一种用于水下的静止扭矩传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于水下的静止扭矩传感器，属于传感器和水下机械监测领域。
【背景技术】
[0002]现有的扭矩传感器多是为传统机械系统监测设计，无法直接用于水下机械设备扭矩的监测。在水下扭矩测量时，多要求被测轴旋转较小的角度，由于现有的扭矩传感器密封性能较差，在用于水下测量时，尤其是对于被测轴具有一定旋转角度时，难以应用。
【发明内容】
[0003]基于以上所述存在的问题和不足，本发明的目的在于提供一种可用于水下静止扭矩或被测轴旋转角度较小的测量扭矩的静止扭矩传感器
[0004]本发明解决上述问题所采用的技术方案为:
[0005]用于水下的静止扭矩传感器，包括左端盖、右端盖、第一光电器件、平行光源、第二光电器件、中轴、外筒、第一圆盘光栅、第二圆盘光栅、信号处理电路板及导线，所述中轴插入在左、右端盖的内孔中，左端盖的右端面和右端盖的左端面与外筒的左右端面固定连接；所述第一圆盘光栅和第二圆盘光栅固定连接在外筒的左右端面上，所述第一光电器件、平行光源、第二光电器件依次固定设置在中轴上，信号处理电路板固定在中轴内，并分别通过导线与第一光电器件、平行光源、第二光电器件连接，所述第一圆盘光栅安装在第一光电器件和平行光源之间，所述第二圆盘光栅安装在第二光电器件和平行光源之间，所述左端盖的左侧设有带有键槽的左轴，所述右端盖的右侧设有带有键槽的右轴。
[0006]进一步地，所述中轴在同一轴向上开有4个孔，分别为第一孔、第二孔、第三孔、第四孔，所述中轴还具有贯通中轴的内孔，所述第一光电器件、平行光源和第二光电器件分别通过第一孔、第二孔、第三孔固定在所述中轴上；所述信号处理电路板固定在所述中轴的内孔上，所述信号处理电路板通过第一内导线、第二内导线、第三内导线分别与第一光电器件、平行光源和第二光电器件连接，所述信号处理电路板还通过外接导线穿过中轴上的第四孔和右端盖上的外接孔接到传感器外侧的外接电源，所述第四孔和外接孔内均涂有密封胶。
[0007]进一步地，所述外筒的左右端面上分别对称开有定位槽，定位槽上开有槽定位孔，所述第一圆盘光栅、第二圆盘光栅均设有2个吊耳，每个吊耳上均开有吊耳定位孔，所述第一圆盘光栅、第二圆盘光栅上的吊耳与外筒左右端面的上的定位槽分别通过定位销连接。
[0008]进一步地，所述第一圆盘光栅、第二圆盘光栅的圆周方向上均匀加工有光栅刻线。
[0009]本发明有以下优点:密封性好，结构件简单。制造安装方便，可以用于水下不转动或者在一定角度范围内摆动轴的扭矩测量。
【附图说明】
:
[0010]图1本发明的用于水下的静止扭矩传感器的结构图。
[0011]图2圆盘光栅结构图。
[0012]图3外筒结构图。
[0013]图4中轴结构图。
[0014]图中:1-左端盖，2-左轴承，3-第一光电器件，4-第一定位销，5-第一圆盘光栅，6-中轴，7-平行光源，8-第二定位销，9-第二光电器件，10-外接导线，11-外接孔，12-中轴孔密封胶，13-右端盖，14-右轴承，15-第三定位销，16-第二圆盘光栅，17-第三内导线，18信号处理电路板，19-第二内导线，20-外筒，21-第四定位销，22第一内导线，23光栅刻线，24-吊耳，25-吊耳定位孔，26-定位槽，27-槽定位孔，28-第一孔，29-第二孔，30-第三孔，31-第四孔，32-内孔，33-左轴，34-右轴。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进彳T实施:
[0016]参照图1-3，本发明的用于水下的静止扭矩传感器的结构主要由左端盖1、右端盖2、第一光电器件3、平行光源7、第二光电器件9、中轴6、外筒20、第一圆盘光栅5、第二圆盘光栅16、信号处理电路板18及导线等部件组成。
[0017]中轴6左右两端分别通过左轴承2和右轴承14支撑，并插入在左右端盖的内孔中，左轴承2和右轴承14支撑分别固定在左端盖I和右端盖13的内孔上，左端盖I的右端面和右端盖13的左端面与外筒20之间固定连接，例如使用焊接的方式连接。
[0018]第一圆盘光栅5和第二圆盘光栅16固定连接在外筒20的左右端面上。第一光电器件3、平行光源7、第二光电器件9依次固定设置在中轴6上，信号处理电路板18固定在中轴6内，并分别通过导线与第一光电器件3、平行光源7、第二光电器件9连接。第一圆盘光栅5、第二圆盘光栅16的内孔与中轴6之间均为间隙配合，所述第一圆盘光栅5安装在第一光电器件3和平行光源7之间，所述第二圆盘光栅16安装在第二光电器件9和平行光源7之间。
[0019]参照图4，中轴6在同一轴向上开有4个孔，分别为第一孔28、第二孔29、第三孔30、第四孔31，其中第一至第三孔为圆柱孔，第四孔为圆锥孔，所述中轴还具有贯通中轴的内孔32。结合图1，第一光电器件3、平行光源7和第二光电器件9分别通过第一孔28、第二孔29、第三孔30固定在所述中轴6上。信号处理电路板18通过胶固定在所述中轴6的内孔32上，所述信号处理电路板18通过第一内导线22、第二内导线19、第三内导线17分别与第一光电器件3、平行光源7和第二光电器件9连接，所述信号处理电路板18通过外接导线10连接外接电源，并将该传感器的测量结果传输出去。所述外接导线10穿过中轴6上的第四孔31和右端盖13上的外接孔11接到传感器外侧，所述中轴6上的第四孔31和右端盖13上的外接孔11的截面均为圆锥形，所述第四孔31和外接孔11内均涂有密封胶。
[0020]所述外筒20的左右端面上分别对称开有定位槽26，定位槽上开有槽定位孔27。所述第一圆盘光栅5、第二圆盘光栅16均设有2个吊耳24，每个吊耳上均开有吊耳定位孔25。所述第一圆盘光栅5、第二圆盘光栅16上的吊耳与外筒20左右端面的上的定位槽26分别通过第一定位销4、第二定位销8、第三定位销15和第四定位销21连接，上述定位销插入在吊耳定位孔25和槽定位孔27中。
[0021]参照图2，第一圆盘光栅5、第二圆盘光栅16圆周方向上均匀加工有光栅刻线23。
[0022]所述左端盖I的左侧加工有带有键槽的左轴33，所述右端盖13的右侧加工有带有键槽的右轴34，左轴33和右轴34用于与被测轴连接。
[0023]本发明的用于水下的静止扭矩传感器的工作过程如下:
[0024]左轴33、右轴34和被测轴连接后，当被测轴承担扭矩时外筒20左右端面将发生旋转，从而错开一个角度Θ，由于左端盖1、右端盖13分别通过左轴承2和右轴承14连接，因此中轴6不承担扭矩，因此中轴6的第一孔28、第二孔29、第三孔30仍然共面。由于第一圆盘光栅5、第二圆盘光栅16与外筒20左右端面均为刚性连接，因此第一圆盘光栅5、第二圆盘光栅16会错开Θ角度，因此第一光电器件3和第二光电器件9接收到的光的强度(或相位)将发生变化，它们输出的电信号也将发生变化，信号处理电路板18对第一光电器件3和第二光电器件9输出的电信号分析处理后即可得到被测轴的扭矩。
[0025]由上可以看出，与现有技术相比本发明将光电式扭矩传感器的光源、光电器件、信号处理电路板等均放置在敏感元件(外筒20)的内部，由于左端盖1、右端盖13的断面与外筒20之间通过焊接的方式连接，中轴6上的第四孔31和外筒20上的孔11的截面均为外大内小的梯形，并且均涂有密封胶，因此本发明具有密封性能好，加工安装方便、成本低等优点，可以用于水下不转动或者在一定角度范围内摆动轴的扭矩测量。
[0026]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【主权项】
1.一种用于水下的静止扭矩传感器，包括左端盖、右端盖、第一光电器件、平行光源、第二光电器件、中轴、外筒、第一圆盘光栅、第二圆盘光栅、信号处理电路板及导线，所述中轴插入在左、右端盖的内孔中，左端盖的右端面和右端盖的左端面与外筒的左右端面固定连接; 其特征在于，所述第一圆盘光栅和第二圆盘光栅固定连接在外筒的左右端面上，所述第一光电器件、平行光源、第二光电器件依次固定设置在中轴上，信号处理电路板固定在中轴内，并分别通过导线与第一光电器件、平行光源、第二光电器件连接，所述第一圆盘光栅安装在第一光电器件和平行光源之间，所述第二圆盘光栅安装在第二光电器件和平行光源之间，所述左端盖的左侧设有带有键槽的左轴，所述右端盖的右侧设有带有键槽的右轴。
2.根据权利要求1所述的静止扭矩传感器，其特征在于，所述中轴在同一轴向上开有4个孔，分别为第一孔、第二孔、第三孔、第四孔，所述中轴还具有贯通中轴的内孔，所述第一光电器件、平行光源和第二光电器件分别通过第一孔、第二孔、第三孔固定在所述中轴上；所述信号处理电路板固定在所述中轴的内孔上，所述信号处理电路板通过第一内导线、第二内导线、第三内导线分别与第一光电器件、平行光源和第二光电器件连接，所述信号处理电路板还通过外接导线穿过中轴上的第四孔和右端盖上的外接孔接到传感器外侧的外接电源，所述第四孔和外接孔内均涂有密封胶。
3.根据权利要求1或2所述的静止扭矩传感器，其特征在于，所述外筒的左右端面上分别对称开有定位槽，定位槽上开有槽定位孔，所述第一圆盘光栅、第二圆盘光栅均设有2个吊耳，每个吊耳上均开有吊耳定位孔，所述第一圆盘光栅、第二圆盘光栅上的吊耳与外筒左右端面的上的定位槽分别通过定位销连接。
4.根据权利要求1或2所述的静止扭矩传感器，其特征在于，所述第一圆盘光栅、第二圆盘光栅的圆周方向上均匀加工有光栅刻线。
【专利摘要】一种用于水下的静止扭矩传感器，包括左端盖、右端盖、第一光电器件、平行光源、第二光电器件、中轴、外筒、第一圆盘光栅、第二圆盘光栅、信号处理电路板及导线，中轴插入在左、右端盖的内孔中，左、右端盖与外筒的左右端面固定连接；第一圆盘光栅和第二圆盘光栅固定连接在外筒的左右端面上，第一光电器件、平行光源、第二光电器件依次固定设置在中轴上，信号处理电路板固定在中轴内，并分别通过导线与第一光电器件、平行光源、第二光电器件连接，所述左端盖的左侧设有带有键槽的左轴，所述右端盖的右侧设有带有键槽的右轴，本发明结构简单、密封性能好，能够实现水下静止扭矩的测量。
【IPC分类】G01L3-00
【公开号】CN104764549
【申请号】CN201510152350
【发明人】陈成军, 史宏思
【申请人】青岛理工大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年4月1日