阅读说明：本技术 一种轴式扭矩传感器 (A kind of shaft type torque sensor ) 是由 王荣 伍雪莉 王康锦 顾健 张涛 孙卫 于 2019-09-16 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种应用于传感器技术领域的轴式扭矩传感器,所述的轴式扭矩传感器的扭矩传递轴(5)安装在左轴承(3)和右轴承(4)上,扭矩传递轴(5)位于左轴承(3)轴颈位置粘贴应变片,信号接收PCB板(6)安装在左壳体(1)内,信号发射PCB板(7)安装在扭矩传递轴(5)上,无线感应主PCB板(8)安装在扭矩传递轴(5)上,无线感应次PCB板(9)安装在右壳体(2)内,电源PCB板(10)安装在右壳体(2)内,本发明的轴式扭矩传感器,能够提高扭矩综合测量精度,同时改进结构设计,将轴承分布于扭矩传递轴应力集中区同一侧,减少扭矩传递损失,提高使用性能。(The present invention provides a kind of shaft type torque sensor applied to sensor technical field, the torque transfer shaft (5) of the shaft type torque sensor is mounted on left bearing (3) and right bearing (4), torque transfer shaft (5) is located at left bearing (3) axle journal position and pastes foil gauge, signal receives pcb board (6) and is mounted in left shell (1), signal transmitting pcb board (7) is mounted on torque transfer shaft (5), wireless induction main PCB plate (8) is mounted on torque transfer shaft (5), wireless induction time pcb board (9) is mounted in right shell body (2), power supply pcb board (10) is mounted in right shell body (2), shaft type torque sensor of the invention, it can be improved torque-combining measurement accuracy, structure design is improved simultaneously, it is same that bearing is distributed in torque transfer shaft stress concentration region Side reduces torque transmitting loss, improves service performance.)

一种轴式扭矩传感器

技术领域

本发明属于传感器技术领域，更具体地说，是涉及一种轴式扭矩传感器。

背景技术

现有轴式传感器包含转子和定子两部分，原理是基于电阻应变技术及惠斯通电桥技术，将扭矩转换为应变，应变转换为电阻值的变化，通过惠斯通电桥桥路间输出电压信号，从扭矩到应变，应变到电阻值变化，电阻变化到电压输出，四个物理量之间的变化皆为线性关系。惠斯通电桥输出电压再经过放大和压频转换，通过无线信号传递或滑环输出。现有扭矩传感器扭矩覆盖范围0.5Nm至1000Nm，测量综合精度0.5％左右，最高工作转速至16000转/分，结构中采用双边轴承支撑，容易导致传递扭矩损失，无法满足需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种结构简单，在确保可靠实现扭矩测量的同时，提高扭矩综合测量精度，将测量精度从0.5％左右提高至0.1％，同时改进结构设计，将轴承分布于扭矩传递轴应力集中区同一侧，减少扭矩传递损失，便于安装拆卸，节省成本，使最高转速可达20000转/分，提高使用性能的轴式扭矩传感器。

要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：

本发明为一种轴式扭矩传感器，所述的轴式扭矩传感器包括左壳体、右壳体，左壳体和右壳体固定连接，左壳体内靠近右壳体一侧设置左轴承，右壳体内设置右轴承，扭矩传递轴安装在左轴承和右轴承上,扭矩传递轴一端延伸到左壳体外部，扭矩传递轴另一端延伸到右壳体外部，扭矩传递轴位于左轴承轴颈位置粘贴应变片，信号接收PCB板安装在左壳体内，信号发射PCB板安装在扭矩传递轴上，无线感应主PCB板安装在扭矩传递轴上，无线感应次PCB板安装在右壳体内，电源PCB板安装在右壳体内，主板PCB板一端与左壳体连接，主板PCB板另一端与右壳体连接，信号输出端口延伸出左壳体侧面。

所述的左壳体上设置左通孔，右壳体上设置右通孔，扭矩传递轴一端穿过左通孔延伸到左壳体外部，扭矩传递轴另一端穿过右通孔延伸到右壳体外部。

所述的轴式扭矩传感器的应变片与信号发射PCB板连接，信号发射PCB板设置为能够通过红外传输将信号发送给信号接收PCB板的结构，无线感应主PCB板和无线感应次PCB板通过电磁感应传输信号，电源PCB板通过电源线与主板PCB板连接，所述的信号输出端口与主板PCB板连接，主板PCB板上集成有主控芯片。

所述的轴式扭矩传感器的左壳体上设置左排水水道，左排水水道包括左排水水槽，左排水水槽设置在位于左壳体内壁，左排水水槽为圆形结构，左预留孔设置为倾斜布置的结构，左预留孔为位移传感器安装孔。

所述的轴式扭矩传感器的右壳体上设置右排水水道，右排水水道包括右排水水槽和右排水孔，右排水水槽设置在位于右壳体内壁，右排水水槽为圆形结构，右排水孔设置为水平布置的结构，右排水孔与右排水水槽连通。

所述的轴式扭矩传感器的左壳体与右壳体通过螺栓连接，信号接收PCB板通过螺栓安装在左壳体上，信号发射PCB板7通过螺栓安装在扭矩传递轴上，无线感应主PCB板通过螺栓安装在扭矩传递轴上，无线感应次PCB板通过螺栓安装在右壳体上，电源PCB板通过胶水粘连在右壳体上。

所述的信号发射PCB板内还设置温度传感器。

所述的轴式扭矩传感器的扭矩传递轴的应力集中区位于靠近左壳体一侧位置，左轴承和右轴承均位于应力集中区右侧位置，所述的扭矩传递轴上的应变片粘贴在应力集中区。

所述的轴式扭矩传感器还包括底座安装板，左壳体和右壳体分别通过螺栓与底座安装板连接，底座安装板上设置连接螺孔，连接螺栓穿过连接螺孔与传感器基座连接。

所述的左壳体侧面设置LED显示灯，LED显示灯与主板PCB板连接。

采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：

本发明所述的轴式扭矩传感器，扭矩传递轴通过左轴承和右轴承活动安装在左壳体和右壳体形成的传感器壳体内，而左轴承和右轴承的布置位置，既实现对扭矩传递轴的支撑和限位，又能够使得扭矩传递轴的应力集中区位于左轴承和右轴承同一侧(左轴承和右轴承位于应力集中区左侧，左轴承和右轴承在水平位置的位置，均设置为位于靠近右壳体一侧位置)，在扭矩传递轴的应力集中区处粘贴有应变片，用于将扭矩传递轴接收到的外部传动部件的力的轴应变转换为电信号，这样，能够有效便于信号传输，同时减少了扭矩传递过程中的损失，而信号通过信号输出端口输出传递。扭矩传递轴两端为光轴，可以通过联轴器连接待测部件。本发明的结构，通过信号接收PCB板、信号发射PCB板、无线感应主PCB板、无线感应次PCB板、电源PCB板、主板PCB板的布置和连接，能够有效提高了扭矩测量综合精度，精度可以达到0.1％，全面超越了现有技术中的产品，而通过改进轴承布置方式，减少了扭矩传递过程中的损失，输出信号种类全包含频率和模拟量，提高产品竞争力。该发明与同类产品相比，提高了产品的扭转刚度和最高转速，提高了产品的使用性能。本发明所述的轴式扭矩传感器，结构简单，制造成本低，在确保可靠实现扭矩测量的同时，能够提高扭矩综合测量精度，将测量精度从0.5％左右提高至0.1％，同时改进结构设计，将轴承分布于扭矩传递轴应力集中区同一侧，减少扭矩传递损失，便于安装拆卸，节省成本，使最高转速可达20000转/分，有效提高使用性能。

附图说明

下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：

图1为本发明所述的轴式扭矩传感器的结构示意图；

图2为本发明所述的轴式扭矩传感器的内部结构示意图；

附图中标记分别为：1、左壳体；2、右壳体；3、左轴承；4、右轴承；5、扭矩传递轴；6、信号接收PCB板；7、信号发射PCB板；8、无线感应主PCB板；9、无线感应次PCB板；10、电源PCB板；11、主板PCB板；12、信号输出端口；13、左通孔；14、右通孔；15、左排水水道；16、左排水水槽；17、预留孔；18、壳体下部空腔；19、底座安装板；20、连接螺孔；21、LED显示灯。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：

如附图1、附图2所示，本发明为一种轴式扭矩传感器，所述的轴式扭矩传感器包括左壳体1、右壳体2，左壳体1和右壳体2固定连接，左壳体1内靠近右壳体2一侧设置左轴承3，右壳体2内设置右轴承4，扭矩传递轴5安装在左轴承3和右轴承4上,扭矩传递轴5一端延伸到左壳体1外部，扭矩传递轴5另一端延伸到右壳体2外部，扭矩传递轴5位于左轴承3轴颈位置粘贴应变片，信号接收PCB板6安装在左壳体1内，信号发射PCB板7安装在扭矩传递轴5上，无线感应主PCB板8安装在扭矩传递轴5上，无线感应次PCB板9安装在右壳体2内，电源PCB板10安装在右壳体2内，主板PCB板11一端与左壳体1连接，主板PCB板11另一端与右壳体2连接，信号输出端口12延伸出左壳体1侧面。上述结构，扭矩传递轴5通过左轴承3和右轴承4活动安装在左壳体和右壳体形成的传感器壳体内，而左轴承和右轴承的布置位置，既实现对扭矩传递轴5的支撑和限位，又能够使得扭矩传递轴的应力集中区位于左轴承和右轴承同一侧，这样，在扭矩传递轴的应力集中区处粘贴有应变片，用于将扭矩传递轴接收到的外部传动部件的力的轴应变转换为电信号，便于信号传输，同时减少了扭矩传递过程中的损失，而信号通过信号输出端口12输出传递。扭矩传递轴两端为光轴，通过联轴器连接待测部件。本发明的结构，通过信号接收PCB板6、信号发射PCB板7、无线感应主PCB板8、无线感应次PCB板9、电源PCB板10、主板PCB板11的布置和连接，能够有效提高扭矩测量综合精度(包含非线性度，温漂，零漂，重复性)，精度可以达到0.1％，全面超越了现有技术中的产品，而通过改进轴承布置方式，减少了扭矩传递过程中的损失，输出信号种类全包含频率和模拟量，提高产品竞争力。该发明与同类产品相比，提高了产品的扭转刚度和最高转速，提高了产品的使用性能。本发明所述的轴式扭矩传感器，结构简单，在确保可靠实现扭矩测量的同时，能够提高扭矩综合测量精度，将测量精度从0.5％左右提高至0.1％，同时改进结构设计，将轴承分布于扭矩传递轴应力集中区同一侧，减少扭矩传递损失，便于安装拆卸，节省成本，使最高转速可达20000转/分，提高传感器使用性能。

所述的左壳体1上设置左通孔13，右壳体2上设置右通孔14，扭矩传递轴5一端穿过左通孔13延伸到左壳体1外部，扭矩传递轴5另一端穿过右通孔14延伸到右壳体2外部。上述结构，扭矩传递轴5通过左轴承和右轴承实现支撑和限位，并且能够灵活转动，而左通孔和右通孔用于扭矩传递轴延伸到外部，与外部部件连接。

所述的轴式扭矩传感器的应变片与信号发射PCB板7连接，信号发射PCB板7设置为能够通过红外传输将信号发送给信号接收PCB板6的结构，无线感应主PCB板8和无线感应次PCB板9通过电磁感应传输信号，电源PCB板10通过电源线与主板PCB板11连接，信号输出端口12与主板PCB板11连接，主板PCB板11上集成有主控芯片。上述结构，信号接收PCB板6、信号发射PCB板7、无线感应主PCB板8、无线感应次PCB板9、电源PCB板10、主板PCB板11军为现有技术中的成熟产品，没有技术改进，本发明是对其的组合和应用。

所述的轴式扭矩传感器的左壳体1上设置左排水水道15，左排水水道15包括左排水水槽16，左排水水槽16设置在位于左壳体1内壁，左排水水槽16为圆形结构，左预留孔17设置为倾斜布置的结构，左预留孔17为位移传感器安装孔。上述结构，当有水从左通孔进入传感器壳体的左壳体时，水会进入左排水水道15的左排水水槽16及时排出，保护传感器壳体内部的各种电路板不受损坏，有效保护使用安全，增加产品使用寿命。

所述的轴式扭矩传感器的右壳体2上设置右排水水道，右排水水道包括右排水水槽和右排水孔，右排水水槽设置在位于右壳体2内壁，右排水水槽为圆形结构，右排水孔设置为水平布置的结构，右排水孔与右排水水槽连通。上述结构，当有水从右通孔进入右壳体时，水会进入右排水水槽，再从右排水孔排出，保护传感器壳体内部各种电路板不受损坏，保护使用安全，增加产品使用寿命。

所述的轴式扭矩传感器的左壳体1与右壳体2通过螺栓连接，信号接收PCB板6通过螺栓安装在左壳体1上，信号发射PCB板7通过螺栓安装在扭矩传递轴5上，无线感应主PCB板8通过螺栓安装在扭矩传递轴5上，无线感应次PCB板9通过螺栓安装在右壳体2上，电源PCB板10通过胶水粘连在右壳体2上。

所述的信号发射PCB板7内还设置温度传感器。

所述的轴式扭矩传感器的扭矩传递轴5的应力集中区位于靠近左壳体1一侧位置，左轴承3和右轴承4均位于应力集中区右侧位置，所述的扭矩传递轴5上的应变片粘贴在应力集中区。上述结构，左轴承和右轴承的布置位置，既实现对扭矩传递轴5的支撑和限位，又能够使得扭矩传递轴的应力集中区位于左轴承和右轴承同一侧(即左轴承和右轴承均位于靠近右壳体一侧位置，左轴承和右轴承位于应力集中区右侧，左轴承和右轴承位于应力集中区同一侧位置)。与此同时，在扭矩传递轴的应力集中区处粘贴有应变片，用于将扭矩传递轴接收到的外部传动部件的力的轴应变转换为电信号，便于信号传输，左轴承和右轴承的位置设置，能够减少扭矩传递过程中的损失，提高性能。

所述的轴式扭矩传感器还包括底座安装板19，左壳体1和右壳体2分别通过螺栓与底座安装板19连接，底座安装板19上设置连接螺孔20，连接螺栓穿过连接螺孔20与传感器基座连接。底座安装板19的设置，一方面用于固定连接传感器壳体，另一方面便于与基座连接，从而实现整个扭矩传感器的固定和定位，使用方便可靠。

所述的左壳体1侧面设置LED显示灯21，LED显示灯21与主板PCB板连接。上述结构，LED显示灯21显示工作状态是否正常，方便客户使用本发明扭矩传感器时能够及时判断工作状态，使用便利。

本发明所述的轴式扭矩传感器，扭矩传递轴通过左轴承和右轴承活动安装在左壳体和右壳体形成的传感器壳体内，而左轴承和右轴承的布置位置，既实现对扭矩传递轴的支撑和限位，又能够使得扭矩传递轴的应力集中区位于左轴承和右轴承同一侧(左轴承和右轴承位于应力集中区左侧，左轴承和右轴承在水平位置的位置，均设置为位于靠近右壳体一侧位置)，在扭矩传递轴的应力集中区处粘贴有应变片，用于将扭矩传递轴接收到的外部传动部件的力的轴应变转换为电信号，这样，能够有效便于信号传输，同时减少了扭矩传递过程中的损失，而信号通过信号输出端口输出传递。扭矩传递轴两端为光轴，可以通过联轴器连接待测部件。本发明的结构，通过信号接收PCB板、信号发射PCB板、无线感应主PCB板、无线感应次PCB板、电源PCB板、主板PCB板的布置和连接，能够有效提高了扭矩测量综合精度，精度可以达到0.1％，全面超越了现有技术中的产品，而通过改进轴承布置方式，减少了扭矩传递过程中的损失，输出信号种类全包含频率和模拟量，提高产品竞争力。该发明与同类产品相比，提高了产品的扭转刚度和最高转速，提高了产品的使用性能。本发明所述的轴式扭矩传感器，结构简单，制造成本低，在确保可靠实现扭矩测量的同时，能够提高扭矩综合测量精度，将测量精度从0.5％左右提高至0.1％，同时改进结构设计，将轴承分布于扭矩传递轴应力集中区同一侧，减少扭矩传递损失，便于安装拆卸，节省成本，使最高转速可达20000转/分，有效提高使用性能。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。