一种裂筒式扭矩传感器的制作方法

本发明属于传感器技术领域，特别涉及一种裂筒式扭矩传感器。

背景技术：

扭矩测量是各种机械产品(机器人、内燃机、风机等)开发、质量检验、优化控制、工况监测和故障诊断等必不可少的内容。应变式扭矩传感器是应用最广泛的一类扭矩传感器：通过在弹性轴上粘贴应变计组成测量电桥(惠更斯电桥)，当弹性轴受扭矩产生微小变形后引起电桥电阻值变化，应变电桥电阻的变化转变为电信号的变化从而实现扭矩测量。应变片扭矩传感器的特点是测量范围大、价格低廉，便于选择等。

为了提高测量灵敏度，可以通过降低传感器本身的扭转刚度来增大应变的幅值，但是，这样做会降低系统整体的刚度，这往往是不允许的。因此，在保证传感器高刚度的前提下提高测量灵敏度，是扭矩传感器的难点。

技术实现要素：

发明的目的在于提供一种裂筒式扭矩传感器，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种裂筒式扭矩传感器，包括裂筒结构、检测装置、刚性段和连接接口；裂筒结构为两端开口的圆筒状，且圆筒侧壁上沿轴向开设有通槽；检测装置设置在通槽上，且检测装置连接通槽两侧的圆筒侧壁；裂筒结构的两端分别通过刚性段固定连接有连接接口。

进一步的，连接接口包括连接环和固定板；连接环的一端固定连接在固定板上形成连接接口，固定板上设置有若干螺栓孔。

进一步的，通槽留空或填充比裂筒结构材料弹性模量小的材料。

进一步的，刚性段的一端与裂筒结构端部圆环固定连接，另一端与连接接口的连接环端部固定连接；连接接口用于与被测对象相连。

进一步的，检测装置为应变式、电容式或电涡流式传感器；检测装置与通槽两侧的圆筒侧壁固定连接。

进一步的，检测装置连接有放大器，用于将检测信号放大处理。

与现有技术相比，本发明有以下技术效果：

本发明利用裂筒结构对扭转变形的放大效应，可以在不牺牲传感器本身扭转刚度的前提下大大提高测量灵敏度，接入被测对象后对系统的刚度影响较小；

本发明除检测装置外，传感器本体结构可以整体单片加工，结构简单，无需装配。

附图说明

图1为本发明结构示意图

图2是两个刚性段被布置在裂口的对面的结构图。

图3是两个刚性段被分别布置在裂口的两侧结构图。

图4是两个刚性段被布置在裂筒的其他位置结构图。

图5是两个刚性段被布置在裂筒的其他位置结构图。

图6是连接环可通过过盈配合接入被测系统示意图。

其中：1、裂筒结构；2、连接环；6、刚性段；8、检测装置；9、固定板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进一步说明：

请参阅附图：一种裂筒式扭矩传感器，包括裂筒结构1、检测装置8、刚性段6和连接接口；裂筒结构1为两端开口的圆筒状，且圆筒侧壁上沿轴向开设有与圆筒等长的通槽；检测装置8设置在通槽上，且检测装置8连接通槽两侧的圆筒侧壁；裂筒结构1的两端分别通过刚性段6固定连接有连接接口。

连接接口包括连接环2和固定板9；连接环的一端固定连接在固定板9上形成连接接口，固定板9上设置有若干螺栓孔。

刚性段6的一端与裂筒结构1端部圆环固定连接，另一端与连接接口的连接环2端部固定连接；连接接口用于与被测对象相连。

检测装置8为应变式、电容式或电涡流式传感器；检测装置8与通槽两侧的圆筒侧壁固定连接。测量装置8在裂口处的布置方向由变形敏感方向确定；

变形敏感方向由刚性段的布置位置和裂筒结构的外径、筒厚及裂口宽度共同确定。

检测装置8连接有放大器，用于将检测信号放大处理，获得较高的分辨率。

图2是实施例一，两个刚性块被布置在裂口的对面，可有效降低轴向力载荷对测量的影响。

图3是实施例二，两个刚性块被分别布置在裂口的两侧，采用两个沿不同方向布置的检测单元，组合起来实现轴向力载荷对测量精度影响的校正。

图4、图5是实施例三和四，两个刚性块被布置在裂筒的其他位置。

图6是实施例五，连接环可通过过盈配合接入被测系统。

技术特征：

技术总结
一种裂筒式扭矩传感器，包括裂筒结构、检测装置、刚性段和连接接口；裂筒结构为两端开口的圆筒状，且圆筒侧壁上沿轴向开设有与圆筒等长的通槽；检测装置设置在通槽上，且检测装置连接通槽两侧的圆筒侧壁；裂筒结构的两端分别通过刚性段固定连接有连接接口。本发明利用裂筒结构对扭转变形的放大效应，可以在不牺牲传感器本身扭转刚度的前提下大大提高测量灵敏度，接入被测对象后对系统的刚度影响较小。

技术研发人员：陈贵敏;马付雷;梅雪松;赵飞
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2019.01.29
技术公布日：2019.05.21