[发明专利]一种扭矩测量装置

说明书

技术领域

本发明属于测试技术与压电石英传感测量装置领域。

背景技术

通常所用的扭矩测量装置中的传感器采用压电石英晶片作为测量元件，一般采用多片YOo型压电石英晶片，压电石英晶片均匀分布在壳体中以R为半径的圆周上，上、下两块压电石英晶片之间放置有电极极片，当有扭矩作用时，可以输出产生的束缚电荷。

这种扭矩测量装置的传感器所需压电石英晶片数量多，玩玩高达12-24片，见附图1、附图2。

为使各片均匀受力，晶片的高度和上、下接触面的平面度、粗糙度要求相当严格，加工难度大，工艺要求高，制成的测量装置结构复杂、成本高。

测量时还必须使测量装置的中心与钻头回转中心相一致，所以测量不同孔位时，要不断地调整测量装置的位置，测试、调整麻烦，精度低。

发明内容

本发明的目的是克服传统扭矩测量装置上述不足，测量装置结构要简单，成本低，测试时易于调整，操作简单方便，测试精确可靠，可扩大测量范围。

本发明一种扭矩测量装置采用的技术方案是：

一种扭矩测量装置由底座、压盖、传感器、接线柱等组成，其特征是，测量装置的中心为通孔，底座1上有环形凸台e，其上粘有若干个均匀分布的的具有“扭转效应”切型的压电石英传感器5，传感器5由矩形压电石英晶体9、电介质10，导线11，电极组成，见附图3、附图4、附图5。在矩形压电石英晶体9的四周上粘贴了两对电极，一对是感应电极b、d它与压电石英晶体之间粘有电介质10绝缘层，另一对为电极a、c直接与压电石英晶体9粘接，每对电极并联后作为传感器的输出导线11，各个传感器的输出导线通过接线柱3的内孔引出体外；接线柱3通过螺纹拧紧在压盖2上，预载螺栓6穿过底座1和压电石英传感器5中心孔，将底座拧紧在压盖2上，密封垫片7贴在预紧螺栓头部。

扭矩测量装置的底座1、压盖2上都均匀分布有若干个固定连接用的开口孔或螺纹孔，压盖2的下表面上有两个环形密封槽，密封圈4、8分别装在这两个环形密封槽内。

本发明的效果是采用具有扭转效应的压电石英晶体，使结构简单、减少了压电石英晶片的数量，降低了成本，改善工艺要求，该测力装置输出电荷量仅与扭矩大小有关，而与力矩作用点无关，可以测量大平面上移动的力偶矩，扩大了测量范围，易于调整，灵敏度高、克服了利用多片YOo切型晶片组合测扭矩的缺点。

附图说明

附图1是传统测量装置结构，其中：1-壳体，2-压电石英晶片，3、4-极片，5-输出线，Mt-扭矩。

附图2是传统测量装置压电石英晶片布置图，其中：1-壳体，2-压电石英晶片，R-力臂，F-剪切力。

附图3是测量装置主剖视图。

附图4是测量装置俯视图。

附图5是压电石英传感器结构图，其中：1-底座，2-压盖，3-接线柱，4-密封圈，5-压电石英传感器，6-预紧螺栓，7-密封垫片，8-密封圈，9-压电石英晶片，10-电介质，11-导线，a、c电极，b、d-感应电极，e-凸台。

附图6是扭矩测量示意图，其中：1-钻头，2-压板，3-工件，4-垫块，5-预紧器，6-测量装置。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施：

测量时先固定好测量装置，然后将测工件3，放在测量装置上平面的垫块4上面，调整好后用压板2固定好工件，再通过预紧器5给测量装置加预载后，可对工件上垂直于测量装置工作台上的任一点钻孔的钻削扭矩进行测量，见附图6。由于本发明采用的是具有“扭转效应”的压电石英晶体，这是一种特殊切型的石英晶体。所谓的“扭转效应”切型是指当扭矩作用在这种压电石英晶片时，与受扭表面相垂直的四个平面上会产生束缚电荷，相对表面产生的电荷同相。并且，所施加的扭矩与产生的束缚电荷呈线性关系。因此，可以方便测量出钻削的扭矩值。当扭矩Mt作用在工件上时，由于工件测量装置固接，所以压电石英晶体垂直于扭矩作用面的四个平面上均产生了束缚电荷，其中电极a、c因直接与晶体接触，所以极片上的电荷符号与晶体束缚电荷符号完全相同，而电极b、d与晶体间贴有一层绝缘胶层，所以极性同石英晶体上电荷相反，同a、c电极束缚电荷相同，a、c电极并联，b、d电极并联后经导线达到同向电荷输出，见附图5。再经电荷放大器将电荷量转换为电压量，由电压表读取数据，就可测出扭矩大小。

如果被测工件是较大的平面，有多个孔要进行测量时，可增加测量装置的个数，同样不必在测量时调整测量装置的中心和被测孔中心线相一致，就可以准确、快速地实现多孔钻削测量。这种测量装置也可用于测控和监控系统中。