TW386156B - Device for measuring torque on a mechanical element - Google Patents

Description

五、發明説明 A7 B7 本發明係關於一種測量在一機械元件上的扭矩之裝置 〇 本明尤關於一種例如揭示於法國專利案F R — 2 6 9 2 9 8 6中之扭矩測量裝置類型’.此裝置包括二磁 場產生器及二磁場偵測裝置，磁場產生器與一第一支撐件 一體且位於一軸截面平面內，磁場偵測裝置與一第二支撐 件一體且固定在軸另一截面平面內，在磁場產生器相對於 置之角偏移結果下，偵測裝置傳送與扭矩成正比之 十 .贞 f: j、· ΐί ι’ρ r： 偵測裝 信號。 這 ，其測 )主要 磁鐵接 於磁性 非零信 爲 其係降 置生產 機械元 器發出 本不適 因 允許偵 且成本 種裝置 Θ. πώ： 量稩度 取決於 點的磁 轉變有 號，其 了克服 低生產 成本之 件未受 之基本 合簡單 此本發 測器位 很經濟 可直接裝 (尤其是 磁場產生 性過渡區 偏移，但 値隨溫度 此缺點， 精度及裝 提高。另 扭矩時各 信號。但 應用場合 設在任何型式之 偵測器相對於產 器面對位於形成 之初始位置精確 未對機械元件施 變動，此對扭矩 已知者係改進偵 設時之公差，但 機械元件上，然而 生器之小量角偏移 一磁場產生器之二 度。若偵測器相對 加扭矩，則產生一 測量造成困 測器定位精 擾。 確度， 公差降低伴隨著裝 一解決方式係以一電子電路來修正 各偵測 ，其成 偵測器發出之信 是此法涉及複雜 號，以消除 裝置之生產 明之目的在於堤供一種測量扭矩之裝置，其 置之調整而提供良好精確度，而且容易製造 本紙乐尺度过用十吟（ΓΝί〇 ( 210Χ 297公梦） --1---!1l· —裝------訂------線 ("先閱讀背而之注意事項再4寫本頁) -4 - A7 B7 五、發明説明 2

Jh a 15 _n 消 合 vv> -?： 爲此 矩之裝置 器，以及I 撐件上來 移。 依據 器機製之 測裝置， 件上各磁 置將感測 依據 供並處理 依據 置後將之 依據 反之感應 依據 觸塊構成 在圓筒座 感器係相 此一 器之初始 依據 們在圓筒 目的，本發明關於一種測量在一機械元件上之扭 ，包括固定在機械元件第一平面上之二磁場產生 設在與第一平面平行的第二平面上且固定在一支 偵測磁場之二裝置，第二平面相對於第一平面偏 本發明之裝置特徵 二容納座來容納一 容納座之形 場偵測裝置 在於支撐件包括相反磁場產生 感測元件，上面固設一磁場偵 感測元件移動，以調整在支撐 器的初始位置，之即以固定裝 狀允許 之傳感 元件固定在容納座上。 特徵爲感測元件亦支撐一電路，以提 本發明另 信號。 本發明又一特徵爲在調整偵測裝置傳感器初始位 裝置係膠黏感測元件。 一特徵爲磁場產生器係將具有方向相 定位的固定 本發明之再 向量的平行 本發明之又 之感測元件 內自由旋轉 對於圓筒座 特徵允許藉 位置。 本發明之再 座內之軸向 六面體磁鐵平接。 一特徵爲容納座是由適合容納由一接 之圓筒座所形成，接觸塊有一個適合 之本體，而且包括一偵測裝置，其傳 中心偏心。 由簡單地轉動圓形接觸塊而調整傳感 一特徵爲接觸塊包括一擋止來限制它 位移。 (¾先間讀背而之注意事項再功ί:Ι5本頁) 訂 線 木纸仏尺度Η -5- -•''-Γψ,^·^τ:ν-^θ η 消於合^^相印4:— A7 ________ B7 五、發明説明（3 ) 此一特徵允許磁場產生器和偵測裝置之間的間隙値能 加以設定。 依Μ本發明之又一特徵爲機械元件爲一轉軸，且二磁 場產生器係相對於轉軸對稱設置。 以下配合圖式以本發明裝置一例做說明將可更了解其 他特徵和優點。 圖1爲本發明裝置立體圖。 圖2爲裝設感測元件前之立體圖。 圖3爲感測元件立體圖。 圖4爲圖3中感測元件側視圖。 圖5爲感測元件及面對它的磁場產生器在開始調整狀 態之部分側視圖。 主要元件對照表 L— - - - I I I ' f— 1--1 y - - * . 士八| ---------- ——. I -------- ——I ! :, . In 1 (i?1先閱讀背而之注意事項再填寫本頁) 1 軸 2 區 3 編碼元件 3 a 環狀部 4 磁場產生器 6 銑槽裝置 7 磁性偵測器 9 感測元件 11 孔 1 3 軸承座圈 本紙私尺度埤扣，(2ΙΟΧ297公犮） -6- A7 ____ B7 五、發明説明（4 ) ' 15 圓筒體 1 6 附件 1 7 平坦部 1 9 傳感器 2 0 區 2 1 區 2 3 軸環 依據本發明一實施例，圖1和圖2中所示之軸1係要 接合在一轉向柱上，以在齒條和傳動軸（未示出）之間提 供連結。爲此目的’軸1有一末端鎖固區2 0，2 1，由 方形聯軸節表示。軸1本身，如同習知者，亦包括直徑較 小區2，供扭應變限於軸向，以及一內軸承圈座1 3供一 滾柱軸承（未示出）結合，如法國FR 9 6 - 0 7 7 3 1 號專利申請案所示者。 圖1所揭示之軸設有測量扭矩之裝置，其操作則見於 法國FR — 269 2986號專利。軸1(最好是以鐵磁 性材料製成）包括一軸環2 3，軸環2 3周圍設有軸承座 圈1 3，且二側緣有對稱地設在軸1之軸線一側之二孔 11。軸1亦設有由一大致上爲管狀體所構成之編碼元佚 3，其一末端有嵌入軸1內之縮孔（截面爲矩形），管狀 體另一端以一環狀部3 a (由鐵磁性材料製成）徑向延伸 ，以承載二磁場產生器4，磁場產生器係相對於軸1之軸 線對稱設置，而且面對軸環2 3之孔1 1。磁性材料之銑 本纸仏尺度:iUi1 丨，im'V t d ( (.NS ) ΛΊ規枯（210X 297^^· ) Z ~ iA先閱讀背而之注意事項再功符本頁) ---装- 線 j)1 a 卑 义:) .1 f 合 Μ 印 Α7 ___ Β7 五、發明説明（5 ) 槽裝置6結合在編碼元件3之環狀部3 a ，以在產生器4 周圍，銳出磁場力線。 在所1示實施例中，磁場產生器4之製做係使二平行六 面體磁鐵端對端放置，而其磁感應向量方向相反，此種安 排允許磁場在Ο X方向有大幅位移，如？11一 2 6 9 2 9 8 6號專利中所示者。 軸向嵌入孔11者爲有一圓筒體1 5之感測元件9， 其最好是由鐵磁性材料製造，孔1 1之直徑大小可讓感測 元件9繞軸線02自由轉動。 圖3和圖4中所示之感測元件9之圓筒體1 5 —末端 設一磁性偵測器7，其面對磁場產生器4，另一末端則設 一附件1 6來限制感測元件9在孔1 1內之軸向移動。磁 性偵測器7有一傳感器1 9，其係相對於感測元件9圓形 截面偏心，使得感測元件9之轉動產生相對於傳感器 19軸線0X之位移。 感測元件9之圓筒體1 5亦有一平坦部1 7以提供一 空間供磁性偵測器7和一供電電路做電器連接，例如利用 一同軸連接器。 以下介紹裝置之操作。 在組裝裝置之構成元件時，操作者將感測元件9嵌入 孔1 1內而完成裝設程序，並在一適當設備協助下測量二 感測元件9提供之信號。由於信號爲傳感器1 9相對於磁 性過渡區（由形成一磁場產生器4的二平行六面體磁鐵之 平接形成）之位置函數，操作者可藉由感測元件9之轉動 (邻先間讀背而之注意事項再填寫本页) 裝· *?τ 線 8 A7 B7 五、發明説明（6 ) 而消除此信號’例如使傳感器1 9遠離磁場產生器磁性過 渡區。 ("先閱讀背而之注意事項再峨苟本頁) 感沏i元件9位置之初始調整操作見圖5 ’可看到傳感 器1 9相對於感測元件9圓筒體1 5中心而言偏心一段距 離、e〃 ，且後者旋轉一角度α造成傳感器19位置對於 Ο X軸線而言移動了一段距離d，使得： d = e*sin(a) 因此操作者可簡單地在讀取磁性偵測器發出之信號下 藉由感測元件9之轉動調整而使傳感器1 9遠離磁性過渡 區，感測元件9之轉動所提供之調整範圍很明顯大於磁場 產生器4之位置變化。 線 各磁性偵測器7所提供之信號強度亦可藉由調整感測 元件9穿入孔1 1之軸向程度而調節，以改變磁性偵測器 7和相對的磁場產生器4之間的間隙。在所示例子中，此 間隙在使附件1 6靠在軸環2 3之壁之下而爲常數，使得 各偵測器所提供之信號之強度相等。 一旦完成這些調整’感測元件9即加以固定，例如用 膠黏。 明顯地本發明不限於所述及所示實施例，其僅爲說明 之例子。具體言之’本發明可用於任何型式之機械元件， 例如一樑或一架體’只要是要倂設測量扭矩之裝置者。 ii. )<l <1·· μ： i4. Hi：； ( CN.S ) ( 210x 297//># ) -9 -

Claims (1)

1. 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印装 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 · 一種測量在一機械元件（1 )上的扭矩之裝置， 包括固定在機械元件（1 )第一平面上之兩個磁場產生器 (4)，以及設在一第二平行面且固設在—支撐件（2 3 )上之兩個偵測磁場之裝置（7)，第二平面相對於第一 平面偏移，其特徵在於··該支撐件（2 3 )包括相反於產 生器（4 )處機製之二容納座（1 1 ) ’以容納一感測元 件（9 )，該偵測裝置（7 )其中一者即固定在感測元件 (9 )上，容納座（1 1 )之形狀允許感測元件（9 )移 動，以允許在支撐件（2 3 )上各偵測裝置（7 )之傳感 器（1 9 )的初始位置調整，之後以固定裝置將感測元件 (9)固定在容納座（11)內。 2 .如申請專利範圍第1項之置’其中 感測元件（9 )亦支撐一電路以提供並處理信號。 3 .如申請專利範圍第1或2項續裝置’ 其中該鎖固裝置是在傳感器（1 9 )在支撐件（έ 3 )上 位置調整之後將感測元件（9 )膠黏。 4 .如申請專利範圍第1項之置’其中 磁場產生器（4 )係將具有方向相反的感應向量之平行六 面體磁鐵平接。 5 ·如申請專利範圍第1項之置’其+ 容納座（1 1 )是由適合容納由一接觸塊構成之感測元件 (9 )之圓筒座所構成，接觸塊（9 )有一適合在圓筒座 (11)內自由旋轉之本體（15) ’而且包括一偵測裝 置（7)，其傳感器（19)係相對於圓筒座（I1)中 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210X297公嫠） -10- ：----.-：---:-I裝------訂------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 386156 Α» BS C8 D8 六、申請專利範圍 心偏心。 6 .如申請專利範圍第5項之 裝置’其中 接觸塊（9)包括一擋止（1 6)來限制接觸塊（9)在 圓筒座（11)內之軸向位移。 7 機械元件（1 )爲一轉軸，且二磁場產生器（4)相對於 軸（1 )對稱設置。 ------>1丨-^--^裝------訂------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央揉率局身工消費合作社印装 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨0Χ297公釐） -11 -