专利名称：旋转零件相对位移量的测量装置及测量方法
技术领域：
本发明涉及机电类的测量装置，特别涉及一种旋转零件相对位移量的测量装置及测量方法。
背景技术：
在机电控制领域，经常遇到需要实时测定旋转零件的相对变形量来确定控制动作 的大小。例如，在电动助力自行车领域，要求电动机的输出力矩与人骑行时施加的力矩的大小成一定的比例。由于人骑自行车时施加的力矩是每时每刻都在变化的，因此，为了控制电动机的输出力矩，必须实时测量出力矩的大小，以便正确地控制电动机的输出力矩。测量力矩，一般是通过测量物体在力矩作用下产生的变形量的大小来实现的。对于静止的物体，测量它的变形量十分容易。但是，在力矩作用下，物体作旋转运动，虽然也容易测量出它的变形量，但是测量到的信号也是旋转的，这就需要把旋转信号引出，变成不旋转的信号。使用电刷可以把旋转信号变成不旋转的信号。但是电刷在旋转时因磨损而产生的金属碎片容易造成接触电阻不稳定，对传输的信号有干扰，严重时使信号不能使用。因此，研究一种新的、简单而可靠的测量旋转零件变形的方法是很有现实意义的。
发明内容
本发明的任务是提供一种旋转零件相对位移量的测量装置及测量方法，它解决了上述现有技术所存在的问题，能够先将旋转物体的变形量取出，变为静止物体的变形量再加以测量，以得到稳定的被测信号。本发明的技术解决方案如下
一种旋转零件相对位移量的测量装置，所述测量装置包括外开口圆形环、内开口圆形环以及数个滚珠；
所述外开口圆形环为旋转圆形环，其环口端部有间隙，所述内开口圆形环为静止圆形环，其环口端部有间隙，所述数个滚珠环设在外开口圆形环与内开口圆形环之间以减小摩擦力；
所述内开口圆形环的直径小于外开口圆形环的直径。所述外开口圆形环和内开口圆形环都为弯曲刚度小的薄圆形环。所述外开口圆形环的环口端部向外张开。所述内开口圆形环的环口端部向内张开。一种旋转零件相对位移量的测量装置，所述测量装置包括外开口圆形环和内开口圆形环；
所述外开口圆形环为旋转圆形环，其环口端部有间隙，所述内开口圆形环为静止圆形环，其环口端部有间隙，所述内开口圆形环紧贴在外开口圆形环内；
所述内开口圆形环的直径小于外开口圆形环的直径。所述外开口圆形环和内开口圆形环都为弯曲刚度小的薄圆形环。
所述外开口圆形环的环口端部向外张开。所述内开口圆形环的环口端部向内张开。一种旋转零件相对位移量的测量方法，采用两个开口圆形环，将旋转的外开口圆形环套装在静止的内开口圆形环的外圈，其中旋转的外开口圆形环取出旋转零件的相对位移量，再将此位移量传递给静止的内开口圆形环，通过测量静止的内开口圆形环开口处间隙的变化量来确定旋转零件的变形量；
当旋转零件在力矩的作用下变形时，旋转的外开口圆形环开口处的间隙也发生变化，该外开口圆形环的直径随之产生变化，由于静止的内开口圆形环与旋转的外开口圆形环通过滚珠紧贴或者无滚珠两者相互紧贴在一起，因此静止的内开口圆形环的直径也相应发生改变，静止的内开口圆形环开口处的间隙也相应产生变化，其变化量的大小与旋转的外开口圆形环开口处的间隙的变化量相同，所以测量出静止的内开口圆形环开口处的间隙的变 化量就可确定旋转零件在力矩作用下的变形量。所述旋转的外开口圆形环开口处、所述静止的内开口圆形环开口处的间隙的变化量等于或正比于旋转零件的变形量。本发明应用机械的方法使用两个开口的圆形环把旋转的位移量取出变成不旋转的位移量，再测量它的大小。测量旋转零件的变形量有多种方法。其中之一是在旋转零件上安装一个零件，它与旋转零件一起转动。但是这个零件不受力矩的作用，因此它不产生变形。这样，旋转零件变形时，与这个不变形的零件之间就有相对位移。本发明中所说的位移量就是指这个位移的大小，它等于或正比于旋转零件的变形量。通过测量这一相对位移量就可以确定一个零件的变形量，从而就知道施加力矩的大小。本发明由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优势
应用本发明的一种旋转零件相对位移量的测量装置及机械测量方法，使用一个与旋转零件一起转动的开口圆形环将相对位移量取出，然后将此位移传递给另一个静止的开口圆形环，使其变成不旋转的位移量，再使用任意一种测量位移的方法测定该位移量，从而确定旋转零件的变形量以及作用于旋转零件的力矩。本发明的测量装置结构简单，测量精度高，其磨损对测量精度的影响很小。
图I是本发明的一种旋转零件相对位移量的测量装置的结构示意图。图2是本发明的一种旋转零件相对位移量的测量装置不带滚珠的结构示意图。图中标记
I为外开口圆形环即为旋转圆形环，2为滚珠，3为内开口圆形环即为静止圆形环，A为旋转圆形环开口处，B为静止圆形环开口处。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明的旋转零件相对位移量的测量装置及测量方法作详细说明。实施例I参看图1，本发明提供一种旋转零件相对位移量的测量装置，该测量装置主要由外开口圆形环I、内开口圆形环3以及数个滚珠2组成。外开口圆形环I为旋转圆形环，其环口端部有间隙。内开口圆形环3为静止圆形环，其环口端部有间隙。为减小摩擦力，在外开口圆形环I与内开口圆形环3之间环向布设了数个滚珠2。外开口圆形环I和内开口圆形环3都是等截面的薄圆形环，它们的弯曲刚度很小。如图I中所示，内开口圆形环3的直径小于外开口圆形环I的直径。外开口圆形环I的环口端部向外张开。内开口圆形环3的环口端部向内张开。图I中，标号I表示与被测的旋转零件(图中未画出)一起转动的外开口圆形环，称它为旋转圆形环。该旋转圆形环的开口处B的两端分别安装在被测位移的两个点上。当零件在力矩的作用下变形时，位移发生变化，旋转圆形环B处间隙的大小就发生变化，其变化
量等于旋转零件的变形量(或与变形量成一定的比例)。标号2表示滚珠，其作用是减小两个开口圆形环之间的摩擦力。标号3是静止的内开口圆形环，通过滚珠与旋转圆形环紧贴在一起，但是可以相对滑动。因此，一个圆环转动，而另一个圆环是静止的。实施例2
参看图2，本发明提供另一种旋转零件相对位移量的测量装置，该测量装置主要由外开口圆形环I和内开口圆形环3组成。外开口圆形环I为旋转圆形环，其环口端部有间隙。内开口圆形环3为静止圆形环，其环口端部有间隙。内开口圆形环3紧贴在外开口圆形环I的内圈。外开口圆形环I和内开口圆形环3都是等截面的薄圆形环，它们的弯曲刚度很小。如图2中所示，内开口圆形环3的直径小于外开口圆形环I的直径。外开口圆形环I的环口端部向外张开。内开口圆形环3的环口端部向内张开。图2中，标号I表示与被测的旋转零件(图中未画出)一起转动的外开口圆形环，称它为旋转圆形环。该旋转圆形环的开口处B的两端分别安装在被测位移的两个点上。当零件在力矩的作用下变形时，位移发生变化，旋转圆形环B处间隙的大小就发生变化，其变化量等于旋转零件的变形量(或与变形量成一定的比例)。标号3是静止的内开口圆形环，静止圆形环与旋转圆形环紧贴在一起，但是也可以相对滑动。因此，一个圆环转动，而另一个圆环是静止的。本发明还提供一种旋转零件相对位移量的测量方法，采用两个开口圆形环，将旋转的外开口圆形环套装在静止的内开口圆形环的外圈，其中旋转的外开口圆形环取出旋转零件的相对位移量，再将此位移量传递给静止的内开口圆形环，通过测量静止的内开口圆形环开口处A间隙的变化量来确定旋转零件的变形量。从图I或图2中容易明白本发明的工作原理当旋转零件在力矩的作用下变形时，旋转的外开口圆形环开口处B的间隙也发生变化，该外开口圆形环的直径随之产生变化，由于静止的内开口圆形环与旋转的外开口圆形环通过滚珠(见图I)紧贴或者无滚珠(见图2)两者相互紧贴在一起，因此静止的内开口圆形环的直径也相应发生改变，静止的内开口圆形环开口处A的间隙也相应产生变化，其变化量的大小与旋转的外开口圆形环开口处B的间隙的变化量相同，所以测量出静止的内开口圆形环开口处A的间隙的变化量就可确定旋转零件在力矩作用下的变形量。两个开口圆形环即旋转的外开口圆形环I的开口处B、静止的内开口圆形环3的开口处A的间隙的变化量等于或正比于旋转零件的变形量。为了降低摩擦力对测量结果的的影响，本发明应选择摩擦系数小和弹性模量小的材料，例如对两个开口圆形环和滚珠的材料应用。至于位移量的测量，可以选用有滚珠或无滚珠的任意一种测量位移的方法。综上所述，应用本发明的一种旋转零件相对位移量的测量装置及机械测量方法，使用一个与旋转零件一起转动的开口圆形环将相对位移量取出，然后将此位移传递给另一个静止的开口圆形环，使其变成不旋转的位移量，再使用任意一种测量位移的方法测定该位移量，从而确定旋转零件的变形量以及作用于旋转零件的力矩。本发明的测量装置结构简单，测量精度高，其磨损对测量精度的影响很小。当然，本技术领域内的一般技术人员都应当知道，图I是介绍本发明的旋转零件相对位移量的测量的原理图，并不是对本发明的限定。在用机械方式取出一个旋转位移并将其传递给另一个静止零件而加以测量的技术范围内，对于图I实施例的任何变型都将是 本发明权利要求的范围。
权利要求
1.一种旋转零件相对位移量的测量装置，其特征在于，所述测量装置包括外开口圆形环、内开口圆形环以及数个滚珠； 所述外开口圆形环为旋转圆形环，其环口端部有间隙，所述内开口圆形环为静止圆形环，其环口端部有间隙，所述数个滚珠环设在外开口圆形环与内开口圆形环之间以减小摩擦力； 所述内开口圆形环的直径小于外开口圆形环的直径。
2.根据权利要求I所述的旋转零件相对位移量的测量装置，其特征在于，所述外开口圆形环和内开口圆形环都为弯曲刚度小的薄圆形环。
3.根据权利要求I所述的旋转零件相对位移量的测量装置，其特征在于，所述外开口圆形环的环口端部向外张开。·
4.根据权利要求I所述的旋转零件相对位移量的测量装置，其特征在于，所述内开口圆形环的环口端部向内张开。
5.一种旋转零件相对位移量的测量装置，其特征在于，所述测量装置包括外开口圆形环和内开口圆形环； 所述外开口圆形环为旋转圆形环，其环口端部有间隙，所述内开口圆形环为静止圆形环，其环口端部有间隙，所述内开口圆形环紧贴在外开口圆形环内； 所述内开口圆形环的直径小于外开口圆形环的直径。
6.根据权利要求5所述的旋转零件相对位移量的测量装置，其特征在于，所述外开口圆形环和内开口圆形环都为弯曲刚度小的薄圆形环。
7.根据权利要求5所述的旋转零件相对位移量的测量装置，其特征在于，所述外开口圆形环的环口端部向外张开。
8.根据权利要求5所述的旋转零件相对位移量的测量装置，其特征在于，所述内开口圆形环的环口端部向内张开。
9.一种旋转零件相对位移量的测量方法，其特征在于，采用两个开口圆形环，将旋转的外开口圆形环套装在静止的内开口圆形环的外圈，其中旋转的外开口圆形环取出旋转零件的相对位移量，再将此位移量传递给静止的内开口圆形环，通过测量静止的内开口圆形环开口处间隙的变化量来确定旋转零件的变形量； 当旋转零件在力矩的作用下变形时，旋转的外开口圆形环开口处的间隙也发生变化，该外开口圆形环的直径随之产生变化，由于静止的内开口圆形环与旋转的外开口圆形环通过滚珠紧贴或者无滚珠两者相互紧贴在一起，因此静止的内开口圆形环的直径也相应发生改变，静止的内开口圆形环开口处的间隙也相应产生变化，其变化量的大小与旋转的外开口圆形环开口处的间隙的变化量相同，所以测量出静止的内开口圆形环开口处的间隙的变化量就可确定旋转零件在力矩作用下的变形量。
10.根据权利要求9所述的旋转零件相对位移量的测量方法，其特征在于，所述旋转的外开口圆形环开口处、所述静止的内开口圆形环开口处的间隙的变化量等于或正比于旋转零件的变形量。
全文摘要
本发明涉及一种旋转零件相对位移量的测量装置及测量方法，测量装置上的外开口圆形环为旋转圆形环，内开口圆形环为静止圆形环，两个圆形环的环口端部都有间隙，数个滚珠环设在外开口圆形环与内开口圆形环之间以减小摩擦力，也可以不设滚珠，两个圆形环紧贴在一起且相对滑动。采用两个开口圆形环，将旋转的外开口圆形环套装在静止的内开口圆形环的外圈，其中旋转的外开口圆形环取出旋转零件的相对位移量，再将此位移量传递给静止的内开口圆形环，通过测量静止的内开口圆形环开口处间隙的变化量来确定旋转零件的变形量。按本发明的方法，先将旋转物体的变形量取出，变为静止物体的变形量再加以测量，以得到稳定的被测信号。测量装置结构简单，测量精度高，其磨损很小。
文档编号G01B21/02GK102661731SQ20121017857
公开日2012年9月12日 申请日期2012年6月2日 优先权日2012年6月2日
发明者叶雪峰 申请人:叶雪峰