一种六分量力传感器校准装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种六分量力传感器校准装置，包括主体结构框架、受力球座、传力机构和标准测力仪；主体结构框架包括固定于六分量传感器主平面上的主向安装板和固定于与六分量传感器主平面垂直且向另的两个侧面的两块侧向安装板，主向安装板上固连有承力架；受力球座包括定位底座和钢球，传力机构在主向安装板方向由三个蜗轮蜗杆配合伺服电机组成，侧向安装板方向由三个内置行星齿轮的伺服电动缸配合控制器的结构组成。本实用新型专利技术提供的六分量力传感器校准装置具有体积小、结构紧凑、定位精度高、传动力值大等特点，并能够对六分量力传感器进行多分量同时加载，实现对其耦合误差的校准。

A six component force sensor calibration device

The utility model provides a six component force sensor calibration device, which comprises a frame, structure of main bearing seat, force transmission mechanism and standard dynamometer; frame structure consists of six component sensor fixed on the main plane of the main block to the two lateral mounting plate and fixed on the vertical plane with six to two and the main component of sensor on the other side of the mounting plate, the main to the mounting plate is fixedly connected with the bearing frame; force seat comprises a positioning base and a steel ball, the force transferring mechanism in the main direction to the mounting plate by three worm gear with servo motor, lateral direction from the mounting plate structure of three built-in planetary gear servo electric cylinder with the controller. The six component force sensor calibration device of the utility model has the advantages of small size, compact structure, high positioning accuracy, transmission power value and other characteristics, and be able to carry out multi components simultaneous loading on six component force sensor, calibration of the realization of the coupling error.

【技术实现步骤摘要】
一种六分量力传感器校准装置
本技术涉及计量校准
，特别涉及一种六分量力传感器校准装置。
技术介绍
六分量力传感器可以用于测量三维坐标空间内六个方向的力或力矩信息（Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz），由于其测力信息丰富，测量精度高，因而得到了广泛的应用，在力—位控制、精密装配、机器人、空间站对接仿真、火箭发动机推力测试等场合发挥了极其重要的作用。对接机构综合试验台是我国载人航天二期工程最大的地面试验设备，总重量达100多吨。采用“半物理仿真试验”原理，能模拟最大质量为8吨~100吨的空间飞行器之间的对接与分离全过程，进行各种相对位置和姿态偏差条件下两航天器的对接模拟，包括接触捕获、缓冲校正等过程，重点全面地试验对接机构的捕获与缓冲校正能力。空间对接机构综合试验台采用六分量力传感器测量对接机构模拟空间飞行器进行对接接触时的相互作用力与力矩，将测量得到的结果传输到上位控制机，根据对接碰撞所得的六分量力以及航天器动力学模型，实时解算模拟的空间飞行器的对接状态。因此，对接机构综合试验台六分量力传感器测量数据的准确与否，将直接影响到航天器空间对接仿真精度和对接机构试验结果的正确性，无法对接机构的性能与可靠性做出正确判断，并最终关系到航天器空间对接的成败。对接机构综合试验台的六分量力传感器一经安装后无法进行重新拆装，必须在传感器原位进行现场校准。六分量力传感器是为对接机构综合试验台专门研制的非标定制传感器，传感器中间部位为通孔，不能采用常规手段进行标准力值加载；由于六分量力传感器安装在模拟空间飞行器的上部对接环内，主方向校准需要从下往上加载标准力值，也给现场校准带来一定困难。此外，六分量力传感器离地面距离高，整个试验台比较庞大，人员上下比较麻烦，因此需要设计适合六分量力传感器现场校准的校准工装，满足对其现场校准需求。目前国内没有查阅到对于类似对接机构综合试验台结构的六分量力传感器现场校准工装的研究资料，俄罗斯航天局的对接机构综合试验台采用弹性棒的方法对航天器对接机构进行地面试验，目前也没有查阅到相关对于试验台多分量力传感器的在线校准研究资料。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术的技术方案是：提供一种六分量力传感器校准装置，包括主体结构框架、受力球座、传力机构和标准测力仪；所述主体结构框架包括固定于所述六分量传感器主平面上的主向安装板和固定于与所述六分量传感器主平面垂直且向另的两个侧面的两块侧向安装板，所述主向安装板和侧向安装板通过标准紧固件紧固在六分量传感器上；所述主向安装板上固连有承力架；所述受力球座包括定位底座和钢球，所述钢球设置在定位底座上的球形槽内，并进行机械限位；所述定位底座为永磁体材料制成，能够牢固吸附在所述六分量力传感器的受力面上；所述传力机构在主向安装板方向由三个蜗轮蜗杆配合伺服电机组成，侧向安装板方向由三个内置行星齿轮的伺服电动缸配合控制器的结构组成；所述蜗轮蜗杆和伺服电动缸的前端分别与所述标准测力仪相连；所述蜗轮蜗杆和伺服电动缸的输出端与受力球座连接；在所述标准测力仪上设定需要输出的标准力值，所述传力机构输出所述标准力值，并由受力球座对所述主体结构框架施加标准力；通过与所述六分量力传感器数值进行比较，即可对所述六分量力传感器校准。进一步地，所述主向安装板与所述承力架之间还安装有调整座，所述调整座上安装有微调机构，实现对所述主向安装板的微调。进一步地，所述微调机构为粗微调二维手动偏摆机构，实现对主向安装板二维俯仰、滚转角的微调。进一步地，所述主向安装板和侧向安装板为不锈钢板。进一步地，所述主向安装板和侧向安装板上设置有加强筋。进一步地，所述调整座底部设有标准安装螺孔，用于与承力架相连；调整座台面上设有安装孔，用于与所述主向安装板固连。本技术提供的六分量力传感器校准装置的技术效果为：1.对接机构综合试验台六分量力现场校准工装解决了对接机构综合试验台六分量力传感器现场校准的难题；2.现场校准工装采用不锈钢板结构制成工装主体框架，刚度强度较大、结构简单紧凑，解决在六分量力传感器现场校准过程中工装不变形、标准力值正确施加的难题；3.现场校准工装基于蜗轮蜗杆丝伺服电机与内置行星齿轮伺服电缸的传动机械结构，能够实现在狭小空间和大加载力值情况下的现场校准工位；4.现场校准工装配合控制器，能够实现六分量力传感器的几个分量的同时校准，一次安装即可实现，无需反复拆装更换。附图说明下面结合附图对技术作进一步说明：图1为本技术实施例提供的六分量力传感器校准装置的对接机构综合台示意图；图2为本技术实施例提供的六分量力传感器校准装置的结构示意图；图3为本技术实施例提供的六分量力传感器校准装置的受力板示意图；图4为本技术实施例提供的六分量力传感器校准装置的主向安装板示意图；图5为本技术实施例提供的六分量力传感器校准装置的侧向安装板示意图；图6为本技术实施例提供的六分量力传感器校准装置的受力球座示意图；图7为本技术实施例提供的六分量力传感器校准装置的调整座示意图；图8为本技术实施例提供的六分量力传感器校准装置的蜗轮蜗杆升降机示意图；图9为本技术实施例提供的六分量力传感器校准装置的内置行星齿轮伺服电动缸示意图；图10为本技术实施例提供的六分量力传感器校准装置的六分量力同时校准示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术提出的六分量力传感器校准装置作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本技术实施例的目的。对接机构综合试验台六分量力现场校准工装由主体结构框架、受力球座（含定位底座）、调整座、传力机构组成。采用不锈钢部件组成主体机构框架，通过标准紧固件固定在被校的六分量力传感器上。采用机械加载方式作为现场校准工装的传动机构，配合标准测力仪可以完成对六分量力传感器的基于比较法校准原理的现场高精度校准。传动机构的主方向由三个蜗轮蜗杆配合伺服电机的结构组成，侧方向由三个内置行星齿轮的伺服电动缸配合控制器的结构组成。蜗轮蜗杆和伺服电动缸的前端加工与标准测力仪相匹配的标准外螺纹，使其组成一套能够进行现场加载的标准力源，将标准力值通过标准测力仪平稳施加到被校传感器上。1、主体结构框架主体结构框架主要由板状零件、杆状零件组成和标准紧固件连接，整套设计中没有焊接件，结构简单，位置精度控制<1mm，角度精度控制<0.5°。现场校准工装的安装均使用六分量力传感器安装底座上的螺纹孔作为安装基准，可保证工装的定位精度。对试验台X向校准中存在悬挂安装，因此在安装板上设置了加强筋，以减小受力过程中引起的形变。现场校准工装的安装主要为螺钉连接，位置精度主要由工件加工精度和安装精度决定。在实施过程中采用实时测量和安装微调座的方法来保证精度，满足组合精度控制在1mm和0.5°以内。对接综合试验台的六分量力传感器中间部位为通孔，无法进行X向的校准工作，故在原有法兰的基础上加装一个盖板，采用厚30mm的不锈钢板制成，作为受力板，受力板采用不锈钢板制成，强度、尺寸均满足要求。现场校准工装的主方向（纵向）安装板，采用厚20mm的不锈钢板制成，图示分别标明了校准X向力的加载装置安装位置、校准My力矩的加载本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种六分量力传感器校准装置，其特征在于，包括主体结构框架、受力球座、传力机构和标准测力仪；所述主体结构框架包括固定于所述六分量传感器主平面上的主向安装板和固定于与所述六分量传感器主平面垂直且向另的两个侧面的两块侧向安装板，所述主向安装板和侧向安装板通过标准紧固件紧固在六分量传感器上；所述主向安装板上固连有承力架；所述受力球座包括定位底座和钢球，所述钢球设置在定位底座上的球形槽内，并进行机械限位；所述定位底座为永磁体材料制成，能够牢固吸附在所述六分量力传感器的受力面上；所述传力机构在主向安装板方向由三个蜗轮蜗杆配合伺服电机组成，侧向安装板方向由三个内置行星齿轮的伺服电动缸配合控制器的结构组成；所述蜗轮蜗杆和伺服电动缸的前端分别与所述标准测力仪相连；所述蜗轮蜗杆和伺服电动缸的输出端与受力球座连接；在所述标准测力仪上设定需要输出的标准力值，所述传力机构输出所述标准力值，并由受力球座对所述主体结构框架施加标准力；通过与所述六分量力传感器数值进行比较，即可对所述六分量力传感器校准。

【技术特征摘要】
1.一种六分量力传感器校准装置，其特征在于，包括主体结构框架、受力球座、传力机构和标准测力仪；所述主体结构框架包括固定于所述六分量传感器主平面上的主向安装板和固定于与所述六分量传感器主平面垂直且向另的两个侧面的两块侧向安装板，所述主向安装板和侧向安装板通过标准紧固件紧固在六分量传感器上；所述主向安装板上固连有承力架；所述受力球座包括定位底座和钢球，所述钢球设置在定位底座上的球形槽内，并进行机械限位；所述定位底座为永磁体材料制成，能够牢固吸附在所述六分量力传感器的受力面上；所述传力机构在主向安装板方向由三个蜗轮蜗杆配合伺服电机组成，侧向安装板方向由三个内置行星齿轮的伺服电动缸配合控制器的结构组成；所述蜗轮蜗杆和伺服电动缸的前端分别与所述标准测力仪相连；所述蜗轮蜗杆和伺服电动缸的输出端与受力球座连接；在所述标准测力仪上设定需要输出的标准力值，所述传力机构输出所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗晓平，倪博，翁俊，陈继刚，包晓峰，
申请(专利权)人：上海精密计量测试研究所，上海航天信息研究所，
类型：新型
国别省市：上海,31