CN109580090A - 一种杠杆式力标准机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种杠杆式力标准机，其包括：力标准机杠杆、待测力传感器、平衡砣、自动调平装置、力标准机底座、砝码组；自动调平装置包括伺服电机、伺服运动控制器、滚珠丝杆、配重螺母、激光传感器；滚珠丝杆固定在力标准机杠杆底部，配重螺母固定在滚珠丝杆上；激光传感器固定在滚珠丝杆一端，激光传感器用于测量其自身与力标准机底座之间的距离值，并将距离值输送至伺服运动控制器；伺服运动控制器根据距离值控制伺服电机工作，通过伺服电机控制滚珠丝杆带动配重螺母在滚珠丝杆上移动，使得力标准机杠杆平衡。本发明提供的力标准机调平过程简单，可以提高调平精度，实现调平过程自动化。

Description

一种杠杆式力标准机

技术领域

本发明涉及仪表仪器技术领域，尤其涉及一种杠杆式力标准机。

背景技术

杠杆式力标准机是力学传感器检测领域中的重要基础设备，用于对拉力传感器和压缩传感器等进行检验和校准，也可用于对测力环的检验和校准。以其操作方便、控制系统先进、稳定性好等特点，越来越受到大家的接受。

杠杆式力标准机主机由杠杆装置、锁紧装置、测试空间、调平传动、砝码加载装置、底座及电控柜构成一台完整的机器。力标准机杠杆作为其核心部件在每次安装好待测力传感器后都需要调平，目前主要采用人工手动调平方式，主要是靠经验手动调平，调平精度较低、过程繁琐。采用硬件和软件结合自动调平杠杆，简化调平过程及提高调平精度是当前的趋势。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种杠杆式力标准机，调平过程简单，可以提高调平精度，实现调平过程自动化。

本发明提供的一种杠杆式力标准机，包括：力标准机杠杆、待测力传感器、平衡砣、自动调平装置、力标准机底座、砝码组；

其中，所述平衡砣设置在所述力标准机杠杆的第一端，所述砝码组挂在所述力标准机杠杆的第二端下方；

所述力标准机杠杆和所述平衡砣安装在所述力标准机底座的上方，所述待测力传感器固定设置在所述平衡砣的下方且所述待测力传感器位于所述力标准机底座的上方；

所述自动调平装置固定设置在所述力标准机杠杆的下方且所述自动调平装置位于所述力标准机底座上方；

所述自动调平装置包括：伺服电机、伺服运动控制器、滚珠丝杆、配重螺母、激光传感器；

所述滚珠丝杆固定在所述力标准机杠杆底部，所述配重螺母可沿所述滚珠丝杆移动的固定在所述滚珠丝杆上；

所述激光传感器固定设置在所述滚珠丝杆的一端，所述激光传感器与所述伺服运动控制器之间通讯连接，所述伺服运行控制器与所述伺服电机之间通讯连接，所述伺服电机与所述滚珠丝杆的一端机械连接；

所述激光传感器，用于测量其自身与所述力标准机底座之间的距离值，并将该距离值输送至所述伺服运动控制器；

所述伺服运动控制器，用于根据所述距离值，控制所述伺服电机工作，通过所述伺服电机控制所述滚珠丝杆带动所述配重螺母在所述滚珠丝杆上移动，使得所述力标准机杠杆平衡。

优选地，所述力标准机杠杆的第二端设置有与所述激光传感器通讯连接的锁紧装置；

所述激光传感器，还用于将测量的距离值与其内部设定的标准值进行比较，当测量的距离值与所述标准值一致时，则确定所述力标准机杠杆平衡，且当所述力标准机杠杆平衡时，发送通知信号至所述锁紧装置；

所述锁紧装置，用于根据所述通知信号将所述力标准机杠杆锁紧。

优选地，所述自动调平装置还包括：蜂鸣器；

所述激光传感器，还用于当所述力标准机杠杆平衡时，发送提示信号至所述蜂鸣器，控制所述蜂鸣器发出提示声。

优选地，所述滚珠丝杆与所述力标准机杠杆平行设置。

优选地，所述滚珠丝杆的第一端与所述伺服电机连接，所述滚珠丝杆的第二端通过固定板与所述力标准机杠杆固定连接，所述伺服电机与所述力标准机杠杆固定连接，所述激光传感器固定在所述伺服电机底部。

优选地，所述伺服电机的外部设置有所述伺服电机和所述激光传感器的电源接入孔以及所述激光传感器的信号传输孔，其中，所述激光传感器通过所述信号传输孔将所述通知信号至所述锁紧装置。

优选地，所述伺服电机的外部还设置有所述伺服电机的开关按钮以及用于给所述激光传感器设置所述标准值的标准值定值按钮。

优选地，还包括电源适配器；所述电源适配器与所述电源接入孔电性连接，用于给所述伺服电机以及所述激光传感器供电。

实施本发明，具有如下有益效果：本发明提供的力标准机结构简单，采用高精度伺服电机、伺服运动控制器及激光传感器，当力标准杠杆不平衡时，可以通过伺服电机控制滚珠丝杆移动配重螺母使得力标准杠杆平衡，免去复杂的人力调平过程，方便易行，通过激光传感器测距之后再控制配重螺母移动，可以提高调平精度，实现调平过程自动化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的杠杆式力标准机的结构示意图。

图2是本发明提供的自动调平装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种杠杆式力标准机，其包括图1所示的：力标准机杠杆1、待测力传感器2、平衡砣3、自动调平装置4、力标准机底座5、砝码组15。

其中，平衡砣3设置在力标准机杠杆1的第一端，砝码组15挂在力标准机杠杆1的第二端下方。

力标准机杠杆1和平衡砣3安装在力标准机底座5的上方，待测力传感器2固定设置在平衡砣3的下方的测试空间6中且待测力传感器2位于力标准机底座5的上方。

自动调平装置4固定设置在力标准机杠杆1的下方且自动调平装置4位于力标准机底座5上方。

自动调平装置4包括图2所示的：伺服电机7、伺服运动控制器(也称为伺服运动控制卡，图中未示出)、滚珠丝杆8、配重螺母9、激光传感器11。

滚珠丝杆8固定在力标准机杠杆1底部，配重螺母9可沿滚珠丝杆8左右移动的固定在滚珠丝杆8上。

激光传感器11固定设置在滚珠丝杆8的一端，激光传感器11与伺服运动控制器之间通讯连接，伺服运行控制器与伺服电机7之间通讯连接，伺服电机7与滚珠丝杆8的一端机械连接。

激光传感器11用于发射激光至力标准机底座5，并接收力标准机底座5返回的激光，再根据返回的激光计算激光传感器11与力标准机底座5之间的距离值，并将该距离值输送至伺服运动控制器。一般地，这里测量得到的距离值可以近似看成滚珠丝杆8上的配重螺母9与力标准机底座5之间的距离。图2中，标号13所示为红外激光发射及感应区。

伺服运动控制器用于根据距离值，控制伺服电机7工作，通过伺服电机7控制滚珠丝杆8带动配重螺母9在滚珠丝杆8上移动，使得力标准机杠杆1平衡。

进一步地，力标准机杠杆1的第二端设置有与激光传感器11通讯连接的锁紧装置14。

激光传感器11还用于将测量的距离值与其内部设定的标准值进行比较，当测量的距离值与标准值一致时，则确定力标准机杠杆1平衡，且当力标准机杠杆1平衡时，发送通知信号至锁紧装置14。

锁紧装置14用于根据通知信号将力标准机杠杆1锁紧。

进一步地，自动调平装置4还包括：蜂鸣器12。

激光传感器11还用于当力标准机杠杆1平衡时，发送提示信号至蜂鸣器12，控制蜂鸣器12发出提示声。其中，激光传感器11和蜂鸣器12均固定在伺服电机7外部的底部。

进一步地，滚珠丝杆8与力标准机杠杆1平行设置。

进一步地，滚珠丝杆8的第一端与伺服电机7连接，滚珠丝杆8的第二端通过固定板20与力标准机杠杆1固定连接，有助于减少滚珠丝杆8的晃动，伺服电机7与力标准机杠杆1固定连接，激光传感器11固定在伺服电机7底部。

进一步地，伺服电机7的外部设置有伺服电机7和激光传感器11的电源接入孔10以及激光传感器11的信号传输孔17，其中，激光传感器11通过信号传输孔17将通知信号至锁紧装置14。

进一步地，伺服电机7的外部还设置有伺服电机7的开关按钮18以及用于给激光传感器11设置标准值的标准值定值按钮19。

具体地，力标准机未运行时，力标准机杠杆1处于水平位置，力标准机杠杆1下方的激光传感器11将测算出此时激光传感器11上的光电发生位置到力标准机底座5上表面的距离，作为标准值，此时按下标准值定值按钮19，将该标准值记录下来。当把待测力传感器2置入测试空间并与力标准机杠杆1相连时，由于待测力传感器2的重力作用，杠杆式力标准机将不再保持平衡状态，待测力传感器2将竖直向下运动一段距离，此时，激光传感器11将采集到变化后的距离值激光传感器11与力标准机底座5之间的距离，再通过伺服运动控制器控制伺服电机7转动，并带动滚珠丝杆8转动使得配重螺母9在左右方向上做线性位移，该位移具有高精度，配重螺母9将远离伺服电机7，直至激光传感器11测量的距离值与标准值一致，此时蜂鸣器12发出提示声，力标准机杠杆1即达到水平状态，同时锁紧装置14接收到激光传感器11的通知信号之后，立即将杠杆锁紧。

进一步地，杠杆式力标准机还包括电源适配器16；电源适配器16与电源接入孔10电性连接，用于给伺服电机7以及激光传感器11供电。

本发明提供的力标准机结构简单，采用高精度伺服电机7、伺服运动控制器及漫反射型半导体激光传感器11，免去复杂的人力调平过程，方便易行，提高调平精度，实现调平过程自动化。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种杠杆式力标准机，其特征在于，包括：力标准机杠杆(1)、待测力传感器(2)、平衡砣(3)、自动调平装置(4)、力标准机底座(5)、砝码组(15)；

其中，所述平衡砣(3)设置在所述力标准机杠杆(1)的第一端，所述砝码组(15)挂在所述力标准机杠杆(1)的第二端下方；

所述力标准机杠杆(1)和所述平衡砣(3)安装在所述力标准机底座(5)的上方，所述待测力传感器(2)固定设置在所述平衡砣(3)的下方且所述待测力传感器(2)位于所述力标准机底座(5)的上方；

所述自动调平装置(4)固定设置在所述力标准机杠杆(1)的下方且所述自动调平装置(4)位于所述力标准机底座(5)上方；

所述自动调平装置(4)包括：伺服电机(7)、伺服运动控制器、滚珠丝杆(8)、配重螺母(9)、激光传感器(11)；

所述滚珠丝杆(8)固定在所述力标准机杠杆(1)底部，所述配重螺母(9)可沿所述滚珠丝杆(8)移动的固定在所述滚珠丝杆(8)上；

所述激光传感器(11)固定设置在所述滚珠丝杆(8)的一端，所述激光传感器(11)与所述伺服运动控制器之间通讯连接，所述伺服运行控制器与所述伺服电机(7)之间通讯连接，所述伺服电机(7)与所述滚珠丝杆(8)的一端机械连接；

所述激光传感器(11)，用于测量其自身与所述力标准机底座(5)之间的距离值，并将该距离值输送至所述伺服运动控制器；

所述伺服运动控制器，用于根据所述距离值，控制所述伺服电机(7)工作，通过所述伺服电机(7)控制所述滚珠丝杆(8)带动所述配重螺母(9)在所述滚珠丝杆(8)上移动，使得所述力标准机杠杆(1)平衡。

2.根据权利要求1所述的杠杆式力标准机，其特征在于，所述力标准机杠杆(1)的第二端设置有与所述激光传感器(11)通讯连接的锁紧装置(14)；

所述激光传感器(11)，还用于将测量的距离值与其内部设定的标准值进行比较，当测量的距离值与所述标准值一致时，则确定所述力标准机杠杆(1)平衡，且当所述力标准机杠杆(1)平衡时，发送通知信号至所述锁紧装置(14)；

所述锁紧装置(14)，用于根据所述通知信号将所述力标准机杠杆(1)锁紧。

3.根据权利要求2所述的杠杆式力标准机，其特征在于，所述自动调平装置(4)还包括：蜂鸣器(12)；

所述激光传感器(11)，还用于当所述力标准机杠杆(1)平衡时，发送提示信号至所述蜂鸣器(12)，控制所述蜂鸣器(12)发出提示声。

4.根据权利要求1所述的杠杆式力标准机，其特征在于，所述滚珠丝杆(8)与所述力标准机杠杆(1)平行设置。

5.根据权利要求1所述的杠杆式力标准机，其特征在于，所述滚珠丝杆(8)的第一端与所述伺服电机(7)连接，所述滚珠丝杆(8)的第二端通过固定板(20)与所述力标准机杠杆(1)固定连接，所述伺服电机(7)与所述力标准机杠杆(1)固定连接，所述激光传感器(11)固定在所述伺服电机(7)底部。

6.根据权利要求1所述的杠杆式力标准机，其特征在于，所述伺服电机(7)的外部设置有所述伺服电机(7)和所述激光传感器(11)的电源接入孔(10)以及所述激光传感器(11)的信号传输孔(17)，其中，所述激光传感器(11)通过所述信号传输孔(17)将所述通知信号至所述锁紧装置(14)。

7.根据权利要求6所述的杠杆式力标准机，其特征在于，所述伺服电机(7)的外部还设置有所述伺服电机(7)的开关按钮(18)以及用于给所述激光传感器(11)设置所述标准值的标准值定值按钮(19)。

8.根据权利要求6所述的杠杆式力标准机，其特征在于，还包括电源适配器(16)；所述电源适配器(16)与所述电源接入孔(10)电性连接，用于给所述伺服电机(7)以及所述激光传感器(11)供电。