专利名称：S形拉压式测力传感器的机械式过载保护装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测力传感器的过载保护装置，尤其涉及一种S形拉压式测力传感器的机械式过载保护装置。
背景技术：
测力传感器是将力值转换成电压信号的传感器，广泛应用于各种测力系统中。采用S形拉压式测力传感器作为测力部件的测力仪，由传感器将作用到传感器测试轴上的外力转换成电压信号，然后由测力仪的信号测量电路对该电压信号进行测量，得到与外力相对应的力值并予以显示。图I示出了传统S形拉压式测力传感器的局部结构示意图，如图I所示，S形拉压 式测力传感器的两端加工有测试轴安装螺纹孔4和传感器安装通孔1，分别用于安装感受外力的测试轴8和将传感器固定到安装座6上；传感器中部加工有双孔应变区，在应变区的两侧面分别贴有两个电阻应变片2，这四个电阻应变片2构成全桥式“惠斯顿”电桥，将施加在测试轴8的外力转换成电压信号输出。S形测力传感器的双孔应变区具有弹性，对传感器施加作用力(沿测试轴8的推力或拉力)时，双孔应变区会沿测试轴8的轴线方向发生形变；如果外力超过传感器所允许的最大载荷，传感器将遭受不可恢复的损坏。现有的测力仪普遍只采用软件过载报警，而没有机械式的过载保护功能。当测量到的力值超过传感器的允许范围时，测力仪通过指示灯或蜂鸣器发出报警信息，提示操作人员降低载荷。测力仪未开启电源时，软件过载报警功能就无法起作用；更重要的是，在使用过程中过载情形往往是突然发生的，操作人员根本没有时间采取相应的措施，使得测力仪在使用过程中极易过载损坏。因此，采用机械式的过载保护装置才能从根本上解决传感器的过载保护问题。已申请中国专利、专利号为200610109942. 9的“推拉力计过载保护装置”提供了一种机械式的传感器过载保护装置，该保护装置和被保护的推拉力计安装在同一块底板上，在推力和拉力两个方向上能对推拉力计的传感器起到保护作用；但是该保护装置是一种独立于推拉力计的“外置式”装置，外形尺寸大、结构复杂，不便于应用推广。
发明内容
本发明的目的在于克服技术中的不足，提供一种S形拉压式测力传感器的机械式过载保护装置，其设置于测力仪的内部，从而可有效防止测力仪的S形拉压式测力传感器因过载而发生损坏。为实现上述目的，所述S形拉压式测力传感器的机械式过载保护装置，安装于安装底座上的所述传感器包括基体、电阻应变片和测试轴，呈S形的所述基体包括彼此平行排列的第一区域、装有电阻应变片的第二区域和装有测试轴的第三区域，所述第二区域位于第一、第三区域之间；其特点是，所述机械式过载保护装置包括均凸设于所述安装底座上的第一凸块和第二凸块，其中，所述第一凸块位于第二区域和第三区域之间，所述第二凸块位于第三区域外侧，所述第二凸块上开设有使测试轴架于其上的U形槽；并且，所述机械式过载保护装置还包括在所述测试轴的外壁并沿其周向设置的凸缘，所述凸缘位于第三区域与所述第二凸块之间；当作用在测试轴上的推力逐渐加大时，测试轴位于第二、第三区域之间的第一端面逐渐靠近并最终抵于所述第一凸块的面向第三区域侧的第二端面上；当作用在测试轴上的拉力逐渐加大时，所述凸缘的面向第二凸块侧的第三端面逐渐靠近并最终抵于所述第二凸块的面向第三区域侧的第四端面上；所述第一第二、第三和第四端面均垂直于测试轴的轴线方向。优选的是，所述第三区域上开设有使所述测试轴安装于其上的螺纹孔，相对应地所述测试轴的外壁上设置有与所述螺纹孔相匹配的外螺纹，所述测试轴上还设置有使其固定于第三区域上的锁紧螺帽，调整测试轴的长度和测试轴旋入第三区域的螺纹孔的深度，再锁紧所述锁紧螺帽，可调整测试轴的第一端面与第一凸块的第二端面之间的距离，以及可调整测试轴凸缘的第三端面与第二凸块的第四端面之间的距离。 本发明的有益效果在于，所述本发明提供了一种S形拉压式测力传感器的机械式过载保护装置，无论测力仪是否开机，其都可以保护S形拉压式测力传感器免遭过载而损坏；另外，该机械式过载保护装置的结构简单，整体设置于测力仪传感器安装座上，属于内置式过载保护结构，极大方便了用户的使用，便于应用推广。
图I示出了传统S拉压式测力传感器的局部结构示意图。图2示出了本发明所述的机械式过载保护装置和S形拉压式测力传感器的结构示意图。图3中的图3a示出了图2中所示的传感器安装底座的俯视图。图3中的图3b示出了图3a中所示的传感器安装底座的侧视图。图4示出了图2中所示的测试轴的结构示意图。图5示出了 S形拉压式测力传感器的机械式过载保护装置在空载、推力过载和拉力过载三种情况下的状态示意图，其中，图5a示出了机械式过载保护装置在S形拉压式测力传感器空载情况下的状态示意图；图5b示出了机械式过载保护装置在S形拉压式测力传感器推力过载情况下的保护状态示意图；图5c示出了机械式过载保护装置在S形拉压式测力传感器拉力过载情况下的保护状态示意图。图6示出了在本发明的一实施例中机械式过载保护装置和S形拉压式测力传感器的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步说明。如图2至图4，以及图6所示，所述传感器包括基体3、电阻应变片2和测试轴8，呈S形的所述基体3包括彼此平行排列的第一区域31、第二区域32和第三区域33，其中，所述第一区域31上加工有将传感器安装至安装底座6上的安装孔I ;位于中间的第二区域32为应变区，在该第二区域32的正面加工有相连通的双孔5，贴于所述第二区域32两个侧面的四片电阻应变片2相对于该双孔5两两对称设置。所述测试轴8安装于第三区域33上，具体地，所述第三区域33上开设有使所述测试轴8安装于其上的螺纹孔4，相对应地所述测试轴8的外壁上设置有与所述螺纹孔相匹配的外螺纹，所述测试轴8上还设置有使其固定于第三区域33上的锁紧螺帽81。特别地，所述S形拉压式测力传感器的机械式过载保护装置包括均凸设于所述安装底座6上的第一凸块7和第二凸块61,所述第一凸块7和第二凸块61的材质,应保证在传感器发生过载的情况下，能够承受所施加过载载荷；对于小量程传感器，使用工程塑料即可，对于大量程传感器，则应使用铝合金等强度更高的材料。并且，所述第一凸块7与第二凸块61与安装底座6的连接可以通过螺钉安装，也可以是与安装底座6是一体成型。其中，所述第一凸块7位于第二区域32和第三区域33之间，所述第二凸块61位于第三区域33的右侧，所述第二凸块61上开设有使测试轴8架于其上的U形槽611。同时，所述机械式过载保护装置还包括在所述测试轴8的外壁并沿其周向设置的凸缘82，当测试轴8安装于基体3上后，测试轴8的左端面贯穿第三区域33的螺纹孔4，并伸至第二区域32和第三区域33之间，所述凸缘82位于第三区域33与第二凸块61之间。从而，当作用在测试轴8上的推力逐渐加大时，测试轴8位于第二区域32、第三区域33之间的第一端面83 (即测试轴8的左端面)逐渐靠近并最终抵于所述第一凸块7的面向第三区域33侧的第二端面71 (即第一凸块7的右端面)上；当作用在测试轴8上的拉力逐渐加大时，所述凸缘82的面向第二凸块61侧的第三端面821 (即凸缘82的右端面)逐渐靠近并最终抵于所述第二凸块61的面向第三区域33侧的第四端面612 (即第二凸块61的左端面)上；所述第一端面83、第二端面71、第三端面821和第四端面612均垂直于测试轴8的轴线方向，以保证作用在测试轴8上的力垂直作用于第一凸块7或第二凸块61上。进一步的，所述测试轴8的第一端面83与第一凸块7的第二端面71之间的距离、以及所述测试轴8的凸缘82的第三端面821与第二凸块61的第四端面612之间的距离是可以改变的。具体地，调整测试轴8的长度和测试轴8旋入第三区域33的螺纹孔的深度，再锁紧所述锁紧螺帽81，可调整测试轴8的第一端面83与第一凸块7的第二端面71之间的距离，以及可调整测试轴8的凸缘82的第三端面821与第二凸块61的第四端面612之间的距离。图5示出了 S形拉压式测力传感器的机械式过载保护装置在空载、推力过载和拉力过载三种情况下的状态示意图。图5a示出了拉压式测力传感器在S形拉压式测力传感器空载(未对测试轴8施加作用力)情况下的状态示意图。当传感器受到推力作用时，传感器沿中心线压缩变形，使得传感器的测试轴8顺着其轴线、沿推力方向发生位移，测试轴8的第一端面83和第一凸块7的第二端面71的距离变小。如果推力持续增大，如图5b所示，测试轴8的第一端面83就会和第一凸块7的第二端面71发生接触；发生接触之后如果推力继续增大，推力中的过载载荷就直接作用到第一凸块7的第二端面71上，通过第一凸块7再传递到传感器安装底座6上，传感器由于第一凸块7的第二端面71的限制不会进一步发生压缩变形，从而实现推力方向的过载保护。
当传感器受到拉力作用时，传感器沿中心线拉伸变形，使得传感器的测试轴8顺着其轴线、沿拉力方向发生位移，测试轴8凸缘82的第三端面821和第二凸块61的第四端面612的距离变小。如果拉力持续增大，如图5c所示，测试轴8凸缘82的第三端面821就会和第二凸块61的第四端面612发生接触；发生接触之后如果拉力继续增大，拉力的过载载荷就直接作用到第二凸块61的第四端面612上，再传递到传感器安装底座6上，传感器由于第二凸块61的第四端面612的限制不会进一步发生拉伸变形，从而实现拉力方向的过载保护。值得说明的是，传感器在推拉力计下盖9上的安装位置是固定的。在进行装配时，测试轴8的第一端面83与第一凸块7的第二端面71之间的间隙，以及测试轴8凸缘82的第三端面821与第二凸块61的第四端面612之间的间隙，均需要进行调整，以使得当允许的最大载荷(推力或拉力)作用到传感器的测试轴8上时，间隙正好为零(即正好发生接触)。 在拧紧测试轴8的锁紧螺帽81前，通过调整测试轴8的长度和测试轴8旋入传感器上安装螺孔4的深度，可以调整测试轴8凸缘82的第三端面821与第二凸块61的第四端面612之间的间隙；拧紧测试轴8的锁紧螺帽81之后，通过锉刀打磨测试轴8的第一端面83，可以调整第一凸块7的第二端面71与测试轴8的第一端面83之间的间隙。在进行间隙调整时，需要根据传感器所允许的变形量，用不同规格的厚度塞尺检查间隙是否合适。完成间隙调整后，通过螺钉将传感器安装到推拉力计下盖9的安装座上。当采用所述推拉力计测量推力或拉力时，由于机械式过载保护装置的作用，传感器上的测试轴8的位移量将被限制在预先调整的间隙量范围内，从而对S形拉压式测力传感器起到了过载保护。综上所述仅为本发明较佳的实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本发明的技术范畴。
权利要求
1.一种S形拉压式测力传感器的机械式过载保护装置，安装于安装底座上的所述传感器包括基体、电阻应变片和测试轴，呈S形的所述基体包括彼此平行排列的第一区域、装有电阻应变片的第二区域和装有测试轴的第三区域，所述第二区域位于第一、第三区域之间；其特征在于 所述机械式过载保护装置包括均凸设于所述安装底座上的第一凸块和第二凸块，其中，所述第一凸块位于第二区域和第三区域之间，所述第二凸块位于第三区域外侧，所述第二凸块上开设有使测试轴架于其上的U形槽；并且， 所述机械式过载保护装置还包括在所述测试轴的外壁并沿其周向设置的凸缘，所述凸缘位于第三区域与所述第二凸块之间； 当作用在测试轴上的推力逐渐加大时，测试轴位于第二、第三区域之间的第一端面逐渐靠近并最终抵于所述第一凸块的面向第三区域侧的第二端面上；当作用在测试轴上的拉力逐渐加大时，所述凸缘的面向第二凸块侧的第三端面逐渐靠近并最终抵于所述第二凸块的面向第三区域侧的第四端面上；所述第一第二、第三和第四端面均垂直于测试轴的轴线方向。
2.根据权利要求I所述的S形拉压式测力传感器的机械式过载保护装置，其特征在于所述第三区域上开设有使所述测试轴安装于其上的螺纹孔，相对应地所述测试轴的外壁上设置有与所述螺纹孔相匹配的外螺纹，所述测试轴上还设置有使其固定于第三区域上的锁紧螺帽，调整测试轴的长度和测试轴旋入第三区域的螺纹孔的深度，再锁紧所述锁紧螺帽，可调整测试轴的第一端面与第一凸块的第二端面之间的距离，以及可调整测试轴凸缘的第三端面与第二凸块的第四端面之间的距离。
全文摘要
本发明公开了一种S形拉压式测力传感器的机械式过载保护装置，S形基体包括平行排列的第一、第二和第三区域。在传感器安装底座上凸设有位于第二、三区域间的第一凸块和位于第三区域外侧的第二凸块；在测试轴的外壁沿其周向设有的凸缘位于第三区域与第二凸块间。当推力逐渐加大时，测试轴位于第二、第三区域间的第一端面逐渐靠近并最终抵于第一凸块的面向第三区域侧的第二端面上；当拉力逐渐加大时，凸缘面向第二凸块侧的第三端面逐渐靠近并最终抵于第二凸块的面向第三区域侧的第四端面上。从而无论测力仪是否开机，该机械式过载保护装置都可保护传感器免遭过载而损坏；该保护装置结构简单，属于内置式结构，极大方便了用户的使用，便于推广。
文档编号G01L1/26GK102914397SQ20121039414
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月17日 优先权日2012年10月17日
发明者陈志雄 申请人:广州赛宝计量检测中心服务有限公司