可测量扭矩的扭矩平衡装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了可测量扭矩的扭矩平衡装置，包括至少一块扭矩盘以及与扭矩盘相连的接头，扭矩盘上开设有绕中心轴孔呈螺旋状分布的涡卷扭簧槽或蛇形弹簧，涡卷扭簧槽或蛇形弹簧使扭矩盘形成绕中心轴孔的弹性扭力结构；所述接头上设置有至少一个用于测量应力和/或者变形的应变计。该装置不仅可以有效提高机械臂的工作效率，从而能够降低机械臂的制造成本，减小机械臂的体积，并且可以对机械臂的负载扭矩的波动进行监控，从而避免机械臂在工作时出现过载或者干涉碰撞。

Torque balancing device capable of measuring torque

The present invention discloses a torque balancing device can measure torque, which comprises at least one disc and connected with the joint torque torque torque of the disc, disc is arranged on the central shaft hole around the spiral distribution of scroll torsion spring groove or serpentine spring, torsion spring scroll groove or serpentine spring so that the torque of disc into elastic torsion around structure the central shaft hole; the connector is provided with at least one used for measuring stress and / or deformation of the strain gauge. The device not only can effectively improve the mechanical arm work efficiency, which can reduce the manufacturing cost of the mechanical arm, reduce mechanical arm volume, and can monitor the load torque of the manipulator so as to avoid the fluctuation of mechanical arm in work overload collision or interference.

【技术实现步骤摘要】
可测量扭矩的扭矩平衡装置
本专利技术涉及机械制造相关领域，特别是可测量扭矩的扭矩平衡装置。
技术介绍
在现代化的工业生产以及机器人
，机械臂都得到了广泛的应用。尽管现在机械臂的结构、尺寸以及功能都各有不同，但机械臂在工作时，都是通过接受指令后，精确地定位到二维或三维空间上的某一位置来完成操作。现有的机械臂通常都采用电机配合减速机的方式进行驱动控制，电机、减速机的输出功率或扭矩是根据机械臂的自重、负载重量产生的扭矩及需要的加速度来设计选型的。从成本、功耗和体积上考虑都希望能以较小的功率负载更大的负荷。在这些影响电机负荷同时又没有正面作用的就是由机械臂的自重带来的扭矩。因此，需要设计一种装置，在不降低设计机械臂负载能力的前提下降低电机、减速机功率和扭矩，从而降低机械臂、电机及减速机的功耗、体积和成本。CN104215372B一种机械臂关节扭矩测量装置，包括弹性体、测头及位移检测器件，其中弹性体分为外环及内环，所述内环与外环之间通过弹性筋连接；所述位移检测器件安装在外环上，所述测头安装在弹性靠近内环的一端、并与所述位移检测器件相对应，可沿所述弹性体的周向、相对位移检测器件的检测方向运动。该装置弹性筋的外环相对内环的可旋转角度小，并且位移检测器件安装在弹性体内部，容易出现损坏并且损坏后难以更换。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种结构简单、安装方便的可测量扭矩的扭矩平衡装置，该装置不仅可以有效提高机械臂的工作效率，从而能够降低机械臂的制造成本，减小机械臂的体积，并且可以对机械臂的负载扭矩的波动进行监控，从而避免机械臂在工作时出现过载或者干涉碰撞。本专利技术的技术方案是：可测量扭矩的扭矩平衡装置，包括至少一块扭矩盘以及与扭矩盘相连的接头，扭矩盘上开设有绕中心轴孔设置的弹簧槽或者呈螺旋状分布的涡卷扭簧槽，所述弹簧槽使扭矩盘形成弹簧结构，所述涡卷扭簧槽使扭矩盘形成涡卷扭簧结构；所述接头上设置有至少一个用于测量应力和/或者变形的应变计。本专利技术具有以下优点：1、在机械臂自重、负荷作用下，扭矩盘上的涡卷扭簧结构会随之扭曲蓄力，而减速机在机械臂悬停或运动时，涡卷扭簧结构的扭曲蓄力可以消除机械臂自重部分负荷，从而达到降低电机、减速机扭矩的目的；2、在机械臂角度的转动过程中，涡卷扭簧随着转动而进一步扭曲，从而可以自动平衡掉机械臂自重产生的扭矩，从而保障机械臂的静扭矩全部是由于负荷产生的；3、通过在接头在设置应变计对接头的扭转变形量进行测量，从而获得输入轴和输出轴所传递的扭矩大小，从而实现对机械臂的负载扭矩的波动进行监控，可以预判并避免机械臂在工作时出现过载或者干涉碰撞的情况；4、本专利技术结构简单、占用空间小，可以直接加装在电机和减速机输出端面或者减速机和机械臂输出端面上，不会妨碍机械臂的动作。进一步，所述弹簧结构绕中心轴孔设置的蛇形对称结构，并且其一端内侧与中心轴孔的孔壁相连、另一端外侧与弹簧槽外壁面相连的对称结构。当输入轴或者输出轴向不同方向旋转时，所述弹簧结构能够产生相应的顺时针或者逆时针的扭矩，从而能够消除不同输入轴或者输出轴不同转向所产生的扭矩。进一步，所述扭矩盘上相邻的两条涡卷扭簧槽上还设有相对应的限位槽和限位块。当机械臂在工作时出现过载或者干涉碰撞时，中心轴孔会带动涡卷扭簧结构过度扭曲，而当涡卷扭簧结构扭曲到一定程度时，限位槽和限位块可以将涡卷扭簧结构卡死，从而避免机械臂过载或者碰撞而产生的事故。进一步，所述扭矩盘与接头连接的另一侧开设有下凹面，所述弹簧槽或者涡卷扭簧槽开设在扭矩盘的下凹面所在区域。通过将弹簧结构或者涡卷扭簧结构设置下凹面，可以避免弹簧结构或者涡卷扭簧结构在扭转时与电机或者设备的表面发生干涉。进一步，扭矩盘与接头通过键连接、螺接、铆接、焊接、粘接或者一体成型的方式相连。进一步，所述扭矩盘的数量为两块，两块扭矩盘以对称的方式安装在接头的一侧或者两侧。由于机械臂可以从垂直状态向两侧运动，因此机械臂自重以及负荷可能对减速机产生方向相反的扭矩，而同时将两块扭矩盘以对称的方式配合安装后，两块对称的扭矩盘内的涡卷扭簧结构的旋向不同，因此可以消除掉减速机受到的不同方向的扭矩。进一步，所述扭矩盘中心轴孔套设在在驱动装置的输出轴或者工作装置的输入轴上，所述扭矩盘相应的安装在驱动装置的输出端面或者工作装置的输入端面上；所述扭矩盘中心轴与输入轴或者输出轴通过键连接、型轴连接、过盈连接、螺纹连接、粘接或者一体成型的方式相连并传递扭矩。进一步，所述接头上开设有轴孔，所述轴孔与扭矩盘中心轴孔的轴线共线，所述接头轴孔与输出轴或者输入轴通过键连接、型轴连接、过盈连接、螺纹连接、粘接或者一体成型的方式相连并传递扭矩。进一步，所述接头与输出轴采用键传动、链传动、皮带传动或者齿轮传动的方式传动相连。通过在接头一端设置有花键轮、链轮、皮带轮或者齿轮，从而与输出轴或者输入轴采用相应方式的传动连接。进一步，所述接头外侧和/或者接头轴孔孔壁上开设有用于放置应变计的测量槽。通过开设测量槽可以减少测量位置的厚度，这样的设计在承受同样的扭矩时产生的形变更大，提高应变计对接头所传递扭矩的测量分辨率。进一步，扭矩盘的外周形状为与驱动装置的输出端面或者工作装置的输入端面的形状相同。当电机、减速机的输出端面或者减速机与机械臂的输入端面为圆形、方形后者椭圆形等形状时，扭矩盘的外周形状设计成与之相应的形状，可以减少扭矩盘占用空间，以避免妨碍机械臂动作。进一步，扭矩盘的材质为金属或者工程塑料。当扭矩盘的材质为高锰钢、不锈钢、铝合金以及钛钢等金属时，具有使用寿命长，耐高温，结构强度高的特点。而工程塑料材质具有易加工成型、质量轻以及结构强度高的特点。本专利技术结构简单、容易加工成型，并且实用性强、安装简单，不仅可以通过减少工作时电机或者发动机所需的扭矩来提高机械臂的工作效率，并且可以对机械臂的负载扭矩的波动进行监控，从而避免机械臂在工作时出现过载或者干涉碰撞。附图说明图1是本专利技术实施例1一种机械臂扭矩平衡装置的剖面结构示意图；图2是本专利技术实施例1一种机械臂扭矩平衡装置的右视结构示意图；图3是本专利技术实施例2一种机械臂扭矩平衡装置的剖面结构示意图；图4是本专利技术实施例2一种机械臂扭矩平衡装置的右视结构示意图；图5是本专利技术实施例3一种机械臂扭矩平衡装置的右视结构示意图；图6是本专利技术实施例3一种机械臂扭矩平衡装置的结构示意图；图7是图4中的扭矩盘的结构示意图；图8是图4中的接头的结构示意图；图9是本专利技术实施例5一种机械臂扭矩平衡装置的剖面结构示意图；图10是本专利技术实施例5一种机械臂扭矩平衡装置的右视结构示意图；图11是本专利技术实施例5一种机械臂扭矩平衡装置的左视结构示意图；图12是本专利技术实施例6一种机械臂扭矩平衡装置的结构示意图；图13是本专利技术实施例7一种机械臂扭矩平衡装置的剖视结构示意图；图14是本专利技术实施例7一种机械臂扭矩平衡装置的右视结构示意图；图15是本专利技术实施例8一种机械臂扭矩平衡装置的剖面结构示意图；图16是本专利技术实施例8中两块对称扭力板的结构示意图。图中：1—扭矩盘，2—涡卷扭簧槽，3—中心轴孔，4—通孔，5—接头，6—轴孔，7—应变计，8—测量槽，9—螺栓孔，10—限位槽，11—限位块，12—蛇形弹簧结构，13—下凹面，14—花键轮。具本文档来自技高网...

【技术保护点】
可测量扭矩的扭矩平衡装置，其特征在于：包括至少一块扭矩盘以及与扭矩盘相连的接头，扭矩盘上开设有绕中心轴孔设置的弹簧槽或者呈螺旋状分布的涡卷扭簧槽，所述弹簧槽使扭矩盘形成弹簧结构，所述涡卷扭簧槽使扭矩盘形成涡卷扭簧结构；所述接头上设置有至少一个用于测量应力和/或者变形的应变计。

【技术特征摘要】
1.可测量扭矩的扭矩平衡装置，其特征在于：包括至少一块扭矩盘以及与扭矩盘相连的接头，扭矩盘上开设有绕中心轴孔设置的弹簧槽或者呈螺旋状分布的涡卷扭簧槽，所述弹簧槽使扭矩盘形成弹簧结构，所述涡卷扭簧槽使扭矩盘形成涡卷扭簧结构；所述接头上设置有至少一个用于测量应力和/或者变形的应变计。2.根据权利要求1所述可测量扭矩的扭矩平衡装置，其特征在于：可测量扭矩的扭矩平衡装置，其特征在于：所述弹簧结构绕中心轴孔设置的蛇形对称结构，并且其一端内侧与中心轴孔的孔壁相连、另一端外侧与弹簧槽外壁面相连的对称结构。3.根据权利要求1所述可测量扭矩的扭矩平衡装置，其特征在于：所述扭矩盘上相邻的两条涡卷扭簧槽上还设有相对应的限位槽和限位块。4.根据权利要求1或2或3所述可测量扭矩的扭矩平衡装置，其特征在于：所述扭矩盘与接头连接的另一侧开设有下凹面，所述弹簧槽或者涡卷扭簧槽开设在扭矩盘的下凹面所在区域。5.根据权利要求1或2或3所述可测量扭矩的扭矩平衡装置，其特征在于：扭矩盘与接头通过螺接、铆接、焊接、粘接、键连接或者一体成型的方式相连。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴晓洪，
申请(专利权)人：长沙开山斧智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43