专利名称：一种新型扭矩测量仪的制作方法
技术领域：
本发明属于测试技术与压电石英传感测量仪领域。
通常所用的扭矩测量仪中的传感器采用压电石英晶片作为测量元件，一般采用多片YO°型压电石英晶片，均匀分布在壳体中以R为半径的圆周上，上、下两块压电石英晶片之间放置有电极极片，当有扭矩作用时，可以输出产生的束缚电荷。这种扭矩测量仪的传感器所需压电石英晶片数量多，往往高达12～24片，见附
图1、附图2。为使各片均匀受力，晶片的高度和上、下接触面的平面度、粗糙度要求相当严格，加工难度大。工艺要求高，制成的测量仪结构复杂、成本高。测量时还必须使测量仪的中心与钻头回转中心相一致，所以测量不同孔位时，要不断地调整测量仪的位置，测试、调整麻烦，精度低。
一种新型扭矩测量仪发明的目的是克服传统扭矩测量仪上述不足，测量仪结构要简单，成本低，测试时易于调整，操作简单方便，测试精确可靠，可扩大测量范围。
本发明一种新型扭矩测量仪采用的技术方案是新型扭矩测量仪，由底座、压盖、传感器、接线柱等组成，其特征是测量仪的中心为通孔，底座(1)上有环形凸台a，其上粘有若干个均匀分布的具有“扭转效应”切型的压电石英传感器(5)，传感器(5)由矩形压电石英晶体、电极、导线组成，见附图3、附图4。接线柱(3)通过螺纹拧紧在压盖(2)上，各个传感器的输出线，通过接线柱(3)的内孔引出体外，预载螺栓(6)穿过底座(1)和压电石英传感器(5)中心孔将底座拧紧在压盖(2)上，密封垫片(7)贴在预紧螺栓头部。
新型扭矩测量仪其压电石英传感器的特征是在矩形压电石英晶体四周上粘贴了两对电极，一对是感应电极(b)、(d)它与压电石英晶体之间粘有电介质绝缘层(2)，另一对为电极(a)、(c)直接与压电石英晶体(1)粘接，每对电极并联后作为传感器的输出线(3)，见附图5。输出线由接线柱的内孔引出体外。
新型扭矩测量仪的底座(1)、压盖(2)的特征是都均匀分布有若干个固定连接用的开口孔或螺纹孔，压盖(2)的下表面上有两个环形密封槽，密封圈(4)、(8)分别装在这两个环形密封槽内。
本发明的新型扭矩测量仪，采用具有扭转效应的压电石英晶体，使结构简单、减少了压电石英晶片的数量，降低了成本，改善工艺要求，该测力仪输出电荷量仅与扭矩大小有关，而与力矩作用点无关，可以测量大平面上移动的力偶矩，扩大了测量范围，易于调整，灵敏度高、克服了利用多片YO°切型晶片组合测扭矩的缺点。
附图1是传统测量仪结构，其中1—壳体，2—压电石英晶片，3、4—极片，5—输出线，Mt—扭矩。
附图2是传统测量仪压电石英晶片布置图，其中1—壳体，2—压电石英晶片，R—力臂，F—剪切力。
附图3是测量仪主剖视图，附图4是测量仪俯视图，其中1—底座，2—压盖，3—接线柱，4—密封圈，5—压电石英传感器，6—预紧螺栓，7—密封垫片，8—密封圈，a—凸台。
附图5是压电石英传感器结构图，其中1—压电石英晶体；2—电介质；3—导线a、c—电极，b、d—感应电极。
附图6是扭矩测量示意图，其中1—钻头，2—压板，3—工件，4—垫块，5—预紧器，6—测量仪。
下面结合附图详细说明本发明的实施，测量时先固定好测量仪，然后将被测工件(3)，放在测量仪上平面的垫块(4)上面，调整好后用压板(2)固定好工件。再通过预紧器(5)给测量仪加预载后，可对工件上垂直于测量仪工作台面上的任一点钻孔的钻削扭矩进行测量，见附图6。由于本发明采用的是具有“扭转效应”的压电石英晶体，这是一种特殊切型的石英晶体可以方便测量出钻削的扭矩值。当扭矩Mt作用在工件上时，由于工件与测量仪固接，所以压电石英晶体垂直于扭矩作用面的四个平面上均产生了束缚电荷，其中电极(a)、(c)因直接与晶体接触，所以极片上的电荷符号与晶体束缚电荷符号完全相同，而电极(b)、(d)与晶体间贴有一层绝缘胶层(2)，所以极性同石英晶体上电荷相反，同(a)、(c)电极束缚电荷相同，(a)、(c)电极并联，(b)、(d)电极并联后经导线达到同向电荷输出，见附图5。再经电荷放大器将电荷量转换为电压量，由电压表读取数据，就可测出扭矩大小。
如果被测工件是较大的平面，有多个孔要进行测量时，可增加测量仪的个数，同样不必在测量时调整测量仪的中心和被测孔中心线相一致，就可以准确、快速地实现多孔钻削测量。这种测量仪也可用于测控和监控系统中。
权利要求
1.一种新型扭矩测量仪，由底座、压盖、传感器、接线柱等组成，其特征是，测量仪的中心为通孔，底座[1]上有环形凸台[a]，其上粘有若干个均匀分布的具有“扭转效应”切型的压电石英传感器[5]，传感器[5]由矩形压电石英晶体、电极、导线组成。接线柱[3]通过螺纹拧紧在压盖[2]上，各个传感器的输出线，通过接线柱[3]的内孔引出体外，预载螺栓[6]穿过底座[1]和压电石英传感器[5]中心孔，将底座拧紧在压盖[2]上，密封垫片[7]贴在预紧螺栓头部。
2.如权利要求1所述的新型扭矩测量仪，其压电石英传感器的特征是，在矩形压电石英晶体四周上粘贴了两对电极，一对是感应电极[b]、[d]它与压电石英晶体之间粘有电介质绝缘层[2]，另一对电极[a]、[c]直接与压电石英晶体[1]粘接，每对电极并联后作为传感器的输出线[3]，输出线由接线柱的内孔引出体外。
3.如权利要求1或2所述的新型扭矩测量仪的底座[1]、压盖[2]的特征是，都均匀分布有若干个固定连接用的开口孔或螺纹孔，压盖[2]的下表面上有两个环形密封槽，密封圈[4]、[8]分别装在这两个环形密封槽内。
全文摘要
一种新型扭矩测量仪属于测试技术和压电石英扭矩测量仪领域。测量仪由底座、压盖、传感器、接线柱等组成。测量仪中心为通孔，底座上粘有若干个均匀分布的具有扭转效应切型的压电石英传感器，传感器由压电石英晶体电极、导线组成。测量仪结构简单，成本低，易于调整，操作方便，测试精确可靠。
文档编号G01L3/00GK1401977SQ0112560
公开日2003年3月12日 申请日期2001年8月10日 优先权日2001年8月10日
发明者孙宝元, 钱敏 申请人:大连理工大学