[发明专利]输出扭矩精确测量系统及其扭矩测量的方法

权利要求书

1.一种输出扭矩精确测量系统，其组成包括：电动机的定子外壳（12）内部安装的定子线圈（8），其特征是：所述的定子外壳与减速器（5）的外壳固定，转子（9）通过联轴器（7）与减速器输入轴（6）连接，所述的减速器输出轴（18）与输出联轴器（1）周向固定，所述的定子外壳和所述的减速器的外壳分别通过后轴承（11）和前轴承（2）与底座（17）构成转动副，所述的减速器的外壳两侧具有杠杆（13）和配重杆（4），所述的杠杆通过球铰A（14）与拉压力传感器（15）连接，所述的拉压力传感器通过球铰B（16）与底座连接；所述的配重杆安装配重（3）；所述的电动机的后端安装码盘（10）；

所述的输出扭矩精确测量系统进行扭矩测量的方法，

第一步，所述的定子线圈通电后，所述的转子产生旋转运动并输出扭矩；

第二步，所述的转子的转动经过所述的减速器变速后，由所述的减速器输出轴输出，所述的电动机与所述的减速器绕轴线自由旋转；

第三步，所述的电动机产生的扭矩通过所述的减速器增大后，经输出联轴器输出后形成驱动源；

第四步，测得所述的球铰A和所述的球铰B的连线与所述的电动机和所述的减速器组合成回转轴向之间的距离，采集所述的拉压力传感器承受的拉力信号并换算成力后，结合所述的距离，得到所述的电动机与所述的减速器组合后的输出扭矩T为：

(1)；

式中：

F的作用线位于球铰A 和所述的球铰B 的连心线上；

T₁为所述的配重对所述的减速器的回转轴线产生的力矩；

T_Q为机构中各运动副产生的扭矩之和；

T₁、T_Q和 L₁ 的实际值通过标定系统确定；

第五步，所述的标定系统是在扭矩测量系统装配好后，将所述的输出联轴器替换成具有圆弧（20）的标定板（19），标准砝码2（22）通过标准砝码1（21）挂装在所述的标定板上，则所挂装不同标准砝码重量与所述的拉压力传感器所承受的拉力关系为：

(2)；

(3)；

式中：F₁ 为只挂装标准 砝码1 时所述的拉压力传感器所承受的拉力；

F₂ 为同时挂装标 准砝码1 和标准砝码2 时拉压力传感器所承受的拉力；

R 为圆弧的半径，圆弧的中心位于减速器的回转轴线；

G₁ 为标准砝码的重力，其值为砝码的质量与重力加速度的乘积；

通过式2 和3，可得：

(4)；

第六步，由式4 可知，L₁ 的精度与所述的标定板上所述的圆弧的制造精度、装配精度及所述的拉压力传感器的测量精度有关，而与同L₁相关的其他零部件的加工及装配精度无关，测量出的实际值后，可将L₁写入测力软件；

联立式1 和式2 可得电动机减速器组合后的输出扭矩T 的计算公式为：

（5）；

最后，标定完毕后将式5 写入测量软件，软件硬件连接结构相结合形成输出扭矩的精确测量系统。

2.根据权利要求1 所述的输出扭矩精确测量系统，其特征是：所述的标定板为对称结构，所述的圆弧的圆心位于所述的标定板的对称中心，所述的对称中心位于所述的电动机与所述的减速器组合的回转中心线上。

3.根据权利要求1 或2 所述的输出扭矩精确测量系统，其特征是：所述的标准砝码1 和所述的标准砝码2 的总重心通过的垂线与所述的标定板上的圆弧相切，所述的标准砝码1 和所述的标准砝码2 挂装的位置在所述的电动机回转轴线上且相对于所述的拉压力传感器的另一侧。