专利名称：与减速器组合在一起的扭矩传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种扭矩传感器，尤其是一种用于减速器的扭矩传感器。
背景技术：
常用的减速器是不带有扭矩传感器的。其工作负荷(工作扭矩)通常只能进行估 算或是在传动链上加装一个扭矩传感器。估算值往往会出现较大的误差，而加装一个扭矩 传感器会影响整个传动链的空间尺寸以及影响传动效率。这也不符合现代节能要求。
发明内容
本发明是要提供一种与减速器组合在一起的扭矩传感器，该扭矩传感器与减速器 组合在一起，利用扭矩传感器直接测试工作扭矩，不会受到其它参数的影响，从而大大提高 了测试精度，同时不影响传动效率，使有效的能源得以充分利用。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种与减速器组合在一起的扭矩传 感器，包括减速器及出轴，外壳，内胆，其特点是扭矩传感器安装在减速器出轴上。外壳与 减速器外壳固定在一起，外壳与内胆之间安装有一对滚动轴承，内胆与减速器出轴固定连 接，内胆上安装轴承处分别安装有导电铜环。中间安装有一个发射器，出轴上，内胆外则安 装有一个测力环，外壳上装有电源转换器。内胆用一个T形斜楔通过调整螺栓与减速器出轴固定连接。测力环由两个半圆环形结构组成，其截面呈工字形，中间工作截面的外圆表面上 粘贴有两组测扭电阻应变片。本发明的有益效果是1.带有扭矩传感器的减速器是将减速器与扭矩传感器组合在一起，利用扭矩传感 器直接测试工作扭矩。由于这种测试方式是用扭矩传感器直接测试负荷，而不是通过其他 参数进行转换测试或估算，因此不会受到其他参数的影响，从而大大提高了测试精度。2.与减速器组合在一起，使得减速器与传感器的配套性更为理想。3.与减速器组合在一起，使得设备安装空间大为缩小。4.减少了传统方法中将减速器与传感器通过其它连接环节如联轴器等引起的附 加误差。5.在内胆上安置了一个发射器。通过它将传感器测试信号进行无线发射，避免了 有线传输中的转换误差。提高了测试精度。6.利用T形斜楔通过内胆上的T形槽和调整螺栓与减速器轴固定，这种方法要比 常规的径向固定方法更加可靠与紧固，同时还有较好的自锁功能。7.利用导电杆、轴承、导电铜环将外部的电源引入即简单又可靠。8.环形传感器可以标准化制作。9.传感器的标定可以采用直接加载标定的方式，无需其它转换。10.传感器的标定工作可以标准化。
图1是带扭矩传感器的减速器示意图；图2是本发明的结构图；图3是内胆的主剖视图；图4是图3的左视图；图5是斜楔的主视图；图6是图5的俯视图；图7是图5的左视图；图8是斜楔工作原理图；图9是发射器主视图；图10是图9的俯视图；图11是外壳的主剖视图；图12是图11的右视图；图13是测力环的主视图；图14是图13的左视图；图15是图13的仰视图；图16是导电铜环结构平面图；图17是外壳盖的主视图；图18是图17的左视图。
具体实施例方式下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。如图1所示，本发明的与减速器组合在一起的扭矩传感器，将减速器100与扭矩传 感器101组合在一起，不改变减速器原有的结构，只是将减速器的输出轴的长度增加，用于 安装一个扭矩传感器101。利用扭矩传感器101直接测试工作扭矩。由于这种测试方式是 用扭矩传感器直接测试负荷，因此不会受到其它参数的影响，从而大大提高了测试精度，而 且由于传感器直接安装在减速器的出轴上，不影响传动效率，使有效的能源得以充分利用。如图2所示，与减速器组合在一起的扭矩传感器，在减速器的出轴7上，安装一个特殊的扭矩传感器101，减速器100在工作时扭矩传感器101与减速器工作出轴7 —起旋 转，同时测试电动机转轴上的工作扭矩。而其外壳4则与减速器的外壳13固定在一起，不 随减速器出轴7转动。在外壳4与内胆2之间有一对滚动轴承1使得它们之间可以有相对 转动而互不影响。外壳4上安装有导线盒用于连接传感器的外部工作电源。在内胆2上安 置了一对滚动轴承4、一对导电铜环14和一个发射器3。内胆2用一个T形斜楔通过调整 螺栓与减速器出轴7固定，由于内胆2是绝缘材料，所以滚动轴承1与减速器出轴7形成绝 缘。测力环5安装在减速器的出轴7上。传感器的测试信号通过发射器3将信号发送至外 部接受器上。在外壳4上有电源转换器，通过前、后导电杆9，11、轴承1、导电铜环14向发 射器3提供工作电源与测力环5的调理电路。工作电源要求根据发射器的型号决定，一般 在IOV左右。
本发明的传感器结构原理与功能(1)滚动轴承1——在外壳与减速器出轴7之间有一对滚动轴承1使得它们之间可 以有相对转动而互不影响。轴承1内径与内胆2外径相同。D1 = Dy轴承选用标准型号。(2)内胆2(图3，4)——在减速器的工作出轴上固定一个内胆2，用于安装一对滚 动轴承1与发射器3。其材料选用高强度尼龙等类似的绝缘材料。在与一对滚动轴承1安 装处各有一个导电铜环14，用于将电源传导给发射器3与测力环5。内胆2采用斜楔(图5 至图7)固定。在内胆2内孔上加工有一个斜楔槽，如图8所示，将斜楔15插入斜楔槽内， 拧紧或放松调整螺栓16及螺母17可使斜楔沿轴向移动而改变内胆与减速器轴的连接松紧 程度。这比一般的螺栓固定更为紧固，而且自锁功能好。斜楔材料可用一般不锈钢材。D4——内胆内径，同减速器工作轴直径。D3——内胆外径，D3 = D4+(l(T20)mm。 D5——与发射器安装处工作圆直径。D5 = Hl+D3+(3 5)mm。Hl为发射器厚度。Ll——安装轴承与导电铜环处长度。Ll = (Bl+Lll) + (2 3)mm。Lll为导电铜环宽度。L2——安装发射器处。L2 = L3+(0. 5 l)mm。L-内胆总长。L = 2L1+2B2+L2。B2 = (4 6)mm。B3——走线槽宽。用于穿引测力环电源与信号线。B3 = (5 8)mm。hi——走线槽高。hi = (1.5 2)mm。B4——斜楔槽宽度。B4= (8 12)讓。C——斜楔槽斜度。C = 1 :L。即沿长度L方向在L = 0 L = L处增加Imm高度。M——斜楔调整螺纹孔。拧紧或放松调整螺栓可使斜楔沿轴向移动而改变内胆与 减速器轴的连接松紧程度。M= (Γ8)πιπι。Hl-斜楔头部高度。Hl= (D3-D4)/2+(3 5)mm。H2——斜楔尾部高度。H2 = (2 3) mm。B5——斜楔头部宽度。85 = 84+(4 8)讓。B6-斜楔本体宽度。B6 = Β4_(1· 5 2) mm。Cl——斜楔本体斜度。Cl = C。(3)发射器3(图9，10)——提供测力环的信号调理、工作电源等并将输出信号发射给外部接受器。可选取如DH5905等系列，也可根据要求定制。发射器 B7 = 50"60mm, L3 = 6(T85mm(4)外壳4(图11，12)——与减速器外壳13连接。在D9处固定内侧轴承的外圈， D12处侧面起着外侧轴承的轴向固定作用。Dll处与外盖6连接。M2处安装两个导电杆向 发射器提供工作电源。其材料选用高强度尼龙等类似的绝缘材料。D6-外壳本体的外圆。D6 = D9+(l(T20)mm。D7——外壳与减速器外壳连接处的直径。D7 = D11+D8。D8——外壳与减速器外壳连接处的螺栓孔。D8 = (D6_D9)/4。D9——外壳本体的内圆。D9 = D2。DlO——外壳与减速器外壳连接处的内圆。D10 = D12。参见轴承要求。Dll——外壳与外盖连接螺栓孔中心圆。Dll = (D9+D6)/2。D12——外壳与轴承轴向固定处直径。参见轴承要求。
L4—外壳与减速器外壳连接处的宽度。L4 = (5 20)mm。L5-外壳总长。L5 = L+L8+2ML+(8 12)mm。L8为测力环总长，Ml为调整螺栓、螺母厚度，(8 12)mm为调整与安装余量。L6——外壳与轴承轴向固定处的宽度。L6 = L4。L7——两个导电杆之间的安装距离。L1/2+2B2+L2+L1/2 = L1+2B2+L2。M2-] 2处安装两个导电杆。]\12=(3 5)讓。(5).前、后导电杆9，11——导电杆用于将电源转换器提供的工作电源传输给发射器。导电杆可选用标准锣杆，锣杆M与M2相同，长度为外壳壁厚加上弹性垫圈厚度与导线 连接片的厚度，并适当增加(0. 5 l)mm。(6)测力环5(图13，14，15)——用于测量工作扭矩。测力环为两个半圆环形结构 组成。其截面呈工字形。上下两个端面即D4与D15处为与工作轴的安装截面。中间部分 即D13与D14处为工作截面，在工作截面的外圆表面D13上粘贴了两组测扭电阻应变片，用 于测量扭矩。M为两个半圆环形卡环的连接螺栓，共4个。将两个半圆环形卡环组成一个 圆环。D15、、D16为螺栓M的安装孔。LlO为工作截面长度。L9为安装面长度。L8为总长。 测力环材料可选用常规的传感器弹性体材料。D4同减速器工作轴直径。D15 = D14+(15 20)mm。D13 = D15 (0. 75 0. 8) mm。D14 = D13-(0. 75 1. 25)mm。L8 = 2L9+L10。L9 = D4/(l/3 1/4)。LlO = D4(0. 8 1)。紧固螺栓M = 19/ (2 2. 5)。数量为4个。D16 = M(2 2.5)mm。D17 = M+(0. 5 0· 75) mm。(7)导电铜环14 (图16)——导电铜环和轴承紧贴在一起。由于选用的轴承是常 用的金属轴承，所以可以由导电杆将电源通过轴承传递给导电铜环。导电铜环材料可选用 一般铜质材料即可。厚度在:T5mm之间。D18 = D3。D19参见轴承尺寸及安装要求。(8)外壳盖6(图17，18)——用于连接外壳，起到保护外壳里面的内胆、轴承、导电 铜环、发射器、测力环等部件。其材料选用高强度尼龙等类似的绝缘材料。D20 = D4+(2 3)mm，D21 = Dll, D22 = D6, Lll = L4。D23 = D8。(9)减速器出轴7——在原减速器轴的长度上增加LO的长度。LO = L5+L11。(10)固定螺栓8——外壳盖6固定螺栓8与外壳固定螺栓12分别用于连接外壳 4和外壳盖6以及外壳4与减速器外壳13。其尺寸与对应的螺栓孔配套。(11)电源转换器——向发射器3与测力环5提供工作电源，工作电源要求根据发 射器的型号决定，一般在IOV左右。用螺栓或螺钉固定在外壳4上。安装位置偏离后导电 杆11处5 IOmm即可。
权利要求
一种与减速器组合在一起的扭矩传感器，包括减速器及出轴(7)，外壳，内胆，其特征在于所述扭矩传感器(101)安装在减速器出轴(7)上，外壳(4)与减速器外壳(13)固定在一起，外壳(4)与内胆(2)之间安装有一对滚动轴承(1)，内胆(2)与减速器出轴(7)固定连接，内胆(2)上安装轴承处分别安装有导电铜环(14)，内胆中间安装有一个发射器(3)，出轴(7)上，内胆(2)外则安装有一个测力环(5)，外壳(4)上装有电源转换器。
2.根据权利要求1所述的与减速器组合在一起的扭矩传感器，其特征在于所述内胆 (2)用一个T形斜楔(15)通过调整螺栓(16)与减速器出轴(7)固定连接。
3.根据权利要求1所述的与减速器组合在一起的扭矩传感器，其特征在于所述测力 环(5)由两个半圆环形结构组成，其截面呈工字形，中间工作截面的外圆表面上粘贴有两 组测扭电阻应变片。
全文摘要
本发明涉及一种与减速器组合在一起的扭矩传感器，包括减速器及出轴，外壳，内胆，传感器安装在减速器出轴上，外壳与减速器外壳固定在一起，外壳与内胆之间安装有一对滚动轴承，内胆与减速器出轴固定连接，内胆上安装轴承处分别安装有导电铜环，中间安装有一个发射器，出轴上，内胆外则安装有一个测力环，外壳上装有电源转换器。内胆用一个T形斜楔通过调整螺栓与减速器出轴固定连接。测力环由两个半圆环形结构组成，其截面呈工字形，中间工作截面的外圆表面上粘贴有两组测扭电阻应变片。该扭矩传感器与减速器组合在一起，利用扭矩传感器直接测试工作扭矩，不会受到其它参数的影响，从而大大提高了测试精度，同时不影响传动效率，使有效的能源得以充分利用。
文档编号G01L3/00GK101865275SQ20101018670
公开日2010年10月20日 申请日期2010年5月28日 优先权日2010年5月28日
发明者杨斐, 石钢, 胡飒英 申请人:上海应用技术学院