一种力矩测试设备的制作方法

1.本发明涉及力矩测试技术领域，具体而言，涉及一种力矩测试设备。


背景技术：

2.目前，根据待测件的种类不同，力矩测试设备的种类也存在多样化。其中，用于对例如铰链的待测件进行力矩检测的力矩测试设备而言，现有的大部分力矩测试设备功能比较单一，不具备测量力矩和角度变化的关系，而一些具备可以检测角度的力矩测试设备不仅体积大、结构复杂，而且成本高。


技术实现要素：

3.本发明解决的问题是：如何使得力矩测试设备在实现角度和力矩检测的同时具有较小体积。
4.为解决上述问题，本发明提供一种力矩测试设备，包括：
5.底座，用于与待测件连接；
6.连接轴，用于与所述待测件同轴设置；
7.力矩检测机构，与所述底座转动连接，并用于检测所述待测件的力矩，所述力矩检测机构的一端与所述连接轴的一端连接，所述力矩检测机构的另一端用于与所述待测件连接；
8.角度检测机构，与所述连接轴的另一端连接，并用于检测所述待测件的旋转角度。
9.可选地，所述力矩检测机构包括力矩传感器、第一轴承和第一轴承座，所述力矩传感器与所述连接轴远离于所述角度检测机构的一端连接，并用于检测所述待测件的力矩，所述第一轴承套设在所述力矩传感器上，所述第一轴承座套设在所述第一轴承上并与所述底座可拆卸连接。
10.可选地，所述角度检测机构包括可拆卸连接的角度传感器和连接盘，所述角度传感器用于检测所述待测件的旋转角度，所述连接盘套设在所述连接轴远离于所述力矩检测机构的一端，所述角度传感器位于所述连接盘背离所述力矩检测机构的一侧。
11.可选地，所述力矩测试设备还包括限位机构，所述限位机构包括第一限位柱和第二限位柱，所述第一限位柱和所述第二限位柱平行设置，并分别与所述底座可拆卸连接，所述连接轴上设有手柄，所述手柄与所述第一限位柱相互垂直，且所述第一限位柱和所述第二限位柱位于所述手柄的运动轨迹上。
12.可选地，所述限位机构还包括第三限位柱，所述第三限位柱用于与所述底座连接或分离，且所述手柄在所述第三限位柱与所述底座连接时位于所述第一限位柱与所述第三限位柱之间。
13.可选地，所述力矩测试设备还包括防护基座，所述防护基座具有空腔，所述连接轴的一端与所述力矩检测机构的一端在所述空腔内连接，所述连接轴的另一端伸出至所述防护基座外并与所述角度检测机构连接，所述力矩检测机构的另一端伸出至所述防护基座外
并用于与所述待测件连接。
14.可选地，所述防护基座上设有开口，所述开口沿所述防护基座的周向设置并与所述空腔连通，所述手柄的一端与所述连接轴连接，另一端从所述开口穿出至所述防护基座外。
15.可选地，所述力矩测试设备还包括第二轴承和第二轴承座，所述第二轴承座套设在所述连接轴上，并在所述空腔外部与所述防护基座可拆卸连接，所述第二轴承套设在所述连接轴上，并与所述第二轴承座朝向所述力矩检测机构的一端连接，且所述第二轴承的外圈与所述防护基座连接。
16.可选地，所述底座包括第一座板、第二座板、支撑板和固定板，所述支撑板和所述固定板的一端分别与所述第一座板连接，另一端分别与所述第二座板连接，所述固定板用于与所述待测件的一端连接，所述力矩检测机构与所述第一座板转动连接。
17.可选地，所述固定板上设有多个固定孔，多个所述固定孔沿平行于所述连接轴的轴线方向间隔设置。
18.与现有技术相比，本发明的力矩测试设备通过驱动连接轴转动以带动力矩检测机构转动，进而带动待测件中与力矩检测机构连接的铰接件一起转动，力矩检测机构在转动过程中对待测件的力矩进行实时检测，同时，与连接轴上端连接的角度检测机构对连接轴的旋转角度进行实时检测，而连接轴的旋转角度也是待测件的旋转角度，从而实现对待测件在各个旋转角度处的力矩的实时检测，进而便于根据力矩检测机构和角度检测机构所检测的数据来绘制角度与力矩的变化曲线，以方便分析角度与力矩之间的关系。而且，通过将力矩检测机构和角度检测机构分别与的两端连接，以将力矩检测机构和角度检测机构固定在一个轴系上，使得力矩测试设备的整体结构简单、体积小且重量轻。
附图说明
19.图1为本发明实施例中力矩测试设备的结构示意图；
20.图2为本发明实施例中力矩测试设备在力矩检测机构和角度检测机构处的剖视示意图；
21.图3为本发明实施例中力矩测试设备的另一视角的结构示意图；
22.图4为本发明实施例中力矩测试设备在手柄转动180
°
时的结构示意图；
23.图5为本发明实施例中力矩测试设备在待测件转动180
°
时的结构示意图。
24.附图标记说明：
25.10、底座；11、第一座板；12、第二座板；121、定位槽；13、支撑板；14、固定板；141、固定孔；20、连接轴；30、力矩检测机构；31、力矩传感器；32、第一轴承；33、第一轴承座；34、轴套；40、角度检测机构；41、角度传感器；42、连接盘；43、电路板总成；44、三坐标台；50、限位机构；51、第一限位柱；52、第二限位柱；53、第三限位柱；60、手柄；70、防护基座；71、空腔；72、开口；80、第二轴承；90、第二轴承座；100、待测件；200、铰链工装；210、固定座板；220、转动座板；230、转接件。
具体实施方式
26.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明
的具体实施例做详细的说明。
27.附图中的z轴表示竖直方向，也就是上下位置，且z轴的正向(即z轴的箭头指向)代表上方，z轴的反向代表下方；附图中的x轴表示水平方向，并指定为左右位置，且x轴的正向代表左侧，x轴的反向代表右侧；附图中的y轴表示为前后位置，且y轴的正向代表前侧，y轴的反向代表后侧；同时需要说明的是，前述z轴、y轴及x轴的表示含义仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
28.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
29.本发明的力矩测试设备通常用于对铰链进行力矩测试，故后文均以待测件100为铰链进行详细说明。铰链具有两个相互铰接的铰接件，实际应用中，可以采用将铰链的两个铰接件分别与力矩测试设备的底座10和力矩检测机构30连接来实现铰链在力矩测试设备上的安装固定，也可以采用先将铰链安装在铰链工装200上，具体而言，如图5所示，将铰链的两个铰接件分别与铰链工装200的固定座板210和转动座板220连接，然后将转动座板220通过转接件230与力矩检测机构30远离于连接轴20的一端连接，将固定座板210固定在底座10上，从而将带有铰链的铰链工装200装配到力矩测试设备上，装配完毕后再对铰链在各个角度的力矩进行检测。
30.结合图1和图5所示，本发明实施例提供一种力矩测试设备，包括：底座10，用于与待测件100连接；连接轴20，用于与待测件100同轴设置；力矩检测机构30，与底座10转动连接，并用于检测待测件100的力矩，力矩检测机构30的一端与连接轴20的一端连接，力矩检测机构30的另一端用于与待测件100连接；角度检测机构40，与连接轴20的另一端连接，并用于检测待测件100的旋转角度。
31.具体地，连接轴20的转动可以采用电机驱动，也可以采用后文介绍的通过手柄60来驱动，此处不作具体限定。连接轴20可以呈竖直设置，如图1所示，此时，角度检测机构40与连接轴20的上端连接，力矩检测机构30与连接轴20的下端连接，力矩测试设备整体呈竖直状态；当然，连接轴20也可以呈水平设置，此时，角度检测机构40与连接轴20的左端(右端)连接，力矩检测机构30与连接轴20的右端(左端)连接，力矩测试设备整体呈水平状态。为方便描述，此处以及后文均以力矩测试设备呈竖直状态为例进行说明。例如铰链等待测件100装配到力矩测试设备上时，待测件100的铰接轴与力矩检测机构30的轴线重合，待测件100中相互铰接的两个铰接件分别与力矩检测机构30的下端和底座10连接，以使待测件100中相互铰接的两个铰接件中的一个固定在底座10上，另一个可以随力矩检测机构30一起转动。
32.本实施例中的力矩测试设备通过驱动连接轴20转动以带动力矩检测机构30转动，进而带动待测件100中与力矩检测机构30连接的铰接件一起转动，力矩检测机构30在转动过程中对待测件100的力矩进行实时检测，同时，与连接轴20上端连接的角度检测机构40对连接轴20的旋转角度进行实时检测，而连接轴20的旋转角度也是待测件100的旋转角度，从而实现对待测件100在各个旋转角度处的力矩的实时检测，进而便于根据力矩检测机构30
和角度检测机构40所检测的数据来绘制角度与力矩的变化曲线，以方便分析角度与力矩之间的关系。而且，通过将力矩检测机构30和角度检测机构40分别与的两端连接，以将力矩检测机构30和角度检测机构40固定在一个轴系上，使得力矩测试设备的整体结构简单、体积小且重量轻。
33.可选地，结合图2所示，力矩检测机构30包括力矩传感器31、第一轴承32和第一轴承座33，力矩传感器31与连接轴20远离于角度检测机构40的一端连接，并用于检测待测件100的力矩，第一轴承32套设在力矩传感器31上，第一轴承座33套设在第一轴承32上并与底座10可拆卸连接。
34.具体地，第一轴承32通常为深沟球轴承，相应地，第一轴承座33通常为深沟球轴承座，力矩传感器31的上端与连接轴20的下端连接，力矩传感器31的下端用于与待测件100连接，第一轴承32的内圈与力矩传感器31连接，外圈与第一轴承座33连接，且第一轴承座33通常采用螺栓等紧固件固定在底座10上。
35.本实施例中，采用力矩传感器31来实现对待测件100的力矩进行实时检测，以简化力矩检测机构30的结构，从而可以进一步减小力矩测试设备的整体体积和重量，而且，将力矩传感器31通过第一轴承32和第一轴承座33与底座10转动连接，以在力矩传感器31与底座10形成转动连接的同时减小力矩传感器31的转动阻力，保证力矩传感器31所检测到的力矩值更加接近于待测件100的实际力矩值，从而可以提高力矩测试设备的检测精度。
36.进一步地，结合图2所示，力矩检测机构30还包括轴套34，轴套34套设在力矩传感器31上，第一轴承32套设在轴套34上，轴套34用于限制力矩传感器31在轴向上的位移。
37.本实施例中，力矩传感器31通过轴套34与第一轴承32的内圈连接，同时，轴套34还与第一轴承32的上端面形成抵接，这样，当力矩传感器31装配到位后，力矩传感器31在轴套34与第一轴承32之间的配合作用下无法向下移动，从而保证力矩传感器31安装时的稳定性。
38.可选地，结合图2所示，角度检测机构40包括可拆卸连接的角度传感器41和连接盘42，角度传感器41用于检测待测件100的旋转角度，连接盘42套设在连接轴20远离于力矩检测机构30的一端，角度传感器41位于连接盘42背离力矩检测机构30的一侧。
39.具体地，连接盘42套设在连接轴20的上端，角度传感器41可拆卸固定在连接盘42上并位于连接盘42的上方。
40.本实施例中，采用角度传感器41来实现对待测件100的旋转角度进行实时检测，以简化角度检测机构40的结构，从而可以进一步减小力矩测试设备的整体体积和重量，同时，将角度传感器41通过连接盘42固定在连接轴20的上端，以实现角度传感器41在连接轴20上的安装固定，结构简单，拆装方便。
41.进一步地，结合图2所示，角度检测机构40还包括电路板总成43和三坐标台44，电路板总成43与角度传感器41通信连接，三坐标台44设置在底座10，电路板总成43设置在三坐标台44上，并位于角度传感器41背离连接盘42的一侧。
42.本实施例中，角度传感器41通常为磁编码角度传感器，其与电路板总成43相配合来对待测件100的旋转角度进行检测；电路板总成43安装在三坐标台44上，并可在三坐标台44的驱动下沿z轴方向移动，同时，三坐标台44设置在底座10上，并可在底座10上沿x轴和y轴方向移动。这样，可以根据连接轴20和力矩传感器31在底座10上的不同位置来对电路板
总成43进行适应性调整，以使电路板总成43与固定在连接轴20上的角度传感器41相对应，从而可以通过更换力矩传感器31不同的安装位置来实现多种情况的力矩测量，对不同量程的力矩传感器31具有较高的兼容性。
43.可选地，结合图1和图3所示，力矩测试设备还包括限位机构50，限位机构50包括第一限位柱51和第二限位柱52，第一限位柱51和第二限位柱52平行设置，并分别与底座10可拆卸连接，连接轴20上设有手柄60，手柄60与第一限位柱51相互垂直，且第一限位柱51和第二限位柱52位于手柄60的运动轨迹上。
44.具体地，第一限位柱51和第二限位柱52通常采用螺纹连接的方式与底座10可拆卸连接，例如，在限位柱上设置外螺纹，在底座10上设置螺纹孔，通过拧动限位柱的方式将其固定在底座10的螺纹孔处。通过转动手柄60以使连接轴20绕自身轴线转动，手柄60的运动轨迹为手柄60绕连接轴20的轴线转动时所形成的轨迹，而第一限位柱51和第二限位柱52位于手柄60的运动轨迹上。将第一限位柱51作为待测件100的旋转角度为0
°
的起始位置，也是手柄60的零位，将第二限位柱52作为待测件100的旋转角度为最大值的终止位置，手柄60在第一限位柱51所对应的起始位置与第二限位柱52所对应的终止位置之间进行转动，其中，待测件100的旋转角度的最大值可以设定为120
°
、180
°
或200
°
等，实际应用中可根据需要进行设置。
45.本实施例中，在连接轴20上设置手柄60，一方面可以采用手动的方式驱动连接轴20转动，从而可以减少电机的设置，使得力矩测试设备的结构更加简单，成本更加低廉；另一方面，可以在连接轴20采用电机驱动的方式下增加手动驱动方式，从而可以在电机出现故障时采用转动手柄60来驱动连接轴20转动，以延长力矩测试设备的使用寿命。同时，通过设置第一限位柱51和第二限位柱52来限制手柄60的转动角度，结构简单，操作方便。
46.可选地，结合图3和图4所示，限位机构50还包括第三限位柱53，第三限位柱53用于与底座10连接或分离，且手柄60在第三限位柱53与底座10连接时位于第一限位柱51与第三限位柱53之间。
47.本实施例中，当力矩测试设备不使用时，手柄60位于零位位置，即手柄60与第一限位柱51抵接，并位于第三限位柱53与第一限位柱51之间，这样，可以防止手柄60在误操作下发生转动；而当力矩测试设备进行测试时，需先将第三限位柱53拆下，然后驱动连接轴20转动以对待测件100进行力矩和角度的检测。
48.可选地，结合图1和图2所示，力矩测试设备还包括防护基座70，防护基座70具有空腔71，连接轴20的一端与力矩检测机构30的一端在空腔71内连接，连接轴20的另一端伸出至防护基座70外并与角度检测机构40连接，力矩检测机构30的另一端伸出至防护基座70外并用于与待测件100连接。
49.具体地，防护基座70呈具有空腔71的壳体结构，其可拆卸固定在底座10上，并罩设在连接轴20和力矩传感器31上，连接轴20的下端与力矩传感器31的上端在防护基座70的空腔71内形成连接，连接轴20的上端伸出防护基座70外，并与角度传感器41连接，力矩传感器31的下端伸出防护基座70外，并用于与待测件100连接。
50.本实施例中，可通过设置防护基座70，并使防护基座70罩设在连接轴20和力矩传感器31上，不仅更加美观，还可以对连接轴20和力矩传感器31进行保护，从而进一步延长力矩测试设备的使用寿命。
51.可选地，结合图2和图3所示，防护基座70上设有开口72，开口72沿防护基座70的周向设置并与空腔71连通，手柄60的一端与连接轴20连接，另一端从开口72穿出至防护基座70外。
52.具体地，开口72在防护基座70上沿手柄60的运动轨迹设置，当转动手柄60时，手柄60在开口72内绕连接轴20的轴线转动。
53.本实施例中，通过在防护基座70上设置开口72，不仅可以对手柄60的转动运动进行避让，还可以利用开口72左右两端的孔壁对手柄60的转动角度进行限制，这样，当第一限位柱51和第二限位柱52因发生损坏而无法限位时，或者当取消第一限位柱51和第二限位柱52时，可以利用开口72来限制手柄60的转动角度。
54.可选地，结合图1和图2所示，力矩测试设备还包括第二轴承80和第二轴承座90，第二轴承座90套设在连接轴20上，并在空腔71外部与防护基座70可拆卸连接，第二轴承80套设在连接轴20上，并与第二轴承座90朝向力矩检测机构30的一端连接，且第二轴承80的外圈与防护基座70连接。
55.具体地，第二轴承80通常为角接触轴承，相应地，第二轴承座90通常为角接触轴承座；第二轴承80套设在连接轴20的上端，第二轴承座90套设在第二轴承80上并位于防护基座70的上方，且第二轴承座90通常采用螺栓等紧固件与防护基座70可拆卸连接。
56.本实施例中，将连接轴20通过第二轴承80和第二轴承座90与防护基座70转动连接，以在连接轴20和防护基座70形成转动连接的同时减小连接轴20的转动阻力，保证随连接轴20转动的力矩传感器31所检测到的力矩值更加接近于待测件100的实际力矩值，从而可以进一步提高力矩测试设备的检测精度。
57.可选地，结合图1和图3所示，底座10包括第一座板11、第二座板12、支撑板13和固定板14，支撑板13和固定板14的一端分别与第一座板11连接，另一端分别与第二座板12连接，固定板14用于与待测件100的一端连接，力矩检测机构30与第一座板11转动连接。
58.具体地，底座10整体呈框架结构，第一座板11构成底座10的上端，第二座板12构成底座10的下端，支撑板13和固定板14位于第一座板11和第二座板12之间，并对第一座板11以及直接或间接装配在第一座板11上的力矩检测机构30、连接轴20、角度检测机构40、防护基座70进行支撑，防护基座70可拆卸固定在第一座板11上，力矩传感器31的下端从防护基座70的下端伸出并贯穿第一座板11延伸至第一座板11的下方，通过将待测件100中相互铰接的两个铰接件分别与力矩传感器31的下端和固定板14连接，以将待测件100安装到力矩测试设备上。例如图5所示，先将例如铰链的待测件100安装到铰链工装200上，然后将铰链工装200的固定座板210固定在底座10的固定板14上，将铰链工装200的转动座板220通过转接件230与力矩传感器31的下端连接，这样，当转动手柄60以使连接轴20转动时，会带动力矩传感器31一起转动，并带动转动座板220绕铰链的铰接轴翻转，在这个过程中，力矩传感器31对铰链的力矩进行检测，角度传感器41对铰链的旋转角度进行检测。
59.本实施例中，通过将底座10设置为包括第一座板11、第二座板12、支撑板13和固定板14的框架结构，以简化底座10的结构，便于进行加工制造，而且，可将待测件100装配在该框架结构内，以减小力矩测试设备进行测试时的占用空间；同时，通过将力矩检测机构30与第一座板11转动连接，以实现力矩检测机构30与底座10之间的转动连接。
60.可选地，结合图3所示，固定板14上设有多个固定孔141，多个固定孔141沿平行于
连接轴20的轴线方向间隔设置。
61.本实施例中，通过在固定板14上设置多个固定孔141，以给不同的铰链工装200提供安装位，使得力矩测试设备能够适用于多种待测件100的力矩和角度的测试，通用性更高。
62.进一步地，结合图3所示，第二座板12上设有定位槽121，固定板14在定位槽121处与第二座板12可拆卸连接。
63.本实施例中，可通过在第二座板12上设置定位槽121来对固定板14进行预定位，提高了固定板14安装时的便利性。
64.虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。