CN203688127U

CN203688127U - 一种发条扭矩测试仪

Info

Publication number: CN203688127U
Application number: CN201320727916.8U
Authority: CN
Inventors: 赵国防; 杨明; 张正国; 费浩伟; 刘蒙蒙
Original assignee: Changan University
Current assignee: Changan University
Priority date: 2013-11-15
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2023-11-15

Abstract

本实用新型公开了一种发条扭矩测试仪，包括底座，底座上设置有伺服电机，伺服电机的输出端通过波纹管联轴器与一个减速箱连接；在减速箱的输出轴上固结有转动平台，转动平台前端同轴固结有条盒夹具；减速箱的一侧设置有光电编码器，光电编码器与转动平台连接；在底座上还安装有三维位移平台，三维位移平台上与条盒夹具对应的位置设置有扭矩传感器，扭矩传感器上固结有条轴顶针，条轴顶针与条盒夹具垂直。该测试仪改变了传统利用物理形变而实现的测量方式，具有智能化控制和测量精度高的特性，更加符合市场的需求，对于发条性能的测试和钟表的研制具有十分重要的意义。

Description

一种发条扭矩测试仪

技术领域

本实用新型涉及一种测试校对仪器，具体涉及一种发条扭矩测试仪。

背景技术

发条是钟表里面最重要的元件之一，属于弹性元件，它盘紧之后产生扭矩，给钟表的运转提供动力。发条对钟表的走时长度、走时精度具有十分重要的意义。实际从理论上讲，当发条在条盒里盘紧的面积和完全放松后的面积相等时，钟表走时长度才能最大。所以，当保障足够输出力矩的时候，发条做薄一些是好的，同时还能降低发条力矩落差。在钟表生产中需要测量发条的扭矩曲线来评定发条的性能。

上世纪80年代，我国制表行业中对发条的测试主要靠进口国外的测试仪器，比如瑞士的手摇式发条扭矩测试仪器，其利用物理学中的杠杆原理来测试发条的扭矩。随着技术的进步，出现砝码式发条扭矩测试仪，其工作原理是利用力矩的平衡原理来制成，类似于如今市场上出现的力矩扳手。这些传统的测量方法精度低、测量速度慢，很难满足批量生成的要求。

发明内容

针对上述现有技术当中存在的问题，本实用新型公开了一种发条扭矩测试仪，目的在于快速准确地测量发条转动信息和扭矩信息，以便对发条性能的评定和钟表的研制提供依据。

一种发条扭矩测试仪，包括底座，底座上设置有伺服电机，伺服电机的输出端通过波纹管联轴器与一个减速箱连接；在减速箱的输出轴上固结有转动平台，转动平台前端同轴固结有条盒夹具；减速箱的一侧设置有光电编码器，光电编码器与转动平台连接；在底座上还安装有三维位移平台，三维位移平台上与条盒夹具对应的位置设置有扭矩传感器，扭矩传感器上固结有条轴顶针，条轴顶针与条盒夹具垂直。

进一步地，所述的条盒夹具包括圆形底盘，在底盘表面上间隔120°分布有三个用于卡紧条盒的卡爪，卡爪距离卡盘中心的距离可调。

进一步地，所述条轴顶针为磁性体，在条轴顶针的顶端开设有与条盒中条轴榫头配合的卡槽。

进一步地，所述的伺服电机上安装有用于控制伺服电机转动的控制器，伺服电机采用三菱HF-KP-23BG7K型电机，控制器采用TIC2000型伺服电机控制器。

进一步地，所述的转动平台为圆形盘体，在圆形盘体的圆周上设置有激光刻划标尺。

进一步地，所述的三维位移平台采用ZOLIXNFP-3561/3561L型三维高精密手动位移台，在三维位移平台上安装有微调三维位移平台时用于观察扭矩传感器空间位置的光学显微镜。

进一步地，所述的扭矩传感器采用TSF-10扭杆式传感器。

与传统纯机械式的扭矩测试仪相比，本实用新型有如下优势：

（1）测试操作简单，只需将发条盒装夹好，开启装置即可；

（2）测试精确，自动转动平台可以防止齿轮传动所引起的端跳和偏心，测试精度高；

（3）该发条测试仪改变了传统利用物理形变而实现的测量方式，具有测量精度高的特性，更加符合市场的需求，对于发条性能的测试和钟表的研制具有十分重要的意义。

附图说明

图1为本实用新型的俯视图；

图2为本实用新型的正视图

图3为本实用新型的侧视图；

图4为条盒夹具的结构示意图；

图5为条轴顶针的结构示意图；

图6条盒的结构示意图；

图中标号代表：1—伺服电机，2—减速箱，3—转动平台，4—条盒夹具，41—调节旋钮，42—底盘，43—卡爪，5—扭矩传感器，6—三维位移平台，7—光学显微镜，8—底座，9—条轴顶针，10—波纹管联轴器，11—光电编码器，12—数据采集卡，13—榫头，14—条盒，15—卡槽；

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

具体实施方式

遵从上述技术方案，如图1至图3所示，一种发条扭矩测试仪，包括底座8，底座8上设置有伺服电机1，伺服电机1的输出端通过波纹管联轴器10与一个减速箱2连接；在减速箱2的输出轴上固结有转动平台3，转动平台3前端同轴固结有条盒夹具4；减速箱2的一侧设置有光电编码器11，光电编码器11与转动平台3连接；在底座8上还安装有三维位移平台6，三维位移平台6上与条盒夹具4对应的位置设置有扭矩传感器5，扭矩传感器5上固结有条轴顶针9，条轴顶针9与条盒夹具4垂直。

光电编码器11设置在减速箱2的一侧，其探头连接在转动平台3上，用于采集转动平台3的转动信号，并通过数据采集卡12进行转动信号的转换；数据采集卡12采用PCI数据采集卡。转动平台3在转动时，转动机械信号被光电编码器11采集，经过PCI数据采集卡12的处理，将转动模拟信号转换成数字信号，而扭矩传感器5的作用是采集条轴顶针9的扭矩信号，经过数据采集卡12转换为数字信号。

条盒夹具4包括圆形底盘42，如图4；在底盘42表面上间隔120°分布有三个用于卡紧条盒14的卡爪43，卡爪43距离卡盘中心的距离可调。由于条盒14半径在不同的机械手表中的规格是不同的，条盒14的夹紧装置相对重要性居高。将夹紧装置设计成多卡爪43形式的，卡爪43上设置有调节卡爪43和卡盘中心距离的调节旋钮41，可通过调节旋钮41来调整适合条盒14的半径大小，从而将条盒14夹紧；条盒夹具4和转动平台3同轴固结，共同安装在减速箱2的输出轴上，并和转动平台3一起转动。

条轴顶针9为磁性体，在条轴顶针9的顶端开设有与条盒14中条轴榫头13配合的卡槽15，如图5和图6所示，优选地，条形顶针的端部加工为圆锥台型。条盒14的中心处有榫头13，在安装过程中，将条轴顶针9端部的卡槽15对准条盒14中条轴榫头13插入，使二者楔合，不能相对转动，而磁性体能保证楔合的牢固；这样条盒14在旋转时，扭矩可顺利传递至与条轴顶针9连接的扭矩传感器5，本实施例中扭矩传感器5采用TSF-10扭杆式传感器，此传感器是双向的、感应式传感器。

伺服电机1上安装有用于控制伺服电机1转动的控制器，可控制伺服电机1的打开、关闭和正反转；伺服电机1采用三菱HF-KP-23BG7K型电机，其具有低转动惯量和小容量的特点，容易保证传动的精确性；控制器采用TIC2000型伺服电机1控制器。

波纹管联轴器10选用沧州天硕联轴器有限公司的TS1—40—1416型号的联轴器，其主要特性有：体积小，转动惯量极小，零间隙，耐腐蚀性强，高扭转刚性，高灵敏度和传递大的扭矩，并且顺时针和逆时针回转特性完全相同，这样使得扭矩的传递更加平稳、传统同步性更好、大大降低了偏心扰动和传动噪声。

减速箱2采用常规减速箱，主要起到匹配转速和传递扭矩的作用，通过减速箱2可保证合适的传动比和转动速度，使波纹管联轴器10和转动平台3能有更精确的配合。

为了提高测试精度，在动力输出的末端采用转动平台3，转动平台3为圆形盘体，在圆形盘体的圆周上设置有激光刻划标尺，方便读数，用以记录发条转动圈数，其结构设计可以防止齿轮传动所引起的端跳和偏心，使得旋转更加平稳，其可以正反转且空回极小。

三维位移平台6采用ZOLIXNFP-3561/3561L型三维高精密手动位移台，在三维位移平台6上安装有微调三维位移平台6时用于观察扭矩传感器5空间位置的光学显微镜7；三维位移平台6的作用是调整安装在其上的扭矩传感器5的空间位置，由于是位置的精密配合，不易调整，因此采用光学显微镜7来观察调整过程中扭矩传感器5的位置，使扭矩传感器5上固结的条轴顶针9能顺利顶装在条轴榫头13中。

本装置工作过程如下：

通过调节条盒夹具4上每一个卡爪43来固定好条盒14。条轴顶针9做成系列化的，以便与不同半径的条盒14配合使用。通过光学显微镜7和三维位移平台6的配合，调整条轴顶针9的位置，使条轴顶针9前端的卡槽15与条轴榫头13卡合。在工作中，条轴顶针9保持不动，条盒14外周齿行部分被条盒夹具4夹紧，打开伺服电机1，扭矩从伺服电机1、波纹管联轴器10、减速箱2传递到条盒夹具4上，使条盒夹具4旋转。伺服电机1正转时，条盒14里面的发条是上紧的过程；反转时，发条是放条的过程。条轴顶针9固结在扭矩传感器5上，由于发条的扭矩很小，故而能保证条轴顶针9与扭矩传感器5的配合牢固。

条盒夹具4和转动平台3同轴固结，因此条盒夹具4和转动平台3同时旋转，转动过程中，与转动平台3连接的光电编码器11采集转动信号，经过数据采集卡12的数据转换，转换成为数字信号；同时扭矩传感器5采集的扭矩信号也通过数据采集卡12转换为数字信号。

转动信号和扭矩信号经过数据转换为数字信号后，可传递给外接设备，如打印机进行呈现；或传递给一个处理器，如计算机进行储存和呈现；经过比较法进行判断，采集的发条扭矩大小、发条转动圈数与扭矩之间的关系，通过与正常条件下发条应达到的转动数据和扭矩数据对比，评价发条的扭矩性能。

Claims

1.一种发条扭矩测试仪，包括底座（8），其特征在于，底座（8）上设置有伺服电机（1），伺服电机（1）的输出端通过波纹管联轴器（10）与一个减速箱（2）连接；在减速箱（2）的输出轴上固结有转动平台（3），转动平台（3）前端同轴固结有条盒夹具（4）；减速箱（2）的一侧设置有光电编码器（11），光电编码器（11）与转动平台（3）连接；在底座（8）上还安装有三维位移平台（6），三维位移平台（6）上与条盒夹具（4）对应的位置设置有扭矩传感器（5），扭矩传感器（5）上固结有条轴顶针（9），条轴顶针（9）与条盒夹具（4）垂直。

2.如权利要求1所述的发条扭矩测试仪，其特征在于，所述的条盒夹具（4）包括圆形底盘（42），在底盘（42）表面上间隔120°分布有三个用于卡紧条盒（14）的卡爪（43），卡爪（43）与卡盘中心的距离可调。

3.如权利要求1所述的发条扭矩测试仪，其特征在于，所述条轴顶针（9）为磁性体，在条轴顶针（9）的顶端开设有与条盒（14）中条轴榫头（13）配合的卡槽（15）。

4.如权利要求1所述的发条扭矩测试仪，其特征在于，所述的伺服电机（1）上安装有用于控制伺服电机（1）转动的控制器，伺服电机（1）采用三菱HF-KP-23BG7K型电机，控制器采用TIC2000型伺服电机控制器。

5.如权利要求1所述的发条扭矩测试仪，其特征在于，所述的转动平台（3）为圆形盘体，在圆形盘体的圆周上设置有激光刻划标尺。

6.如权利要求1所述的发条扭矩测试仪，其特征在于，所述的三维位移平台（6）采用ZOLIXNFP-3561/3561L型三维高精密手动位移台，在三维位移平台（6）上安装有微调三维位移平台（6）时用于观察扭矩传感器（5）空间位置的光学显微镜（7）。

7.如权利要求1所述的发条扭矩测试仪，其特征在于，所述的扭矩传感器（5）采用TSF-10扭杆式传感器。