力检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种力检测装置。


背景技术：

2.由现有技术已知一种力输出装置，该力输出装置包括底座、传动机构、数字化拧紧工具和执行机构，数字化拧紧工具能经由传动机构将输入转矩传递到执行机构上，所述执行机构包括第一作用臂和第二作用臂，当数字化拧紧工具沿第一转动方向转动时，能实现第一作用臂和第二作用臂的相向运动，当数字化拧紧工具沿与第一转动方向相反的第二转动方向转动时，能实现第一作用臂和第二作用臂的背离运动。
3.根据该设计方案，力输出装置利用数字化拧紧工具将输入转矩经由传动机构传递到执行机构上，由此相比于利用手动扳手的转矩输入方式操作更方便并且同时可以实现更稳定和精确的输入转矩，以确保要被施加力的物体接收到稳定的作用力。另外，所述执行机构包括第一作用臂和第二作用臂，当数字化拧紧工具沿第一转动方向转动时，能实现第一作用臂和第二作用臂的相向运动，当数字化拧紧工具沿与第一转动方向相反的第二转动方向转动时，能实现第一作用臂和第二作用臂的背离运动。由此，仅借助一个位置固定的数字化拧紧工具就可选择性地实施对要被施加力的物体的压力操作和拉力操作。
4.然而，在使用过程中由于零件磨损或构件变形可能导致力输出装置的传动装置的传动比发生改变并且因而导致输出力改变。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型的任务在于，提供一种力检测装置，该力检测装置可以检测力输出装置的输出力是否处于有效阈值范围内并且因而提高力输出装置的运行可靠性。
6.本实用新型的任务通过一种力检测装置解决，所述力检测装置包括第一本体部件、第二本体部件和测力单元，第一本体部件与第二本体部件能相对于彼此沿力检测装置的纵向方向移动，所述测力单元固定在第一本体部件上并且测力单元的测头与第二本体部件连接，使得第一本体部件与第二本体部件之间的相对运动能够引起测头从壳体中伸出的长度的改变。通过根据本实用新型的力检测装置能够将由力输出装置输出的力或者其它作用于力检测装置的外界的拉力或压力转变为第一本体部件和第二本体部件的线性运动并且因而引起测力单元的测头的伸长或缩短，由此以简单和可靠的方式检测外界作用于力检测装置的力的稳定性。
7.根据本实用新型的一种扩展方案，所述第一本体部件具有第一轴，第二本体部件具有第二轴，所述第二轴构造成空心轴，第一轴部分地插入第二轴中，使得第一轴能够相对于第二轴沿力检测装置的纵向方向运动。通过该方式，能以简单的方式实现第一本体部件相对于第二本体部件的平稳的线性运动。当然也可设想第二轴插入第一轴中的设计方案，在该情况下第一轴构造为空心轴并且第一轴的内径大于第二轴的外径。
8.根据本实用新型的一种扩展方案，在第一轴和第二轴的套接区域中，在第一轴和
第二轴之间设置有滑动衬套。滑动衬套具有光滑的表面，由此能够降低第一轴和第二轴之间的摩擦力。
9.根据本实用新型的一种扩展方案，所述滑动衬套具有多个通孔，在每个通孔中安装有一个钢球，钢球突出于滑动衬套的内表面和外表面。通过滑动衬套构造为钢球衬套的方案可以进一步降低第一轴和第二轴之间的摩擦力。
10.根据本实用新型的一种扩展方案，所述测力单元的壳体借助于安装元件固定在第一本体部件的第一轴上，安装元件包括用于壳体的承载板以及用于卡紧第一轴的卡箍元件。由此，以简单和可靠的方式实现了测力单元在第一本体部件上的固定连接。
11.根据本实用新型的一种扩展方案，在第一轴上安装有密封环，该密封环在力检测装置的纵向方向上在安装元件和第二轴之间夹紧。通过密封环可以实现第二轴内部的密封性，并且因而保护滑动衬套免受外界粉尘污染。
12.根据本实用新型的一种扩展方案，在第二轴上设有径向相对置的两个纵向导槽，在第一轴上设有径向相对置的两个导向孔，能借助一个导向销贯穿所述两个纵向导槽和所述两个导向孔。由此，可避免第一轴相对于第二轴转动运动，但不影响第一轴相对于第二轴的纵向移动。
13.根据本实用新型的一种扩展方案，所述滑动衬套在力检测装置的纵向方向上位于导向销与密封环之间。由此，导向销和密封环可以同时用作滑动衬套在纵向方向上的两侧止挡。
14.根据本实用新型的一种扩展方案，所述安装元件借助于竖直延伸的锁定销与第一轴连接，因而确保安装元件相对于第一轴不可运动。
15.根据本实用新型的一种扩展方案，所述卡箍元件具有上部件和下部件。优选地上部件与承载板一体成型。下部件借助于螺纹连接件可拆卸地与上部件连接，在连接状态中，上部件与下部件共同限定一个用于夹紧第一轴的容纳部。
16.根据本实用新型的一种扩展方案，所述测头的自由端部借助于连杆和调节块与第二本体部件相连，其中，连杆的一端与测头的自由端部可分离地连接，并且连杆的另一端与固定在第二本体部件上的调节块可分离地连接。通过该实施方案，以简单和可靠的方式实现测头与第二本体部件的连接。
17.根据本实用新型的一种扩展方案，所述第一本体部件具有第一支撑元件，第二本体部件具有第二支撑元件，所述力检测装置能借助于第一支撑元件和第二支撑元件固定安装在一个支撑设备上。所述支撑设备例如可以是用于在借助于一个力输出装置安装电动汽车的半轴期间支撑半轴的支撑设备。由此，本实用新型的力检测装置可以有利地应用在用于电动汽车的半轴安装的力输出装置上。
18.根据本实用新型的一种扩展方案，所述支撑设备包括底板和两个滑动支撑机构，所述滑动支撑机构能借助于导轨机构在底板上沿力检测装置的纵向方向移动，第一支撑元件和第二支撑元件能分别安放在一个滑动支撑机构上。有利地，各所述滑动支撑机构分别包括一个弧形支座以用于支承本体部件的支撑元件，相配合的支撑元件和弧形支座具有形状互补的表面结构。进一步有利地，所述滑动支撑机构具有用于与力输出装置的执行机构的作用臂相接合的接合部。
附图说明
19.下面参考附图借助于实施例详细地阐述本实用新型。在本实用新型中，相同构件或功能相同的构件具有相同的附图标记。为了简明起见，在附图中仅对部分构件标注了附图标记。
20.图1和图2以不同的视角示出了根据本实用新型的力检测装置的立体图；
21.图3示出了根据本实用新型的力检测装置的剖视图；
22.图4示出了根据本实用新型的力检测装置的分解图；
23.图5示出了根据本实用新型的力检测装置的安装元件与第一本体部件的连接结构的示意图；
24.图6以仰视图示出了根据图5的连接结构；
25.图7示意性示出了一种力输出装置；并且
26.图8示意性示出了用于根据本实用新型的力检测装置的支撑设备。
具体实施方式
27.下面参照具体实施例，对本实用新型的构思进一步详细说明。在此要指出的是，这里列举的实施例仅仅用于清楚地阐述本实用新型的构思，而不应理解成对本实用新型的限制。另外，在本技术中出现的表示相对位置关系的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“侧”和“竖直”等均是针对力检测装置的安装状态而言的。
28.图1和图2以不同的视角示出了根据本实用新型的力检测装置的立体图，图3示出了根据本实用新型的力检测装置的剖视图，并且图4示出了根据本实用新型的力检测装置的分解图。
29.为了更清楚地阐述本实用新型的力检测装置的结构，在图1中画出一个坐标系，其中，x轴代表力检测装置的横向方向，y轴代表力检测装置的纵向方向，z轴代表竖直方向。
30.力检测装置包括第一本体部件1、第二本体部件2和测力单元3。第一本体部件1与第二本体部件2能相对于彼此沿力检测装置1的纵向方向y运动。测力单元3具有壳体4和从壳体4中伸出的测头5。测力单元3可以测量从外部施加在测头5上的拉力和/或压力。在本实施利中，测力单元3的壳体4固定在第一本体部件1上，而测力单元3的测头5 与第二本体部件2相连，由此，在第一本体部件1与第二本体部件2之间的相对运动能够引起测头5从壳体4中伸出的长度的改变。测力单元3 与测头5的伸出长度相关地显示出施加在测头5上的拉力和/或压力。
31.测力单元3可以是推拉测力计。这样的推拉测力计例如由美国 mark-10公司的series5系列高级型数字测力计或者series7系列专业型数字测力计已知。测力单元3具有显示屏30，通过显示屏30可以显示从外部对测头5施加的拉力和/或压力。
32.第一本体部件1具有第一轴6和第一支撑元件7，第一支撑元件7 与第一轴6连接，优选地，第一支撑元件7与第一轴6构造成一体式的。第二本体部件2具有第二轴8和第二支撑元件9，第二支撑元件9与第二轴8连接，优选地，第二支撑元件9与第二轴8构造成一体式的。在本实施例中，各支撑元件7、9作为端部元件设置在相应的轴的端部。当然也可设想支撑元件7、9位于相应轴的中间位置。力检测装置可借助于第一支撑元件7和第二支撑元件9固定安装在支撑设备上、例如用于在汽车半轴的安装过程中支撑半轴的支撑设备上以测定
用于安装半轴的力输出装置的输出力。在该情况下，第一支撑元件7和第二支撑元件9分别具有与支撑设备的相应支撑部段形锁合的结构，以便锁定各第一和第二支撑元件7、9相对于支撑设备沿纵向方向y的运动。
33.在本实施例中，第二轴8构造成空心轴，第二轴8的内径大于第一轴6的外径。在力检测装置的装配状态中，第一轴6插入第二轴8中，使得第一轴6能够相对于第二轴8沿力检测装置的纵向方向运动。当然也可设想第二轴8插入第一轴6中的设计方案，在该情况下第一轴构造为空心轴并且第一轴的内径大于第二轴的外径。有利地，在第一轴6和第二轴8的套接区域中，在第一轴和第二轴之间设有一个滑动衬套10，滑动衬套10具有光滑的表面，由此能够降低第一轴6和第二轴8之间的摩擦力。特别有利的是，滑动衬套10构造为钢球衬套(参见图4)。具体地，所述滑动衬套10具有多个通孔，在每个通孔中安装有一个钢球，钢球突出于滑动衬套10的内表面和外表面，从而第一轴6和第二轴8均直接与钢球接触，而不与滑动衬套10的钢球保持架接触。通过该方案可以进一步降低第一轴和第二轴之间的摩擦力。
34.测力单元3借助于安装元件11固定在第一本体部件1的第一轴6上。图5示出了安装元件11与第一本体部件1的连接结构的示意图，为了清楚起见，在图5中隐藏了第二本体部件2以及测力单元3。另外，图6 以仰视图示出了根据图5的连接结构。
35.安装元件11具有用于支撑测力单元3的承载板31，承载板31具有安装面12，测力单元3的壳体4安装在安装元件11的安装面12上。在安装元件11的背离安装面12的一侧设有卡箍元件13(在此设有两个卡箍元件)，卡箍元件13具有用于允许第一轴穿过的容纳部14(见图4) 并且能借助于螺纹连接件15将第一轴6卡紧。在本实施例中，每个卡箍元件13具有上部件16和下部件17(参见图5)。上部件16优选与承载板31一体成型，下部件17借助于螺纹连接件15(参见图6)可拆卸地与上部件16连接。在连接状态中，对应的上部件16与下部件17共同限定一个用于夹紧第一轴6的容纳空间、即容纳部14。
36.安装元件11附加地借助于(优选竖直延伸的)锁定销18(参见图4) 与第一本体部件1(或者说第一轴6)连接，由此防止安装元件11相对于第一本体部件1围绕第一本体部件的纵向轴线l转动以及防止安装元件11相对于第一本体部件1沿着第一本体部件的纵向方向y(或者说纵向轴线l)移动，并且因而确保在装配状态中安装元件11相对于第一轴6不可运动。为此，在安装元件11的承载板31上以及在第一轴6上均具有用于插入锁定销18的锁定孔。在此，第一轴6具有第一锁定孔51，承载板31具有第二锁定孔52。
37.测头5的自由端部借助于连杆19和调节块20与第二本体部件2、优选第二本体部件的第二轴8相连。连杆19的一端与测头5的自由端部可分离地连接，并且连杆19的另一端与固定在第二本体部件2上的调节块 20可分离地连接。为此，连杆19的一端具有用于容纳测头5自由端部的凹部22，连杆19的另一端具有扩宽部23。在凹部22中设有内螺纹以用于与测头5的自由端部上的外螺纹配合作用，从而实现连杆19与测头5 的牢固连接。调节块20在朝向连杆19的一侧上具有用于容纳连杆19扩宽部23的锁定凹部24，以便将调节块20与连杆19在横向方向x上和在纵向方向y上形锁合地连接。调节块20借助于调节销21与第二本体部件2、优选第二本体部件的第二轴8固定连接。有利地，调节块20可具有多个竖直通孔25，通过将调节销21插入不同的竖直通孔25中可以改变调节块21相对于测力单元3的距离并且因而改变连杆19对测头5 施加的预紧力。
38.为了第二轴8内部的密封性，可在第一轴6上套装一个密封环28。在力检测装置的
装配状态中，密封环28沿着纵向方向y在安装元件11 和第二轴8之间夹紧，即，密封环28在一侧贴靠在安装元件11的承载板31的端侧上并且在另一侧贴靠在第二轴8的朝向安装元件11的端侧上(参见图3)。
39.有利地，在第二轴8上设有两个径向相对置的纵向导槽26，在第一轴6上设有两个径向相对置的导向孔27，可借助一个导向销32(参见图 5)贯穿所述的两个纵向导槽26和两个导向孔27，由此可避免第一轴6 相对于第二轴8转动运动，但不影响第一轴6相对于第二轴8的纵向移动。特别有利的是，所述滑动衬套10在纵向方向y上位于导向销32与密封环28之间，由此导向销32和密封环28可以同时用作滑动衬套10 在纵向方向y上的两侧止挡。
40.根据本实用新型的力检测装置的组装过程例如可通过如下方式进行：
41.首先，将安装元件11套装在第一轴6上。具体地，借助卡箍元件13 将安装元件11安装在第一轴6上并且将锁定销18穿过设置在安装元件 11的承载板31上的第二锁定孔52和设置在第一轴6上的第一锁定孔51，以便锁定安装元件11相对于第一轴6的定向。
42.随后，将测力单元3安装在安装元件11上，例如其方式为：借助于螺纹连接件将测力单元3与安装元件11的承载板31固定连接。当然也可先将测力单元3安装在安装元件11上然后将安装元件11与测力单元3 一起套装在第一轴6上。
43.接着，将第二轴8套装到第一轴6上。为了降低在第一轴6和第二轴8之间的摩擦力，可以在第一轴6和第二轴8之间设置一个滑动衬套 10。另外，为了保护滑动衬套10免受外界粉尘污染，可以在第二轴8的朝向安装元件11的端侧设置一个密封环28。
44.最后，将测力单元3与第二轴8连接。具体地，将连杆19的一端拧接到测头5的自由端部的外螺纹上并且将连杆19的另一端卡接到固定在第二轴8上的调节块20的锁定凹部24中。
45.根据本实用新型的力检测装置可以特别有利地安装在一种现有技术已知的用于电动汽车的半轴的安装和测试设备上，以检测由用于安装半轴的力输出装置输出的力的稳定性。在图7中示意性示出了一种用于安装半轴的力输出装置。
46.如图7可见，该力输出装置33包括执行机构34，该执行机构34 具有第一作用臂35和第二作用臂36。借助力输出装置33能够实现在两侧同时对一个物体施加压力或拉力或者实现两个物体的相向运动和背离运动。
47.图8示出了用于根据现有技术的用于电动汽车的半轴的安装和测试设备，根据本实用新型的力检测装置可以安装在该安装和测试设备上并且因而所述安装和测试设备用作力检测装置的支撑设备37。在图 8中，支撑设备37以虚线示出，而力检测装置29以实线示出。
48.由图8可见，支撑设备37主要包括：底板38和两个滑动支撑机构39。在力检测装置安装在支撑设备37上时，力检测装置的第一支撑元件7和第二支撑元件9分别安放在一个滑动支撑机构上。
49.滑动支撑机构39能借助于导轨机构在底板38上沿纵向方向y移动。滑动支撑机构39具有弧形支座40以用于支承力检测装置的一个支撑元件7、9。弧形支座40具有与支撑元件相互补的弧形表面结构，使得力检测装置沿纵向方向y不可移动地支撑在支架机构上。
50.另外，各滑动支撑机构39分别具有一个用于与执行机构34的一个作用臂35、36相接合的接合部、例如凹部，由此执行机构的作用臂能够带动滑动支撑机构连同支承在其上
的力检测装置的相应本体部件 1、2一起在底板38上沿着纵向方向y运动并且因而实现力检测装置对力输出装置33的输出力的测试。
51.利用根据本实用新型的力检测装置来检测力输出装置33的输出力的操作过程例如可通过如下方式进行：
52.将力检测装置安装在支撑设备37上。具体地，例如可将力检测装置的第一支撑元件7和第二支撑元件9分别安装在支撑设备37的滑动支撑机构39的一个弧形支座40上，使得相应的支撑元件与弧形支座 40的表面结构配合作用，以将力检测装置相对于弧形支座40沿纵向方向y的运动锁定。
53.将力输出装置33调节到工作位置。在力输出装置的工作位置中，力输出装置的作用臂35、36能够分别与支撑设备37的相应的滑动支撑机构39的接合部作用连接。
54.力输出装置33施加一个第一输入转矩，该输入转矩使第一作用臂和第二作用臂相向运动一个预定行程。在此，第一作用臂和第二作用臂分别带动支承在滑动支撑机构39上的一个本体部件1、2运动一个行程。本体部件的运动通过连杆19转变为对测力单元3的测头5施加的压力，并且测力单元3将测得的压力显示出。通过分析测得的压力可以判断力输出装置的输出压力是否处于有效阈值。
55.附加于此或者取而代之，力输出装置33施加一个第二输入转矩，该第二输入转矩与第一输入转矩具有相反的方向，并且该第二输入转矩使第一作用臂35和第二作用臂36背离运动一个行程。本体部件的运动通过连杆19转变为对测力单元3的测头5施加的拉力，并且测力单元3将测得的拉力显示出。通过分析测得的拉力可以判断力输出装置33的输出拉力是否处于有效阈值。在电动汽车的半轴的安装和测试的应用中，利用本实用新型的力检测装置来检测力输出装置的输出拉力相比于输出压力具有更重要的意义，因为有效的输出拉力是检验电动汽车的半轴是否安装合格的关键。
56.上述实施例示出或描述了本实用新型的可能的实施方案，但本实用新型不局限于上述的实施方案。在此要注意的是，各单个实施方案相互间的各种不同组合也是可行的。另外，在本实施例中力输出装置33和支撑设备37只是示例性地示出了本实用新型的力检测装置的可能的应用对象和应用环境，本实用新型的力检测装置当然也可用于对其它类型的力输出装置进行测试。
57.最后要指出的是，为了使本实用新型的力检测装置的结构易于理解，在附图中力检测装置部分不按比例地和/或放大地和/或缩小地示出。
58.附图标记列表
[0059]1ꢀꢀꢀꢀꢀ
第一本体部件
[0060]2ꢀꢀꢀꢀꢀ
第二本体部件
[0061]3ꢀꢀꢀꢀꢀ
测力单元
[0062]4ꢀꢀꢀꢀꢀ
壳体
[0063]5ꢀꢀꢀꢀꢀ
测头
[0064]6ꢀꢀꢀꢀꢀ
第一轴
[0065]7ꢀꢀꢀꢀꢀ
第一支撑元件
[0066]8ꢀꢀꢀꢀꢀ
第二轴
[0067]9ꢀꢀꢀꢀꢀ
第二支撑元件
[0068]
10
ꢀꢀꢀꢀ
滑动衬套
[0069]
11
ꢀꢀꢀꢀ
安装元件
[0070]
12
ꢀꢀꢀꢀ
安装面
[0071]
13
ꢀꢀꢀꢀ
卡箍元件
[0072]
14
ꢀꢀꢀꢀ
容纳部
[0073]
15
ꢀꢀꢀꢀ
螺纹连接件
[0074]
16
ꢀꢀꢀꢀ
上部件
[0075]
17
ꢀꢀꢀꢀ
下部件
[0076]
18
ꢀꢀꢀꢀ
锁定销
[0077]
19
ꢀꢀꢀꢀ
连杆
[0078]
20
ꢀꢀꢀꢀ
调节块
[0079]
21
ꢀꢀꢀꢀ
调节销
[0080]
22
ꢀꢀꢀꢀ
凹部
[0081]
23
ꢀꢀꢀꢀ
扩宽部
[0082]
24
ꢀꢀꢀꢀ
锁定凹部
[0083]
25
ꢀꢀꢀꢀ
竖直通孔
[0084]
26
ꢀꢀꢀꢀ
纵向导槽
[0085]
27
ꢀꢀꢀꢀ
导向孔
[0086]
28
ꢀꢀꢀꢀ
密封环
[0087]
29
ꢀꢀꢀꢀ
力检测装置
[0088]
30
ꢀꢀꢀꢀ
显示屏
[0089]
31
ꢀꢀꢀꢀ
承载板
[0090]
32
ꢀꢀꢀꢀ
导向销
[0091]
33
ꢀꢀꢀꢀ
力输出装置
[0092]
34
ꢀꢀꢀꢀ
执行机构
[0093]
35
ꢀꢀꢀꢀ
第一作用臂
[0094]
36
ꢀꢀꢀꢀ
第二作用臂
[0095]
37
ꢀꢀꢀꢀ
支撑设备
[0096]
38
ꢀꢀꢀꢀ
底板
[0097]
39
ꢀꢀꢀꢀ
滑动支撑机构
[0098]
40
ꢀꢀꢀꢀ
弧形支座
[0099]
x
ꢀꢀꢀꢀꢀ
力检测装置的横向方向
[0100]yꢀꢀꢀꢀ
力检测装置的纵向方向
[0101]zꢀꢀꢀꢀ
竖直方向
[0102]
l
ꢀꢀꢀꢀ
第一本体部件的纵向轴线。