專利名稱：提供轉(zhuǎn)矩和彎矩過載保護(hù)的關(guān)節(jié)力矩傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種關(guān)節(jié)力矩傳感器。
技術(shù)背景諧波減速器具有重量輕、體積小、減速比大、效率高、回程差小的特點(diǎn)， 它在機(jī)械手及機(jī)器人關(guān)節(jié)部位的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用。機(jī)械手在抓 握某個(gè)物體或者機(jī)器人臂完成某個(gè)特定動(dòng)作時(shí)，利用關(guān)節(jié)力矩傳感器反饋信 號(hào)以實(shí)現(xiàn)精確的力矩控制。但現(xiàn)有關(guān)節(jié)力矩傳感器易受諧波和過載力矩的影 響，在力矩傳感器檢測關(guān)節(jié)輸出力矩時(shí)，帶有諧波的關(guān)節(jié)力矩會(huì)對輸出信號(hào) 產(chǎn)生干擾，降低系統(tǒng)的控制精度，過載力矩也會(huì)導(dǎo)致檢測結(jié)果的精度降低甚至造成傳感器損壞。公開號(hào)為CN1815156的專利公開了一種能夠消除諧波影 響并提供過載保護(hù)的關(guān)節(jié)力矩傳感器，但這種力矩傳感器只能對垂直于盤面 的力矩實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，而關(guān)節(jié)在實(shí)際工作過程中，負(fù)載轉(zhuǎn)矩可能來自各個(gè)方 向，力矩傳感器還是容易造成損壞。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為解決現(xiàn)有關(guān)節(jié)力矩傳感器只能對垂直于盤面的力矩實(shí)現(xiàn)過載保 護(hù)的問題，提供一種提供轉(zhuǎn)矩和彎矩過載保護(hù)的關(guān)節(jié)力矩傳感器。本發(fā)明包 含輸入連接法蘭盤1、輸出連接法蘭盤2、四個(gè)傳感器應(yīng)變梁3、八個(gè)應(yīng)變片 4、四個(gè)過載保護(hù)梁5和四個(gè)保護(hù)銷6，四個(gè)傳感器應(yīng)變梁3的兩端分別與輸 入連接法蘭盤1的外緣和輸出連接法蘭盤2的內(nèi)緣固定連接并沿輸入連接法 蘭盤1的圓周均勻分布，每個(gè)傳感器應(yīng)變梁3上都設(shè)置有兩個(gè)應(yīng)變片4，同一 直徑方向上的兩個(gè)傳感器應(yīng)變梁3上的四個(gè)應(yīng)變片4構(gòu)成一個(gè)全橋，四個(gè)過 載保護(hù)梁5分別設(shè)置在兩個(gè)相鄰的傳感器應(yīng)變梁3之間并與輸入連接法蘭盤1 的外緣固定連接，在每個(gè)過載保護(hù)梁5上分別開有盲孔10，在輸出連接法蘭 盤2的內(nèi)緣沿徑向分別開有四個(gè)與盲孔10同軸的通孔9，每個(gè)保護(hù)銷6的- 端分別從對應(yīng)的通孔9中穿過并設(shè)置在對應(yīng)的盲孔10中，每個(gè)保護(hù)銷6的另 一端都與對應(yīng)的通孔9間隙配合。
本發(fā)明的傳感器在各種工況下，保護(hù)銷與通孔之間的圓環(huán)狀間隙的變化 量也不相同，不僅能夠提供關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)矩過載保護(hù)，還能夠?qū)崿F(xiàn)關(guān)節(jié)的彎矩過 載保護(hù)，使系統(tǒng)運(yùn)行更加安全可靠。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1的A向示意圖，圖3是圖 2的B-B剖視圖，圖4是圖3的C處放大圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一參見圖1~圖3，本實(shí)施方式由輸入連接法蘭盤l、輸出 連接法蘭盤2、四個(gè)傳感器應(yīng)變梁3、八個(gè)應(yīng)變片4、四個(gè)過載保護(hù)梁5和四 個(gè)保護(hù)銷6組成，四個(gè)傳感器應(yīng)變梁3的兩端分別與輸入連接法蘭盤1的外 緣和輸出連接法蘭盤2的內(nèi)緣固定連接并沿輸入連接法蘭盤1的圓周均勻分 布，每個(gè)傳感器應(yīng)變梁3上都設(shè)置有兩個(gè)應(yīng)變片4，同一直徑方向上的兩個(gè)傳 感器應(yīng)變梁3上的四個(gè)應(yīng)變片4構(gòu)成一個(gè)全橋，四個(gè)過載保護(hù)梁5分別設(shè)置 在兩個(gè)相鄰的傳感器應(yīng)變梁3之間并與輸入連接法蘭盤1的外緣固定連接， 在每個(gè)過載保護(hù)梁5上分別開有盲孔10，在輸出連接法蘭盤2的內(nèi)緣沿徑向 分別開有四個(gè)與盲孔10同軸的通孔9，每個(gè)保護(hù)銷6的一端分別從對應(yīng)的通 孔9中穿過并設(shè)置在對應(yīng)的盲孔10中，每個(gè)保護(hù)銷6的另一端都與對應(yīng)的通 孔9間隙配合。所述保護(hù)銷6的一端可與盲孔10過盈配合或粘接在盲孔10 中。通孔9的內(nèi)徑D的確定規(guī)則為將保護(hù)銷6與盲孔10裝配好，當(dāng)受到額 定扭矩T作用時(shí)，保護(hù)銷6產(chǎn)生相對于對應(yīng)通孔9沿圓周方向的位移S，通 過有限元分析軟件計(jì)算得到所有不同的位移S的平均值S。，則保護(hù)銷6的外 徑D。與位移的平均值S。的2倍的和為通孔9的內(nèi)徑D，即D:D。+2XS。；保 護(hù)銷6設(shè)置在盲孔10中，以防止在輸出連接法蘭盤2在轉(zhuǎn)動(dòng)范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 保護(hù)銷6由于離心力作用被甩出，關(guān)節(jié)空載的情況下，保護(hù)銷6的外圓柱面 與通孔9的內(nèi)壁之間形成圓環(huán)狀間隙，對于不同的工況，間隙的變化量也不 同，使力矩傳感器既有工作余量，又可以避免由于過載而造成損壞。
具體實(shí)施方式
二參見圖l、圖2，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同 點(diǎn)在于設(shè)置在四個(gè)傳感器應(yīng)變梁3上的八個(gè)應(yīng)變片4位于同一平面上。其它 組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。所述的八個(gè)應(yīng)變片4采用全平面粘
貼方法，能夠使應(yīng)變片4的位置更精確。
具體實(shí)施方式
三參見圖l、圖2，本實(shí)施方式在具體實(shí)施方式
一的基礎(chǔ)上增加了密封環(huán)7，密封環(huán)7設(shè)置在輸出連接法蘭盤2上。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。力矩傳感器用于關(guān)節(jié)輸出側(cè)，向下一個(gè)關(guān)節(jié)傳遞扭矩，力矩傳感器上的密封環(huán)7可以與關(guān)節(jié)其它零部件(例如關(guān)節(jié)外殼)配合形成接觸式密封(如毛氈密封)或非接觸式密封(如迷宮密封)，以便對關(guān) 節(jié)內(nèi)部形成保護(hù)。
具體實(shí)施方式
四參見圖1 圖3，本實(shí)施方式在具體實(shí)施方式
一的基礎(chǔ)上增加了機(jī)械限位機(jī)構(gòu)8，機(jī)械限位機(jī)構(gòu)8設(shè)置在輸出連接法蘭盤2的外緣上。 其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。力矩傳感器上的機(jī)械限位結(jié)構(gòu)8 可以與關(guān)節(jié)其它零部件(例如關(guān)節(jié)外殼)上對應(yīng)的結(jié)構(gòu)配合形成機(jī)械限位， 以便對關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)范圍進(jìn)行限制。
權(quán)利要求
1、提供轉(zhuǎn)矩和彎矩過載保護(hù)的關(guān)節(jié)力矩傳感器，它包含輸入連接法蘭盤(1)、輸出連接法蘭盤(2)、四個(gè)傳感器應(yīng)變梁(3)、八個(gè)應(yīng)變片(4)、四個(gè)過載保護(hù)梁(5)和四個(gè)保護(hù)銷(6)，四個(gè)傳感器應(yīng)變梁(3)的兩端分別與輸入連接法蘭盤(1)的外緣和輸出連接法蘭盤(2)的內(nèi)緣固定連接并沿輸入連接法蘭盤(1)的圓周均勻分布，每個(gè)傳感器應(yīng)變梁(3)上都設(shè)置有兩個(gè)應(yīng)變片(4)，同一直徑方向上的兩個(gè)傳感器應(yīng)變梁(3)上的四個(gè)應(yīng)變片(4)構(gòu)成一個(gè)全橋，四個(gè)過載保護(hù)梁(5)分別設(shè)置在兩個(gè)相鄰的傳感器應(yīng)變梁(3)之間并與輸入連接法蘭盤(1)的外緣固定連接，其特征在于在每個(gè)過載保護(hù)梁(5)上分別開有盲孔(10)，在輸出連接法蘭盤(2)的內(nèi)緣沿徑向分別開有四個(gè)與盲孔(10)同軸的通孔(9)，每個(gè)保護(hù)銷(6)的一端分別從對應(yīng)的通孔(9)中穿過并設(shè)置在對應(yīng)的盲孔(10)中，每個(gè)保護(hù)銷(6)的另一端都與對應(yīng)的通孔(9)間隙配合。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提供轉(zhuǎn)矩和彎矩過載保護(hù)的關(guān)節(jié)力矩傳感器， 其特征在于通孔(9)的內(nèi)徑D的確定規(guī)則為將保護(hù)銷(6)與盲孔(10)裝配好， 當(dāng)受到額定扭矩T作用時(shí)，保護(hù)銷(6)產(chǎn)生相對于對應(yīng)通孔(9)沿圓周方向的位 移S，通過有限元分析軟件計(jì)算得到所有不同的位移S的平均值S。，則保護(hù) 銷(6)的外徑D。與位移的平均值S。的2倍的和為通孔(9)的內(nèi)徑D，計(jì)算公式 為D=D。+2XS。。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提供轉(zhuǎn)矩和彎矩過載保護(hù)的關(guān)節(jié)力矩傳感器， 其特征在于設(shè)置在四個(gè)傳感器應(yīng)變梁(3)上的八個(gè)應(yīng)變片(4)位于同一平面上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提供轉(zhuǎn)矩和彎矩過載保護(hù)的關(guān)節(jié)力矩傳感器， 其特征在于保護(hù)銷(6)的一端與盲孔(10)過盈配合。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提供轉(zhuǎn)矩和彎矩過載保護(hù)的關(guān)節(jié)力矩傳感器， 其特征在于保護(hù)銷(6)的一端粘接在盲孔(10)中。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提供轉(zhuǎn)矩和彎矩過載保護(hù)的關(guān)節(jié)力矩傳感器， 其特征在于它增加了密封環(huán)(7)，密封環(huán)(7)設(shè)置在輸出連接法蘭盤(2)上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提供轉(zhuǎn)矩和彎矩過載保護(hù)的關(guān)節(jié)力矩傳感器， 其特征在于它增加了機(jī)械限位機(jī)構(gòu)(8)，機(jī)械限位機(jī)構(gòu)(8)設(shè)置在輸出連接法蘭 盤(2)的外緣上。
全文摘要
提供轉(zhuǎn)矩和彎矩過載保護(hù)的關(guān)節(jié)力矩傳感器，它涉及一種關(guān)節(jié)力矩傳感器，以解決現(xiàn)有關(guān)節(jié)力矩傳感器只能對垂直于盤面的力矩實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)的問題。本發(fā)明在每個(gè)過載保護(hù)梁(5)上分別開有盲孔(10)，在輸出連接法蘭盤(2)的內(nèi)緣沿徑向分別開有四個(gè)與盲孔(10)同軸的通孔(9)，每個(gè)保護(hù)銷(6)的一端分別從對應(yīng)的通孔(9)中穿過并設(shè)置在對應(yīng)的盲孔(10)中，每個(gè)保護(hù)銷(6)的另一端都與對應(yīng)的通孔(9)間隙配合。本發(fā)明的傳感器在各種工況下，保護(hù)銷與通孔之間的圓環(huán)狀間隙的變化量也不相同，不僅能夠提供關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)矩過載保護(hù)，還能夠?qū)崿F(xiàn)關(guān)節(jié)的彎矩過載保護(hù)，使系統(tǒng)運(yùn)行更加安全可靠。
文檔編號(hào)G01L3/10GK101118194SQ20071014432
公開日2008年2月6日 申請日期2007年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月14日
發(fā)明者宏 劉, 奎 孫, 李德倫, 熊根良, 謝宗武, 黃劍斌 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)