CN110375918A - 一种扭矩检测机构和扭矩检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扭矩检测机构和扭矩检测系统，涉及机械技术领域。该扭矩检测机构包括扭紧支撑、扭紧卡具、扭紧驱动和静态扭矩传感器，其中：扭紧卡具连接于扭紧支撑的上端，且扭紧卡具与扭紧驱动连接；静态扭矩传感器与扭紧驱动连接，且静态扭矩传感器的上端可随扭紧驱动转动；静态扭矩传感器和扭紧驱动设置于扭紧支撑内。该扭矩检测系统包括至少一个扭矩检测机构以及集中控制装置，其中，集中控制装置与扭矩检测机构通信连接，集中控制装置用于控制扭矩检测机构的运行以及记录扭矩值。该实施方式能够以较低的成本精确检测螺纹类结构的扭矩值，并能够对异形件进行检测。

Description

一种扭矩检测机构和扭矩检测系统

技术领域

本发明涉及机械技术领域，具体涉及一种扭矩检测机构和扭矩检测系统。

背景技术

目前，螺纹类结构(例如螺钉)在使用时，需要扭紧至固定扭矩值。可以使用自动拧螺钉枪(screw driver)扭紧螺纹类结构，并由自动拧螺钉枪的工控机记录每一个螺钉的扭矩值；也可以使用扭矩扳手，利用扭矩扳手的机械结构可将螺纹类结构扭至所需扭矩值，但螺钉的扭矩值无自动记录。

在实现本发明过程中，发明人发现上述操作方式存在以下缺点：

高端型的自动拧螺钉枪带有控制器和工控机，检测成本较高，适用范围有限，异形件无法使用；

简易型的自动拧螺钉枪无法精确检测扭矩值，也没有自动记录扭矩值的功能，且异形件同样无法使用；

扭矩扳手为纯机械结构扳手，没有检测扭矩值的功能，且异形件同样无法使用。

发明内容

为解决现有技术中的检测扭矩值的检测成本较高或无法精确检测扭矩值，且无法检测异形件的扭矩值的问题，本发明提供一种扭矩检测机构和扭矩检测系统，能够以较低的成本精确检测螺纹类结构的扭矩值，并能够对异形件进行检测。

为实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种扭矩检测机构。

本发明实施例的一种扭矩检测机构，包括扭紧支撑、扭紧卡具、扭紧驱动和静态扭矩传感器，其中：所述扭紧卡具连接于所述扭紧支撑的上端，且所述扭紧卡具与所述扭紧驱动连接；所述静态扭矩传感器与所述扭紧驱动连接，且所述静态扭矩传感器的上端可随所述扭紧驱动转动；所述静态扭矩传感器和所述扭紧驱动设置于所述扭紧支撑内。

利用扭紧驱动对扭紧卡具的输出扭矩与扭紧驱动对静态扭矩传感器的输出扭矩是大小相等方向相反的原理，通过静态扭矩传感器检测扭紧驱动的输出扭矩，简化了检测结构，降低了检测成本，并能够精确检测出螺纹类结构的扭矩值。

可选地，还包括弹性限位，所述弹性限位连接于所述扭紧支撑的下端，所述弹性限位限制所述静态扭矩传感器下部的转动角度。

弹性限位能够限制静态扭矩传感器下部的转动角度，避免静态扭矩传感器因扭紧驱动无法停止或受力超过极限值而损坏。

可选地，所述扭紧支撑包括U形的支撑框架、第一固定板和第二固定板，其中：所述第一固定板和所述第二固定板设置于所述支撑框架内；所述扭紧卡具位于所述第一固定板上，并与所述支撑框架的上端连接；所述扭紧驱动位于所述第一固定板与所述第二固定板之间；所述静态扭矩传感器连接于所述第二固定板与所述支撑框架的底部之间。

由支撑框架、第一固定板和第二固定板组成的扭紧支撑更加稳固，使各部件能够稳定运行。

可选地，所述扭紧支撑还包括带座轴承、推力球轴承、第一轴承、第二轴承和第三轴承，其中：所述第一固定板设置有第一轴承孔，所述第二固定板设置有第二轴承孔，所述支撑框架的底部设置有第三轴承孔；所述第一轴承孔、所述第二轴承孔以及所述第三轴承孔同轴；所述第一固定板与所述扭紧卡具之间设置有所述带座轴承；所述第二固定板与所述扭紧驱动之间设置有所述推力球轴承；所述第一轴承位于所述第一轴承孔内；所述第二轴承位于所述第二轴承孔内；所述第三轴承位于所述第三轴承孔内。

第一轴承孔、第二轴承孔以及第三轴承孔设置为同轴，能够使扭紧驱动的输出扭矩是在同一轴线上传递，保证扭紧驱动的输出扭矩有效地传递给扭紧卡具和静态扭矩传感器，同时结合带座轴承、推力球轴承、第一轴承、第二轴承和第三轴承的使用，能够避免扭紧驱动的输出扭矩在传递过程中被不必要的损失，从而进一步保证检测的准确性。

可选地，所述扭紧卡具包括卡具支撑框架、双滑块直线导轨、卡具头安装底板、卡具头、活塞杆附件、卡紧动力源、卡具主体和驱动卡具座，其中：所述驱动卡具座穿过所述带座轴承和所述第一轴承与所述扭紧驱动连接；所述卡具主体位于所述驱动卡具座内；所述卡具支撑框架连接于所述扭紧支撑的上端，且所述卡具支撑框架位于所述卡具主体的上方；所述双滑块直线导轨设置于所述卡具支撑框架上，且所述双滑块直线导轨的两个滑块分别与所述卡具头安装底板连接；所述卡具头安装底板上连接有所述卡具头；两个所述卡具头关于所述卡具主体的轴线对称；所述活塞杆附件的两端分别与所述卡具头和所述卡紧动力源连接；所述卡紧动力源设置于所述卡具支撑框架的两端。

通过双滑块直线导轨使卡具头能够夹紧不同尺寸的螺纹类结构，提高了扭矩检测机构的适用范围。并且在卡紧动力源的作用下，能够避免待检测的螺纹类结构在扭紧的过程中出现滑动，造成检测结构不准确。

可选地，所述卡紧动力源是气缸、液压缸或压钳。

可选地，所述卡具头和所述卡具主体的形状与螺纹类结构的外形对应。

使卡具头和卡具主体的形状与螺纹类结构的外形对应，从而实现对异形件进行检测。

可选地，所述静态扭矩传感器包括传感器本体以及连接于所述传感器本体两端的上侧传力件和下侧传力件，其中：所述上侧传力件穿过所述第二轴承和所述推力球轴承与所述扭紧驱动的下端连接，且所述上侧传力件可随所述扭紧驱动转动；所述下侧传力件穿过所述第三轴承与所述弹性限位连接，所述弹性限位可限制所述传感器本体和所述下侧传力件的转动角度。

利用作用力与反作用力的原理检测螺纹类结构的扭矩值，降低了扭矩检测的复杂性，降低了检测成本。

可选地，所述弹性限位包括限位杆、弹簧固定件、压缩弹簧、带有突起的压紧头和调节锁紧螺钉，其中：所述限位杆与所述下侧传力件连接，且所述限位杆可与所述下侧传力件同步转动；所述弹簧固定件连接于所述扭紧支撑的下端，所述限位杆在转动过程中可与所述弹簧固定件发生碰撞；所述弹簧固定件可与所述限位杆碰撞的一端设置有通孔，该通孔靠近所述限位杆一端的孔口的直径小于该通孔的直径；所述压紧头、所述压缩弹簧和所述调节锁紧螺钉位于所述弹簧固定件的通孔内；所述压紧头的突起穿过所述弹簧固定件的通孔的孔口与所述限位杆接触；所述调节锁紧螺钉与所述弹簧固定件配合，使所述压缩弹簧压缩于所述压紧头与所述调节锁紧螺钉之间。

利用调节锁紧螺钉与弹簧固定件可以调节压缩弹簧的压缩量，能够适应不同扭矩值的螺纹类结构的检测，对静态扭矩传感器提供有效保护。

可选地，所述扭紧驱动包括减速机、伺服电机和电机支撑框架，其中：所述伺服电机与所述减速机连接，且所述伺服电机和所述减速机设置于所述电机支撑框架内；所述电机支撑框架与所述上侧传力件连接，所述电机支撑框架位于所述第一固定板与所述第二固定板之间；所述减速机与所述扭紧卡具连接。

可选地，所述第二固定板还设置有刚性限位块，所述刚性限位块位于所述电机支撑框架的两侧。

当伺服电机无法停止时，刚性限位块能够对减速机、伺服电机和电机框架的整体进行限位，防止伺服电机的动力继续传给静态扭矩传感器，从而保护静态扭矩传感器的安全。

为实现上述目的，根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种扭矩检测系统。

本发明实施例的一种扭矩检测系统，包括至少一个本发明实施例的一种扭矩检测机构以及集中控制装置，其中，所述集中控制装置与扭矩检测机构通信连接，所述集中控制装置用于控制扭矩检测机构的运行以及记录扭矩值。

通过静态扭矩传感器检测扭紧驱动的输出扭矩，简化了检测结构，降低了检测成本，并能够精确检测出螺纹类结构的扭矩值；并在实现系统化批量检测的同时，自动记录检测出的扭矩值。

上述发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：

1、通过静态扭矩传感器检测扭紧驱动的输出扭矩，简化了检测结构，降低了检测成本，并能够精确检测出螺纹类结构的扭矩值；

2、弹性限位能够防止伺服电机每次启动时对静态扭矩传感器造成刚性冲击，提高静态扭矩传感器使用寿命；并且利用调节锁紧螺钉与弹簧固定件调节压缩弹簧的压缩量，能够适应不同扭矩值的螺纹类结构的检测；

3、使卡具头和卡具主体的形状与螺纹类结构的外形对应，从而实现对异形件进行检测；

4、利用作用力与反作用力的原理检测螺纹类结构的扭矩值，降低了扭矩检测的复杂性，降低了检测成本；

5、扭紧支撑的第一轴承孔、第二轴承孔以及第三轴承孔设置为同轴，同时结合带座轴承、推力球轴承、第一轴承、第二轴承和第三轴承的使用，能够保证扭紧驱动的输出扭矩有效传递，进一步保证检测的准确性；

6、当伺服电机无法停止时，刚性限位块能够对减速机、伺服电机和电机框架的整体进行限位，防止伺服电机的动力继续传给静态扭矩传感器，从而保护静态扭矩传感器的安全。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种扭矩检测机构的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种扭矩检测机构的局部剖视图；

图3是图2中A处的放大图；

图4是图2中B处的放大图；

图5是图2中C-C向的剖视图；

图6是本发明实施例提供的一种扭矩检测机构的扭紧支撑的示意图；

图7是本发明实施例提供的一种扭矩检测机构的扭紧卡具的示意图；

图8是本发明实施例提供的一种扭矩检测机构的仰视图；

图9是本发明实施例提供的一种扭矩检测机构的电机框架的示意图。

图中，

1-扭紧支撑；11-支撑框架；111-第三轴承孔；12-第一固定板；121-第一轴承孔；13-第二固定板；131-第二轴承孔；132-刚性限位块；14-带座轴承；15-推力球轴承；16-第一轴承；17-第二轴承；18-第三轴承；2-扭紧卡具；21-卡具框架；22-双滑块直线导轨；23-卡具头安装底板；24-卡具头；25-活塞杆附件；26-卡紧动力源；27-卡具主体；28-驱动卡具座；3-扭紧驱动；31-减速机；32-伺服电机；33-电机框架；4-静态扭矩传感器；41-传感器本体；42-上侧传力件；43-下侧传力件；5-弹性限位；51-限位杆；52-弹簧固定件；53-压缩弹簧；54-压紧头；55-调节锁紧螺钉。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

螺纹类结构在使用时，需要扭紧至固定扭矩值，而现有的技术方案中，螺纹类结构的扭矩值的检测成本较高或无法精确检测其扭矩值，且不适用于非标准的螺纹类结构(即异形件)的扭矩值。为此，本发明实施例提出一种全新的扭矩检测机构，根据作用力与反作用力的原理，利用静态扭矩传感器检测螺纹类结构的扭矩值。

如图1-5所示，本发明实施例提供的一种扭矩检测机构，主要包括扭紧支撑1、扭紧卡具2、扭紧驱动3和静态扭矩传感器4。其中，扭紧支撑1用于支撑固定扭紧卡具2、扭紧驱动3以及静态扭矩传感器4，扭紧卡具2用于夹紧螺纹类结构，扭紧驱动3用于将螺纹类结构扭紧至固定扭矩值(即扭紧螺纹类结构所需的扭转力矩值)，静态扭矩传感器4用于检测螺纹类结构的扭矩值。

扭紧卡具2连接于扭紧支撑1的上端，扭紧驱动3与静态扭矩传感器4设置于扭紧支撑1内。扭紧卡具2与扭紧驱动3连接，扭紧驱动3与静态扭矩传感器4连接。静态扭矩传感器4的上端可随扭紧驱动3转动，而静态扭矩传感器4的其它部位不随扭紧驱动3转动。静态扭矩传感器4是一种根据电阻应变原理把扭转力矩产生的应变转换成与其成线性关系的电信号的仪器。静态是相对动态来说的，动态扭矩传感器的弹性体参与旋转，而静态扭矩传感器的弹性体不参与旋转。

扭紧驱动3对扭紧卡具2的输出扭矩与扭紧驱动3对静态扭矩传感器4的输出扭矩是大小相等方向相反的，因此，检测扭紧驱动3对静态扭矩传感器4的输出扭矩，即可得到扭紧驱动3对扭紧卡具2的输出扭矩，从而精确检测出螺纹类结构的扭矩值。并且，利用静态扭矩传感器4检测螺纹类结构的扭矩值简化了检测结构，降低了检测成本。

本发明实施例提供的一种扭矩检测机构还可以包括连接于扭紧支撑1下端的弹性限位5。扭紧支撑1可以包括支撑框架11、第一固定板12、第二固定板13、带座轴承14、推力球轴承15、第一轴承16、第二轴承17和第三轴承18。

如图2和图6所示，支撑框架11为U形，第一固定板12和第二固定板13设置于支撑框架11的U形内，第一固定板12与第二固定板13可以平行设置。第一固定板12设置有第一轴承孔121，该第一轴承16位于第一轴承孔121内。第二固定板13设置有第二轴承孔131，该第二轴承17位于第二轴承孔131内。支撑框架11的底部设置有第三轴承孔111，该第三轴承18位于第三轴承孔111内。第一轴承16、第二轴承17和第三轴承18可以是深沟球轴承或其它类向心轴承。

具体地，扭紧卡具2(图中并未示出)与支撑框架11的上端连接，且位于第一固定板12上，第一固定板12与扭紧卡具2之间设置有带座轴承14。带座轴承14是指轴承和轴承座的整体，是标准化产品，结构较紧凑，直接安装使用即可，不需要单独设置轴承座。第二固定板13与扭紧驱动3之间设置有推力球轴承15。推力球轴承15采用高速运转时可承受推力载荷的设计，由带有球滚动的滚道沟的垫圈状套圈构成。扭紧驱动3位于第一固定板12与第二固定板13之间，静态扭矩传感器4连接于第二固定板13与支撑框架11的底部之间。扭紧卡具2的下端穿过带座轴承14、第一轴承16和第一轴承孔121与扭紧驱动3的上端连接，静态扭矩传感器4的上端穿过第二轴承17、第二轴承孔131和推力球轴承15与扭紧驱动3的下端连接，静态扭矩传感器4的下端穿过第三轴承18和第三轴承孔111与扭紧驱动3的下端连接。

需要注意的是，弹性限位5能够限制静态扭矩传感器4下部的转动角度，避免静态扭矩传感器4因扭紧驱动3无法停止或受力超过极限值而损坏。第一轴承孔121、第二轴承孔131以及第三轴承孔111同轴，即扭紧驱动3的输出扭矩是在同一轴线上传递，同时结合带座轴承14、推力球轴承15、第一轴承16、第二轴承17和第三轴承18的使用，使扭紧驱动3的输出扭矩有效地传递给扭紧卡具2和静态扭矩传感器4，避免扭紧驱动3的输出扭矩在传递过程中被不必要的损失，从而保证检测的准确性。

本发明实施例提供的一种扭矩检测机构的扭紧卡具2可以包括卡具框架21、双滑块直线导轨22、卡具头安装底板23、卡具头24、活塞杆附件25、卡紧动力源26、卡具主体27和驱动卡具座28。

如图3和图7所示，驱动卡具座28可穿过带座轴承14和第一轴承孔121与扭紧驱动3连接。卡具主体27位于驱动卡具座28内。卡具框架21连接在扭紧支撑1的上端，且位于卡具主体27的上方。双滑块直线导轨22设置在卡具框架21上，且双滑块直线导轨22的两个滑块分别与卡具头安装底板23连接，在卡具头安装底板23上还连接有卡具头24。活塞杆附件25的两端分别与卡具头24和卡紧动力源26连接。卡紧动力源26设置于卡具框架21的两端。即卡具框架21上两边的卡具头安装底板23、卡具头24、活塞杆附件25和卡紧动力源26关于卡具主体27的轴线对称，两个卡紧动力源26在双滑块直线导轨22的导向下将两个卡具头24向中心驱动，从而完成夹紧待检测的螺纹类结构的动作。

需要说明的是，卡具框架21上可以设置一个双滑块直线导轨22，也可以根据需要设置多个双滑块直线导轨22。本发明实施例中的卡具头24和卡具主体27可以根据待检测的螺纹类结构的外形来定制，以使卡具头24和卡具主体27的形状与螺纹类结构的外形对应，从而实现对异形件进行检测，并且通过双滑块直线导轨22使卡具头24能够夹紧不同尺寸的螺纹类结构，提高了扭矩检测机构的适用范围。本发明实施例中的卡紧动力源26可以是气缸、液压缸或压钳等，卡紧动力源26的运行可以由集中控制装置过程操作，也可以手动操作。

本发明实施例提供的一种扭矩检测机构的静态扭矩传感器4可以包括传感器本体41、上侧传力件42和下侧传力件43。

如图4所示，上侧传力件42和下侧传力件43分别连接于传感器本体41两端，传感器本体41与上侧传力件42和下侧传力件43的连接可采用刚性连接的方式。刚性连接是指通过对用交联材料制成的热收缩管(带)进行火焰加热，使热收缩管(带)内表面的热熔胶与管材外表面粘接成一体，热收缩管(带)冷却固化形成恒定的包紧力的管道连接方法，属刚性连接。上侧传力件42可穿过第二轴承孔131内的第二轴承17与电机框架33(图中并未示出)的下端连接，并随电机框架33转动。而传感器本体41和下侧传力件43不随电机框架33转动，但传感器本体41和下侧传力件43不可以在一定角度内转动，下侧传力件43可穿过第三轴承孔111内的第三轴承18与弹性限位5连接，该弹性限位5可限制传感器本体41和下侧传力件43的转动角度。

本发明实施例提供的一种扭矩检测机构的弹性限位5可以包括限位杆51、弹簧固定件52、压缩弹簧53、压紧头54和调节锁紧螺钉55。

如图8所示，限位杆51与下侧传力件43连接，并可与下侧传力件43同步转动。弹簧固定件52连接于扭紧支撑1的下端，限位杆51在转动过程中可与弹簧固定件52发生碰撞。弹簧固定件52可与限位杆51碰撞的一端设置有通孔，压紧头54、压缩弹簧53和调节锁紧螺钉55位于弹簧固定件52的通孔内。该通孔靠近限位杆51一端的孔口的直径小于该通孔的直径，使压紧头54的突起能够穿过弹簧固定件52的通孔的孔口与限位杆51接触，而压紧头54的其它部分无法从该孔口伸出。调节锁紧螺钉55与弹簧固定件52配合，使压缩弹簧53压缩于压紧头54与调节锁紧螺钉55之间，且利用调节锁紧螺钉55与弹簧固定件52还可以调节压缩弹簧53的压缩量。

可以设置一个或多个弹簧固定件52，保证限位杆51在转动过程中可与弹簧固定件52发生碰撞即可，例如设置一个弹簧固定件52时，弹簧固定件52位于限位杆51的转动方向；设置二个弹簧固定件52时，两个弹簧固定件52可以位于限位杆51的同一端的两侧或同一侧的两端。当限位杆51与下侧传力件43同步旋转时，限位杆51会通过压住压紧头54而使压缩弹簧53产生压缩变形而产生弹力，压缩弹簧53的弹力可通过调节锁紧螺钉55进行调节。伺服电机32在每次启动时，会对静态扭矩传感器4有刚性冲击，通过压缩弹簧53能够抵消该刚性冲击，保护静态扭矩传感器4。当压紧头54被压缩到弹簧固定件52的通孔的端面时，限位杆51和下侧传力件43无法继续转动，从而对静态扭矩传感器4提供保护，此时压缩弹簧53的弹力乘以限位杆51上力臂长度，就是一组弹簧固定件52、压缩弹簧53、带有突起的压紧头54和调节锁紧螺钉55对限位杆51的作用力产生的扭矩，可以利用调节锁紧螺钉55调整压缩弹簧53的压缩量，使限位杆51承受的作用力产生的扭矩与伺服电机32的预计输出扭矩大小相等方向相反(伺服电机32的预计输出扭矩为根据待检测的螺纹类结构预测的)，或使限位杆51承受的扭矩小于或等于静态扭矩传感器4可检测扭矩值的极限值。

本发明实施例提供的一种扭矩检测机构的扭紧驱动3可以包括减速机31、伺服电机32和电机框架33。

如图2和图9所示，第二固定板13还设置有刚性限位块132，该刚性限位块132位于电机框架33的两侧，当伺服电机32无法停止时，能够对减速机31、伺服电机32和电机框架33的整体进行限位，防止伺服电机32的动力继续传给静态扭矩传感器4，从而保护静态扭矩传感器4的安全，此时伺服电机32过载，可以向集中控制装置报错，以进行处理故障。电机框架33位于第一固定板12与第二固定板13之间，电机框架33内设置有伺服电机32和减速机31。伺服电机32与减速机31连接，减速机31与扭紧卡具2连接。电机框架33的顶部和底部设置有通孔，两个通孔与第二轴承孔131同轴，减速机31的输出轴可以穿过电机框架33顶部的通孔与驱动卡具座28连接，电机框架33底部的通孔可以与上侧传力件42。需要说明的是，电机框架33与上侧传力件42也可以采用其它方式连接，例如螺钉连接等。

本发明实施例提供的一种扭矩检测机构的动作流程为：首先，将待检测的螺纹类结构预扭紧后插入卡具主体27中；然后，由卡紧动力源26提供动力使两组卡具头安装底板23和卡具头24沿双滑块直线导轨22相向移动，从而将待检测的螺纹类结构夹紧；最后，通过减速机31将伺服电机32提供的动力传递给驱动卡具座28，即伺服电机32带动减速机31旋转，减速机31再带动驱动卡具座28旋转，驱动卡具座28再带动卡具主体27旋转，从而将伺服电机32的动力传递给待检测的螺纹类结构，完成扭紧待检测的螺纹类结构的动作。在伺服电机32带动驱动卡具座28和卡具主体27旋转的同时，静态扭矩传感器4对伺服电机32的输出扭矩进行检测，得到待检测的螺纹类结构的扭矩值。

本发明实施例提供的一种扭矩检测机构的扭矩检测原理：伺服电机32对待检测的螺纹类结构的输出扭矩，与伺服电机32的壳体对电机框架33的输出扭矩是大小相等方向相反的，即检测时电机框架33可以在一定角度内转动，因此，检测出伺服电机32的壳体给电机框架33的扭矩，即可得知伺服电机32最终输出给待检测的螺纹类结构的力产生的扭矩是多少。减速机31、伺服电机32和电机框架33组成的整体可以绕其上下两端的第一轴承16和推力球轴承15旋转，由于上侧传力件42由第二轴承17支撑可与电机框架33同步旋转，而传感器本体41和下侧传力件43受弹性限位5的作用保持固定或在仅一定角度内转动，由此可得静态扭矩传感器4所检测到的扭矩即为伺服电机32产生的反向扭矩，即伺服电机32最终施加给待检测的螺纹类结构的力产生的扭矩，从而得出待检测的螺纹类结构的扭矩值。

由以上扭矩检测原理可知，静态扭矩传感器4是由两侧法兰(即上侧传力件42和下侧传力件43)产生弹性变形而测得扭矩值。在检测时，上侧传力件42和下侧传力件43产生相对扭转变形，这个变形量产生的扭矩就是静态扭矩传感器4检测并输出的扭矩值。此外，下侧传力件43是可以绕着第三轴承18旋转的，只是旋转角度是被限制，从而对静态扭矩传感器4进行保护，防止因为出现控制故障而造成静态扭矩传感器4损坏，例如伺服电机32已将待检测的螺纹类结构扭紧至所需扭矩，但没有停止运行而继续向静态扭矩传感器4输出扭矩。

此外，本发明实施例还提供了一种扭矩检测系统，该扭矩检测系统包括至少一个本发明实施例的扭矩检测机构以及集中控制装置，集中控制装置与扭矩检测机构通信连接，集中控制装置用于控制扭矩检测机构的运行以及记录扭矩值，即集中控制装置可以控制卡紧动力源26、伺服电机32和静态扭矩传感器4等部件的运行，并获取和记录静态扭矩传感器4检测出的扭矩值，从而在实现系统化批量检测的同时，自动记录检测出的扭矩值。

通过静态扭矩传感器4检测扭紧驱动3的输出扭矩，简化了检测结构，降低了检测成本，并能够精确检测出螺纹类结构的扭矩值；并在实现系统化批量检测的同时，自动记录检测出的扭矩值。

根据以上描述可以看出，本发明实施例的一种扭矩检测机构和扭矩检测系统具有如下优点或有益效果：

1、通过静态扭矩传感器4检测扭紧驱动3的输出扭矩，简化了检测结构，降低了检测成本，并能够精确检测出螺纹类结构的扭矩值；

2、弹性限位能够防止伺服电机每次启动时对静态扭矩传感器造成刚性冲击，提高静态扭矩传感器使用寿命；并且利用调节锁紧螺钉55与弹簧固定件52调节压缩弹簧53的压缩量，能够适应不同扭矩值的螺纹类结构的检测；

3、使卡具头24和卡具主体27的形状与螺纹类结构的外形对应，从而实现对异形件进行检测；

4、利用作用力与反作用力的原理检测螺纹类结构的扭矩值，降低了扭矩检测的复杂性，降低了检测成本；

5、扭紧支撑1的第一轴承孔121、第二轴承孔131以及第三轴承孔111设置为同轴，同时结合带座轴承14、推力球轴承15、第一轴承16、第二轴承17和第三轴承18的使用，能够保证扭紧驱动3的输出扭矩有效传递，进一步保证检测的准确性；

6、当伺服电机32无法停止时，刚性限位块132能够对减速机31、伺服电机32和电机框架33的整体进行限位，防止伺服电机32的动力继续传给静态扭矩传感器4，从而保护静态扭矩传感器4的安全。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种扭矩检测机构，其特征在于，包括扭紧支撑(1)、扭紧卡具(2)、扭紧驱动(3)和静态扭矩传感器(4)，其中：

所述扭紧卡具(2)连接于所述扭紧支撑(1)的上端，且所述扭紧卡具(2)与所述扭紧驱动(3)连接；

所述静态扭矩传感器(4)与所述扭紧驱动(3)连接，且所述静态扭矩传感器(4)的上端可随所述扭紧驱动(3)转动；所述静态扭矩传感器(4)和所述扭紧驱动(3)设置于所述扭紧支撑(1)内。

2.根据权利要求1所述的扭矩检测机构，其特征在于，还包括弹性限位(5)，所述弹性限位(5)连接于所述扭紧支撑(1)的下端，所述弹性限位(5)限制所述静态扭矩传感器(4)下部的转动角度。

3.根据权利要求2所述的扭矩检测机构，其特征在于，所述扭紧支撑(1)包括U形的支撑框架(11)、第一固定板(12)和第二固定板(13)，其中：

所述第一固定板(12)和所述第二固定板(13)设置于所述支撑框架(11)内；

所述扭紧卡具(2)位于所述第一固定板(12)上，并与所述支撑框架(11)的上端连接；

所述扭紧驱动(3)位于所述第一固定板(12)与所述第二固定板(13)之间；

所述静态扭矩传感器(4)连接于所述第二固定板(13)与所述支撑框架(11)的底部之间。

4.根据权利要求3所述的扭矩检测机构，其特征在于，所述扭紧支撑(1)还包括带座轴承(14)、推力球轴承(15)、第一轴承(16)、第二轴承(17)和第三轴承(18)，其中：

所述第一固定板(12)设置有第一轴承孔(121)，所述第二固定板(13)设置有第二轴承孔(131)，所述支撑框架(11)的底部设置有第三轴承孔(111)；所述第一轴承孔(121)、所述第二轴承孔(131)以及所述第三轴承孔(111)同轴；

所述第一固定板(12)与所述扭紧卡具(2)之间设置有所述带座轴承(14)；

所述第二固定板(13)与所述扭紧驱动(3)之间设置有所述推力球轴承(15)；

所述第一轴承(16)位于所述第一轴承孔(121)内；

所述第二轴承(17)位于所述第二轴承孔(131)内；

所述第三轴承(18)位于所述第三轴承孔(111)内。

5.根据权利要求4所述的扭矩检测机构，其特征在于，所述扭紧卡具(2)包括卡具框架(21)、双滑块直线导轨(22)、卡具头安装底板(23)、卡具头(24)、活塞杆附件(25)、卡紧动力源(26)、卡具主体(27)和驱动卡具座(28)，其中：

所述驱动卡具座(28)穿过所述带座轴承(14)和所述第一轴承(16)与所述扭紧驱动(3)连接；

所述卡具主体(27)位于所述驱动卡具座(28)内；

所述卡具框架(21)连接于所述扭紧支撑(1)的上端，且所述卡具框架(21)位于所述卡具主体(27)的上方；

所述双滑块直线导轨(22)设置于所述卡具框架(21)上，且所述双滑块直线导轨(22)的两个滑块分别与所述卡具头安装底板(23)连接；

所述卡具头安装底板(23)上连接有所述卡具头(24)；两个所述卡具头(24)关于所述卡具主体(27)的轴线对称；

所述活塞杆附件(25)的两端分别与所述卡具头(24)和所述卡紧动力源(26)连接；

所述卡紧动力源(26)设置于所述卡具框架(21)的两端。

6.根据权利要求5所述的扭矩检测机构，其特征在于，所述卡紧动力源(26)是气缸、液压缸或压钳。

7.根据权利要求5所述的扭矩检测机构，其特征在于，所述卡具头(24)和所述卡具主体(27)的形状与螺纹类结构的外形对应。

8.根据权利要求4所述的扭矩检测机构，其特征在于，所述静态扭矩传感器(4)包括传感器本体(41)以及连接于所述传感器本体(41)两端的上侧传力件(42)和下侧传力件(43)，其中：

所述上侧传力件(42)穿过所述第二轴承(17)和所述推力球轴承(15)与所述扭紧驱动(3)的下端连接，且所述上侧传力件(42)可随所述扭紧驱动(3)转动；

所述下侧传力件(43)穿过所述第三轴承(18)与所述弹性限位(5)连接，所述弹性限位(5)可限制所述传感器本体(41)和所述下侧传力件(43)的转动角度。

9.根据权利要求8所述的扭矩检测机构，其特征在于，所述弹性限位(5)包括限位杆(51)、弹簧固定件(52)、压缩弹簧(53)、带有突起的压紧头(54)和调节锁紧螺钉(55)，其中：

所述限位杆(51)与所述下侧传力件(43)连接，且所述限位杆(51)可与所述下侧传力件(43)同步转动；

所述弹簧固定件(52)连接于所述扭紧支撑(1)的下端，所述限位杆(51)在转动过程中可与所述弹簧固定件(52)发生碰撞；所述弹簧固定件(52)可与所述限位杆(51)碰撞的一端设置有通孔，该通孔靠近所述限位杆(51)一端的孔口的直径小于该通孔的直径；

所述压紧头(54)、所述压缩弹簧(53)和所述调节锁紧螺钉(55)位于所述弹簧固定件(52)的通孔内；所述压紧头(54)的突起穿过所述弹簧固定件(52)的通孔的孔口与所述限位杆(51)接触；所述调节锁紧螺钉(55)与所述弹簧固定件(52)配合，使所述压缩弹簧(53)压缩于所述压紧头(54)与所述调节锁紧螺钉(55)之间。

10.根据权利要求8所述的扭矩检测机构，其特征在于，所述扭紧驱动(3)包括减速机(31)、伺服电机(32)和电机框架(33)，其中：

所述伺服电机(32)与所述减速机(31)连接，且所述伺服电机(32)和所述减速机(31)设置于所述电机框架(33)内；

所述电机框架(33)与所述上侧传力件(42)连接，所述电机框架(33)位于所述第一固定板(12)与所述第二固定板(13)之间；

所述减速机(31)与所述扭紧卡具(2)连接。

11.根据权利要求10所述的扭矩检测机构，其特征在于，所述第二固定板(13)还设置有刚性限位块(132)，所述刚性限位块(132)位于所述电机框架(33)的两侧。

12.一种扭矩检测系统，其特征在于，包括至少一个权利要求1-11中任一项所述的一种扭矩检测机构以及集中控制装置，其中：

所述集中控制装置与扭矩检测机构通信连接，所述集中控制装置用于控制扭矩检测机构的运行以及记录扭矩值。