CN201277894Y - 旋转扭矩传感器 - Google Patents
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Abstract
一种旋转扭矩传感器，包括与探头连接的传感器主体，探头中心的传动杆一端由横轴对称连接旋转叶片，另一端由连接器与传感器主体的输入轴连接；传感器主体由筒形的壳体、壳体内中部的扭矩产生机构、纵穿壳体输入端中心的输入轴、输入轴轴承、纵穿扭矩产生机构中心的输出轴、输出轴前轴承、输出轴后轴承、连接输入轴与输出轴的扭矩放大机构、与输出轴端部连接的数据采集机构组成，扭矩产生机构还与电力驱动控制机构连接。解决扭矩传感器测量精度不高、功能单一的问题，可用做机械动力及流体力学中旋转扭矩技术指标的测量，可应用于混凝土坍落度检测、同时测量混凝土其它技术指标。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种机械动力及流体力学中扭矩技术指标的测量传感器。
背景技术
公知的扭矩传感器包括探头和与探头连接的传感器主体，传感器装卡在被测轴上，常用于检测各种动力机械扭矩的测量，无法应用于混凝土坍落度检测、并无法同时测量混凝土其它技术指标。在混凝土材料的施工应用中，为确保施工的质量符合设计要求，就必须经常监测混凝土工作度的技术指标。作为混凝土新拌工作性能指标之一的坍落度值是国际建筑行业中通用的重要技术指标。但目前国内外建筑行业的混凝土检测手段还比较落后，现在普遍使用的锥形筒式混凝土坍落度仪已沿用了近一百年。它使用起来非常繁琐、费时费力、准确度低。目前，国内外也有人研究出采用插管式方法来测量混凝土的坍落度值。这种方法虽然优于锥形筒式混凝土坍落度仪，可以实现电子化，在技术上前进了一大步。但其自身也还是有不少难以克服的弱点，比如：测量范围小，测试时间较长，精度低，可靠性差，不能准确反映混凝土特性；在生产上机加工难度大，批量生产工艺较难保证等，这些弱点都制约了该技术的应用与推广。
以上两种测试方法，都难以解决现代迅速发展起来的大流动性商品混凝土坍落度的测量。而且测量精度都不高，功能单一，不能同时测量混凝土的其它技术指标，如扩展度、粘稠度、水灰比以及推测28天抗压强度等。这些显然已不适应现代大规模规范化施工发展要求。近年来，影响建筑质量问题的突出原因之一就是混凝土质量没有得到及时有效的监测和控制。为了保证工程质量，对建筑材料质量实施及时有效的监测和控制，就成为国家建筑行业规范化管理越来越迫切需要解决的问题。
实用新型内容
本实用新型提供一种旋转扭矩传感器，要解决扭矩传感器测量精度不高、功能单一、无法应用于混凝土坍落度检测、同时测量混凝土其它技术指标的技术问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
这种旋转扭矩传感器，包括与探头连接的传感器主体，探头中心的传动杆一端由横轴对称连接旋转叶片，另一端由连接器与传感器主体的输入轴连接；
传感器主体由筒形的壳体、壳体内中部的扭矩产生机构、纵穿壳体输入端中心的输入轴、输入轴轴承、纵穿扭矩产生机构中心的输出轴、输出轴前轴承、输出轴后轴承、连接输入轴与输出轴的扭矩放大机构、与输出轴端部连接的数据采集机构组成，扭矩产生机构还与电力驱动控制机构连接。
上述旋转叶片可以是轮状、片状、勺状或球冠状。
上述电力驱动控制机构与扭矩产生机构、转速及扭矩检测输出机构、信号处理数据计算机形成的闭环控制电路连接。
上述数据采集机构由与输出轴端部连接的数字码盘、设在数字码盘附近的光电读出器和数据输出部分组成。
上述扭矩产生机构由定子、转子、整流子和电刷组成，转子连接整流子，整流子连接电刷，电刷与电力驱动控制机构连接。
上述定子可以是磁钢定子或绕组定子，转子是空心杯转子或绕组转子，磁钢定子与壳体内壁固定，空心杯转子套于磁钢定子外侧。
上述扭矩放大机构可以是齿轮传动机构、齿条传动机构或皮带传动机构。
上述齿轮传动机构由固定外环内齿筒壳、行星齿轮及中心齿轮组合而成，输入轴经首级传动轴与首级行星齿轮连接，首级行星齿轮与首级中心齿轮啮合连接，首级中心齿轮的中心与次级传动轴连接，次级传动轴连接次级行星齿轮连接，次级行星齿轮与次级中心齿轮啮合连接，次级中心齿轮的中心与输出轴连接。
本实用新型采用空心杯式扭矩驱动、行星齿轮扭矩放大和光电码盘数据采集等光机电一体化技术有机组合而成。由探头在混凝土中的旋转剪切运动，通过传感器探头的叶片、传动轴和连接器传递流体阻力矩，通过行星齿轮组使扭矩得以放大，增加了测量范围，同时还能起到非常好的力矩阻尼作用，使传感器的稳定性大为提高。在电力作用下，使空心杯转子产生与电流成线性关系的旋转扭矩，将感应到的混凝土流变阻力矩直接变换成扭矩电信号，具有惯性小反应灵敏的特点。
采用本实用新型制作的混凝土工作度快速测定仪能够有效地克服现有测试方法的不足之处，并可直接测量混凝土的坍落度、扩展度、粘稠度、水灰比以及推测28天抗压强度等主要技术指标，实现了混凝土现场技术指标准确、快捷地综合测试。使建筑施工的质量能够得到有效的事前控制。
本实用新型通过直接测量混凝土流变阻力矩的方法测量混凝土的相关技术指标。这种测试方式能够准确、可靠地反映混凝土的基本特性，中间转换环节少，即具有极高的测量敏感性和相关性，又能确保极佳的测量线性度，同时也使测量的精度和产品可靠性大为提高。此方法简便、可靠、直观，即可用于现场便携监测，还可以用做在线测试，实现混凝土生产的自动控制。
本实用新型的优点在于：
1、线性度、稳定性高；
2、惯性小、灵敏度高；
3、适用范围宽，精度高；
4、功耗低，使用寿命长；
5、工业结构设计，可靠性高，小巧，使用快捷、方便；
6、适于大规模工业化生产，造价低。
本实用新型可用做机械动力及流体力学中旋转扭矩技术指标的测量传感器，可以适用于对新拌混凝土流动性等工作性能技术指标的快速测量。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是传感器主体的结构示意图。
图2是探头的结构示意图。
图3是图2的A-A剖面图。
图4是本实用新型结构组成的框图。
附图标记：1-输入轴轴承、2-输出轴前轴承、3-首级行星齿轮、4-首级中心齿轮、5-输出轴、6-定子、7-转子、8-整流子、9-电刷、10-输出轴后轴承、11-壳体、12-固定外环内齿筒壳、13-次级行星齿轮、14-次级中心齿轮、15-输入轴传动轴、16-数字码盘、17-光电读出器、18-数据输出部分、19-旋转叶片、20-传动杆、21-连接器、22-首级传动轴、23-次级传动轴。
具体实施方式
实施例参见图1～4所示，这种旋转扭矩传感器，包括与探头连接的传感器主体，参见图2、图3所示，探头中心的传动杆20一端由横轴对称连接旋转叶片19，另一端由连接器21与传感器主体的输入轴15连接。上述旋转叶片19是轮状、片状、勺状或球冠状。传感器探头通过在混凝土中的旋转剪切运动，将感应到的混凝土流变阻力矩直接变换成扭矩电信号。
参见图1所示，传感器主体由筒形的壳体11、壳体内中部的扭矩产生机构、纵穿壳体输入端中心的输入轴15、输入轴轴承1、纵穿扭矩产生机构中心的输出轴5、输出轴前轴承2、输出轴后轴承10、连接输入轴15与输出轴5的扭矩放大机构、与输出轴5端部连接的数据采集机构组成，扭矩产生机构还与电力驱动控制机构连接。
电力驱动控制机构与扭矩产生机构、转速及扭矩检测输出机构18、信号处理数据计算机形成的闭环控制电路连接。是由闭环控制来提供产生动态扭矩所必需的电力，驱动扭矩传感器旋转。
数据采集机构由与输出轴端部连接的数字码盘16、设在数字码盘16附近的光电读出器17和数据输出部分18组成。数据采集机构将采集到的数据传输给信号处理数据计算机。
扭矩产生机构可由磁钢定子、空心杯转子7、整流子8和电刷9组成，转子7连接整流子8，整流子8连接电刷9，电刷9与电力驱动控制机构连接。磁钢定子与壳体内壁固定，空心杯转子套于磁钢定子外侧。在电力控制作用下空心杯转子会产生与电流成线性关系的旋转扭矩。
扭矩放大机构是齿轮传动机构、齿条传动机构或皮带传动机构。齿轮传动机构由固定外环内齿筒壳12、行星齿轮13及中心齿轮14组合而成，输入轴15经首级传动轴22与首级行星齿轮13连接，首级行星齿轮13与首级中心齿轮14啮合连接，首级中心齿轮14的中心与次级传动轴23连接，次级传动轴连接次级行星齿轮连接，次级行星齿轮与次级中心齿轮啮合连接，次级中心齿轮的中心与输出轴5连接。扭矩放大机构使扭矩得以放大后，并通过传动轴传递到负载。扭矩放大倍数由齿轮传递比决定。
本实用新型的工作过程：旋转扭矩传感器是通过空心杯式扭矩驱动机构在电力控制作用下产生动态旋转扭矩，再经过行星齿轮机构把扭矩进行放大后输出并驱动负载。同时，光电码盘数据采集电路将扭矩、转速等数据传输给信号和数据处理部分，完成扭矩传感过程。
Claims (8)
1.一种旋转扭矩传感器，包括与探头连接的传感器主体，其特征在于：
探头中心的传动杆(20)一端由横轴对称连接旋转叶片(19)，另一端由连接器(21)与传感器主体的输入轴(15)连接；
传感器主体由筒形的壳体(11)、壳体内中部的扭矩产生机构、纵穿壳体输入端中心的输入轴(15)、输入轴轴承(1)、纵穿扭矩产生机构中心的输出轴(5)、输出轴前轴承(2)、输出轴后轴承(10)、连接输入轴(15)与输出轴(5)的扭矩放大机构、与输出轴(5)端部连接的数据采集机构组成，扭矩产生机构还与电力驱动控制机构连接。
2.根据权利要求1所述的旋转扭矩传感器，其特征在于：上述旋转叶片(19)是轮状、片状、勺状或球冠状。
3.根据权利要求1所述的旋转扭矩传感器，其特征在于：上述电力驱动控制机构与扭矩产生机构、转速及扭矩检测输出机构(18)、信号处理数据计算机形成的闭环控制电路连接。
4.根据权利要求1所述的旋转扭矩传感器，其特征在于：上述数据采集机构由与输出轴端部连接的数字码盘(16)、设在数字码盘(16)附近的光电读出器(17)和数据输出部分(18)组成。
5.根据权利要求1所述的旋转扭矩传感器，其特征在于：上述扭矩产生机构由定子(6)、转子(7)、整流子(8)和电刷(9)组成，转子(7)连接整流子(8)，整流子(8)连接电刷(9)，电刷(9)与电力驱动控制机构连接。
6.根据权利要求5所述的旋转扭矩传感器，其特征在于：上述定子(6)是磁钢定子或绕组定子，转子(7)是空心杯转子或绕组转子，磁钢定子与壳体内壁固定，空心杯转子套于磁钢定子外侧。
7.根据权利要求6所述的旋转扭矩传感器，其特征在于：上述扭矩放大机构是齿轮传动机构、齿条传动机构或皮带传动机构。
8.根据权利要求7所述的旋转扭矩传感器，其特征在于：上述齿轮传动机构由固定外环内齿筒壳(12)、行星齿轮(13)及中心齿轮(14)组合而成，输入轴(15)经首级传动轴(22)与首级行星齿轮(13)连接，首级行星齿轮(13)与首级中心齿轮(14)啮合连接，首级中心齿轮(14)的中心与次级传动轴(23)连接，次级传动轴连接次级行星齿轮连接，次级行星齿轮与次级中心齿轮啮合连接，次级中心齿轮的中心与输出轴(5)连接。
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