一种多工位传感器检测装置及方法与流程

本发明属于传感器检测领域，涉及一种多工位传感器检测装置及方法。

背景技术：

扭矩传感器是自控领域运用非常广泛的检测单元，广泛应用于角度测量、力矩检测等领域。常规的扭矩传感器是通过对一个方向上施加力后产生正负变形，来实现检测目的的。而常规的传感器自动检测设备也相应的只能检测一个方向上的力学变形。但随着工业柔性化的加强，可实现多工位多方向同时检测的扭矩传感器已经应运而生，但是相对应的传感器自动化检测设备却由于多工位和多方向的复杂化迟迟难以诞生，无法实现对多工位多方向的传感器只进行一次安装，而完成多项检测的目的，如果在检测过程中进行了多次安装，必将改变传感器的零点，造成检测结果不准确，不完整。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种多工位传感器检测装置及方法，能够对传感器进行纵向推拉检测和扭矩检测两种方式精度检测。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种多工位传感器检测装置，包括力矩检测装置；

力矩检测装置包括底板、力臂和定滑轮，底板上设置有传感器支架，传感器支架固定连接有传感器，传感器输入端连接有加载块一侧，加载块悬空设置，加载块另一侧通过传力轴与力臂连接，加载块与传力轴可拆卸连接，传力轴连接有轴承座，轴承座固定在底板上，力臂两端位于底板两侧，力臂两端分别通过第一连接绳连接有一个第一挂钩；

底板两端分别设置有一个定滑轮，定滑轮上缠绕有第二连接绳，第二连接绳前端连接有第二挂钩，末端与加载块连接。

优选的，两个第一挂钩和两个第二挂钩下方分别设置一个砝码承载装置，砝码承载装置包括直线运动机构和升降平台，升降平台与直线运动机构输出端连接，升降平台位于挂钩正下方，直线运动机构的运动方向为竖直方向；

升降平台上设置有砝码组，砝码组最上层的砝码顶部设置有吊环。

进一步，砝码组包括多个在竖直方向上串联的砝码，相邻砝码之间软连接。

进一步，升降平台下方安装有卸荷支架，卸荷支架固定在升降平台下方，卸荷支架顶部设置有缓冲垫。

进一步，第二连接绳与加载块的连接处，位于传感器与加载块的连接处的正上方。

优选的，轴承座与底板滑动连接，滑动方向为底板的长度方向，加载块上设置有凸台，传力轴朝向传感器的一侧设置有扭矩加载盘，扭矩加载盘朝向传感器的一侧设置有与凸台匹配的凹槽。

优选的，力臂两端分别设置有弧线段，两个弧线度的轴线为力臂轴线共线。

优选的，传感器采用操纵杆盘力传感器。

一种基于上述任意一项所述装置的多工位传感器检测方法，包括纵向推拉检测和扭矩检测；

将加载块分离传力轴，在两个第二挂钩上分别单独设置负重，对传感器进行纵向推力和拉力两类精度检测；

将加载块与传力轴连接，在两个第一挂钩上分别单独设置负重，对传感器进行正向和反向两个方向上的扭矩精度检测。

优选的，当纵向推拉检测或扭矩检测时，第一挂钩或第二挂钩下方的，两个砝码承载装置的升降平台均从最下端位置开始上升，直到砝码组最上层砝码的吊环与传感器检测装置两端的挂钩高度相同，将吊环挂在挂钩上，此时挂钩与吊环无相对力；随后第一挂钩或第二挂钩需要负重的对应砝码承载装置的升降平台向下运动，砝码组底部悬空，此时进行传感器精度检测。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明所述装置通过给加载块连接力臂和定滑轮，使负重通过力臂产生的扭矩和通过定滑轮上第二连接绳产生的拉力，能够传递至加载块上，使加载块有旋转或者弯曲的趋势，能够被传感器检测到，从而能够控制负重的重量，对传感器的精度进行检测，能够对传感器进行纵向推拉检测和扭矩检测两种方式及四个方向上的精度检测，功能更加齐全，避免在检测同一传感器时候进行了多次安装，而引入检测误差。

进一步，通过在砝码承载装置上的直线运动机构控制升降平台的升降，从而控制砝码组的升降，进而使砝码组对力臂进行施力，进行传感器检测，可以在传感器一个方向的加载检测完成后，直接进行反向的加载检测。此过程中不需要人为的对传感器及检测设备进行干预，这样不仅可以提高检测效率及设备自动化程度，而且能够防止人为的影响对设备检测结果引入误差。

进一步，力臂两端为弧线段，能够保证在加载过程中，如果力臂在一定范围内发生偏转，砝码所产生的力永远竖直向下，即力的方向与力臂所构成的圆相切；而且力臂的长度也不会因力臂的角度转动而产生变化，即力矩不变，永远是构成力臂的圆的半径长，确保所产生的力矩恒定不变。

本发明所述方法，通过在第一挂钩或第二挂钩上设置负重，能够将扭矩或者推拉力传递给加载块，并让传感器检测到，能够进行推拉检测和扭矩检测两种方式，且四个方向上的精度检测，检测功能齐全，效率更高。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的横向扭转工位状态示意图；

图3是本发明的纵向拉伸工位状态示意图；

图4是本发明的力矩检测装置的示意图；

图5是本发明的力矩检测装置的横向扭转工位结构示意图；

图6是本发明的力矩检测装置的纵向拉伸工位结构示意图；

图7是本发明的砝码承载装置的结构图；

图8是本发明的砝码组的半剖结构示意图；

图9是本发明的力臂工作区间示意图；

图10是本发明的力臂超出工作区间示意图。

其中：1.砝码组，2.砝码承载装置，3.力矩检测装置，4.报警灯，5.底部连接板，6.福马轮，7.工作台，8.底板，9.滑轮座，10.定滑轮，11.连接销，12.销孔螺母，13.传力轴，14.销孔螺杆，15.力臂，16.第一连接绳，17.第一挂钩，18.第二连接绳，19.第二挂钩，20.轴承座，21.扭矩加载盘，22.加载块，23.传感器，24.传感器支架，25.电机，26.滚珠丝杠，27.直线导轨副，28.焊接机架，29.卸荷支架，30.升降平台，31.吊环，32.螺栓，33.砝码。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1-3所示，为本发明所述的多工位传感器检测装置，力矩检测装置3、工作台7、报警灯4和砝码承载装置2。

工作台7位于力矩检测装置3底部，工作台7用于提高力矩检测装置3的高度。工作台7和砝码承载装置1安装在底部连接板5上，底部连接板5底部装有福马轮6，可以在保证设备等高且平行的同时，也可以方便与移动和固定。

图4是本发明的力矩检测装置3的三维示意图，该力矩检测装置3拥有四个加载位置，可以实现力矩及力的加载检测。

底板8上设置有报警灯4，报警灯4输入端连接传感器23输出端，当检测到的力矩大于传感器23检测极限时，报警灯4开始报警，提醒人们停止试验。

如图5-6所示，力矩检测装置3包括底板8、力臂15和定滑轮10，底板8上设置有传感器支架24，传感器支架24固定连接有传感器23，传感器23采用操纵杆盘力传感器，传感器23输入端朝向底板8端部，传感器23输入端连接有加载块22一侧，加载块22悬空设置，加载块22另一侧通过传力轴13与力臂15连接，加载块22与传力轴13可拆卸连接，传力轴13连接有轴承座20，力臂15两端位于底板8两侧，力臂15两端分别通过第一连接绳16连接有一个第一挂钩17。

底板8两端分别设置有一个滑轮座9，滑轮座9上设置有一个定滑轮10，定滑轮10上缠绕有第二连接绳18，第二连接绳18前端连接有第二挂钩19，末端连接销11钉，销钉通过销孔螺母12或销孔螺杆14与加载块22连接，销孔螺杆14位于扭矩加载盘21上方，为了避免和扭矩加载盘21相互影响，因此采用长度较长的销孔螺杆14，第二连接绳18与加载块22的连接处，位于传感器23与加载块22的连接处的正上方。

轴承座20与底板8滑动连接，具体为底板8上设置有滑动槽，滑动方向为底板8的长度方向，加载块22上设置有凸台，具体为加载块22为十字型，传力轴13朝向传感器23的一侧设置有扭矩加载盘21，扭矩加载盘21朝向传感器23的一侧设置有与凸台匹配的凹槽，通过轴承座20在滑槽内的滑动，加载块22可以扣合进扭矩加载盘21中，也可以与扭矩加载盘21分开。

砝码承载装置2数量为四个，分别设置在第一挂钩17和第二挂钩19下方，如图7所示，砝码承载装置2包括电机25、滚珠丝杠26、直线导轨副27、焊接机架28、卸荷支架29和升降平台30，焊接机架28为包括底部的底板8和竖直设置的竖板，焊接机架28上安装有滚珠丝杠26、直线导轨副27和电机25，电机25设置在竖板顶部，两个直线导轨副27设置在竖板两侧，滚珠丝杠26设置在竖板中间，直线导轨副27和滚珠丝杠26均竖直设置，电机25输出端与滚珠丝杠26连接；滚珠丝杠26、直线导轨副27和电机25组成电动滚珠丝杠26装置，升降平台30与两个直线导轨副27滑动连接，升降平台30水平设置，升降平台30位于挂钩的正下方；电机25驱动滚珠丝杠26带动升降平台30在直线导轨副27上进行竖直方向的运动，来实现对砝码组1的加载与卸载的过程。升降平台30下方安装有卸荷支架29，卸荷支架29顶部设置有缓冲垫，在设备不工作时，升降平台30可以落在卸荷支架29上，来卸掉电机25一部分抱闸力，延长电机25的使用寿命。

每个升降平台30上都设置有一组砝码组1，砝码组1如图8所示。砝码组1由若干个砝码33在竖直方向上串联组成，相邻砝码33之间用螺栓32连接起来，砝码33两侧设置有两个孔，一个为台阶孔，一个为螺纹孔，螺栓32头的直径小于台阶孔大孔直径，螺栓32头的直径大于台阶孔小孔直径，每个砝码33的台阶孔对应相邻砝码33的螺纹孔，螺栓32长大等于两个砝码33的厚度，相邻两个砝码33顶底接触时，螺栓32头从台阶孔顶部伸出，当螺栓32头与台阶孔的台阶面接触时，两个砝码33的间距为20±1mm。吊环31安装于最上一层砝码33上，吊环31能够与第一挂钩17或第二挂钩19连接。

纵向推拉检测和扭矩检测均分为正向和反向检测，检测过程基本相同。

正向测试时，砝码承载装置2的升降平台30从最下端位置，即落于卸荷支架29状态，上升到一定高度，使安放于升降平台30上的砝码组1最上一级砝码33的吊环31挂在相应的挂钩上，此时挂钩与吊环31无相对接触，两侧砝码组1均处于卸载状态。当一侧的砝码承载装置2的升降平台30向下运动时，砝码组1会随着升降平台30的下降而下降，当下降一定的距离后，砝码组1的吊环31与传感器23检测装置的挂钩相接触，且第一级砝码33被挂钩提起，使第一级砝码33与第二级砝码33之间产生间隙，而第二级砝码33与第三级砝码33紧密接触没有间隙，此时完成第一级砝码33的加载。同理，当升降平台30继续带着砝码组1下降，第二级砝码33被第一级砝码33上的螺栓32提起，第二级砝码33与第三级砝码33产生间隙，且第三级砝码33与第四级砝码33之间紧密接触没有间隙，此时完成第一级和第二级砝码33的加载。以此类推，可以实现根据被检测传感器23的规格型号，选择所需加载的砝码组1合与数量。

反向检测时，正向侧升降平台30上升，砝码组1的吊环31与挂钩不接触，砝码组1坐实在升降平台30上，该侧砝码组1处于卸载状态。然后驱动反向侧的升降平台30运动，对扭矩传感器23进行反向加载检测。检测过程如上所述。

当扭矩传感器23正向，反向检测完成后，整个检测过程完成。将挂钩从吊环31中取出，传感器23检测装置两侧的砝码承载装置2上的升降平台30下降，带动砝码组1坐实在砝码承载装置2底端的卸荷支架29上，整个检测设备的工作完成。

图9所示为力臂15工作区间示意图，图中，o为加力臂15圆心，a点为钢丝绳与加力臂15的分离点，即力的作用点，b为加力臂15最上端点，b`为加力臂15最下端点。当a点在力臂15圆周上bb`的圆弧内时，力的大小竖直向下，即力的方向和作用点不变，力臂15始终为线段oa，即加力臂15的半径，故产生的扭矩不变。而当加力臂15顺时针转过角度≤α时，此时加力臂15的圆弧下端b`点与初始位置时候的a点重合，并和加力臂15的中心o点等高，此时为加力臂15工作范围的临界状态，恰好能保证扭矩的稳定不变。

当加力臂15顺时针转过角度β，β＞α，如图10所示状态时，此时的a点位于初始状态时的圆弧bb`外，力的方向竖直向下，但力臂15会变小，即线段oc，故产生的扭矩会变小，此时的加力臂15将处于失效状态，因此无法满足设备的工作条件。

而在工作时，当加力臂15逆时针旋转时，同样满足上述的工作空间范围，所以综上可知，加力臂15在工作时允许的最大转动量为±α°，α的大小取决于加力臂15圆弧部分的弧长。由于传感器23在受到扭矩作用状态下的变形量非常小，所以α角不用过大，所采用的设计完全满足实际工况。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。