸进油，两油缸之间的进油切换由换向阀切换，伺服控制器Ⅱ控制伺服电机Ⅱ，伺服电机Ⅱ控制伺服油泵Ⅱ的转速、转矩，通过换向阀对油缸回油；伺服油泵Ⅰ与伺服油泵Ⅱ的转速差决定油缸的进退、压力、速度；在移动横梁带着上压板向下移动至距离3MN标准传感器组或者1MN标准传感器组顶部10cm~15cm时，计算机实时运算向伺服控制器Ⅰ和伺服控制器Ⅱ发送速度、转矩指令，控制油缸上升，使10MN标准传感器组与3MN标准传感器组或1MN标准传感器组叠加的传感器组与上压板接触，标准传感器仪表采集传感器的数据，如此形成一个闭环控制；此时可以对采集到的数据进行对比，观察所测到的数据是否相同，或者差值是否在误差以内；②当本发明用于检测被测传感器时，根据被测传感器的量程来选择使用哪个标准传感器组，将工作台通过伺服电机带动滚珠丝杆以及移动螺母移动至10MN标准传感器组正上方，只使用10MN标准传感器组，将被测传感器放置于工作台上；或者用同样的方式将3MN标准传感器组或1MN标准传感器组其中一组移动至10MN标准传感器组正上方与其进行叠加，将被测传感器放置于3MN标准传感器组或1MN标准传感器组其中工作的一组上；计算机根据被测传感器需要的检测点（可以多点），设定标准力值，开始试验后，计算机通过标准传感器仪表采集标准传感器的实际信号，通过运算，向伺服控制器发送速度、转矩指令，伺服控制器Ⅰ控制伺服电机Ⅰ，伺服电机Ⅰ再控制伺服油泵Ⅰ的转速、转矩，通过换向阀对油缸进油，两油缸之间的进油切换由换向阀切换，伺服控制器Ⅱ控制伺服电机Ⅱ，伺服电机Ⅱ控制伺服油泵Ⅱ的转速、转矩，通过换向阀对油缸回油；伺服油泵Ⅰ与伺服油泵Ⅱ的转速差决定油缸的进退、压力、速度；油缸通过标准传感器仪表、标准传感器实时向计算机发送信号，计算机实时通过运算向伺服控制器Ⅰ和伺服控制器Ⅱ发送速度、转矩指令，如此形成一个闭环控制；直到标准传感器的力值达到设定的力值，此时被测传感器仪表采集被测传感器在设定力值的信号值；若有多个点需要检测，则继续下一个点的检测，逐点完成。

与现有技术相比本发明具有以下有益效果：优势对比如表1所示：

本发明提供的这种叠加式力标准机，标准传感器组可实现自动比对核查；可实现自动切换；移动工作平台通过伺服电机可实现自动定位；移动横梁通过减速机实现自动定位；而且本发明准确度等级高、测量范围大、稳定性高，同时可对数据进行自查自校、而且成本较低，提高了工作效率和数据的准确性。

附图说明

图1为本发明的结构侧视图。

图2为本发明的结构正视图。

图3为本发明的工作时的结构示意图。

图4为本发明中移动平台的结构示意图。

图5为本发明中的10MN标准传感器组的结构示意图。

图6为本发明中的3MN标准传感器组或者1MN标准传感器组的结构示意图。

图中标记如下：

1-油缸座，2-油缸，3-活塞，4-丝杠，5-锁紧盘，6-大螺母，7-背帽，8-上压板，9-移动横梁，10-紧固圆盘，11-丝母背帽，12-垫圈，13-丝母，14-大链轮，15-减速机支架，16-涨紧轮调整座，17-涨紧轮座，18-轴，19-涨紧链轮，20-小链轮，21-端盖，22-10MN标准传感器组，221-3.3MN标准传感器，222-传感器底板，223-调整座，224-传感器上压板，225-承压板，23-小车移动组件，24-减速机，25-1MN标准传感器组，26-3MN标准传感器组，27-直线导轨，28-标准传感器组，29-移动螺母，30-滚珠丝杆，31-伺服电机，32-工作台，33-被测传感器，34-主机框架，35-标准传感器仪表，36-被测传感器仪表，37-计算机，38-换向阀，39-溢流阀，40-伺服电机Ⅰ，41-伺服油泵Ⅰ，42-伺服电机Ⅱ，43-伺服油泵Ⅱ。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。

一种可实现自我核查功能的叠加式力标准机，如图1-图2所示，包括油缸座1和移动横梁9，所述油缸座1内安装有10MN标准传感器组22，所述油缸座1上安装有油缸2，所述油缸2顶部安装有背帽7、底部设有螺母6与锁紧盘5、内部设有活塞3，所述背帽7上部与丝杠4连接，四个丝杠4的上部安装有移动横梁9，所述移动横梁9底部中央安装有上压板8、顶部安装中央安装有减速机支架15，所述减速机支架15上安装有减速机24，所述移动横梁9通过丝母13、垫圈12、丝母背帽11和紧固圆盘10与四个丝杠4连接，四个丝杠4上均安装有大链轮14，每个大链轮14上均安装有涨紧链轮19，所述涨紧链轮19通过轴18安装于涨紧轮座17上，所述涨紧轮座17安装于涨紧轮调整座16上，所述涨紧调整座16安装于移动横梁9上；所述减速机24上设有四个小链轮20，每个小链轮20均与对应的大链轮14通过链条或皮带连接；所述油缸座1上部安装有一个移动平台，包括直线导轨27和工作台移动板28，所述工作台移动板28通过移动螺母29与滚珠丝杆30连接，所述直线导轨27尾端中部安装有一个伺服电机31，所述伺服电机31的输出轴与滚珠丝杆30连接，所述工作台移动板28上部安装有工作台32，所述直线导轨27上还设有3MN标准传感器组26与1MN标准传感器组25，所述3MN标准传感器组26与1MN标准传感器组25安装于同个小车移动组件23上，所述小车移动组件23与工作台32连接为一个整体。

本实施例中：所述10MN标准传感器组22包括三只3.3MN标准传感器221，所述3.3MN标准传感器221固定于传感器底板222上，所述标准传感器221顶部设有调整座223，所述调整座223上部设有传感器上压板224和承压板225；所述3MN标准传感器组26包括三只1MN标准传感器261、传感器底板、球头与承压板；所述1MN标准传感器组25包括三只0.33MN标准传感器251、传感器底板、球头与承压板；所述油缸座采用铸钢材料。

本实施例具体操作为：①当本发明用于自我核查时：将3MN标准传感器组26或1MN标准传感器组25其中一组通过伺服电机31带动滚珠丝杆30以及移动螺母29移动至10MN标准传感器组正上方与其进行叠加，10MN标准传感器组22、3MN标准传感器组26以及1MN标准传感器组25均与标准传感器仪表35连接，计算机37通过标准传感器仪表35采集标准传感器的实际信号，通过运算，向伺服控制器发送速度、转矩指令，伺服控制器Ⅰ控制伺服电机Ⅰ40，伺服电机Ⅰ40再控制伺服油泵Ⅰ41的转速、转矩，通过换向阀38对油缸2进油，两油缸2之间的进油切换由换向阀38切换，伺服控制器Ⅱ控制伺服电机Ⅱ42，伺服电机Ⅱ42控制伺服油泵Ⅱ43的转速、转矩，通过换向阀38对油缸2回油；伺服油泵Ⅰ41与伺服油泵Ⅱ43的转速差决定油缸2的进退、压力、速度；在移动横梁9带着上压板8向下移动至距离3MN标准传感器组26或者1MN标准传感器组25顶部10cm~15cm时，计算机37实时运算向伺服控制器Ⅰ和伺服控制器Ⅱ发送速度、转矩指令，控制油缸2上升，使10MN标准传感器组22与3MN标准传感器组26叠加的传感器组或10MN标准传感器组22与1MN标准传感器组25叠加的传感器组与上压板接触，标准传感器仪表35采集传感器的数据，如此形成一个闭环控制；此时对采集到的数据进行数据对比，观察所测到的数据是否相同，或者差值是否在误差以内。

②当本发明用于检测被测传感器33时，将工作台通过伺服电机31带动滚珠丝杆30以及移动螺母29移动至10MN标准传感器组22正上方，只使用10MN标准传感器组22，将被测传感器33放置于工作台上；或者用同样的方式将3MN标准传感器组26或1MN标准传感器组25其中一组移动至10MN标准传感器组22正上方与其进行叠加，将被测传感器33放置于3MN标准传感器组26或1MN标准传感器组25其中工作的一组上；计算机37根据被测传感器33需要的检测点（可以多点），设定标准力值，开始试验后，计算机37通过标准传感器仪表35采集标准传感器的实际信号，通过运算，向伺服控制器发送速度、转矩指令，伺服控制器Ⅰ控制伺服电机Ⅰ40，伺服电机Ⅰ40再控制伺服油泵Ⅰ41的转速、转矩，通过换向阀38对油缸2进油，两油缸2之间的进油切换由换向阀38切换，伺服控制器Ⅱ控制伺服电机Ⅱ42，伺服电机Ⅱ42控制伺服油泵Ⅱ43的转速、转矩，通过换向阀38对油缸2回油；伺服油泵Ⅰ41与伺服油泵Ⅱ43的转速差决定油缸2的进退、压力、速度；油缸2通过标准传感器仪表35、标准传感器实时向计算机37发送信号，计算机37实时通过运算向伺服控制器Ⅰ和伺服控制器Ⅱ发送速度、转矩指令，如此形成一个闭环控制；直到标准传感器的力值达到设定的力值，此时被测传感器33仪表采集被测传感器33在设定力值的信号值；若有多个点需要检测，则继续下一个点的检测，逐点完成。

本发明要求保护的范围不限于以上具体实施方式，而且对于本领域技术人员而言，本发明可以有多种变形和更改，凡在本发明的构思与原则之内所作的任何修改、改进和等同替换都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可实现自我核查功能的叠加式力标准机，其特征在于：包括油缸座（1）和移动横梁（9），所述油缸座（1）内安装有10MN标准传感器组（22），所述油缸座（1）上安装有油缸（2），所述油缸（2）顶部安装有背帽（7）、底部设有螺母（6）与锁紧盘（5）、内部设有活塞（3），所述背帽（7）上部与丝杠（4）连接，四个丝杠（4）的上部安装有移动横梁（9），所述移动横梁（9）底部中央安装有上压板（8）、顶部安装中央安装有减速机支架（15），所述减速机支架（15）上安装有减速机（24），所述移动横梁（9）通过丝母（13）、垫圈（12）、丝母背帽（11）和紧固圆盘（10）与四个丝杠（4）连接，四个丝杠（4）上均安装有大链轮（14），每个大链轮（14）上均安装有涨紧链轮（19），所述涨紧链轮（19）通过轴（18）安装于涨紧轮座（17）上，所述涨紧轮座（17）安装于涨紧轮调整座（16）上，所述涨紧调整座（16）安装于移动横梁（9）上；所述减速机（24）上设有四个小链轮（20），每个小链轮（20）均与对应的大链轮（14）通过链条或皮带连接；

所述油缸座（1）上部安装有一个移动平台，包括直线导轨（27）和工作台移动板（28），所述工作台移动板（28）通过移动螺母（29）与滚珠丝杆（30）连接，所述直线导轨（27）尾端中部安装有一个伺服电机（31），所述伺服电机（31）的输出轴与滚珠丝杆（30）连接，所述工作台移动板（28）上部安装有工作台（32），所述直线导轨（27）上还设有3MN标准传感器组（26）与1MN标准传感器组（25），所述3MN标准传感器组（26）与1MN标准传感器组（25）安装于同个小车移动组件（23）上，所述小车移动组件（23）与工作台（32）连接为一个整体。

2.根据权利要求1所述的可实现自我核查功能的叠加式力标准机，其特征在于：所述10MN标准传感器组（22）包括三只3.3MN标准传感器（221），所述3.3MN标准传感器（221）固定于传感器底板（222）上，所述标准传感器（221）顶部设有调整座（223），所述调整座（223）上部设有传感器上压板（224）和承压板（225）。

3.根据权利要求1所述的可实现自我核查功能的叠加式力标准机，其特征在于：所述3MN标准传感器组（26）包括三只1MN标准传感器、传感器底板、球头与承压板。

4.根据权利要求1所述的可实现自我核查功能的叠加式力标准机，其特征在于：所述1MN标准传感器组（25）包括三只0.33MN标准传感器、传感器底板、球头与承压板。

5.根据权利要求1所述的可实现自我核查功能的叠加式力标准机，其特征在于：所述油缸座（1）采用铸钢材料。