扭矩传感器力臂结构及扭矩传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种扭矩传感器力臂结构及扭矩传感器。扭矩传感器力臂结构包括外圈、连接件及至少两个力臂。外圈具有第一连接位。连接件位于外圈内，并与外圈同轴设置。连接件上具有第二连接位。每个力臂的两端分别与外圈的内壁及连接件固定连接。每个力臂上设置有用于检测对应力臂上的应变信息的应变栅。载荷输入点在第一连接位处或第二连接位处。载荷输入点在第一连接位处时，载荷由第一连接位向力臂设置有应变栅的部位传导的传导路径呈非直线形。载荷输入点在第二连接位处时，载荷由第二连接位向力臂设置有应变栅的部位传导的传导路径呈非直线形。扭矩传感器力臂结构的设置，使得扭矩传感器在具有较小体积的同时，还兼顾较高的测量灵敏度。较高的测量灵敏度。较高的测量灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
扭矩传感器力臂结构及扭矩传感器


[0001]本技术涉及扭矩传感器
，特别是涉及一种扭矩传感器力臂结构及扭矩传感器。

技术介绍

[0002]扭矩传感器作为一种扭矩检测器件，可应用在机器人关节、医疗设备、军用设备等对力或扭力要求紧密测量的应用场合。传统的扭矩传感器大多都是通过设置在力臂上的应变栅来检测力臂的应变信息，再通过应变信息获取扭矩值。但是，传统的扭矩传感器的力臂结构受布置空间的制约，对检测灵敏度的影响较大。故而，对于一些对敏感要求高的应用场合，传统的扭矩传感器则很难满足测量要求。

技术实现思路

[0003]基于此，有必要针对传统扭矩传感器的测量灵敏度较低的问题，提供一种可提高扭矩传感器测量灵敏度的扭矩传感器力臂结构及扭矩传感器。
[0004]本技术一较佳实施例中的扭矩传感器力臂结构，包括呈环形的外圈、关于自身几何中心呈中心对称设置的连接件及至少两个力臂；
[0005]所述外圈具有第一连接位；
[0006]所述连接件位于所述外圈内，并与所述外圈同轴设置；所述连接件上具有第二连接位；
[0007]每个所述力臂的两端分别与所述外圈的内壁及所述连接件固定连接；所述至少两个所述力臂的数量为偶数；至少两个所述力臂相对于所述外圈的中心呈中心对称设置；
[0008]每个所述力臂上设置有应变栅；所述应变栅用于检测对应所述力臂上的应变信息；
[0009]所述扭矩传感器力臂结构的载荷输入点在所述第一连接位处或所述第二连接位处；
[0010]所述载荷输入点在所述第一连接位处时，载荷由所述第一连接位向所述力臂设置有所述应变栅的部位传导的传导路径呈非直线形；
[0011]所述载荷输入点在所述第二连接位处时，载荷由所述第二连接位向所述力臂设置有所述应变栅的部位传导的传导路径呈非直线形。
[0012]在其中一些实施例中，所述力臂的长度大于其宽度；所述力臂的厚度分别小于所述外圈的厚度及所述连接件的厚度。
[0013]在其中一些实施例中，所述连接件包括连接部及两个作用部；所述连接部连接于两个所述作用部之间，使得所述连接件呈长条形的板状结构；所述第二连接位位于所述作用部远离所述连接部的一端；所述力臂的一端与所述连接部的侧壁固定连接。
[0014]在其中一些实施例中，所述连接部的相对两个侧面均为向外凸出的弧形面；每个所述力臂背离所述外圈内壁的一端与对应的所述弧形面连接。
[0015]在其中一些实施例中，每个所述力臂包括第一臂板及与所述第一臂板的一端连接的第二臂板；所述第一臂板的延伸方向与所述第二臂板的延伸方向交叉设置；所述应变栅设置于所述第一臂板或所述第二臂板的表面上；
[0016]所述第一臂板及所述第二臂板的其中一者与所述外圈的内壁固定连接，另一者与所述连接件固定连接。
[0017]在其中一些实施例中，所述第一臂板的宽度大于所述第二臂板的宽度；所述应变栅设置于所述第二臂板的表面上。
[0018]在其中一些实施例中，所述第二臂板为两个，且两个所述第二臂板平行且间隔设置；每个所述第二臂板上均设置有所述应变栅；和/或
[0019]所述第一臂板在与所述外圈中轴线垂直的平面内沿非直线方向延伸。
[0020]在其中一些实施例中，每个所述第二臂板包括横板及两个竖板，两个所述竖板分别与所述横板的两端连接；每个所述竖板的延伸方向与所述横板的延伸方向交叉设置；所述第一臂板与所述横板背离所述竖板的一侧固定连接；所述横板的宽度分别小于所述竖板的宽度及所述第一臂板的宽度；所述应变栅设置于所述横板的表面。
[0021]在其中一些实施例中，所述第一臂板位于所述横板的中部位置；所述横板位于所述第一臂板两侧的部位均设置有所述应变栅。
[0022]在其中一些实施例中，所述力臂为长条形的板状结构；所述第一连接位与所述力臂及所述外圈的连接处错位设置；所述第二连接位与所述力臂及所述连接件的连接处错位设置。
[0023]在其中一些实施例中，所述力臂的宽度沿所述连接件指向所述外圈的方向逐渐减小；所述应变栅设置于所述力臂靠近所述外圈的一端表面。
[0024]在其中一些实施例中，还包括与所述外圈的内壁连接的过渡板；所述过渡板的宽度沿所述外圈的内壁指向所述连接件的方向逐渐减小；所述力臂的一端与所述过渡板的倾斜面连接。
[0025]在其中一些实施例中，所述过渡板为呈长条形的曲线板；所述过渡板的两端均与所述外圈的内壁固定连接；所述过渡板沿梯形的轮廓曲线方向延伸。
[0026]在其中一些实施例中，所述力臂的横截面形状为矩形、T形、H形或者U形；或
[0027]所述力臂的材质为沉淀性马氏体不锈钢；或
[0028]所述应变栅为通过溅射薄膜技术形成于所述力臂表面上的薄膜应变栅。
[0029]本技术另一较佳实施例中的矩传感器力臂结构，包括第一连接板及与所述第一连接板层叠设置的第二连接板；所述第一连接板具有第一连接位；
[0030]所述第二连接板包括固定板、四个力臂及两个相对且间隔设置的作用板；所述力臂、作用板及所述固定板位于同一平面内；
[0031]所述固定板位于两个所述作用板之间；每个所述作用板通过两个所述力臂与所述固定板固定连接；四个所述力臂相对于所述固定板的几何中心呈中心对称设置，使得四个所述力臂之间呈X形设置；所述作用板上具有第二连接位；
[0032]所述固定板与所述第一连接固定连接；每个所述力臂的侧面设置有应变栅；所述应变栅用于实时检测所述力臂的应变信息；
[0033]所述扭矩传感器力臂结构的载荷输入点在所述第一连接位处；载荷由所述第一连
接位向所述力臂设置有所述应变栅的部位传导的传导路径呈非直线形。
[0034]在其中一些实施例中，所述第一连接板为呈长条形的板状结构；所述固定板与所述第一连接板的中间部位固定连接；所述第一连接板的延伸方向与所述固定板指向所述作用板的方向交叉设置；所述第一连接位位于所述第一连接板远离所述固定板的端部。
[0035]在其中一些实施例中，所述力臂的厚度大于其宽度；所述应变栅位于所述力臂与其厚度方向平行的平面上；或
[0036]所述力臂与其长度方向垂直的截面形状为矩形、T形、H形或者U形；或
[0037]所述第二连接板及所述第二连接板的材质为沉淀性马氏体不锈钢；或
[0038]所述应变栅为通过溅射薄膜技术形成于所述力臂表面上的薄膜应变栅。
[0039]一种扭矩传感器，包括如上所述的扭矩传感器力臂结构。
[0040]上述扭矩传感器力臂结构及扭矩传感器，在实际使用过程中，由于载荷由载荷输入点向力臂设置有应变栅的部位传导的传导路径呈非直线形，所以载荷由载荷输入点向力臂设置有应变栅的部位传导的传导长度较长，即使在载荷输入点加载一个较小的旋转载荷，力臂设置有应变栅的部位也会发生较大的应变量，从而有利于应变栅对应变信息的采集。故而上述扭矩传感器力臂结构的设置，使得扭矩传感器在具有较小体积本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扭矩传感器力臂结构，其特征在于，包括呈环形的外圈、关于自身几何中心呈中心对称的连接件及至少两个力臂；所述外圈具有第一连接位；所述连接件位于所述外圈内，并与所述外圈同轴设置；所述连接件上具有第二连接位；每个所述力臂的两端分别与所述外圈的内壁及所述连接件固定连接；所述至少两个所述力臂的数量为偶数；至少两个所述力臂相对于所述外圈的中心呈中心对称设置；每个所述力臂上设置有应变栅；所述应变栅用于检测对应所述力臂上的应变信息；所述扭矩传感器力臂结构的载荷输入点在所述第一连接位处或所述第二连接位处；所述载荷输入点在所述第一连接位处时，载荷由所述第一连接位向所述力臂设置有所述应变栅的部位传导的传导路径呈非直线形；所述载荷输入点在所述第二连接位处时，载荷由所述第二连接位向所述力臂设置有所述应变栅的部位传导的传导路径呈非直线形。2.根据权利要求1所述的扭矩传感器力臂结构，其特征在于，所述力臂的长度大于其宽度；所述力臂的厚度分别小于所述外圈的厚度及所述连接件的厚度。3.根据权利要求1所述的扭矩传感器力臂结构，其特征在于，所述连接件包括连接部及两个作用部；所述连接部连接于两个所述作用部之间，使得所述连接件为呈长条形的板状结构；所述第二连接位位于所述作用部远离所述连接部的一端；所述力臂的一端与所述连接部的侧壁固定连接。4.根据权利要求3所述的扭矩传感器力臂结构，其特征在于，所述连接部的相对两个侧面均为向外凸出的弧形面；每个所述力臂背离所述外圈内壁的一端与对应的所述弧形面连接。5.根据权利要求1所述的扭矩传感器力臂结构，其特征在于，每个所述力臂包括第一臂板及与所述第一臂板的一端连接的第二臂板；所述第一臂板的延伸方向与所述第二臂板的延伸方向交叉设置；所述应变栅设置于所述第一臂板或所述第二臂板的表面上；所述第一臂板及所述第二臂板的其中一者与所述外圈的内壁固定连接，另一者与所述连接件固定连接。6.根据权利要求5所述的扭矩传感器力臂结构，其特征在于，所述第一臂板的宽度大于所述第二臂板的宽度；所述应变栅设置于所述第二臂板的表面上。7.根据权利要求6所述的扭矩传感器力臂结构，其特征在于，所述第二臂板为两个，且两个所述第二臂板平行且间隔设置；每个所述第二臂板上均设置有所述应变栅；和/或所述第一臂板在与所述外圈中轴线垂直的平面内沿非直线方向延伸。8.根据权利要求5所述的扭矩传感器力臂结构，其特征在于，每个所述第二臂板包括横板及两个竖板，两个所述竖板分别与所述横板的两端连接；每个所述竖板的延伸方向与所述横板的延伸方向交叉设置；所述第一臂板与所述横板背离所述竖板的一侧固定连接；所述横板的宽度分别小于所述竖板的宽度及所述第一臂板的宽度；所述应变栅设置于所述横板的表面。9.根据权利要求8所述的扭矩传感器力臂结构，其特征在于，所述第一臂板位于所述横板的中部位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐承义，雷卫武，刘永年，张剑波，刘素夫，
申请(专利权)人：松诺盟科技有限公司，
类型：新型
国别省市：