CN114088291B - 一种扭矩传感器芯轴系数标定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及扭矩传感器芯轴系数标定装置技术领域，且公开了一种扭矩传感器芯轴系数标定装置，包括芯轴，芯轴的一端为方头，一端的外壁上开设有花键，且其中部较细，还包括标定架，标定架的顶部加装有用固定芯轴的固定组件和用于将芯轴扭矩量程转换为竖直方向里程的扭矩量程替换单元，能够在安装完芯轴后，双向标定芯轴的扭矩量程，将安装、正向标定、拆卸、反向安装、反向标定的过程简化为安装、正向标定、反向标定、拆卸，大大节省了时间，提升了工作效率，正向和反向的标定均要有五次，使得工控电脑上经过角度传感器板测量的数据和芯轴的扭矩量程芯轴的误差在千分之二以内，大大提高了扭矩传感器的精确程度。

Description

一种扭矩传感器芯轴系数标定装置

技术领域

本发明涉及扭矩传感器芯轴系数标定装置技术领域，具体为一种扭矩传感器芯轴系数标定装置。

背景技术

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，其中扭矩传感器的芯轴在长时间使用后，芯轴的扭矩量程与角度传感器的数值存在差异，此时便要通过标定台标定数值。

根据专利号 201810037239.4，公开了扭矩传感器标定装置，包括连接转动轴(3)的平衡梁(2)，所述平衡梁(2)两端设有砝码座(1)，其特征在于，沿所述转动轴(3)的轴向，所述转动轴(3)具有一可选择性的与拟测试设备的输入轴系连接或断开的连接部件(8)；还包括一组由相互啮合的输入齿轮(6)和输出齿轮(7)组成的齿轮传动组，所述输出齿轮(7)的直径大于所述输入齿轮(6)的直径，所述输出齿轮(7)的转轴两端分别设有用于传递扭转力的第一连接部件(4)和第二连接部件(5)；所述输出齿轮(7)的转轴可选择性的经所述第一连接部件(4)与拟测试设备第一标定侧的输出轴系连接，或经所述第二连接部件(5)与拟测试设备第二标定侧的输出轴系连接，或都不连接，明显降低标定人员的劳动强度，砝码数量及重量明显减少。

现有技术的不足之处在于，现有的标定台是单向标定，安装、正向标定、拆卸、反向安装、反向标定，过程较为复杂，且标定较少，精度较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种扭矩传感器芯轴系数标定装置，能够在安装完芯轴后，双向标定芯轴的扭矩量程。

技术方案

为解决上述技术问题，本发明的实施例采用的技术方案是：一种扭矩传感器芯轴系数标定装置，包括芯轴，所述芯轴的一端为方头，一端的外壁上开设有花键，且其中部较细，还包括标定架，所述标定架的顶部加装有用固定所述芯轴的固定组件和用于将所述芯轴扭矩量程转换为竖直方向里程的扭矩量程替换单元，能够在安装完芯轴后，双向标定芯轴的扭矩量程，正向标定时，清空两个挂钩上的砝码，在相邻芯轴正向旋转方向一端的挂钩上添加砝码，砝码会带动挂带拉动标准力臂在两个连接座之间旋转，且添加砝码的一端下降，另一端上升，而标准力臂带动磁环固定圈和磁环保持圆周运动，而第一被动管和第二被动管的最大旋转角度为芯轴的扭矩量程，通过角度传感器板上的角度芯片检测，角度芯片对准磁环并识别磁极型号，角度传感器板再将信号通过FPC线传导到扭矩信号处理电路板上，并通过信号传输导线传递至PLC控制器上，PLC控制器再将模拟信号转换为数字信号，并在工控电脑上显示出来，反向标定时，清空两个挂钩上的砝码，在相邻芯轴反向旋转方向一端的挂钩上添加砝码，砝码会带动挂带拉动标准力臂在两个连接座之间旋转，且添加砝码的一端下降，另一端上升，而标准力臂带动磁环固定圈和磁环保持圆周运动，而第一被动管和第二被动管的最大旋转角度为芯轴的扭矩量程，通过角度传感器板上的角度芯片检测，角度芯片对准磁环并识别磁极型号，角度传感器板再将信号通过FPC线传导到扭矩信号处理电路板上，并通过信号传输导线传递至PLC控制器上，PLC控制器再将模拟信号转换为数字信号，并在工控电脑上显示出来。将安装、正向标定、拆卸、反向安装、反向标定的过程简化为安装、正向标定、反向标定、拆卸，大大节省了时间，提升了工作效率，正向和反向的标定均要有五次，使得工控电脑上经过角度传感器板测量的数据和芯轴的扭矩量程芯轴的误差在千分之二以内，大大提高了扭矩传感器的精确程度。

作为优选，所述芯轴相邻所述花键一端的外壁上设置有数量为一个的轴承，相邻方头一端的外壁上设置有数量为两个的轴承，且其中部较细处的外壁上加装有应变片。

作为优选，所述固定组件包括芯轴安装座、连接座和轴承座，所述标定架的顶部固定安装有芯轴安装座，所述连接座固定安装且呈对称分布于所述芯轴安装座的顶部，所述芯轴安装座的顶部固定安装有轴承座，所述轴承座和两个所述连接座依次且呈线性阵列于所述芯轴安装座的顶部。

作为优选，所述扭矩量程替换单元包括扇形圆弧头、标准力臂、挂带和挂钩，所述标准力臂的中轴处转动连接于两个所述连接座之间，所述标准力臂的两端均固定安装有扇形圆弧头，两个所述扇形圆弧头相背的侧面均设置有挂带，且所述挂带的尾端悬挂有挂钩。

作为优选，所述芯轴安装座的顶部设置有角度传感器板和扭矩信号处理电路板，所述扭矩信号处理电路板和所述角度传感器板之间连通有FPC线。

作为优选，所述芯轴相邻方头一端的外壁上固定安装有磁环固定圈，所述磁环固定圈的外壁上固定安装有磁环，所述磁环固定圈和所述磁环位于两个所述轴承之间，所述角度传感器板上的角度芯片对准所述磁环。

作为优选，所述芯轴相邻方头一端的外壁上设置有保持圆周运动的第一被动管和第二被动管，两个所述轴承位于所述第一被动管和所述第二被动管之间。

作为优选，还包括与所述扭矩信号处理电路板电性连接的PLC控制器、工控电脑和供电于所述PLC控制器和所述工控电脑的蓄电单元。

与现有技术相比，本发明的实施例所提供的一种扭矩传感器芯轴系数标定装置，具备以下有益效果：

该发明，能够在安装完芯轴后，双向标定芯轴的扭矩量程，正向标定时，清空两个挂钩上的砝码，在相邻芯轴正向旋转方向一端的挂钩上添加砝码，砝码会带动挂带拉动标准力臂在两个连接座之间旋转，且添加砝码的一端下降，另一端上升，而标准力臂带动磁环固定圈和磁环保持圆周运动，而第一被动管和第二被动管的最大旋转角度为芯轴的扭矩量程，通过角度传感器板上的角度芯片检测，角度芯片对准磁环并识别磁极型号，角度传感器板再将信号通过FPC线传导到扭矩信号处理电路板上，并通过信号传输导线传递至PLC控制器上，PLC控制器再将模拟信号转换为数字信号，并在工控电脑上显示出来，反向标定时，清空两个挂钩上的砝码，在相邻芯轴反向旋转方向一端的挂钩上添加砝码，砝码会带动挂带拉动标准力臂在两个连接座之间旋转，且添加砝码的一端下降，另一端上升，而标准力臂带动磁环固定圈和磁环保持圆周运动，而第一被动管和第二被动管的最大旋转角度为芯轴的扭矩量程，通过角度传感器板上的角度芯片检测，角度芯片对准磁环并识别磁极型号，角度传感器板再将信号通过FPC线传导到扭矩信号处理电路板上，并通过信号传输导线传递至PLC控制器上，PLC控制器再将模拟信号转换为数字信号，并在工控电脑上显示出来。将安装、正向标定、拆卸、反向安装、反向标定的过程简化为安装、正向标定、反向标定、拆卸，大大节省了时间，提升了工作效率。

该发明，正向和反向的标定均要有五次，使得工控电脑上经过角度传感器板测量的数据和芯轴的扭矩量程芯轴的误差在千分之二以内，大大提高了扭矩传感器的精确程度。

应当理解，前面的一般描述和以下详细描述都仅是示例性和说明性的，而不是用于限制本公开。

本申请文件提供本公开中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明整体侧面结构示意图；

图3为本发明整体正面结构示意图；

图4为本发明整体顶部结构示意图；

图5为本发明芯轴结构示意图；

图6为本发明芯轴标定测试局部结构示意图。

图中：1、标准力臂；2、挂钩；3、砝码；4、标定架；5、连接座；6、芯轴；7、轴承座；8、芯轴安装座；9、第一被动管；10、第二被动管；11、花键；12、蓄电单元；13、PLC控制器；14、工控电脑；15、固定组件；16、扭矩量程替换单元；17、轴承；18、磁环固定圈；19、磁环；20、挂带；21、FPC线；22、扭矩信号处理电路板；23、应变片；24、角度传感器板；111、扇形圆弧头。

具体实施方式

使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，还可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如图1至图6所示，本发明提供的一种扭矩传感器芯轴系数标定装置，包括芯轴6，芯轴6的一端为方头，一端的外壁上开设有花键11，且其中部较细，还包括标定架4，标定架4的顶部加装有用固定芯轴6的固定组件15和用于将芯轴6扭矩量程转换为竖直方向里程的扭矩量程替换单元16，且固定组件15固定安装在芯轴安装座8上，能够在安装完芯轴6后，双向标定芯轴6的扭矩量程，正向标定时，清空两个挂钩2上的砝码3，在相邻芯轴6正向旋转方向一端的挂钩2上添加砝码3，砝码3会带动挂带20拉动标准力臂1在两个连接座5之间旋转，且添加砝码3的一端下降，另一端上升，而标准力臂1带动磁环固定圈18和磁环19保持圆周运动，而第一被动管9和第二被动管10的最大旋转角度为芯轴6的扭矩量程，通过角度传感器板24上的角度芯片检测，角度芯片对准磁环19并识别磁极型号，角度传感器板24再将信号通过FPC线21传导到扭矩信号处理电路板22上，并通过信号传输导线传递至PLC控制器13上，PLC控制器13再将模拟信号转换为数字信号，并在工控电脑14上显示出来，反向标定时，清空两个挂钩2上的砝码3，在相邻芯轴6反向旋转方向一端的挂钩2上添加砝码3，砝码3会带动挂带20拉动标准力臂1在两个连接座5之间旋转，且添加砝码3的一端下降，另一端上升，而标准力臂1带动磁环固定圈18和磁环19保持圆周运动，而第一被动管9和第二被动管10的最大旋转角度为芯轴6的扭矩量程，通过角度传感器板24上的角度芯片检测，角度芯片对准磁环19并识别磁极型号，角度传感器板24再将信号通过FPC线21传导到扭矩信号处理电路板22上，并通过信号传输导线传递至PLC控制器13上，PLC控制器13再将模拟信号转换为数字信号，并在工控电脑14上显示出来，正向和反向的标定均要有五次，使得工控电脑14上经过角度传感器板24测量的数据和芯轴6的扭矩量程芯轴6的误差在千分之二以内，将安装、正向标定、拆卸、反向安装、反向标定的过程简化为安装、正向标定、反向标定、拆卸，大大节省了时间，提升了工作效率。

在使用时，将芯轴6插接到固定组件15上，并依次贯穿两个连接座5和轴承座7，并使相邻花键11一端的轴承17转动连接在轴承座7上，第一被动管9和第二被动管10分别卡接在两个连接座5上，而磁环固定圈18卡接在标准力臂1的中轴处，并和标准力臂1保持同轴转动，相邻方头一端的两个轴承17位于两个连接座5之间，将两个挂钩2分别悬挂在两个挂带20的尾端，两端均悬挂上挂钩2，能够使标准力臂1两端平衡，避免对芯轴6的扭矩检测产生影响。

正向标定时，清空两个挂钩2上的砝码3，在相邻芯轴6正向旋转方向一端的挂钩2上添加砝码3，砝码3会带动挂带20拉动标准力臂1在两个连接座5之间旋转，且添加砝码3的一端下降，另一端上升，而标准力臂1带动磁环固定圈18和磁环19保持圆周运动，而第一被动管9和第二被动管10的最大旋转角度为芯轴6的扭矩量程，通过角度传感器板24上的角度芯片检测，角度芯片对准磁环19并识别磁极型号，角度传感器板24再将信号通过FPC线21传导到扭矩信号处理电路板22上，并通过信号传输导线传递至PLC控制器13上，PLC控制器13再将模拟信号转换为数字信号，并在工控电脑14上显示出来，工控电脑14上安装有开发的标定软件，按芯轴6扭矩量程的百分之二十，百分之四十，百分之六十，百分之八十，百分之一百五个点标定挂砝码3，使得工控电脑14上经过角度传感器板24测量的数据和芯轴6的扭矩量程芯轴6的误差在千分之二以内。其中，一个砝码3的重量带动标准力臂1旋转的角度为芯轴6扭矩量程的百分之二十。

反向标定时，清空两个挂钩2上的砝码3，在相邻芯轴6反向旋转方向一端的挂钩2上添加砝码3，砝码3会带动挂带20拉动标准力臂1在两个连接座5之间旋转，且添加砝码3的一端下降，另一端上升，而标准力臂1带动磁环固定圈18和磁环19保持圆周运动，而第一被动管9和第二被动管10的最大旋转角度为芯轴6的扭矩量程，通过角度传感器板24上的角度芯片检测，角度芯片对准磁环19并识别磁极型号，角度传感器板24再将信号通过FPC线21传导到扭矩信号处理电路板22上，并通过信号传输导线传递至PLC控制器13上，PLC控制器13再将模拟信号转换为数字信号，并在工控电脑14上显示出来，按芯轴6扭矩量程的百分之二十，百分之四十，百分之六十，百分之八十，百分之一百五个点标定挂砝码3，使得工控电脑14上经过角度传感器板24测量的数据和芯轴6实际扭矩量程的误差在千分之二以内，大大提高了扭矩传感器的精确程度。

通过蓄电单元12为整个系统供电，使得系统能够持续性工作，其中蓄电单元12包括蓄电池充电器、两个十二伏蓄电池串联和加装在两个十二伏蓄电池输出端的电量监测仪，且在蓄电池充电器另一端的电线上加装卷线器，通过卷线器使该系统能够在更大范围内移动。

通过增加砝码3的数量，使得芯轴16转动，在角度传感器板24上贴有角度芯片，角度芯片对准磁环19并识别磁极型号，角度传感器板24再将信号通过FFC线21传导到扭矩信号处理电路板22上，在芯轴16旋转时通过角度传感器板24测量芯轴16旋转的角度，并将信号传递至扭矩信号处理电路板22上，再将信号传递至PLC控制器13上，PLC控制器13再将模拟信号转换为数字信号，并在工控电脑14上显示出来，多次校准之后，使得工控电脑14上的数据和芯轴6实际转动角度的误差在千分之二以内，大大提高了扭矩传感器的精确程度

芯轴6中部较细处的外壁上加装有应变片23，应变片23表面用硅胶封装，应变片23输出电压信号给扭矩信号处理电路板22，再将放大后的信号通过线缆输入,PLC控制器13并转换成扭矩数值在工控电脑14的屏幕上显示。

标准力臂1的两端均固定安装有扇形圆弧头111，当两个挂钩2均为空载时，扇形圆弧头111的中心处和标准力臂1的中心处位于同一水平面上。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种扭矩传感器芯轴系数标定装置，包括芯轴（6），所述芯轴（6）的一端为方头，一端的外壁上开设有花键（11），且其中部较细，其特征在于：还包括标定架（4），所述标定架（4）的顶部加装有用固定所述芯轴（6）的固定组件（15）和用于将所述芯轴（6）扭矩量程转换为竖直方向里程的扭矩量程替换单元（16）；

所述芯轴（6）相邻方头一端的外壁上固定安装有磁环固定圈（18），所述磁环固定圈（18）的外壁上固定安装有磁环（19），所述磁环固定圈（18）和所述磁环（19）位于两个轴承（17）之间，角度传感器板（24）上的角度芯片对准所述磁环（19），所述芯轴（6）相邻方头一端的外壁上设置有保持圆周运动的第一被动管（9）和第二被动管（10），两个所述轴承（17）位于所述第一被动管（9）和所述第二被动管（10）之间。

2.根据权利要求1所述的一种扭矩传感器芯轴系数标定装置，其特征在于：所述芯轴（6）相邻所述花键（11）一端的外壁上设置有数量为一个的轴承（17），相邻方头一端的外壁上设置有数量为两个的轴承（17），且其中部较细处的外壁上加装有应变片（23）。

3.根据权利要求2所述的一种扭矩传感器芯轴系数标定装置，其特征在于：所述固定组件（15）包括芯轴安装座（8）、连接座（5）和轴承座（7），所述标定架（4）的顶部固定安装有芯轴安装座（8），所述连接座（5）固定安装且呈对称分布于所述芯轴安装座（8）的顶部，所述芯轴安装座（8）的顶部固定安装有轴承座（7），所述轴承座（7）和两个所述连接座（5）依次且呈线性阵列于所述芯轴安装座（8）的顶部。

4.根据权利要求3所述的一种扭矩传感器芯轴系数标定装置，其特征在于：所述扭矩量程替换单元（16）包括扇形圆弧头（111）、标准力臂（1）、挂带（20）和挂钩（2），所述标准力臂（1）的中轴处转动连接于两个所述连接座（5）之间，所述标准力臂（1）的两端均固定安装有扇形圆弧头（111），两个所述扇形圆弧头（111）相背的侧面均设置有挂带（20），且所述挂带（20）的尾端悬挂有挂钩（2）。

5.根据权利要求4所述的一种扭矩传感器芯轴系数标定装置，其特征在于：所述芯轴安装座（8）的顶部设置有角度传感器板（24）和扭矩信号处理电路板（22），所述扭矩信号处理电路板（22）和所述角度传感器板（24）之间连通有FPC线（21）。

6.根据权利要求5所述的一种扭矩传感器芯轴系数标定装置，其特征在于：还包括与所述扭矩信号处理电路板（22）电性连接的PLC控制器（13）、工控电脑（14）和供电于所述PLC控制器（13）和所述工控电脑（14）的蓄电单元（12）。

7.根据权利要求5所述的一种扭矩传感器芯轴系数标定装置，其特征在于：蓄电单元（12）包括数量为两个且串联的十二伏蓄电池、加装于两个所述十二伏蓄电池输出端的电量监测仪和与所述十二伏蓄电池电性连接的蓄电池充电器。