CN212378935U - 一种基于力矩传感器的微力矩测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于力矩传感器的微力矩测量装置，包括由上面板、下面板、左面板、右面板、前面板和后面板构成的立方体机箱，前面板上设置有压力表和气压调节阀孔，右面板上设置有气压快速接头和航空插头，上面板中部设置有测量台，测量台用于固定待测电机的输出轴；上面板上表面还设置有水平泡，上面板的下表面安装有套筒，套筒内从上到下依次设置有空气静压轴承、联轴器、力矩传感器和抱死固定装置，空气静压轴承的顶端与测量台连接，空气静压轴承和力矩传感器之间通过联轴器相互连接，抱死固定装置内设置有用于固定力矩传感器的顶丝，抱死固定装置的底部与套筒底部固定连接。

Description

一种基于力矩传感器的微力矩测量装置

技术领域

本实用新型属于力矩测量领域，特别是一种基于力矩传感器的微力矩测量装置。

背景技术

陀螺仪电机反作用力矩、电机干扰力矩、波动力矩等动态性能参数是衡量电机性能的重要指标，目前，传统的微小力矩测量装置主要是依据力平衡测量法和应变式测量法。力平衡测量法即被测力矩加载于传动轴上，力矩器根据角度传感器产生的角度变化对传动轴施加反力矩使其平衡，测得驱动电流即可得到被测力矩；应变式测量法即被测力矩加载于力矩传感器测量轴上，测量轴上安装有应变片，应变片组成测量电桥，由相应系统测量力矩产生的剪应变或剪应力，从而得到电桥输出电压变化，采集传感器输出电压可以测得被测力矩，该方法简单直观，但测量精度主要取决于传感器的测量精度，使用过程中存在有过载损坏的危险，同时需要保证安装传动轴和测量轴有较高的同轴度，加工及安装难度较高，抗干扰能力差，使用时有较大局限性。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种基于力矩传感器的微力矩测量装置，用于实现陀螺仪电机反作用力矩、电机干扰力矩、波动力矩的测量，可以实现x、y、z方向的力矩测量。为了提高力矩测量精度采用将力矩传感器固定一端的设计方案，对抱死传感器一端轴的结构做出了设计实用新型；测量台上配有自标定力臂杆，简化对力矩测量的标定过程；采用空气静压轴承减小外界干扰对力矩测量带来的影响，提高测量精度及系统的稳定性；通过设计解决现有传统力矩传感器测量装置装卡困难、易过载损坏、测量精度不高等问题，提供一种高精度、低成本、易操作的微力矩测量装置，可推广用于多种电机微力矩测量场合。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于力矩传感器的微力矩测量装置，包括由上面板、下面板、左面板、右面板、前面板和后面板构成的立方体机箱，所述前面板上设置有压力表和气压调节阀孔，所述右面板上设置有气压快速接头和航空插头，所述上面板中部设置有测量台，所述测量台用于固定待测电机的输出轴；所述上面板上表面还设置有水平泡，所述上面板的下表面安装有套筒，所述套筒内从上到下依次设置有空气静压轴承、联轴器、力矩传感器和抱死固定装置，所述空气静压轴承的顶端与测量台连接，空气静压轴承和力矩传感器之间通过联轴器相互连接，所述抱死固定装置内设置有用于固定所述力矩传感器的顶丝，所述抱死固定装置的底部与套筒底部固定连接；所述空气静压轴承通过所述气压快速接头与外部气源连接，所述力矩传感器通过线缆和所述航空插头与位于机箱外的电控机箱连接，所述电控机箱与计算机连接。

进一步的，上面板、下面板与左面板、右面板通过螺丝固定，所述前面板和后面板采用滑入方式安装形成所述机箱。

进一步的，所述力矩传感器通过传感器支架固定，所述传感器支架底部与套筒底部固定连接。

进一步的，所述测量台活动连接有用于标定微力矩测量装置的自标定力臂杆。

进一步的，所述空气静压轴承上设有与所述上面板下表面连接的法兰盘。

进一步的，所述机箱内设有调压器，气压调节阀采用伸出旋钮式结构伸出所述气压调节阀孔，从外部实现对空气静压轴承气压的控制。

进一步的，所述左面板和右面板上还设有把手。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案所带来的有益效果是：

1.本实用新型微力矩测量装置能够用于实现陀螺仪电机反作用力矩、电机干扰力矩、波动力矩的测量，可以实现x、y、z方向的力矩测量。一台力矩仪即可完成对不同型号电机的径向、轴向力矩测量。

2.为了提高力矩测量精度将力矩传感器采用了固定一端的设计方案，设计实用新型抱死固定装置，对力矩传感器一端轴的结构通过抱死固定装置做出了可抱死设计。

3.测量台上配有设计实用新型的自标定力臂杆，对设备进行标定时悬进自标定力臂杆，标定结束后取下自标定力臂杆，不增加力矩测量过程中的转动惯量，减小对力矩测量装置精度的影响，使测量更准确，同时极大的简化了对力矩装置的标定过程。

4.采用空气静压轴承，将电机产生的力矩通过空气静压轴承进行传递，极大的减小了外界摩擦等干扰力矩带来的影响，提高了测量精度及系统的稳定性。

5.为了避免出现联轴器连接力矩传感器与空气静压轴承的过程中同轴度安装误差，导致设备无法回到零点以及测量数值偏差过大的现象，采用弹性联轴器及抱死固定装置与力矩传感器支架全部固定在套筒上的设计，减少了微力矩测量装置同轴度的安装难度，仅通过调节任意一端位置即可实现安装同轴度的调试。弹性联轴器可以补偿径向、轴向偏差和角位移，便于同轴度的保证。

6.基于力矩传感器的微力矩测量装置通过对力矩传感器一端固定，空气静压轴承、弹性联轴器及设计实用新型的抱死固定装置全部固定在套筒上的设计，极大提高了系统测量精度与稳定性，将选取力矩传感器的测量精度由1.5×10^-5N·m极大地提升到了2×10^-6N·m，提高了一个数量级，提升了领域内采用力矩传感器的微力矩测量精度。

7.抱死固定装置采用过盈配合及顶丝设计，顶丝通过顶固力矩计算设计，施加过载力矩时，顶丝失效，保护力矩传感器不会过载损坏；相比于传统测量装置装卡困难、易过载损坏、测量精度不高等问题，本实用新型力矩测量装置具有高精度、低成本、易操作且安全可靠等优点。

附图说明

图1是本实用新型微力矩测量装置的装配图。

图2是本实用新型微力矩测量装置的内部结构示意图。

图3是本实用新型微力矩测量装置的连接状态示意图。

图4是本实用新型微力矩测量装置测量台与自标定力臂杆结构示意图。

图5是本实用新型微力矩测量装置内抱死固定装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型提供一种基于力矩传感器的微力矩测量装置，包括由上面板1、下面板2、左面板3、右面板4、前面板5和后面板构成的立方体机箱，上面板1中部安装测量台6，被测陀螺仪电机使用伸出轴工装插入测量台6中，工装通过紧固螺丝固定在测量台上，自标定力臂杆29可以悬进悬出测量台6实现对力矩测量装置的标定；上面板1、下面板2与左面板3、右面板4通过沉头螺丝13固定，前面板5、后面板采取滑入方式安装，简化与测量无关的安装；上面板1上安装有水平泡12，方便调节测量装置的水平；左面板和右面板上的把手8通过面板内侧的紧固螺丝固定；前面板5上通过螺丝固定有压力表外壳7，压力表安装于压力表外壳7上；内部空气静压轴承14采用充气接头15和气压快速接头10与外部气源26相接，机箱内置调压器，机箱内的气压调节阀9采用伸出旋钮式结构，从外部实现对空气静压轴承气压的控制；力矩传感器20信号经线缆通过右面板4上安装的航空插头11传入计算机处理，检查各部分固定可靠，对空气静压轴承14进行充气后，开始测量。

具体的，本实施例中套筒设计的是圆柱体，圆柱侧面有切面开窗处理，是半开放的，保证强度同时还保证对套筒内进行调节和观察。空气静压轴承与外部气源26相连的连接管就是从位于套筒侧面的一个开窗插入，前面板5上设有气压调节阀孔，气压通过伸出气压调节阀孔的气压调节阀9进行调节。

本实施例微力矩测量装置内部结构如图2至图5所示，测量台6通过紧固螺丝与空气静压轴承14上端面连接；空气静压轴承14上安装有法兰盘，并通过紧固螺丝16将法兰盘与上面板1的下端面固定；空气静压轴承14下端与力矩传感器20轴通过弹性联轴器17相接，弹性联轴器17弹性作用补偿径向、角向和轴向偏差；力矩传感器20通过紧固螺丝22固定在传感器支架21上，传感器支架21与套筒18下端连接，将力矩传感器14自身重力影响分解到底面螺丝25上，减小对力矩测量的影响；力矩传感器20下轴插入下端抱死固定装置23，两者采用过盈配合，保证同轴度的同时使力矩传感器20下轴不便于发生相对转动，通过顶丝24对力矩传感器20下轴进行固定，便于传感器测量应变；抱死固定装置23通过紧固螺丝25固定在套筒18下端；套筒18通过紧固螺丝19固定在上面板1下端面上；将气管插入空气静压轴承充气接头15；此时，力矩测量装置安装完毕。

本实施微测量装置的连接图如图3所示，使用线缆连接装置与电控机箱27，电控机箱27与上位机28相接，检查各部分固定可靠后，使用外部气源26对空气静压轴承14充气后，开始测量。力矩传感器通过线缆与航空插头与电控机箱27连接，电控机箱27与计算机28相接，检查各部分固定可靠后，使用外部气源26对空气静压轴承14充气后，开始测量。

对于基于力矩传感器20的微力矩测量装置，结构相对简单，安装方便，弹性联轴器17可以补偿径向、轴向偏差和角位移，便于同轴度的保证；抱死固定装置23与传感器支架21全部固定在套筒18上的设计，套筒18安装于上面板1下端面，减少了力矩测量装置同轴度的安装难度，与弹性联轴器17配合，仅通过调节任意一端位置即可实现安装同轴度的调试；抱死固定装置23采用过盈配合及顶丝24设计，顶丝24通过顶固力矩计算设计，施加过载力矩时，顶丝24失效，保护力矩传感器20不会过载损坏；相比于传统测量装置装卡困难、易过载损坏、测量精度不高等问题，提供了一种高精度、低成本、易操作且安全可靠的微力矩测量装置。

本实用新型并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本实用新型的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于力矩传感器的微力矩测量装置，其特征在于，包括由上面板、下面板、左面板、右面板、前面板和后面板构成的立方体机箱，所述前面板上设置有压力表和气压调节阀孔，所述右面板上设置有气压快速接头和航空插头，所述上面板中部设置有测量台，所述测量台用于固定待测电机的输出轴；所述上面板上表面还设置有水平泡，所述上面板的下表面安装有套筒，所述套筒内设置有依次相连的空气静压轴承、联轴器、力矩传感器和抱死固定装置，所述空气静压轴承的顶端与测量台连接，空气静压轴承和力矩传感器之间通过联轴器相互连接，所述抱死固定装置内设置有用于固定所述力矩传感器的顶丝，所述抱死固定装置的底部与套筒底部固定连接；所述空气静压轴承通过所述气压快速接头与外部气源连接，所述力矩传感器通过线缆和所述航空插头与位于机箱外的电控机箱连接，所述电控机箱与计算机连接。

2.根据权利要求1所述一种基于力矩传感器的微力矩测量装置，其特征在于，上面板、下面板与左面板、右面板通过螺丝固定，所述前面板和后面板采用滑入方式安装形成所述机箱。

3.根据权利要求1所述一种基于力矩传感器的微力矩测量装置，其特征在于，所述力矩传感器通过传感器支架固定，所述传感器支架底部与套筒底部固定连接。

4.根据权利要求1所述一种基于力矩传感器的微力矩测量装置，其特征在于，所述测量台活动连接有用于标定微力矩测量装置的自标定力臂杆。

5.根据权利要求1所述一种基于力矩传感器的微力矩测量装置，其特征在于，所述空气静压轴承上设有与所述上面板下表面连接的法兰盘。

6.根据权利要求1所述一种基于力矩传感器的微力矩测量装置，其特征在于，所述机箱内设有调压器，气压调节阀采用伸出旋钮式结构伸出所述气压调节阀孔，从外部实现对空气静压轴承气压的控制。

7.根据权利要求1所述一种基于力矩传感器的微力矩测量装置，其特征在于，所述左面板和右面板上还设有把手。

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