[发明专利]法兰式扭矩传感器

说明书

技术领域

本发明涉及测量装置领域，特别涉及一种法兰式扭矩传感器。

背景技术

扭矩传感器是一种测量设备扭矩信号的仪器，分为动态和静态两大类，其中动态扭矩传感器又可叫做转矩传感器、转矩转速传感器、非接触扭矩传感器、旋转扭矩传感器等。扭矩传感器是对各种旋转或非旋转机械部件上对扭转力矩感知的检测,将扭力的物理变化转换成精确的电信号。

从测试原理来讲，扭矩传感器可以分为应变型、磁弹性型、磁电型及其他类型等, 应变片传感器扭矩测量采用应变电测技术。应变型扭矩传感器是在被测对象的弹性体表面指定位置粘贴电阻应变片，当弹性体受扭矩产生微小变形后引起电桥电阻值变化，由弹性体物理量的变化转变为应变片电学量的变化，应变电桥电阻的变化转变为电信号的变化从而实现扭矩测量，通过电桥电路实现非电量到电量的监测。

目前，公开号为CN104792445A的中国专利公开了一种无线联动式扭矩传感器，所述扭矩传感器包括：主体部件，为扭矩传感器的主体部件；左法兰盘通过八个螺栓与左扭盘连接，左法兰盘小端面开有四个沉头螺纹通孔，用以与被测件连接固定；右法兰盘通过八个螺栓与右扭盘连接，右法兰盘小端面开有四个沉头螺纹通孔，用以与被测件连接固定；应变片粘贴于弹性体中部，应变片为感受扭矩信号的元件，能够将弹性体的机械应变转换为电阻的变化，由于左法兰盘和右法兰盘均可以连接被测件，其中一个法兰盘作为被测件之后，另一法兰盘则需要安装驱动件，比如电机，用于带动整个法兰盘转动，法兰式扭矩传感器需要通过法兰盘安装至电机与被测件之间，而法兰盘在安装时，左右法兰一端连接被测件一端连接驱动件，左右法兰固定后的角度误差，会使法兰轴在受力之前就存在一个小的变形，设置于轴孔内的弹性体以及黏贴于弹性体上的应变片也会在它的影响下由于受到发生微小形变，形成抵消该变形的静态应力，使检测之前这个应力会使应变片的检测起始位置高于零点，即增加其零点漂移量，影响检测结果。

发明内容

本发明的目的是提供一种法兰式扭矩传感器，其具有精度高、误差小的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种法兰式扭矩传感器，包括法兰轴、设于法兰轴两端的左右法兰盘，左法兰盘与动力输入端连接，右法兰盘与负载检测端连接，左右法兰盘均有与动力输入端或负载检测端连接的外圈、与法兰轴连接的内圈，其特征在于：所述法兰轴上设有轴孔，轴孔内壁上设有弹性体和应变片，所述外圈与内圈一体设置，所述左法兰盘和/或右法兰盘的端面上设有隔离外圈与内圈之间的隔离部。

如此设置，由于应变片直接黏贴于轴孔内部的弹性体上，而轴孔所在的法兰轴与左右法兰之间一体设置，因此，左右法兰分别连接至电机和待检测的负载之间时，在外圈与内圈之间设置隔离部后，法兰上的螺栓链接位置与中部直接连接法兰轴的位置隔离开，避免上述的静态应力传递至应变片上，以尽量减少其受到非检测应力影响发生变形，即尽量减少零漂。

进一步设置：所述隔离部设置为位于左法兰盘和/或右法兰盘的端面上且将外圈与内圈径向隔离的应力隔离槽。

如此设置，通过应力隔离槽的设置，内圈与外圈在径向方向上相互隔离，使产生的应力在应力隔离槽位置处分散，从而降低对法兰轴内部的应变片的影响，使应变片输出的零点值偏差较低，提高检测精度。

进一步设置：所述隔离部设置为位于左法兰盘和/或右法兰盘的端面上且将外圈与内圈轴向隔离的凹槽。

如此设置，通过设置凹槽，传递转动时产生的应力只传递在外圈上，内圈与外圈不在同一平面，将大部分的应力消散，从而降低传递至内部的应变片的应力，使应变片输出的零点值偏差较低，提高检测精度。

进一步设置：还包括转速测量单元，转速测量单元由信号连接的磁钢和霍尔传感器构成，霍尔传感器位于右法兰盘外圈上，磁钢于外部与霍尔传感器形成信号连接。

如此设置，通过磁钢与霍尔传感器的配合，法兰盘旋转一周，霍尔传感器就输出一个脉冲，从而可测出转数，若接入频率计，便可测出转速。

进一步设置：所述弹性体由弹簧钢60Si₂Mn制成。

如此设置，具有很好的弹性，较高的疲劳强度，是弹性体材料较好的选择。

进一步设置：所述金属应变片由敏感栅、基片、覆盖层、引线和粘结剂组成。

如此设置，敏感栅为形栅箔片，它与片基的接触面积较大，散热条件好，可通过较大电流。它的使用寿命长，蠕变效应小，拥有很好的一致性。

进一步设置：所述金属应变片呈弧形设置，贴于轴孔的内壁上。