專利名稱：三向力傳感器標(biāo)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量力的裝置，尤其是涉及一種三向力傳感器標(biāo)定裝置。
背景技術(shù)：
目前我國計(jì)量體系中，關(guān)于力值的量值傳遞與量值溯源日趨完善，單向力 傳感器的檢定和校準(zhǔn)裝置無論在型式上還是在檢定精度等級上都較為成熟，但 能夠?qū)θ蛄鞲衅鏖_展檢定與校準(zhǔn)的裝置，無論是國家計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)還是省 級、市縣級計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)都鮮為有見。隨著當(dāng)前工業(yè)現(xiàn)場關(guān)于力值檢測要求的 不斷增加，能夠同時(shí)檢測三向力的力傳感器、測力儀逐漸得到應(yīng)用與推廣，但 關(guān)于對其測力性能評價(jià)的國家計(jì)量檢定規(guī)程和/或校準(zhǔn)規(guī)范目前還沒出臺，對其 測力性能進(jìn)行檢定與校準(zhǔn)的裝置急待開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種三向力傳感器標(biāo)定裝置，不但能夠?qū)θ蛄鞲?器進(jìn)行檢定與校準(zhǔn)，還能對傳統(tǒng)的測力儀進(jìn)行檢定與校準(zhǔn)。 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
包括標(biāo)定工作臺，橫梁，兩根橫梁升降用滾珠絲杠，Z向加載機(jī)構(gòu)，Z向標(biāo)
準(zhǔn)力傳感器，X向加載機(jī)構(gòu)，X向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器，X向平移用直線導(dǎo)軌，Y向加 載機(jī)構(gòu)，Y向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器，Y向平移用直線導(dǎo)軌，定位加載夾具，同步帶和 電機(jī)。X向平移用直線導(dǎo)軌和Y向平移用直線導(dǎo)軌以相互正交的方式固定在標(biāo) 定工作臺上，X向平移用直線導(dǎo)軌上裝有X向加載機(jī)構(gòu)，X向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器固 定在X向加載機(jī)構(gòu)上；Y向平移用直線導(dǎo)軌上裝有Y向加載機(jī)構(gòu)，Y向標(biāo)準(zhǔn)力 傳感器固定在Y向加載機(jī)構(gòu)上；橫梁的兩端固定在橫梁升降用滾珠絲杠上，橫 梁升降用滾珠絲杠垂直安裝在標(biāo)定工作臺上，Z向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器固定在Z向加 載機(jī)構(gòu)上，Z向加載機(jī)構(gòu)固定在橫梁上；X向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器、Y向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器 和Z向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器三者的軸線正交與同一點(diǎn)，被標(biāo)定三向力傳感器放置在標(biāo) 定工作臺，并位于三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)力傳感器交點(diǎn)，定位加載夾具夾緊被標(biāo)定三向力傳 感器；電機(jī)帶動一根橫梁升降用滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，再通過同步帶帶動另一根橫梁 升降用滾珠絲杠一起同步運(yùn)動，使橫梁在Z方向作直線運(yùn)動。
所述的X向加載機(jī)構(gòu)、Y向加載機(jī)構(gòu)和Z向加載機(jī)構(gòu)均采用行星輪減速器。
所述的X向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器、Y向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器和Z向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器均采用
S系列拉壓式傳感器。
本發(fā)明與現(xiàn)有的力傳感器標(biāo)定裝置相比，具有的有益的效果是 利用Z向加載機(jī)構(gòu)，可以對傳統(tǒng)測力儀、稱重傳感器進(jìn)行檢定和校準(zhǔn)；稱 重傳感器在工作過程中對橫向干擾力十分敏感，為提高測力精度，往往對傳感 器的安裝有著苛刻的條件。在傳統(tǒng)的測力儀檢定裝置中，都沒有對傳感器安裝 的誤差對其測力精度產(chǎn)生的影響做必要的觀測和評價(jià)。而本發(fā)明所述的三向力 傳感器標(biāo)定裝置可以觀測測力儀、稱重傳感器在工作過程中受到橫向干擾力作 用后其測力精度的變化量，這對提高稱重傳感器的測力精度具有十分重要的意 義。
另外，該裝置還可以對三向力傳感器進(jìn)行檢定和校準(zhǔn)；在檢測三向力傳感 器任何一個(gè)方向測力性能的同時(shí)，可以觀測到該方向作用力對另外兩個(gè)方向的 測力性能的干擾情況，這對提高三向力傳感器的測力性能，減少各向力之間的 相互干擾有著十分重要的意義。


圖1是本發(fā)明立體的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明圖1的正視圖。
圖3是本發(fā)明X、 Y、 Z力加載機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、標(biāo)定工作臺，2、橫梁，3a、 3b、橫梁升降用滾珠絲杠，4、 Z向 加載機(jī)構(gòu)，4a、 Z向手輪，5、 Z向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器，6、 X向加載機(jī)構(gòu)，6a、 X向 手輪，7、 X向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器，8、 X向平移用直線導(dǎo)軌，9、 Y向加載機(jī)構(gòu)，9a、 Y向手輪，10、 Y向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器，11、 Y向平移用直線導(dǎo)軌，12、被標(biāo)定三向 力傳感器，13、專用定位加載夾具，14、同步帶，15、電機(jī)，16、系桿。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
如圖1圖2所示，本發(fā)明包括標(biāo)定工作臺l，橫梁2，兩根橫梁升降用滾珠 絲杠3a、 3b， Z向加載機(jī)構(gòu)4， Z向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器5， X向加載機(jī)構(gòu)6， X向標(biāo) 準(zhǔn)力傳感器7, X向平移用直線導(dǎo)軌8， Y向加載機(jī)構(gòu)9， Y向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器10， Y向平移用直線導(dǎo)軌ll，定位加載夾具13，同步帶14和電機(jī)15。 X向平移用 直線導(dǎo)軌8和Y向平移用直線導(dǎo)軌11以相互正交的方式固定在標(biāo)定工作臺1上， 并保證平移方向與工作臺面較高的平行度；X向平移用直線導(dǎo)軌8上裝有X向 加載機(jī)構(gòu)6， X向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器7固定在X向加載機(jī)構(gòu)6上；Y向平移用直線導(dǎo)
軌11上裝有Y向加載機(jī)構(gòu)9， Y向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器10固定在Y向加載機(jī)構(gòu)9上； 橫梁2的兩端固定在橫梁升降用滾珠絲杠3a、 3b上，橫梁升降用滾珠絲杠3a、 3b垂直安裝在標(biāo)定工作臺1上，Z向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器5固定在Z向加載機(jī)構(gòu)4上， Z向加載機(jī)構(gòu)4固定在橫梁2上；X向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器7、 Y向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器10 和Z向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器5三者的軸線正交與同一點(diǎn)，被標(biāo)定三向力傳感器12放置 在標(biāo)定工作臺1，并位于三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)力傳感器交點(diǎn)，定位加載夾具13夾緊被標(biāo)定 三向力傳感器12;電機(jī)15帶動一根橫梁升降用滾珠絲杠3a轉(zhuǎn)動，再通過同步 帶14帶動另一根橫梁升降用滾珠絲杠3b —起同歩運(yùn)動，使橫梁2在Z方向作 直線運(yùn)動。
如圖3所示，所述的X向加載機(jī)構(gòu)6、 Y向加載機(jī)構(gòu)9和Z向加載機(jī)構(gòu)4 均采用行星輪減速器，該輪系為差動行星輪系；將齒輪Z4固定在加速器外殼上， 手搖手輪6a，帶動行星輪中的系桿16轉(zhuǎn)動，并帶動齒輪Z3、 Z2兩個(gè)行星輪運(yùn) 動，最后帶動輸出輪Z1;采用行星輪減速器可以實(shí)現(xiàn)大傳動比的減速，保證加 載機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的緊湊及力加載過程的平穩(wěn)和準(zhǔn)確。加載機(jī)構(gòu)都能以較高的直線度 平移，以適應(yīng)不同規(guī)格的被標(biāo)定三向力傳感器12。
所述的X向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器7、 Y向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器10和Z向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器5 均采用S系列拉壓式傳感器。
所述的定位加載夾具13為一帶有坐標(biāo)系的定位平板，將被標(biāo)定三向力傳感 器12用定位加載夾具13準(zhǔn)確安裝在標(biāo)定工作臺1，定位加載夾具13來保證被 標(biāo)定三向力傳感器12的坐標(biāo)系與標(biāo)定裝置的坐標(biāo)系準(zhǔn)確的安裝。
本發(fā)明的工作原理如下
本發(fā)明所述的三向力傳感器標(biāo)定裝置主要功能是提供三個(gè)相互正交的標(biāo)準(zhǔn) 力，用此標(biāo)準(zhǔn)力來檢定測力儀、稱重傳感器等單向力傳感器的測力性能及三向 力傳感器各向測力性能、各向力之間的相互干擾。
1)、對被標(biāo)定三向力傳感器12的X向進(jìn)行標(biāo)定利用專用定位加載夾具 13將被標(biāo)定三向力傳感器12準(zhǔn)確固定在標(biāo)定工作臺1上，使被標(biāo)定三向力傳感 器12的坐標(biāo)系與標(biāo)定工作臺1的坐標(biāo)系重合；在X向平移用直線導(dǎo)軌8上平移 X向加載機(jī)構(gòu)6，使X向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器7與被標(biāo)定三向力傳感器12接觸；把X 向加載機(jī)構(gòu)6牢固的固定在標(biāo)定工作臺1上;手搖X向加載機(jī)構(gòu)6上的手輪6a， 使X向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器7與被標(biāo)定三向力傳感器12微量離開，并對各傳感器輸出 信號清零；手搖X向加載機(jī)構(gòu)6上的手輪6a，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)加載力，加載力值從零 到滿量程依次加載3次，記錄加載到各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)力值時(shí)X向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器7的輸
出信號、被標(biāo)定三向力傳感器12的X向輸出信號(該信號為檢測信號)、Y向、
Z向輸出信號(這兩個(gè)信號為干擾信號)；通過計(jì)算機(jī)設(shè)定的軟件，就可以得出
被標(biāo)定三向力傳感器12的X向測力性能(線性、重復(fù)性等)及X向?qū)向、Z
向的橫向干擾。
2) 、對被標(biāo)定三向力傳感器12的Y向進(jìn)行標(biāo)定與X向檢測同理，就可 以得出被標(biāo)定三向力傳感器12的Y向測力性能(線性、重復(fù)性等)及Y向?qū) 向、Z向的橫向干擾。
3) 、對被標(biāo)定三向力傳感器12的Z向進(jìn)行標(biāo)定利用專用定位加載夾具13 將被標(biāo)定三向力傳感器12準(zhǔn)確固定在標(biāo)定工作臺1上，使被標(biāo)定三向力傳感器 12的坐標(biāo)系與標(biāo)定工作臺1的坐標(biāo)系重合；利用橫梁升降用滾珠絲杠3a、 3b調(diào) 節(jié)橫梁2的高度，使Z向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器5與被標(biāo)定三向力傳感器12接觸；手搖 Z向加載機(jī)構(gòu)4上的手輪4a，使Z向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器5與被標(biāo)定三向力傳感器12 微量離開，并對各傳感器輸出信號清零；手搖Z向加載機(jī)構(gòu)4上的手輪4a,產(chǎn) 生標(biāo)準(zhǔn)加載力，加載力值從零到滿量程依次加載3次，記錄加載到各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)力 值時(shí)Z向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器5的輸出信號、被標(biāo)定三向力傳感器12的Z向輸出信號
(該信號為檢測信號)、X向、Y向輸出信號(這兩個(gè)信號為干擾信號)；通過 計(jì)算機(jī)設(shè)定的軟件，就可以得出被標(biāo)定三向力傳感器12的Z向測力性能(線性、 重復(fù)性等)及Z向?qū)向、Y向的橫向干擾。
通過以上檢測方法就可以檢測出被標(biāo)定三向力傳感器12的各向測力性能 X向、Y向、Z向的線性，重復(fù)性，零點(diǎn)等性能指標(biāo)，及檢測出被標(biāo)定三向力傳 感器12的各向測力性能的相互影響情況X向力對Y向、Z向測力性能的影響； Y向力對X向、Z向測力性能的影響；Z向力對X向、Y向測力性能的影響。
上述具體實(shí)施方式
用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制，在本 發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落 入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種三向力傳感器標(biāo)定裝置，其特征在于包括標(biāo)定工作臺(1)，橫梁(2)，兩根橫梁升降用滾珠絲杠(3a、3b)，Z向加載機(jī)構(gòu)(4)，Z向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器(5)，X向加載機(jī)構(gòu)(6)，X向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器(7)，X向平移用直線導(dǎo)軌(8)，Y向加載機(jī)構(gòu)(9)，Y向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器(10)，Y向平移用直線導(dǎo)軌(11)，定位加載夾具(13)，同步帶(14)和電機(jī)(15)。X向平移用直線導(dǎo)軌(8)和Y向平移用直線導(dǎo)軌(11)以相互正交的方式固定在標(biāo)定工作臺(1)上，X向平移用直線導(dǎo)軌(8)上裝有X向加載機(jī)構(gòu)(6)，X向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器(7)固定在X向加載機(jī)構(gòu)(6)上；Y向平移用直線導(dǎo)軌(11)上裝有Y向加載機(jī)構(gòu)(9)，Y向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器(10)固定在Y向加載機(jī)構(gòu)(9)上；橫梁(2)的兩端固定在橫梁升降用滾珠絲杠(3a、3b)上，橫梁升降用滾珠絲杠(3a、3b)垂直安裝在標(biāo)定工作臺(1)上，Z向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器(5)固定在Z向加載機(jī)構(gòu)(4)上，Z向加載機(jī)構(gòu)(4)固定在橫梁(2)上；X向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器(7)、Y向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器(10)和Z向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器(5)三者的軸線正交與同一點(diǎn)，被標(biāo)定三向力傳感器(12)放置在標(biāo)定工作臺(1)，并位于三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)力傳感器交點(diǎn)，定位加載夾具(13)定位并夾緊被標(biāo)定三向力傳感器(12)；電機(jī)(15)帶動一根橫梁升降用滾珠絲杠(3a)轉(zhuǎn)動，再通過同步帶(14)帶動另一根橫梁升降用滾珠絲杠(3b)一起同步運(yùn)動，使橫梁(2)在Z方向作直線運(yùn)動。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種三向力傳感器標(biāo)定裝置，其特征在于..所述 的X向加載機(jī)構(gòu)(6)、 Y向加載機(jī)構(gòu)(9)和Z向加載機(jī)構(gòu)(4)均采用行星輪減速器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三向力傳感器標(biāo)定裝置，其特征在于所述 的X向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器(7)、 Y向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器(10)和Z向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器(5)均采用 S系列拉壓式傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三向力傳感器標(biāo)定裝置。裝有X向加載機(jī)構(gòu)的X向平移用直線導(dǎo)軌和裝有Y向加載機(jī)構(gòu)的Y向平移用直線導(dǎo)軌以相互正交的方式固定在標(biāo)定工作臺上，橫梁的兩端固定在橫梁升降用滾珠絲杠上，橫梁升降用滾珠絲杠垂直安裝在標(biāo)定工作臺上，Z向加載機(jī)構(gòu)固定在橫梁上；分別裝在X向、Y向和Z向加載機(jī)構(gòu)上的標(biāo)準(zhǔn)力傳感器相交，定位加載夾具夾緊被標(biāo)定三向力傳感器，放置在標(biāo)定工作臺上并位于三個(gè)傳感器交點(diǎn)，電機(jī)帶動兩根橫梁升降用滾珠絲杠在Z方向同步直線運(yùn)動。用量值比對法，對稱重、三向力傳感器進(jìn)行檢定和校準(zhǔn)，在檢測三向力傳感器任何一個(gè)方向測力性能的同時(shí)，可以觀測到對另外兩個(gè)方向的測力的干擾情況，減少各向力之間的相互干擾。
文檔編號G01G23/01GK101109670SQ20071007050
公開日2008年1月23日 申請日期2007年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月16日
發(fā)明者尹瑞多, 杜之平, 謝曉斌 申請人:浙江省計(jì)量科學(xué)研究院