专利名称：高精度悬挂定位结构及方法
高精度悬挂定位结构及方法技术领域
本发明特别涉及一种力传感器动态特性标定装置的悬挂定位结构及方法。
技术背景
动态力标定装置主要用于力传感器的动态性能标定。由于使用环境的影响、安装不当、过载以及运输和储存不当会造成力传感器特性的改变，力传感器的实际灵敏度与其标称值产生差异。在动态测量中，力传感器的测量误差通常是加速度传感器的数倍，为保证测量精度，力传感器必须进行动态标定，且要求其动态标定过程中误差尽可能小。由于力的绝对量值直接获取十分困难，而加速度的绝对量值可以通过激光测振仪或重力加速度较为精确和方便地测�。裕Υ衅鞯亩匦员甓ù蠖嗤ü馊〖铀俣任。倮门６俚诙杉浣咏小Ｔ谡庖换方谥械闹饕蟛钤从斜曜计魑蟛�、电压信号采样误差、标准质量误差、安装随机误差等，其中动态标定装置的定位精度及因定位产生的阻尼对动态标定精度的影响是至关重要的。
目前市场上力传感器动态标定装置通常采用有悬挂和无悬挂两种安装方式。无悬挂安装是将标准质量块与传感器相连后直接压在激振器上，一般适用于较小量程的力传感器动态标定。参阅图la-lb，悬挂安装是用长的细线或软橡皮绳悬挂起标准质量块，使标准质量块和力传感器的中心轴线与激振力作用点在一条直线上。因为受到悬挂细绳的拉力或振荡，这种安装方式的一致性差，精度低，其主要原因有两点1)悬挂标准质量块的细线绳会使质量块产生偏转，给激振器的对中造成极大困难，并对激振器顶杆施加了额外偏转力矩；2)标定时，细线绳不可避免地对质量块的运动产生约束，且细线绳会跟随质量块发生剧烈振荡，很大程度影响了测试精度。此外，为避免上述两点的问题，也可以对标准质量块直接加导向机构，参阅图lc，但这种定位方式摩擦阻尼消耗的能量无法控制，直接影响标定试验的重复性。发明内容
本发明的目的在于提出一种高精度悬挂定位结构及方法，其能以最小的制造和使用成本使得力传感器的动态标定更为精准、可靠，从而克服现有技术中的不足。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案一种高精度悬挂定位方法，其特征在于，该方法为在一安装架中心开设一通孔，再在该通孔内同轴设置一可沿竖直方向自由移动的标准质量块，并将该标准质量块与设置在该安装架上方的安装盘刚性连接，同时，在安装架上端面上环绕该通孔对称设置支承机构，使安装盘被水平托起，从而使标准质量块被悬挂在该安装架上。
一种高精度悬挂定位结构，包括一安装架，所述安装架中心开设一通孔，所述通孔内同轴设置一可沿竖直方向自由移动的标准质量块，所述标准质量块与设置在该安装架上方的安装盘刚性连接，并且，所述安装架上端面上环绕该通孔还对称设置用于水平托起该安装盘的支承机构。
优选的，所述标准质量块为圆柱体状构件，所述通孔优选为圆孔，并且，所述通孔直径大于标准质量块外径，使得两者之间无接触。尤为优选的，所述标准质量块为一端带法兰的圆柱体状构件，且所述圆柱体外径小于通孔直径，法兰外径大于通孔直径。作为优选方案，所述支承机构包括环绕该通孔对称设置在安装架上端面上的复数定位柱，以及，设置在安装盘下端面上的与所述定位柱配合的复数盲孔。作为更为优选的方案，所述安装架上端面环绕该通孔均勻分布三个等高的定位柱，且每一定位柱上端部具有球头；所述盲孔为锥形盲孔。进一步的，所述支承机构沿与该通孔同心设置的圆形轨迹均勻分布，该圆形轨迹直径大于该通孔直径，但小于安装盘外径。所述标准质量块上端与安装盘可通过螺紧结构固定连接。作为一种优选实施方案，本发明在应用时，可首先将定位柱按设定位置安装好，并可靠锁紧，再将标准质量块穿过安装架的中心圆孔，与安装盘连接牢固，将安装盘下端面的三个锥形盲孔与三个定位柱对准放置即可。本发明中由于安装架的中心圆孔与标准质量块之间间隙足够大，标准质量块与安装架之间无接触，不产生摩擦力，标准质量块由与之连接的安装盘上设置的三个锥形盲孔和三个定位柱上的球头定位。三点确定一个面，且锥形与球头的定位方式有自动对中功能， 定位一致性好，准确性高，标准质量块的定位精度很容易保证，从而解决了现有悬挂安装方式存在的精度低，重复性差等问题。因此，与现有技术相比，本发明的优点在于通过对悬挂方式的结构进行改良，特别是采用三点定位和锥形自动对中的方法，克服了传统悬挂方式中标准质量块受外力干扰、定位困难的问题，同时打破了力传感器动态标定装置悬挂方式的局限性，同时，本发明装置结构简单，操作方便，成本低廉。
图Ia-Ic分别是现有力传感器动态标定装置的定位结构示意图2是本发明一较佳实施例中力传感器动态标定装置的定位结构示意图； 图3是本发明一较佳实施例的应用状态示意图之一； 图4是本发明一较佳实施例的应用状态示意图之二；
图中各组件及其附图标记分别为1、安装架；2、标准质量块；3、定位柱；4、安装盘；5、 标准加速度传感器；6、待标定力传感器；7、激振器；8、支架；9、导向装置；10、提升机构； 11、砧座；12、线绳。
具体实施例方式以下结合附图及一优选实施例对本发明的技术方案作进一步说明。参阅图2，本实施例的高精度悬挂定位结构包括一个安装架1、标准质量块2、三个定位柱3和安装盘4。所述安装架1中心开圆孔，三个定位柱2均布在圆孔周围，标准质量块3制成带法兰的圆柱体状，可从安装架1的圆孔中穿过，通过螺纹与安装盘4连接，安装盘4上开三个锥形盲孔，与三个定位柱2配合。
参阅图3，本实施例中安装架1固定在支架8上，激振力由激振器7提供，标准加速度传感器5固定在标准质量块2上端，待标定力传感器6固定在标准质量块2下端(或激振器 的活塞头端部)。标定试验时，激振器7的活塞向上运动，撞击标准质量块2，标准加速度传感器5和待标定力传感器6获得信号，分别传输给数据分析系统。由牛顿第二定理，即 F=ma,只需将标准加速度传感器5获得的加速度信号与标准质量块2的质量相乘，得到的结果与待标定力传感器6获得力信号对比，以确定待标定力传感器6的动态特性参数，完成一次标定试验。
参阅图4，本实施例中安装架1两侧加装导向装置9，安装架1同悬挂其上的标准质量块2可以在竖直方向滑动。标定试验时，安装架1由提升机构10提升到设定高度释放， 安装架1沿两侧的导向装置9滑下，标准质量块2与砧座11撞击，安装在标准质量块2上的标准加速度传感器5和待标定力传感器6获得信号，分别传输给数据分析系统。由牛顿第二定理，即F=ma，只需将标准加速度传感器5获得的加速度信号与标准质量块2的质量相乘，得到的结果与待标定力传感器6获得力信号对比，以确定待标定传感器6的动态特性参数，完成一次标定试验。
需要说明的是，以上仅为本发明的一优选实施样例，本领域技术人员经由本发明之启示，亦可想到采用本领域习见的各类支承机构，如与前述安装架中心通孔同心设置的连续或非连续的凸出结构等替换该实施例中所述定位柱和盲孔配合形成的支承机构，并实现与之相近功能，但略差之效果；同样的，本领域技术人员亦可想到本领域习见的各种方案将标准质量块与安装盘刚性连接。
因此，以上较佳实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，所作出各种变换或变型，均属于本发明的范畴。
权利要求
1.一种高精度悬挂定位方法，其特征在于，该方法为在一安装架(1)中心开设一通孔，再在该通孔内同轴设置一可沿竖直方向自由移动的标准质量块(2)，并将该标准质量块 (2)与设置在该安装架(1)上方的安装盘(4)刚性连接，同时，在安装架(1)上端面上环绕该通孔对称设置支承机构，使安装盘(4)被水平托起，从而使标准质量块(2)被悬挂在该安装架(1)上。
2.一种高精度悬挂定位结构，其特征在于，它包括一安装架(1)，所述安装架(1)中心开设一通孔，所述通孔内同轴设置一可沿竖直方向自由移动的标准质量块(2)，所述标准质量块(2)与设置在该安装架(1)上方的安装盘(4)刚性连接，并且，所述安装架(1)上端面上环绕该通孔还对称设置用于水平托起该安装盘的支承机构。
3.根据权利要求2所述的高精度悬挂定位结构，其特征在于，所述标准质量块(2)为圆柱体状构件，并且，所述通孔直径大于标准质量块(2)外径。
4.根据权利要求2或3所述的高精度悬挂定位结构，其特征在于，所述标准质量块(2) 为一端带法兰的圆柱体状构件，且所述圆柱体外径小于通孔直径，法兰外径大于通孔直径。
5.根据权利要求2所述的高精度悬挂定位结构，其特征在于，所述支承机构包括环绕该通孔对称设置在安装架(1)上端面上的复数定位柱(3)，以及，设置在安装盘(4)下端面上的与所述定位柱(3)配合的复数盲孔。
6.根据权利要求5所述的高精度悬挂定位结构，其特征在于，所述安装架(1)上端面环绕该通孔均勻分布三个等高的定位柱(3)，且每一定位柱(3)上端部具有球头；所述盲孔为锥形盲孔。
7.根据权利要求2所述的高精度悬挂定位结构，其特征在于，所述支承机构沿与该通孔同心设置的圆形轨迹均勻分布，该圆形轨迹直径大于该通孔直径，但小于安装盘(4)外径。
8.根据权利要求2所述的高精度悬挂定位结构，其特征在于，所述标准质量块(2)上端与安装盘(4)通过螺紧结构固定连接。
全文摘要
本发明公开了一种高精度悬挂定位结构及方法。该定位结构优选包括一安装架(1)、三个定位柱(2)、标准质量块(3)和安装盘(4)；该定位方法优选为在安装架(1)中心开圆孔，将三个定位柱(2)均布在安装架(1)中心圆孔周围，标准质量块(3)制成带法兰的圆柱体状，可从安装架(1)的圆孔中穿过，通过螺纹与安装盘(4)连接，安装盘(4)上开三个锥形盲孔，与三个定位柱(2)配合。本发明通过对悬挂方式的结构进行改良，采用三点定位和锥形自动对中的方法，克服了传统悬挂方式中标准质量块受外力干扰、定位困难的问题，同时打破了力传感器动态标定装置悬挂方式的局限性，同时，此悬挂结构简单，操作方便，成本低廉。
文档编号G01L25/00GK102564693SQ20121002436
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月3日 优先权日2012年2月3日
发明者吴国雄, 徐曼 申请人:苏州世力源科技有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
