CN102435365A - 电动执行机构的力矩检测装置 - Google Patents

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彭展华
伦东
蔡之良
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Abstract

本发明涉及一种电动执行机构的力矩检测装置，在电机转子上固定安装蜗杆，在电机转子上套装有轴承，在轴承的外圈体上套装有力矩感应板，在力矩感应板上通过螺钉固定有霍尔元件，在力矩感应板外套装有安装盖板，安装盖板固定于所述的安装座上；在安装盖板与安装座之间的蜗杆的外部套装有力矩承受板，所述力矩承受板坐于安装座上，在力矩承受板上坐有碟簧，碟簧与力矩感应板相抵，在碟簧轴孔内部区域对应的力矩承受板上安装有永磁体，永磁体与所述的霍尔元件配合。本发明具有结构简单、紧凑、精度高、加工方便要求不高、成本低、实用范围广等优点，一种高精度、低成本的力矩检测装置。

Description

电动执行机构的力矩检测装置
技术领域
本发明涉及一种电动执行机构的力矩检测装置。
背景技术
目前比较常用的力矩测量方面的方法一般有两种：一是通过互感器测量电流的方法，这中方法比较容易实现，是通过对电机电流的变化来测出电机力矩的变化，这种方法有个缺点是线性不是很好，误差大，而且对电流的变化要求较大，在电机电流变化不大或是对力矩测量精度要求较高的场合是无法满足的。
另一种是通过压力传感器的方法测量力矩的，由于压力传感器线性好，精度高所以测量的力矩比较精确，用在要求极度很高的场合，但是这种方法也有个缺点是安装难度大，对相关零件要求的精度极高，导致加工难度加大，成本高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种简单、可靠、性能稳定、成本低的电动执行机构的力矩检测装置。
按照本发明提供的技术方案，所述电动执行机构的力矩检测装置，包括安装座、电机转子与蜗杆，在电机转子上固定安装蜗杆，在电机转子上套装有轴承，在轴承的外圈体上套装有力矩感应板，在力矩感应板上通过螺钉固定有霍尔元件，在力矩感应板外套装有安装盖板，安装盖板固定于所述的安装座上；在安装盖板与安装座之间的蜗杆的外部套装有力矩承受板，所述力矩承受板坐于安装座上，在力矩承受板上坐有碟簧，碟簧与力矩感应板相抵，在碟簧轴孔内部区域对应的力矩承受板上安装有永磁体，永磁体与所述的霍尔元件配合。
所述力矩感应板包括在感应板本体上一体连接的轴承安装凸环，轴承安装凸环为圆环状凸起，在感应板本体上开设有感应板轴孔，轴承安装凸环与感应板轴孔呈同轴设置，且轴承安装凸环的内径大于感应板轴孔的孔径；在轴承安装凸环背面的感应板本体上沿着径向开设有霍尔元件安装槽，在霍尔元件安装槽内的感应板本体上开设有霍尔元件螺钉孔，在霍尔元件安装槽外端部位置的感应板本体上开设有通线孔，在感应板本体上开设有第一定位孔。
所述力矩承受板包括在承受板本体上开设的承受板轴孔，在承受板本体的外侧边上一体连接有碟簧安装外凸环，在碟簧安装外凸环内侧的承受板本体一体连接有碟簧安装内凸环，碟簧安装外凸环的高度小于碟簧安装内凸环的高度，承受板本体、承受板轴孔、碟簧安装外凸环与碟簧安装内凸环为同轴设置，所述碟簧安装内凸环上设有永磁体安装缺口，在承受板本体上开设有第二定位孔。
本发明专利结构简单、紧凑、精度高、加工方便要求不高、成本低、实用范围广等优点，它是通过对作用力的直接测量的方式来检测力大小的变化，所以更加的方便，采用的霍尔元件和永磁体是非直接受力器件，无损耗可以不受力的大小和次数的限制，工业用得标准碟簧采购方便，可以实用几十万次完全满足了产品的需求，加上装上了测温元件，采取了温度补偿从而提高了本装置的测量精度，本发明是一种高精度、低成本的力矩检测装置。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是图1中A部分的放大示意图。
图3是本发明中力矩感应板的主视图。
图4是本发明中力矩感应板的俯视图。
图5是本发明中力矩感应板的仰视图。
图6是本发明中力矩承受板的主视图。
图7是本发明中力矩承受板的俯视图。
图8是本发明的电路原理图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图所示，本发明主要由力矩感应板1、感应板本体1.1、轴承安装凸环1.2、感应板轴孔1.3、霍尔元件安装槽1.4、通线孔1.5、第一定位孔1.6、碟簧2、力矩承受板3、承受板本体3.1、承受板轴孔3.2、碟簧安装外凸环3.3、碟簧安装内凸环3.4、永磁体安装缺口3.5、蜗杆4、永磁体5、霍尔元件6、安装盖板7电机转子8、轴承9与安装座10等部件构成。
该电动执行机构的力矩检测装置，包括安装座10、电机转子8与蜗杆4，在电机转子8上固定安装蜗杆4，在电机转子8上套装有轴承9，在轴承9的外圈体上套装有力矩感应板1，在力矩感应板1上通过螺钉固定有霍尔元件6，在力矩感应板1外套装有安装盖板7，安装盖板7固定于所述的安装座10上；在安装盖板7与安装座10之间的蜗杆4的外部套装有力矩承受板3，所述力矩承受板3坐于安装座10上，在力矩承受板3上坐有碟簧2，碟簧2与力矩感应板1相抵，在碟簧2轴孔内部区域对应的力矩承受板3上安装有永磁体5，永磁体5与所述的霍尔元件6配合。
所述力矩感应板1包括在感应板本体1.1上一体连接的轴承安装凸环1.2，轴承安装凸环1.2为圆环状凸起，在感应板本体1.1上开设有感应板轴孔1.3，轴承安装凸环1.2与感应板轴孔1.3呈同轴设置，且轴承安装凸环1.2的内径大于感应板轴孔1.3的孔径，轴承安装凸环1.2内的台阶用于安装所述的轴承9；在轴承安装凸环1.2背面的感应板本体1.1上沿着径向开设有霍尔元件安装槽1.4，在霍尔元件安装槽1.4内的感应板本体1.1上开设有霍尔元件螺钉孔，在霍尔元件螺钉孔内旋入螺钉固定所述的霍尔元件6，在霍尔元件安装槽1.4外端部位置的感应板本体1.1上开设有通线孔1.5，通线孔1.5用于通入与霍尔元件6相接的信号传输线，在感应板本体1.1上开设有第一定位孔1.6，通过第一定位孔1.6与第二定位孔3.6的定位，保证了霍尔元件6与永磁体5的安装位置。
所述力矩承受板3包括在承受板本体3.1上开设的承受板轴孔3.2，在承受板本体3.1的外侧边上一体连接有碟簧安装外凸环3.3，在碟簧安装外凸环3.3内侧的承受板本体3.1一体连接有碟簧安装内凸环3.4，碟簧安装外凸环3.3的高度小于碟簧安装内凸环3.4的高度，承受板本体3.1、承受板轴孔3.2、碟簧安装外凸环3.3与碟簧安装内凸环3.4为同轴设置，碟簧安装外凸环3.3与碟簧安装内凸环3.4之间用于安装所述的碟簧2，所述碟簧安装内凸环3.4上设有永磁体安装缺口3.5，在承受板本体3.1上开设有第二定位孔3.6。
感应板轴孔1.3与承受板轴孔3.2用于安装所述的蜗杆4。
电机转子8的转动会带着蜗杆4转动会产生一个向里的推力，这个推力压在力矩感应板1上，力矩感应板1压在碟簧2上，碟簧2压在力矩承受板3上。碟簧2受到压力产生形变导致霍尔元件6和永磁体5的位置发生变化，霍尔元件6位置的变化导致磁场的强度发生变化，磁场强度的改变使霍尔元件6的输出值发生改变，从而达到力矩测试的目的，作用力越大，碟簧2形变也越大，磁场强度改变就越大。由于霍尔元件6受温度变化有一定的影响，所以加装了测温元件来测试温度，做为它的温度补偿，通过测量不同温度下的力矩变化来做到精确测量的目的，温度测量的越精确，力矩测量的精度就越高。
在进行力矩测试时，使用型号为DS18B20的测温元件U1、型号为AH496B的霍尔元件U2、型号为CH2510-5的接插件JP1，上述元器件通过导线连接组成力矩、温度测试板，即可进行测试。

Claims (3)

1. 一种电动执行机构的力矩检测装置，包括安装座（10）、电机转子（8）与蜗杆（4），在电机转子（8）上固定安装蜗杆（4），在电机转子（8）上套装有轴承（9），其特征是：在轴承（9）的外圈体上套装有力矩感应板（1），在力矩感应板（1）上通过螺钉固定有霍尔元件（6），在力矩感应板（1）外套装有安装盖板（7），安装盖板（7）固定于所述的安装座（10）上；在安装盖板（7）与安装座（10）之间的蜗杆（4）的外部套装有力矩承受板（3），所述力矩承受板（3）坐于安装座（10）上，在力矩承受板（3）上坐有碟簧（2），碟簧（2）与力矩感应板（1）相抵，在碟簧（2）轴孔内部区域对应的力矩承受板（3）上安装有永磁体（5），永磁体（5）与所述的霍尔元件（6）配合。
2.如权利要求1所述的电动执行机构的力矩检测装置，其特征是：所述力矩感应板（1）包括在感应板本体（1.1）上一体连接的轴承安装凸环（1.2），轴承安装凸环（1.2）为圆环状凸起，在感应板本体（1.1）上开设有感应板轴孔（1.3），轴承安装凸环（1.2）与感应板轴孔（1.3）呈同轴设置，且轴承安装凸环（1.2）的内径大于感应板轴孔（1.3）的孔径；在轴承安装凸环（1.2）背面的感应板本体（1.1）上沿着径向开设有霍尔元件安装槽（1.4），在霍尔元件安装槽（1.4）内的感应板本体（1.1）上开设有霍尔元件螺钉孔，在霍尔元件安装槽（1.4）外端部位置的感应板本体（1.1）上开设有通线孔（1.5），在感应板本体（1.1）上开设有第一定位孔（1.6）。
3.如权利要求1所述的电动执行机构的力矩检测装置，其特征是：所述力矩承受板（3）包括在承受板本体（3.1）上开设的承受板轴孔（3.2），在承受板本体（3.1）的外侧边上一体连接有碟簧安装外凸环（3.3），在碟簧安装外凸环（3.3）内侧的承受板本体（3.1）一体连接有碟簧安装内凸环（3.4），碟簧安装外凸环（3.3）的高度小于碟簧安装内凸环（3.4）的高度，承受板本体（3.1）、承受板轴孔（3.2）、碟簧安装外凸环（3.3）与碟簧安装内凸环（3.4）为同轴设置，所述碟簧安装内凸环（3.4）上设有永磁体安装缺口（3.5），在承受板本体（3.1）上开设有第二定位孔（3.6）。
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