CN203848975U - 力传感器负荷特性检测用多工位压力加载装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种力传感器负荷特性检测用多工位压力加载装置，包括机架、力传感器装夹机构、力传感器旋转机构和力传感器压力加载机构，机架包括架体、第一支撑板和第二支撑板；力传感器装夹机构包括工作台、多个底座、装夹上底板、装夹下底板和装夹动力传动组件；装夹动力传动组件包括气动马达、梯形丝杆、梯形丝杆螺母、轴承座、气动马达主动齿轮和梯形丝杆被动齿轮，装夹下底板与梯形丝杆螺母连接；力传感器旋转机构包括气动分度盘、气动分度盘主动齿轮和工作台被动齿轮；力传感器压力加载机构包括滚珠丝杆升降机、交流伺服电机、交流伺服电机驱动器和标准力传感器。本实用新型能够提高检测质量和检测效率，提高生产效率，降低劳动强度。

Description

力传感器负荷特性检测用多工位压力加载装置

技术领域

本实用新型属于力传感器负荷特性检测技术领域，具体涉及一种力传感器负荷特性检测用多工位压力加载装置。

背景技术

应变式力传感器通常通过弹性体将力转换为应变量，然后通过电阻应变片组成的桥路输出电信号，主要用于各种测量力值的场合。广泛应用于水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。

应变式力传感器在生产过程中需要进行负荷特性检测实验，由于负荷传感器检定规程中有关检测点、加载时间、稳定时间的限制，按照其要求的静态加载检测方法需要比较长的时间加载和等待力值的稳定，检测效率比较低。随着传感器生产规模的迅速扩大，使用静态加载检测方法已经不能满足高效率、低成本生产的要求，尤其对于大批量生产的传感器的检测，这种检定方法的缺点更加突出，而企业又不可能投入过多的设备和人员用于检测。当大批量的生产在检测效率没有提高的时候，只能抽检，这样就降低了传感器的检定精度，从而会严重影响传感器的质量控制。

为了提高检测效率，一种利用叠置加载方式被广泛使用，这种加载方式采用标准力传感器和被检力传感器上下叠加同轴放置，分级施加弹性力。弹性力的施加有两种方式，一种是施加静态力，另一种是施加非静态力。静态力施加方式如下：当施加某一确定力时(标准力传感器和仪表指示的标准值)，当力稳定一定时间后，读取被检力传感器和仪表的相应数据，然后施加力逐级加载，从而得到被检力传感器的输出特性。非静态力施加方式如下：由于是在两个传感器及数字化仪表之间进行比对测量，所以在动态性能不影响试验工作精度的前提下，利用电子测量和控制技术，在无须力值稳定的加载过程中同时获取两个传感器的输出信号完成计量测试，从而实现非静态加载下进行负荷特性试验。

但是现有的设备存在以下主要技术问题：

(1)产品装夹、卸载过程效率低下。由于被测力传感器承受的压力较大，且要求定位准确，稳定可靠，通常利用螺丝对待测力传感器产品进行固定。手工装夹被测产品占用时间较长，测试效率低，劳动强度大。另一种方式利用气缸、丝杆、液压方式提供压力对产品进行夹装，但每次只能夹装一个被测产品，效率仍然无法提高。

(2)小量程传感器的压力预加载，利用手工操作千斤顶实现。大量程传感器的压力预加载通过液压系统实现，工人手动控制液压阀门，对某一确定压力的控制需要经验丰富的工人操作，人为的疏忽会造成过压加载，导致产品损坏概率升高。此外，手动控制方式导致压力加载精度不高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种力传感器负荷特性检测用多工位压力加载装置，其结构紧凑，设计新颖合理，能够提高力传感器产品的负荷特性检测质量和检测效率，提高力传感器产品的生产效率，降低劳动强度，实用性强，推广应用价值高。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种力传感器负荷特性检测用多工位压力加载装置，其特征在于：包括机架以及安装在机架上的力传感器装夹机构、力传感器旋转机构和力传感器压力加载机构，所述机架包括架体、安装在架体顶部的第一支撑板、固定连接在第一支撑板顶部的多根支撑柱和通过多根支撑柱支撑在第一支撑板上方的第二支撑板；所述力传感器装夹机构包括工作台和安装在工作台上的多个用于放置待测力传感器的底座，间隔设置且通过多根直线导柱固定连接的装夹上底板和装夹下底板，以及用于带动装夹上底板上下运动并与底座配合夹紧或松开待测力传感器的装夹动力传动组件；所述工作台转动连接在第一支撑板上且向下穿过第一支撑板，所述装夹上底板位于工作台的上方，所述装夹下底板位于第一支撑板的下方，多根所述直线导柱均穿过工作台且与工作台通过直线轴承连接；所述装夹动力传动组件包括气动马达、梯形丝杆和螺纹连接在梯形丝杆上的梯形丝杆螺母，所述架体的中部安装有第三支撑板，所述第三支撑板的顶部安装有轴承座，所述第三支撑板的底部安装有气动马达支架，所述梯形丝杆的顶部通过第一深沟球轴承和第一推力球轴承转动连接在工作台的下部几何中心位置处，所述梯形丝杆的底部通过第二深沟球轴承和第二推力球轴承转动连接在轴承座上且向下穿过第三支撑板，所述气动马达安装在气动马达支架上，所述气动马达的输出轴上安装有气动马达主动齿轮，穿出到第三支撑板下方的一段梯形丝杆上安装有与气动马达主动齿轮相啮合的梯形丝杆被动齿轮，所述装夹下底板与梯形丝杆螺母固定连接；所述力传感器旋转机构包括用于带动工作台旋转的气动分度盘，所述第一支撑板的底部吊装有气动分度盘支架，所述气动分度盘安装在气动分度盘支架上，所述气动分度盘的输出轴上安装有气动分度盘主动齿轮，穿出到第一支撑板下方的工作台上安装有与气动分度盘主动齿轮相啮合的工作台被动齿轮；所述力传感器压力加载机构包括安装在第二支撑板顶部的滚珠丝杆升降机、交流伺服电机和交流伺服电机驱动器，所述滚珠丝杆升降机的丝杠向下穿过第二支撑板，所述滚珠丝杠升降机的丝杠端部连接有用于给待测力传感器加载压力的标准力传感器，所述交流伺服电机的输出轴上安装有第一同步轮，所述滚珠丝杠升降机的输入轴上安装有第二同步轮，所述第一同步轮和第二同步轮上连接有同步带。

上述的力传感器负荷特性检测用多工位压力加载装置，其特征在于：所述工作台通过第三推力球轴承转动连接在第一支撑板上。

上述的力传感器负荷特性检测用多工位压力加载装置，其特征在于：所述底座的数量为四个且均匀安装在工作台上，所述气动分度盘为四工位气动分度盘。

上述的力传感器负荷特性检测用多工位压力加载装置，其特征在于：所述直线导柱的数量为四根。

上述的力传感器负荷特性检测用多工位压力加载装置，其特征在于：所述第一支撑板的底部通过两根气动分度盘支架拉杆吊装有气动分度盘支架。

上述的力传感器负荷特性检测用多工位压力加载装置，其特征在于：所述交流伺服电机通过电机支架安装在第二支撑板顶部。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型结构紧凑，设计新颖合理，加工制造方便。

2、本实用新型的使用操作简单，无需经验丰富的工人操作，能够快速完成待测力传感器的装夹、加载和卸载，有助于降低操作工人的劳动强度，提高力传感器负荷特性检测效率。

3、本实用新型力传感器装夹和力传感器旋转采用气压驱动，力传感器压力加载采用机械驱动，与现有的液压式预载机相比，具有反应灵敏、污染小以及外围配属附件少、实现成本低等诸多优点。

4、本实用新型一次能够装夹、测试多个待测力传感器，有助于提高力传感器产品的负荷特性检测质量和检测效率，提高力传感器产品的生产效率。

5、本实用新型的实用性强，使用效果好，对解决力传感器大批量生产过程中的负荷特性检测有着重要的意义，推广应用价值高。

综上所述，本实用新型结构紧凑，设计新颖合理，能够提高力传感器产品的负荷特性检测质量和检测效率，提高力传感器产品的生产效率，降低劳动强度，实用性强，推广应用价值高。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型第一视角的立体图。

图2为本实用新型第二视角的立体图。

图3为图2的主视局部剖视图。

附图标记说明:

1—架体；              2—底座；               3—待测力传感器；

4—第一支撑板；        5—支撑柱；             6—直线导柱；

7—第二支撑板；        8—交流伺服电机驱动器；  9—第二同步轮；

10—同步带；           11—滚珠丝杆升降机；    12—第一同步轮；

13—电机支架；         14—交流伺服电机；      15—装夹上底板；

16—直线轴承；         17—标准力传感器；      18—气动分度盘主动齿轮；

19—气动分度盘；       20—第一深沟球轴承；     21—第二深沟球轴承；

22—气动分度盘支架拉杆；23—气动分度盘支架；    24—第三支撑板；

25—梯形丝杆被动齿轮；  26—气动马达支架；      27—气动马达；

28—第一推力球轴承；    29—第二推力球轴承；    30—气动马达主动齿轮；

31—轴承座；            32—梯形丝杆；         33—装夹下底板；

34—梯形丝杆螺母；      35—工作台被动齿轮；   36—第三推力球轴承；

37—工作台。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本实用新型包括机架以及安装在机架上的力传感器装夹机构、力传感器旋转机构和力传感器压力加载机构，所述机架包括架体1、安装在架体1顶部的第一支撑板4、固定连接在第一支撑板4顶部的多根支撑柱5和通过多根支撑柱5支撑在第一支撑板4上方的第二支撑板7；所述力传感器装夹机构包括工作台37和安装在工作台37上的多个用于放置待测力传感器3的底座2，间隔设置且通过多根直线导柱6固定连接的装夹上底板15和装夹下底板33，以及用于带动装夹上底板15上下运动并与底座2配合夹紧或松开待测力传感器3的装夹动力传动组件；所述工作台37转动连接在第一支撑板4上且向下穿过第一支撑板4，所述装夹上底板15位于工作台37的上方，所述装夹下底板33位于第一支撑板4的下方，多根所述直线导柱6均穿过工作台37且与工作台37通过直线轴承16连接；所述装夹动力传动组件包括气动马达27、梯形丝杆32和螺纹连接在梯形丝杆32上的梯形丝杆螺母34，所述架体1的中部安装有第三支撑板24，所述第三支撑板24的顶部安装有轴承座31，所述第三支撑板24的底部安装有气动马达支架26，所述梯形丝杆32的顶部通过第一深沟球轴承20和第一推力球轴承28转动连接在工作台37的下部几何中心位置处，所述梯形丝杆32的底部通过第二深沟球轴承21和第二推力球轴承29转动连接在轴承座31上且向下穿过第三支撑板24，所述气动马达27安装在气动马达支架26上，所述气动马达27的输出轴上安装有气动马达主动齿轮30，穿出到第三支撑板24下方的一段梯形丝杆32上安装有与气动马达主动齿轮30相啮合的梯形丝杆被动齿轮25，所述装夹下底板33与梯形丝杆螺母34固定连接；所述力传感器旋转机构包括用于带动工作台37旋转的气动分度盘19，所述第一支撑板4的底部吊装有气动分度盘支架23，所述气动分度盘19安装在气动分度盘支架23上，所述气动分度盘19的输出轴上安装有气动分度盘主动齿轮18，穿出到第一支撑板4下方的工作台37上安装有与气动分度盘主动齿轮18相啮合的工作台被动齿轮35；所述力传感器压力加载机构包括安装在第二支撑板7顶部的滚珠丝杆升降机11、交流伺服电机14和交流伺服电机驱动器8，所述滚珠丝杆升降机11的丝杠向下穿过第二支撑板7，所述滚珠丝杠升降机11的丝杠端部连接有用于给待测力传感器3加载压力的标准力传感器17，所述交流伺服电机14的输出轴上安装有第一同步轮12，所述滚珠丝杠升降机11的输入轴上安装有第二同步轮9，所述第一同步轮12和第二同步轮9上连接有同步带10。

如图1、图2和图3所示，本实施例中，所述工作台37通过第三推力球轴承36转动连接在第一支撑板4上。所述底座2的数量为四个且均匀安装在工作台37上，所述气动分度盘19为四工位气动分度盘，气动分度盘19的进气口与气源每接通一次，气动分度盘19正转90°，此后锁定位置，当气动分度盘19的进气口再次与气源接通时，气动分度盘19再次正转90°，依次循环。所述直线导柱6的数量为四根。所述第一支撑板4的底部通过两根气动分度盘支架拉杆22吊装有气动分度盘支架23。所述交流伺服电机14通过电机支架13安装在第二支撑板7顶部。所述支撑柱5的数量为两根。

本实用新型使用时的工作过程如下：

(1)进行待测力传感器3的装夹，具体过程为：①气动马达27在气压的推动下正转，气动马达27带动气动马达主动齿轮30正转，气动马达主动齿轮30带动梯形丝杆被动齿轮25正转，梯形丝杆被动齿轮25带动梯形丝杆32正转，梯形丝杆32驱动梯形丝杆螺母34向上运动，梯形丝杆螺母34带动装夹下底板33向上运动，装夹下底板33通过多根直线导柱6带动装夹上底板15向上运动，当装夹上底板15向上运动到与底座2之间的距离大于待测力传感器3的高度时，气动马达27停止正转；②将四个待测力传感器3分别放置在四个底座2上；③气动马达在气压的推动下反转，气动马达27带动气动马达主动齿轮30反转，气动马达主动齿轮30带动梯形丝杆被动齿轮25反转，梯形丝杆被动齿轮25带动梯形丝杆32反转，梯形丝杆32驱动梯形丝杆螺母34向下运动，梯形丝杆螺母34带动装夹下底板33向下运动，装夹下底板33通过多根直线导柱6带动装夹上底板15向下运动，当装夹上底板15向下运动到与底座2相配合夹紧待测力传感器3时，气动马达27停止反转。具体实施时，可以外接对气动马达27的正反转进行控制的控制器(例如可编程逻辑控制器)，在连接气动马达27的进排气口与气源的输气管路上连接电磁阀，控制器能够通过控制电磁阀控制气动马达27在气压的推动下正转或反转；另外，还可以在第一支撑板4的底部安装用于对装夹上底板15的向上运动位置进行检测的上限位传感器，在第三支撑板24的顶部安装用于对装夹上底板15的向下运动位置进行检测的下限位传感器，在装夹下底板33上安装用于碰触上限位传感器或下限位传感器的限位传感器碰触杆，且当限位传感器碰触杆碰触到上限位传感器时，装夹上底板15正好向上运动到了与底座2之间的距离大于待测力传感器3的高度的位置，此时，控制器通过控制电磁阀控制气动马达27停止正转；当限位传感器碰触杆碰触到下限位传感器时，装夹上底板15正好向下运动到了与底座2相配合夹紧待测力传感器3的位置，此时，控制器通过控制电磁阀控制气动马达27停止反转。

(2)力传感器压力加载机构对第一个待测力传感器3进行压力加载和卸载，具体过程为：①启动交流伺服电机驱动器8，交流伺服电机驱动器8驱动交流伺服电机14正转，交流伺服电机14带动第一同步轮12正转，第一同步轮12通过同步带10带动第二同步轮9正转，第二同步轮9带动滚珠丝杠升降机11做丝杠下降运动，滚珠丝杠升降机11的丝杠带动标准力传感器17向下运动，当标准力传感器17与第一个待测力传感器3接触后，开始对第一个待测力传感器3进行压力加载；②当外接的加载压力检测显示系统读取记录完压力加载数据后，交流伺服电机驱动器8驱动交流伺服电机14反转，交流伺服电机14带动第一同步轮12反转，第一同步轮12通过同步带10带动第二同步轮9反转，第二同步轮9带动滚珠丝杠升降机11做丝杠上升运动，滚珠丝杠升降机11的丝杠带动标准力传感器17向上运动，当标准力传感器17与第一个待测力传感器3完全分开后，交流伺服电机驱动器8停止驱动交流伺服电机14反转，这样就完成了对第一个待测力传感器3的压力加载和卸载。具体实施时，外接的加载压力检测显示系统可以采用工业控制计算机、用于对标准力传感器17检测到的压力数据进行采集的第一精密数字测量仪和用于对待测力传感器3检测到的压力数据进行采集的第二精密数字测量仪组成，标准力传感器17与第一精密数字测量仪连接，待测力传感器3与第二精密数字测量仪连接，第一精密数字测量仪和第二精密数字测量仪均与工业控制计算机连接，第一精密数字测量仪能够将其采集到的标准力传感器17检测到的压力数据实时传输给工业控制计算机进行显示和记录，第二精密数字测量仪能够将其采集到的待测力传感器3检测到的压力数据实时传输给工业控制计算机进行显示和记录。另外，还可以在工业控制计算机的PCI插槽上安装运动控制卡，并将交流伺服电机驱动器8与运动控制卡相接，工业控制计算机能够通过运动控制卡对交流伺服电机驱动器8进行控制，进而实现对交流伺服电机14正反转的控制。

(3)力传感器旋转机构中的气动分度盘19在气压的推动下正转90°，气动分度盘19带动气动分度盘主动齿轮18正转90°，气动分度盘主动齿轮18带动工作台被动齿轮35正转90°，工作台被动齿轮35带动工作台37正转90°，将第二个待测力传感器3旋转到标准力传感器17的下方，力传感器压力加载机构按照对第一个待测力传感器3进行压力加载和卸载的过程对第二个待测力传感器3进行压力加载和卸载。具体实施时，可以外接对气动分度盘19的正转进行控制的控制器(例如可编程逻辑控制器)，在连接气动分度盘19的进气口与气源的输气管路上连接电磁阀，控制器能够通过控制电磁阀控制气动分度盘19与气源接通或断开，进而实现对气动分度盘19正转的控制。

重复两次以上的第(3)步，完成四个待测力传感器3的压力加载和卸载。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种力传感器负荷特性检测用多工位压力加载装置，其特征在于：包括机架以及安装在机架上的力传感器装夹机构、力传感器旋转机构和力传感器压力加载机构，所述机架包括架体(1)、安装在架体(1)顶部的第一支撑板(4)、固定连接在第一支撑板(4)顶部的多根支撑柱(5)和通过多根支撑柱(5)支撑在第一支撑板(4)上方的第二支撑板(7)；所述力传感器装夹机构包括工作台(37)和安装在工作台(37)上的多个用于放置待测力传感器(3)的底座(2)，间隔设置且通过多根直线导柱(6)固定连接的装夹上底板(15)和装夹下底板(33)，以及用于带动装夹上底板(15)上下运动并与底座(2)配合夹紧或松开待测力传感器(3)的装夹动力传动组件；所述工作台(37)转动连接在第一支撑板(4)上且向下穿过第一支撑板(4)，所述装夹上底板(15)位于工作台(37)的上方，所述装夹下底板(33)位于第一支撑板(4)的下方，多根所述直线导柱(6)均穿过工作台(37)且与工作台(37)通过直线轴承(16)连接；所述装夹动力传动组件包括气动马达(27)、梯形丝杆(32)和螺纹连接在梯形丝杆(32)上的梯形丝杆螺母(34)，所述架体(1)的中部安装有第三支撑板(24)，所述第三支撑板(24)的顶部安装有轴承座(31)，所述第三支撑板(24)的底部安装有气动马达支架(26)，所述梯形丝杆(32)的顶部通过第一深沟球轴承(20)和第一推力球轴承(28)转动连接在工作台(37)的下部几何中心位置处，所述梯形丝杆(32)的底部通过第二深沟球轴承(21)和第二推力球轴承(29)转动连接在轴承座(31)上且向下穿过第三支撑板(24)，所述气动马达(27)安装在气动马达支架(26)上，所述气动马达(27)的输出轴上安装有气动马达主动齿轮(30)，穿出到第三支撑板(24)下方的一段梯形丝杆(32)上安装有与气动马达主动齿轮(30)相啮合的梯形丝杆被动齿轮(25)，所述装夹下底板(33)与梯形丝杆螺母(34)固定连接；所述力传感器旋转机构包括用于带动工作台(37)旋转的气动分度盘(19)，所述第一支撑板(4)的底部吊装有气动分度盘支架(23)，所述气动分度盘(19)安装在气动分度盘支架(23)上，所述气动分度盘(19)的输出轴上安装有气动分度盘主动齿轮(18)，穿出到第一支撑板(4)下方的工作台(37)上安装有与气动分度盘主动齿轮(18)相啮合的工作台被动齿轮(35)；所述力传感器压力加载机构包括安装在第二支撑板(7)顶部的滚珠丝杆升降机(11)、交流伺服电机(14)和交流伺服电机驱动器(8)，所述滚珠丝杆升降机(11)的丝杠向下穿过第二支撑板(7)，所述滚珠丝杠升降机(11)的丝杠端部连接有用于给待测力传感器(3)加载压力的标准力传感器(17)，所述交流伺服电机(14)的输出轴上安装有第一同步轮(12)，所述滚珠丝杠升降机(11)的输入轴上安装有第二同步轮(9)，所述第一同步轮(12)和第二同步轮(9)上连接有同步带(10)。

2.按照权利要求1所述的力传感器负荷特性检测用多工位压力加载装置，其特征在于：所述工作台(37)通过第三推力球轴承(36)转动连接在第一支撑板(4)上。

3.按照权利要求1所述的力传感器负荷特性检测用多工位压力加载装置，其特征在于：所述底座(2)的数量为四个且均匀安装在工作台(37)上，所述气动分度盘(19)为四工位气动分度盘。

4.按照权利要求1所述的力传感器负荷特性检测用多工位压力加载装置，其特征在于：所述直线导柱(6)的数量为四根。

5.按照权利要求1所述的力传感器负荷特性检测用多工位压力加载装置，其特征在于：所述第一支撑板(4)的底部通过两根气动分度盘支架拉杆(22)吊装有气动分度盘支架(23)。

6.按照权利要求1所述的力传感器负荷特性检测用多工位压力加载装置，其特征在于：所述交流伺服电机(14)通过电机支架(13)安装在第二支撑板(7)顶部。