一种扭矩传感器
阅读：99发布：2021-10-29
专利汇可以提供一种扭矩传感器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 扭矩 传感器 ，涉及扭 力 传感系统技术领域。扭矩传感器主要包括有测力梁和连接于测力梁的 外圈 ，外圈与外圈连接夹具相连接的侧面在与测力梁连接所对应的 位置 处设置有凹槽。本发明中，外圈与外圈连接夹具相连接的侧面在与测力梁连接所对应的位置处设置有凹槽，通过设置凹槽，能够有效消除测力梁附近处的外圈因外圈和外圈连接夹具连接及互相作用所产生的 摩擦力 ，有效提高测量 精度 。本发明通过设置凹槽，能够在保持扭矩传感器尺寸尽量小、厚度尽量薄的情况下，仍能保持较高的弯曲 刚度 ，并能够有效提高测量灵敏度和测量精度。，下面是一种扭矩传感器专利的具体信息内容。
一种扭矩传感器
技术领域
背景技术
[0002] 随着工业的进步，扭矩传感器的应用场合越来越多。多数扭矩传感器又厚又重，尺寸较大，不便于在空间要求高的场合安装使用。因此，在尺寸受限的场合，不得不把扭矩传感器的尺寸减小。这样，对扭矩传感器和外部连接部件的连接方式就提出了更高的要求。
[0003] 在机器人行业，在机器人关节内部加入扭矩传感器，通过扭矩反馈控制实现机器人力控是一种较好的方法。机器人关节尺寸空间有限，因此需要一种尺寸小、扭转刚度合适、弯曲刚度大、扭矩测量精准、除扭转方向外的其他方向受力能力好且对扭矩测量影响小的扭矩传感器。
[0004] 扭矩传感器主要包括有内圈、外圈、测力梁和应变片，内圈和外圈之间通过测力梁相连接，应变片位于测力梁上。实际应用中，内圈连接夹具和内圈连接，外圈连接夹具和外圈连接，扭矩传感器测量内圈和外圈的相对扭矩。扭矩T=F2*L2=F1*L1，其中F1部分来自于扭矩传感器的外圈的表面和外圈连接夹具之间的摩擦力，F2部分来自于扭矩传感器的内圈的表面和内圈连接夹具之间的摩擦力，L1指F1的力臂，L2指F2的力臂，“*”指乘积。
[0005] 由于扭矩传感器尺寸小，应变片的贴放位置离外圈很近。现有的扭矩传感器的外圈的与外圈连接夹具相连的面为平整的样式，则外圈与外圈连接夹具相连时在对应设置有测力梁的位置处必定存在摩擦力。由于边界效应的影响，这些摩擦力所引起应力在应变片贴放位置的应力场分布就会不均匀，最终造成测量不准确。
发明内容
[0006] 针对以上不足，本发明提供一种扭矩传感器。
[0007] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种扭矩传感器，包括有测力梁和连接于所述测力梁的外圈，所述外圈与外圈连接夹具相连接的侧面在与所述测力梁连接所对应的位置处设置有凹槽。
[0008] 进一步地，所述凹槽的宽度大于或等于所述测力梁的宽度。
[0010] 进一步地，所述内槽为圆环状。
[0011] 与现有技术相比，本发明的有益效果是，本发明中，外圈与外圈连接夹具相连接的侧面在与测力梁连接所对应的位置处设置有凹槽，通过设置凹槽，能够有效消除测力梁附近处的外圈因外圈和外圈连接夹具连接及互相作用所产生的摩擦力，有效提高测量精度。本发明通过设置凹槽，能够在保持扭矩传感器尺寸尽量小、厚度尽量薄的情况下，仍能保持较高的弯曲刚度，并能够有效提高测量灵敏度和测量精度。
附图说明
附图说明
[0012] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，以下将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0013] 图1为本发明优选的实施例的结构示意图；图2为现有技术中扭矩传感器的结构示意图（局部）。
具体实施方式
[0014] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0015] 请参照图1，本发明优选的实施提供一种扭矩传感器，主要包括有内圈1、外圈2、连接内圈1和外圈2的测力梁3以及设置于测力梁3上的应变片4，其中，优选的，内圈1和外圈2的主体呈圆环状，测力梁3为三个，在周向上均匀地分布于内圈1和外圈2之间。外圈2与外圈连接夹具相连接的侧面在与测力梁3连接所对应的位置处设置有凹槽5。本优选的实施例中，测力梁3为三个，因此，设置有三个凹槽5，三个凹槽5分别设置于外圈2与三个测力梁3连接所对应的位置处。
[0016] 值得注意的是，常规使用中，扭矩传感器中的外圈一般只有一个侧面与外圈连接夹具相连接固定，因此，本优选的实施例中，对应于三个测力梁3设置了三个凹槽5，但是并不排除扭矩传感器中的外圈的两个侧面均与外圈连接夹具相连接固定的情形，当存在这种情形时，外圈2的两个侧面上在对应测力梁3的位置处均设置凹槽5以消除或减小摩擦力的影响。
[0017] 实际应用中，外部器件外圈连接夹具主要与外圈的一个侧面相连接固定，在使用中，外圈连接夹具与外圈的连接处存在摩擦力，由于边界效应的影响，这些摩擦力所引起应力在应变片贴放位置的应力场分布就会不均匀，最终造成测量不准确。传统的扭矩传感器，如图2所示，外圈与外圈连接夹具相连接的侧面在与测力梁连接所对应的位置处是不设置有凹槽的，因此，此处在扭矩传感器工作时会存在摩擦力，并使得扭矩传感器测量不准确。本发明中，通过外圈2与外圈连接夹具相连接的侧面在与测力梁3连接所对应的位置处设置有凹槽5的设计，能够有效消除测力梁5附近处的外圈因外圈2和外圈连接夹具连接及互相作用所产生的摩擦力，有效提高测量精度。本发明通过设置凹槽5，能够在保持扭矩传感器尺寸尽量小、厚度尽量薄的情况下，仍能保持较高的弯曲刚度，并能够有效提高测量灵敏度和测量精度。
[0018] 进一步地，为了更好地消除测力梁3附近处的外圈的摩擦力，凹槽5的宽度优选大于或等于测力梁3的宽度，本优选的实施例中，凹槽5的宽度大于测力梁3的宽度。为了消除或减小摩擦力，凹槽5的设置主要是通过避免测力梁3附近的侧面与外圈连接夹具相接触，因此，凹槽5的深度以使得测力梁3附近的侧面与外圈连接夹具不相接触为宜，可优选选择1mm的深度。合理的深度设置一方面能够保证本发明的技术方案的有效实施，以提高测量精度和灵敏度，另一方面也能够保证扭矩传感器的弯曲刚度。
[0019] 在优选的实施例中，内圈1上设置有内槽6，，内槽6内放置有信号放大器7，内槽6为圆环状，与内圈1同轴设置内槽6用以放置信号放大器7且方便使用，信号放大器7能够提高传感器的抗干扰能力。内槽6设置于内圈1上，呈圆环状，一方面能够便于加工，便于应变片4与信号放大器7的集成、连接；另一方面也能够使得受力均匀，保证刚度。
[0020] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
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