专利名称：压力传感器测量压片力机构的制作方法
技术领域：
本实用新型是应用于压片机上的测量机构，特别涉及用于旋转式压片机的片重检测和控制机构。
背景技术：
压片机是通过一对上、下压轮分别并同时施力于一对上、下冲上，再由上、下冲同时挤压中模内的粉末状物料(以下简称物料)，使其形成片剂来完成压片过程的(见图1)。由图1可知，压片力是上、下压轮通过上、下冲，作用在物料上的力；而反压力是物料受到挤压时通过上、下冲的传递反作用于压轮上的力。压片力与反压力是一对大小相等、方向相反、并且作用在一条直线上的作用力和反作用力。测量压片力是压片机的自动控制物料重量系统中的重要环节。目前压片机基本上采用将应变片作为敏感元件直接粘贴在被测物体(即压轮架表面)上的方法来检测压片力的，较有代表的是用应变片作为敏感元件测量压片力机构，其构造是上压轮与上压轮架为转动连接(回转副)，上压轮架一端与拉杆为铰链式连接(回转副)，另一端与上固定支点为铰链式连接(回转副)，上固定支点固定在机架上，金属电阻膜(即应变片)紧紧地粘贴在上压轮架表面；而拉杆与调节机构为丝杠螺纹连接(螺旋副)，调节机构固定在机架上；下压轮与下压轮架为转动连接(回转副)，下压轮架一端与液压缸为铰链式连接(回转副)，液压缸固定在机架上，下压轮架另一端与调节机构为丝杠螺纹连接(螺旋副)，调节机构固定在机架上。
其工作原理是当上、下压轮受反压力的作用而发生弯曲变形并伸长，即发生应变，(见图4)，这时，紧贴在上压轮架表面的金属电阻膜(即应变片)也相应按比例伸长变薄，其电阻值的增大使得金属电阻膜两端的电压变大。随着反压力的变大(或变小)，使得上、下压轮架的应变变大(或变小)，紧贴在上压轮架表面金属电阻膜也随之按比例变薄(或变厚)，其电阻值和电压则相应地变大(或变小)，控制系统由此根据金属电阻膜两端电压的大小变化测得压片力的变化。
由于应变片作为敏感元件直接粘贴在上压轮架表面上，使得应变片与上压轮架一起构成测量力、荷重、压力以及扭矩等物理量的压力传感器，因而对压轮架有较高的技术要求。事实上，这种结构用来检测压片力存在的问题也不少，如压片力的检测精度低和不稳定等等关键问题，这些与压轮架所采用的结构、材质、零件的加工方式、应变片在压轮架表面的粘贴质量、以及作用在压轮架上各个方向的力等等有关。
首先，压轮架的材质和结构不当会影响压片力的检测精度。由于传感器的功能主要将在待测物理量作用下产生的应变转换成电学量，而电学量的精确性又取决于传感器的结构类型和弹性体的材料等因素，所以，我们通常选用合金结构钢、不锈钢、高强度铝合金等材料作为弹性体。但从上、下压轮架受力(可达100～200kN)来看，它不能选不锈钢或高强度铝合金等作其材料，只能选用合金结构钢。然而，由于合金结构钢的特性，其材料耗费、加工的技术难度、加工费用和废品率等等要比一般优质碳素钢来的高，譬如，用合金结构钢制作的上、下压轮架在成本上要比优质碳素钢高30％左右。除此之外，压轮架结构设计的不合理，以及加工技术和质量的不稳定，都将影响压片力的检测精度。
其次，粘贴位置的不当也会影响压片力的检测精度。应变片的粘贴位置除了考虑反压力的作用位置以外，还要考虑压轮架的材料弹性因素。由于压轮架的材料弹性模量受加工不稳定性影响而不一致，往往造成应变片的粘贴位置不确定，这也降低了压片力的检测精度。
此外，黏合剂的选择和粘贴的操作方法不当降低了压片力的检测精度。由于应变片直接粘贴在被测物体上(即压轮架表面)，因此，有关黏合剂的选择和粘贴的操作方法等技术条件都相当高的。譬如，不同的应变片应选择不同的黏合剂；为了保证应变片的粘贴完善，要根据不同应变片及不同黏合剂对应变片施加不同的压力；并且还要严格控制黏合剂的固化条件和环境因素，等等。实际上，由于粘贴应变片的工艺复杂性和操作高难度性，使其合格率降低。通常，应变片的粘贴工作应交由专业厂商来处理，但是由于压轮架的结构、材质、加工技术和质量、应变片粘贴位置的选择等种种原因，会导致其灵敏度和测量精度的降低。
还有，各个方向作用力的不确定性也降低了压片力的测量精度。由于压轮架的受力除了垂直方向的反压力外，还受到其他方向作用力的影响，使得应变片直接粘贴在上压轮架表面的结构抗干扰性差，造成压片力的测量精度低。
可见，由于用应变片作为敏感元件测量压片力机构的结构合理性和操作性较差，使得其实际技术特性降低，譬如其非线性误差≥3％，重复性误差≥±1％，蠕变(30分钟)≥±1％，防护等级低等等，从而造成压片力检测精度低、性能不稳定，最终影响压片机的物料自动控制。用现有技术的压片机所压制片剂的重量差异限度当片剂的平均重量＜0.3g时，片剂重量差异限度为±7.5％；当片剂的平均重量≥0.3g时，片剂重量差异限度为±5％。
发明内容
基于上述的原因，本实用新型(即用应变片压力传感器测量压片力机构)考虑用较为简洁的结构和成熟的技术来解决现有测量压片力技术中存在的技术特性低、性能不稳定、可操作性差等问题，从而提高压片力的测量精度，降低技术难度和制作成本，解决压片机的物料自动控制问题。
本实用新型采用应变片式压力传感器、以及根据杠杆原理，建立精确测量压片力F的装置(见图1)。
其用应变片压力传感器测量压片力机构的构造是上压轮1与上压轮架2为转动连接(回转副)，上压轮架一端与拉杆3为铰链式连接(回转副)，另一端与上固定支点14为铰链式连接(回转副)；拉杆3与调节机构5为丝杠螺纹连接(螺旋副)，调节机构固定在机架6上；下压轮4与下压轮架13为转动连接(回转副)，其特征在于，下压轮架一端与调节机构为丝杠螺纹连接(螺旋副)，另一端与块12为铰链式连接(回转副)，块12与顶杆10为固定连接，顶杆通过座9与应变片压力传感器8相接触，顶杆10在座内可上下移动(移动副)，应变片压力传感器与底板7固定连接。
上固定支点可固定在机架上15；座与底板一起可固定在机架6上。固接块11固定连接着下压轮架。
从结构上来看，本实用新型中，应变片式压力传感器、顶杆、座、底板等元件组成了压力传感器装置，并将其直接置于下压轮架的一端，反压力通过下压轮、下压轮架和顶杆将力按比例地传递给应变片式压力传感器。由杠杆原理而知，P＝F’*L2/(L1+L2) 公式(1)则F＝F’＝P*(L1+L2)/L2公式(2)式中L1，L2——压轮中心至压轮架两端支点的固定距离。
从公式(2)得知，由于L1与L2是恒定值，则压片力F与作用于应变片式压力传感器上的力P成线性关系，而与压轮架的材质、材料变形和压轮架结构无关。当我们从压力传感器装置测得压力P，根据公式(2)，由此可计算得压片力F。
本实用新型的优点是首先，由于采用了应变片式压力传感器，因而避免了粘贴应变片带来的工艺、操作和合格率等一系列问题，其质量、稳定性和测量精度比应变片直接粘贴在上压轮架表面要好，譬如其非线性误差＜0.2％，重复性误差≤±0.07％，蠕变(30分钟)≤±0.07％，防护等级为IP67等等，各项技术数据均优于现有的技术。
其次，因为压片力F与作用于应变片式压力传感器上的力P成线性关系，与压轮架的材质和材料变形无关(见图2)，所以，在受力允许的范围内，将压轮架的材质由合金结构钢改为优质碳素钢，既降低了材料成本、降低了相关技术要求和加工成本，又可提高零件的合格率。据统计，零件成本可降低30～40％，而零件合格率达到98％，比原有的提高了40％。
此外，应变片式压力传感器除了受到垂直方向的压力外，不会受到其他方向力的干扰，因此，抗干扰性好，检测准确度高。
还有，因为压片力F与作用于应变片式压力传感器上的力P成线性关系，与压轮架的结构无关(见图2)，所以，本发明的压轮架结构比现有的更简洁，装配更容易，可节省装配人工1/3。用本实用新型的压片机所压制片剂的重量差异限度当片剂的平均重量＜0.3g时，片剂重量差异限度为±4.0％；当片剂的平均重量≥0.3g时，片剂重量差异限度为±2％，明显高于用现有技术的压片机40％～47％。
附图1是本实用新型结构示意图。
附图2是用应变片压力传感器测量压片力机构的结构和受力示意图。
1上压轮，2上压轮架，3拉杆，4下压轮，5调节机构，6机架，7底板，8应变片式压力传感器，9座，10顶杆，11固接块，12块，13下压轮架，14上固定支点，15机架、16上冲、17粉末状物料、18中模、19下冲、F压片力、F’反压力、P作用在应变片式压力传感器上的力。
具体实施方式
用应变片压力传感器测量压片力机构，上压轮1与上压轮架2为转动连接(回转副)，上压轮架一端与拉杆3为铰链式连接(回转副)，另一端与上固定支点14为铰链式连接(回转副)；上固定支点固定在机架上15；拉杆3与调节机构5为丝杠螺纹连接(螺旋副)，调节机构固定在机架6上；下压轮4与下压轮架13为转动连接(回转副)，下压轮架一端与调节机构为丝杠螺纹连接(螺旋副)，另一端与块12为铰链式连接(回转副)，块12与顶杆10为固定连接，顶杆通过座9与应变片压力传感器8相接触，顶杆10在座内可上下移动(移动副)，应变片压力传感器与底板7固定连接。座与底板起固定在机架6上。固接块11固定连接着下压轮架。
权利要求1.一种压力传感器测量压片力机构，上压轮与上压轮架为转动连接，上压轮架一端与拉杆为铰链式连接，另一端与上固定支点为铰链式连接；拉杆与调节机构为丝杠螺纹连接，调节机构固定在机架上；下压轮与下压轮架为转动连接，其特征在于，下压轮架一端与调节机构为丝杠螺纹连接，另一端与块为铰链式连接，块与顶杆为固定连接，顶杆通过座与应变片压力传感器相接触，顶杆在座内可上下移动，应变片压力传感器与底板固定连接。
2.按照权利要求1所述的压力传感器测量压片力机构，其特征在于，上固定支点固定在机架上。
3.按照权利要求1或2所述的压力传感器测量压片力机构，其特征在于，座与底板一起固定在机架上；固接块固定连接着下压轮架。
专利摘要本实用新型是应用于旋转式压片机的片重检测和控制机构。上压轮与上压轮架为转动连接，上压轮架一端与拉杆为铰链式连接，另一端与上固定支点为铰链式连接；上固定支点固定在机架上；拉杆与调节机构为丝杠螺纹连接，调节机构固定在机架上；下压轮与下压轮架为转动连接，下压轮架一端与调节机构为丝杠螺纹连接，另一端与块为铰链式连接，块与顶杆为固定连接，顶杆通过座与应变片压力传感器相接触，顶杆在座内可上下移动。本实用新型测量质量、稳定性和测量精度比应变片直接粘贴在上压轮架表面要好，譬如其非线性误差＜0.2％，重复性误差≤±0.07％，蠕变(30分钟)≤±0.07％，防护等级为IP67等等，各项技术数据均优于现有技术。
文档编号B30B15/00GK2686845SQ03256290
公开日2005年3月23日 申请日期2003年8月5日 优先权日2003年8月5日
发明者陈露真 申请人:上海天祥健台制药机械有限公司