[发明专利]一种双杠杆式力标准机

摘要

本发明公开了一种双杠杆式力标准机，包括：主杠杆系统、辅助杠杆系统、机架、反力架、移动横梁系统、砝码A和砝码B；主杠杆系统1上安装砝码A和砝码B，反力架用于连接主杠杆系统和辅助杠杆系统，机架用于支撑主杠杆系统，移动横梁系统安装在机架上。在本发明的优点在于：采用两套加载砝码的质量差代替单一的加载砝码，利用杠杆放大的反向原理，实现砝码重力的缩小，达到对被施力装置施加精确小力值的目的；采用弹性铰支作为本力标准机的两套杠杆系统的支点和力点；采用一套驱动系统驱动砝码A和砝码B,实现砝码A和砝码B的相向同步运动。

主权项

1.一种双杠杆式力标准机，其特征在于包括：主杠杆系统(1)、辅助杠杆系统(2)、机架(3)、反力架(4)、移动横梁系统(5)、砝码A(6)和砝码B(7)；主杠杆系统(1)包括：滚珠丝杠A(8)、滚珠支架丝杠B(9)、支撑体A(10)、支撑体B(11)、侧梁(12)、横梁(13)、内导轨(14)、外导轨(15)、伺服电机A(16)、传动装置A(17)、凸台(18)和铰支总成(19)；所述滚珠丝杠A(8)在上，滚珠丝杠B(9)在下，上下并行排列，支撑体A(10)和支撑体B(11)都设有用于安装滚珠丝杠A(8)和滚珠丝杠B(9)的圆孔，圆孔与滚珠丝杠的端部通过轴承连接，两根滚珠丝杠的一端通过支撑体A(10)的圆孔固定，另一端通过支撑体B(11)的圆孔固定；滚珠丝杠与支撑体A(10)和支撑体B(11)的连接须施加丝杠额定载荷10％的轴向预紧力；支撑体之间通过两根平行的侧梁(12)固定，并在两根侧梁(12)顶部之间固定若干根横梁(13)加固；两根侧梁(12)向外的表面安装互相平行的外导轨(15)，在侧梁(12)内表面的前端和后端分别设有一凸台(18)，凸台(18)上开有通孔，前后凸台(18)上的通孔上分别安装铰支总成(19)；所述侧梁(12)内表面还设有与外导轨(15)平行的内导轨(14)；支撑体A(9)下端安装伺服电机A(16)，伺服电机A(16)通过传动装置A(17)带动滚珠丝杠A(7)和滚珠丝杠B(8)转动，滚珠丝杠A(7)和滚珠丝杠B(8)导程相同，旋向相反；所述辅助杠杆系统(2)包括：辅助杠杆横梁(20)、配平砝码(21)、伺服电机B(22)、传动装置B(23)、丝杠(24)、直线导轨(25)和铰支总成(19)；杠杆横梁(20)前后两端的上表面开有两个圆形凹槽、凹槽用于安装铰支总成(19)，凹槽位置对应凸台(18)，辅助杠杆横梁(20)一端部开有孔，孔与丝杆(24)的一头间隙配合，配平砝码(21)中部开有孔，孔内安装一螺母用于与丝杆(24)螺纹配合；铰支总成(19)作为两套杠杆系统中的支点和力点。在主杠杆系统中左端的支点和右端的力点分别由2个弹性铰支总成19构成；在辅助杠杆系统中左端的支点和右端的力点分别由一个弹性铰支总成19组成，在主杠杆系统中砝码A6和B7在由铰支总成19组成的支点和力点之间运动，形成了重力缩小的结构布局；所述直线导轨(25)有两根，从杠杆横梁(20)的两侧伸出并与丝杆平行，配平砝码(23)左右两侧都设有和滑轨匹配的滑块，配平砝码(23)的运动由伺服电机B(22)作为动力源，沿直线导轨(25)运动；伺服电机B(22)安装在配平砝码B的一侧面，伺服电机B(22)的电机轴与传动装置B(23)相连，伺服电机B(22)通过传动装置B(23)带动丝杠(24)转动，从而带动配平砝码(21)运动；所述机架(3)是力标准机的支撑系统，由支架(30)、移动横梁支架(31)、底座(32)、横梁A(33)和横梁B(34)组成；支架(3)与移动横梁支架(4)都固定于底座(30)的上表面，支架(3)上端固定横梁A(33)，横梁A(33)与主杠杆系统(1)的左端的铰支总成(19)相连；移动横梁支架(4)上端固定横梁B(34)，固定横梁B(34)中心开有供反力架(4)穿过的开口(35)，移动横梁支架(31)下端的底座(32)开有一通孔用于反力架(4)穿过，横梁B(34)的开口(35)两边各开有一通孔；所述底座(32)为中空，其内部用于安装辅助杠杆系统(2)，底座(32)是由若干个槽钢(36)连接的两块平板(37)组成，在底座的上平板(37)上相对于辅助杠杆系统(2)左端铰支总成(19)的位置有一个开孔的圆形凸台(38)，辅助杠杆系统(2)通过铰支总成(19)与底座圆形凸台(38)的开孔相连，在辅助杠杆系统(2)安装完成后，用盖板将底座包裹住，形成密闭环境；所述反力架(4)的上端连接主杠杆系统(1)右端的铰支总成(19)，反力架(4)的下端连接辅助杠杆系统(2)右端的铰支总成(19)；所述移动横梁系统(5)安装在移动横梁支架(31)的内部，其包括移动横梁(51)、两根丝杆C(52)、传动装置C(53)和伺服电机C(54)；移动横梁(51)上用以放置被施加力值的试件，它可以在传动装置C和伺服电机C(54)以及丝杆C(52)的配合下作铅垂方向的往复运动，改变其相对于机架在铅垂方向的位置；移动横梁(51)左右两端各上开有(2)个通孔，其中外侧的通孔与丝杠C(52)的螺母连接，反力架(4)通过内侧的通孔与其间隙配合，所述丝杠C(52)上端与横梁B(34)上的通孔通过轴承相连，下端与底座(32)表面设置的凹槽通过轴承相连，丝杠C(52)下端设有传动轮，和传动带形成传动装置C(53),所述伺服电机C(54)安装在底座(32)表面，并连接传动装置C(53)，其控制两根丝杆C(52)同时同步运动来改变移动横梁(51)的运动；所示砝码A(6)和砝码B(7)分别通过伺服电机(16)和传动机构(17)实现沿着滚珠丝杠和导轨作直线运动，砝码A(6)和砝码B(7)同时、同步、相向工作，在全行程方向上互不干涉；所述砝码A6和砝码B7两个移动砝码是由一个驱动装置实现驱动的，即通过伺服电机16和传动机构17实现沿着滚珠丝杠和导轨作直线运动。传动机构17即通过同步带和带轮将滚珠丝杠A8，B9连接起来，滚珠丝杠A8，B9导程相同，旋向相反，实现了由一个伺服电机驱动砝码A6和砝码B7同时、同步、相向工作；砝码A6和砝码B7分别横跨在滚珠丝杠A8，B9上，运动互不干涉，砝码A6和砝码B7的质量存在微小的质量差，当力标准机工作时即砝码A6和B7相向运动的时候，可将砝码A6和B7的质量差看做只是用一个砝码作为加载砝码的理想的加载砝码。且砝码A6和砝码B7的重心在主杠杆系统中铰支总成19构成的支点力点连线以下。