一种基于ICPT高旋转轴体的扭矩和压力动态测试装置的制作方法

本实用新型涉及扭矩和压力检测技术领域，特别是涉及一种基于ICPT高旋转轴体的扭矩和压力动态测试装置。

背景技术：

对于类似于摩擦焊一类的设备，其焊接过程中压力和扭矩的实时控制是焊点质量的重要因素之一，如何解决高速旋转轴体上的扭矩和压力的实时控制是亟待解决的难题。

目前，主流的解决方式包括两种，一种是接触式，接触供电和传输信号，由于通过导线直接连线至轴体上基本是难以实现的，现多采用滑环方式将应变计的引线引出，但滑环有以下缺点难以解决，其长时间工作后，滑环易发热老化，甚至断裂脱落；其接触部分导体裸露，不仅容易有触电风险，而且在粉尘环境中易增加摩擦力，加速滑环损坏；滑环取电和信号传输易造成不稳定，易造成测量不稳定或错误。另一种是无线式，信号通过无线方式发射，供电方式包括了内部电池供电和无线供电；在轴体内加入电池给电路供电，该方法解决了滑环的问题，但电池的性能和安装等需要很高的要求，无疑加大了轴体本身的设计难度和加工要求，轴体的动平衡也更难得到保证。

技术实现要素：

针对常用的滑环式和电池供电式高速轴体扭矩和轴向压力测试中出现的各种不足，本实用新型通过应变片感应扭矩和轴向压力，采用ICPT方式进行无线供电和信息发送，可以实现高速轴体扭矩和轴向压力的连续动态采集。整体的采集电路，结构体均具有较高的稳定性和可靠性，极大地提高了测量精准度，同时，降低了测量成本，有效地解决了接触式测量扭矩中存在的各种问题。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于ICPT的高速轴体扭矩和压力动态测试装置，包括弹性体、接收模块和发射模块；所述弹性体通过螺丝固定于刀柄和主轴之间；所述接收模块包括信号处理子模块和能量接收子模块，使用环氧树脂固封于所述弹性体上；所述发射模块包括能量发射子模块和信号提取处理子模块，分别安装于固定杆上和控制箱中。

进一步，所述弹性体材质为金属合金，空心柱体，柱体上部和下部有连接主轴和刀头的螺钉孔，柱体中部存在一段凹槽用于安装所述接收模块。所述信号处理模块包括应变电桥、信号调理电路和控制电路，所述应变电桥紧贴于所述弹性体的凹槽处，所述信号调理电路和控制电路位于电路板上。所述能量接收子模块包括接收线圈和电源整流稳压电路，所述电源整流稳压电路位于电路板上。所述能量发射子模块包括发射线圈和软磁铁。所述发射线圈按同一方向均匀缠绕在所述C型软磁铁上。

优选地，所述接收线圈和电源整流稳压电路接收发射信号并将其转换为稳定的供电电压，所述应变电桥感应所述弹性体的形变，所述信号调理电路将感应信号调理成可采样信号，由所述控制电路采样并将其转换为开关信号，控制所述接收模块的总负载变化，最后，将信息加载至发射波中。所述能量发射子模块发射固定频率的能量波，所述能量接收子模块接收已加载信息的发射波，所述信号提取处理子模块从接收到的发射波中解调出信息。

本实用新型的技术方案具有以下有益效果：基于ICPT的高速轴体扭矩和压力动态测试装置，通过在单对线圈上同时进行能量的传输和信号的传递，解决了以往接触式和非接触式测量存在的各种问题，使得采集模块的电源稳定，最大程度上提高了测量的精准度，同时，通过提高轴体上电路的集成度和精简度的方式，达到了测量高可靠性、应用范围增广的效果。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

附图说明

图1为本实用新型例所述的轴体扭矩和压力动态测量装置结构示意图；

图2为本实用新型例所述的弹性体和接收模块结构示意图；

图3为本实用新型例所述的发射模块结构示意图；

图4为本实用新型例所述的总体电路原理框图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选例仅用于说明和接收本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，被加工工件1放置于该基于ICPT的高速轴体扭矩和压力动态测试装置下，包括弹性体5、接收模块3，4、发射模块8，9，11；所述弹性体通过螺丝固定于刀柄2和主轴6之间；所述接收模块包括信号处理子模块、能量接收子模块，使用环氧树脂固封于所述弹性体上；所述发射模块包括能量发射子模块、信号提取处理子模块，分别安装于固定杆10上和控制箱11中。

如图2所示，弹性体材质为某金属合金，空心柱体，柱体上部和下部有连接主轴和刀头的螺钉孔14，柱体中部存在一段凹槽用于安装所述的接收模块。信号处理子模块包括应变电桥3、信号调理电路和控制电路，应变电桥紧贴于弹性体的凹槽处，信号调理电路和控制电路位于电路板15上。能量接收子模块包括接收线圈13和电源整流稳压电路，电源整流稳压电路位于电路板15上。如图3所示，能量发射子模块包括发射线圈16和软磁铁8。发射线圈按同一方向均匀缠绕在C型软磁铁上。

基于ICPT的高速轴体扭矩和压力动态测试装置的稳定性和测量精准性主要取决于以下两点：1）采集电路的供电稳定性供电不稳，势必造成应变桥路的供电不稳，进而造成采集信号不稳定，大大降低信号采集精度；2）轴体的动平衡，轴体在高速运转情况下会产生抖动，而抖动会使得测量扭矩和轴向压力值发生变化，使得测量值与轴体实际值相差甚远，影响测量精准度。本实用新型方案公开的装置，一方面采用无线供电，从本质上消除了供电的不稳定性；另一方面，在同一线圈上进行信号的无线传输，最大程度上简化了轴体上的电路，使得轴体更容易达到动平衡。

本实用新型技术方案中的无线供电和信号传输。主要是通过发射模块发射供电信号对接收模块进行稳定供电，采集电路对扭矩和轴向压力进行采集后调制在供电信号上，信号提取处理模块对供电信号进行上的信号进行解调，得到扭矩和轴向压力信息，完成对高速轴体的扭矩和轴向压力的动态测量。具体成果如下：

1、完成一套动态测量高速旋转轴体扭矩和轴向压力的装置；

2、测量装置提高测量稳定性和精度；

3、测量装置提高了其可维护性。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。