CN102564665A - 梁型扭力感测器 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种梁型扭力感测器，其包含一个包括一个第一本体的输出单元、一个包括一个相对该第一本体转动的第二本体的输入单元、一个扭力梁单元及一个量测单元，该扭力梁单元包括一个轴枢件、至少一个自该轴枢件朝外延伸并连接于该第一本体的第一延伸梁，及至少一个自该轴枢件朝外延伸并连接于该第二本体的第二延伸梁，该量测单元设置于该输出单元及该输入单元间，使用时，通过该扭力梁单元的变形而使该第一本体及该第二本体产生相对的转动位移量，而供该量测单元转换出相对应的电气信号，其不但结构简单还能够减少制作成本。

Description

梁型扭力感测器

技术领域

本发明涉及一种扭力感测器，特别是涉及一种梁型扭力感测器。

背景技术

请参阅图1所示，是一个现有的扭力感测器的剖视示意图。现有的一种美国专利号码US6370966的扭力感测器如，其包括沿一条轴线10延伸设置的一个输入轴11及一个输出轴12、一个螺接于该输入轴11并随该输入轴11的转动而沿该轴线10相对该输出轴12移动的套筒13，及一个连接于该套筒13以量测该套筒13的位移量的电位计模块14。

当该输入轴11受到扭力而相对该输出轴12转动时，该输入轴11所产生的角位移会经过螺纹的放大而使该套筒13沿该轴线10移动，进而由该电位计模块14量测出相对应扭力的电压信号。

然而，由于该输入轴11需要配合螺纹以将角位移放大成该套筒13的直线位移，因此使得整体机构变的较为复杂，且配合的零件数量也相对较多，而增加了制作时的成本。

由此可见，上述现有的扭力感测器在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的梁型扭力感测器，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的扭力感测器存在的缺陷，而提供一种新型结构的梁型扭力感测器，所要解决的技术问题是使其结构简单且成本低廉，非常适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种梁型扭力感测器，包含：一个输出单元、一个输入单元、一个扭力梁单元及一个量测单元。

该输出单元包括一个第一本体，及一个位于该第一本体的第一定位槽，该输入单元包括一个相对该第一本体转动且具有一个输入部的第二本体，及一个位于该第二本体并相对应该第一定位槽设置的第二定位槽，该扭力梁单元包括一个沿一条轴线穿设于该第一定位槽及该第二定位槽的轴枢件、至少一个自该轴枢件朝外延伸并连接于该第一本体的第一延伸梁，及至少一个自该轴枢件朝外延伸并连接于该第二本体的第二延伸梁，该量测单元设置于该输出单元及该输入单元间，并将该第一本体及该第二本体的相对转动位移量转换成一个电气信号。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳地，前述的梁型扭力感测器，其中所述的量测单元包括一个安装于该第一本体及该第二本体的其中一个的第一量测件，及一个安装于该第一本体及该第二本体的其中另一个的第二量测件，该第二量测件将该第一量测件及该第二量测件的相对转动位移量转换成该电气信号。

较佳地，前述的梁型扭力感测器，其中所述的第二量测件具有至少一个导体，该第一量测件具有至少一个供该导体电连接的电阻件，及至少一个间隔该电阻件设置并供该导体电连接的导电件。

较佳地，前述的梁型扭力感测器，其中所述的第一量测件还具有一个供该电阻件设置并连接该第一本体的第一固定件，该第二量测件还具有至少一个连接于该第二本体及该导体间的第二固定件，该电阻件具有一个第一接脚，及一个串联该第一接脚的第二接脚，该导电件具有一个输出该电气信号的输出接脚。

较佳地，前述的梁型扭力感测器，其中所述的扭力梁单元还包括至少一个穿过该第一本体并螺锁于该第一延伸梁的第一螺杆，及至少一个穿过该第二本体并螺锁于该第二延伸梁的第二螺杆。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种梁型扭力感测器，包含一个输出单元、一个输入单元、一个扭力梁单元及一个量测单元。

该输出单元包括一个第一本体，该输入单元包括一个相对该第一本体转动且具有一个输入部的第二本体，该扭力梁单元包括至少一个连接于该第一本体的第一延伸梁，及至少一个自该第一延伸梁延伸并连接于该第二本体的第二延伸梁，该量测单元设置于该输出单元及该输入单元间，并将该第一本体及该第二本体的相对转动位移量转换成一个电气信号。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳地，前述的梁型扭力感测器，其中所述的量测单元包括一个安装于该第一本体及该第二本体的其中一个的第一量测件，及一个安装于该第一本体及该第二本体的其中另一个的第二量测件，该第二量测件将该第一量测件及该第二量测件的相对转动位移量转换成该电气信号。

较佳地，前述的梁型扭力感测器，其中所述的第二量测件具有至少一个导体，该第一量测件具有至少一个供该导体电连接的电阻件，及至少一个间隔该电阻件设置并供该导体电连接的导电件。

较佳地，前述的梁型扭力感测器，其中所述的第一量测件还具有一个供该电阻件设置并连接该第一本体的第一固定件，该第二量测件还具有至少一个连接于该第二本体及该导体间的第二固定件，该电阻件具有一个第一接脚，及一个串联该第一接脚的第二接脚，该导电件具有一个输出该电气信号的输出接脚。

较佳地，前述的梁型扭力感测器，其中所述的扭力梁单元还包括至少一个穿过该第一本体并螺锁于该第一延伸梁的第一螺杆，及至少一个穿过该第二本体并螺锁于该第二延伸梁的第二螺杆。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明梁型扭力感测器至少具有下列优点及有益效果：本发明通过该扭力梁单元的变形而使该第一本体及该第二本体产生相对的转动位移量，而供该量测单元转换出相对应的电气信号，不但结构简单还能够减少制作成本。

综上所述，本发明是有关于一种梁型扭力感测器，其包含一个包括一个第一本体的输出单元、一个包括一个相对该第一本体转动的第二本体的输入单元、一个扭力梁单元及一个量测单元，该扭力梁单元包括一个轴枢件、至少一个自该轴枢件朝外延伸并连接于该第一本体的第一延伸梁，及至少一个自该轴枢件朝外延伸并连接于该第二本体的第二延伸梁，该量测单元设置于该输出单元及该输入单元间，使用时，通过该扭力梁单元的变形而使该第一本体及该第二本体产生相对的转动位移量，而供该量测单元转换出相对应的电气信号，其不但结构简单还能够减少制作成本。本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是一个现有的扭力感测器的剖视示意图。

图2是本发明梁型扭力感测器的一个第一较佳实施例的组合立体图。

图3是该第一较佳实施例的分解立体图。

图4是该第一较佳实施例的局部立体示意图。

图5是本发明梁型扭力感测器的一个第二较佳实施例的组合立体图。

图6是该第二较佳实施例的分解立体图。

图7是本发明梁型扭力感测器的一个第三较佳实施例的组合立体图。

图8是该第三较佳实施例的分解立体图。

图9是该第三较佳实施例的剖视示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的梁型扭力感测器其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚的呈现。为了方便说明，在以下的实施例中，相同的元件以相同的编号表示。

请参阅图2与图3所示，图2是本发明梁型扭力感测器的一个第一较佳实施例的组合立体图。图3是该第一较佳实施例的分解立体图。本发明梁型扭力感测器的一个第一较佳实施例包含一个输出单元2、一个输入单元3、一个扭力梁单元4，及一个量测单元5。

该输出单元2包括一个第一本体21、一个位于该第一本体21中央的第一定位槽22，及设置于该第一本体21且分别位于该第一定位槽22的两相对侧的穿槽23，该第一本体21具有一个呈圆盘状的第一圆盘部211，及一个自该第一圆盘部211朝下方延伸的输出部212。在本实施例中，该输出部212为一种横切面为非呈圆形的栓槽轴。

该输入单元3包括一个位于该第一本体21上方并相对该第一本体21转动的第二本体31，及一个位于该第二本体31并相对应该第一定位槽22设置的第二定位槽32，该第二本体31具有一个平行该第一本体21的第二圆盘部311，及一个自该第二圆盘部311朝相反该输出单元2方向延伸的输入部312。在本实施例中，该输入部312为一种横切面非呈圆形的栓槽轴。

该扭力梁单元4包括一个沿一条轴线L穿设于该第一定位槽22及该第二定位槽32的轴枢件41、一个自该轴枢件41朝外延伸并连接于该第一本体21的第一延伸梁42、一个自该轴枢件41朝外且朝相反该第一延伸梁42的方向延伸并连接于该第二本体31的第二延伸梁43、一个穿过该第一本体21并螺锁于该第一延伸梁42的第一螺杆44，及一个穿过该第二本体31并螺锁于该第二延伸梁43的第二螺杆45。

请参阅图2、图3及图4所示，图4是该第一较佳实施例的局部立体示意图。该量测单元5设置于该输出单元2及该输入单元3间，并将该第一本体21及该第二本体31的相对转动位移量转换成一个电气信号。在本实施例中，该电气信号为电压信号。

该量测单元5包括一个安装于该第一本体21且相对应所述穿槽23设置的第一量测件51，及一个安装于该第二本体31且相对应该第一量测件51设置的第二量测件52，该第一量测件51与该第二量测件52的组合，将该第一本体21及该第二本体31的相对转动位移量转换成该电气信号。

该第二量测件52具有二个穿过所述穿槽23并各自以二个支臂522抵于该第一量测件51的导体521，及二个连接于该第二本体31及所述导体521间的第二固定件523，该第一量测件51具有二个供所述导体521的其中一个支臂522电连接的电阻件511、二个分别间隔所述电阻件511设置并供所述导体521的另一个支臂522电连接的导电件512，及一个供所述电阻件511及所述导电件512设置并连接于该第一本体21的第一固定件516。在本实施例中，该第一固定件516是以粘着方式或锁固方式连接于该第一本体21。

每一个电阻件511具有一个第一接脚513，及一个串联该第一接脚513的第二接脚514，该导电件512具有一个输出该电气信号的输出接脚515。在本实施例中，该第一接脚513及该第二接脚514分别连接一个正电压源及一个接地线。

当扭力施于该输入部312时，该第二本体31及该第一本体21因扭力梁单元4允许弹性变形而产生相对运动，使得该第二本体31相对该第一本体21产生转动的角位移，此时所述导体521同步于所述电阻件511及所述导电件512上滑动，进而改变电阻值，并使所述输出接脚515产生相对应该角位移的电气信号，而使该扭力感测器达到量测扭力的有益效果。

由于转动的角位移是与扭力的大小成正比，连带使电阻值的变化及电气信号的大小同样与扭力的大小成正比，因此在使用时的线性区域相当大，此外，由于该扭力梁单元4经设计后能够允许弹性变形，因此不需如现有的扭力感测器必须利用螺纹结构以放大位移量，而直接就具有放大位移量的有益效果，因此大幅简化了结构的复杂度，而以简单的零件及结构就达到了有益效果。

请参阅图5及图6所示，图5是本发明梁型扭力感测器的一个第二较佳实施例的组合立体图。图6是该第二较佳实施例的分解立体图。本发明的一个第二较佳实施例是类似于该第一较佳实施例，其差异处在于：

该输出单元2及该输入单元3分别取消该第一定位槽(图未示)及第二定位槽(图未示)。

该扭力梁单元4包括二个分别朝相反方向延伸并连接于该第一本体21的第一延伸梁42、二个分别自所述第一延伸梁42的连接处朝外且朝相反方向延伸并连接于该第二本体31的第二延伸梁43、二个穿过该第一本体21并螺锁于所述第一延伸梁42的第一螺杆44，及二个穿过该第二本体31并螺锁于所述第二延伸梁43的第二螺杆45。

如此，该第二较佳实施例也能够达到与上述第一较佳实施例相同的目的与有益效果。

请参阅图7、图8及图9所示，图7是本发明梁型扭力感测器的一个第三较佳实施例的组合立体图。图8是该第三较佳实施例的分解立体图。图9是该第三较佳实施例的剖视示意图。本发明的一个第三较佳实施例是类似于该第一较佳实施例，其差异处在于：

该扭力梁单元4包括一个沿一条轴线L穿设于该第一定位槽22及该第二定位槽32的轴枢件41、二个分别自该轴枢件41朝相反方向延伸并连接于该第一本体21的第一延伸梁42、二个分别自该轴枢件41朝相反方向延伸并连接于该第二本体31的第二延伸梁43、二个穿过该第一本体21并螺锁于所述第一延伸梁42的第一螺杆44，及二个穿过该第二本体31并螺锁于所述第二延伸梁43的第二螺杆45。

该第一量测件51具有二个磁通量感测器517，该第二量测件52具有二个分别相对应所述磁通量感测器517设置且位于所述穿槽23中的磁铁524，及二个连接于该第二本体31及所述磁铁524间的第二固定件523。

当该扭力梁单元4产生弹性变形时，会带动所述磁铁524一并产生偏移，此时借由所述磁通量感测器517感测磁力线的变化，就能够使所述磁通量感测器517产生相对应该角位移的电气信号，而使该扭力感测器同样达到量测扭力的有益效果。

如此，该第三较佳实施例也能够达到与上述第一较佳实施例相同的目的与有益效果，还进一步达到了非接触式量测的有益效果。

综上所述，通过该扭力梁单元4的变形而使该第一本体21及该第二本体31产生相对的转动位移量，而供该量测单元5转换出相对应于施加扭力的电气信号，不但结构简单还能够减少制作成本，所以确实能达成本发明的目的。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种梁型扭力感测器，其特征在于：该梁型扭力感测器包含一个输出单元、一个输入单元、一个扭力梁单元及一个量测单元，该输出单元包括一个第一本体，及一个位于该第一本体的第一定位槽，该输入单元包括一个相对该第一本体转动且具有一个输入部的第二本体，及一个位于该第二本体并相对应该第一定位槽设置的第二定位槽，该扭力梁单元包括一个沿一条轴线穿设于该第一定位槽及该第二定位槽的轴枢件、至少一个自该轴枢件朝外延伸并连接于该第一本体的第一延伸梁，及至少一个自该轴枢件朝外延伸并连接于该第二本体的第二延伸梁，该量测单元设置于该输出单元及该输入单元间，并将该第一本体及该第二本体的相对转动位移量转换成一个电气信号。

2.如权利要求1所述的梁型扭力感测器，其特征在于：该量测单元包括一个安装于该第一本体及该第二本体的其中一个的第一量测件，及一个安装于该第一本体及该第二本体的其中另一个的第二量测件，该第二量测件将该第一量测件及该第二量测件的相对转动位移量转换成该电气信号。

3.如权利要求2所述的梁型扭力感测器，其特征在于：该第二量测件具有至少一个导体，该第一量测件具有至少一个供该导体电连接的电阻件，及至少一个间隔该电阻件设置并供该导体电连接的导电件。

4.如权利要求3所述的梁型扭力感测器，其特征在于：该第一量测件还具有一个供该电阻件设置并连接该第一本体的第一固定件，该第二量测件还具有至少一个连接于该第二本体及该导体间的第二固定件，该电阻件具有一个第一接脚，及一个串联该第一接脚的第二接脚，该导电件具有一个输出该电气信号的输出接脚。

5.如权利要求1所述的梁型扭力感测器，其特征在于：该扭力梁单元还包括至少一个穿过该第一本体并螺锁于该第一延伸梁的第一螺杆，及至少一个穿过该第二本体并螺锁于该第二延伸梁的第二螺杆。

6.一种梁型扭力感测器，其特征在于：该梁型扭力感测器包含一个输出单元、一个输入单元、一个扭力梁单元及一个量测单元，该输出单元包括一个第一本体，该输入单元包括一个相对该第一本体转动且具有一个输入部的第二本体，该扭力梁单元包括至少一个连接于该第一本体的第一延伸梁，及至少一个自该第一延伸梁延伸并连接于该第二本体的第二延伸梁，该量测单元设置于该输出单元及该输入单元间，并将该第一本体及该第二本体的相对转动位移量转换成一个电气信号。

7.如权利要求6所述的梁型扭力感测器，其特征在于：该量测单元包括一个安装于该第一本体及该第二本体的其中一个的第一量测件，及一个安装于该第一本体及该第二本体的其中另一个的第二量测件，该第二量测件将该第一量测件及该第二量测件的相对转动位移量转换成该电气信号。

8.如权利要求7所述的梁型扭力感测器，其特征在于：该第二量测件具有至少一个导体，该第一量测件具有至少一个供该导体电连接的电阻件，及至少一个间隔该电阻件设置并供该导体电连接的导电件。

9.如权利要求8所述的梁型扭力感测器，其特征在于：该第一量测件还具有一个供该电阻件设置并连接该第一本体的第一固定件，该第二量测件还具有至少一个连接于该第二本体及该导体间的第二固定件，该电阻件具有一个第一接脚，及一个串联该第一接脚的第二接脚，该导电件具有一个输出该电气信号的输出接脚。

10.如权利要求6所述的梁型扭力感测器，其特征在于：该扭力梁单元还包括至少一个穿过该第一本体并螺锁于该第一延伸梁的第一螺杆，及至少一个穿过该第二本体并螺锁于该第二延伸梁的第二螺杆。

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