超大型扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)砝碼加載系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種超大型扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)砝碼加載系統(tǒng)，具有一個(gè)砝碼部件、一個(gè)用于放置砝碼的砝碼托盤(pán)、一個(gè)用于與標(biāo)準(zhǔn)力臂相連并吊掛砝碼部件的吊掛部件、一個(gè)用于固定支撐加載系統(tǒng)的支架部件、一個(gè)用于砝碼部件升降的電控系統(tǒng)和升降機(jī)構(gòu)，所述砝碼部件分為上層砝碼組和下層砝碼組，上下層所有砝碼中心在同一垂直直線上；所述砝碼托盤(pán)分為上層砝碼托盤(pán)和下層砝碼托盤(pán)，分別用于承載上、下層砝碼組；上、下層砝碼托盤(pán)的底部各連接一套電控系統(tǒng)和升降機(jī)構(gòu)，用于控制帶動(dòng)砝碼部件上下移動(dòng)。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)大型砝碼的自動(dòng)加載功能，滿(mǎn)足大型標(biāo)準(zhǔn)扭矩裝置的砝碼加載需求。同時(shí)，系統(tǒng)帶有限位功能，使砝碼加載更為穩(wěn)定，且能在卸載后恢復(fù)初始位置狀態(tài)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】超大型扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)砝碼加載系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)量檢測(cè)、扭矩檢測(cè)校準(zhǔn)、扭矩測(cè)試系統(tǒng)，具體涉及一種超大型扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)破碼加載系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]超大型靜重式扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)是一種高精度扭矩計(jì)量設(shè)備。這種設(shè)備是由標(biāo)準(zhǔn)力臂和標(biāo)準(zhǔn)砝碼組合而成。超大型靜重式扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)所得精準(zhǔn)扭矩值來(lái)源于標(biāo)準(zhǔn)力臂長(zhǎng)度與標(biāo)準(zhǔn)砝碼重量乘積。為獲得超大扭矩，超大型靜重式扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)必須由相當(dāng)長(zhǎng)度的力臂和相當(dāng)質(zhì)量的砝碼組合而成。然而由于力臂長(zhǎng)度受到加工能力和使用空間限制，一般不會(huì)大于2米。因此，只有增加砝碼重量來(lái)滿(mǎn)足扭矩需求。超大型靜重式扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的設(shè)計(jì)量程分段多且量程極大，所需要的砝碼數(shù)量與砝碼體積、高度等均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了常規(guī)扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的砝碼組設(shè)計(jì)。砝碼與減速加載升降機(jī)構(gòu)組合后整體砝碼組的堆高達(dá)7m多高。且由于砝碼質(zhì)量龐大，裝置砝碼組中砝碼加載必須采用自動(dòng)加載方式。如何安全可靠的實(shí)現(xiàn)超大型扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的砝碼組加載，是一項(xiàng)未曾解決過(guò)的技術(shù)難題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種超大型扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)砝碼加載系統(tǒng)，用于解決超大型扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的砝碼組加載問(wèn)題。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種超大型扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)砝碼加載系統(tǒng)，具有一個(gè)砝碼部件、一個(gè)用于放置砝碼的砝碼托盤(pán)、一個(gè)用于與標(biāo)準(zhǔn)力臂相連并吊掛砝碼部件的吊掛部件、一個(gè)用于固定支撐加載系統(tǒng)的支架部件、一個(gè)用于砝碼部件升降的電控系統(tǒng)和升降機(jī)構(gòu)，所述砝碼部件分為上層砝碼組和下層砝碼組，上下層所有砝碼中心在同一垂直直線上；所述砝碼托盤(pán)分為上層砝碼托盤(pán)和下層砝碼托盤(pán)，分別用于承載上、下層砝碼組；上、下層砝碼托盤(pán)的底部各連接一套電控系統(tǒng)和升降機(jī)構(gòu)，用于控制帶動(dòng)砝碼部件上下移動(dòng)。
[0004]每層砝碼組都是由若干不同直徑的圓餅型砝碼組成，每個(gè)砝碼由一只砝碼塊、三只銷(xiāo)軸、三只吊耳、三只圓錐導(dǎo)向定位銷(xiāo)組成，砝碼塊為圓環(huán)型結(jié)構(gòu)，底部有圓錐導(dǎo)向定位槽；銷(xiāo)軸均布于砝碼塊外圓周面上，與吊耳配合連接，可實(shí)現(xiàn)加載和限位功能；吊耳為立方體結(jié)構(gòu)，上端與砝碼塊連接，并可繞連接銷(xiāo)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，下端中間開(kāi)有腰型槽，與固定于下一層砝碼塊的銷(xiāo)軸配合連接；銷(xiāo)軸與吊耳間隙配合；圓錐導(dǎo)向定位銷(xiāo)位于砝碼塊頂面，呈圓周狀均布，下一層砝碼塊頂部的圓錐導(dǎo)向定位銷(xiāo)與上一層砝碼塊底部的圓錐導(dǎo)向定位槽配合，實(shí)現(xiàn)砝碼塊互相之間錐面導(dǎo)向，使砝碼每次加載/卸載后互相間的位置保持一致。
[0005]吊掛部件分為上層砝碼主吊鉤和下層砝碼主吊鉤，上、下層砝碼主吊鉤頂端為圓柱體結(jié)構(gòu)，底部為三角形結(jié)構(gòu)，末端帶有吊耳，上層砝碼主吊鉤與標(biāo)準(zhǔn)力臂相連，并與第一層砝碼銷(xiāo)軸配合連接；下層砝碼主吊鉤的上端從上層砝碼組中間圓孔穿過(guò)，直接與上層砝碼主吊鉤底部固定連接。
[0006]支架部件包括砝碼支座立柱、砝碼支座上平臺(tái)、砝碼支座中平臺(tái)、砝碼組防晃彈性圈和破碼支座底座平臺(tái)，破碼支座立柱由四根中空鋼柱組成，底部固定于破碼支座底座平臺(tái)上，頂部與砝碼支座上平臺(tái)固定連接，中間與砝碼支座中平臺(tái)固定連接；砝碼組防晃彈性圈安裝于砝碼支座立柱與砝碼組這間，砝碼組防晃彈性圈可沿砝碼支座立柱上下移動(dòng)，用于保護(hù)砝碼組，防止其大幅度擺動(dòng)。
[0007]砝碼支座中平臺(tái)與地平面等高，用于固定支撐上層砝碼組托盤(pán)。
[0008]砝碼支座底座平臺(tái)位于地面下，與地基固定連接，用于固定支撐下層砝碼組托盤(pán)。
[0009]電控系統(tǒng)和升降機(jī)構(gòu)由砝碼加載器單元、伺服控制系統(tǒng)、升降導(dǎo)向部件結(jié)組成，伺服控制系統(tǒng)通過(guò)伺服減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)升降機(jī)構(gòu)的絲桿上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)升降。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的超大型扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)砝碼加載系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)大型砝碼的自動(dòng)加載功能，滿(mǎn)足大型標(biāo)準(zhǔn)扭矩裝置的砝碼加載需求。同時(shí)，系統(tǒng)帶有限位功能，使砝碼加載更為穩(wěn)定，且能在卸載后恢復(fù)初始位置狀態(tài)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明的超大型扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)砝碼加載系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的超大型扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)砝碼加載系統(tǒng)的砝碼結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0013]本發(fā)明的超大型扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)砝碼加載系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)超高超大砝碼組自動(dòng)加載功能。滿(mǎn)足大型標(biāo)準(zhǔn)扭矩裝置的砝碼加載需求。同時(shí)，系統(tǒng)帶有限位功能，使砝碼加載更為穩(wěn)定，且能在卸載后恢復(fù)初始位置狀態(tài)。
[0014]本發(fā)明的具體實(shí)施例如下:
如圖1所示，一種超大型扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)砝碼加載系統(tǒng)，包括:砝碼部件、砝碼托盤(pán)、吊掛部件、支架部件、電控系統(tǒng)9和升降機(jī)構(gòu)10。
[0015]其中，砝碼部件共分為上下二層，即上層砝碼組I和下層砝碼組2。每層砝碼組都是由若干不同直徑的圓餅型砝碼組成。上下層所有砝碼中心在同一垂直直線上。
[0016]如圖2所示，每層砝碼組都是由若干不同直徑的圓餅型砝碼組成，每個(gè)砝碼由一只砝碼塊3、三只銷(xiāo)軸4、三只吊耳5、三只圓錐導(dǎo)向定位銷(xiāo)6組成，砝碼塊3為圓環(huán)型結(jié)構(gòu)，底部有圓錐導(dǎo)向定位槽；銷(xiāo)軸4均布于砝碼塊3外圓周面上，與吊耳5配合連接，可實(shí)現(xiàn)加載和限位功能；吊耳5為立方體結(jié)構(gòu)，上端與砝碼塊3連接，并可繞連接銷(xiāo)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，下端中間開(kāi)有腰型槽，與固定于下一層砝碼塊3的銷(xiāo)軸4配合連接；銷(xiāo)軸4與吊耳5間隙配合；圓錐導(dǎo)向定位銷(xiāo)6位于砝碼塊3頂面，呈圓周狀均布，下一層砝碼塊3頂部的圓錐導(dǎo)向定位銷(xiāo)6與上一層砝碼塊3底部的圓錐導(dǎo)向定位槽配合，實(shí)現(xiàn)砝碼塊3互相之間錐面導(dǎo)向，使砝碼每次加載/卸載后互相間的位置保持一致。
[0017]銷(xiāo)軸4與吊耳5間采用小間隙配合，每個(gè)砝碼吊耳5均可以自由擺動(dòng)，使下級(jí)砝碼可自適應(yīng)的自由懸掛至上級(jí)砝碼，從而避免了砝碼間的過(guò)定位狀態(tài)的出現(xiàn)。
[0018]吊掛部件分為上層砝碼主吊鉤11和下層砝碼主吊鉤12，上、下層砝碼主吊鉤11，12頂端為圓柱體結(jié)構(gòu)，底部為三角形結(jié)構(gòu)，末端帶有吊耳，上層砝碼主吊鉤11與標(biāo)準(zhǔn)力臂相連，并與第一層砝碼銷(xiāo)軸配合連接；下層砝碼主吊鉤12的上端從上層砝碼組中間圓孔穿過(guò)，直接與上層砝碼主吊鉤11底部固定連接。
[0019]支架部件包括砝碼支座立柱13、砝碼支座上平臺(tái)14、砝碼支座中平臺(tái)15、砝碼組防晃彈性圈16和砝碼支座底座平臺(tái)17，砝碼支座立柱13由四根中空鋼柱組成，底部固定于砝碼支座底座平臺(tái)17上，頂部與砝碼支座上平臺(tái)14固定連接，中間與砝碼支座中平臺(tái)15固定連接；砝碼組防晃彈性圈16安裝于砝碼支座立柱13與砝碼組這間，砝碼組防晃彈性圈可沿砝碼支座立柱13上下移動(dòng)，用于保護(hù)砝碼組，防止其大幅度擺動(dòng)。
[0020]砝碼支座中平臺(tái)15與地平面等高，用于固定支撐上層砝碼組托盤(pán)。
[0021]砝碼支座底座平臺(tái)17位于地面下，與地基固定連接，用于固定支撐下層砝碼組托盤(pán)。
[0022]電控系統(tǒng)9和升降機(jī)構(gòu)10由砝碼加載器單元、伺服控制系統(tǒng)、升降導(dǎo)向部件結(jié)組成，伺服控制系統(tǒng)通過(guò)伺服減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)升降機(jī)構(gòu)的絲桿上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)升降。
[0023]砝碼加載系統(tǒng)是通過(guò)電控系統(tǒng)和升降機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)砝碼托盤(pán)升降，配合砝碼組的串接設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)砝碼組的自動(dòng)加/卸載功能。當(dāng)砝碼組及其托盤(pán)受驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制下移時(shí)，下面一只砝碼的銷(xiāo)軸會(huì)自動(dòng)掛靠到上一只砝碼的吊鉤槽中，實(shí)現(xiàn)砝碼加載功能。由托盤(pán)的移動(dòng)距離，決定加載砝碼的數(shù)量。
[0024]由于裝置中砝碼數(shù)量多且配比復(fù)雜，對(duì)于砝碼加卸載時(shí)的平穩(wěn)性均需要砝碼加載系統(tǒng)的精密設(shè)計(jì)與制造裝配作為基礎(chǔ)。如果加載過(guò)程出現(xiàn)不平穩(wěn)現(xiàn)象，將會(huì)使砝碼在加/卸載過(guò)程中產(chǎn)生震動(dòng)和擺動(dòng)，直接影響到測(cè)量的精度。這給砝碼加載器單元的設(shè)計(jì)制造提出了比較嚴(yán)格的要求。
[0025]專(zhuān)利采用了專(zhuān)用精密制造手段設(shè)計(jì)的螺旋升降機(jī)構(gòu)，同時(shí)結(jié)合專(zhuān)用的精密導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，在砝碼組的加載機(jī)構(gòu)上，為了保證砝碼減速升降機(jī)構(gòu)的上升下降的平穩(wěn)性，在升降機(jī)構(gòu)砝碼托盤(pán)上設(shè)計(jì)采用了四根線性導(dǎo)軌導(dǎo)向立柱進(jìn)行升降的穩(wěn)定支撐限位。
[0026]考慮砝碼組直徑尺寸很大等因素，砝碼互相間的懸掛連接采用了精密設(shè)計(jì)和制造的定位砝碼吊耳銷(xiāo)軸相配的懸掛方式，這樣的懸掛方式既可以使砝碼穩(wěn)定的逐級(jí)懸掛加載至上級(jí)砝碼上，又可以使砝碼處于一個(gè)自適應(yīng)的自由懸掛狀態(tài)，從而避免了砝碼間的過(guò)定位狀態(tài)的出現(xiàn)。
[0027]每個(gè)砝碼的組成均是由多個(gè)零部件構(gòu)成的，而砝碼的吊耳、銷(xiāo)軸等零件均為關(guān)鍵的受力件，每一個(gè)砝碼點(diǎn)采用三點(diǎn)圓錐導(dǎo)向定位銷(xiāo)，實(shí)現(xiàn)砝碼互相之間錐面導(dǎo)向，圓柱銷(xiāo)準(zhǔn)確定位的設(shè)計(jì)理念，確保砝碼每次加載/卸載后互相間的位置保持一致
砝碼部件設(shè)計(jì)共分為上下2層，上層砝碼底座與地平面等高，下層砝碼置于地面以下。這樣設(shè)計(jì)既考慮了裝置的整體視覺(jué)效果，同時(shí)兼顧了裝置在地平面以上的高度。
[0028]砝碼組加載方式采用順序加載方式，即砝碼自上從下逐一加載方式。
[0029]電控系統(tǒng)與升降機(jī)構(gòu)根據(jù)上下層砝碼分布分為上下兩套。可以提高砝碼設(shè)計(jì)組合的靈活性，使砝碼的邏輯排列與加載順序更為合理。
[0030]因?yàn)檠b置中砝碼數(shù)量多、配比復(fù)雜、加載平穩(wěn)性要求極高。本專(zhuān)利的砝碼組加載控制方式采用平穩(wěn)過(guò)渡方式，從而達(dá)到裝置砝碼在加載和卸載過(guò)程中無(wú)沖擊現(xiàn)象和砝碼擺動(dòng)現(xiàn)象。采用PC加PLC的方式進(jìn)行自動(dòng)加載程序控制。
[0031]經(jīng)砝碼組的結(jié)構(gòu)專(zhuān)用設(shè)計(jì)和砝碼加載機(jī)構(gòu)的升降平穩(wěn)性設(shè)計(jì)，最終滿(mǎn)足了裝置整體扭矩破碼加卸載時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)力臂系統(tǒng)的加載端的上下震動(dòng)位移量< 0.1 mm,破碼組的左右擺動(dòng)位移量< 2 mm的技術(shù)指標(biāo)要求，保證測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少砝碼組加卸載過(guò)程產(chǎn)生的砝碼組晃動(dòng)現(xiàn)象對(duì)測(cè)量精度的影響。
【權(quán)利要求】
1.一種超大型扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)砝碼加載系統(tǒng)，具有一個(gè)砝碼部件、一個(gè)用于放置砝碼的砝碼托盤(pán)、一個(gè)用于與標(biāo)準(zhǔn)力臂相連并吊掛砝碼部件的吊掛部件、一個(gè)用于固定支撐加載系統(tǒng)的支架部件、一個(gè)用于砝碼部件升降的電控系統(tǒng)(9)和升降機(jī)構(gòu)(10)，其特征在于:所述砝碼部件分為上層砝碼組(I)和下層砝碼組(2)，上下層所有砝碼中心在同一垂直直線上；所述砝碼托盤(pán)分為上層砝碼托盤(pán)(7)和下層砝碼托盤(pán)(8)，分別用于承載上、下層砝碼組(1，2);上、下層砝碼托盤(pán)(7，8)的底部各連接一套電控系統(tǒng)(9)和升降機(jī)構(gòu)(10)，用于控制帶動(dòng)砝碼部件上下移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超大型扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)砝碼加載系統(tǒng)，其特征在于:每層砝碼組都由若干不同直徑的圓餅型砝碼組成，每個(gè)砝碼由一只砝碼塊(3)、三只銷(xiāo)軸(4)、三只吊耳(5)、三只圓錐導(dǎo)向定位銷(xiāo)(6)組成，所述砝碼塊(3)為圓環(huán)型結(jié)構(gòu)，底部有圓錐導(dǎo)向定位槽；所述銷(xiāo)軸⑷均布于砝碼塊⑶外圓周面上，與吊耳(5)配合連接，可實(shí)現(xiàn)加載和限位功能；所述吊耳(5)為立方體結(jié)構(gòu)，上端與砝碼塊(3)連接，并可繞連接銷(xiāo)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，下端中間開(kāi)有腰型槽，與固定于下一層砝碼塊(3)的銷(xiāo)軸(4)配合連接；銷(xiāo)軸(4)與吊耳(5)間隙配合；所述圓錐導(dǎo)向定位銷(xiāo)(6)位于砝碼塊(3)頂面，呈圓周狀均布，下一層砝碼塊(3)頂部的圓錐導(dǎo)向定位銷(xiāo)(6)與上一層砝碼塊(3)底部的圓錐導(dǎo)向定位槽配合，實(shí)現(xiàn)砝碼塊(3)互相之間錐面導(dǎo)向，使砝碼每次加載/卸載后互相間的位置保持一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超大型扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)砝碼加載系統(tǒng)，其特征在于:所述吊掛部件分為上層砝碼主吊鉤(11)和下層砝碼主吊鉤(12)，上、下層砝碼主吊鉤(11，12)頂端為圓柱體結(jié)構(gòu)，底部為三角形結(jié)構(gòu)，末端帶有吊耳，上層砝碼主吊鉤(11)與標(biāo)準(zhǔn)力臂相連，并與第一層砝碼銷(xiāo)軸配合連接；下層砝碼主吊鉤(12)的上端從上層砝碼組中間圓孔穿過(guò)，直接與上層砝碼主吊鉤(11)底部固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超大型扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)砝碼加載系統(tǒng)，其特征在于:所述支架部件包括5去碼支座立柱(13)、$去碼支座上平臺(tái)(14)、$去碼支座中平臺(tái)(15)、$去碼組防晃彈性圈(16)和砝碼支座底座平臺(tái)(17)，砝碼支座立柱(13)由四根中空鋼柱組成，底部固定于砝碼支座底座平臺(tái)(17 )上，頂部與砝碼支座上平臺(tái)(14 )固定連接，中間與砝碼支座中平臺(tái)(15)固定連接；砝碼組防晃彈性圈(16)安裝于砝碼支座立柱(13)與砝碼組這間，砝碼組防晃彈性圈可沿砝碼支座立柱(13)上下移動(dòng)，用于保護(hù)砝碼組，防止其大幅度擺動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超大型扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)砝碼加載系統(tǒng)，其特征在于:所述砝碼支座中平臺(tái)(15)與地平面等高，用于固定支撐上層砝碼組托盤(pán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超大型扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)砝碼加載系統(tǒng)，其特征在于:所述砝碼支座底座平臺(tái)(17)位于地面下，與地基固定連接，用于固定支撐下層砝碼組托盤(pán)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的超大型扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)砝碼加載系統(tǒng)，其特征在于:所述電控系統(tǒng)和升降機(jī)構(gòu)由砝碼加載器單元、伺服控制系統(tǒng)、升降導(dǎo)向部件組成，伺服控制系統(tǒng)通過(guò)伺服減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)升降機(jī)構(gòu)的絲桿上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)升降。
【文檔編號(hào)】G01L25/00GK104316261SQ201410662460
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】李濤, 戴明, 吉鴻磊, 滿(mǎn)衛(wèi)芳, 馮偉, 倪晉權(quán) 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七0四研究所