专利名称：一种扭矩和转角测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机械测量技术领域，涉及一种同时对待测轴的扭矩和转角进行进行测量的装置。
背景技术：
根据需要多需要对转轴进行转角及扭矩测量，现有的对转轴的转角测量时有相应的转角测量装置，对转轴的扭矩测量时有相应的扭矩测量装置，通常在测量完一项后更换测量装置对主轴进行另外一项的测量。但是这种检测方法比较麻烦，需要更换测量装置，测量效率低，同时也不能保证所测得的扭矩和转角完全对应，影响测量结果。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种扭矩和转角测量装置，以解决现有技术中不能同时对待测轴进行转角和扭矩测量而影响测量效率的技术问题。为实现上述目的，本实用新型所提供的扭矩和转角测量装置采用如下技术方案 一种扭矩和转角测量装置，包括沿待测转轴轴向依次布置的第一支承座和第二支承座，在第一支承座上转动装配有用于与待测转轴同轴同步传动连接的连接轴，在连接轴上设置有用于检测连接轴转过角度的转角测量元件，所述的测量装置还包括用于传递待测转轴扭矩的沿待测转轴轴向延伸的扭簧杆，扭簧杆与连接轴同轴同步传动连接，在第二支承座上设有用于与扭簧杆的相对应部位止旋配合的止旋夹具，在扭簧杆上于连接轴和止旋夹具之间设置有用于测量待测转轴输出扭矩的扭矩测量元件。所述的测量装置还包括底座，所述第一支承座为固设在底座上的固定座，底座上于固定座的朝向第二支承座的一侧设置有沿扭簧杆延伸方向延伸的滑轨，第二支承座为滑动装配在滑轨上的滑动支承座，所述扭矩测量元件固定设置在滑动支承座上。所述的转角测量元件为轴角编码器，所述的扭矩测量元件为扭矩传感器。所述的底座上设置有用于驱动滑动支承座滑动的丝杠传动机构，该丝杠传动机构包括转动装配在底座上的沿扭簧杆延伸方向延伸的丝杠，在滑动支承座上一体固设有与丝杠螺旋传动配合的丝杠螺母。所述的测量装置还包括用于检测止旋夹具在扭簧杆延伸方向上的位置的位置指示元件。所述的连接轴通过一连接法兰与扭簧杆同轴同步传动连接，连接法兰通过螺栓同轴固定设置在连接轴上，在连接法兰的朝向扭簧杆的一侧面上与连接轴中心轴线的对应位置处设置有与扭簧杆的相对应端止旋插配的装配孔。所述的扭簧杆的垂直于扭簧杆延伸方向的截面为正方形，所述的止旋夹具包括上 V型块和用于与上V型块对应配合以实现对正方形的扭簧杆夹紧止旋的下V型块，上下V型块固定呈一体结构。本实用新型的有益效果是本实用新型所提供的扭矩和转角测量装置使用时，在第一支承座上设置有用于与待测转轴同轴传动连接的连接轴，并在连接轴上设置有用于检测连接轴转动角度的转角测量元件，当待测转轴与连接轴联接后，待测转轴带动连接轴同步转动，转角测量元件所测量出的连接轴的转动角度即为待测转轴所转过的角度。因为扭簧杆与连接轴同轴同步传动连接，并且在第二支承座上设置有用于与扭簧杆的相对应部位止旋配合的止旋夹具，在扭簧杆上设置扭矩测量元件，这样当待测转轴通过连接轴带动扭簧杆转动时，因为扭簧杆上有与止旋夹具相对应止旋配合的部位，这样扭簧杆上与止旋夹具相对应的部位在周向上不能转动，此时可以通过设置在扭簧杆上的扭矩测量元件测出扭簧杆上所承受的扭矩，即为连接轴所传递扭矩，从而得到待测转轴上的扭矩。本实用新型中所提供的扭矩和转角测量装置的结构简单，可以在同一装置上完成对待测转轴的转角和扭矩的同时测量，不需要更换测量装置，提高了检测效率，也提高了检测精度。
图1是本实用新型所提供的一种实施例中扭矩和转角测量装置安装在试验台座上的立体结构示意图；图2是图1的剖视图；图3是使用图1中所示的扭矩和转角测量装置的四通道舵机试验台一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，一种扭矩和转角测量装置，其包括底座7，在底座7上沿待测转轴1轴向依次布置有第一支承座和第二支承座，第一支承座为固设在底座7上的固定座2， 在底座7上于固定座朝向第二支承座的一侧设置有沿待测转轴轴向延伸的滑轨8，所述的第二支承座为滑动装配在滑轨上的滑动支承座9。在固定座2上转动装配有用于与待测转轴同轴同步传动连接的连接轴4，连接轴4上设置有用于检测连接轴转过角度的转角测量元件，此处的转角测量元件为轴角编码器3，当待测转轴1带动连接轴转动时，轴角编码器 3所测出来的连接轴转过的角度即为待测转轴所转过的角度。所述的测量装置还包括沿待测转轴延伸到扭簧杆5，扭簧杆5的两端分别位于第二支承座的两侧，在第二支承座上设置有供扭簧杆穿过的过孔，扭簧杆与滑动支承座上的过孔之间为间隙配合，扭簧杆5的位于滑动支承座的朝向固定座2 —侧的一端与连接轴4的相对应端通过一连接法兰同轴同步传动连接在一起，此处的连接法兰通过螺钉与连接轴4的相对应端同轴固定连接，连接法兰的朝向扭簧杆的侧面的对应于连接轴中心轴向位置处设置有装配孔，所述的扭簧杆5的相对应端止旋插配在装配孔中以实现连接法兰与扭簧杆的同轴同步传动连接。在扭簧杆5的位于滑动支承座背离固定座的一侧的穿出部上设置有与扭簧杆止旋插配以防止扭簧杆转动的止旋夹具，止旋夹具固定设置在滑动支承座随滑动支承座同步动作，在扭簧杆上于止旋夹具的朝向滑动支承座的一侧设置有与止旋夹具相邻接的用于检测在连接轴传递扭矩作用下扭簧杆上所承受扭矩的扭矩测量元件，此处的扭矩测量元件为固定设置在滑动支承座的朝向止旋夹具的侧面上的扭矩传感器10，扭矩传感器10随滑动支承座9同步动作，因为本实施例中的扭簧杆5为细长杆，且其垂直于扭簧杆延伸方向的截面为正方形，此时与扭簧杆相对应的止旋夹具包括夹具本体，本实施例中的夹具本体为其上开有直槽的块状结构，此处的直槽为一端开口、一端封闭的开口槽，在夹具本体的直槽中烟直槽延伸方向设置有上V型块12和与上V型块12对应配合以实现对正方形扭簧杆夹紧固定的下V型块13， 在夹具本体的直槽的开口端通过螺栓固定设置有压板11，上下V型块由所述压板和夹具本体固定呈呈一体结构以实现对正方向扭簧杆的夹紧止旋固定。当使用上述的扭矩和转角测量装置测量待测转轴的转角和扭矩时，将连接轴4与待测转轴1同轴同步传动连接，待测转轴1带动连接轴4转动，轴角编码器3可以检测到连接轴所转过的角度，即为待测转轴的所转过的角度。因为扭簧杆5通过连接轴与待测转轴同轴传动连接，这样当待测转轴1通过连接轴4输出扭矩时，扭簧杆5的一端随着连接轴的转动而转动，在扭簧杆上的与止旋夹具的相对应部位被止旋夹具夹紧止旋，在扭转变形力的作用下，设置在扭簧杆上的扭矩传感器10产生力矩输出，即可读出扭簧杆上所承受力矩的大小，其即为待测转轴的扭矩大小。为便于调整滑动支承座在滑轨上的滑动及在滑动到位后的固定，在底座上设置有用于驱动滑动支承座滑动的丝杠传动机构，该丝杠传动机构包括转动装配在底座上的沿扭簧杆延伸方向延伸的丝杠14，在丝杠14的一端设置有便于操作的手轮17，在滑动支承座上一体固设有用于与丝杠螺旋传动配合的丝杠螺母15。根据待测转轴不同扭矩的测量需要， 转动手轮17，通过丝杠及丝杠螺母配合驱动滑动支承座沿滑轨移动，此时，与滑动支承座同步动作的止旋夹具和扭矩传感器随滑动支承座沿滑轨移动，从而改变扭簧杆的用于承载扭矩部分的长度，改变了扭簧杆的刚度，从而满足待测转轴的扭矩测量的需要，提高测量装置的通用性。为提高测量效率，常在测量装置上设置用于检测止旋夹具在扭簧杆延伸方向上的位置的位置指示元件16，在本实施例中，位置指示元件16设置在丝杠14上，通过记录丝杠转动的圈数来判断滑动支承座移动的距离，因为夹紧装置固定在滑动支承座上，所以确定滑动支承座在沿扭簧杆延伸方向上的位置即可得出夹紧装置的位置。上述实施例中的扭矩传感器与滑动支承座同步移动，也可以将扭矩传感器单独设置，即将扭矩传感器设置在第一支承座和第二支承座之间。本实施例中的扭簧杆为正方形的弹性元件，便于止旋夹具牢固夹具，其整体线性度好，工作稳定。 如图3所示，一种四通道舵机试验台，其包括试验台座100，在试验台座100上设置有用于支撑固定舵机200的舵机支承夹具300，在试验台座100上绕其周向均布有四套结构相同的用于对舵机的待测转轴的转角和扭矩进行测量的扭矩和转角测量装置400，此处的扭矩和转角测量装置400的结构如图1、图2所示，在此不再赘述，转角和测量装置的底座相对应的固定在试验台座100上形成伸出的支撑臂结构，四通道舵机的四个待测转轴相对应与四套扭矩和转角测量装置的连接轴相对应同轴同步传动连接，在本实施例中两者通过销钉固定连接。本实施例中的四通道舵机试验台的结构紧凑，通过合理的布局，可以同时实现对舵机的四通道中的待测转轴进行扭矩和转角的同时测量，提高了测量效率，保证了测量精度，具有较好的扩展性。本实施例中的四通道舵机试验台上设置有四套测量装置，也可以设置一套或两套测量装置，这样在测量完待测转轴后，通过转动舵机实现对新的待测转轴的检测，不过相比于本实施例来讲，影响了测量效率。
权利要求1.一种扭矩和转角测量装置，其特征在于包括沿待测转轴轴向依次布置的第一支承座和第二支承座，在第一支承座上转动装配有用于与待测转轴同轴同步传动连接的连接轴，在连接轴上设置有用于检测连接轴转过角度的转角测量元件，所述的测量装置还包括用于传递待测转轴扭矩的沿待测转轴轴向延伸的扭簧杆，扭簧杆与连接轴同轴同步传动连接，在第二支承座上设有用于与扭簧杆的相对应部位止旋配合的止旋夹具，在扭簧杆上于连接轴和止旋夹具之间设置有用于测量待测转轴输出扭矩的扭矩测量元件。
2.根据权利要求1所述的扭矩和转角测量装置，其特征在于所述的测量装置还包括底座，所述第一支承座为固设在底座上的固定座，底座上于固定座的朝向第二支承座的一侧设置有沿扭簧杆延伸方向延伸的滑轨，第二支承座为滑动装配在滑轨上的滑动支承座， 所述扭矩测量元件固定设置在滑动支承座上。
3.根据权利要求2所述的扭矩和转角测量装置，其特征在于所述的转角测量元件为轴角编码器，所述的扭矩测量元件为扭矩传感器。
4.根据权利要求2所述的扭矩和转角测量装置，其特征在于所述的底座上设置有用于驱动滑动支承座滑动的丝杠传动机构，该丝杠传动机构包括转动装配在底座上的沿扭簧杆延伸方向延伸的丝杠，在滑动支承座上一体固设有与丝杠螺旋传动配合的丝杠螺母。
5.根据权利要求2所述的扭矩和转角测量装置，其特征在于所述的测量装置还包括用于检测止旋夹具在扭簧杆延伸方向上的位置的位置指示元件。
6.根据权利要求2所述的扭矩和转角测量装置，其特征在于所述的连接轴通过一连接法兰与扭簧杆同轴同步传动连接，连接法兰通过螺栓同轴固定设置在连接轴上，在连接法兰的朝向扭簧杆的一侧面上与连接轴中心轴线的对应位置处设置有与扭簧杆的相对应端止旋插配的装配孔。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的扭矩和转角测量装置，其特征在于所述的扭簧杆的垂直于扭簧杆延伸方向的截面为正方形，所述的止旋夹具包括上V型块和用于与上V型块对应配合以实现对正方形的扭簧杆夹紧止旋的下V型块，上下V型块固定呈一体结构。
专利摘要本实用新型公开了一种扭矩和转角测量装置，包括沿待测转轴轴向依次布置的第一支承座和第二支承座，在第一支承座上转动装配有用于与待测转轴同轴同步传动连接的连接轴，在连接轴上设置有用于检测连接轴转过角度的转角测量元件，测量装置还包括用于传递待测转轴扭矩的沿待测转轴轴向延伸的扭簧杆，扭簧杆与连接轴同轴同步传动连接，在第二支承座上设有用于与扭簧杆的相对应部位止旋配合的止旋夹具，在扭簧杆上于连接轴和止旋夹具之间设置有用于测量待测转轴输出扭矩的扭矩测量元件。本实用新型所提供的扭矩和转角测量装置的结构简单，可以在同一装置上完成对待测转轴的转角和扭矩的同时测量，不需要更换测量装置，提高检测效率，也提高检测精度。
文档编号G01B21/22GK202274958SQ20112031586
公开日2012年6月13日 申请日期2011年8月26日 优先权日2011年8月26日
发明者夏学军, 牛晓武, 王征宇 申请人:凯迈(洛阳)测控有限公司