一种180度力换向机构的制作方法

本实用新型属于传感器标校设备领域，具体涉及一种180度力换向机构。

背景技术：

多维力传感器是目前主流的智能传感设备，主要应用于机械臂、安全运输、医疗设备等对力觉感知有需求的相关领域。多维力传感器的精准度是影响各个行业实际生产效果的重要因素之一。所以，多维力传感器的标校工作至关重要，用于确定传感器的精度和准度。通过传感器标校工作可以精准地将传感器采集到的力值通过一定的转换关系输出成数字信号提供给客户使用。

传感器的标校设备是传感器标校工作的核心设备。其中，在传感器载荷施加上有着一定的要求。传统的操作是将传感器放置于市面上已经普及的万能拉伸试验机上，对传感器进行单方向的载荷施加。但是如果需要多方向的载荷施加时，则无法满足要求。因此需要一套传感器的标校设备可以实现空间坐标系内的同时加载，即满足三个力和三个力矩的任意组合下的加载。而常用的高精度加载质量块为砝码，根据重力的原理将载荷施加到传感器上，但是一个维度上有正负两种方向，而砝码的直接加载仅能满足一个方向上的测量。故该传感器的标校设备需要一个180度力换向装置，从而将砝码的重力转换为对传感器在同一个方向上的拉力，因此可以通过加载砝码的形式将传感器在与重力方向平行且相反的方向进行施加载荷。

市场上如果针对单分量传感器，是可以直接采用万能拉伸试验机进行标校的，或者是力标准机。但是仅限于重力方向上的一个维度，无法满足空间坐标系下多个方向的加载。而多维加载标校设备主要就是依靠具备高精度的砝码来实现多个方向载荷的施加。故其上的装置需要一个180度力换向机构来实现在该方向的载荷施加，即将砝码的重力转换为与重力方向平行且相反的拉力来进行载荷施加。

目前市场上的换向机构暂时没有找到可以用于180度换向的，现有的换向机构都是针对重型工业等场合使用，结构复杂，需要使用电机、齿轮进行传动，但是对于传感器标校场合并不适用。其空间占用大、成本高，而且电控设备一旦出现故障都会对标校过程产生影响，因此并不适用标校场合。

技术实现要素：

为解决上述背景技术中所提到的问题，本实用新型提供一种180度力换向机构，包括换向杠杆、刀口、刀口支撑座、底座，所述底座安装固定在标校架上，所述刀口固定在所述换向杠杆上且安装在所述刀口支撑座上，所述刀口支撑座安装在所述底座上。

较佳的，还包括内六角螺钉、通孔，所述换向杠杆呈圆柱状，两端同一方向向内凹形成缺口；所述刀口呈圆柱状，两端扇形凸起剖面呈t形，所述刀口支撑座有两个，所述刀口支撑座底部呈矩形，上方具有m形凸起，两端分别开设了所述通孔，4颗所述内六角螺钉通过4个所述通孔将所述刀口支撑座固定在所述底座上，所述刀口两端扇形凸起与所述刀口支撑座上m形凸起凹陷处切合。

较佳的，还包括长孔，所述长孔有四个，对称分布在所述底座端点处，所述长孔用于安装固定和位置调整。

较佳的，还包括连接孔、圆柱状凹槽，所述连接孔位于所述换向杠杆两端缺口处，所述圆柱状凹槽位于所述换向杠杆缺口朝向相反方向中心处，所述换向杠杆通过所述圆柱状凹槽与所述刀口进行过盈配合进行紧固。

较佳的，还包括连接件，所述连接件上有定位销，该定位销与所述换向杠杆上所述连接孔配合，使所述换向杠杆与所述连接件连接。

本实用新型的有益效果主要体现在：

1.本实用新型在底座设置有长孔，便于调节距离。在底座与标校架安装的过程中，可能因为结构干涉或设备影响需要挪动一定的尺寸。传统的螺钉与螺钉孔直接紧固的形式无法实现短距离的调整。因此采用长孔的形式进行安装，在保证安装紧固的同时，也实现了整个装置在一个方向上的可调节度。

2.本实用新型采用线接触模式，在保证结构强度的同时，也使杠杆机构所受摩擦力做到尽可能小，从而实现载荷换向效率的最大化。杠杆换向最大的问题就在于换向过程中，刀口与刀口支撑座之间的摩擦力会损耗掉一部分载荷。即：

砝码质量=摩擦力+施加在传感器上的质量

因此，需要将会产生损耗的部分尽可能降低。而传统的两个表面之间采用滚动摩擦或滑动摩擦的形式都存在一定的问题，对结构的损耗降低起到的效果不大。本例中采用刀口和刀口支撑座的形式来进行设计，以线-线为主要设计原则，让刀口与刀口支撑座之间的接触面积最小化。而线-线接触的形式相对点-点接触上较少的增加了接触区域，但是并没有存在更大的接触面，所以可以保证接触线上的强度符合材料的强度极限，也能够最大限度的做到降低损耗。

3.本实用新型结构装配简单，整体紧凑，占用空间小。

4.本实用新型换向杠杆、刀口和刀口支撑座采用高强度合金钢进行加工制作，可以确保机构的使用强度。

5.本实用新型换向杠杆两端设置有连接孔，便于不同的连接件进行匹配安装，使用于多种传感器的连接装置，满足不同的标校需求，也可以在其他类似场合使用，可应用范围广。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型三维视图；

图2为本实用新型结构示意图；

图3为本实用新型应用视图。

图中：1、换向杠杆；2、刀口；3、刀口支撑座；4、底座；5、内六角螺钉；6、连接件；7、长孔；8、连接孔；9、圆柱状凹槽；10、通孔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

实施例1

请参阅图1和图2，本实用新型提供以下技术方案：一种180度力换向机构，包括换向杠杆1、刀口2、刀口支撑座3、底座4，本实用新型结构装配简单，组装方便，整体紧凑，占用空间小。本实用新型由所述换向杠杆1、所述刀口2、所述刀口支撑座3和所述底座4组成。所述底座4安装固定在标校架上，所述刀口2固定在所述换向杠杆1上且安装在所述刀口支撑座3上，所述刀口支撑座3安装在所述底座4上。所述换向杠杆1、所述刀口2和所述刀口支撑座3采用高强度合金钢进行加工制作，可以确保机构的使用强度。

本实用新型，还包括内六角螺钉5、通孔10，所述换向杠杆1呈圆柱状，两端同一方向向内凹形成缺口；所述刀口2呈圆柱状，两端扇形凸起剖面呈t形，所述刀口支撑座3有两个，所述刀口支撑座3底部呈矩形，上方具有m形凸起，两端分别开设了所述通孔10，4颗所述内六角螺钉5插入4个所述通孔10将所述刀口支撑座3固定在所述底座4上，所述刀口2两端扇形凸起与所述刀口支撑座3上m形凸起凹陷处切合。所述内六角螺钉5与所述刀口支撑座3之间可以添加弹垫、平垫片来保证内六角螺钉与刀口支撑座之前能够紧密连接。

本实用新型，还包括长孔7，所述长孔7有四个，对称分布在所述底座4端点处，所述长孔7用于安装固定和位置调整。将所述底座4与标校架安装的过程中，可能因为尺寸干涉或设备影响需要挪动一定的尺寸。传统的螺钉与螺钉孔直接紧固的形式可能无法满足要求。因此本实用新型采用四个长孔的形式进行安装，预留足够的可调空间，从而便于实际操作使用。

本实用新型，还包括连接孔8、圆柱状凹槽9，所述连接孔8直径为20mm，所述连接孔8位于所述换向杠杆1两端缺口处，所述圆柱状凹槽9位于所述换向杠杆1缺口朝向相反方向中心处，所述换向杠杆1通过所述圆柱状凹槽9与所述刀口2进行过盈配合进行紧固，确保如图所示确定两者的安装形式，不再拆卸。

本实用新型采用线接触模式，让杠杆机构受到的摩擦力最小，强度也能过保证。从而实现载荷换向效率的最大化。杠杆换向最大的问题就在于换向过程中，杠杆轴（本例中为刀口）与轴座（本例中为刀口支撑座）之间的摩擦力会损耗掉一部分载荷。即：

砝码质量=摩擦力+施加在传感器上的质量

因此，需要将会产生损耗的部分尽可能降低。而传统的两个表面之间采用滚动摩擦或滑动摩擦的形式都存在一定的问题，对结构的损耗降低起到的效果不大。本例中采用刀口2和刀口支撑座3的形式来进行设计，以线-线为主要设计原则，让刀口2与刀口支撑座3之间的接触面积最小化。点-点接触过程中产生的压强极大，对结构强度在尖点处的要求极高，一旦需换向的载荷值增大，很可能造成接触点的破坏，从而整套装置失效。而线-线接触的形式相对点-点接触上增加了接触区域，但是并没有存在更大的接触面，所以可以保证接触线上的强度符合材料的强度极限，也可以最大限度的做大降低损耗。

实施例2

请参阅图1至图3，本实用新型提供以下技术方案：一种180度力换向机构，包括换向杠杆1、刀口2、刀口支撑座3、底座4，本实用新型结构装配简单，组装方便，整体紧凑，占用空间小。本实用新型由所述换向杠杆1、所述刀口2、所述刀口支撑座3和所述底座4组成。所述底座4安装固定在标校架上，所述刀口2固定在所述换向杠杆1上且安装在所述刀口支撑座3上，所述刀口支撑座3安装在所述底座4上。所述换向杠杆1、所述刀口2和所述刀口支撑座3采用高强度合金钢进行加工制作，可以确保机构的使用强度。

本实用新型，还包括内六角螺钉5、通孔10，所述换向杠杆1呈圆柱状，两端同一方向向内凹形成缺口；所述刀口2呈圆柱状，两端扇形凸起剖面呈t形，所述刀口支撑座3有两个，所述刀口支撑座3底部呈矩形，上方具有m形凸起，两端分别开设了所述通孔10，4颗所述内六角螺钉5插入4个所述通孔10将所述刀口支撑座3固定在所述底座4上，所述刀口2两端扇形凸起与所述刀口支撑座3上m形凸起凹陷处切合。

本实用新型，还包括长孔7，所述长孔7有四个，对称分布在所述底座4端点处，所述长孔7用于定位。将所述底座4与标校架进行安装的过程中，可能因为尺寸干涉或设备影响上需要挪动一定的尺寸。传统的螺钉与螺钉孔直接紧固的形式可能无法满足要求。因此本实用新型采用四个长孔的形式进行安装，预留足够的可调空间，从而便于实际操作使用，不仅保证了安装紧固的目的，而且实现了整个装置在一个方向上的可调节度。

本实用新型，还包括连接孔8、圆柱状凹槽9，所述连接孔8直径为20mm，所述连接孔8位于所述换向杠杆1两端缺口处，所述圆柱状凹槽9位于所述换向杠杆1缺口朝向相反方向中心处，所述换向杠杆1通过所述圆柱状凹槽9与所述刀口2进行过盈配合进行紧固，确保如图所示确定两者的安装形式，不再拆卸。

本实用新型，还包括连接件6，所述连接件6上有定位销，该定位销与所述换向杠杆1上所述连接孔8配合，使所述换向杠杆1与所述连接件6连接。将所述刀口2与所述换向杠杆1的整体件放入与之匹配的所述刀口支撑座3上即可完成安装。所述换向杠杆1两侧配有所述连接孔8，用于悬挂所述连接件6，将所述连接件6的一端与传感器进行连接，另一端与砝码进行连接，有效的将砝码的载荷传转换为与重力相反的方向上并施加在多维力传感器上。同时所述连接孔8便于不同的连接件进行匹配安装，使用于多种传感器的连接装置，满足不同的标校需求。也可以在其他类似场合使用，可应用范围广。

本实用新型采用线接触模式，让杠杆机构受到的摩擦力最小，强度也能过保证。从而实现载荷换向效率的最大化。杠杆换向最大的问题就在于换向过程中，杠杆轴（本例中为刀口）与轴座（本例中为刀口支撑座）之间的摩擦力会损耗掉一部分载荷。即：

砝码质量=摩擦力+施加在传感器上的质量

因此，需要将会产生损耗的部分尽可能降低。而传统的两个表面之间采用滚动摩擦或滑动摩擦的形式都存在一定的问题，对结构的损耗降低起到的效果不大。本实施例中采用刀口2和刀口支撑座3的形式来进行设计，以线-线为主要设计原则，让刀口2与刀口支撑座3之间的接触面积最小化。点-点接触过程中产生的压强极大，对结构强度在尖点处的要求极高，一旦需换向的载荷值增大，很可能造成接触点的破坏，从而整套装置失效。而线-线接触的形式相对点-点接触上增加了接触区域，但是并没有存在更大的接触面，所以可以保证接触线上的强度符合材料的强度极限，也可以最大限度的做大降低损耗。

本实用新型在标校开始后，将整套装置安装在标校架上固定，不在移动和松动。将所述连接件6与所述换向杠杆1的所述连接孔8进行配合安装，确保所述连接件6上的定位销可以插入所述换向杠杆1的所述连接孔8即可。所述连接件6分两种，一种是与传感器的工装进行连接，一种是与砝码的工装进行连接。整体安装完毕后，可以在砝码悬挂的一端适当加一定的重量作为配重，确保杠杆可以启动，连接件6均处于张紧状态。这样可以保证力的传递是有效的，不会因为连接件的松软，导致无法传递载荷。

实际操作过程中，仅需要每次往一端添加砝码，就可以将砝码的载荷通过杠杆传递到传感器上。而换向杠杆1因为连接件6始终处于张紧状态，且连接件6不能选用具有高弹性的金属材料，也不会发生类似跷跷板的运动，整体保持稳定状态，能够更大效率的传递载荷。

实施例3

请参阅图1至图3，本实用新型提供以下技术方案：一种180度力换向机构，包括换向杠杆1、刀口2、刀口支撑座3、底座4，本实用新型结构装配简单，组装方便，整体紧凑，占用空间小。本实用新型由所述换向杠杆1、所述刀口2、所述刀口支撑座3和所述底座4组成。所述底座4安装固定在标校架上，所述刀口2固定在所述换向杠杆1上且安装在所述刀口支撑座3上，所述刀口支撑座3安装在所述底座4上。所述换向杠杆1、所述刀口2和所述刀口支撑座3采用高强度合金钢进行加工制作，可以确保机构的使用强度。

本实用新型，还包括内六角螺钉5、通孔10，所述换向杠杆1呈圆柱状，两端同一方向向内凹形成缺口；所述刀口2呈圆柱状，两端扇形凸起剖面呈t形，所述刀口支撑座3有两个，所述刀口支撑座3底部呈矩形，上方具有m形凸起，两端分别开设了所述通孔10，4颗所述内六角螺钉5插入4个所述通孔10将所述刀口支撑座3固定在所述底座4上，所述刀口2两端扇形凸起与所述刀口支撑座3上m形凸起凹陷处切合。所述内六角螺钉5与所述刀口支撑座3之间可以添加弹垫、平垫片来保证内六角螺钉与刀口支撑座之前能够紧密连接。

本实用新型，还包括长孔7，所述长孔7有四个，对称分布在所述底座4端点处，所述长孔7用于定位。将所述底座4与标校架进行安装的过程中，可能因为尺寸干涉或设备影响上需要挪动一定的尺寸。传统的螺钉与螺钉孔直接紧固的形式可能无法满足要求。因此本实用新型采用四个长孔的形式进行安装，预留足够的可调空间，从而便于实际操作使用，不仅保证了安装紧固的目的，而且实现了整个装置在一个方向上的可调节度。

本实用新型，还包括连接孔8、圆柱状凹槽9，所述连接孔8直径为20mm，所述连接孔8位于所述换向杠杆1两端缺口处，所述圆柱状凹槽9位于所述换向杠杆1缺口朝向相反方向中心处，所述换向杠杆1通过所述圆柱状凹槽9与所述刀口2进行过盈配合进行紧固，确保如图所示确定两者的安装形式，不再拆卸。

本实用新型，还包括连接件6，所述连接件6上有定位销，该定位销与所述换向杠杆1上所述连接孔8配合，使所述换向杠杆1与所述连接件6连接。将所述刀口2与所述换向杠杆1的整体件放入与之匹配的所述刀口支撑座3上即可完成安装。所述换向杠杆1两侧配有所述连接孔8，用于悬挂所述连接件6，将所述连接件6的一端与传感器进行连接，另一端与砝码进行连接，有效的将砝码的载荷传转换为与重力相反的方向上并施加在多维力传感器上。同时所述连接孔8便于不同的连接件进行匹配安装，使用于多种传感器的连接装置，满足不同的标校需求。也可以在其他类似场合使用，可应用范围广。

本实用新型采用线接触模式，让杠杆机构受到的摩擦力最小，强度也能过保证。从而实现载荷换向效率的最大化。杠杆换向最大的问题就在于换向过程中，杠杆轴（本例中为刀口）与轴座（本例中为刀口支撑座）之间的摩擦力会损耗掉一部分载荷。即：

砝码质量=摩擦力+施加在传感器上的质量

因此，需要将会产生损耗的部分尽可能降低。而传统的两个表面之间采用滚动摩擦或滑动摩擦的形式都存在一定的问题，对结构的损耗降低起到的效果不大。本实施例中采用刀口2和刀口支撑座3的形式来进行设计，以线-线为主要设计原则，让刀口2与刀口支撑座3之间的接触面积最小化。点-点接触过程中产生的压强极大，对结构强度在尖点处的要求极高，一旦需换向的载荷值增大，很可能造成接触点的破坏，从而整套装置失效。而线-线接触的形式相对点-点接触上增加了接触区域，但是并没有存在更大的接触面，所以可以保证接触线上的强度符合材料的强度极限，也可以最大限度的做大降低损耗。

本实用新型在标校开始后，将整套装置安装在标校架上固定，不在移动和松动。将所述连接件6与所述换向杠杆1的所述连接孔8进行配合安装，确保所述连接件6上的定位销可以插入所述换向杠杆1的所述连接孔8即可。所述连接件6分两种，一种是与传感器的工装进行连接，一种是与砝码的工装进行连接。整体安装完毕后，可以在砝码悬挂的一端适当加一定的重量作为配重，确保杠杆可以启动，连接件6均处于张紧状态。这样可以保证力的传递是有效的，不会因为连接件的松软，导致无法传递载荷。

实际操作过程中，仅需要每次往一端添加砝码，就可以将砝码的载荷通过杠杆传递到传感器上。而换向杠杆1因为连接件6始终处于张紧状态，且连接件6不能选用具有高弹性的金属材料，也不会发生类似跷跷板的运动，整体保持稳定状态，能够更大效率的传递载荷。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。