專利名稱：旋轉(zhuǎn)零件相對位移量的測量裝置及測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機電類的測量裝置，特別涉及一種旋轉(zhuǎn)零件相對位移量的測量裝置及測量方法。
背景技術(shù)：
在機電控制領(lǐng)域，經(jīng)常遇到需要實時測定旋轉(zhuǎn)零件的相對變形量來確定控制動作 的大小。例如，在電動助力自行車領(lǐng)域，要求電動機的輸出力矩與人騎行時施加的力矩的大小成一定的比例。由于人騎自行車時施加的力矩是每時每刻都在變化的，因此，為了控制電動機的輸出力矩，必須實時測量出力矩的大小，以便正確地控制電動機的輸出力矩。測量力矩，一般是通過測量物體在力矩作用下產(chǎn)生的變形量的大小來實現(xiàn)的。對于靜止的物體，測量它的變形量十分容易。但是，在力矩作用下，物體作旋轉(zhuǎn)運動，雖然也容易測量出它的變形量，但是測量到的信號也是旋轉(zhuǎn)的，這就需要把旋轉(zhuǎn)信號引出，變成不旋轉(zhuǎn)的信號。使用電刷可以把旋轉(zhuǎn)信號變成不旋轉(zhuǎn)的信號。但是電刷在旋轉(zhuǎn)時因磨損而產(chǎn)生的金屬碎片容易造成接觸電阻不穩(wěn)定，對傳輸?shù)男盘栍懈蓴_，嚴重時使信號不能使用。因此，研究一種新的、簡單而可靠的測量旋轉(zhuǎn)零件變形的方法是很有現(xiàn)實意義的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種旋轉(zhuǎn)零件相對位移量的測量裝置及測量方法，它解決了上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，能夠先將旋轉(zhuǎn)物體的變形量取出，變?yōu)殪o止物體的變形量再加以測量，以得到穩(wěn)定的被測信號。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下
一種旋轉(zhuǎn)零件相對位移量的測量裝置，所述測量裝置包括外開口圓形環(huán)、內(nèi)開口圓形環(huán)以及數(shù)個滾珠；
所述外開口圓形環(huán)為旋轉(zhuǎn)圓形環(huán)，其環(huán)口端部有間隙，所述內(nèi)開口圓形環(huán)為靜止圓形環(huán)，其環(huán)口端部有間隙，所述數(shù)個滾珠環(huán)設(shè)在外開口圓形環(huán)與內(nèi)開口圓形環(huán)之間以減小摩擦力；
所述內(nèi)開口圓形環(huán)的直徑小于外開口圓形環(huán)的直徑。所述外開口圓形環(huán)和內(nèi)開口圓形環(huán)都為彎曲剛度小的薄圓形環(huán)。所述外開口圓形環(huán)的環(huán)口端部向外張開。所述內(nèi)開口圓形環(huán)的環(huán)口端部向內(nèi)張開。一種旋轉(zhuǎn)零件相對位移量的測量裝置，所述測量裝置包括外開口圓形環(huán)和內(nèi)開口圓形環(huán)；
所述外開口圓形環(huán)為旋轉(zhuǎn)圓形環(huán)，其環(huán)口端部有間隙，所述內(nèi)開口圓形環(huán)為靜止圓形環(huán)，其環(huán)口端部有間隙，所述內(nèi)開口圓形環(huán)緊貼在外開口圓形環(huán)內(nèi)；
所述內(nèi)開口圓形環(huán)的直徑小于外開口圓形環(huán)的直徑。所述外開口圓形環(huán)和內(nèi)開口圓形環(huán)都為彎曲剛度小的薄圓形環(huán)。
所述外開口圓形環(huán)的環(huán)口端部向外張開。所述內(nèi)開口圓形環(huán)的環(huán)口端部向內(nèi)張開。一種旋轉(zhuǎn)零件相對位移量的測量方法，采用兩個開口圓形環(huán)，將旋轉(zhuǎn)的外開口圓形環(huán)套裝在靜止的內(nèi)開口圓形環(huán)的外圈，其中旋轉(zhuǎn)的外開口圓形環(huán)取出旋轉(zhuǎn)零件的相對位移量，再將此位移量傳遞給靜止的內(nèi)開口圓形環(huán)，通過測量靜止的內(nèi)開口圓形環(huán)開口處間隙的變化量來確定旋轉(zhuǎn)零件的變形量；
當旋轉(zhuǎn)零件在力矩的作用下變形時，旋轉(zhuǎn)的外開口圓形環(huán)開口處的間隙也發(fā)生變化，該外開口圓形環(huán)的直徑隨之產(chǎn)生變化，由于靜止的內(nèi)開口圓形環(huán)與旋轉(zhuǎn)的外開口圓形環(huán)通過滾珠緊貼或者無滾珠兩者相互緊貼在一起，因此靜止的內(nèi)開口圓形環(huán)的直徑也相應(yīng)發(fā)生改變，靜止的內(nèi)開口圓形環(huán)開口處的間隙也相應(yīng)產(chǎn)生變化，其變化量的大小與旋轉(zhuǎn)的外開口圓形環(huán)開口處的間隙的變化量相同，所以測量出靜止的內(nèi)開口圓形環(huán)開口處的間隙的變 化量就可確定旋轉(zhuǎn)零件在力矩作用下的變形量。所述旋轉(zhuǎn)的外開口圓形環(huán)開口處、所述靜止的內(nèi)開口圓形環(huán)開口處的間隙的變化量等于或正比于旋轉(zhuǎn)零件的變形量。本發(fā)明應(yīng)用機械的方法使用兩個開口的圓形環(huán)把旋轉(zhuǎn)的位移量取出變成不旋轉(zhuǎn)的位移量，再測量它的大小。測量旋轉(zhuǎn)零件的變形量有多種方法。其中之一是在旋轉(zhuǎn)零件上安裝一個零件，它與旋轉(zhuǎn)零件一起轉(zhuǎn)動。但是這個零件不受力矩的作用，因此它不產(chǎn)生變形。這樣，旋轉(zhuǎn)零件變形時，與這個不變形的零件之間就有相對位移。本發(fā)明中所說的位移量就是指這個位移的大小，它等于或正比于旋轉(zhuǎn)零件的變形量。通過測量這一相對位移量就可以確定一個零件的變形量，從而就知道施加力矩的大小。本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)勢
應(yīng)用本發(fā)明的一種旋轉(zhuǎn)零件相對位移量的測量裝置及機械測量方法，使用一個與旋轉(zhuǎn)零件一起轉(zhuǎn)動的開口圓形環(huán)將相對位移量取出，然后將此位移傳遞給另一個靜止的開口圓形環(huán)，使其變成不旋轉(zhuǎn)的位移量，再使用任意一種測量位移的方法測定該位移量，從而確定旋轉(zhuǎn)零件的變形量以及作用于旋轉(zhuǎn)零件的力矩。本發(fā)明的測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，測量精度高，其磨損對測量精度的影響很小。


圖I是本發(fā)明的一種旋轉(zhuǎn)零件相對位移量的測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的一種旋轉(zhuǎn)零件相對位移量的測量裝置不帶滾珠的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標記
I為外開口圓形環(huán)即為旋轉(zhuǎn)圓形環(huán)，2為滾珠，3為內(nèi)開口圓形環(huán)即為靜止圓形環(huán)，A為旋轉(zhuǎn)圓形環(huán)開口處，B為靜止圓形環(huán)開口處。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)零件相對位移量的測量裝置及測量方法作詳細說明。實施例I參看圖1，本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)零件相對位移量的測量裝置，該測量裝置主要由外開口圓形環(huán)I、內(nèi)開口圓形環(huán)3以及數(shù)個滾珠2組成。外開口圓形環(huán)I為旋轉(zhuǎn)圓形環(huán)，其環(huán)口端部有間隙。內(nèi)開口圓形環(huán)3為靜止圓形環(huán)，其環(huán)口端部有間隙。為減小摩擦力，在外開口圓形環(huán)I與內(nèi)開口圓形環(huán)3之間環(huán)向布設(shè)了數(shù)個滾珠2。外開口圓形環(huán)I和內(nèi)開口圓形環(huán)3都是等截面的薄圓形環(huán)，它們的彎曲剛度很小。如圖I中所示，內(nèi)開口圓形環(huán)3的直徑小于外開口圓形環(huán)I的直徑。外開口圓形環(huán)I的環(huán)口端部向外張開。內(nèi)開口圓形環(huán)3的環(huán)口端部向內(nèi)張開。圖I中，標號I表示與被測的旋轉(zhuǎn)零件(圖中未畫出)一起轉(zhuǎn)動的外開口圓形環(huán)，稱它為旋轉(zhuǎn)圓形環(huán)。該旋轉(zhuǎn)圓形環(huán)的開口處B的兩端分別安裝在被測位移的兩個點上。當零件在力矩的作用下變形時，位移發(fā)生變化，旋轉(zhuǎn)圓形環(huán)B處間隙的大小就發(fā)生變化，其變化
量等于旋轉(zhuǎn)零件的變形量(或與變形量成一定的比例)。標號2表示滾珠，其作用是減小兩個開口圓形環(huán)之間的摩擦力。標號3是靜止的內(nèi)開口圓形環(huán)，通過滾珠與旋轉(zhuǎn)圓形環(huán)緊貼在一起，但是可以相對滑動。因此，一個圓環(huán)轉(zhuǎn)動，而另一個圓環(huán)是靜止的。實施例2
參看圖2，本發(fā)明提供另一種旋轉(zhuǎn)零件相對位移量的測量裝置，該測量裝置主要由外開口圓形環(huán)I和內(nèi)開口圓形環(huán)3組成。外開口圓形環(huán)I為旋轉(zhuǎn)圓形環(huán)，其環(huán)口端部有間隙。內(nèi)開口圓形環(huán)3為靜止圓形環(huán)，其環(huán)口端部有間隙。內(nèi)開口圓形環(huán)3緊貼在外開口圓形環(huán)I的內(nèi)圈。外開口圓形環(huán)I和內(nèi)開口圓形環(huán)3都是等截面的薄圓形環(huán)，它們的彎曲剛度很小。如圖2中所示，內(nèi)開口圓形環(huán)3的直徑小于外開口圓形環(huán)I的直徑。外開口圓形環(huán)I的環(huán)口端部向外張開。內(nèi)開口圓形環(huán)3的環(huán)口端部向內(nèi)張開。圖2中，標號I表示與被測的旋轉(zhuǎn)零件(圖中未畫出)一起轉(zhuǎn)動的外開口圓形環(huán)，稱它為旋轉(zhuǎn)圓形環(huán)。該旋轉(zhuǎn)圓形環(huán)的開口處B的兩端分別安裝在被測位移的兩個點上。當零件在力矩的作用下變形時，位移發(fā)生變化，旋轉(zhuǎn)圓形環(huán)B處間隙的大小就發(fā)生變化，其變化量等于旋轉(zhuǎn)零件的變形量(或與變形量成一定的比例)。標號3是靜止的內(nèi)開口圓形環(huán)，靜止圓形環(huán)與旋轉(zhuǎn)圓形環(huán)緊貼在一起，但是也可以相對滑動。因此，一個圓環(huán)轉(zhuǎn)動，而另一個圓環(huán)是靜止的。本發(fā)明還提供一種旋轉(zhuǎn)零件相對位移量的測量方法，采用兩個開口圓形環(huán)，將旋轉(zhuǎn)的外開口圓形環(huán)套裝在靜止的內(nèi)開口圓形環(huán)的外圈，其中旋轉(zhuǎn)的外開口圓形環(huán)取出旋轉(zhuǎn)零件的相對位移量，再將此位移量傳遞給靜止的內(nèi)開口圓形環(huán)，通過測量靜止的內(nèi)開口圓形環(huán)開口處A間隙的變化量來確定旋轉(zhuǎn)零件的變形量。從圖I或圖2中容易明白本發(fā)明的工作原理當旋轉(zhuǎn)零件在力矩的作用下變形時，旋轉(zhuǎn)的外開口圓形環(huán)開口處B的間隙也發(fā)生變化，該外開口圓形環(huán)的直徑隨之產(chǎn)生變化，由于靜止的內(nèi)開口圓形環(huán)與旋轉(zhuǎn)的外開口圓形環(huán)通過滾珠(見圖I)緊貼或者無滾珠(見圖2)兩者相互緊貼在一起，因此靜止的內(nèi)開口圓形環(huán)的直徑也相應(yīng)發(fā)生改變，靜止的內(nèi)開口圓形環(huán)開口處A的間隙也相應(yīng)產(chǎn)生變化，其變化量的大小與旋轉(zhuǎn)的外開口圓形環(huán)開口處B的間隙的變化量相同，所以測量出靜止的內(nèi)開口圓形環(huán)開口處A的間隙的變化量就可確定旋轉(zhuǎn)零件在力矩作用下的變形量。兩個開口圓形環(huán)即旋轉(zhuǎn)的外開口圓形環(huán)I的開口處B、靜止的內(nèi)開口圓形環(huán)3的開口處A的間隙的變化量等于或正比于旋轉(zhuǎn)零件的變形量。為了降低摩擦力對測量結(jié)果的的影響，本發(fā)明應(yīng)選擇摩擦系數(shù)小和彈性模量小的材料，例如對兩個開口圓形環(huán)和滾珠的材料應(yīng)用。至于位移量的測量，可以選用有滾珠或無滾珠的任意一種測量位移的方法。綜上所述，應(yīng)用本發(fā)明的一種旋轉(zhuǎn)零件相對位移量的測量裝置及機械測量方法，使用一個與旋轉(zhuǎn)零件一起轉(zhuǎn)動的開口圓形環(huán)將相對位移量取出，然后將此位移傳遞給另一個靜止的開口圓形環(huán)，使其變成不旋轉(zhuǎn)的位移量，再使用任意一種測量位移的方法測定該位移量，從而確定旋轉(zhuǎn)零件的變形量以及作用于旋轉(zhuǎn)零件的力矩。本發(fā)明的測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，測量精度高，其磨損對測量精度的影響很小。當然，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員都應(yīng)當知道，圖I是介紹本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)零件相對位移量的測量的原理圖，并不是對本發(fā)明的限定。在用機械方式取出一個旋轉(zhuǎn)位移并將其傳遞給另一個靜止零件而加以測量的技術(shù)范圍內(nèi)，對于圖I實施例的任何變型都將是 本發(fā)明權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)零件相對位移量的測量裝置，其特征在于，所述測量裝置包括外開口圓形環(huán)、內(nèi)開口圓形環(huán)以及數(shù)個滾珠； 所述外開口圓形環(huán)為旋轉(zhuǎn)圓形環(huán)，其環(huán)口端部有間隙，所述內(nèi)開口圓形環(huán)為靜止圓形環(huán)，其環(huán)口端部有間隙，所述數(shù)個滾珠環(huán)設(shè)在外開口圓形環(huán)與內(nèi)開口圓形環(huán)之間以減小摩擦力； 所述內(nèi)開口圓形環(huán)的直徑小于外開口圓形環(huán)的直徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)零件相對位移量的測量裝置，其特征在于，所述外開口圓形環(huán)和內(nèi)開口圓形環(huán)都為彎曲剛度小的薄圓形環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)零件相對位移量的測量裝置，其特征在于，所述外開口圓形環(huán)的環(huán)口端部向外張開?！?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)零件相對位移量的測量裝置，其特征在于，所述內(nèi)開口圓形環(huán)的環(huán)口端部向內(nèi)張開。
5.一種旋轉(zhuǎn)零件相對位移量的測量裝置，其特征在于，所述測量裝置包括外開口圓形環(huán)和內(nèi)開口圓形環(huán)； 所述外開口圓形環(huán)為旋轉(zhuǎn)圓形環(huán)，其環(huán)口端部有間隙，所述內(nèi)開口圓形環(huán)為靜止圓形環(huán)，其環(huán)口端部有間隙，所述內(nèi)開口圓形環(huán)緊貼在外開口圓形環(huán)內(nèi)； 所述內(nèi)開口圓形環(huán)的直徑小于外開口圓形環(huán)的直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)零件相對位移量的測量裝置，其特征在于，所述外開口圓形環(huán)和內(nèi)開口圓形環(huán)都為彎曲剛度小的薄圓形環(huán)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)零件相對位移量的測量裝置，其特征在于，所述外開口圓形環(huán)的環(huán)口端部向外張開。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)零件相對位移量的測量裝置，其特征在于，所述內(nèi)開口圓形環(huán)的環(huán)口端部向內(nèi)張開。
9.一種旋轉(zhuǎn)零件相對位移量的測量方法，其特征在于，采用兩個開口圓形環(huán)，將旋轉(zhuǎn)的外開口圓形環(huán)套裝在靜止的內(nèi)開口圓形環(huán)的外圈，其中旋轉(zhuǎn)的外開口圓形環(huán)取出旋轉(zhuǎn)零件的相對位移量，再將此位移量傳遞給靜止的內(nèi)開口圓形環(huán)，通過測量靜止的內(nèi)開口圓形環(huán)開口處間隙的變化量來確定旋轉(zhuǎn)零件的變形量； 當旋轉(zhuǎn)零件在力矩的作用下變形時，旋轉(zhuǎn)的外開口圓形環(huán)開口處的間隙也發(fā)生變化，該外開口圓形環(huán)的直徑隨之產(chǎn)生變化，由于靜止的內(nèi)開口圓形環(huán)與旋轉(zhuǎn)的外開口圓形環(huán)通過滾珠緊貼或者無滾珠兩者相互緊貼在一起，因此靜止的內(nèi)開口圓形環(huán)的直徑也相應(yīng)發(fā)生改變，靜止的內(nèi)開口圓形環(huán)開口處的間隙也相應(yīng)產(chǎn)生變化，其變化量的大小與旋轉(zhuǎn)的外開口圓形環(huán)開口處的間隙的變化量相同，所以測量出靜止的內(nèi)開口圓形環(huán)開口處的間隙的變化量就可確定旋轉(zhuǎn)零件在力矩作用下的變形量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的旋轉(zhuǎn)零件相對位移量的測量方法，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)的外開口圓形環(huán)開口處、所述靜止的內(nèi)開口圓形環(huán)開口處的間隙的變化量等于或正比于旋轉(zhuǎn)零件的變形量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)零件相對位移量的測量裝置及測量方法，測量裝置上的外開口圓形環(huán)為旋轉(zhuǎn)圓形環(huán)，內(nèi)開口圓形環(huán)為靜止圓形環(huán)，兩個圓形環(huán)的環(huán)口端部都有間隙，數(shù)個滾珠環(huán)設(shè)在外開口圓形環(huán)與內(nèi)開口圓形環(huán)之間以減小摩擦力，也可以不設(shè)滾珠，兩個圓形環(huán)緊貼在一起且相對滑動。采用兩個開口圓形環(huán)，將旋轉(zhuǎn)的外開口圓形環(huán)套裝在靜止的內(nèi)開口圓形環(huán)的外圈，其中旋轉(zhuǎn)的外開口圓形環(huán)取出旋轉(zhuǎn)零件的相對位移量，再將此位移量傳遞給靜止的內(nèi)開口圓形環(huán)，通過測量靜止的內(nèi)開口圓形環(huán)開口處間隙的變化量來確定旋轉(zhuǎn)零件的變形量。按本發(fā)明的方法，先將旋轉(zhuǎn)物體的變形量取出，變?yōu)殪o止物體的變形量再加以測量，以得到穩(wěn)定的被測信號。測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，測量精度高，其磨損很小。
文檔編號G01B21/02GK102661731SQ20121017857
公開日2012年9月12日 申請日期2012年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月2日
發(fā)明者葉雪峰 申請人:葉雪峰