[发明专利]一种扭矩传感器组件及测量扭矩的方法

说明书

本发明涉及一种扭矩传感器，特别涉及一种扭矩传感器组件及测量扭矩的方法，包括扭矩传感器和固定件，用于测量位于减速机输出端的齿轮轴的扭矩，齿轮轴的自由端沿轴心方向开设有安装孔，扭矩传感器和固定件位于安装孔内，扭矩传感器包括扭转轴和应变片，应变片紧贴在扭转轴的表面，扭转轴通过固定件固定在安装孔内。本发明通过将扭矩传感器置于齿轮轴的安装孔内，达到了节省安装空间的效果，实现了将扭矩传感器安装至狭小空间内的减速机输出端上，以便直接测量齿轮轴扭矩，从而提高测量的准确性；同时也达到了通过小量程的扭矩传感器测量齿轮轴大扭矩的效果。

技术领域

本发明涉及一种扭矩传感器，特别涉及一种扭矩传感器组件及测量扭矩的方法。

背景技术

扭矩传感器被广泛用于工业中各种扭矩检测的场合。在海上升降平台上，升降平台支撑在三个竖直设置的支撑柱上，支撑柱上设置有齿条，升降平台上设置有多个提升齿轮与支撑柱上的齿条啮合，一般每个齿条上啮合有18-24个提升齿轮，通过多个提升齿轮的同步转动带动升降平台沿支撑柱升降。由于海上升降平台自身的自重非常大，因此要求每个提升齿轮的负载大致均等，如果提升齿轮的负载不均匀的话，负载较大的提升齿轮轴在长期受力作用下会相较其他提升齿轮轴疲劳程度较高，容易出现断裂。一旦某一侧的提升齿轮轴断裂，会导致该侧的其他提升齿轮轴受力增大，轻则导致平台倾斜，严重甚至会导致平台崩塌。

现有技术中，扭矩传感器设置于电机和减速机之间测量减速机的输入扭矩，或者设置于减速机与负载之间测量减速机的输出扭矩，现有的扭矩传感器一般是通过联轴器与电机和减速机相连接，或者通过联轴器与减速机和负载相连接。海上升降平台的提升齿轮驱动结构包括电机、减速机和提升齿轮，将上述传感器应用于海上升降平台来测量提升齿轮轴的扭矩时，由于上述的扭矩传感器占用的体积较大，而海上升降平台上减速机与提升齿轮之间的空间比较小，难以将上述扭矩传感器安装在减速机与提升齿轮之间直接测量减速机输出轴扭矩（即提升齿轮轴的扭矩），因此只能将扭矩传感器安装至电机与减速器之间来测量减速机的输入轴扭矩，再经过换算得出减速机的输出轴扭矩。又由于减速机内部存在阻力以及损耗，且每一台减速机的阻力和损耗均不相同，并且同一台减速机随着使用时间的增大阻力和损耗也会发生变化，因此测量减速机输入轴扭矩之后再进行换算得出减速机输出轴扭矩的数值不能准确地反映每个提升齿轮轴的扭矩，长时间使用时也会出现提升齿轮轴负载不均的问题，并且这种问题通过设置在减速机与电机之间的扭矩传感器难以直接反映出。

发明内容

本发明的目的是提供一种扭矩传感器组件及测量扭矩的方法，解决了现有技术中测量减速机输入轴扭矩再换算得出减速机输出轴扭矩时输出轴扭矩误差较大的问题，达到了降低输出轴扭矩测量误差的效果。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种扭矩传感器组件，包括扭矩传感器和固定件，用于测量位于减速机输出端的齿轮轴的扭矩，齿轮轴的自由端沿轴心方向开设有安装孔，扭矩传感器和固定件位于安装孔内，扭矩传感器包括扭转轴和应变片，应变片紧贴在扭转轴的表面，扭转轴通过固定件固定在安装孔内。

通过采用上述技术方案，扭矩传感器位于齿轮轴的安装孔内，扭矩传感器所占的体积较小，并且可以隐藏式的安装在齿轮轴内，当齿轮轴受力扭转时，通过齿轮轴的变形通过固定件传递至扭转轴，从而导致应变片变形，应变片变形后电阻发生变化，而通过应变片的变形能够测得扭转轴的扭矩，经过换算后即能够得到齿轮轴的扭矩，扭矩的换算过程仅涉及减速机输出端的齿轮轴，与减速机的阻力和损耗无关，因此大大增大了测量的准确性。

较佳地，扭转轴与齿轮轴同轴设置。

通过采用上述技术方案，扭转轴能够与齿轮轴同步转动，保证测量的准确性。