CN109900423B - 一种扭矩传感器校验用校准装置及其加力组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及扭矩传感器校验用校准装置及其加力组件。通过长度调节机构实现传力件与固定体之间的距离调节，由于加力组件连接在传力件的远离摆动中心的位置与地面或平台之间，距离的调节即为加力组件加载给传力件的压力或者拉力，由于该拉力或压力的施加点位为偏心位置，因此实际上是为传力件施加了一个扭矩，传力件的扭矩即可传递给扭矩传感器，同时，通过力传感器检测加力组件施加给传力件的力，并通过计算转换后与扭矩传感器的数值进行对比，实现了对扭矩传感器的校准；在整个过程中，仅通过长度调节即可实现对传力件的扭矩的加载而且加载过程为连续的无级加载，相对于传统逐块放置砝码的加载方式操作简单、省力且可实现连续无级加载。

Description

一种扭矩传感器校验用校准装置及其加力组件

技术领域

本发明涉及一种扭矩传感器校验用校准装置及其加力组件。

背景技术

应变片扭矩传感器一般通过法兰连接或者键连接方式安装在轴系中，用于检测轴系的扭矩。为了保证检测数据的准确性，在扭矩传感器安装之后以及使用过程中均需对扭矩传感器输出扭矩值进行静态校准，这就需要专门的校准装置进行静态加力。目前，市场上使用的校准装置一般都是通过砝码进行加力的,如图1所示，包括通过螺钉03连接在扭矩传感器01的转子止口上的传力件，传力臂02包括相对于摆动圆心对称的两部分而构成两个传力臂02，两个传力臂02分别位于扭矩传感器01的两侧，传力臂02的两端分别通过挂钩04钩挂连接有托盘05，托盘05上可添加砝码06而形成类似天平的杠杆结构，当需要顺时针检测时在右侧托盘05上添加砝码06，使右侧向下倾斜；当需要逆时针检测时在左侧托盘05上添加砝码06，使左侧向下倾斜。检测过程中，对应于每一个测试点对应于一个固定的组合砝码06重量，由于砝码06是一块块的叠加起来的，因此只能检测到一些不连续的点，导致校验可能不准确；另一方面，由于砝码06需要人工去加载，对于校准大扭矩的扭矩传感器01时则需要添加很多砝码06，依靠人工搬卸砝码06就十分的不便和费力了。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简单方便且可连续加载以检测连续点的扭矩传感器校验用校准装置；本发明的目的还在于提供一种上述校准装置所使用的加力组件。

为实现上述目的，本发明的扭矩传感器校验用校准装置采用如下的技术方案：

技术方案1：扭矩传感器校验用校准装置包括与扭矩传感器固定连接的传力件，该校准装置还包括加力组件，所述加力组件具有相对摆动圆心偏心连接在传力件上的连接端以及使用时相对摆动圆心固定设置的固定端，加力组件包括调节自身长度以改变连接端和固定端之间距离的长度调节机构以及与长度调节机构串接的力传感器。

有益效果：本发明的加力组件通过长度调节机构实现传力件与固定体之间的距离调节，由于加力组件连接在传力件的远离摆动中心的位置与地面或平台之间，距离的调节即为加力组件加载给传力件的压力或者拉力，由于该拉力或压力的施加点位为偏心位置，因此实际上是为传力件施加了一个扭矩，传力件的扭矩即可传递给扭矩传感器，同时，通过力传感器检测加力组件施加给传力件的力，并通过计算转换后与扭矩传感器的数值进行对比，实现了对扭矩传感器的校准；在整个过程中，仅通过长度调节即可实现对传力件的扭矩的加载而且加载过程为连续的无级加载，相对于传统逐块放置砝码的加载方式操作简单、省力且可实现连续无级加载。

技术方案2：在技术方案1的基础上，所述传力件包括分别处于扭矩传感器两侧的两传力臂。

技术方案3：在技术方案2的基础上，所述加力组件通过长度调节机构自身长度的伸长以在传力臂与固定体之间顶撑。

技术方案4：在技术方案3的基础上，所述长度调节机构通过螺纹调节长度。

技术方案5：在技术方案4的基础上，长度调节机构包括丝杆和螺母，丝杆和螺母的至少一个的端部设有推力轴承。通过丝杆和螺母的方式实现长度的调节，这种方式对于校验这种不需要频繁调整且位移量较小的情况下十分简单方便；推力轴承的设置则可实现丝杆或者螺母的独立旋转，同时可将转动变成上下方向的移动。

技术方案6：在技术方案5的基础上，加力组件的固定端包括底座，底座设有带内螺纹的内腔，内腔中螺纹装配有螺杆，底座构成所述螺母，螺杆构成所述丝杆。

技术方案7：在技术方案5的基础上，推力轴承有一个且设置在丝杆的一端。

技术方案8：在技术方案1-7任意一项的基础上，加力组件包括至少一个设置在两个相邻串接件之间的万向传动件，万向传动件包括上、下球座和钢球。钢球的主要作用校正位置，防止偏转，推力轴承的作用是将转动变成移动。

技术方案9：在技术方案8的基础上，万向传动件有两个，分别设置在力传感器的上、下两侧，力传感器的上、下两端分别连接有上、下连接件，上连接件构成上万向传动件的下球座、下连接件构成下万向传动件的上球座。

本发明的加力组件采用如下的技术方案：

技术方案1：加力组件包括用于相对摆动圆心偏心连接在传力件上的连接端以及使用时相对摆动圆心固定设置的固定端，加力组件还包括调节自身长度以改变连接端和固定端之间距离的长度调节机构以及与长度调节机构串接的力传感器。

有益效果：在与传力件配合使用时，通过长度调节机构实现传力件与固定体之间的距离调节，由于加力组件连接在传力件的远离摆动中心的位置与地面或平台之间，距离的调节即为加力组件加载给传力件的压力或者拉力，由于该拉力或压力的施加点位为偏心位置，因此实际上是为传力件施加了一个扭矩，传力件的扭矩即可传递给扭矩传感器，同时，通过力传感器检测加力组件施加给传力件的力，并通过计算转换后与扭矩传感器的数值进行对比，实现了对扭矩传感器的校准；在整个过程中，仅通过长度调节即可实现对传力件的扭矩的加载而且加载过程为连续的无级加载，相对于传统逐块放置砝码的加载方式操作简单、省力且可实现连续无级加载。

技术方案2：在技术方案1的基础上，所述长度调节机构通过螺纹调节长度。

技术方案3：在技术方案2的基础上，长度调节机构包括丝杆和螺母，丝杆和螺母的至少一个的端部设有推力轴承。

技术方案4：在技术方案3的基础上，加力组件的固定端包括底座，底座设有带内螺纹的内腔，内腔中螺纹装配有螺杆，底座构成所述螺母，螺杆构成所述丝杆。

技术方案5：在技术方案3的基础上，推力轴承有一个且设置在丝杆的一端。

技术方案6：在技术方案1-5任意一项的基础上，加力组件包括至少一个设置在两个相邻串接件之间的万向传动件，万向传动件包括上、下球座和钢球。

技术方案7：在技术方案6的基础上，万向传动件有两个，分别设置在力传感器的上、下两侧，力传感器的上、下两端分别连接有上、下连接件，上连接件构成上万向传动件的下球座、下连接件构成下万向传动件的上球座。

附图说明

图1为现有技术中常见的校准装置的结构示意图；

图2为本发明的扭矩传感器校验用校准装置具体实施例的结构示意图；

图3为图2的右视示意图；

图4为图3中的加力组件的结构示意图；

图5为图4中A-A处的剖视示意图；

图1中：01-扭矩传感器,02-传力臂，03-螺钉，04-挂钩，05-托盘，06-砝码；

图2-5中：1-扭矩传感器，2-传力件，21-左传力臂，22-右传力臂，3-加力组件，31-长度调节机构，311-螺杆，312-底座，3121-连接法兰，32-力传感器，33-推力球轴承，341-垫板，342-钢球，343-连接件，35-压紧螺母，4-固定螺栓，5-U形构件，6-螺栓销轴，7-固定台面，8-吊环，9-减重孔；H-传力臂与固定台面之间的距离。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的扭矩传感器校验用校准装置的具体实施例：如图2、3所示，包括用于与扭矩传感器1的转子连接的传力件2，传力件2包括分别处于扭矩传感器1两侧的左传力臂21和右传力臂22，两传力臂对称设置，传力臂上设有减重孔9用于减重，还在上部连接有吊环8，用于起重用。传力臂通过螺钉与扭矩传感器1的法兰连接。传力臂的端部通过螺栓销轴6连接有U形构件5，如图5所示，U形构件5的下部设有安装槽，安装槽内安装有垫板341，垫板341下部设有凹槽，垫板341构成上万向传动件的上球座。扭矩传感器校验用校准装置还包括用于为传力臂加载静态力的加力组件3，加力组件3为具有长度调节结构的组合件，加力组件3设置在所施力侧的传力臂对应的U形构件5与固定台面7之间，加力组件3还包括与长度调节机构31串接的力传感器32，通过调节长度调节机构31以调节加力组件3的长度，从而实现对传力臂与固定台面7之间的顶撑，实现对传力臂的力的加载，加载的作用力通过力臂传递给扭矩传感器1，扭矩传感器1的数值与力传感器32检测并计算得出的扭矩数值进行比较，实现对扭矩传感器1的校准。

如图4、5所示，加力组件3的具体结构：自下而上依次为底座312、螺杆311、推力球轴承33、垫板341、钢球342、连接件343、压紧螺母35、力传感器32、压紧螺母35、连接件343、钢球342。其中底座312具有管状基体，管的内腔设有内螺纹，用于与螺杆311螺纹连接，管状基体外部底端设有连接法兰3121，连接法兰3121上设有多个螺栓孔，用于供固定螺栓4穿入以将底座312相对于固定台面7固定；螺杆311为纵截面T形的结构，下段具有外螺纹以便与底座312螺纹连接，上段设有止转结构，本实施例为螺母形状的六角形，以便采用扳手旋拧时更加方便；推力球轴承33包括上圈、下圈、滚珠以及滚珠保持架等，可传力轴向力，并可实现螺杆311相对于垫板341的旋转；垫板341的上表面设有与钢球342配合的凹槽；连接件343纵截面呈T形，连接件343的下段底面设有与钢球342配合的凹槽，连接件343的上段设有螺纹，连接件343通过其上端与力传感器32螺纹连接，并通过压紧螺母35压紧；力传感器32为拉压力传感器32；拉压力传感器32上、下端设有S形的连接板，方便与连接件343的螺纹连接；力传感器32的上边依次设置的压紧螺母35、连接件343和钢球342的设置方式与下部的一致，不再叙述。

在使用时：通过旋转螺杆311给力传感器32施加力，力通过传力臂传递到扭矩传感器1上。力传感器32输出电压信号，扭矩传感器1输出扭矩信号，电压值和扭矩值成线性正相关，完成对扭矩传感器1的校准。该装置可以给传感器施加任意大小的力，对传感器的校核更加精准。具体操作过程陈述如下：

扭矩传感器1安装到轴系中，通过专用的锁紧装置将传感器的转子部分锁死，禁止其转动；将U形构件5、螺栓销轴6及其螺母等紧固件和叉形组件安装到传力臂上；然后将传力臂安装到扭矩传感器1转子部分的止口上，用螺钉固定。用固定螺栓4将底座312固定好，然后依次安装好推力球轴承33、下连接件343、下压紧螺母35、力传感器32、上压紧螺母35、上连接件343和钢球342。所有零件安装之后，需要通过螺杆311调整传力臂与固定台面7之间的距离H，保证力传感器32输出电压为0V(即传感器不受力）。力臂长度根据要求进行设计。

在其他实施例中：加力组件还可包括U形构件以及安装在U形构件中的垫板；加力组件也可为一体式结构且两端分别与传力臂和固定平台连接，通过缩短加力组件的长度以对传力臂施加拉力；螺杆也可替换为具有内螺纹的套筒，相应地将底座的上段设置为具有外螺纹的柱体或管体；钢球作为实现轴向偏摆补偿的部件，也可替换为其他形状的构件，例如椭球形或者其他任意形状但两端具有球面或椭球面的构件。

本发明的加力组件的实施例与本发明的扭矩传感器校验用校准装置的上述实施例中的加力组件的各实施例相同，不再赘述。

Claims (10)

1.一种扭矩传感器校验用校准装置，包括与扭矩传感器固定连接的传力件，其特征是，该校准装置还包括加力组件，所述加力组件具有相对摆动圆心偏心连接在传力件上的连接端以及使用时相对摆动圆心固定设置的固定端，加力组件包括调节自身长度以改变连接端和固定端之间距离的长度调节机构以及与长度调节机构串接的力传感器，所述传力件包括分别处于扭矩传感器两侧的两传力臂，所述加力组件有一套并位于其中一个传力臂的一端下方；所述加力组件通过长度调节机构自身长度的伸长以在传力臂与固定端之间顶撑，实现对传力臂的力的加载，加载的作用力通过传力臂传递给扭矩传感器，扭矩传感器的数值与力传感器检测并计算得出的扭矩数值进行比较，实现对扭矩传感器的校准；加力组件包括两个设置在两个相邻串接件之间的万向传动件，两个万向传动件分别设置在力传感器的上、下两侧，万向传动件包括上、下球座和钢球，力传感器的上、下两端分别连接有上、下连接件，上连接件构成上万向传动件的下球座、下连接件构成下万向传动件的上球座，上连接件的顶面和下连接件的底面上分别设置有与对应钢球适配的凹槽。

2.根据权利要求1所述的扭矩传感器校验用校准装置，其特征是，所述长度调节机构通过螺纹调节长度。

3.根据权利要求2所述的扭矩传感器校验用校准装置，其特征是，长度调节机构包括丝杆和螺母，丝杆和螺母的至少一个的端部设有推力轴承。

4.根据权利要求3所述的扭矩传感器校验用校准装置，其特征是，加力组件的固定端包括底座，底座设有带内螺纹的内腔，内腔中螺纹装配有螺杆，底座构成所述螺母，螺杆构成所述丝杆。

5.根据权利要求3所述的扭矩传感器校验用校准装置，其特征是，推力轴承有一个且设置在丝杆的一端。

6.一种加力组件，其特征是，包括用于相对摆动圆心偏心连接在传力件上的连接端以及使用时相对摆动圆心固定设置的固定端，加力组件还包括调节自身长度以改变连接端和固定端之间距离的长度调节机构以及与长度调节机构串接的力传感器；所述加力组件通过长度调节机构自身长度的伸长以在传力臂与固定端之间顶撑，实现对传力臂的力的加载，加载的作用力通过传力臂传递给扭矩传感器，扭矩传感器的数值与力传感器检测并计算得出的扭矩数值进行比较，实现对扭矩传感器的校准；加力组件包括两个设置在两个相邻串接件之间的万向传动件，两个万向传动件分别设置在力传感器的上、下两侧，万向传动件包括上、下球座和钢球，力传感器的上、下两端分别连接有上、下连接件，上连接件构成上万向传动件的下球座、下连接件构成下万向传动件的上球座，上连接件的顶面和下连接件的底面上分别设置有与对应钢球适配的凹槽。

7.根据权利要求6所述的加力组件，其特征是，所述长度调节机构通过螺纹调节长度。

8.根据权利要求7所述的加力组件，其特征是，长度调节机构包括丝杆和螺母，丝杆和螺母的至少一个的端部设有推力轴承。

9.根据权利要求8所述的加力组件，其特征是，加力组件的固定端包括底座，底座设有带内螺纹的内腔，内腔中螺纹装配有螺杆，底座构成所述螺母，螺杆构成所述丝杆。

10.根据权利要求8所述的加力组件，其特征是，推力轴承有一个且设置在丝杆的一端。

Images