高精度應變式扭矩傳感器的製作方法

2023-09-17 15:52:35 4

專利名稱：高精度應變式扭矩傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測量靜止軸或旋轉軸受扭轉時產生的應力和轉角等性能的高精度應變式扭矩傳感器，它適用於各種機械設備的輸出軸扭矩的測量。
目前，對於各種機械設備的輸出軸扭矩的測量，常採用扭矩傳感器。一般的扭矩傳感器包括彈性旋轉軸和集流器等部分。當旋轉軸受到扭矩作用時，貼在旋轉軸上的應變計產生變形，電橋失去平衡，有微弱電壓信號輸出，經過集流器將輸出信號從旋轉軸轉換到固定的測量儀器或應變儀上。現有集流器分為接觸式和非接觸式兩類。非接觸式集流器主要有感應集流器和頻率式集流器。接觸式集流器主要有拉線式、炭刷式、水銀槽式等幾種，因其結構較簡單，故目前應用較多。但是，接觸式集流器最大的問題是其固定部分和旋轉部分之間存在的接觸電阻，該接觸電阻不是恆定的，而是隨著溫度、接觸壓力等的變化，在較大的範圍內變化。因此，接觸電阻變化的信號勢必和測量信號混在一起，給測量帶來很大的誤差，影響測量精度。
本實用新型的目的是提供一種高精度應變式扭矩傳感器，它結構簡單，使用方便，製造成本低，可顯著提高扭矩測量的精度。
本實用新型的目的是這樣實現的該裝置包括帶有應變計的彈性旋轉軸和炭刷式集流器及其信號輸出裝置，其中固裝在彈性旋轉軸上的應變計輸出端通過電壓—電流轉換器與集流器輸出端相接。
由於本實用新型從根本上改變了傳統的扭矩傳感器信號輸出方法，將應變計輸出端與集流器輸出端之間串接一個可在額定扭矩範圍內輸出標準信號的電壓—電流轉換器，採用直流電流輸出，與集流器的接觸電阻無關，所以可有效消除現有集流器固定部分和旋轉部分之間存在的不恆定接觸電阻，隨著溫度、接觸壓力變化而變化、給扭矩測量帶來的誤差，顯著提高扭矩測量的精度。因該裝置結構簡單，使用方便，製造成本低，故很容易推廣應用。
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。


圖1是本實用新型一種具體結構示意圖。
圖2是圖1沿A-A線的剖視圖。
根據圖1-2詳細說明本實用新型的具體結構。該裝置是在現有扭矩傳感器的彈性旋轉軸和接觸式集流器的結構基礎上改進的。它包括彈性旋轉軸5及固裝其上的絕緣套15、隔離環8、銅導套9、電壓—電流轉換器7、粘貼在軸圓周對稱位置的兩片應變計4、帶有固定外環2和輸出插座17的支座1、組裝在絕緣架14內的炭刷10等件。其中彈性旋轉軸5利用軸承6、帶有密封墊16的壓蓋3組裝在固定外環2上。炭刷10利用壓力彈簧11、調節螺檢12與銅導套9接觸。炭刷10與銅導套9之間的壓力通過調節螺栓12調整。在絕緣架14上部安裝有防護罩13。彈性旋轉軸5上的兩個應變計4輸出端通過電壓—電流轉換器7與集流器輸出端17相接，使應變計4輸出的電壓信號經電壓—電流轉換器7變為4-20mA的標準直流電流信號輸出，再經集流器的銅導套9、炭刷10、壓力彈簧11、調節螺檢12、輸出端的插座17，將輸出信號從旋轉軸轉換到測量儀器儀表上，採用二線制輸出，即可測得精確的扭矩。該電壓—電流轉換器7的輸出採用標準力矩進行標定，使應變計4在全量程範圍內產生的電壓信號與信號輸出端的標準電流信號相對應，即在額定扭矩為零時，輸出電流為4mA，達到額定扭矩時，輸出電流為20mA。其電流輸出與集流器的接觸電阻無關。從而實現了被測軸扭矩或應力、轉角的高精度測量。
使用時，將該裝置的彈性旋轉軸5聯接到被測軸上。當被測軸旋轉帶動彈性旋轉軸5受扭矩作用時，對稱粘貼在其上的應變計4產生變形，其產生的電壓信號輸出後先進入電壓—電流轉換器7，經轉換後變為4-20mA的標準直流電流信號輸出，再經銅導套9、炭刷10、壓力彈簧11、可作為接線柱的調節螺栓12、插座17等件輸出，輸出信號最後由與插座相接的測量儀器或儀表顯示，即可得到被測軸的扭矩或扭轉角。
權利要求1.一種高精度應變式扭矩傳感器，包括帶有應變計的彈性旋轉軸和炭刷式集流器及其信號輸出裝置，其特徵是固裝在彈性旋轉軸上的應變計輸出端通過電壓—電流轉換器與集流器輸出端相接。
2.根據權利要求1所述的傳感器，其特徵是電壓—電流轉換器信號輸出端，在額定扭矩為零時，輸出電流為4mA，達到額定扭矩時，輸出電流為20mA。
3.根據權利要求1所述的傳感器，其特徵是集流器的炭刷利用壓力彈簧和調節螺栓與銅導套接觸。
專利摘要一種高精度應變式扭矩傳感器，包括帶有應變計的彈性旋轉軸和炭刷式集流器及其信號輸出裝置，其中固裝在彈性旋轉軸上的應變計輸出端通過電壓一電流轉換器與集流器輸出端相接。它結構簡單、使用方便、製造成本低，可顯著提高扭矩測量的精度。
文檔編號G01L3/02GK2270225SQ9623842
公開日1997年12月10日 申請日期1996年9月13日 優先權日1996年9月13日
發明者蘇原, 馬洪發 申請人:機械工業部瀋陽儀器儀表工藝研究所