專利名稱：旋轉(zhuǎn)軸三參數(shù)復(fù)合傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型為一種旋轉(zhuǎn)軸三參數(shù)復(fù)合傳感器，屬機(jī)電儀表領(lǐng)域，用于對(duì)動(dòng)力旋轉(zhuǎn)軸的傳遞扭矩、轉(zhuǎn)速及軸向壓力等三個(gè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。
在動(dòng)力旋轉(zhuǎn)軸傳遞扭矩時(shí)，存在著復(fù)合軸向壓力的情況，此時(shí)如果用常規(guī)扭矩傳感器進(jìn)行測(cè)量，軸向壓力成為一個(gè)無(wú)法非出的干擾信號(hào)，同時(shí)若要對(duì)軸向壓力進(jìn)行測(cè)量時(shí)，扭矩又成了一個(gè)無(wú)法排出的干擾信號(hào)，因此必須將這兩種方向及特性不同的力進(jìn)行分離才可能進(jìn)行測(cè)量。
本實(shí)用新型的目的是提供一種旋轉(zhuǎn)軸三參數(shù)復(fù)合傳感器，該傳感器通過(guò)一個(gè)將軸向壓力和扭矩分離的裝置，使其既可以測(cè)量傳遞軸的扭矩，轉(zhuǎn)速又可以測(cè)量軸向壓力。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)軸三參數(shù)復(fù)合傳感器以一個(gè)既可傳遞扭矩又可傳遞軸向壓力的聯(lián)合彈性貫通軸為彈性體，以該貫通軸中傳遞扭矩的軸1上貼附應(yīng)變橋17為敏感元件，采用ZL93240174.0的數(shù)字扭矩傳感器的方式測(cè)量扭矩。以該貫通軸中傳遞軸向壓力的外套4為筒狀彈性體，并在其上貼上應(yīng)變橋測(cè)量軸向壓力。在該貫通軸上安裝帶有窄縫的測(cè)速園輪19測(cè)量轉(zhuǎn)速。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)軸三參數(shù)復(fù)合傳感器進(jìn)行詳細(xì)描述

圖1是本復(fù)合傳感器中帶有兩條通道的聯(lián)合貫通軸結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本復(fù)合傳感器的整體結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本復(fù)合傳感器的光電測(cè)速示意圖。
本實(shí)用新型中帶有兩條通道的聯(lián)合彈性貫通軸由帶有花鍵或平鍵的軸1、帶有花鍵或平鍵套的軸2和外套4組成，軸1和軸2通過(guò)軸向鍵7聯(lián)接在一起。軸1的帶鍵軸端與軸2的鍵套之間有間隙23，使軸1和軸2沒(méi)有軸向接觸。軸1的軸肩和軸2的軸肩分別安裝在兩個(gè)向心推力軸承21和22的內(nèi)圈3和9中，向心推力軸承21、22的外圈6、11分別安裝在外套4的兩端內(nèi)。
該聯(lián)合彈性貫通軸具有既傳遞扭矩又傳遞軸向力的兩條通道。其扭矩傳遞通道為與動(dòng)力源相連接的軸1通過(guò)其上的軸向鍵7將扭矩傳遞給軸2，其軸向位移則通過(guò)軸向鍵7與軸2的鍵套內(nèi)滑動(dòng)吸收，由于軸1的軸端與軸2的鍵套內(nèi)有間隙而沒(méi)有軸向接觸，因此，軸向壓力不影響受扭部分變形。
聯(lián)合彈性貫通軸的軸向壓力傳遞通道為與動(dòng)力源相連接的軸1通過(guò)其軸肩24、向力推力軸承21的內(nèi)圈3、滾球5、軸承21的外圈6、外套4、向力推力軸承22的外圈11、滾珠10、軸承22的外圈9、軸2的軸肩28和軸2構(gòu)成軸向壓力傳遞通道。
本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)軸三參數(shù)復(fù)合傳感器的扭矩測(cè)量是以聯(lián)合彈性貫通軸的軸1為彈性體，以兩個(gè)向心推力軸承21、22為支承元件，以附著在軸1上的應(yīng)變橋17為敏感元件，在軸1的右端裝有一個(gè)功率環(huán)形變壓器，該變壓器是由高導(dǎo)磁率軟磁合金鐵芯與靜環(huán)初級(jí)線圈15和動(dòng)環(huán)次級(jí)線圈14組成的帶有間隙的閉環(huán)磁路裝置，其功能是以電磁感應(yīng)的方式無(wú)接觸傳遞電能量，是本傳感器的能源傳遞部件。在軸1的左端裝有一個(gè)信號(hào)環(huán)形變壓器，該變壓器是由動(dòng)環(huán)初級(jí)線圈9與靜環(huán)次級(jí)線圈8組成的帶有間隙的空心閉環(huán)磁路裝置，其功能也是以電磁感應(yīng)的方式無(wú)接觸地傳遞數(shù)字信號(hào)，是本傳感器的信號(hào)輸出單元。
動(dòng)環(huán)線圈14和9均固定在聯(lián)合彈性貫通軸上，靜環(huán)線圈15和8均固定在外套4的內(nèi)壁上，附著在貫通軸上的電路板上設(shè)置著整流，穩(wěn)壓、放大、電壓／頻率轉(zhuǎn)換(v／f)，輸出等電路。下面簡(jiǎn)述各電路工作原理附著在傳感器外殼上方部件5中的信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生的交流功率信號(hào)，通過(guò)靜環(huán)線圈15感應(yīng)耦合到動(dòng)環(huán)線圈14中，經(jīng)整流電路成為直流電壓，經(jīng)過(guò)兩級(jí)穩(wěn)壓電路后成為高穩(wěn)定度的直流電源。該直流電源一方面供給應(yīng)變橋工作，另一方面供給放大，電壓－頻率轉(zhuǎn)換及信號(hào)輸出電路工作。
貼在軸1上的應(yīng)變片電橋17，隨著軸1因?yàn)榕ぞ囟a(chǎn)生的應(yīng)變力的作用，各橋臂的電阻值相應(yīng)產(chǎn)生變化，電橋輸出與扭矩成線性的毫伏(mv)級(jí)電信號(hào)，該信號(hào)被比例放大器放大為數(shù)百mv的直流信號(hào)，在電壓－頻率轉(zhuǎn)換電路中被換成與扭矩成正比的頻率交流信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)信號(hào)輸出電路送到軸上動(dòng)環(huán)線圈9，經(jīng)過(guò)電磁感應(yīng)無(wú)接觸地耦合到靜環(huán)線圈8上經(jīng)過(guò)部件5中的放大整形電路處理后，就變成了與軸上v／f電路中頻率完全相等的數(shù)字信號(hào)了。從而完成了扭矩－數(shù)字的測(cè)量及無(wú)接觸傳遞的過(guò)程。
本復(fù)合傳感器的軸向壓力的測(cè)量是將傳遞軸向壓力的傳感器外套4作為筒狀彈性體，在外套4的對(duì)稱位置上各貼上由垂直、水平兩組共4片應(yīng)變片組成的一個(gè)變應(yīng)橋12，因?yàn)橥馓资庆o止不轉(zhuǎn)的，可直接給應(yīng)變橋提供橋電壓也直接從橋上取得測(cè)量信號(hào)，將該測(cè)量信號(hào)就近送進(jìn)傳感器上部的信號(hào)處理部件5中經(jīng)過(guò)調(diào)零放大可得到與軸向力成正比的0－5v的電壓信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)校正就可以得出軸向壓力值。
轉(zhuǎn)速測(cè)量是在聯(lián)合彈性貫?zāi)茌S的軸1上安裝上帶有若干條(一般為60的整倍數(shù))窄縫的測(cè)速園輪19，在傳感器的外套4上放置一個(gè)槽形光電開(kāi)關(guān)架16，光電開(kāi)關(guān)架是由一個(gè)發(fā)光二極管25和一個(gè)光敏三級(jí)管26組成，當(dāng)發(fā)光管25的光線通過(guò)窄縫時(shí)在光敏管26上就產(chǎn)生一個(gè)高電平，光被擋住時(shí)就為低電平，若測(cè)速輪19旋轉(zhuǎn)時(shí)在光敏管26上就產(chǎn)生一串脈沖信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)計(jì)數(shù)處理后就測(cè)出了軸旋轉(zhuǎn)的每分鐘轉(zhuǎn)速值。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)在對(duì)于既存在著壓力又存在著轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合，使用本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，就可以有效地獨(dú)立檢測(cè)出扭矩、壓力、轉(zhuǎn)速量值而互不干擾。
權(quán)利要求1.一種旋轉(zhuǎn)軸三參數(shù)復(fù)合傳感器，以貫通軸為彈性體，以軸承為支承元件，以附著在軸上的應(yīng)變橋?yàn)槊舾性?，其特征在于所說(shuō)的貫通軸為帶有傳遞扭矩和傳遞軸向壓力兩條通道的聯(lián)合彈性貫通軸，該貫通軸由帶鍵的軸(1)、帶鍵套的軸(2)和外套(4)組成，軸(1)和軸(2)通過(guò)軸向鍵(7)聯(lián)接在一起，軸(1)的帶鍵軸端與軸(2)的鍵套之間有使二者沒(méi)有軸向接觸的間隙(23)，軸(1)的軸肩和軸(2)的軸肩分別安裝在兩個(gè)向心推力軸承(21)和(22)的內(nèi)圈(3)和(9)中，向心推力軸承(21)、(22)的外圈(6)和(11)分別安裝在外套(4)的兩端內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于扭矩測(cè)量是以軸(1)為彈性體，以兩個(gè)向心推力軸承(21)、(22)為支承元件，以附著在軸(1)上的應(yīng)變橋(17)為敏感器元件，在軸(1)的右端裝有一個(gè)功率環(huán)形變壓器，該變壓器是由高導(dǎo)磁率軟磁合金鐵芯與靜環(huán)初級(jí)線圈(15)和動(dòng)環(huán)次級(jí)線圈(14)組成的帶有間隙的閉環(huán)磁路裝置，在軸(1)的左端裝有一個(gè)信號(hào)環(huán)形變壓器，該變壓器是由動(dòng)環(huán)初級(jí)線圈(9)與靜環(huán)次級(jí)線圈(8)組成的帶有間隙的空心閉環(huán)磁路裝置，動(dòng)環(huán)線圈(14)和(9)均固定在軸(1)上，靜環(huán)線圈(15)和(8)均固定在外套(4)的內(nèi)壁上。
3.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于軸向壓力的測(cè)量是將傳遞軸向壓力的外套(4)作為筒狀彈性體，在外套(4)的對(duì)稱位置上各貼上由垂直和水平兩組應(yīng)變片組成的一個(gè)應(yīng)變橋(12)。
4.如權(quán)利要求1、2、3所述的傳感器，其特征在于在所說(shuō)的軸(1)上安裝上帶有多條窄縫的測(cè)速園輪(19)，在外套(4)上放置一個(gè)槽形光電開(kāi)關(guān)架(16)，光電開(kāi)關(guān)架(16)是由一個(gè)發(fā)光二級(jí)管(25)和一個(gè)光敏三根管(26)組成。
專利摘要本實(shí)用新型為一種旋轉(zhuǎn)軸三參數(shù)復(fù)合傳感器，屬機(jī)電儀表領(lǐng)域，用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)軸的扭矩(轉(zhuǎn)矩)、轉(zhuǎn)速、軸向壓力等三個(gè)參數(shù)。本實(shí)用新型把存在著既有軸向壓力又有扭矩的復(fù)合力在傳遞過(guò)程中分成兩條通道傳遞，一條為軸向壓力通道，一條為扭矩通道，然后分別進(jìn)行測(cè)量。本實(shí)用新型的貫通軸為帶有傳遞扭矩和傳遞軸向壓力兩條通道的聯(lián)合彈性貫通軸。它由軸(1)、軸(2)和外套(4)組成，軸(1)上貼有應(yīng)變橋(17)測(cè)量扭矩，外套(4)上貼有應(yīng)變橋(12)測(cè)量軸向壓力。在軸(1)上安有測(cè)量轉(zhuǎn)速的裝置。
文檔編號(hào)G01L3/02GK2215115SQ94219730
公開(kāi)日1995年12月13日 申請(qǐng)日期1994年8月30日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月30日
發(fā)明者李國(guó)林 申請(qǐng)人:李國(guó)林