專利名稱：旋轉(zhuǎn)零件變形量的測量裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測量領(lǐng)域，具體地說是一種旋轉(zhuǎn)零件變形量的測量裝置及測量方法。
背景技術(shù)：
在機電控制領(lǐng)域，經(jīng)常遇到需要實時測量力矩的大小。例如，在電動助力自行車領(lǐng)域，要求電動機的輸出功率與人騎行時施加的力矩的大小成一定的比例。人騎自行車時施加的力矩是每時每刻都在變化的。因此，為了控制電動機的輸出功率，必須實時測量出力矩的大小。測量力矩，一般是通過測量物體在力矩作用下產(chǎn)生的變形量的大小來實現(xiàn)的。對于靜止的物體，測量它的變形量十分容易。但是，在力矩作用下，物體作旋轉(zhuǎn)運動，如果直接測量它的變形量，那么測量到的信號也是旋轉(zhuǎn)的，這就存在著一個如何把信號引出的問題。
目前，一般使用電刷把旋轉(zhuǎn)信號引出。但是電刷在旋轉(zhuǎn)時磨損產(chǎn)生的金屬碎片造成接觸電阻不穩(wěn)定，對傳輸?shù)男盘栍懈蓴_，嚴(yán)重時使信號不能使用。因此，研究一種新的、簡單而可靠的測量旋轉(zhuǎn)零件變形的方法是很有意義的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種旋轉(zhuǎn)零件變形量的測量裝置及其方法，它解決了上述現(xiàn)
有技術(shù)所存在的問題，能夠?qū)⑿D(zhuǎn)物體的變形量取出，變?yōu)殪o止物體的變形量再加以測量，
以得到穩(wěn)定的被測信號。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下 —種旋轉(zhuǎn)零件變形量的測量裝置，包括環(huán)形彈簧、帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)、磁鋼以及霍爾元件； 所述帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)貼合環(huán)形彈簧內(nèi)圈，帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)的開口兩側(cè)分別安裝磁鋼和霍爾元件。 所述旋轉(zhuǎn)零件變形量的測量裝置還包括一帶開口的外薄壁環(huán)，設(shè)置在環(huán)形彈簧與帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)之間，帶開口的外薄壁環(huán)的外圈貼合環(huán)形彈簧，隨環(huán)形彈簧旋轉(zhuǎn)，帶開口的外薄壁環(huán)的內(nèi)圈貼合帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)。 所述帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)和帶開口的外薄壁環(huán)的材料都是耐磨材料。 所述環(huán)形彈簧、帶開口的外薄壁環(huán)以及帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)的橫截面形狀均為近圓形。 所述旋轉(zhuǎn)零件變形量的測量裝置，還包括一薄層耐磨材料，設(shè)置在環(huán)形彈簧與帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)之間，薄層耐磨材料的外圈貼合環(huán)形彈簧，隨環(huán)形彈簧旋轉(zhuǎn)，薄層耐磨材料的內(nèi)圈貼合帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)。 所述環(huán)形彈簧、薄層耐磨材料以及帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)的橫截面形狀均為近圓形。
—種旋轉(zhuǎn)零件變形量的測量方法，采用所述旋轉(zhuǎn)零件變形量的測量裝置，包括以下步驟 A、將環(huán)形彈簧安裝于旋轉(zhuǎn)零件上；
B、推動旋轉(zhuǎn)零件轉(zhuǎn)動，使彈簧產(chǎn)生拉伸變形； C、測量帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)上的磁鋼和霍爾元件之間的距離變形量；
D、根據(jù)該變形量計算變形作用力的大小。 本發(fā)明通過測量旋轉(zhuǎn)零件的變形量確定作用于旋轉(zhuǎn)零件的力矩的大小。為此，在 旋轉(zhuǎn)零件上安裝一個環(huán)形彈簧，使力矩通過彈簧再作用于旋轉(zhuǎn)零件。由于彈簧也作旋轉(zhuǎn)運 動，為了避免直接測量它的變形量，將一個靜止的開口薄壁環(huán)安置在環(huán)形彈簧的內(nèi)側(cè)，使兩 者具有相同的變形。測量出薄壁環(huán)開口處的變形量就是彈簧的變形量。由于彈簧是旋轉(zhuǎn)的， 開口薄壁環(huán)是靜止的，它們之間有相對運動，因此產(chǎn)生摩擦。為了減少磨損，薄壁環(huán)用耐磨 的材料制成，并在環(huán)形彈簧和薄壁環(huán)之間再加一個由耐磨材料制成的薄壁環(huán)，此薄壁環(huán)與 環(huán)形彈簧一起旋轉(zhuǎn)；或在環(huán)形彈簧內(nèi)側(cè)貼一薄層耐磨材料，代替這個薄壁環(huán)。開口薄壁環(huán)的 變形量利用磁鋼和霍爾元件測量。 本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)勢
本發(fā)明通過兩個開口薄壁環(huán)將環(huán)形彈簧旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的周向變形轉(zhuǎn)化為靜止?fàn)顟B(tài) 的開口薄壁環(huán)的變形，解決了旋轉(zhuǎn)零件周向變形的測量問題。彈簧的變形量與作用于它的 力成正比。因此，本發(fā)明的測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，測量精度高，其磨損對測量精度的影響很小。


圖1是本發(fā)明的一種旋轉(zhuǎn)零件變形量的測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的一種旋轉(zhuǎn)零件變形量的測量方法的流程圖。
圖1中標(biāo)號 1為環(huán)形彈簧，2為帶開口的外薄壁環(huán)，3為帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)，4為磁鋼，5為霍爾 元件。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明。
實施例1 參看圖l，本發(fā)明的一種旋轉(zhuǎn)零件變形量的測量裝置主要由環(huán)形彈簧1、帶開口的 外薄壁環(huán)2、帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)3、磁鋼4以及霍爾元件5組成。 帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)3貼合環(huán)形彈簧1內(nèi)圈，帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)3的開口兩側(cè)分別 安裝磁鋼4和霍爾元件5。帶開口的外薄壁環(huán)2設(shè)置在環(huán)形彈簧1與帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)3 之間，帶開口的外薄壁環(huán)2的外圈貼合環(huán)形彈簧1，隨環(huán)形彈簧1旋轉(zhuǎn)，帶開口的外薄壁環(huán)2 的內(nèi)圈貼合帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)3。 帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)3和帶開口的外薄壁環(huán)2的材料都是耐磨材料。環(huán)形彈簧1、帶
開口的外薄壁環(huán)2以及帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)3的橫截面形狀均為近圓形。 參看圖2，按本發(fā)明的一種旋轉(zhuǎn)零件變形量的測量方法，采用上述旋轉(zhuǎn)零件變形量
的測量裝置，包括以下步驟 A、將環(huán)形彈簧安裝于旋轉(zhuǎn)零件上。 B、推動旋轉(zhuǎn)零件轉(zhuǎn)動，使彈簧產(chǎn)生拉伸變形。 C、測量帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)上的磁鋼和霍爾元件之間的距離變形量。3/3頁 D、根據(jù)該變形量計算變形作用力的大小。 繼續(xù)參看圖l，實際使用中，環(huán)形彈簧1安裝在旋轉(zhuǎn)零件(圖中未畫出)上，推動 零件轉(zhuǎn)動的力矩通過它傳遞給旋轉(zhuǎn)零件。在力的傳遞過程中，環(huán)形彈簧1的兩端A、 B產(chǎn)生 一對作用力P，使環(huán)形彈簧1產(chǎn)生拉伸變形，A、B兩點之間的距離縮小。帶開口的外薄壁環(huán) 2緊貼地安裝在環(huán)形彈簧1的內(nèi)側(cè)，與環(huán)形彈簧1 一起旋轉(zhuǎn)，另一帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)3緊貼 安裝在帶開口的外薄壁環(huán)2的內(nèi)側(cè)，帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)3固定不動，帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)3的 開口的兩側(cè)分別安裝磁鋼4和霍爾元件5。 環(huán)形彈簧1的兩端點A、B間的距離較近，也就是說，環(huán)形彈簧1和兩個開口薄壁環(huán) 都接近于一個圓，并且它們之間相互緊貼，所以它們的變形量十分接近。因此，磁鋼和霍爾 元件測量出的變形量就等于彈簧的變形量。利用這一變形量就可以計算出力P的大小。
兩個開口薄壁環(huán)都用耐磨材料制成，它們的形狀是這樣的在自然狀態(tài)下，它們之 間緊密接觸，但相互作用力非常小。由于環(huán)的壁很薄，在力P的作用下，相互之間的作用力 也是不大的。因此，運動時相互之間的摩擦力很小，磨損也很小。長時間使用而產(chǎn)生的磨損 量對測量精度影響不大，而且這種磨損對信號的傳輸也沒有影響。
實施例2 參看圖l，本發(fā)明的一種旋轉(zhuǎn)零件變形量的測量裝置主要由環(huán)形彈簧1、薄層耐磨 材料(相當(dāng)于帶開口的外薄壁環(huán)2)、帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)3、磁鋼4以及霍爾元件5組成。
帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)3貼合環(huán)形彈簧1內(nèi)圈，帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)3的開口兩側(cè)分別 安裝磁鋼4和霍爾元件5。薄層耐磨材料設(shè)置在環(huán)形彈簧1與帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)3之間，薄 層耐磨材料的外圈貼合環(huán)形彈簧l，隨環(huán)形彈簧1旋轉(zhuǎn)，薄層耐磨材料的內(nèi)圈貼合帶開口的 內(nèi)薄壁環(huán)3。 環(huán)形彈簧1、薄層耐磨材料以及帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)3的橫截面形狀均為近圓形。
參看圖2，按本發(fā)明的一種旋轉(zhuǎn)零件變形量的測量方法，采用上述旋轉(zhuǎn)零件變形量
的測量裝置，包括以下步驟 A、將環(huán)形彈簧安裝于旋轉(zhuǎn)零件上。 B、推動旋轉(zhuǎn)零件轉(zhuǎn)動，使彈簧產(chǎn)生拉伸變形。 C、測量帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)上的磁鋼和霍爾元件之間的距離變形量。
D、根據(jù)該變形量計算變形作用力的大小。 在實際使用中，可采用薄層耐磨材料代替帶開口的外薄壁環(huán)2，不會影響具體的測 量結(jié)果。 綜上可知，本發(fā)明通過兩個開口薄壁環(huán)將環(huán)形彈簧旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的周向變形轉(zhuǎn)化為 靜止?fàn)顟B(tài)的開口薄壁環(huán)的變形，解決了旋轉(zhuǎn)零件周向變形的測量問題。彈簧的變形量與作 用于它的力成正比。因此，本發(fā)明的測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，測量精度高，其磨損對測量精度的 影響很小。 當(dāng)然，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，上述實施例僅是用來說明本發(fā) 明，而并非用作對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對上述實施例的變換、 變型都將落在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種旋轉(zhuǎn)零件變形量的測量裝置，其特征在于，包括環(huán)形彈簧、帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)、磁鋼以及霍爾元件；所述帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)貼合環(huán)形彈簧內(nèi)圈，帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)的開口兩側(cè)分別安裝磁鋼和霍爾元件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)零件變形量的測量裝置，其特征在于，還包括一帶開口 的外薄壁環(huán)，設(shè)置在環(huán)形彈簧與帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)之間，帶開口的外薄壁環(huán)的外圈貼合環(huán) 形彈簧，隨環(huán)形彈簧旋轉(zhuǎn)，帶開口的外薄壁環(huán)的內(nèi)圈貼合帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)零件變形量的測量裝置，其特征在于，所述帶開口的內(nèi) 薄壁環(huán)和帶開口的外薄壁環(huán)的材料都是耐磨材料。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)零件變形量的測量裝置，其特征在于，所述環(huán)形彈簧、帶開口的外薄壁環(huán)以及帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)的橫截面形狀均為近圓形。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)零件變形量的測量裝置，其特征在于，還包括一薄層耐 磨材料，設(shè)置在環(huán)形彈簧與帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)之間，薄層耐磨材料的外圈貼合環(huán)形彈簧，隨 環(huán)形彈簧旋轉(zhuǎn)，薄層耐磨材料的內(nèi)圈貼合帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)零件變形量的測量裝置，其特征在于，所述環(huán)形彈簧、薄 層耐磨材料以及帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)的橫截面形狀均為近圓形。
7. —種旋轉(zhuǎn)零件變形量的測量方法，采用如權(quán)利要求1 6中任意一項所述的旋轉(zhuǎn)零 件變形量的測量裝置，其特征在于，包括以下步驟A、 將環(huán)形彈簧安裝于旋轉(zhuǎn)零件上；B、 推動旋轉(zhuǎn)零件轉(zhuǎn)動，使彈簧產(chǎn)生拉伸變形；C、 測量帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)上的磁鋼和霍爾元件之間的距離變形量；D、 根據(jù)該變形量計算變形作用力的大小。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)零件變形量的測量裝置及其方法，測量裝置包括環(huán)形彈簧、帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)、磁鋼以及霍爾元件。帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)貼合環(huán)形彈簧內(nèi)圈，帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)的開口兩側(cè)分別安裝磁鋼和霍爾元件。測量方法包括以下步驟A、將環(huán)形彈簧安裝于旋轉(zhuǎn)零件上；B、推動旋轉(zhuǎn)零件轉(zhuǎn)動，使彈簧產(chǎn)生拉伸變形；C、測量帶開口的內(nèi)薄壁環(huán)上的磁鋼和霍爾元件之間的距離變形量；D、根據(jù)該變形量計算變形作用力的大小。本發(fā)明通過測量旋轉(zhuǎn)零件的變形量確定作用于旋轉(zhuǎn)零件的力矩的大小，解決了旋轉(zhuǎn)零件周向變形的測量問題。本發(fā)明的測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，測量精度高，其磨損對測量精度的影響很小。
文檔編號G01L1/04GK101701789SQ200910199008
公開日2010年5月5日 申請日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
發(fā)明者葉雪峰 申請人:葉雪峰