專利名稱：雙量程扭矩傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種扭矩傳感器，特別是涉及一種采用應(yīng)變片測量扭矩的雙量程扭矩傳感器。
背景技術(shù)：
扭矩傳感器是扭矩測量和校準裝置中的關(guān)鍵部件，扭矩傳感器廣泛用于電動機、發(fā)電機等旋轉(zhuǎn)動力設(shè)備輸出扭矩的檢測，以及風機、水泵、扭力扳手等扭矩的檢測，現(xiàn)有的扭矩傳感器，如中國專利CN 101762349A公開的扭矩傳感器，是在殼體內(nèi)設(shè)置彈性體，在彈性體的圓柱表面粘貼有應(yīng)變片，通過應(yīng)變片檢測彈性體的變形，測得該彈性體受扭的電信號，從而得到扭矩值，但是，現(xiàn)有的扭矩傳感器如果采用小扭矩彈性體檢測扭矩時，就只能測量較小的扭矩，在這種情況下，如果小扭矩彈性體受到較大的扭矩，小扭矩彈性體則會變形過大而損壞，為了測量較大的扭矩，扭矩傳感器則需采用大扭矩彈性體，此時，扭矩傳感器能夠測量較大的扭矩值，但是，對于小扭矩又不能夠測量。因此，對于需要同時即測量小 扭矩，又測量大扭矩的情況，現(xiàn)有的扭矩傳感器就很難滿足要求了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、操作簡便的雙量程扭矩傳感器，在一次測量中，既能夠測量小扭矩，又能夠測量大扭矩。本發(fā)明雙量程扭矩傳感器，包括第一限制器、第二限制器、至少一個片狀彈性體和柱狀彈性體，第一限制器的右端與每個片狀彈性體的左端均固定連接，每個片狀彈性體的右端均通過第一連接部與柱狀彈性體的左端固定連接，柱狀彈性體的右端固定連接有右連接軸，第一限制器的左端固定連接有左連接軸，第二限制器開設(shè)有內(nèi)孔，第二限制器固定地套裝在第一連接部上，每個片狀彈性體均位于第二限制器的內(nèi)孔中，第二限制器的左端設(shè)置有至少一個凹齒或凸齒，第一限制器的右端設(shè)置有至少一個凸齒或凹齒，凸齒位于凹齒內(nèi)，凹齒和凸齒之間存在周向間隙d，每個片狀彈性體和柱狀彈性體的表面均粘貼有應(yīng)變片。本發(fā)明雙量程扭矩傳感器，其中所述片狀彈性體的數(shù)量為4個，4個片狀彈性體圍繞彈性體的軸線均勻分布。通過設(shè)置四個片狀彈性體，片狀彈性體兩兩之間相差90度，能夠?qū)鞲衅鞯淖灾赜休^好的支撐能力，從而使扭矩傳感器既可豎直使用，也可水平使用。本發(fā)明雙量程扭矩傳感器，其中所述每個片狀彈性體的垂直于柱狀彈性體的軸線的截面的形狀為矩形。將片狀傳感器的截面設(shè)置為矩形，能夠使傳感器對自重有更好的支撐能力。本發(fā)明雙量程扭矩傳感器，其中所述凹齒和凸齒的形狀為矩形、齒形、半圓形、三角形或者梯形。本發(fā)明雙量程扭矩傳感器，其中所述右連接軸上滑動的套裝有殼體，殼體的左端與第二限制器之間存在間隙，柱狀彈性體位于殼體內(nèi)。
本發(fā)明雙量程扭矩傳感器與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于本發(fā)明通過設(shè)置片狀彈性體和柱狀彈性體，柱狀彈性體和片狀彈性體上均粘貼有應(yīng)變片，其中柱狀彈性體為大扭矩彈性體，用于測量大扭矩，片狀彈性體為小扭矩彈性體，用于測量小扭矩，在第二限制器的左端與第一限制器的右端通過凹齒和凸齒卡合連接，當測量扭矩時，左連接軸受到較小的扭矩作用，扭矩通過第一限制器作用于片狀彈性體，片狀彈性體發(fā)生變形，通過粘貼在片狀彈性體上的應(yīng)變片即可測得此時的較小的扭矩值，隨著輸入的扭矩逐漸增大，片狀彈性體繼續(xù)變形，此時，第一限位器和第二限位器上的凹齒和凸齒之間的一側(cè)的側(cè)向間隙d逐漸變小，當間隙d的大小為零時，輸入的扭矩通過第一限位器和第二限位器傳遞到柱狀彈性體，片狀彈性體不再發(fā)生變形，防止扭矩繼續(xù)增大而損壞片狀彈性體，隨著輸入扭矩的增大，柱狀彈性體發(fā)生變形，粘貼在柱狀彈性體上的應(yīng)變片即可測得此時的較大的扭矩，因此，本雙量程扭矩傳感器在一次測量中，既能夠測量小扭矩，又能夠測量大扭矩。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的雙量程扭矩傳感器作進一步說明。


圖I為本發(fā)明雙量程扭矩傳感器的主視剖視圖；圖2為本發(fā)明雙量程扭矩傳感器的主視圖；圖3為圖I中沿AA方向的剖視圖；圖4為圖I中沿B-B方向的剖視圖。
具體實施例方式如圖I所示，本發(fā)明雙量程扭矩傳感器包括第一限制器I、第二限制器2、四個片狀彈性體3和柱狀彈性體4。第一限制器I通過第二連接部5與每個片狀彈性體3的左端均固定連接，本實施例中，第一限制器I呈圓盤形，第一限制器I的中部開設(shè)有孔，在第一限制器I的孔內(nèi)均布有8個矩形通槽，第一限制器I套裝在第二連接部5上，在第二連接部5的外圓周面上設(shè)置有與矩形通槽配合的8個矩形鍵，通過矩形槽與矩形鍵卡合，使第一限制器I與第二連接部5軸向、周向均固定，四個片狀彈性體3的左端均固定連接在第二連接部5的右端。四個片狀彈性體3的右端均通過第一連接部6與柱狀彈性體4的左端固定連接，結(jié)合圖3所示，4個片狀彈性體3圍繞柱狀彈性體4的軸線均勻分布，每個片狀彈性體3的垂直于柱狀彈性體4的軸線的截面的形狀為矩形。柱狀彈性體4的右端固定連接有右連接軸8，第二連接部5的左端固定連接有左連接軸7，其中左連接軸7、柱狀彈性體4、右連接軸8均同軸。第二限制器2開設(shè)有內(nèi)孔，結(jié)合圖4所示，第二限制器2的內(nèi)孔上也均布有8個矩形通槽9，第一連接部6的外圓周面上設(shè)置有與矩形通槽配合的8個矩形鍵10，第二限制器2固定地套裝在第一連接部6上，通過矩形通槽9與矩形鍵10卡合，實現(xiàn)第二限制器2與第一連接部6的軸向、周向固定。四個片狀彈性體3均位于第二限制器2的內(nèi)孔中。每個片狀彈性體3和柱狀彈性體4的表面均粘貼有應(yīng)變片。結(jié)合圖2所示，第二限制器2的左端設(shè)置有四個凹齒11，第一限制器I的右端設(shè)置有四個凸齒12,每個凸齒12位于一個凹齒11內(nèi)，本實施例中凸齒12設(shè)置于第一限制器I上，凹齒11開設(shè)于第二限制器2上，當然也可以將凸齒12設(shè)置于第二限制器2上，凹齒11開設(shè)于第一限制器I上。其中凹齒11和凸齒12的形狀為矩形，當然也可以為齒形、半圓形、三角形或者梯形。每個凹齒11和凸齒12之間存在周向間隙d，其中周向間隙是指沿第一限制器I或第二限制器2圓周方向的間隙，間隙值d的大小根據(jù)片狀彈性體3的最大可
變形量設(shè)定。在右連接軸8上滑動的套裝有殼體13，右連接軸8與殼體13之間通過軸承連接。殼體13的左端與第二限制器2之間存在間隙，柱狀彈性體4位于殼體13內(nèi)。在殼體13內(nèi)還安裝有導電滑環(huán)，通過導電滑環(huán)將應(yīng)變片檢測到的信號輸出到設(shè)置于殼體的插座部位，使得本傳感器在檢測扭矩時，殼體不轉(zhuǎn)動，方便固定。在第一連接部6上有穿線孔20，便于每個片狀彈性體3上的應(yīng)變片的連線匯聚到柱狀彈性體4位置，便于將片狀彈性體3和柱狀彈性體4的應(yīng)變片的信號通過導電滑環(huán)輸出。

本實施例中的片狀彈性體和柱狀彈性體可采用金屬材料，如合金鋼制作，也可采用高強度的非金屬材料制作。本實施例中采用了 4個片狀彈性體對稱均布，當然也可以采用I個、2個、3個或多個片狀彈性體。本雙量程傳感器可用于進行某一試件的扭矩測量，能從很小的扭矩開始直到大扭矩，大小扭矩測量分兩部分，分別由片狀彈性體和柱狀彈性體上的應(yīng)變片組件檢測后傳出，通過測量儀表顯示，也可用過儀表分段顯示，實現(xiàn)不間斷的由極小到較大的扭矩測量。本雙量程扭矩傳感器大小扭矩量程可相差非常懸殊，根據(jù)需要，相差可超過十倍，可通過設(shè)置片狀彈性體能測量的最大扭矩值為柱狀彈性體能夠測量的最大扭矩值的十分之一甚至更小來實現(xiàn)。通過設(shè)置第一限制器和第二限制器的凹齒和凸齒之間的側(cè)向間隙d，能夠控制旋轉(zhuǎn)角度變形量，當扭矩大到一定程度，隨著扭轉(zhuǎn)變形角度的增加，凹齒和凸齒側(cè)向互相接觸，d值為零，使得片狀彈性體停止變形，不至于扭矩增加繼續(xù)變形而損壞，較大的扭矩由柱狀彈性體測得。本雙量程扭矩傳感器也可以正反轉(zhuǎn)使用。以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種雙量程扭矩傳感器，其特征在于包括第一限制器(I)、第二限制器(2)、至少一個片狀彈性體(3)和柱狀彈性體(4)，所述第一限制器(I)的右端與每個片狀彈性體(3)的左端均固定連接，每個片狀彈性體(3)的右端均通過第一連接部(6)與柱狀彈性體(4)的左端固定連接，柱狀彈性體(4)的右端固定連接有右連接軸(8)，第一限制器(I)的左端固定連接有左連接軸(7)，所述第二限制器(2)開設(shè)有內(nèi)孔，所述第二限制器(2)固定地套裝在第一連接部(6)上，每個所述片狀彈性體(3)均位于第二限制器(2)的內(nèi)孔中，所述第二限制器(2)的左端設(shè)置有至少一個凹齒或凸齒，第一限制器(I)的右端設(shè)置有至少一個凸齒或凹齒，所述凸齒位于凹齒內(nèi)，所述凹齒和凸齒之間存在周向間隙d，所述每個片狀彈性體(3)和柱狀彈性體(4)的表面均粘貼有應(yīng)變片。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙量程扭矩傳感器，其特征在于所述片狀彈性體(3)的數(shù)量為4個，4個片狀彈性體(3)圍繞柱狀彈性體(4)的軸線均勻分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙量程扭矩傳感器，其特征在于每個所述片狀彈性體(3)的垂直于柱狀彈性體(4)的軸線的截面的形狀為矩形。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙量程扭矩傳感器，其特征在于所述凹齒和凸齒的形狀為矩形、齒形、半圓形、三角形或者梯形。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙量程扭矩傳感器，其特征在于所述右連接軸(8)上滑動的套裝有殼體(13)，所述殼體(13)的左端與第二限制器(2)之間存在間隙，所述柱狀彈性體(4)位于殼體(13)內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用應(yīng)變片測量扭矩的雙量程扭矩傳感器。本發(fā)明雙量程扭矩傳感器，包括第一限制器、第二限制器、至少一個片狀彈性體和柱狀彈性體，第一限制器的右端與每個片狀彈性體的左端均連接，每個片狀彈性體的右端均通過第一連接部與柱狀彈性體的左端連接，柱狀彈性體的右端連接有右連接軸，第一限制器的左端固定連接有左連接軸，第二限制器固定地套裝于第一連接部，每個片狀彈性體均位于第二限制器的內(nèi)孔中，第二限制器左端設(shè)置有凹齒，第一限制器的右端設(shè)置有凸齒，凸齒位于凹齒內(nèi)，凹齒和凸齒之間存在周向間隙d，每個片狀彈性體和柱狀彈性體的表面均粘貼有應(yīng)變片。本傳感器在一次測量中，既能夠測量小扭矩，又能夠測量大扭矩。
文檔編號G01L3/18GK102829909SQ20121035558
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月21日
發(fā)明者張立鴻, 丁寶平, 李宸巍 申請人:北京科瑞思創(chuàng)測控科技有限公司