一种力传递保持器

摘要

本发明涉及一种力传递保持器，属于力值计量校准技术领域。包括主体传递和辅助体位移补偿；具体由刚性大的Z向主体和刚性小的X向和Y向辅助体实现；刚性大的Z向主体垂直于X向辅助体和Y向辅助体所在的平面；所述刚性小的X向辅助体和Y向辅助体互相垂直；刚性大的Z向主体的上平面和下平面均带有刚性连接螺纹，实现轴向力的传递；刚性小的X向辅助体和Y向辅助体通过去除材料的方法使X向辅助体和Y向辅助体分别在X向和Y向的刚性很小。本发明具有补偿与力传递方向空间垂直方向位移、保持力按轴线方向传递的能力，是保证多分量力校准装置等存在侧向位移的加力系统使用的准确性、可靠性和稳定性的关键器件。

权利要求

1.一种力传递保持器，具有补偿主加力系统和被校准的传感器之间在非轴线方向上的附加力作用下产生的弹性位移、保持力按轴线方向传递的挠性连接，其特征在于：该保持器包括主体传递和辅助体位移补偿两部分；具体包括刚性大的Z向主体和刚性小的X向辅助体、Y向辅助体；

其中，刚性大的Z向主体垂直于X向辅助体和Y向辅助体所在的平面；所述刚性小的X向辅助体和Y向辅助体互相垂直；

所述刚性大的Z向主体具有上平面和下平面，且上平面和下平面均带有刚性连接螺纹，实现轴向力的传递；其中，Z向主体连接形成了X向和Y向两个方向的位移补偿器，能够补偿X向、Y向位移，保持力值沿Z向传递；Z向主体主要实现被连接件间轴向力传递的；

所述的刚性小的X向辅助体和Y向辅助体通过去除材料的方法使X向辅助体和Y向辅助体分别在X向和Y向的刚性减小；

其中，去除材料的方法，具体为：

步骤1、一边是在Z向主体的上平面开始，以XOZ面为对称平面进行材料去除，去除后沿Y向看去Z向主体连接是一个“Y”型；

其中，XOZ面为X向和Z向形成的平面；

步骤2、一边是在Z向主体的下平面开始，以YOZ面为对称平面进行材料去除，去除后沿X向看去Z向主体连接是一个“Y”型；

其中，YOZ面为X向和Z向形成的平面；

至此，从步骤1到步骤2，完成了去除材料的方法。

2.如权利要求1所述的一种力传递保持器，其特征在于：X向辅助体、Y向辅助体将X向、Y向的“刚性连接”变成“挠性连接”，能够补偿主加力系统和被校准的传感器之间在非轴线方向上的附加力作用下产生的弹性位移的。

说明书

一种力传递保持器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种力传递保持器，具体涉及一种应用金属材料弹性原理设计的力传递保持器，属于力值计量校准技术领域。技术背景

[0002] 近些年来，多分量力测量仪器的应用和校准需求越来越多，为了解决多分量力传感器等测量仪器的校准和溯源问题，需要设计可以同时施加两个及以上方向的力和力矩分量的校准装置。校准装置与被校准传感器之间需要进行力的可靠传递才能保证校准装置的输出载荷与被校传感器感受载荷的准确一致。如果采用传统的刚性连接方式，当校准装置同时输出多个方向的力时，由于校准装置本身结构变形、被校传感器的弹性变形以及连接结构件的变形等将导致加力系统轴向与受力点之间的不垂直，从而影响校准装置输出载荷的不准确和与被校准传感器感受载荷的不一致。具体来说，刚性连接在多分量力校准装置中的应用存在以下问题：

[0003] (1)装置每个加载方向上均配套了感受轴向力的高准确度力传感器作为力值标准，此类传感器在受力轴线与其敏感轴线不重合，即受到侧向力和附加弯矩作用时会引起信号的变化，从而导致标准力值的不准确。

[0004] (2)装置的不同加载轴线之间相对位置的准确性决定了力矩分量的准确性，然而，各种变形将使力矩力臂发生变化，从而产生量值误差。

[0005] 力保持器可以将“刚性连接”转化成“挠性连接”。所谓“挠性连接”，即被连接的结构件之间既有约束或传递轴向力的关系，又可以产生一定程度的相对位移，补偿被连接两个轴轴线相对偏移的能力。

[0006] 力传递保持器的“挠性连接”作用，既保证了多分量力校准装置等加力系统自身各分量载荷在施加过程中的准确性，又减少了校准装置对被校准的多分量力测量仪器产生的耦合效应，提高了装置长期使用的可靠性和稳定性，增强了不同结构特点、变形特点的各类型多分量力测量仪器校准的适应性。

发明内容

[0007] 本发明的目的是解决多分量力校准装置等加力系统的刚性力传递导致的力和力矩加载不准确问题，提供一种力传递保持器，该保持器具有补偿主加力系统和被校准的传感器之间在非轴线方向上的附加力作用下产生的弹性位移、保持力按轴线方向传递的挠性连接。

[0008] 本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

[0009] 一种力传递保持器，包括主体传递和辅助体位移补偿两部分；具体包括刚性大的Z向主体和刚性小的X向辅助体、Y向辅助体；

[0010] 其中，Z向主体连接形成了X向和Y向两个方向的位移补偿器，能够补偿X向、Y向位移，保持力值沿Z向传递；Z向主体主要实现被连接件间轴向力传递的；

[0011] X向辅助体、Y向辅助体将X向、Y向的“刚性连接”变成“挠性连接”，能够补偿主加力系统和被校准的传感器之间在非轴线方向上的附加力作用下产生的弹性位移的；

[0012] 其中，刚性大的Z向主体垂直于X向辅助体和Y向辅助体所在的平面；所述刚性小的X向辅助体和Y向辅助体互相垂直；

[0013] 所述刚性大的Z向主体具有上平面和下平面，且上平面和下平面均带有刚性连接螺纹，实现轴向力的传递；

[0014] 所述的刚性小的X向辅助体和Y向辅助体通过去除材料的方法使X向辅助体和Y向辅助体分别在X向和Y向的刚性很小；

[0015] 其中，去除材料的方法，具体为：

[0016] 步骤1、一边是在Z向主体的上平面开始，以XOZ面为对称平面进行材料去除，去除后沿Y向看去Z向主体连接是一个“Y”型；

[0017] 其中，XOZ面为X向和Z向形成的平面；

[0018] 步骤2、一边是在Z向主体的下平面开始，以YOZ面为对称平面进行材料去除，去除后沿X向看去Z向主体连接是一个“Y”型；其中，YOZ面为X向和Z向形成的平面；

[0019] 至此，从步骤1到步骤2，完成了去除材料的方法。

[0020] 有益效果

[0021] 本发明一种力传递保持器，与现有技术相比，具有如下有益效果：

[0022] 1.本发明所述的一种力传递保持器能够通过补偿主加力系统和被校准的传感器之间在非轴线方向上的附加力作用下产生的弹性位移，从而保证主加力系统在其轴向传递方向上的准确可靠；

[0023] 2.本发明所述的一种力传递保持器保证了多分量力校准装置等加力系统的力和力矩的准确传递，具体通过刚性大的主体实现轴向力的传递，通过与主体方向空间上垂直的刚性小的辅助体实现非轴向方向位移的补偿；

[0024] 3.本发明所述的一种力传递保持器具有结构简单、使用方便的优点；

[0025] 4.本发明所述的一种力传递保持器弥补了“刚性连接”的不足，具有补偿与力传递方向空间垂直方向位移、保持力按轴线方向传递的能力，减少了校准装置对被校准的多分量力测量仪器产生的耦合效应，保证了多分量力校准装置等存在侧向位移的加力系统使用的准确性以及在自身各分量载荷在施加过程中的准确性等，提高了装置长期使用的可靠性和稳定性。

附图说明

[0026] 图1是本发明一种力传递保持器的工作原理示意图；

[0027] 图2是本发明一种力传递保持器中调节器的结构示意图；

[0028] 图中标记：1-Z向主体、2-X向辅助体、3-Y向辅助体、4-螺纹。

具体实施方式

[0029] 下面结合附图和实施例对本发明做以下详细描述。

[0030] 实施例1

[0031] 本实施例叙述了本发明所述的一种力传递保持器的工作原理及具体应用。

[0032] 如图1所示，是一种力传递保持器的工作原理示意图。

[0033] 图1中左边为X、Y和Z代表3个坐标轴示意；右边是本发明一种力传递保持器的工作原理图。

[0034] 从图1中可以看出，本发明所述的一种力传递保持器包括刚性大的Z向主体、刚性小的X向辅助体以及Y向辅助体；

[0035] 其中，X向辅助体是刚性小的弹性体，可以向X正向变形，也可以向X负向变形；若其向X正向变形，就是图1中所示的X正向辅助体；若向X负向变形，则如图1中所示的X负向辅助体；

[0036] 同理，Y向辅助体也是一个刚性小的弹性体，可以向Y正向变形，也可以向Y负向变形；若向Y正向变形，就是图1中所示的Y正向辅助体；若向Y负向变形，则如图1中所示的Y负向辅助体；

[0037] 所述刚性大的Z向主体1垂直于X正向辅助体和X负向辅助体、以及Y正向辅助体和Y负向辅助体所在的平面；所述刚性小的辅助体X正向辅助体和X负向辅助体垂直于Y正向辅助体和Y负向辅助体。

[0038] Z向主体相当于刚性大的弹簧，X向辅助体和Y向辅助体相当于空间上互相垂直的刚性小的弹簧，并都与Z向主体垂直。

[0039] X向辅助体、Y向辅助体以及Z向主体组成一个零件整体，如图2所示。

[0040] 图2中，刚性大的Z向主体1上下两端带有刚性连接螺纹4；所述的刚性小的X向辅助体2、Y向辅助体3通过去除材料的方法使其在X向以及Y向的刚性减小；其中，X向辅助体2可出现图1中X正向变形和X负向形变即X正向辅助体和X负向辅助体两种X向形变情况；Y向辅助体3也可能出现图1中的Y正向变形和Y负向形变即Y正向辅助体和Y负向辅助体两种Y向形变情况；

[0041] 所述的去除材料的方法：一边是在Z向主体1的上平面开始，以XOZ面为对称平面进行材料去除，去除后沿Y向看去Z向主体1连接是一个“Y”型，另一边是在Z向主体1的下平面开始，以YOZ面为对称平面进行材料去除，去除后沿X向看去Z向主体1连接是一个“Y”型，Z向主体连接形成了X向、Y向两个方向的位移补偿器，能够补偿X向、Y向位移，保持力值沿Z向传递。

[0042] 图2是本发明一种力传递保持器中调节器的结构示意图。

[0043] 图中从左到右三张图分别是一种力传递保持器中调节器的x向投影、y向投影，以及立体图；立体图中，1是刚性大的Z向主体、2是X向辅助体、3是Y向辅助体、4是螺纹。

[0044] 上述本申请的内容结合附图实例描述了本发明的实施方式，但是对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些也视为属于本发明的保护范围。