CN109932126A - 一种扭矩传感器快速校准装置用扭矩发生机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种扭矩传感器快速校准装置用扭矩发生机构，包括：一推拉杆；一安装在所述推拉杆的扭力输出端上的拉压力传感器；一行星滚动丝杠，行星滚动丝杠的螺杆的一端与推拉杆的另一端连接；一套设在行星滚动丝杠的螺母的外侧上的传动套筒，传送套筒内轴设有一传动轴，传动轴的一端与行星滚动丝杠的螺母固接，其另一端穿出传动套筒后与一从动同步带轮连接；一设置在传动套筒一侧的伺服电机，伺服电机的输出轴通过一减速器与一主动同步带轮连接；一环绕在主动同步带轮和从动同步带轮上的同步带；以及一通过安装支架设置在所述传动套筒上且套设在推拉杆上的滚动花键套。本发明可精准地输出扭力，提高校准精度和校准效率高。

Description

一种扭矩传感器快速校准装置用扭矩发生机构

技术领域

本发明涉及扭矩传感器检测设备技术领域，尤其涉及一种扭矩传感器快速校准装置用扭矩发生机构。

背景技术

随着发动机和电机测试行业的发展，对扭矩、转速等参数的测试精度的要求越来越高。扭矩传感器被广泛应用于轴系扭矩的检测。为了保证测试数据的准确可靠，使用过程中需要对扭矩传感器进行定期校准。在扭矩传感器进行校准过程中，需要对标准扭矩传感器和被校扭矩传感器同时精准地施加一定的扭力，再通过读取并比对标准扭矩传感器和被校扭矩传感器的数值，以判断被校扭矩传感器是否符合检测要求。但是，现有的扭矩传感器校准装置中所采用的扭矩发生机构难以做到精准施加扭力的问题。为此，本申请人经过了有益的探索和研究，找到了解决上述问题的方法，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：针对现有技术的不足而提供一种可精准施加扭力的扭矩传感器快速校准装置用扭矩发生机构。

本发明所要解决的技术问题可以采用如下技术方案来实现：

一种扭矩传感器快速校准装置用扭矩发生机构，包括：

一推拉杆，所述推拉杆的一端作为扭力输出端；

一安装在所述推拉杆作为扭力输出端的端部上的拉压力传感器；

一行星滚动丝杠，所述行星滚动丝杠的螺杆的一端与所述推拉杆的另一端连接；

一套设在所述行星滚动丝杠的螺母的外侧上的传动套筒，所述传送套筒内轴设有一传动轴，所述传动轴的一端与所述行星滚动丝杠的螺母固接，其另一端穿出所述传动套筒后与一从动同步带轮连接；

一设置在所述传动套筒一侧的伺服电机，所述伺服电机的输出轴通过一减速器与一主动同步带轮连接；

一环绕在所述主动同步带轮和从动同步带轮上的同步带；以及

一通过安装支架设置在所述传动套筒上且套设在所述推拉杆上的滚动花键套。

由于采用了如上的技术方案，本发明的有益效果在于：本发明可精准地输出扭力，提高校准精度和校准效率高，尤其适用于大型扭矩传感器的校准检测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的正视图(无专用工装配套辅助机构)。

图2是本发明的机架的结构示意图。

图3是本发明的杠杆臂的局部结构示意图。

图4是本发明的左、右扭矩发生机构与杠杆臂连接关系的俯视图。

图5是本发明的左、右扭矩发生机构的结构示意图。

图6是本发明的平衡梁与平衡梁驱动机构连接关系的结构示意图。

图7是本发明的传感器装配组件的结构示意图。

图8是本发明的专用工装配套辅助机构的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1，图中给出的是一种扭矩传感器快速校准装置，包括机架100、杠杆臂200、左、右扭矩发生机构300a、300b、平衡梁400、平衡梁驱动机构500、下夹紧机构600a、上夹紧机构600b、传感器装配组件700以及PLC控制系统(图中未示出)。

参见图2并结合图1，机架100采用闭式龙门框架结构，其包括底座110、左立柱120、右立柱130以及连接横梁140，左立柱120、右立柱130分别对称竖直设置在底座110的顶面的左、右侧，连接横梁140水平设置且其两端分别与左立柱120、右立柱130的上端连接。机架100承受扭矩最大可达到300kNm，采用Q420高强度焊接钢焊接。同时，为了防止由于机架100不均匀变形导致中心轴线走失，进而影响校准精度，机架100采用围绕中心轴线的立式反向对称布置方式，来消除轴线径向变动。机架100的中心轴线的下部由底座110来防止其径向变动，其中心轴线的上部由左立柱120和右立柱130组合来防止其径向变动。

参见图3并结合图2，杠杆臂200设置在机架100的下部且可绕其中心轴线进行自由转动。具体地，在机架100的底座110的顶面中心位置处开设有一杠杆臂转轴支撑孔111，在杠杆臂200的下方设置有一其中心轴线与杠杆臂200的中心轴线重合的杠杆臂转轴210，杠杆臂转轴210通过上、下轴承201、202转动地安装在杠杆臂转轴支撑孔111内，杠杆臂转轴210的上端与杠杆臂200连接，使得杠杆臂200绕着杠杆臂转轴210进行自由转动。在本实施例中，上、下轴承201、202采用陶瓷轴承，可利用其低摩擦、高弹性模量特性，减少传动系统摩擦力矩及力变形，提高整个机械系统的快速响应特性。

左、右扭矩发生机构300a、300b设置在机架100的左、右立柱120、130的下部内且位于杠杆臂200的两侧，左、右扭矩发生机构300a、300b的推拉输出端分别与杠杆臂200的两端连接。具体地，参见图4和图5，左、右扭矩发生机构300a、300b均包括推拉杆310、行星滚动丝杠320、传动套筒330、伺服电机340、同步带350以及滚动花键套360。推拉杆310的一端通过一旋转支座311与杠杆臂200的一端转动连接。行星滚动丝杠320的螺杆321的一端与推拉杆310的另一端连接。传动套筒330套设在行星滚动丝杠320的螺母322的外侧上，传动套筒330内轴设有一传动轴331，传动轴331的一端与行星滚动丝杠320的螺母322固接，其另一端穿出传动套筒330后与一从动同步带轮352连接。伺服电机340设置在传动套筒330的一侧且与PLC控制系统连接，伺服电机340的输出轴通过一减速器341与一主动同步带轮351连接。同步带350环绕在主动同步带轮351和从动同步带轮352上。滚动花键套360通过安装支架361设置在传动套筒330上且套设在推拉杆310上。左、右扭矩发生机构300a、300b动作时，伺服电机340通过减速器341带动主动同步带轮351进行转动，主动同步带轮351通过同步带350带动从动同步带轮352进行转动，继而经由传动轴331带动行星滚动丝杠320动作，行星滚动丝杠320驱动推拉杆310推送或者拉回，从而实现对杠杆臂200施加一定扭力。此外，在推拉杆310与旋转支座311之间设置有一与PLC控制系统连接的拉压力传感器370，拉压力传感器370用于检测向杠杆臂200施加的力，并反馈至PLC控制系统，以便PLC控制系统实时获取向杠杆臂200施加的力的数据。

本发明的左、右扭矩发生机构300a、300b采用行星滚动丝杠320进行传动，行星滚动丝杠320的螺母和丝杠中间的滚动元件为螺纹滚柱，相比传统的滚柱丝杠，行星滚动丝杠320的接触点得到明显提高，可使其额定动载、静载能力得到较大的提升，并能大幅度提高刚度、抗冲击能力和工作寿命，并且行星滚动丝杠320的导程可比传统的滚柱丝杠设计制造更小，从而便于微量进给的实现。

平衡梁400水平设置在机架200的左立柱120与右立柱130之间且沿竖直方向上下滑动，平衡梁400的中心轴线与杠杆臂200的中心轴线重合。平衡梁驱动机构500安装在机架200上且与平衡梁400连接，其用于驱动平衡梁400沿竖直方向上下滑动。具体地，参见图6并结合图1，平衡梁驱动机构500包括左、右滑动导轨510a、510b、左、右滑块520a、520b、左、右滚珠丝杠530a、530b、左、右蜗轮减速机540a、540b以及平衡梁升降驱动电机550。左、右滑动导轨510a、510b竖直对称设置在左立柱120、右立柱130的内侧面上。左、右滑块520a、520b滑动配置在左、右滑动导轨510a、510b内，左、右滑块520a、520b分别与平衡梁400的两端固接。左、右滚珠丝杠530a、530b设置在左、右滑动导轨510a、510b内，其螺母分别左、右滑块520a、520b固接，其螺杆沿竖直方向在左、右滑动导轨510a、510b内延伸，左、右滚珠丝杠530a、530b的螺杆的上端露出左立柱120、右立柱130的顶面，其下端接近左、右滑动导轨510a、510b的底面。左、右蜗轮减速机540a、540b设置在左、右立柱120、130的顶面上，左、右蜗轮减速机540a、540b的输出端分别与左、右滚珠丝杠530a、530b的螺杆的上端连接。平衡梁升降驱动电机550设置在连接横梁140的中部上且与PLC控制系统连接，平衡梁升降驱动电机550经由一分配器551通过左、右传动杆552a、552b分别与左、右蜗轮减速机540a、540b连接。当需要调节平衡梁400的高度时，通过控制平衡梁升降驱动电机550动作，依次经过分配器551、左、右传动杆552a、552b、左、右蜗轮减速机540a、540b控制左、右滚珠丝杠530a、530b运行，使得平衡梁400依靠左、右滑块520a、520b沿着左、右滑动导轨510a、510b上进行滑动。

下夹紧机构600a固定安装在杠杆臂200的中心位置处且与PLC控制系统连接。在本实施例中，下夹紧机构600a为液压抱闸装置。上夹紧机构600b固定安装在平衡梁400的中心位置处且可沿平衡梁400的中心轴线进行水平转动并与PLC控制系统连接。在本实施例中，上夹紧机构600b为液压抱闸装置。液压抱闸装置具有液压夹紧、放松功能，用于标准扭矩传感器20和被校扭矩传感器10快速加载或释放，释放后可使得标准扭矩传感器20和被校扭矩传感器10迅速归零。

传感器装配组件700设置在下夹紧机构600a与上夹紧机构600b之间，其用于将标准扭矩传感器20和被校扭矩传感器10固定安装在下夹紧机构600a与上夹紧机构600b之间，可使得标准扭矩传感器20和被校扭矩传感器10在下夹紧机构600a和上夹紧机构600b的状态下由杠杆臂200驱动进行同步转动。具体地，参见图7和图8，传感器装配组件700包括下联轴器710、上联轴器720、下藕合齿盘730、上藕合齿盘740以及中藕合齿盘750。下联轴器710固定安装在下夹紧机构600a的顶面上。上联轴器720固定安装在上夹紧机构600b固的底面上。下藕合齿盘730固定安装在下联轴器710的顶面上。上藕合齿盘740固定安装在上联轴器720的底面上。中藕合齿盘750位于下藕合齿盘730与上藕合齿盘740之间，下藕合齿盘730与中藕合齿盘750之间形成一用于固定安装标准扭矩传感器20的标准扭矩传感器检测工位，上藕合齿盘740与中藕合齿盘750之间形成一用于固定安装被校扭矩传感器10的被校标准扭矩传感器安装工位。

在本实施例中，下联轴器710、上联轴器720为挠性联轴器，挠性联轴器最大限度地消除不同轴之间的影响，可使得标准扭矩传感器20和被校扭矩传感器10与左、右扭矩发生机构300a、300b进行高精度的准确对接，进而减少控制误差和数据处理误差。下藕合齿盘730、上藕合齿盘740以及中藕合齿盘750为齿盘式结构，其具有高强度的特点，便于连接紧固，连接同轴度控制为0.05mm。

本发明的扭矩传感器快速校准装置还包括一设置在机架100一侧的用于将标准扭矩传感器20或被校扭矩传感器10移动至被校扭矩传感器检测工位的专用工装配套辅助机构800。参见图8，专用工装配套辅助机构800包括辅助立架810、左、右安装轨道820a、820b以及移动托盘830。辅助立架810设置在机架100的下部内，左、右安装轨道820a、820b水平对称布置在辅助立架810上且位于被校扭矩传感器检测工位的两侧，移动托盘830滑动配置在左、右安装轨道820a、820b上，其用于放置标准扭矩传感器20或被校扭矩传感器10，并将标准扭矩传感器20或被校扭矩传感器10沿着左、右安装轨道820a、820b移送至标准扭矩传感器检测工位或被校扭矩传感器检测工位。

本发明的扭矩传感器快速校准装置的工作过程如下：

先通过专用工装配套辅助机构800将标准扭矩传感器20安装在下藕合齿盘730与中藕合齿盘750之间所形成的标准扭矩传感器检测工位，然后再通过专用工装配套辅助机构800将被校扭矩传感器10安装在上藕合齿盘740与中藕合齿盘750之间所形成的被校扭矩传感器检测工位。接着，控制上、下夹紧机构600b、600a对标准扭矩传感器20、被校扭矩传感器10进行同时夹紧，防止其发生轴向移动。然后，控制左、右扭矩发生机构300a、300b动作并对杠杆臂200施加一定扭力，带动杠杆臂200进行转动，杠杆臂200通过下夹紧机构600a、上夹紧机构600b、传感器装配组件700带动标准扭矩传感器20和被校扭矩传感器10进行同步动作，与此同时，读取并比对标准扭矩传感器20与被校扭矩传感器10所产生的扭矩数值，以判断被校扭矩传感器10是否符合检测要求。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种扭矩传感器快速校准装置用扭矩发生机构，其特征在于，包括：

一推拉杆，所述推拉杆的一端作为扭力输出端；

一安装在所述推拉杆作为扭力输出端的端部上的拉压力传感器；

一行星滚动丝杠，所述行星滚动丝杠的螺杆的一端与所述推拉杆的另一端连接；

一套设在所述行星滚动丝杠的螺母的外侧上的传动套筒，所述传送套筒内轴设有一传动轴，所述传动轴的一端与所述行星滚动丝杠的螺母固接，其另一端穿出所述传动套筒后与一从动同步带轮连接；

一设置在所述传动套筒一侧的伺服电机，所述伺服电机的输出轴通过一减速器与一主动同步带轮连接；

一环绕在所述主动同步带轮和从动同步带轮上的同步带；以及

一通过安装支架设置在所述传动套筒上且套设在所述推拉杆上的滚动花键套。