[发明专利]输出扭矩精确测量系统及其扭矩测量的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种输出扭矩精确测量系统及其扭矩测量的方法。

背景技术：

目前应用于电动机减速器组合输出扭矩的测量方式主要有两种：一种是传统的机械杠杆式测量方式；另一种是采用扭矩传感器直接测量扭矩。

机械杠杆的测量是将被测扭矩通过杠杆转换为拉压力，通过拉压力传感器测量出该拉压力的量，然后通过下式计算出扭矩值大小。

上式中：—被测扭矩

—拉压力传感器测量的作用力

—测得的作用力的力臂

该测量系统由转子、摇架(定子)、底座等组成，转子、定子通过轴承安装到底座上，并通过摆动轴承自由摆动。定子的外圈上装有一传力臂，通过这个传力臂制动转矩传递到拉压传感器上，而传力臂上联结件和底座上联结件，使拉压传感器处于二力杆状态。通过测量拉压传感器的大小，即可计算出测量系统扭矩值大小。该种测量方式与机械杠杆和刀口的制造加工精度和二力杆定位精度有很大关系。为提高系统的测量精度，就需要提高机械杠杆和刀口的制造加工精度，这样势必增加了设备的制造加工成本。

扭矩传感器按照外形可分为卧式和盘式两种形式，为获得较高的测量精度，要求该种传感器的安装精度高，由于制造成本高，扭矩传感器的售价很高，且随着测量精度的提高，价格增加很多。其中卧式传感器需要较大的轴向安装尺寸，而盘式传感器的价格要远高于相同测量精度的卧式传感器。与拉压力传感器相比，在同等测量精度的情况下，扭矩传感器的价格要远高于拉压力传感器的精度。

已有的应用拉压力传感器扭矩测量装置.测量精度高，且能抵消测量中产生的径向力，但该系统中应用了柔性件，会产生松弛现象，不能测量反向扭矩，且结构较复杂。

浓密机扭矩测量装置，能根据负载的变换及时进行扭矩显示，并有效控制转耙的运转，但该装置不宜用于高精度的扭矩测量，与机械杠杆式的扭矩测量方法相比，结构复杂。

发明内容：

本发明的目的是提供一种输出扭矩精确测量系统及其扭矩测量的方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种输出扭矩精确测量系统，其组成包括：电动机的定子外壳内部安装的定子线圈，所述的定子外壳与减速器的外壳固定，转子通过联轴器与所述的减速器输入轴连接，所述的减速器输出轴与输出联轴器周向固定，所述的定子外壳和所述的减速器的外壳分别通过后轴承和前轴承与底座构成转动副，所述的减速器的外壳两侧具有杠杆和配重杆，所述的杠杆通过球铰A与拉压力传感器连接，所述的拉压力传感器通过球铰B与底座连接；所述的配重杆安装配重；所述的电动机的后端安装码盘。

一种利用上述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：

的作用线位于球铰A和所述的球铰B的连心线上；

为所述的配重对所述的减速器的回转轴线产生的力矩；

为机构中各运动副产生的扭矩之和；

、和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的标定板，标准砝码2通过标准砝码1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：

式中：为只挂装砝码1时所述的拉压力传感器所承受的拉力；

为同时挂装准砝码1和通过标准砝码2时拉压力传感器所承受的拉力；

为圆弧的半径，圆弧的中心位于减速器的回转轴线；

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：

第六步，由式4可知，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，而与同该尺寸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，可将该参数写入测力软件；