专利名称：准确检测游丝力矩和线性度的测量头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于检测各类转速仪表中游丝力矩大小和其线性度的检测试验装置。
背景技术：
游丝是电工仪表中扭转一定角度，产生一反作用力矩，使可动系统恢复到零位，将电量转换为指针偏转的元件。同时在某些仪表中，游丝还有将电量导入测量系统的作用。在机械仪表中，游丝除产生平衡力矩外，还可以消除传动间隙，提高仪表的灵敏度，使零件间有固定的传动联系。目前，用于测试各类转速仪表游丝力矩线性的游丝力矩测量的仪器很少，用得较多的是上海某研究所生产的光点式多量程游丝力矩仪。仪器的主要部分是测量头，它是根据动圈式游丝支承仪表的原理而设计的。该测量头主要由测量轴、可测量轴偏转的偏转调节旋钮，磁芯、盘上有刻度数的分度盘和被两根钼银合金悬挂在永久磁铁中的动圈和反射镜组成。分度盘有一个用来固定游丝外框夹头的“T”型槽和可自由转动并带有道轨的游标。 测量头的工作光束射至反射镜再折射至指示尺上，即有清晰的光标出现。该光点式游丝力矩仪虽然相对于光电式读数简便，但在测量时，首先需要预热数分钟；装载游丝要调节多个夹框来固定调零位；测量某个偏转角度的力矩时，需要调节多个旋钮，还要选择不同的测量档位。操作比较复杂。由于操作环节的复杂性，对游丝力矩的测量也只能采取抽样检测，这样就很难保证每个游丝质量的合格率，甚至会因各类转速仪表中游丝性能差，而导致产品的报废。装夹游丝时，各个旋钮的调节不同对光路的反射影响较大，不同操作人员的调节不同，所测量的结果也不同，这使得同一游丝的多次装夹测量的值差异较大，重复性较差。其次是设备的机械结构的局限性，易导致游丝测量的偏转角度较小，一般在90°左右，使其很难准确反映整个游丝的线性关系和对游丝力矩的精确测量。再其次是要对游丝进行焊连接的牢固固定，但是这样做就会破坏游丝，影响游丝的再次使用。
发明内容本实用新型目的在于提供一种操作简便、显示直观、重复性好，测试精度高，能实现大范围偏转角度测量，能准确反映游丝力矩线性关系的检测装置，用以解决各类转速仪表中因游丝性能差而导致产品报废的情况。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种准确检测游丝力矩和线性度的测量头，包括一个同轴连接电机主轴的转角指示器和固联在转角指示器的游丝夹具， 以及产生磁力矩的电磁转换部件和用于显示测量值的显示器，其特征在于，连接电磁转换部件中心转子上的伺服电机，加载有测量转速的编码器和调节转速的多圈电位器，在指针轴的自由端连接有一便于被测游丝装卸的指针衬套。本实用新型相比于现有技术具有如下有益效果。操作简便、显示直观。本实用新型利用力矩平衡原理把游丝的微小力矩转换为一个容易测量的物理量，将原来的电流反映游丝力矩大小变为转速反映游丝力矩大小，只需通过多圈电位器改变电机的转速，无须转档，就能实现大范围偏转角度的测量，使测量更准确，操作更简便。通过力矩转换机构和显示仪表很容易地观察游丝的力矩大小和整个游丝线性度。重复性好，测试精度高，能准确反映游丝力矩线性关系。本实用新型通过取消左右两个固定旋钮，新增带有台阶薄片线卡夹头的游丝夹具调整，可实现对多规格的游丝装夹。 并在相同机构下就能找到电机转速-游丝力矩大小的关系。且不会因操作者的不同而出现不同的力矩大小，因此具有良好的可重复性和较高的测试精度。利用电磁感应力矩与游丝力矩的平衡，改变原有的调零机构，通过指针和刻度盘就很容易读出游丝偏转角度。只需一次标定就能找出电机转速一偏转角度的关系和偏转角度-游丝力矩的关系。解决了现有技术很难精确测量游丝力矩的问题。
以下结合附图和实施例进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。
图1是本实用新型检测游丝力矩和线性度装置的测量头构造示意图。图2是图1中指针衬套与游丝组件的装配关系示意图。图3是图1中游丝夹具结构示意。图4是本实用新型标件的系统标定状态示意图。图5是本实用新型的结构原理示意图。图中1伺服电机，2机壳，3转动轴，4电磁感应部件，5刻度盘，6指针，7指针衬套， 8指针轴，9螺钉，10游丝支架，11定位螺钉，12游丝固定片夹头，13紧固螺钉，14游丝组件， 15细线，16重物G。
具体实施方式
在图1中，装配伺服电机1的机壳2有一个装配测量头的台阶孔端盖。用于显示偏转角度的转角指示器装配在上述台阶孔端盖的孔中。转角指示器由刻度盘5和指针6组成。转角指示器通过指针轴8与电磁感应部件4相连。指针6通过刻度盘5的中心孔固联于指针轴8，并反映被测游丝的偏转角度。在指针轴8上连接有一便于被测游丝装卸的指针衬套7。图2所示的指针衬套7 带有台阶轴孔，制有装配指针轴8的盲孔。游丝组件14套装在针衬套7上端的连接柱上。 游丝组件14和指针衬套7之间采用常规游丝连接方式。指针衬套7和指针轴8之间利用错位填补的方式连接，使得指针衬套7和指针轴8能牢牢连接在一起，这样做的另一个好处是方便游丝装卸。这样就可以通过指针衬套7连接游丝组件14和指针轴8，完成力矩的传递。指针轴8同轴连接自带编码器的电机主轴3。伺服电机驱动器的U、V、W输出端分别相连于伺服电机的U、v、w输入端。伺服电机驱动器的输入端连接启动控制键以及LED接口电路与变频电路(图中未示出)。连接电磁转换部件4中心转子上的伺服电机1，产生磁力矩并带动指针轴8，联动指针6发生偏转。平衡伺服电机1力矩的电磁感应部件4，由同轴装配于指针轴8的电磁感应片和磁铁转子组件组成。多圈电位器装在电磁转换部件4的中心转子上，并电连接机壳2操作面板上设置的开关、控制键和LED接口电路。电机主轴3 带动电磁感应部件4工作，调节多圈电位器，改变电机的转速，就能实现大范围偏转角度的测量。当伺服电机1增加速度时，电磁感应部件4产生磁力矩，并带动指针轴8上的指针6 发生偏转。参阅图3，如图3所示的游丝夹具由游丝支架10和游丝固定片夹头12组成，并固定在圆形刻度盘5上。指针6由游丝固定片夹头12固定在指针轴8的轴端。游丝固定片夹头12是一个薄片线卡。游丝固定片夹头12的滑槽内设置有定位的螺钉9。游丝夹具包括，一个直角游丝支架10，游丝固定片12通过定位螺钉11垂直固定在游丝支架10的一个直角边，并且可以做竖直方向的上下运动，可以针对游丝的装夹高度进行适当的调节。游丝固定片12上开有水平通槽，其上制有固定游丝薄片线卡的紧固孔，紧固螺钉13通过紧固孔可以将游丝组件固定在固定片12的水平通槽上，使游丝组件保持水平。参阅图4。系统标定由图4所示状态完成，通过重物G16、衬套7、指针6以及刻度盘5完成一次系统标定。重物G16通过缠绕在衬套7的细线15连接。游丝力矩大小可以通过下述计算公式获得。游丝力矩T = FXS = mgX S，式中m是重物G的质量，g是重力加速度=9. 8m/s2，s是力臂。参阅图5。整个系统装置包括，加载有测量转速的编码器的伺服电机系统、调节伺服电机速度频率的多圈电位器，连接电机主轴的游丝组件，台达A系列控制驱动器，将转换电机转速转换为磁力矩的电磁感应部件，五位LED数字显示模块组成的转速显示器，用于固定游丝的游丝夹具组成。启动系统后，调节频率控制键改变电机转速同时返回速度值，通过电机带动电磁转换部件，产生用于平衡游丝力矩的磁力矩，通过偏转指示器上显示的游丝偏转角度，对相关数据进行比较，即可得出游丝力矩性能参数。
权利要求1.一种准确检测游丝力矩和线性度的测量头，包括一个同轴连接电机主轴(3)的转角指示器和固联在转角指示器的游丝夹具，以及产生磁力矩的电磁转换部件和用于显示测量值的显示器，其特征在于，连接电磁转换部件中心转子上的伺服电机，加载有测量转速的编码器和调节转速的多圈电位器，在指针轴(8)的自由端连接有一便于被测游丝装卸的指针衬套(7)。
2.根据权利要求1所述的准确检测游丝力矩和线性度的测量头，其特征在于，所述的指针衬套(7)带有台阶轴孔，并制有装配指针轴(8)的盲孔，游丝组件(14)套装在指针衬套(7)上端的连接柱上。
3.根据权利要求1所述的准确检测游丝力矩和线性度的测量头，其特征在于，所述的伺服电机装在电磁转换部件⑷的中心转子上，并电连接机壳⑵操作面板上设置的开关、 控制键和LED接口电路。
4.根据权利要求1所述的准确检测游丝力矩和线性度的测量头，其特征在于，所述的游丝夹具具有一个直角游丝支架(10)，游丝固定片(1 通过定位螺钉(11)垂直固定在游丝支架(10)的一个直角边。
5.根据权利要求4所述的准确检测游丝力矩和线性度的测量头，其特征在于，所述的游丝固定片(1 上开有水平通槽，其上制有固定游丝薄片线卡的紧固孔，紧固螺钉(13)通过紧固孔可以将游丝组件固定在固定片(1 的水平通槽上，使游丝组件保持水平。
专利摘要本实用新型公开的一种准确检测游丝力矩和线性度的测量头，旨在提供一种操作简便、显示直观、重复性好，能实现大范围偏转角度测量，能准确反映游丝力矩线性关系的检测装置，用以解决各类转速仪表中因游丝性能差而导致产品报废的情况。它包括一个同轴连接电机主轴的转角指示器和固联在转角指示器的游丝夹具，以及产生磁力矩的电磁转换部件和用于显示测量值的显示器。连接电磁转换部件中心转子上的伺服电机，加载有测量转速的编码器和调节转速的多圈电位器，在指针轴的自由端连接有一便于被测游丝装卸的指针衬套。本实用新型利用力矩平衡原理把游丝的微小力矩转换为容易测量的物理量，通过显示仪表很易观察游丝力矩的线性度，测量出游丝力矩的大小。
文档编号G01L3/10GK201993191SQ201120032579
公开日2011年9月28日 申请日期2011年1月25日 优先权日2011年1月25日
发明者廖雄彬, 蒋兵 申请人:四川新川航空仪器有限责任公司