一种多轴并列组合式力源及力矩源装置，用于对多分量力传感器进行检测或校准，包括固定架、加载装置以及动梁装置；所述动梁装置与固定架滑动连接，所述加载装置与动梁装置固定连接；所述固定架用于使整个力源及力矩源装置平稳的放置于稳固对象的表面，例如地面或支撑架表面；所述动梁装置用于承载加载装置，以实现对多分量力传感器加载力值或力矩；所述加载装置包括竖向力值加载装置、竖向力矩加载装置和水平力值加载装置；本实用新型专利技术实现了用一套装置实现不同方向的力值或力矩加载，降低了力源及力矩源装置的复杂性，具有提高力矩中心轴线、与力传感器、被检设备相应力矩中心轴线的重合和同轴度及检测精度的优点。重合和同轴度及检测精度的优点。重合和同轴度及检测精度的优点。
【技术实现步骤摘要】
一种多轴并列组合式力源及力矩源装置
[0001]本技术涉及力传感器检测或校准领域，具体涉及一种多轴并列组合式力源及力矩源装置。
技术介绍
[0002]根据力学定义，空间一点上作用的力矢量通常分解为X轴、Y轴和Z轴上的三个独立的力值分量和三个力矩分量，多分量力传感器是指能同时对X轴、Y轴和Z轴上至少两个分量进行检测的力传感器，具有体积小、适应性强等优点，在汽车摩托车产业、机器人等行业中的应用日益广泛，为保证传感器的精度和稳定性，多分量力传感器应定期通过标准力源装置进行溯源。
[0003]本
技术介绍
中所述的坐标系定义为Z轴正向竖直向上，X轴和Y轴构成水平面，满足右手定则，如图1所示。
[0004]针对于力源装置来说，传统的力源装置以地球重力加速度定义力值矢量，以单轴向、沿着竖直方向实施力矢量的加载(拉向或压向)，传统的力源装置无法提供非竖直方向的力值矢量，那么就无法对多分量力传感器在非竖直方向进行检测。
[0005]为解决非竖直方向的力值矢量的问题，出现了相关设计改进了力源装置，其采用的方法是通过改变被检设备的位置来调整加载方向，实现非竖直方向力值矢量的加载，但是该方法存在以下缺陷：1)准备工作很繁琐(更换工装、调整工位等)；2)更改安装位置后，数据的复现性较差，容易造成误判。
[0006]那么基于上述缺陷，相关人士进行了改进，以砝码重力作为参考力值，利用线缆、滑轮和杠杆等载荷传递机构将参考力值施加到被检测的力传感器上，那么这种机构装置和方法存在以下缺陷：1)加载机构的结构复杂，机构中影响参考力值的因素较多，如摩擦、偏心和长度测量精度等，无法有效辨析对测量不确定度的影响；2)利用砝码重力作为标准力源，受载荷传递机构的限制，如水平最大力值不超过10kN；3)受到砝码组合的限制，供选择的参考力值点数量固定，不能全量程范围内覆盖。
[0007]基于上述缺陷，目前，相关的计量测试技术研究所等常采用基于叠加式力源加载的方法，采用的力源及力矩源装置，分别在X轴、Y轴和Z轴布置独立的单轴力源，以Z轴的力源和力矩源为例，力矩源以力偶形式加载，避免寄生力等载荷影响，其布置示意图如图2所示，图中，Fx
i
(i＝0，1，2，3，4)是与X轴轴线平行布置的力源，Fx0是X轴的力源，其余力源在XY平面内相对X轴对称布置；Fy0为Y轴轴线上的力源；Fz
i
(i＝0，1，2，3，4)与Z轴轴线平行布置的力源，Fz0是Z轴的力源，其余力源在XY平面内相对Z轴对称布置，力矩以力偶的形式复现，X轴的力矩源是力偶(Fz2，Fz4)，Y轴的力矩源是力偶(Fz1，Fz3)，Z轴的力矩源是力偶(Fx1，Fx3)或力偶(Fx2，Fx4)。
[0008]但是，为了保证覆盖六个力分量，上述基于叠加式力源加载装置至少需要10个力源机构，力源机构的数量较多，造成了整个力源及力矩源装置的总体布置上比较复杂，同时受到加工、装配等影响，对力源复现力值的影响因素较多，寻找和分析相关影响因素相当困
难，为此，需要对力源及力矩源装置进行结构改进，以降低力源机构的数量，减少影响因素的数量，同时还能够实现同时在X轴、Y轴和Z轴加载力值或力矩。
技术实现思路
[0009]本技术目的在于提供一种多轴并列组合式力源及力矩源装置，以解决基于叠加式力源加载装置的力源机构数量较多，造成的整个力源及力矩源装置的总体布置上比较复杂，且针对力源复现力值的影响因素较多，造成寻找和分析相关影响因素较为困难的技术问题通过对力源及力矩源装置进行结构改进，在实现六个力分量和力矩的复现的同时降低力源机构的数量，减少影响因素的数量。
[0010]为了解决上述技术问题，本技术采用了如下的技术方案：
[0011]一种多轴并列组合式力源及力矩源装置，用于对多分量力传感器进行检测或校准，包括固定架、加载装置以及动梁装置；所述动梁装置与固定架滑动连接，所述加载装置与动梁装置固定连接；
[0012]所述固定架包括底座和安装台，底座顶端边缘向上延伸有多个立柱，所述立柱与底座固定连接，所述安装台设置于底座顶端的中心位置处，用于安装被检测或校准的多分量力传感器；
[0013]所述动梁装置包括上动梁和下动梁，所述上动梁底部具有水平安装面，所述下动梁为空心框结构，且空心框内侧壁具有竖向安装面，下动梁位于上动梁和底座之间，上动梁和下动梁分别与立柱滑动连接；
[0014]所述加载装置包括竖向力值加载装置、竖向力矩加载装置和水平力值加载装置；竖向力值加载装置和竖向力矩加载装置固定于上动梁底部水平安装面，所述竖向力值加载装置能够发生竖向伸缩位移，竖向力矩加载装置能够绕水平安装面的中心轴发生旋转，水平力值加载装置与下动梁空心框内侧壁安装面固定连接，能够沿水平方向发生伸缩位移。
[0015]本申请文件中，为描述清晰直观，定义坐标系，所述坐标系包括X轴、Y轴和Z轴，定义Z轴穿过上动梁横截面中心点，并与上动梁的横截面垂直，定义坐标系的原点O0位于被检测或校准的多分量力传感器的感测中心处，定义XY平面为经过被检测或校准的多分量力传感器的感测中心处的水平面，定义X轴、Y轴以及Z轴的正轴向满足右手法则，右手法则是指，将右手握拳，然后依次伸出右手的拇指、食指，拇指和食指形成一个平面，然后伸出中指，使中指的延伸方向与拇指和食指形成的平面垂直，则拇指指尖的指向即为X轴正轴向，食指指尖的指向即为Y轴正轴向，中指指尖的指向即为Z轴正轴向。
[0016]本技术的工作原理是：将被检测或校准的多分量力传感器安装在安装台上并保证其相对位置不变，移动上动梁和下动梁，使其处于合适的位置，上动梁沿立柱滑动时，竖向力值加载装置和竖向力矩加载装置能够跟随上动梁同步运动，下动梁沿立柱滑动时，水平力值加载装置能够跟随下动梁同步运动；在对多分量力传感器进行力值或力矩检测或校准时，通过竖向力值加载装置的伸缩，竖向力矩加载装置的旋转以及水平力值加载装置的伸缩，实现对多分量力传感器在本申请文件定义的坐标系中的X轴、Y轴、Z轴方向的力值和力矩加载，从而实现对多分量力传感器在X轴、Y轴、Z轴方向的力值和力矩检测或校准。
[0017]优选的，竖向力值加载装置数量为多个，各个竖向力值加载装置沿水平安装面的水平横向中心线和水平纵向中心线均匀排布，所述水平横向中心线和水平纵向中心线在水
平面上互相垂直，且各个竖向力值加载装置以上动梁的底部水平安装面的中心点为中心呈中心对称分布。
[0018]各个竖向力值加载装置结构相同且能够沿Z轴负向方向加载平行于Z轴向的力值，每个竖向力值加载装置的伸缩运动是相互独立的，能够全部进行同时同步伸缩也可以每个竖向力值加载装置单独进行伸缩。
[0019]优选的，所述竖向力值加载装置的数量为四个，两个竖向力值加载装置沿水平安装面的水平横向中心线均匀排布，另外两个竖向力值加载装置沿水平安装面水平纵向的中心线均匀排布，且四个竖向力值加载装置以上动梁的底部水平安装面的中心点为中心呈中心对称分布。
[0020本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多轴并列组合式力源及力矩源装置，用于对多分量力传感器进行检测或校准，其特征在于，包括固定架、加载装置以及动梁装置；所述动梁装置与固定架滑动连接，所述加载装置与动梁装置固定连接；所述固定架包括底座(11)和安装台(12)，底座(11)顶端边缘向上延伸有多个立柱(13)，所述立柱(13)与底座(11)固定连接，所述安装台(12)设置于底座(11)顶端的中心位置处，用于安装被检测或校准的多分量力传感器；所述动梁装置包括上动梁(41)和下动梁(42)，所述上动梁(41)底部具有水平安装面(411)，所述下动梁(42)为空心框结构，且空心框内侧壁具有竖向安装面(421)，下动梁(42)位于上动梁(41)和底座(11)之间，上动梁(41)和下动梁(42)分别与立柱(13)滑动连接；所述加载装置包括竖向力值加载装置(21)、竖向力矩加载装置(22)和水平力值加载装置(23)；竖向力值加载装置(21)和竖向力矩加载装置(22)固定于上动梁(41)底部水平安装面(411)，所述竖向力值加载装置(21)能够发生竖向伸缩位移，竖向力矩加载装置(22)能够绕水平安装面(411)的中心轴发生旋转，水平力值加载装置(23)与下动梁(42)空心框内侧壁安装面固定连接，能够沿水平方向发生伸缩位移。2.根据权利要求1所述的多轴并列组合式力源及力矩源装置，其特征在于，竖向力值加载装置(21)数量为多个，各个竖向力值加载装置(21)沿水平安装面(411)的水平横向中心线和水平纵向中心线均匀排布，所述水平横向中心线和水平纵向中心线在水平面上互相垂直，且各个竖向力值加载装置(21)以上动梁(41)的底部水平安装面(411)的中心点为中心呈中心对称分布。3.根据权利要求2所述的多轴并列组合式力源及力矩源装置，其特征在于，所述竖向力值加载装置(21)的数量为四个，两个竖向力值加载装置(21)沿水平安装面(411)的水平横向中心线均匀排布，另外两个竖向力值加载装置(21)沿水平安装面(411)水平纵向的中心线均匀排布，且四个竖向力值加载装置(21)以上动梁(41)的底部水平安装面(411)的中心点为中心呈中心对称分布。4.根据权利要求3所述的多轴并列组合式力源及力矩源装置，其特征在于，所述竖向力值加载装置(21)包括竖向力值驱动模块(24)和竖向力传感器(25)，所述竖向力值驱动模块(24)固定安装在上动梁(41)底部水平安装面(411)上，所述竖向力值驱动模块(24)包括第一伸缩部(241)，所述第一伸缩部(241)能够在外力驱动下做伸缩运动，所述第一伸缩部(241)与竖向力传感器(25)固定连接，第一伸缩部(241)发生伸缩位移从而驱动竖向力传感器(25)在竖直方向做伸缩运动。5.根据权利要求1所述的多轴并列组合式力源及力矩源装置，其特征在于，所述竖向力矩加载装置(22)包括力矩驱动模块(26)和力矩传感器(27)，所述力矩驱动模块(26)固定于上动梁(41)底部水平安装面(411)上，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾晋春，苏阳，吴颖，袁静，童其强，张娟娟，甘霖梨，
申请(专利权)人：重庆市计量质量检测研究院，
类型：新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。