一种扭矩测量装置的结构件与过载保护机构制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种扭矩测量装置的结构件与过载保护机构。其中，结构件包括外圈、内圈以及第一连接部；结构件还包括设置在外圈和内圈之间的第二连接部，第二连接部被配置为：当结构件安装在扭矩测量装置时，第二连接部用于抵抗扭矩测量装置受到的弯矩。外圈和内圈之间设置有过载保护机构，过载保护机构包括凹陷部和凸起部，凸起部的头部容纳在凹陷部，凸起部与凹陷部相对的侧面间有间隙。本发明专利技术解决了现有扭矩测量装置的抗弯矩性能差的问题。当负载过大时，过载保护机构可以有效解决机器人运动过程中过载对应变体的破坏，提高扭矩测量装置的使用寿命，降低成本。

Structure and Overload Protection Mechanism of a Torque Measuring Device

The invention provides a structural member of a torque measuring device and an overload protection mechanism. The structure includes an outer ring, an inner ring and a first connecting part. The structure also includes a second connecting part arranged between the outer ring and the inner ring. The second connecting part is arranged as follows: when the structure is installed in a torque measuring device, the second connecting part is used to resist the bending moment of the torque measuring device. An overload protection mechanism is arranged between the outer ring and the inner ring. The overload protection mechanism includes a depression and a protrusion. The head of the protrusion is accommodated in the depression, and there is a gap between the protrusion and the opposite side of the depression. The invention solves the problem of poor bending moment performance of the existing torque measuring device. When the load is too large, the overload protection mechanism can effectively solve the damage of strain caused by overload in the process of robot movement, improve the service life of the torque measuring device and reduce the cost.

【技术实现步骤摘要】
一种扭矩测量装置的结构件与过载保护机构
本专利技术涉及一种扭矩测量装置，具体涉及一种扭矩测量装置的结构件与过载保护机构，属于机器人传感器

技术介绍
安装在机器人关节处的扭矩传感器用来测量其中一个旋转方向的扭矩，扭矩传感器通常具有一个或一个以上的应变体，通过测量应变体的变形量大小来计算传感器所承受的扭矩。在传感器设计时，通过结构的设计确保应变体的变形量和扭矩成近似的线性关系。应变体的变形量测量可以采用电阻式(应变片)、电容式、电磁式和光学式等方式。扭矩传感器安装在机器人关节的输出处，可以直接测量关节的输出扭矩，相对于采用电机电流计算关节扭矩的方法，可以获得更精确的关节输出扭矩值。安装到机器人关节上的扭矩传感器具有如下要求：(1)除了扭矩测量方向，其他方向的刚度要尽量大，可以提高机器人关节在其他方向的刚度，从而提高机器人的定位精度，同时可以减少机器人运动过程中产生其他方向力对扭矩传感器输出信号的影响；(2)机器人在运动过程中存在撞到周围物体的可能性，在碰撞时也存在软保护失效的可能，为了保护机器人关节中扭矩传感器的应变体，扭矩传感器需要具有过载保护功能。目前市场上现有的扭矩传感器虽然在设计时尽量去提高其他方向的刚度，但都不会得到大幅度的改善。现有的过载保护机构与方法，装配时具有一定的难度。针对目前比较接近的专利，做如下专利分析。美国专利US20170266814A1公开了一种机器人用关节力矩传感器，如图1所示，应变体301是可以拆卸下来，方便应变敏感元件的贴装。除了两个应变体301外，在传感器的内圈和外圈增加了四个梁401，四个梁只是用来连接传感器的内圈和外圈，并没有对这些梁的尺寸做特别设计，以提高传感器在其他方向的刚度。美国专利US008291775B2公开了一种机器人用扭矩传感器，如图2所示，从传感器的内圈到外圈有4个梁，其中两个梁为应变梁，用来贴装应变片。另外两个梁与传感器的外圈做成如图2中局部放大图所示的结构，图中外圈102的凹陷内侧面和凸起部502的端部外侧面之间留有间隙，这部分的设计主要为了减少机器人关节减速器在轴向和径向跳动对传感器扭矩信号的波动的影响。中国专利CN101118194A公开了一种具有抗过载功能的扭矩传感器，如图3所示，传感器除了应变体303外，在传感器的内圈开有盲孔203，在传感器的外圈开有通孔103，盲孔203和通孔103同轴，其中通孔103的孔径大于盲孔203的孔径。通过外圈的通孔103，把销钉503打到内圈的盲孔203里。销钉503和通孔103之间具有一定的间隙，当发生过载时，销钉503和外圈的通孔103相碰，起到保护传感器应变体303的作用。该方式对同轴孔加工精度要求很高，同时由于传感器的柔性，同轴孔的加工更难。另外，在销钉503装配时，销钉503和通孔103在圆周上的间距很难控制均匀，可能导致一个方向间距过大起不到保护应变体303的作用，另外一个方向间距过小提前保护应变体303。通过对以上相近似专利进行分析，可以看出现有技术方案在解决传感器抗弯矩能力和过载保护实现上都存在一定的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：(1)扭矩测量装置的抗弯矩性能；(2)扭矩测量装置的过载保护。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了扭矩测量装置，带有抗弯矩结构与过载保护机构，具体技术方案如下：本专利技术的第一方面，公开了一种扭矩测量装置的结构件，包括外圈、内圈以及连接在外圈和内圈之间的第一连接部，第一连接部与外圈及内圈一体成型；结构件还包括设置在外圈和内圈之间的第二连接部，第二连接部被配置为：当结构件安装在扭矩测量装置时，第二连接部用于抵抗扭矩测量装置受到的弯矩，弯矩是指其力矩方向与扭矩测量装置的转轴不重合的力矩。在一个实施例中，第二连接部包括第二连接部本体，第二连接部本体的第一本体表面低于内圈的第一内圈表面和外圈的第一外圈平面，以保证第二连接部本体不与连接在内圈或外圈的其他零部件接触。在一个实施例中，第二连接部与外圈及内圈一体成型。在一个实施例中，第二连接部为分体式，第二连接部的两端分别固定在外圈与内圈。在一个实施例中，第二连接部是连接在外圈与内圈之间的直形连接件，直形连接件在第一方向延伸的尺寸大于在第二方向延伸的尺寸，第一方向是指与内圈轴向平行或重合的方向，第二方向是指与内圈切向平行或重合的方向。在一个实施例中，直形连接件沿第三方向延伸，第三方向与内圈的径向重合。在一个实施例中，第二连接部是连接在外圈与内圈之间的折形连接件或曲形连接件。在一个实施例中，结构件包括多个第一连接部和多个第二连接部，第二连接部的个数是第一连接部个数的N倍，N为整数且≥1；第一连接部均匀分布在外圈和内圈之间，相邻的两个第一连接部之间的空间分布N个第二连接部。在一个实施例中，第二连接部包括连接外圈与内圈的连接器，连接器的第一端固定在外圈，连接器的第二端能够在内圈的表面移动。在一个实施例中，第二连接部包括连接外圈与内圈的连接器，连接器的第一端固定在内圈，连接器的第二端能够在外圈的表面移动。在一个实施例中，连接器的第二端带有滚动部件，滚动部件的滚动表面与内圈的表面接触。在一个实施例中，滚动部件包括滚轮，滚轮的轴线沿内圈的径向延伸。在一个实施例中，连接器成对布置，每对连接器中的两个连接器分别接触在内圈的两个表面。本专利技术的第二方面，公开了一种扭矩测量装置的过载保护机构，扭矩测量装置包括外圈和内圈，外圈和内圈之间设置有过载保护机构，过载保护机构包括凹陷部和凸起部，凸起部的头部容纳在凹陷部，凸起部与凹陷部相对的侧面间有间隙；凹陷部与外圈一体成型，凸起部与内圈一体成型；或者，凹陷部与内圈一体成型，凸起部与外圈一体成型。在一个实施例中，凸起部容纳在凹陷部内的长度大于凸起部自身总长度的三分之一。在一个实施例中，当过载保护机构被触发起保护作用时，凹陷部的第一侧面与凸起部的第二侧面为面接触。在一个实施例中，第一侧面与第二侧面的虚拟延展面相交于内圈的轴线。本专利技术的第三方面，公开了一种扭矩测量装置，上述抗弯矩结构与过载保护机构可以单独使用，起到各自的作用；也可以同时使用在同一个扭矩测量装置中，同时发挥各自的作用。本专利技术的有益效果是：本专利技术对扭矩测量装置对结构进行了改进。一方面，采用了第一连接部与第二连接部并用的方法，解决了现有电阻应变片轮辐式结构的扭矩传感器的抗弯矩性能差的问题。在使用中既保证了机器人的柔性和关节扭矩的动态监测，也提高了整体的机器人精度。另一方面，在扭矩测量装置的外圈和内圈之间添加过载保护机构，当负载过大时，过载保护机构的两部分啮合贴合，把过载的力矩从应变体转移到贴合面，可以有效解决机器人运动过程中过载对应变体的破坏，提高扭矩测量装置的使用寿命，降低成本。附图说明图1是第一个现有技术中扭矩测量装置结构件的结构示意图；图2是第二个现有技术中扭矩测量装置结构件的结构示意图及局部放大图；图3是第三个现有技术中扭矩测量装置结构件的结构示意图；图4是本专利技术一个较佳实施例中的扭矩测量装置结构件的整体结构示意图；图5是本专利技术一个较佳实施例中连接梁的结构示意图及局部放大图；图6是本专利技术一个较佳实施例中应变体在A视角的剖切结构示意图；图7是本专利技术一个较佳实施例中应变式传感器的局部放大图；图8是本专利技术一个较佳实施例中应变式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扭矩测量装置的结构件，包括外圈、内圈以及连接在所述外圈和所述内圈之间的第一连接部，其特征在于，所述第一连接部与所述外圈及所述内圈一体成型；所述结构件还包括设置在所述外圈和所述内圈之间的第二连接部，所述第二连接部被配置为：当所述结构件安装在所述扭矩测量装置时，所述第二连接部用于抵抗所述扭矩测量装置受到的弯矩，所述弯矩是指其力矩方向与所述扭矩测量装置的转轴不重合的力矩。

【技术特征摘要】
1.一种扭矩测量装置的结构件，包括外圈、内圈以及连接在所述外圈和所述内圈之间的第一连接部，其特征在于，所述第一连接部与所述外圈及所述内圈一体成型；所述结构件还包括设置在所述外圈和所述内圈之间的第二连接部，所述第二连接部被配置为：当所述结构件安装在所述扭矩测量装置时，所述第二连接部用于抵抗所述扭矩测量装置受到的弯矩，所述弯矩是指其力矩方向与所述扭矩测量装置的转轴不重合的力矩。2.根据权利要求1所述的一种扭矩测量装置的结构件，其特征在于，所述第二连接部包括第二连接部本体，所述第二连接部本体的第一本体表面低于所述内圈的第一内圈表面和所述外圈的第一外圈平面，以保证所述第二连接部本体不与连接在所述内圈或所述外圈的其他零部件接触。3.根据权利要求2所述的一种扭矩测量装置的结构件，其特征在于，所述第二连接部与所述外圈及所述内圈一体成型。4.根据权利要求2所述的一种用于扭矩测量装置的结构件，其特征在于，第二连接部为分体式，所述第二连接部的两端分别固定在所述外圈与所述内圈。5.根据权利要求3所述的一种扭矩测量装置的结构件，其特征在于，所述第二连接部是连接在所述外圈与所述内圈之间的直形连接件，所述直形连接件在第一方向延伸的尺寸大于在第二方向延伸的尺寸，所述第一方向是指与内圈轴向平行或重合的方向，所述第二方向是指与内圈切向平行或重合的方向。6.根据权利要求5所述的一种扭矩测量装置的结构件，其特征在于，所述直形连接件沿第三方向延伸，所述第三方向与所述内圈的径向重合。7.根据权利要求3所述的一种扭矩测量装置的结构件，其特征在于，所述第二连接部是连接在所述外圈与所述内圈之间的折形连接件或曲形连接件。8.根据权利要求1所述的一种扭矩测量装置的结构件，其特征在于，所述结构件包括多个所述第一连接部和多个所述第二连接部，所述第二连接部的个数是所述第一连接部个数的N倍，N为整数且≥1；所述第一连接部均匀分布在所述外圈和所述内圈之间，相邻的两个所述第一连接部之间的空间分布N个所述第二连接部。9.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鸿格，莫喜先，
申请(专利权)人：溱者上海智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31