CN2903952Y - 叠加式力标准机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种叠加式力标准机。它是一种能提供多个工作位置的力标准机。由机械传动系统(9)、立柱(7)、滚珠丝杠(3)、顶横梁(1)、底横梁(8)和动横梁(6)组成。顶横梁(1)、底横梁(8)和动横梁(6)都各有同滚珠丝杠(3)配装的四个丝孔(22)、(28)和(17)。在顶横梁(1)、底横梁(8)或者动横梁(6)工作面上相邻两丝孔中心连线的中点处各加工一个定位标记；在四个丝孔中心连线所构成的长方形对角线的交点处加工一个定位标记。对于四柱叠加式力标准机可加工五个圆柱形的定位坑、定位通孔或十字形槽定位标记，也就是能提供五个工作位置，适应不同的工作量程需要，既可以保证测量精度，又可减少经常拆卸安装的麻烦。

Description

叠加式力标准机

技术领域

本实用新型涉及一种测力仪(通常为负荷传感器)的检测试验装置，即是运用叠加方式施加载荷的力标准机(也称叠置加荷装置)。

背景技术

公知的叠加式力标准机是将标准的测力仪和被测的测力仪同轴上下叠加安装，运用液压机、机械压力机或者气动机械对其施加载荷，由标准测力仪完成力值计量。进而也完成了对被测的测力仪的标定。目前，一台叠加式力标准机只能提供一个工作位置(或者是一个工作空间)，对标准测力仪和被测的测力仪施加压向或者拉向载荷。当在较宽范围内标定不同规格测力仪时，必须更换规格与被测的测力仪相适应的标准测力仪，即把叠加式力标准机工作位置上的标准测力仪更换成其他的不同规格、型号的标准测力仪。例如，1MN(100吨)规格的叠加式力标准机，检测200kN(20吨)规格的被测的测力仪时，为了达到高精度要求，一般不能使用1MN规格的标准测力仪，而是应该换成200kN规格的标准测力仪。这种工作方式是由于目前所使用的叠加式力标准机只能提供一个工作位置所造成的，所产生的问题一是由于拆卸安装会改变在整机标定时标准测力仪原有的安装状态，引起可能的测量误差；二是标准测力仪的拆卸、安装非常费时费力，尤其是较大规格的标准测力仪更是如此。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种叠加式力标准机，它是能提供多个工作位置的叠加式力标准机。可以在多个工作位置分别对不同规格、型号被测的测力仪进行标定，保证测量精度。

为解决上述技术问题，本实用新型的基本构思是：目前，用于标定测力仪的机械装置有相当一部分是两立柱结构的，有顶横梁、底横梁和动横梁组成。两立柱结构的机械装置最佳工作状态是在动横梁的中心处施加载荷，也就是在动横梁两立柱孔中心连线的中点处安装测力仪并施加载荷。把四台两立柱结构的机械装置相邻立柱首尾连接组成为四柱式机械装置(节约四根立柱)，四个小规格的顶横梁、底横梁和动横梁扩大连成一体，变成本实用新型所提到的具有较大几何尺寸的顶横梁1、底横梁8和动横梁6。对三个横梁的几何尺寸与结构进行科学的设计，就能使新设计的力标准机既具有两立柱机械装置的功能，也具有四立柱机械装置的功能。顶横梁1、底横梁8和动横梁6各有同滚珠丝杠3配装的四个丝孔22，36，37，38、28，39，40，41、和17，33，34，35。顶横梁1、底横梁8和动横梁6各有同滚珠丝杠3配装的四个丝孔中心顺序连线所成的三个长方形相同，三个横梁必须配合使用缺一不可。在顶横梁1、底横梁8或者动横梁6的工作面上相邻两丝孔中心连线的中点处各加工一个定位标记；在四个丝孔中心顺序连线所构成的长方形对角线的交点处加工一个定位标记。就能使新设计的力标准机提供多个工作位置。以四柱式力标准机为例实现本实用新型的基本构思可有三种技术方案：

作为实现本实用新型基本构思的第一种技术方案，一种叠加式力标准机，由机械传动系统9，立柱7，滚珠丝杠3，顶横梁1，底横梁8和动横梁6组成，其实质性特点是，动横梁是一个十面体，在其上工作面或下工作面上的1丝孔17与2丝孔33、2丝孔33与3丝孔34、3丝孔34与4丝孔35及4丝孔35与1丝孔17相邻两丝孔中心连线的中点处各加工一个定位标记；在1丝孔17、2丝孔33、3丝孔34与4丝孔35四个丝孔中心顺序连线所构成的长方形对角线的交点处加工一个定位标记。

作为实现本实用新型基本构思的第一种技术方案中所指的定位标记，在动横梁上工作面或下工作面上加工的是定位通孔13、14、15、16和30。

作为实现本实用新型基本构思的第一种技术方案中所指的定位标记，在动横梁上工作面或下工作面已加工定位通孔的动横梁上工作面或下工作面上或在未加工定位通孔的动横梁上工作面或下工作面上加工的是圆柱形定位坑。

作为实现本实用新型基本构思的第一种技术方案中所指的定位标记，在动横梁上工作面或下工作面上加工的是十字形槽定位标记。

作为实现本实用新型基本构思的第二种技术方案，一种叠加式力标准机，由机械传动系统9，立柱7，滚珠丝杠3，顶横梁1，底横梁8和动横梁6组成，其实质性特点是，在成扁长方体形状的底横梁上工作面上的5丝孔28与6丝孔39、6丝孔39与7丝孔40、7丝孔40与8丝孔41及8丝孔41与5丝孔28相邻两丝孔中心连线的中点处各加工一个定位标记；在5丝孔28、6丝孔39、7丝孔40与8丝孔41四个丝孔中心顺序连线所构成的长方形对角线的交点处加工一个定位标记。

作为实现本实用新型基本构思的第二种技术方案中所指的定位标记，在底横梁上工作面上加工的是定位通孔24、25、26、27和32。

作为实现本实用新型基本构思的第二种技术方案中所指的定位标记，是在底横梁上工作面已加工定位通孔的底横梁上工作面上或在未加工定位通孔的底横梁上工作面上加工的是圆柱形定位坑。

作为实现本实用新型基本构思的第二种技术方案中所指的定位标记，在底横梁上工作面上加工的是十字形槽标记。

作为实现本实用新型基本构思的第三种技术方案，一种叠加式力标准机，由机械传动系统9，立柱7，滚珠丝杠3，顶横梁1，底横梁8和动横梁6组成，其实质性特点是，在成扁长方体形状的顶横梁下工作面上的9丝孔22与10丝孔36、10丝孔36与11丝孔37、11丝孔37与12丝孔38及12丝孔38与9丝孔22相邻两丝孔中心连线的中点处各加工一个定位标记；在9丝孔22、10丝孔36、11丝孔37与12丝孔38四个丝孔中心顺序连线所构成的长方形对角线的交点处加工一个定位标记。

作为实现本实用新型基本构思的第三种技术方案中所指的定位标记，在顶横梁下工作面上加工的是定位通孔18、19、20、21和31。

作为实现本实用新型基本构思的第三种技术方案中所指的定位标记，在顶横梁下工作面已加工定位通孔的顶横梁下工作面上或在未加工定位通孔的顶横梁下工作面上加工的是圆柱形定位坑。

作为实现本实用新型基本构思的第三种技术方案中所指的定位标记，在顶横梁下工作面上加工的是十字形槽标记。

由于对顶横梁1、底横梁8和动横梁6的几何尺寸与结构进行科学的设计，提出了三种技术方案，只要采用其中一种对横梁改进的技术方案，就能使新设计的叠加式力标准机提供多个工作位置。多组标准测力仪同时安装在横梁上，由计量部门检定后，放在原工作位置上不动待用。工作时操作者可以选择某一工作位置上量程合适的标准测力仪做检测工作，用完后也不用为腾出工作位置而马上拆卸下来，使检定好的标准测力仪在较长时间内保持完好精度状态。这既省时、省力、省事、省钱又保证测量精度。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是一台1MN(100吨)规格的叠加式力标准机整机结构原理图主视图；

图2是图1所示1MN(100吨)规格的叠加式力标准机整机结构原理图主视图沿A-A线的剖视图；

图3是图1所示1MN(100吨)规格的叠加式力标准机整机结构原理图主视图沿B-B线的剖视图；

图4是图1所示1MN(100吨)规格的叠加式力标准机动横梁6一种技术方案的零件图；

图5是图1所示1MN(100吨)规格的叠加式力标准机顶横梁1一种技术方案的零件图；

图6是图1所示1MN(100吨)规格的叠加式力标准机底横梁8一种技术方案的零件图；

图中：1.顶横梁，2.承压盘，3.滚珠丝杠，4.标准测力仪，5.压电陶瓷力发生装置，6.动横梁，7.立柱，8.底横梁，9.机械传动系统，10.交流伺服电机，11.蜗轮蜗杆传动副，12.大功率同步带，13.动横梁上1定位通孔，14.动横梁上2定位通孔，15.动横梁上3定位通孔，16.动横梁上4定位通孔，17.动横梁上与滚珠丝杠配装的1丝孔，18.顶横梁上11定位通孔，19.顶横梁上12定位通孔，20.顶横梁上13定位通孔，21.顶横梁上14定位通孔，22.顶横梁上与滚珠丝杠配装的9丝孔，23.顶横梁上与立柱配装的立孔，24.底横梁上6定位通孔，25.底横梁上7定位通孔，26.底横梁上8定位通孔，27.底横梁上9定位通孔，28.底横梁上与滚珠丝杠配装的5丝孔，29.底横梁上与动横梁上与滚珠丝杠配装的3丝孔，立柱配装的立孔，30.动横梁上5定位通孔，31.顶横梁上15定位通孔，32.底横梁上10定位通孔，33.动横梁上与滚珠丝杠配装的2丝孔，34.动横梁上与滚珠丝杠配装的3丝孔，35.动横梁上与滚珠丝杠配装的4丝孔，36.顶横梁上与滚珠丝杠配装的10丝孔，37.顶横梁上与滚珠丝杠配装的11丝孔，38.顶横梁上与滚珠丝杠配装的12丝孔，39.底横梁上与滚珠丝杠配装的6丝孔，40.底横梁上与滚珠丝杠配装的7丝孔，41.底横梁上与滚珠丝杠配装的8丝孔。

具体实施方式

参阅图1，本实用新型提供的1MN(100吨)规格的叠加式力标准机是一种立式立柱横梁框架结构装置。顶横梁1和底横梁8的四角各有四个与四根立柱7配装的立孔23、29，顶横梁1和底横梁8固装在立柱7的上端与下端，形成一个立柱横梁框架结构。顶横梁1和底横梁8四个立孔的内侧各有四个与滚珠丝杠3配装的丝孔22、36、37、38与28、39、40、41，动横梁的四角也有四个丝孔17、33、34、35，三个横梁各自的四个丝孔中心连线所形成的长方形相同。动横梁6通过固定在四个丝孔中的四个螺母与四根滚珠丝杠3动配合，滚珠丝杠3上下两端装在顶横梁1和底横梁8上成动配合，顶横梁1、底横梁8与四根滚动丝杠3形成一个丝杠横梁框架结构，参阅图1、图2，动横梁处于顶横梁1和底横梁8之间。立柱横梁框架承受轴向载荷，丝杠横梁框架承受轴向载荷的同时又通过四根滚珠丝杠3同步旋转使动横梁6在顶横梁1与底横梁8之间上下移动。两个框架结构以三个横梁各自的四个丝孔中心顺序连线形成的长方形对角线交点所连成的中轴线呈对称布置。四根滚珠丝杠3由位于底横梁8下工作面上的机械传动系统9驱动。机械传动系统由一个伺服电动机10、同步带12和蜗轮蜗杆传动副11构成。伺服电动机的回转运动通过同步带减速后带动四对蜗杆蜗轮转动，滚珠丝杠3与蜗轮固接，4根滚珠丝杠3同步转动，固定在动横梁丝孔中的螺母沿着丝杠的轴线方向移动，从而带动动横梁6上下移动。

本实用新型提供的1MN(100吨)规格的叠加式力标准机可提供五个工作位置，即可同时安装五套标准测力仪。安装时动横梁6四个丝孔中心顺序连线构成的长方形对角线交点处放置1MN(即设备的额定载荷)规格的标准测力仪。标准测力仪的受力中心线与滚珠丝杠框架的中轴线重叠。另外在四个丝孔每两个顺序相邻丝孔中心连线的中点处(按圆柱形定位坑、定位通孔或十字形槽定位标记安装)均可以放置一组标准测力仪，最多可放置四组。放置的原则是标准测力仪的量程不得大于设备额定载荷的50％，并且标准测力仪的受力中心与两根滚珠丝杠3中心连线的中点重叠。本例中在动横梁工作面上放置了500kN(50吨)、200kN(20吨)、50kN(5吨)和10kN(1吨)4组标准测力仪4。

实现本实用新型基本构思的三种技术方案是在三个横梁工作面上加工圆柱形定位坑、定位通孔和十字形槽定位标记。圆柱形定位坑的作用一是安装标准测力仪，使标准测力仪工作在最佳工作位置；二是在坑底与标准测力仪底面之间安放压电陶瓷力发生装置5，达到高精度调控所施载荷。定位通孔的作用一是安装标准测力仪，使标准测力仪工作在最佳工作位置；二是在通孔中通过一根专门设计的与标准测力仪连接的做拉向检测用的拉杆。十字形槽定位标记的作用是指导操作者准确地安装标准测力仪，使标准测力仪工作在最佳工作位置，也使力标准机工作在最佳工作状态。在三个横梁的工作面上做十字形槽定位标记或加工圆柱形定位坑将使叠加式力标准机只能作压向检测而不能作拉向检测。

实现本实用新型基本构思的三种技术方案中谈到对顶横梁1、底横梁8和动横梁6的几何尺寸进行科学的设计。三个横梁的长、宽、高三个方向的尺寸不仅决定三个横梁的刚度与强度，而且决定着三个横梁是否有足够的工作面域，特别是相邻两个丝杠中心连线距横梁外端面的距离长短是很重要的。现有的单工位机械装置由于工作位置是在横梁的中心处，距横梁的四个端面较远。所以在保证横梁刚度、强度和工作空间的情况下尽可能缩小长度、宽度方向的尺寸，横梁端面距最近的两个滚珠丝杠3中心连线很近，有的甚至在两个滚珠丝杠3中心连线以内。这种情况对多工位力标准机来说是不允许的，因为多工位力标准机除了在横梁中心处提供工作位置外，在横梁中心处的周围还要提供多个工作位置，三个横梁四个端面距最近的相邻两个丝杠中心连线的距离以能提供足够工作面域为前提。所以三个横梁的几何尺寸不是简单放大和缩小的问题，而是关系到叠加式力标准机能否提供多个工作位置。

叠加式力标准机三个横梁可根据设备额定工作载荷的大小采用铸铁、铸钢铸造或者采用钢板焊接做成毛坯件，再经过机械加工的多道工序加工成待装配的零部件。本实用新型提供的1MN(100吨)规格的叠加式力标准机，在动横梁的中心处和中心处的周边加工的定位通孔直径分别是80mm和50mm；圆柱形定位坑的直径分别是120mm和80mm，深度是80mm。

叠加式力标准机对于带动丝杠作旋转运动的机械传动系统可以是其它的任意形式或种类的传动系统，条件是保证多根丝杠同步转动或者保证动横梁6相对顶横梁1下工作面、底横梁8的上工作面做平移上升或下降运动。

本实用新型所提供的叠加式力标准机是一种双四柱式横梁框架结构装置，参阅图1与图2。使用时先在动横梁6工作面的圆柱形定位坑中(定位通孔上或十字形槽定位标记上)安装规格为1MN(100吨)、500KN(50吨)、200KN(20吨)、50KN(5吨)和10kN(1吨)五种标准测力仪，经计量部门检定完好后择一使用。现在选用1MN(100吨)的标准测力仪做压向检测工作。其上放置一承压盘2，被测的测力仪与标准测力仪同轴安装在承压盘上。准备好后启动伺服电动机10，通过同步带12带动蜗杆蜗轮传动副11，蜗杆蜗轮的减速转动使四根滚珠丝杠3作同步旋转，固定在动横梁6上的螺母沿着滚珠丝杠3的轴线方向移动，从而使动横梁6向上移动，当被测的测力仪顶面和顶横梁1的下工作面接触后，达到对标准测力仪和被测的测力仪加载目的，直至完成测量为止。作拉向检测工作时，选用一组符合要求的标准测力仪，被检测的测力仪通过一根专门设计的拉杆与标准测力仪同轴连接。准备好后启动伺服电动机10并使其反转，通过同步带12带动蜗杆蜗轮传动副11，蜗杆蜗轮的减速转动使四根滚珠丝杠3作反向同步旋转，固定在动横梁6上的螺母沿着滚珠丝杠的轴线方向移动，从而使动横梁6向下移动并加载，达到给标准测力仪与被测的测力仪加载目的，直至完成测量为止。

本实用新型的有益效果是，可以提供四个工作位置；分时在多个工作位置施加载荷，检测不同规格型号的测力仪；省时、省力、省事、省钱和保证测量精度。即在一台叠加式力标准机上，检测不同量程的被测的测力仪时，不需要更换标准测力仪即可以完成，具有保证测量精度、结构简单、使用方便的特点。

按照实现本实用新型基本构思的三种技术方案，参阅图1，动横梁6是在其上工作面上的1丝孔17与2丝孔33、2丝孔33与3丝孔34、3丝孔34与4丝孔35及4丝孔35与1丝孔17相邻两丝孔中心连线的中点处各加工一个定位通孔和圆柱形定位坑；在1丝孔17、2丝孔33、3丝孔34与4丝孔35四个丝孔中心顺序连线所构成的长方形对角线的交点处也同时加工一个定位通孔和圆柱形定位坑的动横梁6。参阅图4可以用只加工定位通孔的动横梁代替图1中的动横梁6；同样可以用把圆柱形定位坑加工在具有定位通孔的动横梁下工作面上的动横梁代替图1中的动横梁6；也可用在动横梁上工作面或下工作面只加工圆柱形定位坑的动横梁代替图1中的动横梁6；参阅图5可以用只加工定位通孔的顶横梁代替图1中的顶横梁1；参阅图6可以用只加工了定位通孔的底横梁代替图1中的底横梁8；可以用只加工了圆柱形定位坑或同时加工圆柱形定位坑与定位通孔的底横梁、顶横梁代替图1中的底横梁8、顶横梁1；也可以用加工有十字形槽标记的动横梁、顶横梁或底横梁代替图1中的动横梁6、顶横梁1或底横梁8。所加工的十字形槽标记相对横梁工作面是向内凹进的，方便取放标准测力仪。这些技术方案都可实现提供多工位叠加式力标准机，并能提供多品种叠加式力标准机供用户选用。在三个横梁上加工的定位标记不只是十字形槽，可用圆圈槽；可用圆点坑，坑底是球面；还可以是其他任何能起到定位标记作用的标记。这些都在本构思之内，皆属本实用新型的保护范围。

根据本实用新型的基本构思科学设计三个横梁的基础上，由于保证了三个横梁的长、宽、高三个方向的尺寸，为力标准机提供了足够的工作面域，也就是使力标准机能够提供多个工作位置，即使不在三个横梁的工作面上加工任何定位标记，而用常见工具如直尺、卡钳、划线盘简单测出相邻两滚珠丝杠中心连线的中点处，然后按测出点安装标准测力仪进行被测的测力仪的测量也属本实用新型的保护范围。

按照实现本实用新型基本构思和实现这些基本构思的三种技术方案，双四柱横梁框架结构的叠加式力标准机也可设计成双三柱横梁框架结构的叠加式力标准机。前面提到实现本实用新型的基本构思是把四台两立柱结构的机械装置相邻立柱首尾连接组成为四柱式机械装置，四个小规格的顶横梁、底横梁和动横梁扩大连成一体，变成本实用新型所提到的具有较大几何尺寸的顶横梁1、底横梁8和动横梁6。对三个横梁的几何尺寸与结构进行科学的设计，就能使新设计的力标准机既具有两立柱机械装置的功能，也具有四立柱机械装置的功能。以同样的构思可以把三台两立柱结构的机械装置相邻立柱首尾连接组成为三柱式机械装置，三个小规格的顶横梁、底横梁和动横梁扩大连成一体，变成具有较大几何尺寸的顶横梁、底横梁和动横梁。对三个横梁的几何尺寸与结构进行科学的设计，就能使新设计的力标准机既具有两立柱机械装置的功能，也具有三立柱机械装置的功能。按照双四柱横梁框架结构的叠加式力标准机基本构思的三种技术方案对三柱式可进行同样的设计，三柱式的力标准机可提供四个工作位置。同样体现出多工位、保证测量精度、省事、省时的优越性，所以三柱叠加式力标准机也属本实用新型的保护范围。

同样可以构思把多台两立柱结构的机械装置相邻立柱首尾连接组成为多柱式机械装置，多个小规格的顶横梁、底横梁和动横梁扩大连成一体，变成具有更大几何尺寸的顶横梁、底横梁和动横梁。对三个横梁的几何尺寸与结构进行科学的设计，就能使新设计的力标准机既具有两立柱机械装置的功能，也具有多立柱机械装置的功能。按照双四柱横梁框架结构的叠加式力标准机基本构思的三种技术方案对多柱式力标准机可进行同样的设计，多柱式的力标准机可提供多个工作位置。同样体现出多工位、保证测量精度、省事、省时的优越性，所以多柱叠加式力标准机也属本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.一种叠加式力标准机，由机械传动系统(9)、立柱(7)、滚珠丝杠(3)、顶横梁(1)、底横梁(8)和动横梁(6)组成，其特征在于：动横梁是一个十面体，在其上工作面或下工作面上的1丝孔(17)与2丝孔(33)、2丝孔(33)与3丝孔(34)、3丝孔(34)与4丝孔(35)及4丝孔(35)与1丝孔(17)相邻两丝孔中心连线的中点处各加工一个定位标记；在1丝孔(17)、2丝孔(33)、3丝孔(34)与4丝孔(35)四个丝孔中心顺序连线所构成的长方形对角线的交点处加工一个定位标记。

2.按照权利要求1所述的叠加式力标准机，其特征在于：所说的定位标记是定位通孔。

3.按照权利要求1或2所述的叠加式力标准机，其特征在于：所说的定位标记是圆柱形定位坑。

4.按照权利要求1所述的叠加式力标准机，其特征在于：所说的定位标记是十字形槽标记。

5.一种叠加式力标准机，由机械传动系统(9)，立柱(7)，滚珠丝杠(3)，顶横梁(1)，底横梁(8)和动横梁(6)组成，其特征在于：在成扁长方体形状的底横梁上工作面上的5丝孔(28)与6丝孔(39)、6丝孔(39)与7丝孔(40)、7丝孔(40)与8丝孔(41)及8丝孔(41)与5丝孔(28)相邻两丝孔中心连线的中点处各加工一个定位标记；在5丝孔(28)、6丝孔(39)、7丝孔(40)与8丝孔(41)四个丝孔中心顺序连线所构成的长方形对角线的交点处加工一个定位标记。

6.按照权利要求5所述的叠加式力标准机，其特征在于：所说的定位标记是定位通孔。

7.按照权利要求5或6所述的叠加式力标准机，其特征在于：所说的定位标记是圆柱形定位坑。

8.按照权利要求5所述的叠加式力标准机，其特征在于：所说的定位标记是十字形槽标记。

9.一种叠加式力标准机，由机械传动系统(9)，立柱(7)，滚珠丝杠(3)，顶横梁(1)，底横梁(8)和动横梁(6)组成，其特征在于：在成扁长方体形状的顶横梁下工作面上的9丝孔(22)与10丝孔(36)、10丝孔(36)与11丝孔(37)、11丝孔(37)与12丝孔(38)及12丝孔(38)与9丝孔(22)相邻两丝孔中心连线的中点处各加工一个定位标记；在9丝孔(22)、10丝孔(36)、11丝孔(37)与12丝孔(38)四个丝孔中心顺序连线所构成的长方形对角线的交点处加工一个定位标记。

10.按照权利要求9所述的叠加式力标准机，其特征在于：所说的定位标记是定位通孔。

11.按照权利要求9或10所述的叠加式力标准机，其特征在于：所说的定位标记是圆柱形定位坑。

12.按照权利要求9所述的叠加式力标准机，其特征在于：所说的定位标记是十字形槽标记。

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