一种传感器称重模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及称量包装技术领域，具体涉及用于自动化生产线的一种传感器称重模块。
【背景技术】
[0002]随着工业自动化水平的不断提升，当今包装机械行业对自动化程度的要求越来越高，并逐步向着无人化方向发展，以期达到节省劳动力和降低成本的目的。称重模块是自动化包装生产线的重要组成部分，其作为一种新型传感器系统，因为模块设计简单，安装调试方便、灵活，在工业自动化行业内得到了广泛应用和推广。常见的称重模块结构，如图1所示，通常包括剪切梁称重传感器、负荷传递装置及安装连接板等部件；其以水平悬臂状的安置于安装底座a处的剪切梁称重传感器b作为感应部件，通过在其悬臂端处架设承重块C，以实现相应物料的搁置称重目的。为保证承重块c的防倾覆效果，通过铅垂状固定于安装底座a处的稳定螺栓d直接向上穿设过承重块C，以实现两者的连接固定。上述称重模块自使用以来，确实既保留了剪切梁传感器精度高、长期稳定性好的特点，又解决了因安装不当造成的称量误差问题。然而，上述结构存在的缺陷也不容小视:由于稳定螺栓直接同轴穿过承重块，以依靠稳定螺栓与承重块间的存在微小间隙的孔轴配合提供承重块铅垂向的微小位移。不仅在承重块受力倾斜或稳定螺栓出现配合误差时，易于使传感器与稳定螺栓间咬合抱死，造成传感器憋劲、不灵敏、检测信号不稳定，致使称重精度扩大，进而对所测出的包装重量恒定性造成巨大影响。同时，在称重模块自身的高精度要求下，稳定螺栓与承重块间的间隙配合的同心设计乃至安装精度要求极高，无形中加剧了设备的生产制作成本。如何研发出一种结构更为合理可靠而容错性更高的传感器称重模块，能够使其满足称重精度需求的同时，又能体现其较好的工作柔性和灵活性和更低的安装精度要求性，为本领域近年来所亟待解决的技术难题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的为克服上述现有技术的不足，提供一种结构合理而容错率更高的传感器称重模块，以在满足其称重精度需求的同时，又能体现其较好的工作柔性和灵活性，同时安装精度要求更低，工作可靠性乃至使用寿命亦可得到进一步提升。
[0004]为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:
[0005]一种传感器称重模块，包括底座以及水平悬臂状的布置于底座处的梁式传感器，本模块还包括用于搁置待称重物料的承重板，该承重板位于梁式传感器的相对其固定端的悬臂端上方且两者间构成螺栓固接配合；其特征在于:本模块还包括用于托撑承重板的托撑柱，所述托撑柱至少为沿承重板中线而对称分置于其两端处的两根；托撑柱的底端固接于底座处，其顶端铅垂向上顺延并靠近承重板下板面处；所述托撑柱与承重板的相向面的其中一个面处设球面状配合部，且上述相向面的另一面的与之配合处彼此形状吻合的布置有半球状的球形槽；在铅垂方向上，所述球形槽与上述球面状配合部间所存间距等于承重板所设定的受压下沉高度。
[0006]所述球形槽凹设于承重板的下板面处；所述球面状配合部为不锈钢材质的钢球，托撑柱顶端处内凹设置用于容纳该球面状配合部的半球状的球状凹槽，该球状凹槽的球形轮廓与球面状配合部的球面轮廓吻合布置，上述球面状配合部球心、球形槽球心以及球状凹槽球心均位于同一铅垂线上。
[0007]在铅垂方向上，所述球形槽和/或球状凹槽的槽深小于球面状配合部的球面半径。
[0008]所述承重板外形呈长方板状结构；托撑柱为分布于梁式传感器悬臂端两侧处的两根，且沿承重板的上述与梁式传感器的螺栓固接处轴线呈轴对称布置。
[0009]所述托撑柱底端呈上粗下细的阶梯轴状结构，其阶梯轴状结构的小直径段处布置外螺纹，底座的与之配合处相应设置螺纹孔，托撑柱的布置外螺纹的小直径段穿设并螺纹固接于底座的螺纹孔内，且托撑柱的轴肩处与底座上板面间抵靠布置。
[0010]所述托撑柱的相对其小直径段的大直径段呈便于施力的直棱柱状构造。
[0011]本发明的主要优点在于:
[0012]I)、抛弃了传统的承重块直接螺栓配合底座所导致的诸如咬合抱死等诸多缺陷；通过独特设计的防倾覆结构，以两端支撑方式的托撑柱作为提供承重板保持水平状态的平衡基体，以托撑柱顶端与承重板下板面间的配合处所设置的球面式定位配合作为其水平和沉降方向的约束件，最终实现其结构的防抱死和防倾覆效果。本发明依靠托撑柱与承重板间的球面配合，一方面，其球面配合所形成的水平向约束，杜绝了承重板的水平向动作，仅提供承重板受压后的下沉动作，以保证传感器的受力灵敏度和读取精度。另一方面，两者间的球面配合，在承重板受力而沉降至传感器可读取高度，也即承重板所设定的受压下沉高度时，传感器仍会正常读取；而承重板则立刻被上述球面配合稳定限位，以避免承重板在受到冲击载荷时的沉降过度问题。此外的，承重板与托撑柱间的球面结构，其承力性更高，同时在出现安装或设计误差时的容错率也更高。甚至即使承重板板体出现不均匀的局部过大受力而产生板体倾覆歪斜，也能依靠其球面对球面的均匀冲击来最大化的抵消两者间的冲击力，从而使得传感器在称重测量过程中不易出现憋劲和抱死状况。
[0013]实际试验表明，本发明通过上述结构，其传感器反应更为灵敏，容错率高，在满足其称重精度需求的同时，又能体现其较好的工作柔性和灵活性，同时由于仅依靠球面配合结构而无需孔轴等精度配合，安装精度要求更低。其不但保证了称重质量的准确性和稳定性，同时也提高了生产效率，降低了劳动成本，工作可靠性乃至使用寿命亦可得到进一步提升。
[0014]2)、作为本发明的进一步优化方案，实际上，作为球面配合的承重板和托撑柱处均相对的均开设有球形配合槽；也即承重板处开设球形槽，而托撑柱的顶端面同样开设球状凹槽。使用时，通过在两槽间安置钢球，从而保证两者的球面配合效果。上述设计方案的好处在于，一方面，无需单独精细的设计球面配合的材质及结构，直接选用标准化的所需钢球，而只需对各球形配合槽处进行相对的精细加工即可，安装时直接放置球体，以提升其安装效率及降低设计成本。另一方面，由于承重板相对球面状配合部的冲击是时刻存在的，换句话说，球面状配合部的摩擦磨损是时刻存在而不断消损的，而一旦磨损过量，势必影响承重板乃至整个传感器的正常工作能力。仅依靠固定在托撑柱或承重板上的球面状配合部，一经磨损就需整体更换，显然得不偿失。本发明依靠单独安置的钢球，在钢球磨损时，再次拆解结构并重新放置新的钢球即可，装卸操作极为快捷方便。当然，钢球自身的材质也可进行额外选材或强化处理，以期提升其工作寿命。
[0015]3)、从上文叙述可知，上述各球面配合处的“轮廓吻合”的设计初衷，即为球形槽和/或球状凹槽的槽深应当至少等于甚至小于球面状配合部的球面半径。本发明作为方案的进一步延伸优化，则在铅垂方向上，所述球形槽和/或球状凹槽的槽深小于球面