一种设置预紧力的传感器及测量方法技术

本发明专利技术公开了一种设置预紧力的传感器，包括浮动平台、固定平台、设置于浮动平台和固定平台之间的测力单元，所述测力单元用以测量浮动平台受力，还包括与浮动平台连接的预紧力施加装置，所述预紧力施加装置包括固定支架和预紧装置，所述预紧装置包括预紧螺母，所述固定支架与固定平台固定连接，所述预紧装置连接于浮动平台和固定支架之间，通过调节预紧装置的预紧螺母对浮动平台施加预紧力。该传感器能够实现将试验对象的自重N或想要配平的大载荷与所要测量的小载荷进行分离，使得传感器的测力单元可以更加精准的测得所要测量的载荷。该传感器精度高、结构简单、使用方便、预紧力可调、结构解耦彻底。本发明专利技术还公开了上述传感器的测量方法。量方法。量方法。

【技术实现步骤摘要】
一种设置预紧力的传感器及测量方法


[0001]本专利技术涉及力学测力传感器，具体是涉及一种设置预紧力的传感器及测量方法。

技术介绍

[0002]多分量传感器是一种检测三维空间的全力信息，一般包括三维力信息(F
x
，F
y
，F
z
)和三维力矩信息(M
x
，M
y
，M
z
)，主要应用在力及力矩位置控制场合，如轮廓跟踪、精密装配以及试验系统中的多维力信息检测等。Y方向(重力方向)的测力单元会测得试验对象的自重N与外载荷F对传感器Y方向施加的力，在实际测试中，常遇到试验对象的自重N很大，而施加外载荷F相对较小，影响测力单元量程的选择。此时如果依然选用常规的多分量传感器，不仅外载荷F测量不准，而且大载荷对其它方向分量也存在干扰，以致于其它方向分量也测量不准，影响实验结果。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：针对以上缺点，本专利技术提供一种对大载荷通过设置预紧力进行配平从而测量小载荷的多分量传感器。
[0004]本专利技术还提供上述传感器的测量方法。
[0005]技术方案：为解决上述问题，本专利技术采用一种设置预紧力的传感器，包括浮动平台、固定平台、设置于浮动平台和固定平台之间的测力单元，所述测力单元用以测量浮动平台受力，还包括与浮动平台连接的预紧力施加装置，所述预紧力施加装置包括固定支架和预紧装置，所述预紧装置包括预紧螺母，所述固定支架与固定平台固定连接，所述预紧装置连接于浮动平台和固定支架之间，通过调节预紧装置的预紧螺母对浮动平台施加预紧力。
[0006]有益效果：本专利技术相对于现有技术，其显著优点是能够实现将试验对象的自重N或想要配平的大载荷与所要测量的小载荷进行分离，使得传感器的测力单元可以更加精准的测得所要测量的载荷。该传感器精度高、结构简单、使用方便、预紧力可调、结构解耦彻底。
[0007]进一步的，所述测力单元包括测量Y方向受力和力矩的Y方向测力单元、测量X方向受力和力矩X方向测力单元、测量Z方向受力和力矩Z方向测力单元，X方向、Y方向、Z方向为空间直角坐标系中坐标轴的三个方向，其中Y方向的正方向沿重力方向向上。
[0008]进一步的，所述预紧装置还包括第一单分量力传感器，所述第一单分量力传感器测量预紧螺母施加的预紧力，所述预紧装置与浮动平台和固定支架通过柔性铰连接。
[0009]进一步的，所述Y方向测力单元包括第二单分量力传感器，所述浮动平台与固定平台之间通过第一支撑件连接，第一支撑件与浮动平台之间设置第二单分量力传感器。
[0010]进一步的，所述X方向测力单元包括第三单分量力传感器，第二支撑件固定设置于所述固定平台，且第二支撑件延伸方向平行于X方向，所述第二支撑件一端与固定平台固定连接，另一端与浮动平台连接，第二支撑件与浮动平台之间设置第三单分量力传感器。
[0011]进一步的，所述Z方向测力单元包括第四单分量力传感器，第三支撑件固定设置于所述固定平台，且第三支撑件延伸方向平行于Z方向，所述第三支撑件一端与固定平台固定
连接，另一端与浮动平台连接，第三支撑件与浮动平台之间设置第四单分量力传感器。
[0012]一种上述传感器的测量方法，包括以下步骤：
[0013](1)预设施加外载荷需要预紧的力及力的方向；
[0014](2)调整与步骤(1)中预设力方向相同方向的预紧螺母，设置与预紧螺母配合的单分量力传感器，通过该单分量力传感器检测预紧螺母对浮动平台的实时预紧力，直至使预紧螺母对浮动平台的预紧力与步骤(1)中预设的力相等；
[0015](3)对浮动平台施加外载荷；
[0016](4)测力单元测量外载荷。
附图说明
[0017]图1是为本专利技术的传感器的结构示意图；
[0018]图2是本专利技术传感器的主视图；
[0019]图3是本专利技术传感器中预紧装置的结构示意图；
[0020]图4是本专利技术传感器第一支撑件、第二支撑件和第三支撑件与固定平台的连接关系示意图。
具体实施方式
[0021]如图1和图2所示，本实施例中的一种设置预紧力的传感器，包括浮动平台1、固定平台2、设置于浮动平台1和固定平台2之间测量浮动平台1受力的测力单元、与浮动平台1连接的预紧力施加装置，在本实施例中，测力单元包括测量Y方向受力和力矩的Y方向测力单元、测量X方向受力和力矩X方向测力单元、测量Z方向受力和力矩Z方向测力单元，传感器为六分量传感器，X方向、Y方向、Z方向为空间直角坐标系中坐标轴的三个方向，其中Y方向的正方向沿重力方向向上。
[0022]预紧力施加装置包括固定支架和预紧装置，固定支架包括第一固定支架7、第二固定支架9、第三固定支架11；预紧装置包括第一预紧装置6、第二预紧装置8、第三预紧装置10；第一预紧装置6一端与第一固定支架7通过柔性铰14连接，另一端与浮动平台1通过柔性铰14连接，第一预紧装置6对浮动平台1施加Y方向上的预紧力；第二预紧装置8一端与第二固定支架9通过柔性铰14连接，另一端与浮动平台1通过柔性铰14连接，第二预紧装置8对浮动平台1施加Z方向上的预紧力；第三预紧装置10一端与第三固定支架11通过柔性铰14连接，另一端与浮动平台1通过柔性铰14连接，第三预紧装置10对浮动平台1施加X方向上的预紧力。
[0023]如图3所示，第一预紧装置6、第二预紧装置8和第三预紧装置10均包括预紧螺母13和第一单分量力传感器12，通过调节预紧螺母13实现对浮动平台1施加预紧力，且第一单分量传感器12可以测得预紧螺母13施加的预紧力大小。
[0024]如图4所示，Y方向测力单元包括第二单分量力传感器51，浮动平台1与固定平台2之间通过第一支撑件连接，在本实施例中，设置有四个第一支撑件(31、32、33、34)，四个第一支撑件分别连接于浮动平台1的四角，第一支撑件与浮动平台1之间设置第二单分量力传感器51，第二单分量力传感器51共同测量浮动平台1受的Y方向的载荷。
[0025]X方向测力单元包括第三单分量力传感器52，第二支撑件35固定设置于固定平台2
上，第二支撑件的延伸方向平行于固定平台2的X方向，第二支撑件35一端与固定平台2固定连接，另一端与浮动平台1连接，第二支撑件35与浮动平台1之间设置第三单分量力传感器52，第三单分量力传感器52测量浮动平台1受的X方向的载荷。
[0026]Z方向测力单元包括第四单分量力传感器53，第三支撑件固定设置于固定平台2上，第三支撑件延伸方向平行于固定平台2的Z方向，在本实施例中设置有两个第三支撑件(36、37)，两个第三支撑件(36、37)一端均与固定平台2固定连接，另一端均与浮动平台1连接，第三支撑件(36、37)与浮动平台之间均设置第四单分量力传感器53，第四单分量力传感器53测量浮动平台1受的Z方向的载荷。
[0027]上述传感器的测量方法为：
[0028](1)已知要测量的外载荷F由大载荷N本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种设置预紧力的传感器，包括浮动平台、固定平台、设置于浮动平台和固定平台之间的测力单元，所述测力单元用以测量浮动平台受力，其特征在于，还包括与浮动平台连接的预紧力施加装置，所述预紧力施加装置包括固定支架和预紧装置，所述预紧装置包括预紧螺母，所述固定支架与固定平台固定连接，所述预紧装置连接于浮动平台和固定支架之间，通过调节预紧装置的预紧螺母对浮动平台施加预紧力。2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述测力单元包括测量Y方向受力和力矩的Y方向测力单元、测量X方向受力和力矩X方向测力单元、测量Z方向受力和力矩Z方向测力单元，X方向、Y方向、Z方向为空间直角坐标系中坐标轴的三个方向，其中Y方向的正方向沿重力方向向上。3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述预紧装置还包括第一单分量力传感器，所述第一单分量力传感器测量预紧螺母施加的预紧力，所述预紧装置与浮动平台和固定支架通过柔性铰连接。4.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述Y方向测力单元包括第二单分量力传感器，所述浮动平台与固定平台之间通过第一支撑件连接，第一支撑件与浮动平台之间设置第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚裕，赵彪，李先影，张有，周民权，吴洪涛，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：