CN212378955U - 一种扭矩传感器试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种扭矩传感器试验装置，包括力臂和安装座；力臂位于安装座正面，扭矩传感器固定在安装座的背面，力臂的中心点通过第一连接轴贯穿安装座，连接扭矩传感器的输入端，力臂中心设置有盲孔，盲孔内设置有卸荷轴承嵌套在安装座上，力臂两端通过绳索各连接一个吊钩。中心轴设计为卸荷主轴形式，能够将力臂的重力及力臂的负重对轴产生的弯矩，通过卸荷轴承转移到安装座上，这样可以保证在检测过程中，中心轴只受扭矩而不受弯矩，可以提高检测准确度。

Description

一种扭矩传感器试验装置

技术领域

本实用新型属于传感器检测领域，涉及一种扭矩传感器试验装置。

背景技术

扭矩传感器是自控领域运用非常广泛的检测单元，广泛应用于角度测量、力矩检测等领域。常规的扭矩传感器是通过对其施加一种形式的力后产生正负变形，来实现检测的目的。而常规的传感器自动检测设备也相应的要求在检测过程中，只能对传感器施加一种形式的力。而传统的扭矩传感器试验装置在对传感器进行扭矩检测的时候，由于本身的结构所限，无法避免的会同时带入弯矩的影响，而此时传感器将会受到一个扭矩和弯矩的合力，从而导致检测结果失真。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种扭矩传感器试验装置，减少扭矩传感器试验时，受到弯矩的影响，提高试验精度。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种扭矩传感器试验装置，包括力臂和安装座；

力臂位于安装座正面，扭矩传感器固定在安装座的背面，力臂的中心点通过第一连接轴贯穿安装座，连接扭矩传感器的输入端，力臂中心设置有盲孔，盲孔内设置有卸荷轴承嵌套在安装座上，力臂两端通过绳索各连接一个吊钩。

优选的，第一连接轴从安装座正面伸入，通过联轴器连接有第二连接轴一端，第二连接轴另一端与扭矩传感器输入端连接。

进一步，第一连接轴与力臂、第一连接轴与联轴器、第二连接轴与联轴器和第二连接轴与安装座，均为键连接。

优选的，安装座正面设置有卸荷套筒，第一连接轴穿过卸荷套筒伸入安装座内，卸荷套筒内设置有支撑轴承，支撑轴承嵌套在第一连接轴上，卸荷轴承嵌套在卸荷套筒上。

优选的，扭矩传感器通过螺栓安装在安装座背面，扭矩传感器输入端从安装座背面伸入至安装座内部。

优选的，力臂两端分别设置有弧线段，两个弧线度的轴线为力臂轴线共线。

优选的，两个吊钩下方分别设置一个砝码承载装置，砝码承载装置包括直线运动机构和升降平台，升降平台与直线运动机构输出端连接，升降平台位于吊钩正下方，直线运动机构的运动方向为竖直方向；

升降平台上设置有砝码组，砝码组最上层的砝码顶部设置有吊环。

进一步，砝码组包括多个在竖直方向上串联的砝码，相邻砝码之间软连接。

再进一步，砝码组中相邻砝码之间软连接的长度为20±1mm。

进一步，升降平台下方安装有卸荷支架，卸荷支架固定在升降平台下方，卸荷支架顶部设置有缓冲垫。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的中心轴设计为卸荷主轴形式，能够将力臂的重力及力臂的负重对轴产生的弯矩，通过卸荷轴承转移到安装座上，这样可以保证在检测过程中，中心轴只受扭矩而不受弯矩，可以提高检测准确度。

进一步，在力臂和安装座之间设置有卸荷套筒，弯矩能够通过轴承转移到卸荷套筒上，再由卸荷套筒转移到安装座上，能够进一步减少弯矩对检测精度的影响。

进一步，部件之间通过定制配做的键连接，链接过程保证键与键槽形成紧配合，这样可以排除键与键槽之间的间隙，保证在传递扭矩过程中，扭矩可以实时地，准确地传递下去。

进一步，力臂两端为弧线段，如果力臂在一定范围内发生偏转，砝码所产生的力永远竖直向下，即力的方向与力臂，即力矩所构成的圆相切；而且力臂的长度也不会因力臂的角度转动而产生变化，即力矩不变，永远是构成力臂的圆的半径长。这样可以确保所产生的力矩恒定不变。

进一步，通过在砝码承载装置上的直线运动机构控制升降平台的升降，从而控制砝码组的升降，进而使砝码组对力臂进行施力，进行传感器检测，可以在传感器一个方向的加载检测完成后，直接进行反向的加载检测。此过程中不需要人为的对传感器及检测设备进行干预，这样不仅可以提高检测效率及设备自动化程度，而且能够防止人为的影响对设备检测结果引入误差。

进一步，升降平台底端设计卸荷支架，当检测完成后，砝码组与升降平台落于卸荷支架上，可以卸掉一部分重力，防止电机长时间处于抱闸负载状态下，加速电机的损坏。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的检测部分的结构示意图；

图3是本实用新型的检测部分的剖视图；

图4是本实用新型的力臂工作区间示意图；

图5是本实用新型的力臂超出工作区间示意图；

图6是本实用新型的砝码承载装置结构图；

图7是本实用新型的砝码组的半剖结构示意图。

其中：1.砝码承载装置，2.底板，3.福马轮，4.砝码组，5.工作台，6.扭矩传感器，7.安装座，8.第一连接轴，9.联轴器，10.防护罩，11.卸荷套筒，12.力臂，13.卸荷轴承，14.支撑轴承，15.第二连接轴，16.钢丝绳，17.吊钩，18.加力端连接轴，19.电机，20.滚珠丝杠，21.直线导轨副，22.焊接机架，23.卸荷支架，24.升降平台，25.吊环，26.砝码连接螺栓，27.砝码。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

如图1所示，为本实用新型所述的扭矩传感器试验装置，包括检测部分和两个砝码承载装置1。

传感器检测装置如图2和图3所示，检测部分包括安装座7、扭矩传感器6、力臂12、钢丝绳16和吊钩17；扭矩传感器6通过螺栓安装在安装座7背面，扭矩传感器6输入端从安装座7背面伸入至安装座7内部。力臂12的中心部位与第一连接轴8通过加力端连接轴18同轴连接，通过第一连接轴8伸入至安装座7内部，连接扭矩传感器6的输入端，力臂12两端分别通过钢丝绳16连接一个吊钩17，吊钩17用来吊起砝码组4。工作台5位于传感器检测装置底部，提高检测部分的高度。

工作台5和砝码承载装置1安装在底板2上，底板2底部装有福马轮3，可以在保证设备等高且平行的同时，也可以方便与移动和固定。

安装座7正面设置有卸荷套筒11，卸荷套筒11通过螺钉固定在安装座7上，第一连接轴8穿过卸荷套筒11伸入安装座7内，卸荷套筒11内设置有支撑轴承14，支撑轴承14嵌套在第一连接轴8上，力臂12中心设置有盲孔，盲孔内设置有卸荷轴承13，卸荷轴承13嵌套在卸荷套筒11上。

第一连接轴8伸入至安装座7内部后，通过联轴器9与第二连接轴15一端连接，第二连接轴15另一端与扭矩传感器6输入端连接；第一连接轴8与力臂12、第一连接轴8与联轴器9、第二连接轴15与联轴器9和第二连接轴15与安装座7，均为键连接；安装座7顶部设置有防护罩10。

力臂12两端，向力臂12的两侧延伸为弧线段，两个弧线度的圆心为力臂12中心点，当吊钩17吊起砝码组4产生拉力时，力可以通过钢丝绳16传递给力臂12，并和力臂12共同作用产生扭矩，施加第一连接轴8上，第一连接轴8通过联轴器9将扭矩传递给第二连接轴15上，继而加载给扭矩传感器6上。

砝码组4与力臂12给第一连接轴8共同作用产生扭矩的同时，必然对第一连接轴8引入了弯矩，如果扭矩和弯矩同时作用在第一连接轴8上，则通过联轴器9的传递，扭矩传感器6必将受到扭矩与弯矩的复合作用，此时将会引入误差，使检测结果不准确。因而在第一连接轴8外设计了一个卸荷套筒11，并且力臂12通过卸荷轴承13嵌套在卸荷套筒11上，力臂12受到的弯矩可以通过轴承转移到卸荷套筒11上，卸荷套筒11与安装座7用螺栓连接，最终可以把施加在力臂12受到的弯矩传递到安装座7上，而保证第为连接轴末端的传感器安装位置只有扭矩而没有弯矩，使检测数据可靠。

图4为力臂12工作区间示意图，图中，O为加力臂12圆心，A点为钢丝绳16与加力臂12的分离点，即力的作用点，B为加力臂12最上端点，B`为加力臂12最下端点。当A点在力臂12圆周上BB`的圆弧内时，力的大小竖直向下，力的方向和作用点不变，力臂12始终为线段OA，即加力臂12的半径，故产生的扭矩不变。而当加力臂12顺时针转过角度≤α时，此时加力臂12的圆弧下端B`点与初始位置时候的A点重合，并和加力臂12的中心O点等高，此时为加力臂12工作范围的临界状态，恰好能保证扭矩的稳定不变。

当加力臂12顺时针转过角度β，β＞α，如图5所示状态时，此时的A点位于初始状态时的圆弧BB`外，力的方向竖直向下，但力臂12会变小，即线段OC，故产生的扭矩会变小，此时的加力臂12将处于失效状态，因此无法满足设备的工作条件。

而在工作时，当加力臂12逆时针旋转时，同样满足上述的工作空间范围，所以综上可知，加力臂12在工作时允许的最大转动量为±α°，α的大小取决于加力臂12圆弧部分的弧长。由于传感器在受到扭矩作用状态下的变形量非常小，所以α角不用过大，所采用的设计完全满足实际工况。

砝码承载装置1数量为两个，分别设置在传感器检测装置两侧，如图6所示，砝码承载装置1包括电机19、滚珠丝杠20、直线导轨副21、焊接机架22、卸荷支架23和升降平台24，焊接机架22为包括底部的支撑板和竖直设置的竖板，焊接机架22上安装有滚珠丝杠20、直线导轨副21和电机19，电机19设置在竖板顶部，两个直线导轨副21设置在竖板两侧，滚珠丝杠20设置在竖板中间，直线导轨副21和滚珠丝杠20均竖直设置，电机19输出端与滚珠丝杠20连接；滚珠丝杠20、直线导轨副21和电机19组成电动滚珠丝杠20装置，升降平台24与两个直线导轨副21滑动连接，升降平台24水平设置，升降平台24位于吊钩17的正下方；电机19驱动滚珠丝杠20带动升降平台24在直线导轨副21上进行竖直方向的运动，来实现对砝码组4的加载与卸载的过程。升降平台24下方安装有卸荷支架23，卸荷支架23顶部设置有缓冲垫，在设备不工作时，升降平台24可以落在卸荷支架23上，来卸掉电机19一部分抱闸力，延长电机19的使用寿命。升降平台24上表面中心安装有定位锥，定位锥配合砝码组4下表面的锥形孔来完成对砝码组4的中心定位，防止在多次加载卸载后升降平台24与砝码组4发生不同心的情况。

每个升降平台24上都设置有一组砝码组4，砝码组4如图7所示。砝码组4由若干个砝码27在竖直方向上串联组成，相邻砝码27之间用砝码连接螺栓26连接起来，砝码27两侧设置有两个孔，一个为台阶孔，一个为螺纹孔，螺栓头的直径小于台阶孔大孔直径，螺栓头的直径大于台阶孔小孔直径，每个砝码27的台阶孔对应相邻砝码27的螺纹孔，砝码连接螺栓26长大等于两个砝码27的厚度，相邻两个砝码27顶底接触时，螺栓头从台阶孔顶部伸出，当螺栓头与台阶孔的台阶面接触时，两个砝码27的间距为20±1mm。

吊环25安装于最上一层砝码27上，吊环25与吊钩17连接。图6所示为加载时，吊环25吊起第一级砝码27并通过砝码连接螺栓26拉起第二级砝码27，以此类推，所有砝码27被砝码连接螺栓26拉起，此状态为砝码组4全部加载状态下的示意图。

正转测试时，砝码承载装置1的升降平台24从最下端位置，上升到一定高度，升降平台24的最下端位置为底部接触卸荷支架23状态，使安放于升降平台24上的砝码组4最上层砝码27的吊环25挂在传感器检测装置两端的吊钩17上，此时吊钩17与吊环25无相对力，左右两侧砝码组4均处于卸载状态，即所有砝码27顶底接触。当传感器检测装置正转方向一侧的砝码承载装置1的升降平台24向下运动时，砝码组4会随着升降平台24的下降而下降，砝码组4的吊环25与传感器检测装置的吊钩17相接触，且第一层砝码27被吊钩17提起，使最上层砝码27与第二层砝码27之间产生间隙，而第二层砝码27与第三层砝码27紧密接触，没有间隙，此时完成第一层砝码27的加载。同理，当升降平台24继续带着砝码组4下降，第二层砝码27被第一层砝码27上的螺栓提起，第二层砝码27与第三层砝码27产生间隙，且第三层砝码27与第四层砝码27之间紧密接触，没有间隙，此时完成第一级和第二级砝码27的加载。以此类推，可以实现根据被检测扭矩传感器6的规格型号，自主选择所需加载的砝码组4合与数量。

反转检测时，正转侧升降平台24上升，直到吊环25仅受钢丝绳16的拉力，砝码组4坐实在升降平台24上，该侧砝码组4处于卸载状态。然后驱动反转侧的升降平台24运动，对扭矩传感器6进行反转加载检测，检测过程如正转检测过程相同。

当扭矩传感器6正转和反转检测完成后，整个检测过程完成。检测部分两侧的砝码承载装置1上的升降平台24下降，带动砝码组4坐实在砝码承载装置1底端的卸荷支架23上，整个检测设备的工作完成。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种扭矩传感器试验装置，其特征在于，包括力臂(12)和安装座(7)；

力臂(12)位于安装座(7)正面，扭矩传感器(6)固定在安装座(7)的背面，力臂(12)的中心点通过第一连接轴(8)贯穿安装座(7)，连接扭矩传感器(6)的输入端，力臂(12)中心设置有盲孔，盲孔内设置有卸荷轴承(13)嵌套在安装座(7)上，力臂(12)两端通过绳索各连接一个吊钩(17)。

2.根据权利要求1所述的扭矩传感器试验装置，其特征在于，第一连接轴(8)从安装座(7)正面伸入，通过联轴器(9)连接有第二连接轴(15)一端，第二连接轴(15)另一端与扭矩传感器(6)输入端连接。

3.根据权利要求2所述的扭矩传感器试验装置，其特征在于，第一连接轴(8)与力臂(12)、第一连接轴(8)与联轴器(9)、第二连接轴(15)与联轴器(9)和第二连接轴(15)与安装座(7)，均为键连接。

4.根据权利要求1所述的扭矩传感器试验装置，其特征在于，安装座(7)正面设置有卸荷套筒(11)，第一连接轴(8)穿过卸荷套筒(11)伸入安装座(7)内，卸荷套筒(11)内设置有支撑轴承(14)，支撑轴承(14)嵌套在第一连接轴(8)上，卸荷轴承(13)嵌套在卸荷套筒(11)上。

5.根据权利要求1所述的扭矩传感器试验装置，其特征在于，扭矩传感器(6)通过螺栓安装在安装座(7)背面，扭矩传感器(6)输入端从安装座(7)背面伸入至安装座(7)内部。

6.根据权利要求1所述的扭矩传感器试验装置，其特征在于，力臂(12)两端分别设置有弧线段，两个弧线度的轴线为力臂(12)轴线共线。

7.根据权利要求1所述的扭矩传感器试验装置，其特征在于，两个吊钩(17)下方分别设置一个砝码承载装置(1)，砝码承载装置(1)包括直线运动机构和升降平台(24)，升降平台(24)与直线运动机构输出端连接，升降平台(24)位于吊钩(17)正下方，直线运动机构的运动方向为竖直方向；

升降平台(24)上设置有砝码组(4)，砝码组(4)最上层的砝码(27)顶部设置有吊环(25)。

8.根据权利要求7所述的扭矩传感器试验装置，其特征在于，砝码组(4)包括多个在竖直方向上串联的砝码(27)，相邻砝码(27)之间软连接。

9.根据权利要求8所述的扭矩传感器试验装置，其特征在于，砝码组(4)中相邻砝码(27)之间软连接的长度为20±1mm。

10.根据权利要求7所述的扭矩传感器试验装置，其特征在于，升降平台(24)下方安装有卸荷支架(23)，卸荷支架(23)固定在升降平台(24)下方，卸荷支架(23)顶部设置有缓冲垫。

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