转矩测量制造技术

用于测量由一构件传送的转矩的方法和设备，包括一个ＳＡＷ器件（６６），它这样固定到构件上，以便构件中由于传送转矩而感生的机械应力引起ＳＡＷ器件弯曲。设置用于测量因弯曲而感生的ＳＡＷ器件谐振频率变化的装置。在一个实施例中，在构件（５０）中形成一个孔（５２），并且将ＳＡＷ器件安装在一对设置在孔（５２）中的沿孔的直径方向完全相反的狭槽中。ＳＡＷ器件包括一个基片，电极对安装在该基片上，电极对处于这样的位置，以便ＳＡＷ器件的弯曲造成含有一个电极对的区域的压缩作用，而在包括另一电极对的区域中产生拉伸作用。在一种可供选择的布置中，将构件其表面形成有一带凹槽的部分，并且ＳＡＷ器件安装在一对由凹槽相对的壁所形成的狭槽中。绕其施加转矩的轴线最好是处于或是基本上平行于ＳＡＷ器件的平面。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于测量转矩的方法，尤其但不是唯一地涉及用于测量旋转轴中产生的转矩的方法。另外，本专利技术涉及一种用于传送转矩的构件，该构件包括用于测量由上述构件传送的转矩的装置。表面声波(SAW)器件，众所周知是用来测量诸如温度和应力等参数。这类器件包括一个SAW谐振器，它由淀积在一个压电基片上的显微构造制成。将淀积物进行安排，以便形成至少一对交错式梳状电极。一般，电极用铝制造(不过其它的良导体也可以用)，并具有约100级的厚度。压电基片典型地用陶瓷或石英材料制造。电极用绝缘的盖件保护，该盖件盖住基片的其中一侧边。这样安排以便电极完全密封在基片的盖件之间。在使用时，将一电脉冲信号加到电极对的其中一个电极上，使相关的SAW谐振器起一个变换器作用。电输入信号转变成声波，该声波经由基片传送到电极对的另一个电极。在声波到达上述另一个电极时，变换过程颠倒并产生一个电输出信号。这个电输出信号具有一个特征谐振频率，该频率取决于许多因素，其中包括显微构造淀积物的几何形状(比如，交错式电极之间的间距)。因为电极对内部交错式电极的间距随基片变形而改变(比如，由于温度变动或施加机械力)，所以SAW谐振器状态的变化可以通过检测谐振频率确定。这样，可以测量影响SAW谐振器状态的诸如温度和应力等参数。例如，如果SAW谐振器的温度降低，则压电基片的尺寸减小，并且交错式电极移动变得更靠近。结果，SAW谐振器的谐振频率增加。这种增加可以测量和校正，以便提供温度变化的指示。已知的通过使用一个或多个SAW谐振器测量轴或其它转矩传送件中转矩的方法，已在EP 0 518 900 B1中说明。在这个现有技术中公开的优选安排，在附图的附图说明图1和2中示意示出。轴10装备有两个SAW谐振器12，14，用于检测压缩应力的拉伸应力。每个SAW谐振器12，14都包括一对电极13，15。两个SAW谐振器12，14安装在轴10上，同时使它们的中心线16，18定位于相互成直角并与轴的纵向轴线20成45°。谐振器基片每个都用粘结剂牢牢地固定到轴10的表面上。这样，由于转矩的传送而在轴10中产生的应力造成在每个SAW谐振器12，14中都感生应力。在箭头22所示的顺时针方向上加到轴10上的转矩，在第一SAW谐振器12中感生压缩应力，而在第二SAW谐振器14中感生拉伸应力。如果转矩方向相反，则第一SAW谐振器12处于拉伸状态，而第二SAW谐振器14处于压缩状态。第一和第二SAW谐振器12，14分别与第一和第二放大器24，26耦合(见图2)，它们分别将输入信号频率F1和F2提供到混频器28上。混频器28产生一个输出频率F，该频率F具有F1+F2和F1-F2分量。由轴10传送的转矩，通过参照由SAW谐振器12，14所产生的输入信号频率F1，F2的变化进行测量。这种频率上的变化是由于谐振器固定于其上的轴表面变形结果，谐振器基片的形状发生变化引起的。由于温度而引起的基片几何形状的变化，例如，同等地加到二个SAW谐振器12，14上。这样，混频器输出频率F的F1-F2分量提供只是由轴10传送的转矩的指示。因此，与温度无关，当由轴10传送的转矩例如为零时，F1-F2分量将也是零(或接近零)。混频器输出信号频率F的F1+F2分量提供每个SAW谐振器基片固定于其上的材料温度指示。这样，可以对变形特性随周围温度的变化进行补偿。在JP 59060332A中公开了另一种现有技术装置。在这个另一种装置中，第一和第二SAW谐振器是用粘结剂安装在一挠性梁上，该挠性梁在两个环之间延伸，这两个环在转矩传送轴上的纵向方向上间隔开。SAW谐振器在挠性梁上的纵向方向上间隔开，以便检测压缩应力和拉伸应力，并因而可允许温度改变。在使用时，由轴传送的转矩产生两个环的圆周偏移，该圆周偏移又造成挠性梁变形。在SAW谐振器中所感生的最终应力，产生谐振频率的改变。这样就能测定由轴所传送的转矩。尽管上述现有技术中公开的装置在测量转矩时是有效的，不过仍有许多问题与其有关。首先，在现有技术安排中希望设置两个分开的SAW谐振器(具有分立的基片)，以便补偿温度改变。这些分开的谐振器必须每个都在彼此相对并相对于它们安装于其上的构件的所要求方向上单独固定。这可能很耗时间，并且往往会不希望有地增加制造成本。此外，对两个分开的谐振器用于温度补偿的依赖会产生可靠性问题。在现有技术装置中，如果基片破裂，则往往会由损坏的SAW谐振器发出错误的信号。典型的是，损坏的SAW谐振器将不会发出任何信号。如果发生这种情况，则F1-F2分量将产生不正确的转矩测量。SAW谐振器的失效在不正确的测量中可能不明显，并且操作人员和相关系统一般将不知道测量错误。与现有技术装置有关的另一个问题是由于必需用粘结剂，以便将SAW谐振器保持在所要求的方向上及在谐振器基片和谐振器安装于其上的表面之间可靠地传送应力。在现有技术中，SAW谐振器如此安装，以便在沿着它们中心线的平面中拉伸或收缩。拉伸和收缩力经由粘结剂加到谐振器上。如果粘结剂的剪切性能差，则在测定转矩时现有技术安排将受到不利影响。这尤其是将转矩长时间地加到轴上的情况。在这些情况下，粘结剂往往会失效，并且谐振器或是变得与轴分离，或是放松回到未变形的状态。另外，使用粘结剂可能不希望地限制了能在其中可靠地测量转矩的温度范围。本专利技术的一个目的是提供一种方便，可靠和费用较少的测量转矩的方法。本专利技术的另一个目的是提供一种用于传送转矩的构件，该构件包括用方便，可靠和费用较少的方式测量上述转矩的装置。本专利技术的第一方面提供一种测量由一构件传送的转矩的方法，该方法包括以下步骤，亦即使邻近上述构件的SAW谐振器保持在这种方向上，以便在使用上述构件期间，由于所传送的转矩而在上述构件中产生的机械应力使SAW谐振器中感生机械应力，上述在SAW谐振器中感生的应力至少基本上由SAW谐振器的弯曲产生。因此，按照本专利技术所述的方法，提供用于如此保持邻近转矩传送件的SAW谐振器，以便在转矩传送时，SAW谐振器中感生的应力至少基本上由SAW谐振器经受弯曲作用产生。这与现有技术的装置相反，在现有技术装置中，SAW谐振器经受由于在它们基片的平面内伸展或收缩所产生的应力。因为本专利技术的方法提供用于在转矩传送期间SAW谐振器的弯曲，所以谐振器的某些基片部分将经受压缩应力，而另一些基片部分将经受拉伸应力。这是弯曲梁的众所周知的特点。因此，第一电极对可以安装在SAW谐振器弯曲期间经受压缩应力的第一基片部分上，而第二电极对可以安装在弯曲期间经受拉伸应力的第二基片部分上。例如，第一和第二电极对可以设置在谐振器基片相对的两侧边上。这样，可以用仅有一个不连续基片的单个SAW谐振器来提供带温度补偿的转矩测量。如果基片受损坏(比如，破裂)，则每个电极对将往往受到影响。SAW谐振器的方向最好是这样的，即谐振器的电极安装于其中的平面与上述邻近谐振器的构件表面中一部分成一个角度。理想的是，上述角度是90°。对SAW谐振器的方向，最好是这样，即绕其施加上述转矩的上述构件纵向轴线，位于或基本上平行于谐振器的电极安装于其中的平面。此外，对保持SAW谐振器邻近上述构件的步骤，最好是包括提供上述构件具有与上述构件成整体的装置，用于将SAW谐振器安放在上述方向上的步骤。提供用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量由构件传送的转矩的方法，该方法包括以下步骤：沿这样的方向将ＳＡＷ器件连接到上述构件上，使在上述构件使用期间，由于其所传送的转矩而在上述构件中产生的机械应力导致ＳＡＷ器件弯曲；和测量由ＳＡＷ器件弯曲所引起的其谐振频率的变化来指示由该构件所传送的转矩。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A朗斯代尔，B朗斯代尔，
申请(专利权)人：传感技术有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]