CN212539511U - 一种六分力传感器标定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种六分力传感器标定装置，所述标定装置由机架、翻转支架、液压缸、双向力传感器、旋转工装和传感器帽组成；六分力传感器的通过旋转工装安装在机架上表面，六分力传感器的固定端固定在旋转工装上，传感器帽罩至在六分力传感器的加载端上；所述翻转支架横跨旋转工装，翻转支架两侧底部旋转安装在机架上；两组液压缸平行设置并垂直铰接在翻转支架的横梁下方，双向力传感器一端分别安装在液压缸的输出端，双向力传感器另一端分别对应连接在传感器帽上。本实用新型一次安装可进行多个方向的测量，实现正负两个方向的连续加载，简化安装调试过程，减少拆装过程导致的装配误差，还能实现单方向力或力矩的加载，提高标定的精确度。

Description

一种六分力传感器标定装置

技术领域

本实用新型属于传感器标定技术领域，具体涉及一种六分力传感器标定装置。

背景技术

六分力传感器能够同时感知空间笛卡尔坐标系中的三维力信息和三维力矩信息。但是，即使是同批次生产的六分力传感器，也会由于制造、贴片、装配及电路噪声等的影响产生细微的差距，而这个差距就会导致传感器在应用时出现精度降低等问题。因此，每个六分力传感器都需要通过标定实验来检测其实际的测量性能指标，确定输入与输出之间的关系。

标定装置在六分力传感器的整个研制过程中起着至关重要的作用。标定装置的精度直接决定六分力传感器的精度，标定装置的操作难易程度决定标定实验的工作强度及效率。

现有技术中，六分力传感器标定装置有如下几种形式:

1、专利CN102749168A公布了一种无耦合六分力传感器的组合式标定装置, 通过采用组合式方法以实现不同方向的标定,该装置结构复杂,工序繁杂；

2、专利CN102279077A公布了一种双力源六分力传感器标定装置,可以通过成对布置力源以实现多方向载荷输出,该装置体积较大,装配调试困难；

3、专利CN101226095A公布了一种六分力传感器标定装置,为采用四千斤顶式的标定装置,该装置无法实现各个方向的单维力的单独加载，影响标定的准确性。

综上所述，现有技术中的六分力标定装置，在加载不同方向时，需要采用不同装置，使得装置整体结构复杂、工序繁杂、安装调试困难，且存在装配误差；同时，现有的六分力传感器标定装置无法做到单方向力的精确加载，造成传感器标定的精度较低；此外，现有的六分力传感器标定装置多采用砝码等加载方式，加载能力较低。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型公开了一种六分力传感器标定装置，使加载机构一体化，一次安装可进行多个方向的测量，实现正负两个方向的连续加载，简化安装调试过程，减少拆装过程导致的装配误差，还能实现单方向力或力矩的加载，提高标定的精确度。结合说明书附图，本实用新型技术方案如下：

一种六分力传感器标定装置，所述标定装置由机架、翻转支架、液压缸、双向力传感器、旋转工装和传感器帽组成；

六分力传感器通过旋转工装安装在机架上表面，六分力传感器的固定端固定在旋转工装上，传感器帽罩至在六分力传感器的加载端上；

所述翻转支架横跨旋转工装，翻转支架两侧底部旋转安装在机架上；

两组液压缸平行设置并垂直铰接在翻转支架的横梁下方，两个双向力传感器一端分别安装在液压缸的输出端，两个双向力传感器另一端分别对应连接在传感器帽上。

进一步地，所述机架顶部水平设置机架台作为机架上表面。

进一步地，所述旋转工装下方的转轴通过直线轴承安装在机架上；

所述旋转工装上方的转盘通过定位销与机架定位，并通过螺栓与机架固定连接。

进一步地，六分力传感器上端的加载端顶部开有定位槽，传感器定位块14 从传感器帽13顶部中心位置穿过并匹配安装在所述定位槽内，传感器定位块14顶部外沿通过螺钉固定安装在传感器帽13的上表面，以实现传感器帽13与六分力传感器加载端之间位置的相对固定。

进一步地，所述传感器帽的水平前、后、左、右四个侧面的中心位置分别垂直固定安装有液压缸支脚；

所述双向力传感器端部通过夹持工装与对应侧的液压缸支脚连接。

进一步地，所述翻转支架底部两侧均安装由水平向外的铰轴，所述铰轴通过轴承安装在对应的轴承座内，所述翻转支架沿铰轴的轴向翻转。

进一步地，所述双向力传感器通过传感器安装座安装在液压缸的输出末端。

进一步地，所述翻转支架垂直设置时，翻转支架的两侧立柱与机架之间固定安装有垂直支撑固定架。

进一步地，所述翻转支架水平设置时，翻转支架的两侧立柱外侧与翻转支架的两侧立柱底部分别固定有限位块。

进一步地，所述旋转工装的转轴底部开有锥形槽。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型所述六分力传感器标定装置能够实现力和力矩的单方向纯净加载，各加载方向不发生耦合。

2、本实用新型所述六分力传感器标定装置实现了一体化安装，一次装夹即可实现多个方向正负满量程加载，安装、调试过程简单，减小装配产生的误差。

3、本实用新型所述六分力传感器标定装置的加载机构采用双液压缸形式，加载过程更加稳定、精确，且加载能力更强。

附图说明

图1为本实用新型所述六分力传感器标定装置立体结构示意图；

图2为本实用新型所述六分力传感器标定装置垂直方向剖视图；

图3为本实用新型所述六分力传感器标定装置中，旋转工装的安装示意图；

图4为本实用新型所述六分力传感器标定装置中，液压缸加载臂结构示意图；

图5为本实用新型所述六分力传感器标定装置中，翻转支架由竖直翻转为水平的工作状态示意图。

图中：

1-机架， 2-机架台， 3-直线轴承，

4-旋转工装， 5-翻转支架， 6-液压缸铰接支座

7-第一液压缸， 8-第二液压缸， 9-传感器安装座，

10-双向力传感器， 11-夹持工装， 12-液压缸支脚，

13-传感器帽， 14-传感器定位块， 15-加载机构支撑臂，

16-轴承座， 17-销孔， 18-机架连接孔，

19-传感器安装孔。

具体实施方式

为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种六分力传感器标定装置，包括：机架1、机架台2、直线轴承3、旋转工装4、翻转支架5、液压缸铰接支座6、第一液压缸7、第二液压缸8、传感器安装座9、双向力传感器10、夹持工装 11、液压缸支脚12、传感器帽13、传感器定位块14、加载机构支撑臂15、轴承座16。

所述机架1作为整个标定装置的基体支撑部件；

所述机架台2水平固定安装在机架1顶部；

所述旋转工装4由顶部的转盘和转盘底部圆心位置沿轴向设置的转轴组成；如图2和图3所示，所述旋转工装4安装在所述机架台2上，其中，旋转工装4的转轴通过所述直线轴承3安装在机架台2上开设的安装内，所述旋转工装4通过直线轴承3实现高精度上下运动导向；所述旋转工装4的转盘安装在机架台2的上表面，其中，旋转工装4的转盘的外侧圆周方向上均匀开有4 个定位销孔17，与之相对应地，在机架台2上表面同样开有4个与之相匹配的定位销孔，所述定位销孔内通过安装定位销实现旋转工装4与机架台2的精准定位，此外在旋转工装4的转盘的外侧圆周方向上还均匀开有8个机架连接孔 18，与之相对应地，在机架台2上表面同样开有8个与之相匹配的机架连接孔，所述机架连接孔18内通过安装固定螺栓实现旋转工装4与机架台2的相对固定；此外，所述旋转工装4的转盘的内侧圆周方向上均匀开有16个传感器安装孔19，用于与待标定的传感器固定连接。此外，所述旋转工装4的转轴底部开有沿轴向的锥形槽，该锥形槽用于安装钢球并与升降机构杠杆末端相连，实现旋转工装4顶起力的传递。

所述翻转支架5用于支撑连接并控制加载机构从垂直方向向水平方向往复旋转，所述翻转支架5为门形支架，翻转支架5横跨安装在所述旋转工装4的正上方，翻转支架5底部两侧均安装由水平向外的铰轴，所述铰轴通过轴承安装在对应的轴承座16内，所述翻转支架5沿所述铰轴的轴向翻转。

如图1和图4所示，所述第一液压缸7和第二液压缸8组成加载机构，第一液压缸7和第二液压缸8的缸体端分别通过所述液压缸铰接支座6安装在翻转支架5的顶部横梁下方，第一液压缸7和第二液压缸8平行设置在旋转工装 4的径向两侧；

所述双向力传感器10有两个，如图4所示，分别通过传感器安装座9沿轴向对应安装在第一液压缸7和第二液压缸8的推杆末端，所述双向力传感器10 用于检测第一液压缸7和第二液压缸8向外实际输出的载荷大小及方向，为待标定的六分力传感器检测到的载荷提供参考。

待标定的六分力传感器安装在所述旋转工装4的转盘上，其中，六分力传感器下端的固定端底部通过螺栓与旋转工装4转盘上对应开设的传感器安装孔 19螺纹连接，实现六分力传感器与旋转工装4的相对固定。

所述传感器帽13为立方体结构，传感器帽13罩置在六分力传感器上端的加载端上，六分力传感器上端的加载端顶部开有定位槽，传感器定位块14从传感器帽13顶部中心位置穿过并匹配安装在所述定位槽内，传感器定位块14顶部外沿通过螺钉固定安装在传感器帽13的上表面，以实现传感器帽13与六分力传感器加载端之间位置的相对固定，且传感器帽13受到的外力可准确传递至六分力传感器的加载端。

所述传感器帽13的前、后、左、右四个侧面的中心位置分别固定安装有垂直于对应侧面且水平向外设置的液压缸支脚12，四个液压缸支脚12中心对称设置，所述液压缸支脚12用于与加载机构对应连接，实现加载载荷的传递。

分别对应安装在所述第一液压缸7和第二液压缸8推杆末端的双向力传感器10的底部，通过夹持工装11与对应侧的液压缸支脚12连接。

基于以上，加载载荷的传递方向依次为：第一液压缸7/第二液压缸8→传感器安装座9→双向力传感器10→夹持工装11→液压缸支脚12→传感器帽13 →待标定的六分力传感器。

如前所述，所述翻转支架5可沿其底部两侧铰轴的轴向前后翻转，如图1 所示，当所述翻转支架5竖直设置时，在翻转支架5两侧设有垂直支撑固定架，所述垂直支撑固定架与垂直设置的翻转支架5两侧立柱固定连接，实现翻转支架5垂直固定支撑；如图5所示，当所述翻转支架5向后翻转90°水平设置时，在翻转支架5两侧设有水平横向固定块，水平横向固定块固定在机架台2上，水平横向固定块于对应侧翻转支架5的立柱外侧间隙配合，实现对翻转支架5 水平横向限位；在翻转支架5两侧立柱的底部设有水平纵向固定架，所示水平纵向固定架固定在翻转支架5立柱底部对应位置的机架台2上，水平纵向固定架与对应侧的翻转支架5立柱底部接触连接，实现对翻转支架5水平纵向限位。

所述标定装置中，所述第一液压缸7和第二液压缸8根据需求加载轴向的拉力或压力，通过组合第一液压缸7与第二液压缸8的工作状态，可以对待标定的六分力传感器加载力和力矩，即：当第一液压缸7和第二液压缸8的加载方向相同时，待标定的六分力传感器受拉力或压力作用；当第一液压缸7和第二液压缸8的加载方向相反时，待标定的六分力传感器受力矩作用。

通过旋转工装4，可改变待标定的六分力传感器的安装方向，进而更换待标定的六分力传感器的受力方向，具体操作过程如下：

首先，取出旋转工装4与机架1之前的定位销和机架紧固螺栓；

其次，把升降机放置在旋转工装4的转轴下方，升降机轴与旋转工装4的转轴之间通过钢球传力，此时踩升降机杠杆，通过钢球顶起旋转工装4，并使旋转工装4的转盘升起至距离机架台2上表面几毫米位置，实现旋转工装4的转盘脱离机架台2表面；

然后，使旋转工装4旋转90度后落下，将旋转工装4与机架台2表面用销轴定位后，将升降机落下；

最后，用机架紧固螺栓将旋转工装4紧固在与机架台2上。

上述六分力传感器标定装置，通过调整翻转支架5的角度，使其处于处置或水平状态，进而控制第一液压缸7和第二液压缸8的工装状态，并配合旋转工装4的旋转角度位置，即可实现对六分力传感器在水平横向、水平纵向以及垂直方向上力和力矩的标定，即六分力的标定。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种六分力传感器标定装置，其特征在于：

所述标定装置由机架、翻转支架、液压缸、双向力传感器、旋转工装和传感器帽组成；

六分力传感器通过旋转工装安装在机架上表面，六分力传感器的固定端固定在旋转工装上，传感器帽罩至在六分力传感器的加载端上；

所述翻转支架横跨旋转工装，翻转支架两侧底部旋转安装在机架上；

两组液压缸平行设置并垂直铰接在翻转支架的横梁下方，两个双向力传感器一端分别安装在液压缸的输出端，两个双向力传感器另一端分别对应连接在传感器帽上。

2.如权利要求1所述一种六分力传感器标定装置，其特征在于：

所述机架顶部水平设置机架台作为机架上表面。

3.如权利要求1所述一种六分力传感器标定装置，其特征在于：

所述旋转工装下方的转轴通过直线轴承安装在机架上；

所述旋转工装上方的转盘通过定位销与机架定位，并通过螺栓与机架固定连接。

4.如权利要求1所述一种六分力传感器标定装置，其特征在于：

六分力传感器上端的加载端顶部开有定位槽，传感器定位块(14)从传感器帽(13)顶部中心位置穿过并匹配安装在所述定位槽内，传感器定位块(14)顶部外沿通过螺钉固定安装在传感器帽(13)的上表面，以实现传感器帽(13)与六分力传感器加载端之间位置的相对固定。

5.如权利要求1所述一种六分力传感器标定装置，其特征在于：

所述传感器帽的水平前、后、左、右四个侧面的中心位置分别垂直固定安装有液压缸支脚；

所述双向力传感器端部通过夹持工装与对应侧的液压缸支脚连接。

6.如权利要求1所述一种六分力传感器标定装置，其特征在于：

所述翻转支架底部两侧均安装由水平向外的铰轴，所述铰轴通过轴承安装在对应的轴承座内，所述翻转支架沿铰轴的轴向翻转。

7.如权利要求1所述一种六分力传感器标定装置，其特征在于：

所述双向力传感器通过传感器安装座安装在液压缸的输出末端。

8.如权利要求1或6所述一种六分力传感器标定装置，其特征在于：

所述翻转支架垂直设置时，翻转支架的两侧立柱与机架之间固定安装有垂直支撑固定架。

9.如权利要求1或6所述一种六分力传感器标定装置，其特征在于：

所述翻转支架水平设置时，翻转支架的两侧立柱外侧与翻转支架的两侧立柱底部分别固定有限位块。

10.如权利要求1所述一种六分力传感器标定装置，其特征在于：

所述旋转工装的转轴底部开有锥形槽。

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