CN113458468B - 一种电机力矩传感器及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及传感器加工领域，更具体的说是一种电机力矩传感器及其加工方法，一种电机力矩传感器加工方法，该传感器的加工方法包括以下步骤：步骤一：将扣合套装夹在电机力矩传感器加工装置上进行切槽加工形成插槽；步骤二：将两个扣合套扣合后相互固定，形成连接套；步骤三：连接套通过插槽滑动连接在力矩轴上，在力矩轴和连接套之间固定连接压缩弹簧Ⅰ；一种电机力矩传感器，包括力矩传感器以及连接在力矩传感器内的力矩轴，力矩轴的两端均固定连接有连接键Ⅰ，两个连接键Ⅰ上均滑动连接有连接套，两个连接套和力矩轴之间均固定连接有压缩弹簧Ⅰ。

Description

一种电机力矩传感器及其加工方法

技术领域

本发明涉及传感器加工领域，更具体的说是一种电机力矩传感器及其加工方法。

背景技术

扭矩传感器，又称力矩传感器、扭力传感器、转矩传感器、扭矩仪，分为动态和静态两大类，其中动态扭矩传感器又可叫做转矩传感器、转矩转速传感器、非接触扭矩传感器、旋转扭矩传感器等。扭矩传感器是对各种旋转或非旋转机械部件上对扭转力矩感知的检测。扭矩传感器将扭力的物理变化转换成精确的电信号；

现有技术中的一种机器人关节力矩传感器自动标定装置，属于机器人技术领域。解决了现有力矩传感器标定效率低、工作量大、准确性低的问题。它包括电机支架、传感器支架和制动器均与固定底座固定相连，所述电机和减速器均与电机支架固定连接，所述减速器的输入端与电机的输出轴相连，所述减速器的输出端通过联轴器与标准扭矩传感器的输入轴相连，所述标准扭矩传感器固定连接在传感器支架上，所述标准扭矩传感器的输出轴与转接法兰的一端相连，转接法兰的另一端与待标定关节力矩传感器的一端固定连接，待标定关节力矩传感器的另一端与固定法兰固定连接，所述固定法兰与制动器相连；

现有技术中的缺点是无法在测试过程中完成所测电机和力矩传感器的快速连接。

发明内容

本发明的目的是提供一种电机力矩传感器及其加工方法，可以完成所测电机和力矩传感器的快速连接。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种电机力矩传感器，包括力矩传感器以及连接在力矩传感器内的力矩轴，力矩轴的两端均固定连接有连接键Ⅰ，两个连接键Ⅰ上均滑动连接有连接套，两个连接套和力矩轴之间均固定连接有压缩弹簧Ⅰ，连接套由两个扣合套相互扣合而成，两个扣合套内均设置有两个插槽，插槽内侧的端部圆弧设置，连接键Ⅰ滑动连接在对应的插槽内，每个连接套上四个插槽的大小不同。

一种电机力矩传感器加工装置，包括装置支架、横移螺杆、升降机构、动力机构Ⅰ、切槽机构、推动机构、更换机构和装夹机构，装置支架上转动连接有横移螺杆，横移螺杆上设置有驱动其进行转动的动力机构Ⅱ，动力机构Ⅱ优选为伺服电机，横移螺杆上通过螺纹连接有升降机构，升降机构滑动连接在装置支架上，升降机构包括伸缩机构和升降支架，伸缩机构的伸缩端上固定连接有升降支架，升降支架上固定连接有动力机构Ⅰ，升降支架上转动连接有切槽机构，切槽机构和动力机构Ⅰ传动连接，动力机构Ⅰ优选为伺服电机；

切槽机构包括切槽支架、滑动柱、调整螺纹杆、切槽轮和切槽刀具，滑动柱的左右两端均固定连接有切槽支架，两个切槽支架均转动连接在升降支架上，两个切槽支架均和动力机构Ⅰ传动连接，两个切槽支架之间传动连接有调整螺纹杆，调整螺纹杆两端的螺纹旋向相反，调整螺纹杆的两端均通过螺纹连接有切槽轮，调整螺纹杆的中部转动连接有切槽轮，每个切槽轮上均固定连接有切槽刀具，切槽刀具的宽度大于切槽轮的宽度；

装置支架上转动连接有更换机构，更换机构包括更换轴和滑动支架，更换轴上设置有驱动其进行转动的动力机构Ⅲ，动力机构Ⅲ优选为伺服电机，更换轴上固定连接有多个滑动支架，每个滑动支架上均滑动连接有装夹机构；

装夹机构包括装夹支架、装夹侧板和装夹螺杆，装夹支架上滑动连接有四个装夹侧板，四个装夹侧板上均转动连接有装夹螺杆，四个装夹螺杆均通过螺纹连接在装夹支架上，多个滑动支架上均滑动连接有装夹支架，装夹支架和滑动支架之间固定连接有压缩弹簧Ⅱ，装置支架上固定连接有四个推动机构，四个推动机构可推动对应的装夹机构进行运动。

一种电机力矩传感器加工方法，该传感器的加工方法包括以下步骤：

步骤一：将扣合套装夹在电机力矩传感器加工装置上进行切槽加工形成插槽；

步骤二：将两个扣合套扣合后相互固定，形成连接套；

步骤三：连接套通过插槽滑动连接在力矩轴上，在力矩轴和连接套之间固定连接压缩弹簧Ⅰ。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明的电机力矩传感器结构示意图一；

图2是本发明的电机力矩传感器结构示意图二；

图3是本发明的连接套结构示意图一；

图4是本发明的连接套结构示意图二；

图5是本发明的力矩轴结构示意图；

图6是本发明的电机力矩传感器加工装置结构示意图一；

图7是本发明的电机力矩传感器加工装置结构示意图二；

图8是本发明的装置装夹、横移螺杆和推动机构连接结构示意图；

图9是本发明的升降机构结构示意图；

图10是本发明的切槽机构结构示意图一；

图11是本发明的切槽机构结构示意图二；

图12是本发明的切槽机构结构示意图三；

图13是本发明的切槽机构结构示意图四；

图14是本发明的更换机构结构示意图；

图15是本发明的装夹机构结构示意图；

图16是本发明的电机力矩传感器加工工艺框体。

图中：力矩传感器10；力矩轴20；连接套30；扣合套31；插槽32；装置支架40；横移螺杆50；升降机构60；伸缩机构61；升降支架62；动力机构Ⅰ70；切槽机构80；切槽支架81；滑动柱82；调整螺纹杆83；切槽轮84；切槽刀具85；推动机构90；更换机构100；更换轴101；滑动支架102；装夹机构110；装夹支架111；装夹侧板112；装夹螺杆113。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1至5所示，为一种电机力矩传感器的结构，下面对一种电机力矩传感器的机构和功能进行详细的说明，一种电机力矩传感器，包括力矩传感器10以及连接在力矩传感器10内的力矩轴20，力矩轴20的两端均固定连接有连接键Ⅰ，两个连接键Ⅰ上均滑动连接有连接套30，两个连接套30和力矩轴20之间均固定连接有压缩弹簧Ⅰ，连接套30由两个扣合套31相互扣合而成，两个扣合套31内均设置有两个插槽32，插槽32内侧的端部圆弧设置，连接键Ⅰ滑动连接在对应的插槽32内，每个连接套30上四个插槽32的大小不同。

使用时预先在两个扣合套31上加工出四个插槽32，其中一侧的一个插槽32的大小根据力矩轴20上连接键Ⅰ的大小进行加工，使得连接键Ⅰ可以插入插槽32内，另一个位于同侧的插槽32可以根据需求进行加工，可以加工能不同的大小和深度，由于键的大小基本上属于标准件，进而可以作为备用的插槽32，当需要连接套30连接在不同大小的连接键Ⅰ上时，可以通过这个插槽32进行连接，增加连接套30的使用范围；

由于力矩轴20上的连接键Ⅰ可以插入到对应的插槽32内，进而使得两个扣合套31相互扣合后形成的连接套30可以在力矩轴20上进行滑动，同时预先将压缩弹簧Ⅰ固定连接在力矩轴20和连接套30之间，位于另一侧的两个插槽32的大小可以根据需要进行测试的电机输出轴上连接键的大小进行加工，其中一个插槽32的大小和电机输出轴上连接键的大小相同即可，另一个插槽32的大小可以加工成不同的尺寸进行备用，使得连接套30可以连接不同大小的连接键，进而满足更多的测试需求，将需要进行测试电机输出轴上的连接键插入到对应的插槽32内，压缩弹簧Ⅰ推动连接套30在电机输出轴上进行滑动，如图4所示，插槽32内侧的端部圆弧设置，使得电机输出轴上的键顶在插槽32内部的圆弧上，圆弧产生向下的压力，使得插槽32和电机输出轴的键充分接触，防止电机输出轴在转动时由于插槽32和键连接的不好，插槽32和键之间存在缝隙，进而使得电机输出轴在转动时出现抖动进而无法获得准确的测试结果，而由于插槽32内部圆弧的存在，在压缩弹簧Ⅰ的挤压下，使得圆弧产生向下的推动力，进而保证插槽32和电机输出轴的键充分接触，保证测试的准确；

如图1所示，每个力矩轴20上均连接有两个连接套30，其中一个连接套30可以用来连接阻尼，另一个可以用来连接电机，由于连接套30可以在电机的输出轴上进行滑动，使得电机和力矩轴20之间可以快速连接和拆卸，进而可以在对批量的电机进行测试时，在保证测试精度的前提下，还能够保证测试的速度，快速的完成多个电机的测试；

如图3所示，两个扣合套31上均预先加工有螺纹孔，通过将螺钉连接在螺纹孔内，完成两个扣合套31之间的扣合，如图16所示，连接套30的加工工艺为，先将圆钢材料进行加工，使得其形成圆柱筒，在圆柱筒上进行打孔加工，在对圆柱筒进行切割加工，使得圆柱筒形成两个扣合套31，对同一个圆柱筒切割形成的扣合套31进行标记，在后续的扣合形成连接套30时，优选使用一个圆柱筒切割形成的扣合套31，保证连接套30扣合的稳定性，将切割完成的扣合套31预扣合，在两个扣合套31上的孔内攻螺纹，保证两个扣合套31可以通过螺钉相互连接，加工完成后的扣合套31放置在装夹机构110上进行切槽加工，形成插槽32；

一种电机力矩传感器加工装置，包括装置支架40、横移螺杆50、升降机构60、动力机构Ⅰ70、切槽机构80、推动机构90、更换机构100和装夹机构110，可以通过装夹机构110对扣合套31进行挤压装夹，更换机构100带动多个装夹机构110进行转动，将扣合套31运动到切槽机构80一侧，动力机构Ⅰ70带动切槽机构80进行转动，切槽机构80对扣合套31进行切割形成插槽32，升降机构60可以带动动力机构Ⅰ70和切槽机构80进行运动，进而调整动力机构Ⅰ70和切槽机构80的高度，进而调整加工位置，通过横移螺杆50，调整升降机构60的位置，进而调整动力机构Ⅰ70和切槽机构80的位置，进而调整加工位置；

下面对需要调整和移动切槽机构80加工位置的方案进行详细说明，如图6和7所示，装置支架40上转动连接有横移螺杆50，横移螺杆50上设置有驱动其进行转动的动力机构Ⅱ，动力机构Ⅱ优选为伺服电机，横移螺杆50上通过螺纹连接有升降机构60，升降机构60滑动连接在装置支架40上，升降机构60包括伸缩机构61和升降支架62，伸缩机构61的伸缩端上固定连接有升降支架62，升降支架62上固定连接有动力机构Ⅰ70，升降支架62上转动连接有切槽机构80，切槽机构80和动力机构Ⅰ70传动连接，动力机构Ⅰ70优选为伺服电机；

当需要调整升降机构60的横向位置时，启动动力机构Ⅱ，动力机构Ⅱ可以固定连接在装置支架40上，动力机构Ⅱ的输出轴和横移螺杆50之间传动连接，动力机构Ⅱ的输出轴转动时带动横移螺杆50进行转动，横移螺杆50转动时通过螺纹带动升降机构60进行运动，进而调整升降机构60的横向位置，升降机构60带动动力机构70和切槽机构80进行运动，进而调整切槽机构80的横向位置，进而调整切槽机构80加工的插槽32深度；

进一步的，当需要调整切槽机构80的高度时，启动伸缩机构61，伸缩机构61可以是液压缸或者电动推杆，伸缩机构61的伸缩端推动切槽机构80进行运动，进而调整切槽机构80的高度，进而调整切槽机构80的加工位置；

由于需要加工出不同宽度的插槽32，因此需要对切槽机构80进行特殊的设置，下面对切槽机构80的机构和功能进行详细的说明，切槽机构80包括切槽支架81、滑动柱82、调整螺纹杆83、切槽轮84和切槽刀具85，滑动柱82的左右两端均固定连接有切槽支架81，两个切槽支架81均转动连接在升降支架62上，两个切槽支架81均和动力机构Ⅰ70传动连接，两个切槽支架81之间传动连接有调整螺纹杆83，调整螺纹杆83两端的螺纹旋向相反，调整螺纹杆83的两端均通过螺纹连接有切槽轮84，调整螺纹杆83的中部转动连接有切槽轮84，每个切槽轮84上均固定连接有切槽刀具85，切槽刀具85的宽度大于切槽轮84的宽度；

需要进行切槽加工时，启动动力机构Ⅰ70，动力机构Ⅰ70的输出轴和两个切槽支架81之间传动连接，动力机构Ⅰ70的输出轴转动时带动两个切槽支架81进行转动，进而使得两个切槽支架81在升降支架62上进行转动，两个切槽支架81带动滑动柱82进行转动，如图11所示，滑动柱82设置有三个，三个滑动柱82一起进行转动时，带动三个切槽轮84进行转动，三个切槽轮84带动三个切槽刀具85进行转动，三个切槽刀具85和扣合套31接触时，三个切槽刀具85依次转动经过扣合套31，使得扣合套31上形成插槽32；

进一步的，需要调整插槽32的宽度时，转动调整螺纹杆83，调整螺纹杆83通过螺纹带动两个切槽轮84相互靠近或者远离，两个切槽轮84在滑动柱82上进行滑动，进而调整两个切槽轮84之间的相对距离，如图12所示，切槽刀具85的宽度大于切槽轮84的宽度，三个切槽刀具85之间相互错位，当三个切槽刀具85之间的相对距离进行调整时，进而调整三个切槽刀具85总体的切割宽度，进而可以根据不同的使用需求调整插槽32的加工宽度；

为了方便多个扣合套31的加工，进一步的设置更换机构100，下面对更换机构100和装夹机构110的功能进行说明，装置支架40上转动连接有更换机构100，更换机构100包括更换轴101和滑动支架102，更换轴101上设置有驱动其进行转动的动力机构Ⅲ，动力机构Ⅲ优选为伺服电机，更换轴101上固定连接有多个滑动支架102，每个滑动支架102上均滑动连接有装夹机构110；

装夹机构110包括装夹支架111、装夹侧板112和装夹螺杆113，装夹支架111上滑动连接有四个装夹侧板112，四个装夹侧板112上均转动连接有装夹螺杆113，四个装夹螺杆113均通过螺纹连接在装夹支架111上，多个滑动支架102上均滑动连接有装夹支架111，装夹支架111和滑动支架102之间固定连接有压缩弹簧Ⅱ，装置支架40上固定连接有四个推动机构90，四个推动机构90可推动对应的装夹机构110进行运动；

将需要进行加工的扣合套31放置在多个装夹侧板112之间，转动装夹螺杆113，装夹螺杆113转动时通过螺纹带动装夹侧板112进行运动，使得多个装夹侧板112相互靠近对扣合套31进行挤压装夹，将多个扣合套31依次装夹在多个装夹机构110上，将装夹机构110运动到切槽机构80一侧，当切槽机构80和扣合套31接触后，当切槽机构80位于扣合套31的上侧，需要向下进行运动，切割形成插槽32时，启动位于下侧的推动机构90，推动机构90可以是液压缸或者电动推杆，推动机构90的伸缩端推动对应的装夹机构110在滑动支架102上进行滑动，使得装夹机构110向上进行滑动，进而使得扣合套31相对切槽机构80相对向上进行滑动，加工形成插槽32，同时由于三个切槽刀具85是旋转进行加工，进而同时在插槽32的内部形成圆弧，启动动力机构Ⅲ，动力机构Ⅲ可以固定连接在装置支架40上，动力机构Ⅲ的输出轴带动更换轴101进行转动，更换轴101带动多个装夹机构110依次运动到切槽机构80侧进行加工；

对扣合套31另一侧的插槽32进行加工时，先调整完成三个切槽刀具85的宽度，将装夹机构110运动到切槽机构80一侧，切槽机构80和扣合套31接触后，切槽机构80位于扣合套31的下侧，需要向上进行运动，切割形成插槽32时，启动位于上侧的推动机构90，推动机构90的伸缩端推动对应的装夹机构110在滑动支架102下进行滑动，使得装夹机构110向下进行滑动，进而使得扣合套31相对切槽机构80相对向下进行滑动，加工形成插槽32，同时由于三个切槽刀具85是旋转进行加工，进而同时在插槽32的内部形成圆弧，重复上述工作，在多个扣合套31依次加工在其上形成两个插槽32。

一种电机力矩传感器，该传感器的加工方法包括以下步骤：

步骤一：将扣合套31装夹在电机力矩传感器加工装置上进行切槽加工形成插槽32；

步骤二：将两个扣合套31扣合后相互固定，形成连接套30；

步骤三：连接套30通过插槽32滑动连接在力矩轴20上，在力矩轴20和连接套30之间固定连接压缩弹簧Ⅰ。

Claims (5)

1.一种电机力矩传感器加工装置，电机力矩传感器包括力矩传感器（10）和设置在力矩传感器（10）内的力矩轴（20），其特征在于：所述力矩轴（20）的两端均滑动连接有连接套（30），两个连接套（30）和力矩轴（20）之间均固定连接有压缩弹簧Ⅰ；

所述连接套（30）由两个扣合套（31）相互扣合而成，两个扣合套（31）内均设置有两个插槽（32）；

所述插槽（32）内侧的端部圆弧设置；

该电机力矩传感器加工装置包括升降机构（60）和固定连接在升降机构（60）上的动力机构Ⅰ（70），以及转动连接在升降机构（60）上的切槽机构（80），切槽机构（80）和动力机构Ⅰ（70）传动连接；

所述切槽机构（80）包括滑动柱（82）和固定连接在滑动柱（82）两端的切槽支架（81），滑动柱（82）上滑动连接有三个切槽轮（84）；

两个切槽支架（81）之间传动连接有调整螺纹杆（83），调整螺纹杆（83）两端的螺纹旋向相反，调整螺纹杆（83）的两端均通过螺纹连接有切槽轮（84），调整螺纹杆（83）的中部转动连接有切槽轮（84）。

2.根据权利要求1所述的一种电机力矩传感器加工装置，其特征在于：切槽轮（84）上设置有切槽刀具（85），切槽刀具（85）的宽度大于切槽轮（84）的宽度。

3.根据权利要求1所述的一种电机力矩传感器加工装置，其特征在于：所述升降机构（60）滑动连接在装置支架（40）上，装置支架（40）上转动连接有横移螺杆（50），升降机构（60）通过螺纹连接在横移螺杆（50）上。

4.根据权利要求3所述的一种电机力矩传感器加工装置，其特征在于：所述装置支架（40）上转动连接有更换机构（100），更换机构（100）上滑动连接有多个装夹机构（110），装夹机构（110）和更换机构（100）之间固定连接有压缩弹簧Ⅱ，装置支架（40）上固定连接有推动机构（90）。

5.使用权利要求1所述的一种电机力矩传感器加工装置加工电机力矩传感器的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤一：将扣合套（31）装夹在电机力矩传感器加工装置上进行切槽加工形成插槽（32）；

步骤二：将两个扣合套（31）扣合后相互固定，形成连接套（30）；

步骤三：连接套（30）通过插槽（32）滑动连接在力矩轴（20）上，在力矩轴（20）和连接套（30）之间固定连接压缩弹簧Ⅰ。

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