全自動(dòng)電磁天平式小力值標(biāo)準(zhǔn)裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】全自動(dòng)電磁天平式小力值標(biāo)準(zhǔn)裝置屬于力學(xué)計(jì)量領(lǐng)域，目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的工作效率低、機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作不簡(jiǎn)便、力值范圍窄、加載速度慢和使用性能差的問(wèn)題。包括等臂天平，所述等臂天平包括天平橫梁、立柱和底座，所述天平橫梁通過(guò)中刀結(jié)構(gòu)和所述立柱接觸，所述立柱固定在所述底座上；連接在等臂天平的天平橫梁一端的砝碼加載機(jī)構(gòu)，所述砝碼加載機(jī)構(gòu)包括大砝碼加載機(jī)構(gòu)、中間砝碼加載機(jī)構(gòu)和小砝碼加載機(jī)構(gòu)，單片機(jī)通過(guò)電機(jī)分別控制大砝碼加載機(jī)構(gòu)、中間砝碼加載機(jī)構(gòu)和小砝碼加載機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加載和卸載；連接在等臂天平的天平橫梁另一端的電磁裝置，所述電磁裝置下端連接有反向架，所述電磁裝置通過(guò)反向架將力值作用在傳感器上。
【專(zhuān)利說(shuō)明】全自動(dòng)電磁天平式小力值標(biāo)準(zhǔn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于力學(xué)計(jì)量領(lǐng)域，具體涉及一種全自動(dòng)電磁天平式小力值標(biāo)準(zhǔn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]力值測(cè)量更廣泛地被應(yīng)用于各種領(lǐng)域，近幾年來(lái)，隨著微納米技術(shù)的快速發(fā)展，與之相對(duì)應(yīng)的小力值計(jì)量技術(shù)也得到相應(yīng)的快速發(fā)展。在這些領(lǐng)域中都需要對(duì)微小力值進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，才能保證加工的產(chǎn)品能達(dá)到所要求的精度。在對(duì)傳感器的校核中，小力值的測(cè)量顯得就更為重要了，這需要它有更高的精度，來(lái)確保傳感器的測(cè)量的精確。
[0003]目前常用的小量程的力值標(biāo)準(zhǔn)裝置為靜重式機(jī)構(gòu)的，這種機(jī)構(gòu)力值范圍窄，使用性能差，而且加載速度較慢；另外，目前常用的小量程力值標(biāo)準(zhǔn)裝置也存在通過(guò)對(duì)電磁天平進(jìn)行改造實(shí)現(xiàn)小力值測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)，但是，加載機(jī)構(gòu)不能不能完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加載，效率低，機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作不簡(jiǎn)便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種全自動(dòng)電磁天平式小力值標(biāo)準(zhǔn)裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的工作效率低、機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作不簡(jiǎn)便、力值范圍窄、加載速度慢和使用性能差的問(wèn)題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的全自動(dòng)電磁天平式小力值標(biāo)準(zhǔn)裝置包括:
[0006]等臂天平，所述等臂天平包括天平橫梁、立柱和底座，所述天平橫梁通過(guò)中刀結(jié)構(gòu)和所述立柱接觸，所述立柱固定在所述底座上；
[0007]連接在等臂天平的天平橫梁一端的砝碼加載機(jī)構(gòu)，所述砝碼加載機(jī)構(gòu)包括大砝碼加載機(jī)構(gòu)、中間砝碼加載機(jī)構(gòu)和小砝碼加載機(jī)構(gòu)，單片機(jī)通過(guò)電機(jī)分別控制大砝碼加載機(jī)構(gòu)、中間砝碼加載機(jī)構(gòu)和小砝碼加載機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加載和卸載；
[0008]連接在等臂天平的天平橫梁另一端的電磁裝置，所述電磁裝置下端連接有反向架，所述電磁裝置通過(guò)反向架將力值作用在傳感器上。
[0009]所述中刀結(jié)構(gòu)包括中刀、中刀盒和中刀承，所述中刀安裝在所述等臂天平的天平橫梁的中間，所述中刀的銳邊立于所述中刀承上，所述中刀承與所述中刀盒配合，所述中刀盒固定在橫梁上。
[0010]所述天平橫梁為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，所述天平橫梁兩端分別設(shè)置有吊耳，所述砝碼加載機(jī)構(gòu)固定在連接平板下方，所述連接平板通過(guò)掛鉤與所述天平橫梁一端的吊耳連接，所述電磁裝置通過(guò)掛鉤與所述天平橫梁另一端的吊耳連接。
[0011]所述吊耳包括承重板、十字頭、吊耳鉤、吊耳環(huán)和砝碼承受片，所述十字頭包括十字頭固定部和十字頭活動(dòng)部，砝碼承受片通過(guò)十字頭固定部與承重板和刀承相連，所述十字頭活動(dòng)部下端與所述吊耳環(huán)連接，所述吊耳環(huán)下端設(shè)置有吊耳鉤，所述承重板后邊有一個(gè)錐孔，實(shí)現(xiàn)十字頭活動(dòng)部的定位。
[0012]所述砝碼加載機(jī)構(gòu)固定在連接平板下方具體為:中間砝碼加載機(jī)構(gòu)固定在連接平板的中心位置，兩個(gè)大砝碼加載機(jī)構(gòu)和兩個(gè)小砝碼加載機(jī)構(gòu)對(duì)稱(chēng)分布在以中間砝碼加載機(jī)構(gòu)為橢圓圓心的圓周上。
[0013]所述每個(gè)大砝碼加載機(jī)構(gòu)加載五個(gè)砝碼，每個(gè)小砝碼加載機(jī)構(gòu)加載五砝碼，中間石去碼加載機(jī)構(gòu)加載兩個(gè)破碼，中間破碼加載機(jī)構(gòu)中的一個(gè)破碼的力值與大破碼加載機(jī)構(gòu)的單塊砝碼的力值相同，中間砝碼加載機(jī)構(gòu)中的另一個(gè)砝碼的力值與小砝碼加載機(jī)構(gòu)的單塊砝碼的力值相同。
[0014]所述大砝碼加載機(jī)構(gòu)包括大砝碼吊掛、大砝碼機(jī)構(gòu)支撐桿、砝碼支撐和大砝碼；所述大砝碼加載機(jī)構(gòu)通過(guò)所述大砝碼吊掛固定在所述連接平板上，所述大砝碼吊掛內(nèi)部水平方向均勻設(shè)置有多個(gè)橫梁，所述橫梁中間加工有錐形孔，所述大砝碼機(jī)構(gòu)支撐桿穿過(guò)所述錐形孔，所述大砝碼機(jī)構(gòu)支撐桿上對(duì)應(yīng)每相鄰兩個(gè)橫梁之間固定有所述砝碼支撐，所述砝碼支撐的直徑小于所述錐形孔的最小直徑，所述大砝碼分別放置在每個(gè)砝碼支撐上，每相鄰兩個(gè)砝碼支撐之間的距離逐漸遞增或逐漸遞減，相鄰兩個(gè)砝碼支撐之間的最小距離大于相鄰兩個(gè)橫梁之間的距離，保證在大砝碼機(jī)構(gòu)支撐桿上下運(yùn)動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)大砝碼在大砝碼吊掛上的順次加載或卸載；所述大砝碼機(jī)構(gòu)支撐桿下端與絲母A固定連接，所述絲母A與絲杠A形成螺旋副，所述絲杠A通過(guò)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述大砝碼加載機(jī)構(gòu)、中間砝碼加載機(jī)構(gòu)和小破碼加載機(jī)構(gòu)加載方式相同。
[0015]所述力值標(biāo)準(zhǔn)裝置還包括固定平板和電機(jī)固定板，所述包括固定平板和電機(jī)固定板固定在等臂天平的立柱上，所述固定平板與所述電磁裝置相對(duì)位置處前后對(duì)稱(chēng)設(shè)置有四根導(dǎo)向柱，前后相鄰的兩個(gè)導(dǎo)向柱之間設(shè)置有絲杠B，絲杠B和絲母B形成螺旋副，反向架橫梁與絲母B相連，通過(guò)固定在電機(jī)固定板上的電機(jī)帶動(dòng)絲杠B轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)反向架橫梁的上下運(yùn)動(dòng)。
[0016]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明的全自動(dòng)電磁天平式小力值標(biāo)準(zhǔn)裝置將電磁天平與小力值砝碼加載機(jī)構(gòu)結(jié)合起來(lái)，并通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行反饋控制?？梢酝瓿蓪?duì)砝碼的自動(dòng)加載與卸載和對(duì)天平的平衡進(jìn)行自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)了裝置的機(jī)電一體化。通過(guò)單片機(jī)對(duì)天平橫梁左端的步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制完成砝碼的加載，天平橫梁另一端的電磁裝置會(huì)產(chǎn)生與左端被加載的砝碼等大的力，通過(guò)反向架再把力施加到被測(cè)傳感器上，整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。
[0017]本發(fā)明采用的吊耳是補(bǔ)償式吊耳，所述吊耳的承重板后邊設(shè)置有一個(gè)錐孔，實(shí)現(xiàn)十字頭的定位，吊耳環(huán)上部框架在承重板的錐孔里可以擺動(dòng)使吊耳前后擺動(dòng)，從而起到力補(bǔ)償?shù)淖饔?。這種吊耳的優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)它所承受的載荷方向有所變化時(shí)，由于它可以前后擺動(dòng)，使力還可以均勻的分布在刀刃上，不會(huì)造成測(cè)量誤差，可以提高整個(gè)裝置的穩(wěn)定性；
[0018]本裝置的砝碼加載機(jī)構(gòu)為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，兩個(gè)大砝碼加載機(jī)構(gòu)和兩個(gè)小砝碼加載機(jī)構(gòu)分布在以中間砝碼加載機(jī)構(gòu)為橢圓圓心的圓周上，當(dāng)加載或卸載時(shí)，天平橫梁擺動(dòng)角度小，這樣的結(jié)構(gòu)可以達(dá)到加載平穩(wěn)的效果。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明的全自動(dòng)電磁天平式小力值標(biāo)準(zhǔn)裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明的全自動(dòng)電磁天平式小力值標(biāo)準(zhǔn)裝置的砝碼加載機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明的全自動(dòng)電磁天平式小力值標(biāo)準(zhǔn)裝置的吊耳結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]其中:1、底座，2、電機(jī)固定板，3、步進(jìn)電機(jī)，4、凸緣聯(lián)軸器，5、軸承端蓋，6、固定平板，7、軸承，8、軸承端蓋，9、螺釘，10、絲母A，11、絲杠A，12、大砝碼加載機(jī)構(gòu)，13、大砝碼吊掛，14、砝碼支撐，15、大砝碼機(jī)構(gòu)支撐桿，16、雙頭螺柱，17、中間砝碼加載機(jī)構(gòu)，18、中間砝碼機(jī)構(gòu)吊掛，19、連接平板，20、掛鉤，21、邊刀盒，22、吊耳，23、天平橫梁，24、小砝碼加載機(jī)構(gòu)，25、中刀盒，26、中刀，27、中刀承，28、電磁裝置，29、反向架，30、絲杠B，31、導(dǎo)向柱，32、反向架橫梁，33、絲母B，34、立柱，35、吊耳鉤，36、吊耳環(huán)，37、十字頭，3701、十字頭固定部，3702、十字頭活動(dòng)部，38、承重板,39、破碼承受片,40、刀承。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0024]本發(fā)明提供的技術(shù)方案是基于杠桿原理，主要是對(duì)IN以下的負(fù)荷傳感器進(jìn)行校核。首先根據(jù)要求產(chǎn)生的力值，通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行計(jì)算，選出與之對(duì)應(yīng)質(zhì)量的砝碼，然后自動(dòng)加載到砝碼吊掛上。另一側(cè)，通過(guò)電磁裝置28，產(chǎn)生與之相等的電磁力，并由單片機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)的反饋控制保證天平的平衡，使得輸出的電磁力準(zhǔn)確。該力通過(guò)反向架29作用到待測(cè)的傳感器上，完成測(cè)量。整個(gè)測(cè)量過(guò)程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，操作簡(jiǎn)單，結(jié)果準(zhǔn)確。
[0025]本裝置中，砝碼產(chǎn)生的重力與電磁力之間的平衡是靠1:1的杠桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。杠桿一端加載一定力值的砝碼，在天平平衡后，另一端可以得到相同力值的力。其中，力值的計(jì)算公式為
[0026]F ^ mg(l
Pw
[0027]式中:F—力；
[0028]m—所加載砝碼的質(zhì)量；
[0029]g—當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋?br> [0030]a—空氣的密度；
[0031]w—破碼的密度。
[0032]天平橫梁23在未加載的時(shí)候應(yīng)盡量的保證平衡，天平橫梁23 —端是砝碼加載機(jī)構(gòu)的五個(gè)砝碼吊掛，另一端是電磁裝置28和反向架29，在設(shè)計(jì)的時(shí)候使他們的質(zhì)量盡量相等。他們的質(zhì)量的差可以通過(guò)在砝碼承受片39上加標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量塊來(lái)彌補(bǔ)。
[0033]上邊的方法只能保證天平大致平衡，真正的調(diào)平是在天平工作的時(shí)候，在砝碼加載之前，由單片機(jī)控制系統(tǒng)調(diào)整橫梁的平衡。然后再加載砝碼，天平橫梁23平衡后進(jìn)行校核。
[0034]參見(jiàn)附圖1，本發(fā)明的全自動(dòng)電磁天平式小力值標(biāo)準(zhǔn)裝置包括:
[0035]等臂天平，所述等臂天平包括天平橫梁23、立柱34和底座1，所述天平橫梁23通過(guò)中刀結(jié)構(gòu)和所述立柱34接觸，所述立柱34固定在所述底座I上；
[0036]連接在等臂天平的天平橫梁23 —端的砝碼加載機(jī)構(gòu)，所述砝碼加載機(jī)構(gòu)包括大砝碼加載機(jī)構(gòu)12、中間砝碼加載機(jī)構(gòu)17和小砝碼加載機(jī)構(gòu)24，單片機(jī)通過(guò)電機(jī)分別控制大砝碼加載機(jī)構(gòu)12、中間砝碼加載機(jī)構(gòu)17和小砝碼加載機(jī)構(gòu)24實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加載和卸載；
[0037]連接在等臂天平的天平橫梁23另一端的電磁裝置28，所述電磁裝置28下端連接有反向架29，所述電磁裝置28通過(guò)反向架29將力值作用在傳感器上。
[0038]所述天平橫梁23是整個(gè)裝置中重要的部件，其平衡調(diào)節(jié)和載重物體的作用，被稱(chēng)之為等臂天平的“心臟”。天平橫梁23的制作材料為銅合金或其他剛度好、質(zhì)地輕、耐腐蝕的材料，為了減輕橫梁的重量，調(diào)高天平的靈敏度，在保證橫梁強(qiáng)度的前提下，一般在橫梁上制成各種不同形狀的對(duì)稱(chēng)孔。本裝置中，天平橫梁23采用鋁青銅合金，這種材料具有良好的機(jī)械性能和耐腐蝕性，物理性能也比較理想。并在天平橫梁23上制成5個(gè)對(duì)稱(chēng)的孔，減少其質(zhì)量和增強(qiáng)其靈敏度。
[0039]所述中刀結(jié)構(gòu)包括中刀26、中刀盒25和中刀承27，所述中刀26安裝在所述等臂天平的天平橫梁23的中間，所述中刀26的銳邊立于所述中刀承27上，所述中刀承27與所述中刀盒25配合，所述中刀盒25固定在橫梁上，所述中刀承27固定在立柱34的頂端。
[0040]所述天平橫梁23為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，所述天平橫梁23兩端分別設(shè)置有吊耳22，吊耳22通過(guò)邊刀盒21與天平橫梁23相連，所述砝碼加載機(jī)構(gòu)固定在連接平板19下方，所述連接平板19通過(guò)掛鉤20與所述天平橫梁23 —端的吊耳22連接，所述電磁裝置28通過(guò)掛鉤20與所述天平橫梁23另一端的吊耳22連接。
[0041]參見(jiàn)附圖3，所述吊耳22包括承重板38、十字頭37、吊耳鉤35、吊耳環(huán)36和砝碼承受片39，所述十字頭37包括十字頭固定部3701和十字頭活動(dòng)部3702，砝碼承受片39通過(guò)十字頭固定部3701與承重板38和刀承40相連，所述十字頭活動(dòng)部3702下端與所述吊耳環(huán)36連接，所述吊耳環(huán)36下端設(shè)置有吊耳鉤35，所述承重板38后邊有一個(gè)錐孔，實(shí)現(xiàn)十字頭37的定位。
[0042]參見(jiàn)附圖1和附圖2，所述砝碼加載機(jī)構(gòu)固定在連接平板19下方具體為:砝碼吊掛13通過(guò)雙頭螺柱16連接在連接平板19的下方，中間砝碼加載機(jī)構(gòu)17通過(guò)中間砝碼加載機(jī)構(gòu)吊掛固定在連接平板19的中心位置，兩個(gè)大破碼加載機(jī)構(gòu)12和兩個(gè)小破碼加載機(jī)構(gòu)24對(duì)稱(chēng)分布在以中間砝碼加載機(jī)構(gòu)17為橢圓圓心的圓周上。
[0043]所述大破碼加載機(jī)構(gòu)12包括大破碼吊掛13、大破碼機(jī)構(gòu)支撐桿15、破碼支撐14和大砝碼；所述大砝碼加載機(jī)構(gòu)12通過(guò)所述大砝碼吊掛13固定在所述連接平板19上，所述大砝碼吊掛13內(nèi)部水平方向均勻設(shè)置有多個(gè)橫梁，所述橫梁中間加工有錐形孔，所述大砝碼機(jī)構(gòu)支撐桿15穿過(guò)所述錐形孔，所述大砝碼機(jī)構(gòu)支撐桿15上對(duì)應(yīng)每相鄰兩個(gè)橫梁之間固定有所述砝碼支撐14，所述砝碼支撐14的直徑小于所述錐形孔的最小直徑，所述大砝碼分別放置在每個(gè)砝碼支撐14上，每相鄰兩個(gè)砝碼支撐14之間的距離逐漸遞增或逐漸遞減，相鄰兩個(gè)砝碼支撐14之間的最小距離大于相鄰兩個(gè)橫梁之間的距離，保證在大砝碼機(jī)構(gòu)支撐桿15上下運(yùn)動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)大砝碼在大砝碼吊掛13上的順次加載或卸載；所述大砝碼機(jī)構(gòu)支撐桿15下端與絲母AlO固定連接,所述絲母AlO與絲杠All形成螺旋副,所述絲杠All通過(guò)步進(jìn)電機(jī)3帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述大砝碼加載機(jī)構(gòu)12、中間砝碼加載機(jī)構(gòu)17和小砝碼加載機(jī)構(gòu)24加載方式相同，所述中間砝碼加載機(jī)構(gòu)17加載兩組砝碼，其中一組砝碼的砝碼值與大砝碼加載機(jī)構(gòu)12加載的單個(gè)砝碼值相同，另一組砝碼的砝碼值與小砝碼加載機(jī)構(gòu)24加載的單個(gè)砝碼值相同。
[0044]所述力值標(biāo)準(zhǔn)裝置還包括軸承端蓋5、8，固定平板6和電機(jī)固定板2，所述的軸承端蓋5、8通過(guò)螺釘9與固定平板6相連，所述固定平板6和電機(jī)固定板2固定在等臂天平的立柱34上，所述固定平板6與所述電磁裝置28相對(duì)位置處前后對(duì)稱(chēng)設(shè)置有四根導(dǎo)向柱31，前后相鄰的兩個(gè)導(dǎo)向柱31之間設(shè)置有絲杠B30，絲杠B30和絲母B33形成螺旋副，反向架橫梁32與絲母B33相連，通過(guò)固定在電機(jī)固定板2上的電機(jī)帶動(dòng)絲杠B30轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)反向架橫梁32的上下運(yùn)動(dòng)。
[0045]在砝碼加載機(jī)構(gòu)中，共有5個(gè)砝碼加載機(jī)構(gòu)，IOg大砝碼加載機(jī)構(gòu)12共有2組，每組5個(gè)IOg砝碼。Ig小砝碼加載機(jī)構(gòu)24共有2組，每組5個(gè)Ig砝碼。中間砝碼加載機(jī)構(gòu)17共有I組，每組有I個(gè)IOg砝碼和一個(gè)Ig砝碼。2個(gè)IOg大砝碼加載機(jī)構(gòu)12中的大砝碼機(jī)構(gòu)支撐桿15與步進(jìn)電機(jī)3帶動(dòng)的絲杠All的絲母AlO相連,實(shí)現(xiàn)上下的運(yùn)動(dòng)，對(duì)破碼進(jìn)行自動(dòng)加載與卸載，2個(gè)Ig小破碼加載機(jī)構(gòu)24和一個(gè)中間破碼加載機(jī)構(gòu)17米用同樣的加載方式。在機(jī)構(gòu)不工作的時(shí)候，2個(gè)IOg大破碼加載機(jī)構(gòu)12中大破碼都是在大破碼機(jī)構(gòu)支撐桿15的砝碼支撐14上的，當(dāng)加載的時(shí)候，步進(jìn)電機(jī)3帶著大砝碼機(jī)構(gòu)支撐桿15向下運(yùn)動(dòng)，大砝碼就留在大砝碼吊掛13上了。每個(gè)大砝碼吊掛13的橫梁中間加工成錐形孔，這樣當(dāng)大砝碼加載機(jī)構(gòu)12的大砝碼加載到到大砝碼吊掛13上的時(shí)候不僅可以留在上邊還可以起到定心作用，并且可以使砝碼支撐14順利下降，大砝碼在卸載的時(shí)候可以順利地被托起來(lái)，不至于使大砝碼不能被卸載而造成整個(gè)裝置的故障。大砝碼機(jī)構(gòu)支撐桿15兩個(gè)支撐之間的距離要合適，不能太大，這樣會(huì)使得大砝碼機(jī)構(gòu)支撐桿15尺寸過(guò)長(zhǎng)；但是也不能太小，這樣會(huì)造成大砝碼加載時(shí)候的干涉。距離不夠，在砝碼桿下降時(shí)，第一個(gè)支撐會(huì)碰到第二個(gè)砝碼，使得機(jī)構(gòu)不能再繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，造成機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的失敗。由于大砝碼機(jī)構(gòu)支撐桿15整體的尺寸較大，兩點(diǎn)確定一條直線的原理，因此它需要有兩處的位置限制。一用來(lái)固定，另一用來(lái)起導(dǎo)向的作用。這樣可以保證在其運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，大砝碼機(jī)構(gòu)支撐桿15不會(huì)偏斜，不會(huì)對(duì)大砝碼的卸載過(guò)程產(chǎn)生影響。由于結(jié)構(gòu)的需要，步進(jìn)電機(jī)3是豎直放置的，用電機(jī)傳動(dòng)座固定在電機(jī)固定板2上。因此，通過(guò)凸緣聯(lián)軸器4與之相連的絲杠All需要用兩個(gè)角接觸球軸承7來(lái)支撐，承受軸向力。絲母AlO與大砝碼機(jī)構(gòu)支撐桿15通過(guò)連接片連接實(shí)現(xiàn)砝碼桿的上下運(yùn)動(dòng)，最大行程為15mm。在這段距離完成對(duì)砝碼的加載與卸載。這22個(gè)砝碼可以組成最小力值0.0lN0最大力值IN，極差為0.0lN的，100級(jí)砝碼組合。這就可以加載其中任何數(shù)值的力。例如0.15N，可以加載中間的llg，2個(gè)Ig砝碼加載機(jī)構(gòu)各2個(gè)Ig砝碼；
0.59N,加載中間的Ilg, 2個(gè)IOg破碼加載機(jī)構(gòu)各2個(gè)IOg破碼，Ig破碼加載機(jī)構(gòu)各4個(gè)Ig砝碼。雖然這可以組成任意數(shù)值的砝碼，且當(dāng)加載砝碼的數(shù)值大于IOg的時(shí)候，砝碼的組合可以是對(duì)稱(chēng)分布的，這就不會(huì)造成整個(gè)加載機(jī)構(gòu)的傾斜，不影響對(duì)砝碼的加載，不會(huì)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生任何影響，但是當(dāng)加載的破碼數(shù)值小于IOg且為單數(shù)的時(shí)候，即lg、3g、5g、7g、9g,會(huì)由于砝碼組合無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)稱(chēng)分布，使得前面的Ig砝碼加載機(jī)構(gòu)多一個(gè)Ig的砝碼。由于整套裝置的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于lg，這個(gè)砝碼對(duì)于整個(gè)加載機(jī)構(gòu)造成的影響幾乎可以忽略，但通過(guò)釣餌的補(bǔ)償作用，這個(gè)微小的誤差就被徹底的消除了。在砝碼加卸載的過(guò)程和電磁力變化的過(guò)程中，都會(huì)引起相應(yīng)裝置的運(yùn)動(dòng)，對(duì)裝置的平衡造成影響，應(yīng)用了補(bǔ)償式吊耳22后，可以提高整個(gè)裝置的穩(wěn)定性。
[0046]本裝置中反向架29的作用是把電磁裝置28產(chǎn)生的與砝碼重量相等的電磁力作用到傳感器上。裝置中，有一個(gè)可以上下移動(dòng)的反向架橫梁32，用來(lái)調(diào)整被測(cè)傳感器的拉壓空間。加卸砝碼前，移動(dòng)反向架橫梁32帶動(dòng)傳感器上升，使傳感器與反向架29的觸頭接觸，然后加載砝碼，對(duì)傳感器進(jìn)行校核。卸載時(shí)，移動(dòng)反向架橫梁32向下，然后取下傳感器。反向架橫梁32主要是由兩個(gè)滾珠絲杠B30帶動(dòng)的，絲杠B30通過(guò)凸緣聯(lián)軸器4連接步進(jìn)電機(jī)3，來(lái)控制反向架橫梁32的上下運(yùn)動(dòng)。反向架橫梁32是與絲母B33連接在一起的，并在前后對(duì)稱(chēng)放置四根導(dǎo)向柱31，絲杠B30放在前后兩根導(dǎo)向柱31之間，四根導(dǎo)向柱31在增加系統(tǒng)導(dǎo)向性的同時(shí)，還可以進(jìn)一步提高設(shè)備的剛性，有利于提高力值的施加精度。絲杠B30通過(guò)步進(jìn)電機(jī)3進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的方式與絲杠All通過(guò)步進(jìn)電機(jī)3驅(qū)動(dòng)的方式一致。
[0047]以上為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但絕非對(duì)本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1.全自動(dòng)電磁天平式小力值標(biāo)準(zhǔn)裝置，其特征在于，包括: 等臂天平，所述等臂天平包括天平橫梁(23)、立柱(34)和底座(I )，所述天平橫梁(23)通過(guò)中刀結(jié)構(gòu)和所述立柱(34)接觸，所述立柱(34)固定在所述底座(1)上； 連接在等臂天平的天平橫梁(23)—端的砝碼加載機(jī)構(gòu)，所述砝碼加載機(jī)構(gòu)包括大砝碼加載機(jī)構(gòu)(12)、中間砝碼加載機(jī)構(gòu)(17)和小砝碼加載機(jī)構(gòu)(24)，單片機(jī)通過(guò)電機(jī)分別控制大砝碼加載機(jī)構(gòu)(12)、中間砝碼加載機(jī)構(gòu)(17)和小砝碼加載機(jī)構(gòu)(24)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加載和卸載； 連接在等臂天平的天平橫梁(23 )另一端的電磁裝置(28 )，所述電磁裝置(28 )下端連接有反向架(29 )，所述電磁裝置(28 )通過(guò)反向架(29 )將力值作用在傳感器上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)電磁天平式小力值標(biāo)準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述中刀結(jié)構(gòu)包括中刀(26)、中刀盒(25)和中刀承(27)，所述中刀(26)安裝在所述等臂天平的天平橫梁(23)的中間，所述中刀(26)的銳邊立于所述中刀承(27)上，所述中刀承(27)與所述中刀盒(25)配合，所述中刀盒(25)固定在橫梁上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)電磁天平式小力值標(biāo)準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述天平橫梁(23)為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，所述天平橫梁(23)兩端分別設(shè)置有吊耳(22)，所述砝碼加載機(jī)構(gòu)固定在連接平板(19 )下方，所述連接平板(19 )通過(guò)掛鉤(20 )與所述天平橫梁(23 ) —端的吊耳(22)連接，所述電磁裝置(28)通過(guò)掛鉤(20)與所述天平橫梁(23)另一端的吊耳(22)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全自動(dòng)電磁天平式小力值標(biāo)準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述吊耳(22)包括承重板(38)、十字頭(37)、吊耳鉤(35)、吊耳環(huán)(36)和砝碼承受片(39)，所述十字頭(37 )包括十字頭固定部(3701)和十字頭活動(dòng)部(3702 )，砝碼承受片(39 )通過(guò)十字頭固定部(3701)與承重板(38 )和刀承(40 )相連，所述十字頭活動(dòng)部(3702 )下端與所述吊耳環(huán)(36 )連接，所述吊耳環(huán)(36 )下端設(shè)置有吊耳鉤(35 )，所述承重板(38 )后邊有一個(gè)錐孔，實(shí)現(xiàn)十字頭(37)的定位。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全自動(dòng)電磁天平式小力值標(biāo)準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述砝碼加載機(jī)構(gòu)固定在連接平板(19)下方具體為:中間砝碼加載機(jī)構(gòu)(17)固定在連接平板(19)的中心位置，兩個(gè)大砝碼加載機(jī)構(gòu)(12)和兩個(gè)小砝碼加載機(jī)構(gòu)(24)對(duì)稱(chēng)分布在以中間砝碼加載機(jī)構(gòu)(17)為橢圓圓心的圓周上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的全自動(dòng)電磁天平式小力值標(biāo)準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述每個(gè)大砝碼加載機(jī)構(gòu)(12)加載五個(gè)砝碼，每個(gè)小砝碼加載機(jī)構(gòu)(24)加載五砝碼，中間砝碼加載機(jī)構(gòu)(17)加載兩個(gè)破碼，中間破碼加載機(jī)構(gòu)(17)中的一個(gè)破碼的力值與大破碼加載機(jī)構(gòu)(12)的單塊砝碼的力值相同，中間砝碼加載機(jī)構(gòu)(17)中的另一個(gè)砝碼的力值與小砝碼加載機(jī)構(gòu)(24)的單塊砝碼的力值相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)電磁天平式小力值標(biāo)準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述大砝碼加載機(jī)構(gòu)(12)包括大砝碼吊掛(13)、大砝碼機(jī)構(gòu)支撐桿(15)、砝碼支撐(14)和大砝碼；所述大砝碼加載機(jī)構(gòu)(12)通過(guò)所述大砝碼吊掛(13)固定在所述連接平板(19)上，所述大砝碼吊掛(13)內(nèi)部水平方向均勻設(shè)置有多個(gè)橫梁，所述橫梁中間加工有錐形孔，所述大砝碼機(jī)構(gòu)支撐桿(15)穿過(guò)所述錐形孔，所述大砝碼機(jī)構(gòu)支撐桿(15)上對(duì)應(yīng)每相鄰兩個(gè)橫梁之間固定有所述砝碼支撐(14)，所述砝碼支撐(14)的直徑小于所述錐形孔的最小直徑，所述大砝碼分別放置在每個(gè)砝碼支撐(14)上，每相鄰兩個(gè)砝碼支撐(14)之間的距離逐漸遞增或逐漸遞減，相鄰兩個(gè)砝碼支撐(14)之間的最小距離大于相鄰兩個(gè)橫梁之間的距離，保證在大砝碼機(jī)構(gòu)支撐桿(15)上下運(yùn)動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)大砝碼在大砝碼吊掛(13)上的順次加載或卸載；所述大破碼機(jī)構(gòu)支撐桿(15)下端與絲母A (10)固定連接,所述絲母A (10)與絲杠A(11)形成螺旋副，所述絲杠A(11)通過(guò)步進(jìn)電機(jī)(3)帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述大砝碼加載機(jī)構(gòu)(12)、中間砝碼加載機(jī)構(gòu)(17)和小砝碼加載機(jī)構(gòu)(24)加載方式相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)電磁天平式小力值標(biāo)準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述力值標(biāo)準(zhǔn)裝置還包括固定平板(6 )和電機(jī)固定板(2 )，所述包括固定平板(6 )和電機(jī)固定板(2 )固定在等臂天平的立柱(34)上，所述固定平板(6)與所述電磁裝置(28)相對(duì)位置處前后對(duì)稱(chēng)設(shè)置有四根導(dǎo)向柱(31)，前后相鄰的兩個(gè)導(dǎo)向柱(31)之間設(shè)置有絲杠B (30)，絲杠B(30)和絲母B (33)形成螺旋副，反向架橫梁(32)與絲母B (33)相連，通過(guò)固定在電機(jī)固定板(2)上的電機(jī)帶動(dòng)絲 杠B (30)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)反向架橫梁(32)的上下運(yùn)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】G01L25/00GK103542977SQ201310442074
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】于立娟, 李陽(yáng), 王相龍 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)