輸出扭矩精確測量系統(tǒng)及其扭矩測量的方法
【專利摘要】輸出扭矩精確測量系統(tǒng)及其扭矩測量的方法。本發(fā)明方法包括：定子外殼（12）內(nèi)部安裝的定子線圈（8），定子外殼與減速器（5）的外殼固定，轉(zhuǎn)子（9）通過聯(lián)軸器（7）與減速器輸入軸（6）連接，減速器輸出軸（18）與輸出聯(lián)軸器（1）周向固定，定子外殼和減速器的外殼分別通過后軸承（11）和前軸承（2）與底座（17）構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，減速器的外殼兩側(cè)具有杠桿（13）和配重桿（4），杠桿通過球鉸A（14）與拉壓力傳感器（15）連接，拉壓力傳感器通過球鉸B（16）與底座連接；配重桿安裝配重（3）；電動機的后端安裝碼盤（10）。本發(fā)明用于電動機減速器組合輸出扭矩的精確測量裝置。
【專利說明】輸出扭矩精確測量系統(tǒng)及其扭矩測量的方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及一種輸出扭矩精確測量系統(tǒng)及其扭矩測量的方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
目前應(yīng)用于電動機減速器組合輸出扭矩的測量方式主要有兩種:一種是傳統(tǒng)的機械杠桿式測量方式；另一種是采用扭矩傳感器直接測量扭矩。
[0003]機械杠桿的測量是將被測扭矩通過杠桿轉(zhuǎn)換為拉壓力，通過拉壓力傳感器測量出該拉壓力的量，然后通過下式計算出扭矩值大小。
[0004]M = FxL
上式中:一被測扭矩
一拉壓力傳感器測量的作用力一測得的作用力的力臂該測量系統(tǒng)由轉(zhuǎn)子、搖架(定子)、底座等組成，轉(zhuǎn)子、定子通過軸承安裝到底座上，并通過擺動軸承自由擺動。定子的外圈上裝有一傳力臂，通過這個傳力臂制動轉(zhuǎn)矩傳遞到拉壓傳感器上，而傳力臂上聯(lián)結(jié)件和底座上聯(lián)結(jié)件，使拉壓傳感器處于二力桿狀態(tài)。通過測量拉壓傳感器的大小，即可計算出測量系統(tǒng)扭矩值大小。該種測量方式與機械杠桿和刀口的制造加工精度和二力桿定位精度有很大關(guān)系。為提聞系統(tǒng)的測量精度，就需要提聞機械杠桿和刀口的制造加工精度，這樣勢必增加了設(shè)備的制造加工成本。
[0005]扭矩傳感器按照外形可分為臥式和盤式兩種形式，為獲得較高的測量精度，要求該種傳感器的安裝精度高，由于制造成本高，扭矩傳感器的售價很高，且隨著測量精度的提高，價格增加很多。其中臥式傳感器需要較大的軸向安裝尺寸，而盤式傳感器的價格要遠高于相同測量精度的臥式傳感器。與拉壓力傳感器相比，在同等測量精度的情況下，扭矩傳感器的價格要遠高于拉壓力傳感器的精度。
[0006]已有的應(yīng)用拉壓力傳感器扭矩測量裝置.測量精度高，且能抵消測量中產(chǎn)生的徑向力，但該系統(tǒng)中應(yīng)用了柔性件，會產(chǎn)生松弛現(xiàn)象，不能測量反向扭矩，且結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。
[0007]濃密機扭矩測量裝置，能根據(jù)負載的變換及時進行扭矩顯示，并有效控制轉(zhuǎn)耙的運轉(zhuǎn)，但該裝置不宜用于高精度的扭矩測量，與機械杠桿式的扭矩測量方法相比，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
[0008]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是提供一種輸出扭矩精確測量系統(tǒng)及其扭矩測量的方法。
[0009]上述的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn):
一種輸出扭矩精確測量系統(tǒng)，其組成包括:電動機的定子外殼內(nèi)部安裝的定子線圈，所述的定子外殼與減速器的外殼固定，轉(zhuǎn)子通過聯(lián)軸器與所述的減速器輸入軸連接，所述的減速器輸出 軸與輸出聯(lián)軸器周向固定，所述的定子外殼和所述的減速器的外殼分別通過后軸承和前軸承與底座構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，所述的減速器的外殼兩側(cè)具有杠桿和配重桿，所述的杠桿通過球鉸A與拉壓力傳感器連接，所述的拉壓力傳感器通過球鉸B與底座連接；所述的配重桿安裝配重；所述的電動機的后端安裝碼盤。[0010]一種利用上述輸出扭矩精確測量系統(tǒng)進行扭矩測量的方法，
第一步，所述的定子線圈通電后，所述的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動并輸出扭矩；
第二步，所述的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動經(jīng)過所述的減速器變速后，由所述的減速器輸出軸輸出，所述的電動機與所述的減速器繞軸線自由旋轉(zhuǎn)；
第三步，所述的電動機產(chǎn)生的扭矩通過所述的減速器增大后，經(jīng)輸出聯(lián)軸器輸出后形成驅(qū)動源；
第四步，測得所述的球鉸A和所述的球鉸B的連線與所述的電動機和所述的減速器組合成回轉(zhuǎn)軸向之間的距離，采集所述的拉壓力傳感器承受的拉力信號并換算成力后，結(jié)合所述的距離，得到所述的電動機與所述的減速器組合后的輸出扭矩T為:
i = FL1 -11-Tg ^ (I).式中:
的作用線位于球鉸A和所述的球鉸B的連心線上；
為所述的配重對所述的減速器的回轉(zhuǎn)軸線產(chǎn)生的力矩；
為機構(gòu)中各運動副產(chǎn)生的扭矩之和；
、和的實際值通過標(biāo)定系統(tǒng)確定；
第五步，所述的標(biāo)定系統(tǒng)是在扭矩測量系統(tǒng)裝配好后，將所述的輸出聯(lián)軸器替換成具有圓弧的標(biāo)定板，標(biāo)準砝碼2通過標(biāo)準砝碼I掛裝在所述的標(biāo)定板上，則所掛裝不同標(biāo)準砝碼重量與所述的拉壓力傳感器所承受的拉力關(guān)系為:
【權(quán)利要求】
1.一種輸出扭矩精確測量系統(tǒng)，其組成包括:電動機的定子外殼(12)內(nèi)部安裝的定子線圈(8)，其特征是:所述的定子外殼與減速器(5)的外殼固定，轉(zhuǎn)子(9)通過聯(lián)軸器(7)與所述的減速器輸入軸(6)連接，所述的減速器輸出軸(18)與輸出聯(lián)軸器(I)周向固定，所述的定子外殼和所述的減速器的外殼分別通過后軸承(11)和前軸承(2)與底座(17)構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，所述的減速器的外殼兩側(cè)具有杠桿(13)和配重桿(4)，所述的杠桿通過球鉸A (14)與拉壓力傳感器(15)連接，所述的拉壓力傳感器通過球鉸B (16)與底座連接；所述的配重桿安裝配重(3);所述的電動機的后端安裝碼盤(10)。
2.一種利用上述輸出扭矩精確測量系統(tǒng)進行扭矩測量的方法，其特征是: 第一步，所述的定子線圈通電后，所述的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動并輸出扭矩； 第二步，所述的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動經(jīng)過所述的減速器變速后，由所述的減速器輸出軸輸出，所述的電動機與所述的減速器繞軸線自由旋轉(zhuǎn)； 第三步，所述的電動機產(chǎn)生的扭矩通過所述的減速器增大后，經(jīng)輸出聯(lián)軸器輸出后形成驅(qū)動源； 第四步，測得所述的球鉸A和所述的球鉸B的連線與所述的電動機和所述的減速器組合成回轉(zhuǎn)軸向之間的距離，采集所述的拉壓力傳感器承受的拉力信號并換算成力后，結(jié)合所述的距離，得到所述的電動機與所述的減速器組合后的輸出扭矩T為: T=FL1-T1-Tg^ (I) ; 式中: 的作用線位于球鉸A和所述的球鉸B的連心線上； 為所述的配重對所述的減速器的回轉(zhuǎn)軸線產(chǎn)生的力矩； 為機構(gòu)中各運動副產(chǎn)生的扭矩之和； 、和的實際值通過標(biāo)定系統(tǒng)確定； 第五步，所述的標(biāo)定系統(tǒng)是在扭矩測量系統(tǒng)裝配好后，將所述的輸出聯(lián)軸器替換成具有圓弧(20)的標(biāo)定板(19)，標(biāo)準砝碼2 (22)通過標(biāo)準砝碼I (21)掛裝在所述的標(biāo)定板上，則所掛裝不同標(biāo)準砝碼 重量與所述的拉壓力傳感器所承受的拉力關(guān)系為:
F1L1 = GrR+TX+TQ (2)；
F2L1 = 20^+^ + Tg (3)； 式中:為只掛裝砝碼I時所述的拉壓力傳感器所承受的拉力；
為同時掛裝準砝碼I和通過標(biāo)準砝碼2時拉壓力傳感器所承受的拉力；
為圓弧的半徑，圓弧的中心位于減速器的回轉(zhuǎn)軸線；
為標(biāo)準砝碼的重力，其值為砝碼的質(zhì)量與重力加速度的乘積； 通過式2和3，可得: .4 =皇⑷； 第六步，由式4可知，的精度與所述的標(biāo)定板上所述的圓弧的制造精度、裝配精度及所述的拉壓力傳感器的測量精度有關(guān)，而與同該尺寸相關(guān)的其他零部件的加工及裝配精度無關(guān)，測量出的實際值后，可將該參數(shù)寫入測力軟件； 聯(lián)立式I和式2可得電動機減速器組合后的輸出扭矩T的計算公式為:
T^ (P-F1JL1+G1R (5)； 最后，標(biāo)定完畢后將式5寫入測量軟件，軟件硬件連接結(jié)構(gòu)相結(jié)合形成輸出扭矩的精確測量系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的扭矩測量的方法，其特征是:所述的標(biāo)定板為對稱結(jié)構(gòu)，所述的圓弧的圓心位于所述的標(biāo)定板的對稱中心，所述的對稱中心位于所述的電動機與所述的減速器組合的回轉(zhuǎn)中心線上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的扭矩測量的方法，其特征是:所述的標(biāo)準砝碼I和所述的標(biāo)準砝碼2的總重心通過 的垂線與所述的標(biāo)定板上的圓弧相切，所述的標(biāo)準砝碼I和所述的標(biāo)準砝碼2掛裝的位置在所述的電動機回轉(zhuǎn)軸線上且相對于所述的拉壓力傳感器的另一側(cè)。
【文檔編號】G01L5/00GK103968983SQ201410233567
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】趙洪, 李迎, 郝廣平, 陳春銘, 鄭海峰 申請人:哈爾濱哈普電氣技術(shù)有限責(zé)任公司, 哈爾濱理工大學(xué)