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一種基于伺服驅(qū)動加載的三維力傳感器動態(tài)響應(yīng)標(biāo)定裝置的制作方法

文檔序號:12253490閱讀:250來源:國知局
一種基于伺服驅(qū)動加載的三維力傳感器動態(tài)響應(yīng)標(biāo)定裝置的制作方法

本實用新型涉及一種標(biāo)定儀器,特別涉及一種三維力傳感器標(biāo)定裝置。



背景技術(shù):

力傳感器能將力轉(zhuǎn)化為電壓信號,被廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、自動控制、工業(yè)制造、土木工程等等領(lǐng)域。傳感器標(biāo)定是檢驗力傳感器精度及性能的重要手段,只有經(jīng)過標(biāo)定的力傳感器才能投入使用。

現(xiàn)有的多維力傳感器標(biāo)定裝置種類繁多,采用砝碼加載或者機(jī)械加載等方式的標(biāo)定裝置,存在量程較小、且加載不連續(xù)的限制,如專利CN 204788783U、CN202133503U;采用液壓或者伺服驅(qū)動加載方式的標(biāo)定裝置,同時標(biāo)定多個維度的力和力矩的優(yōu)點(diǎn),但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,造價昂貴,不便于推廣使用,如CN 103616128A、CN 104236794A。隨著力傳感器使用途徑越來越廣泛,現(xiàn)有標(biāo)定裝置也要求具有高精度、高靈敏度、寬量程且能動態(tài)測量的特點(diǎn)。因此,實用新型一種結(jié)構(gòu)簡單,方便推廣使用,且能連續(xù)動態(tài)加載的傳感器標(biāo)定裝置十分必要。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種結(jié)構(gòu)簡單且能連續(xù)動態(tài)加載的三維力傳感器標(biāo)定裝置,該裝置標(biāo)定精度較高、能連續(xù)動態(tài)加載且能實現(xiàn)三個分力任意組合。

本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:一種基于伺服驅(qū)動加載的三維力傳感器動態(tài)響應(yīng)標(biāo)定裝置,包括標(biāo)定裝置工作臺、傳感器固定盤、傳感器加載件、伺服加載系統(tǒng)和加載裝置固定平臺;所述標(biāo)定裝置工作臺由頂板、固定在頂板下表面四個角點(diǎn)的四個立柱和底板組成;立柱對應(yīng)的底板下表面四個角點(diǎn)處設(shè)有四個高度調(diào)平器;頂板上部設(shè)有頂板水平儀,下方安裝傳感器固定盤,傳感器固定盤上具有多個固定螺孔;三維力傳感器的頂部和底部均具有安裝螺孔,用于連接傳感器固定盤和傳感器加載件;加載裝置固定平臺呈L形,開有三個孔洞,分別穿過三根立柱,立柱上設(shè)有高度固定器,加載裝置固定平臺上設(shè)有固定臺水平儀;標(biāo)定裝置工作臺的X、Y、Z方向各具有一套伺服加載系統(tǒng),伺服加載系統(tǒng)的伺服電機(jī)與減速器后座用螺釘固定,減速器與絲桿通過聯(lián)軸器連接,絲桿的前端裝有軸力計和加載頭;X、Y向的伺服加載系統(tǒng)固定在加載裝置固定平臺上;Z向的伺服加載系統(tǒng)固定在底板上。

進(jìn)一步地,所述的立柱和頂板之間采用焊接方式固定。

進(jìn)一步地,所述的調(diào)平器和頂板水平儀配合使用,以保證標(biāo)定裝置工作臺始終處于水平狀態(tài)。

進(jìn)一步地,所述的傳感器固定盤與標(biāo)定裝置工作臺之間采用螺栓連接,可方便拆卸和安裝。

進(jìn)一步地,所述的伺服加載系統(tǒng)還包括位移傳感器,用以測量伺服加載過程中位移變化量;軸力計與絲桿的前端之間設(shè)有位移測量板,位移傳感器底部安裝在減速器后座上,前段與位移測量板固定在一起。

進(jìn)一步地,所述加載頭與軸力計的螺桿固定在一起,其形狀為圓錐形,錐頭圓滑。

進(jìn)一步地,所述傳感器加載件的X、Y、Z方向分別具有一個圓形凹槽,對應(yīng)方向的加載頭的錐頭可以放入其中。

進(jìn)一步地,所述立柱上設(shè)有立柱刻度尺,以確定加載裝置固定平臺高度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實用新型的有益效果是:

(1)本實用新型的結(jié)構(gòu)簡單,精度高,對于小量程和大量程的三維力傳感器都適用。

(2)本實用新型的傳感器固定盤和加載件的位置和形狀可調(diào)節(jié),能適用于不同形狀和尺寸的三維力傳感器。

(3)本實用新型的傳感器荷載施加過程采用電腦控制,能實現(xiàn)三個分力任意組合加載、連續(xù)動態(tài)加載,且可完成單向荷載和循環(huán)荷載的施加。

(4)本設(shè)備原理簡單,實現(xiàn)成本低,使用效果好,便于推廣使用。

附圖說明

圖1是本實用新型的三維力傳感器標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)立體示意圖;

圖2是本實用新型的三維力傳感器標(biāo)定裝置的俯視圖;

圖3是本實用新型的三維力傳感器標(biāo)定裝置的A-A剖面圖;

圖4是本實用新型的三維力傳感器標(biāo)定裝置的B-B剖面圖;

圖中:標(biāo)定裝置工作臺1;頂板1-1;立柱1-2;底板1-3;頂板水平儀1-4;立柱刻度尺1-5;調(diào)平器1-6;傳感器固定盤2;傳感器固定螺孔2-1;三維力傳感器3;傳感器加載件4;伺服加載系統(tǒng)5;伺服電機(jī)5-1;減速器5-2;聯(lián)軸器5-3;絲桿5-4;位移傳感器5-5;位移測量板5-6;軸力計5-7;加載頭5-8;加載裝置固定平臺6;固定臺水平儀6-1;高度固定器6-2;X方向伺服電機(jī)固定裝置7-1;Y方向伺服電機(jī)固定裝置7-2;Z方向伺服電機(jī)固定裝置7-3。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明:

如圖1所示,本實用新型是一種基于伺服驅(qū)動加載的三維力傳感器動態(tài)響應(yīng)標(biāo)定裝置,包括標(biāo)定裝置工作臺1、傳感器固定盤2、傳感器加載件4、伺服加載系統(tǒng)5、和加載裝置固定平臺6。

如圖1、3、4所示,所述標(biāo)定裝置工作臺1由頂板1-1、固定在頂板1-1下表面四個角點(diǎn)的四個立柱1-2和底板1-3組成,立柱1-2與頂板1-1和底板1-3之間采用焊接方式固定;立柱1-2對應(yīng)的底板1-3下表面四個角點(diǎn)處設(shè)有四個高度調(diào)平器1-6,頂板1-1上部設(shè)有頂板水平儀1-4,以保證標(biāo)定裝置工作臺1始終處于水平狀態(tài)。

如圖1、3、4所示,所述標(biāo)定裝置工作臺頂板1-1下方安裝有傳感器固定盤2,兩者之間采用螺栓連接,可方便拆卸和安裝。所述傳感器固定盤2上具有多個固定螺孔2-1,螺孔2-1的尺寸和布置方式需根據(jù)三維力傳感器的形狀和尺寸具體設(shè)計,對于不同的三維力傳感器3可準(zhǔn)備多個傳感器固定盤2。三維力傳感器3的頂部和底部均具有安裝螺孔,分別用于連接傳感器固定盤2和傳感器加載件4。

如圖1、3、4所示,所述的標(biāo)定裝置工作臺1的X、Y、Z方向各具有一套伺服加載系統(tǒng)5。所述伺服加載系統(tǒng)5包括伺服電機(jī)5-1、減速器5-2、聯(lián)軸器5-3、絲桿5-4、位移傳感器 5-5、位移測量板5-6、軸力計5-7和加載頭5-8。其中,伺服電機(jī)5-1與減速器2后座用螺釘固定在一起,減速器5-2與絲桿5-4通過聯(lián)軸器5-3連接在一起,絲桿5-4的前端裝有軸力計5-7,用以測量伺服加載過程中施加荷載值。軸力計5-7與絲桿5-4的前端之間設(shè)有位移測量板5-6。所述位移傳感器5-5用以量測伺服加載過程中位移變化量,其底部安裝在減速器2后座上,前段與位移測量板5-6固定在一起。所述加載頭5-8與軸力計5-7的螺桿固定在一起,其形狀為圓錐形,錐頭圓滑。

如圖1、3、4所示,所述傳感器加載件4用以傳遞伺服加載系統(tǒng)5施加給力傳感器3的荷載,其X、Y、Z方向分別具有一個圓形凹槽,對應(yīng)方向的加載頭5-8的錐頭可以放入其中。

如圖1、2所示,所述加載裝置固定平臺6呈L形,固定平臺6上開有三個孔洞,分別穿過三根立柱1-2。這三根立柱1-2上設(shè)有高度固定器6-2,可使固定平臺6穩(wěn)定在立柱1-2的任意位置。固定平臺6上設(shè)有固定臺水平儀6-1,以保證標(biāo)定固定平臺6始終處于水平狀態(tài)。X、Y向的伺服加載系統(tǒng)5安裝在加載裝置固定平臺6上,X、Y向的伺服加載系統(tǒng)5分別采用X方向伺服電機(jī)固定裝置7-1和Y方向伺服電機(jī)固定裝置7-2固定在加載裝置固定平臺6上;Z向的伺服加載系統(tǒng)5采用Z方向伺服電機(jī)固定裝置7-3固定在底板1-3上,均采用螺栓固定方式。

使用該三維力傳感器動態(tài)響應(yīng)標(biāo)定裝置時,其步驟如下:

1)傳感器安裝:根據(jù)三維力傳感器3的形狀和尺寸,選擇適宜規(guī)格的傳感器固定盤2和傳感器加載件4;將傳感器固定盤2通過六角螺栓與標(biāo)定裝置工作臺1固定在一起,將三維力傳感器3固定在傳感器固定盤2上,同時在三維力傳感器3下部安裝適宜尺寸的傳感器加載件4。

2)校準(zhǔn)標(biāo)定裝置:調(diào)節(jié)標(biāo)定裝置工作臺1的調(diào)平器1-6,使頂板水平儀1-4中的水平泡居中,保證標(biāo)定裝置處于水平狀態(tài);滑動加載裝置固定平臺6,使其上的X、Y向的伺服加載系統(tǒng)5上的加載頭5-8與傳感器加載件4大致處于同一水平面;微調(diào)高度固定器6-2,使固定臺水平儀6-1中的水平泡居中,保證固定平臺6處于水平狀態(tài),同時,保證加載頭5-8可以順利放入傳感器加載件4的圓形凹槽內(nèi)。另外,Z向伺服加載系統(tǒng)5上的加載頭5-8也要順利放入傳感器加載件4的對應(yīng)圓形凹槽內(nèi)。

3)荷載加載:將該三維力傳感器標(biāo)定裝置與電腦控制系統(tǒng)連接,三維力傳感器3與電腦數(shù)據(jù)采系統(tǒng)連接。根據(jù)三維力傳感器3三個方向的量程,在電腦中設(shè)定X、Y、Z三個方向的荷載加載流程。準(zhǔn)備完畢后,點(diǎn)擊開始;載施加完畢后,取下三維力傳感器3,標(biāo)定結(jié)束。

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