[发明专利]用于测量扭矩和轴向力的装置

说明书

本发明公开了一种用于测量扭矩和轴向力的装置，包括，连接支架和力矩测量敏感机构，所述连接支架包括：连接轴，所述连接轴包括沿第一方向依次设置的第一连接部、第二连接部和第三连接部，所述第二连接部的侧面设置有至少一凹槽和至少两个凸台，沿第一方向间隔固定设置在所述凹槽的两侧，所述凸台远离第二连接部的一侧表面形成有贴面；所述力矩测量敏感机构固定设置在至少两个凸台的贴面上，所述力矩测量敏感机构沿第一方向跨过所述凹槽，并与所述连接轴、凸台形成“崖‑桥”力放大结构。本发明形成的“崖‑桥”力放大结构使得粘贴的力矩测量敏感机构获得的应变量更大程度上的增加，进而提高了其灵敏度。

技术领域

本发明特别涉及一种用于测量扭矩和轴向力的装置，属于机械技术领域。

背景技术

制造业正逐步采用全自动化系统，不仅用与控制设备，而且作为满足当前和未来市场需求 的有效手段。在机械加工过程自动化的主要问题之一是实现一个可靠和有效的系统来监测刀具 状态。据报道，使用这些系统可以提高10～50％生产水平。刀具状态监测系统背后的基本概念是 在加工操作中获得关于刀具状态的实时信息。刀具状态的任何改变都会产生不同的症状和信息。 因此在监测这些症状时，传感器系统对于观察和加工过程中产生的各种信号是非常重要的。这 些信号包括扭矩、切削力、振动、声发射、温度等。

在刀具监测系统中，铣削和钻孔过程中最常用的信号是切削力和扭矩。目前常采用台式测 力仪来进行测量。但是，由于费用过高，商用测力仪被认为是不适合用于工业过程的监测系统。 因此需要一种价格低廉而且可以满足刀具监测系统需求的智能连接架。

CN106181578A中公开了一种测量扭矩和轴向力的旋转式铣削力传感器，该传感器前端为 刀柄连接标准接口，后端为刀具夹持标准接口，中部的“笼”式结构是在弓形回转一周形成的曲 面的基础上，切割4对两两对称均匀分布的缝隙，使曲面体被分割成8部分，在其中4个部分 上加工出小平台，小平台中心粘贴半导体硅应变片，其中沿轴向、垂直轴向的半导体应变片连 接成惠斯通全桥，用以测量轴向力；沿正负45°轴向粘贴的半导体硅应变片连接成惠普斯全桥， 用于测量加工时刀具受到的扭矩。然而必须指出，这种传感器有一下几种缺点，第一点，该传 感器将整体的连接架分成两部分，分别连接在传感器的前后端，这将造成连接架的固有频率降 低，并且大大降低连接架的刚度；第二点，该种传感器结构复杂，实用性不强，不具备很好的 商业价值；第三点；电路复杂，敏感单元数量太多；第四点：该传感器采用的敏感单元是应变 片，然而应变片为有线元件，且作为敏感单元具有精度不高，测量速度慢，动态响应低等缺点。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于测量扭矩和轴向力的装置，从而克服现有技术中的不 足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种用于测量扭矩和轴向力的装置，包括，

连接支架，用于将施力机构进行扭矩和/或轴向力的传递至待测产品，并且，所述连接支架 包括：

连接轴，所述连接轴包括沿第一方向依次设置的第一连接部、第二连接部和第三连接部， 所述第一连接部能够与施力机构的输出轴固定连接，所述第三连接部能够与待测产品固定连接， 所述第二连接部的侧面设置有至少一凹槽；

至少两个凸台，沿第一方向间隔固定设置在所述凹槽的两侧，所述凸台远离第二连接部的 一侧表面形成有贴面；

力矩测量敏感机构，用于测量所述连接轴承受的扭矩和/或轴向力信号和/或弯矩产生的受 拉信号，所述力矩测量敏感机构固定设置在至少两个凸台的贴面上，并且，所述力矩测量敏感 机构沿第一方向跨过所述凹槽，并与所述连接轴、凸台形成“崖-桥”力放大结构，所述“崖- 桥”力放大结构能够放大所述连接轴受到扭矩或轴向力产生的应变而降低承受弯矩时产生的应 变，所述第一方向为所述连接轴的轴向方向。

与现有技术相比，本发明的优点包括：