CN113790830B - 一种兼具人体秤校准功能的杠杆式测力装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种兼具人体秤校准功能的杠杆式测力装置，包括机架、杠杆、支撑机构、杠杆提升机构、砝码机构和顶置式加力机构。在进行一般的拉力和压力测试时，杠杆与杠杆提升机构处于分离状态，只需要将待测试件安装在顶置式加力机构上，通过加载的砝码重力乘以杠杆放大比即可得到加载力。在进行人体秤校准时，先通过杠杆提升机构将杠杆和支撑机构向上提升，再将人体秤放置到支撑机构下方的机架底座上。本杠杆式测力装置既保留传统测力装置的拉力和压力测试功能，还兼具人体秤的校准功能，大大降低了人体秤校准的操作难度。本杠杆式测力装置的自身重量较轻，方便移动运输。

Description

一种兼具人体秤校准功能的杠杆式测力装置
技术领域
本发明涉及力值检测技术领域，具体是一种兼具人体秤校准功能的杠杆式测力装置。
背景技术
杠杆式测力装置是利用杠杆平衡原理，借助小力值的砝码进行大力值的力值检测。杠杆式测力装置一般包括杠杆、支撑机构、砝码机构和加力机构。其中，支撑机构用于支撑杠杆作为支点，而砝码机构的砝码悬挂于杠杆的一端，加力机构则对杠杆的另一端施加作用力使杠杆取得平衡。
人体秤是以应用可产生弹性变形的元件为特征的人体称量仪器，通用型人体秤的最大秤量为150kg。目前在对人体秤进行校准的方式通常是：从零点起，按从小至大的顺序加载砝码至最大秤量，一般不少于5个校准测量点。也就是用来对人体秤进行检定的标准砝码总重需要至少达到150kg，对于校准作业来讲，砝码重量大，移动难度大，校准劳动强度大。
现有的杠杆式测力装置也无法直接用来进行人体秤的校准，主要原因是人体秤的面积较大，特别是带有身高测量功能的人体秤，均无法稳定放置到杠杆式测力装置的试件压头上。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供了一种兼具人体秤校准功能的杠杆式测力装置。
为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种兼具人体秤校准功能的杠杆式测力装置，包括：
机架；
杠杆；
支撑机构，其用于支撑所述杠杆，所述支撑机构的顶端连接于所述杠杆的支点位置；
杠杆提升机构，其用于带动所述杠杆和支撑机构竖直向上移动，促使所述支撑机构与所述机架底座分离；
砝码机构，其包括砝码组和砝码加载机构，所述砝码组吊挂在所述杠杆的一端，所述砝码加载机构用于调节所述砝码组中加载于杠杆的砝码数量；
顶置式加力机构，其安装在所述机架顶端，所述顶置式加力机构用于产生促使所述杠杆平衡的驱动力。
采用本发明技术方案，在测力装置在进行一般的拉力和压力测试时，杠杆与杠杆提升机构处于分离状态，只需要将待测试件安装在顶置式加力机构上，通过加载的砝码重力乘以杠杆放大比即可得到加载力。在测力装置进行人体秤校准时，先通过杠杆提升机构将杠杆和支撑机构向上提升，再将人体秤放置到支撑机构下方的机架底座上，然后再通过杠杆提升机构将杠杆和支撑机构放下，并将杠杆提升机构与杠杆脱离，人体秤的初始受力是杠杆和支撑机构的重力，后续每加载一个砝码，人体秤上获得的力增量为砝码的重力和顶置式加力机构施加的平衡力，该平衡力等于加载的砝码重力乘以杠杆放大比。本杠杆式测力装置既保留传统测力装置的拉力和压力测试功能，还兼具人体秤的校准功能，大大降低了人体秤校准的操作难度。本杠杆式测力装置的自身重量较轻，方便移动运输。
进一步地，所述杠杆提升机构包括：
上层板，其水平安装在所述机架的顶部；
卡盘，所述卡盘上设有水平向贯穿的第一定位孔和第二定位孔；
所述杠杆上设有水平向贯穿的第三定位孔和第四定位孔；
第一销轴，其可拆卸地插设于所述第一定位孔和第三定位孔之间；
第二销轴，其可拆卸地插设于所述第二定位孔和第四定位孔之前；
导向机构，其设置在所述卡盘和上层板之间；
升降机构，其设置在所述卡盘和上层板之间，所述升降机构带动所述卡盘和杠杆沿所述导向机构作竖直升降移动。
采用上述优选的方案，确保杠杆提升过程位置保持稳定。
进一步地，所述导向机构包括导套和导杆，所述导套固定于所述上层板上，所述导杆竖直安装在所述卡盘顶端，所述导杆穿设于所述导套。
进一步地，所述升降机构包括同轴旋转关节和丝杠机构，所述丝杠机构的丝杆经所述同轴旋转关节可转动地安装在所述卡盘上，所述丝杠机构的螺母安装在所述上层板上。
进一步地，所述同轴旋转关节包括挡圈盖、轴套和限位块，所述挡圈盖上设有轴套安装孔和位于所述轴套安装孔下方的限位块安装槽，所述挡圈盖固定于所述卡盘上，所述轴套安装在所述轴套安装孔内，所述限位块设置在所述限位块安装槽内，所述丝杠机构的丝杆下端穿设于所述轴套内孔，所述限位块经锁付螺钉连接于丝杆下端面上。
采用上述优选的方案，使杠杆和支撑机构的提升更为平稳省力。
进一步地，所述卡盘上设有向下延伸的第一挡壁和第二挡壁，所述第一挡壁和第二挡壁之间的距离稍大于所述杠杆的厚度。
采用上述优选的方案，能可靠规制杠杆，防止杠杆左右摇摆而造成支撑机构的落点不稳定。
进一步地，所述支撑机构包括线性支撑机构、支撑柱和支撑座。
进一步地，所述线性支撑机构包括主刀轴、主刀乘和支点锁紧块，所述主刀轴具有尖端朝下的刃部，所述主刀乘上设有V形槽，所述主刀轴的刃部与所述主刀乘的V形槽底线接触，所述支点锁紧块连接在所述主刀乘上，所述支点锁紧块上还设有用于顶压所述主刀轴上端的顶紧螺栓。
采用上述优选的方案，确保杠杆支点保持较高的摇摆自由度，提升平衡准确度。
进一步地，所述支撑柱为中空的矩形管结构。
进一步地，所述支撑柱和支承座之间设有加强肋板。
采用上述优选的方案，既降低支撑机构的重量，又确保支撑机构保持较高的结构强度。
进一步地，所述顶置式加力机构包括：
升降驱动机构，其安装在所述机架上；
第一反力架，其包括第一上板、第一下板和两个第一立柱，两个所述第一立柱竖直安装在所述第一上板和第一下板之间，所述第一上板安装在所述升降驱动机构的升降杆上；
第二反力架，其包括第二上板、第二下板和两个第二立柱，两个所述第二立柱竖直安装在所述第二上板和第二下板之间，所述第二立柱还穿设于所述第一下板；
加力连接机构，其连接于所述第二上板和杠杆之间。
采用上述优选的方案，在所述杠杆式测力装置进行拉力检测时，被检器件安装在所述加力连接机构和第一下板之间；在所述杠杆式测力装置进行压力检测时，被检器件安装在所述第一下板和第二下板之间；在所述杠杆式测力装置进行人体秤检测时，第一下板通过螺栓直接连接到加力连接机构下端。能适用三种模式的加力平衡。
进一步地，所述加力连接机构包括第一刀刃轴和两个第一刀乘座，所述第一刀刃轴固定安装在所述杠杆上，所述第一刀刃轴的两端部都设有尖端朝上的刀刃，两个所述第一刀乘座上设有第一V形刀槽，所述第一刀刃轴的刀刃与所述第一刀乘座的第一V形刀槽槽底相匹配。
进一步地，所述加力连接机构还包括连接体、连接套和十字刀乘块，两个所述第一刀乘座分别与所述连接体的上端固定连接；所述连接体的下端设有朝下的U形开口，所述连接体的U形开口两壁体之间设有第二刀刃轴，所述第二刀刃轴设有尖端朝上的刀刃，所述十字刀乘块下表面设有开口朝下的第二V形刀槽，第二刀刃轴的刀刃与所述第二V形刀槽槽体匹配设置；所述连接套的上端设有朝上的U形开口，所述连接套的U形开口两壁体之间设有第三刀刃轴，所述第三刀刃轴设有尖端朝下的刀刃，所述十字刀乘块上表面设有开口朝上的第三V形刀槽，所述第三刀刃轴的刀刃与所述第三V形刀槽槽体匹配设置。
进一步地，所述第一刀刃轴与所述第二刀刃轴垂直设置，所述第二刀刃轴与所述第三刀刃轴垂直设置。
采用上述优选的方案，确保顶置式加力机构对杠杆加力的竖直度。
进一步地，所述升降驱动机构为蜗轮蜗杆升降机构。
采用上述优选的方案，提高加力稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种实施方式的结构示意图；
图2是杠杆的结构示意图；
图3是杠杆提升机构的结构示意图；
图4是杠杆提升机构的剖视图；
图5是顶置式加力机构的结构示意图；
图6是加力连接机构的结构示意图；
图7是加力连接机构的俯视图；
图8是图7中A-A向剖视图；
图9是图7中B-B向剖视图；
图10是支撑机构的结构示意图；
图11是人体秤放置的示意图；
图12是人体秤校准的受力示意图。
图中数字和字母所表示的相应部件的名称：
10-机架；20-杠杆；201-第三定位孔；202-第四定位孔；30-支撑机构；31-线性支撑机构；311-主刀轴；312-主刀乘；313-支点锁紧块；32-支撑柱；33-支撑座；34-加强肋板；40-杠杆提升机构；41-上层板；42-卡盘；421-第一定位孔；422-第二定位孔；423-第一挡壁；424-第二挡壁；43-第一销轴；44-第二销轴；45-导向机构；451-导套；452-导杆；46-升降机构；461-丝杆；462-螺母；463-挡圈盖；464-轴套；465-限位块；50-砝码机构；51-砝码组；52-砝码加载机构；60-顶置式加力机构；61-升降驱动机构；62-第一反力架；621-第一上板；622-第一下板；623-第一立柱；63-第二反力架；631-第二上板；632-第二下板；633-第二立柱；64-加力连接机构；641-第一刀刃轴；642-第一刀乘座；643-连接体；644-连接套；645-十字刀乘块；646-第二刀刃轴；647-第三刀刃轴；90-人体秤；91-垫板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明的一种实施方式为：一种兼具人体秤校准功能的杠杆式测力装置，包括：
机架10；
杠杆20；
支撑机构30，其用于支撑杠杆20，支撑机构30的顶端连接于杠杆20的支点位置；
杠杆提升机构40，其用于带动杠杆20和支撑机构30竖直向上移动，促使支撑机构30与机架10的底座分离；
砝码机构50，其包括砝码组51和砝码加载机构52，砝码组50吊挂在杠杆20的一端，砝码加载机构52用于调节砝码组51中加载于杠杆的砝码数量；
顶置式加力机构60，其安装在机架10顶端，顶置式加力机构60用于产生促使杠杆平衡的驱动力。
在测力装置在进行一般的拉力和压力测试时，杠杆与杠杆提升机构处于分离状态，只需要将待测试件安装在顶置式加力机构上，通过加载的砝码重力乘以杠杆放大比即可得到加载力。在测力装置进行人体秤校准时，先通过杠杆提升机构将杠杆和支撑机构向上提升，如图11中，为提高人体秤放置稳定性，在机架底座上放置了垫板91，在人体秤放好之后，通过杠杆提升机构将杠杆和支撑机构放下，再将杠杆提升机构与杠杆脱离，进行人体秤的校准。如图12所示，人体秤的初始受力是杠杆重力G2和支撑机构的重力G3，后续每加载一个砝码，人体秤上获得的力增量为砝码的重力G1与顶置式加力机构施加的平衡力F1之和，其中平衡力F1等于加载的砝码重力G1乘以杠杆放大比。
采用上述技术方案的有益效果是：本杠杆式测力装置既保留传统测力装置的拉力和压力测试功能，还兼具人体秤的校准功能，大大降低了人体秤校准的操作难度。本杠杆式测力装置的自身重量较轻，方便移动运输。
如图1-4所示，在本发明的另一些实施方式中，杠杆提升机构40包括：
上层板41，其水平安装在机架10的顶部；
卡盘42，卡盘42上设有水平向贯穿的第一定位孔421和第二定位孔422；
杠杆20上设有水平向贯穿的第三定位孔201和第四定位孔202；
第一销轴43，其可拆卸地插设于第一定位孔421和第三定位孔201之间；
第二销轴44，其可拆卸地插设于第二定位孔422和第四定位孔之前202；
导向机构45，其设置在卡盘42和上层板41之间；
升降机构46，其设置在卡盘42和上层板41之间，升降机构46带动卡盘42沿导向机构45作竖直升降移动。采用上述技术方案的有益效果是：确保杠杆提升过程位置保持稳定。
如图3-4所示，在本发明的另一些实施方式中，导向机构45包括导套451和导杆452，导套451固定于上层板41上，导杆452竖直安装在卡盘42顶端，导杆452穿设于导套451。升降机构46包括同轴旋转关节和丝杠机构，丝杠机构的丝杆461经所述同轴旋转关节可转动地安装在卡盘42上，丝杠机构的螺母462安装在上层板41上。所述同轴旋转关节包括挡圈盖463、轴套464和限位块465，挡圈盖463上设有轴套安装孔和位于所述轴套安装孔下方的限位块安装槽，挡圈盖463固定于卡盘42上，轴套464安装在所述轴套安装孔内，限位块465设置在所述限位块安装槽内，所述丝杠机构的丝杆461下端穿设于轴套464内孔，限位块465经锁付螺钉连接于丝杆461下端面上。采用上述技术方案的有益效果是：使杠杆和支撑机构的提升更为平稳省力。
如图3所示，在本发明的另一些实施方式中，卡盘42上设有向下延伸的第一挡壁423和第二挡壁424，第一挡壁423和第二挡壁424之间的距离稍大于杠杆20的厚度。采用上述技术方案的有益效果是：能可靠规制杠杆，防止杠杆左右摇摆而造成支撑机构的落点不稳定。
如图10所示，在本发明的另一些实施方式中，支撑机构30包括线性支撑机构31、支撑柱32和支撑座33。线性支撑机构31包括主刀轴311、主刀乘312和支点锁紧块313，主刀轴311具有尖端朝下的刃部，主刀乘312上设有V形槽，主刀轴311的刃部与主刀乘312的V形槽底线接触，支点锁紧块313连接在主刀乘312上，支点锁紧块313上还设有用于顶压主刀轴311上端的顶紧螺栓。采用上述技术方案的有益效果是：确保杠杆支点保持较高的摇摆自由度，提升杠杆平衡准确度；在杠杆被提升时，整个支撑机构也能随杠杆一体升降。
如图10所示，在本发明的另一些实施方式中，支撑柱32为中空的矩形管结构。支撑柱32和支承座33之间设有加强肋板34。采用上述技术方案的有益效果是：既降低支撑机构的重量，又确保支撑机构保持较高的结构强度。
在本发明的另一些实施方式中，砝码机构50包括砝码组51和砝码加载机构52，砝码组51包括多个串接的砝码，砝码之间采用吊钉连接，砝码加载机构包括升降平台和驱动升降平台升降的驱动机构，升降平台置于砝码的正下方，升降平台上升会砝码重力逐步转移到升降平台上，实现杠杆上砝码的逐步卸载，相反，升降平台下降会将砝码重力逐步加载到杠杠的砝码吊钩上，实现砝码的逐步加载。
如图5-9所示，在本发明的另一些实施方式中，顶置式加力机构60包括：
升降驱动机构61，其安装在机架10上；
第一反力架62，其包括第一上板621、第一下板622和两个第一立柱623，两个第一立柱623竖直安装在第一上板621和第一下板622之间，第一上板621安装在升降驱动机构61的升降杆上；
第二反力架63，其包括第二上板631、第二下板632和两个第二立柱633，两个第二立柱633竖直安装在第二上板631和第二下板632之间，第二立柱633还穿设于第一下板622；
加力连接机构64，其连接于第二上板631和杠杆20之间。
采用上述技术方案的有益效果是：在所述杠杆式测力装置进行拉力检测时，被检器件安装在所述加力连接机构和第一下板之间；在所述杠杆式测力装置进行压力检测时，被检器件安装在所述第一下板和第二下板之间；在所述杠杆式测力装置进行人体秤检测时，第一下板通过螺栓直接连接到加力连接机构下端。能适用三种模式的加力平衡。
如图6-9所示，在本发明的另一些实施方式中，加力连接机构64包括第一刀刃轴641和两个第一刀乘座642，第一刀刃轴641固定安装在杠杆20上，第一刀刃轴641的两端部都设有尖端朝上的刀刃，两个第一刀乘座642上设有第一V形刀槽，第一刀刃轴641的刀刃与第一刀乘座642的第一V形刀槽槽底相匹配。加力连接机构64还包括连接体643、连接套644和十字刀乘块645，两个第一刀乘座642分别与连接体643的上端固定连接；连接体643的下端设有朝下的U形开口，连接体643的U形开口两壁体之间设有第二刀刃轴646，第二刀刃轴646设有尖端朝上的刀刃，十字刀乘块645下表面设有开口朝下的第二V形刀槽，第二刀刃轴646的刀刃与所述第二V形刀槽槽体匹配设置；连接套644的上端设有朝上的U形开口，连接套644的U形开口两壁体之间设有第三刀刃轴647，第三刀刃轴647设有尖端朝下的刀刃，十字刀乘块645上表面设有开口朝上的第三V形刀槽，第三刀刃轴647的刀刃与所述第三V形刀槽槽体匹配设置。第一刀刃轴641与第二刀刃轴646垂直设置，第二刀刃轴646与第三刀刃轴647垂直设置。采用上述技术方案的有益效果是：确保顶置式加力机构对杠杆加力的竖直度。
在本发明的另一些实施方式中，升降驱动机构61为蜗轮蜗杆升降机构。采用上述技术方案的有益效果是：提高加力稳定性。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域普通技术人员能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种兼具人体秤校准功能的杠杆式测力装置，其特征在于，包括：
机架；
杠杆；
支撑机构，其用于支撑所述杠杆，所述支撑机构的顶端连接于所述杠杆的支点位置；
杠杆提升机构，其用于带动所述杠杆和支撑机构竖直向上移动，促使所述支撑机构与所述机架底座分离；
砝码机构，其包括砝码组和砝码加载机构，所述砝码组吊挂在所述杠杆的一端，所述砝码加载机构用于调节所述砝码组中加载于杠杆的砝码数量；
顶置式加力机构，其安装在所述机架顶端，所述顶置式加力机构用于产生促使所述杠杆平衡的驱动力；
所述杠杆提升机构包括：
上层板，其水平安装在所述机架的顶部；
卡盘，所述卡盘上设有水平向贯穿的第一定位孔和第二定位孔；
所述杠杆上设有水平向贯穿的第三定位孔和第四定位孔；
第一销轴，其可拆卸地插设于所述第一定位孔和第三定位孔之间；
第二销轴，其可拆卸地插设于所述第二定位孔和第四定位孔之前；
导向机构，其设置在所述卡盘和上层板之间；所述导向机构包括导套和导杆，所述导套固定于所述上层板上，所述导杆竖直安装在所述卡盘顶端，所述导杆穿设于所述导套；
升降机构，其设置在所述卡盘和上层板之间，所述升降机构带动所述卡盘和杠杆沿所述导向机构作竖直升降移动；所述升降机构包括同轴旋转关节和丝杠机构，所述丝杠机构的丝杆经所述同轴旋转关节可转动地安装在所述卡盘上，所述丝杠机构的螺母安装在所述上层板上；所述同轴旋转关节包括挡圈盖、轴套和限位块，所述挡圈盖上设有轴套安装孔和位于所述轴套安装孔下方的限位块安装槽，所述挡圈盖固定于所述卡盘上，所述轴套安装在所述轴套安装孔内，所述限位块设置在所述限位块安装槽内，所述丝杠机构的丝杆下端穿设于所述轴套内孔，所述限位块经锁付螺钉连接于丝杆下端面上。
2.根据权利要求1所述的兼具人体秤校准功能的杠杆式测力装置，其特征在于，所述卡盘上设有向下延伸的第一挡壁和第二挡壁，所述第一挡壁和第二挡壁之间的距离稍大于所述杠杆的厚度。
3.根据权利要求1所述的兼具人体秤校准功能的杠杆式测力装置，其特征在于，所述支撑机构包括线性支撑机构、支撑柱和支撑座。
4.根据权利要求1所述的兼具人体秤校准功能的杠杆式测力装置，其特征在于，所述顶置式加力机构包括：
升降驱动机构，其安装在所述机架上；
第一反力架，其包括第一上板、第一下板和两个第一立柱，两个所述第一立柱竖直安装在所述第一上板和第一下板之间，所述第一上板安装在所述升降驱动机构的升降杆上；
第二反力架，其包括第二上板、第二下板和两个第二立柱，两个所述第二立柱竖直安装在所述第二上板和第二下板之间，所述第二立柱还穿设于所述第一下板；
加力连接机构，其连接于所述第二上板和杠杆之间。
5.根据权利要求4所述的兼具人体秤校准功能的杠杆式测力装置，其特征在于，所述加力连接机构包括第一刀刃轴和两个第一刀乘座，所述第一刀刃轴固定安装在所述杠杆上，所述第一刀刃轴的两端部都设有尖端朝上的刀刃，两个所述第一刀乘座上设有第一V形刀槽，所述第一刀刃轴的刀刃与所述第一刀乘座的第一V形刀槽槽底相匹配。
6.根据权利要求5所述的兼具人体秤校准功能的杠杆式测力装置，其特征在于，所述加力连接机构还包括连接体、连接套和十字刀乘块，两个所述第一刀乘座分别与所述连接体的上端固定连接；所述连接体的下端设有朝下的U形开口，所述连接体的U形开口两壁体之间设有第二刀刃轴，所述第二刀刃轴设有尖端朝上的刀刃，所述十字刀乘块下表面设有开口朝下的第二V形刀槽，第二刀刃轴的刀刃与所述第二V形刀槽槽体匹配设置；所述连接套的上端设有朝上的U形开口，所述连接套的U形开口两壁体之间设有第三刀刃轴，所述第三刀刃轴设有尖端朝下的刀刃，所述十字刀乘块上表面设有开口朝上的第三V形刀槽，所述第三刀刃轴的刀刃与所述第三V形刀槽槽体匹配设置。
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