一种双输出的参考式扭矩标准装置及检测方法与流程

本发明涉及仪器的计量检测领域，尤其涉及一种双输出的参考式扭矩标准装置及检测方法。

背景技术：

1、现有的扭矩传感器、标准扭矩扳子、扭力扳手和扭力倍增器等扭矩类仪器的计量检测，通常分别用不同的单一装置来实现，设备投入大，占地多，通用性差，使用效率低，难以满足新型扭矩类仪器的计量检测需求，而且这些单一装置进行检测计量时也都各自面临一些问题。

2、扭矩传感器的计量检测采用的是静重式扭矩标准装置，它的每一级负荷取决于砝码的质量，而每个砝码的质量固定不变，所以它无法实现砝码组合数之外的扭矩加载；同时它的加载效率取决于每一级砝码的升降时间，加载的砝码越多，它的加载效率越低。标准扭矩扳子的计量检测，是在传统的静重式扭矩标准装置上加装反力装置来实现的，但现有静重式扭矩标准装置无法实现其杠杆与被检标准扭矩扳子手柄均保持水平，所以无法抵消重力对检测结果的影响，检测结果误差大，不符合检定规程的技术要求，计量风险很高；同时由于受力点在手柄处，而不是同轴纯扭转，会对静重式扭矩标准机杠杆上精密的支撑刀口和刀承产生横向的推力，久而久之会对静重式标准造成致命的损伤。扭力扳手和扭力倍增器等仪器的计量检测采用扭矩扳子检定仪，但一般的扭矩扳子检定仪的量程≤3knm，无法满足≥3knm的扭力倍增器的检测需求。

3、随着技术进步，开始出现了多功能参考式扭矩标准装置。公开号为cn107290103a的中国发明专利中公开了一种多功能参考式扭矩标准机，该装置的支架采用竖向立柱式布局，立柱的上下平台需要保持水平，立柱也需要抵御扭转力；并且由于被检设备的长短不同，工作平面也需要沿着立柱上下滑动，以调整工作空间。这就使得整个参考式扭矩标准装置结构复杂，使用不便，且造价高昂。此外，由于大量程扭矩传感器很重，有的可重达100多千克，人力难以搬运，竖向立柱式布局的参考式扭矩标准装置不利于将大量程扭矩传感器安装上扭矩标准装置或从扭矩标准装置上拆卸。

4、同时，上述发明专利中公开的多功能参考式扭矩标准机采用单轴输出，单轴的扭矩输出有固定的最佳输出区间，无法兼顾很宽的测量范围。被检测的扭矩传感器或扭力倍增器的量程往往很大，有的能达到10knm，而被检的标准扭矩扳子的量程一般≤3knm。单轴输出意味着传动比和扭矩输出的分辨率等硬件特性都是固定不变的，大功率大减速比的扭矩输出系统在检测大扭矩时没问题，在检测小扭矩时扭矩输出的跳动会很大，难以稳定，会严重影响测量结果。反之，小功率小减速比的扭矩输出系统难以产生大扭矩输出。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中，多种扭矩类仪器的计量检测需要多种计量设备来实现，竖向立柱式参考式扭矩标准装置结构复杂，使用不便，以及单轴输出的参考式扭矩标准装置无法兼顾很宽的测量范围的问题，提供一种双输出的参考式扭矩标准装置及检测方法。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

3、一种双输出的参考式扭矩标准装置，包括机台，还包括双输出轴减速机、第一支撑座、直角换向器、第二支撑座和伺服电机，所述双输出轴减速机设置在所述机台上，所述双输出轴减速机的输入端与所述伺服电机相连，所述双输出轴减速机包括第一输出轴、第二输出轴，所述第一输出轴、所述第二输出轴的输出方向均为水平，所述第一输出轴通过第一联轴器与第一标准扭矩传感器相连，所述第一标准扭矩传感器与所述第一输出轴同轴转动，所述第一支撑座设置在所述机台上，所述第一支撑座上固定设置第二联轴器，所述第二联轴器与所述第一输出轴保持同轴，所述第一支撑座能够沿所述第一输出轴的轴向水平移动；所述第二输出轴与所述直角换向器传动连接，所述直角换向器用于将输出方向变为竖直方向，所述直角换向器的输出端与第二标准扭矩传感器相连，所述第二标准扭矩传感器与所述直角换向器的输出端同轴转动，所述第二标准扭矩传感器远离所述直角换向器的一端套设第一轴承，所述第二支撑座设置在所述双输出轴减速机顶部，所述第二支撑座用于固定被检标准扭矩扳子的手柄。

4、本发明的一种双输出的参考式扭矩标准装置，利用双输出轴减速机实现两个功能模块，用一个装置实现了多种扭矩类设备的计量检测，设备成本低，集成度高，占地少。所述双输出轴减速机的第一输出轴通过第一联轴器与第一标准扭矩传感器相连，所述第一标准扭矩传感器与所述第一输出轴同轴转动，所述第一支撑座上固定设置第二联轴器，所述第二联轴器与所述第一输出轴保持同轴，所述第一支撑座能够沿所述第一输出轴的轴向水平移动，该功能模块用于扭矩传感器、扭力倍增器等可周轴转动的设备的计量检测，该功能模块采用水平卧式布局，抗扭转强度更高，结构简单；而且相较于竖向立柱式布局的工作平面需要沿着立柱上下滑动来调整检测空间，水平卧式布局通过第一支撑座的水平移动来调整检测空间，操作更轻松、方便；此外，水平卧式布局也有利于运用行车将大量程扭矩传感器安装上扭矩标准装置或从扭矩标准装置上拆卸。所述双输出轴减速机的第二输出轴与所述直角换向器传动连接，所述直角换向器用于将输出方向变为竖直方向，所述直角换向器的输出端与第二标准扭矩传感器相连，所述第二标准扭矩传感器与所述直角换向器的输出端同轴转动，所述第二标准扭矩传感器远离所述直角换向器的一端套设第一轴承，所述第一轴承用于承受被检测设备在检测过程中产生的弯矩，所述第二支撑座设置在所述双输出轴减速机顶部，所述第二支撑座用于固定被检标准扭矩扳子的手柄，使所述被检标准扭矩扳子在检测过程中保持不动，该功能模块用于标准扭矩扳子、扭力扳手等非同轴转动的设备的计量检测。本发明的两个功能模块相互独立，本发明可准确测量大量称的扭矩传感器或扭力倍增器，也可准确测量小量程的标准扭矩扳子或扭力扳手，本发明可以兼顾很宽的测量范围。

5、作为本发明的优选方案，所述第一支撑座通过第一直线导轨安装在所述机台上，所述第一直线导轨的中心线与所述第一输出轴的轴线平行，所述第一支撑座能够沿所述第一直线导轨水平移动。第一直线导轨能够实现第一支撑座沿所述第一输出轴的轴向水平移动，有利于通过第一支撑座的水平移动调整检测空间，用以检测不同尺寸的被检测设备。

6、作为本发明的优选方案，还包括支撑板，所述支撑板通过所述第一直线导轨安装在所述机台上，所述支撑板上固定设置第二轴承。第二轴承用于承受反作用力，所述支撑板用于支撑固定第二轴承。

7、作为本发明的优选方案，所述第一输出轴穿过所述第二轴承与所述第一联轴器相连。第二轴承用于承受第一标准扭矩传感器的反作用力，保护第一输出轴。

8、作为本发明的优选方案，对扭力倍增器进行计量检测时，所述第一标准扭矩传感器未与所述第一输出轴串联的一侧先与所述支撑板串联，再与所述扭力倍增器相连。支撑板承受扭力倍增器的反作用力，保护第一标准扭矩传感器。

9、作为本发明的优选方案，所述第二支撑座通过第二直线导轨安装在所述双输出轴减速机顶部，所述第二支撑座能够沿所述第二直线导轨移动。第二直线导轨能够让第二支撑座沿其移动，有利于根据被检测的标准扭矩板子、扭力扳手的手柄长度调整第二支撑座的位置，有利于使所述被检标准扭矩扳子在检测过程中保持不动。

10、作为本发明的优选方案，所述第二支撑座包括底座、反力挡板和托板，所述底座位于所述双输出轴减速机顶部，所述底座保持水平，所述反力挡板与所述底座垂直接触并固定，所述托板开设有通孔，所述反力挡板从所述通孔穿出，所述托板能够沿所述反力挡板上下移动。反力挡板用于限制被检标准扭矩扳子、扭力扳手的手柄水平方向的移动，使其在检测过程中保持不动，托板用于支撑被检标准扭矩扳子、扭力扳手的手柄，使其保持水平。所述托板可沿所述反力挡板上下移动，有利于根据不同的标准扭矩扳子、扭力扳手的尺寸调整托板高度，使其保持水平。

11、作为本发明的优选方案，所述托板与被检测标准扭矩扳子的手柄接触处设置支撑条。托板与被检测标准扭矩扳子的手柄接触处设置支撑条，减小了手柄与托板的接触面积，进而减小了摩擦阻力，让第二标准扭矩传感器的输出扭矩传递变得更加良好，同时可以让被检标准扭矩扳子、扭力扳手更容易回到零点，提高测量准确度。

12、作为本发明的优选方案，还包括反力支架，所述反力支架固定设置在所述直角换向器顶部，所述反力支架开设有通孔，所述第一轴承固定设置在所述通孔中。所述反力支架用于支撑固定所述第一轴承。

13、作为本发明的优选方案，所述双输出轴减速机为双输出轴行星减速机。行星减速机传动比大，背隙小，噪音小，震动小，结构紧凑，适合需要精密传动的场合。

14、作为本发明的优选方案，所述伺服电机具备计算机自动控制、电子手摇轮和手动按键三种操作方式。在检测扭矩传感器的时候采用计算机自动控制的方式很方便，在检测标准标准扳子、倍增器或其它非标设备时，用电子手摇轮操作会更灵活方便；手动按键是备用的操作方式，用于在计算机失灵等情况下完成操作；三种操作模式可根据使用习惯和工作需求灵活选择。

15、本发明还公开了一种采用任一所述的双输出的参考式扭矩标准装置进行扭矩类仪器计量检测的方法，包括以下步骤：

16、对于可周轴转动的设备的计量检测：将被检测扭矩传感器与所述第二联轴器相连，确保所述被检测扭矩传感器无法转动且与所述第一输出轴保持同轴，所述第一支撑座在所述机台上沿所述第一输出轴的轴向水平移动，根据所述被检测扭矩传感器的尺寸调整空间；空间调整完成后，将所述被检测扭矩传感器与所述第一标准扭矩传感器连接，开启所述伺服电机，所述被检测扭矩传感器和所述第一标准扭矩传感器在所述伺服电机扭转力的作用下各自显示数据，将所述被检测扭矩传感器的数据与所述第一标准扭矩传感器的数据进行比较，得到所述被检测扭矩传感器的计量参数；

17、对于非同轴转动的设备的计量检测：将被检测标准扭矩扳子与所述第二标准扭矩传感器相连，所述被检测标准扭矩扳子的手柄放置于所述第二支撑座上，根据所述被检测标准扭矩扳子的尺寸移动所述第二支撑座调整空间，使所述被检测标准扭矩扳子的手柄保持水平，开启所述伺服电机，所述被检测标准扭矩扳子和所述第二标准扭矩传感器在所述伺服电机扭转力的作用下各自显示数据，将所述被检测标准扭矩扳子的数据与所述第二标准扭矩传感器的数据进行比较，得到所述被检测标准扭矩扳子的计量参数。

18、通过本发明的利用双输出的参考式扭矩标准装置进行扭矩类仪器计量检测的方法，可以实现使用本发明的双输出的参考式扭矩标准装置对多种扭矩类仪器进行计量检测，设备成本低，集成度高，占地少，工作效率更高。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

20、1.本发明的一种双输出的参考式扭矩标准装置，利用双输出轴减速机实现两个功能模块，用一个装置实现了多种扭矩类设备的计量检测，设备成本低，集成度高，占地少。

21、2.本发明的用于计量检测可周轴转动的设备的功能模块采用水平卧式布局，抗扭转强度更高，结构简单；而且相较于竖向立柱式布局的工作平面需要沿着立柱上下滑动来调整检测空间，水平卧式布局通过第一支撑座的水平移动来调整检测空间，操作更轻松、方便；此外，水平卧式布局也有利于运用行车将大量程扭矩传感器安装上扭矩标准装置或从扭矩标准装置上拆卸；同时，水平卧式布局也与被检测设备在多数情况下实际使用的安装方式一样，实现检测和使用状态一致，有利于提高检测结果的准确度。

22、3.本发明的用于计量检测非同轴转动的设备的功能模块中，第二支撑座的托板在与被检测标准扭矩扳子的手柄接触处设置支撑条，减小了手柄与托板的接触面积，进而减小了摩擦阻力，让第二标准扭矩传感器的输出扭矩传递变得更加良好，同时可以让被检标准扭矩扳子、扭力扳手更容易回到零点，提高测量准确度。

23、4.本发明的两个功能模块相互独立，本发明可准确测量大量称的扭矩传感器或扭力倍增器，也可准确测量小量程的标准扭矩扳子或扭力扳手，本发明可以兼顾很宽的测量范围，同时也方便根据情况扩展测量范围。

24、5.本发明的伺服电机具备计算机自动控制、电子手摇轮和手动按键三种操作方式。在检测扭矩传感器的时候采用计算机自动控制的方式很方便；在检测标准标准扳子、倍增器或其它非标设备时，用电子手摇轮操作会更灵活方便；手动按键是备用的操作方式，用于在计算机失灵等情况下完成操作；三种操作模式可根据使用习惯和工作需求灵活选择。

25、6.本发明的利用双输出的参考式扭矩标准装置进行扭矩类仪器计量检测的方法，可以实现使用本发明的双输出的参考式扭矩标准装置对多种扭矩类仪器进行计量检测，设备成本低，集成度高，占地少，工作效率更高。