本實(shí)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(hào)，被廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、自動(dòng)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(yàn)力傳感器精度及性能的重要手段，只有經(jīng)過(guò)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(dòng)加載方式的標(biāo)定裝置，同時(shí)標(biāo)定多個(gè)維度的力和力矩的優(yōu)點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，造價(jià)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(lái)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(dòng)態(tài)測(cè)量的特點(diǎn)。因此，實(shí)用新型一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便推廣使用，且能連續(xù)動(dòng)態(tài)加載的傳感器標(biāo)定裝置十分必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且能連續(xù)動(dòng)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(dòng)態(tài)加載且能實(shí)現(xiàn)三個(gè)分力任意組合。

本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種基于伺服驅(qū)動(dòng)加載的三維力傳感器動(dòng)態(tài)響應(yīng)標(biāo)定裝置，包括標(biāo)定裝置工作臺(tái)、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(tái)；所述標(biāo)定裝置工作臺(tái)由頂板、固定在頂板下表面四個(gè)角點(diǎn)的四個(gè)立柱和底板組成；立柱對(duì)應(yīng)的底板下表面四個(gè)角點(diǎn)處設(shè)有四個(gè)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(gè)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(tái)呈L形，開(kāi)有三個(gè)孔洞，分別穿過(guò)三根立柱，立柱上設(shè)有高度固定器，加載裝置固定平臺(tái)上設(shè)有固定臺(tái)水平儀；標(biāo)定裝置工作臺(tái)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(guò)聯(lián)軸器連接，絲桿的前端裝有軸力計(jì)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(tái)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(tái)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(tái)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(cè)量伺服加載過(guò)程中位移變化量；軸力計(jì)與絲桿的前端之間設(shè)有位移測(cè)量板，位移傳感器底部安裝在減速器后座上，前段與位移測(cè)量板固定在一起。

進(jìn)一步地，所述加載頭與軸力計(jì)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(gè)圓形凹槽，對(duì)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(tái)高度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

(1)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度高，對(duì)于小量程和大量程的三維力傳感器都適用。

(2)本實(shí)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(shí)用新型的傳感器荷載施加過(guò)程采用電腦控制，能實(shí)現(xiàn)三個(gè)分力任意組合加載、連續(xù)動(dòng)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(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)成本低，使用效果好，便于推廣使用。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)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(shí)用新型的三維力傳感器標(biāo)定裝置的俯視圖；

圖3是本實(shí)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(shí)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(tái)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(cè)量板5-6；軸力計(jì)5-7；加載頭5-8；加載裝置固定平臺(tái)6；固定臺(tái)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(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明：

如圖1所示，本實(shí)用新型是一種基于伺服驅(qū)動(dòng)加載的三維力傳感器動(dòng)態(tài)響應(yīng)標(biāo)定裝置，包括標(biāo)定裝置工作臺(tái)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(tái)6。

如圖1、3、4所示，所述標(biāo)定裝置工作臺(tái)1由頂板1-1、固定在頂板1-1下表面四個(gè)角點(diǎn)的四個(gè)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(duì)應(yīng)的底板1-3下表面四個(gè)角點(diǎn)處設(shè)有四個(gè)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(tái)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(tái)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(gè)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(jì)，對(duì)于不同的三維力傳感器3可準(zhǔn)備多個(gè)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(tái)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(cè)量板5-6、軸力計(jì)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(guò)聯(lián)軸器5-3連接在一起，絲桿5-4的前端裝有軸力計(jì)5-7，用以測(cè)量伺服加載過(guò)程中施加荷載值。軸力計(jì)5-7與絲桿5-4的前端之間設(shè)有位移測(cè)量板5-6。所述位移傳感器5-5用以量測(cè)伺服加載過(guò)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(cè)量板5-6固定在一起。所述加載頭5-8與軸力計(jì)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(gè)圓形凹槽，對(duì)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(tái)6呈L形，固定平臺(tái)6上開(kāi)有三個(gè)孔洞，分別穿過(guò)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(tái)6穩(wěn)定在立柱1-2的任意位置。固定平臺(tái)6上設(shè)有固定臺(tái)水平儀6-1，以保證標(biāo)定固定平臺(tái)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(tái)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(tái)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(dòng)態(tài)響應(yīng)標(biāo)定裝置時(shí)，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(guò)六角螺栓與標(biāo)定裝置工作臺(tái)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(shí)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(tái)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(dòng)加載裝置固定平臺(tái)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(tái)水平儀6-1中的水平泡居中，保證固定平臺(tái)6處于水平狀態(tài)，同時(shí)，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(duì)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(gè)方向的量程，在電腦中設(shè)定X、Y、Z三個(gè)方向的荷載加載流程。準(zhǔn)備完畢后，點(diǎn)擊開(kāi)始；載施加完畢后，取下三維力傳感器3，標(biāo)定結(jié)束。