专利名称：一种负荷传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及传感器，尤其是涉及一种负荷传感器。
背景技术：
现有的负荷测力传感器大多是应变式传感器，其原理是受力后弹性体形变使得应变计形变，将力信号改变成为我们可以测量的应变电压信号。传感器种类繁多目前常见的就其受力形式分为拉压力传感器(柱式，板环式，筒式等)，弯曲式(等强梁，方框梁)，剪切式(轮辐式，方梁，圆截面工字梁等)。力传感器在使用过程中经常会受到侧向力的干扰，影响传感器正向力的测量精度，有些侧向力过大还会导致弹性体的永久性形变。常见的负荷传感器为了减少侧向力的影响在力承压面采用球面承压头，这种结构虽然可将侧向力的影响控制在一个非常小范围内，但并不能承受强力的侧向力，为了使这种结构的力传感器能够工作在侧向力较大的环境中，一般需要在力传感器和被测力结构之间安装辅助保护结构，这样对应用非常不便，不适合于安装在空间狭小或环境恶劣的场所。中国专利ZL200920172370. 8提供一种称重、负荷传感器，弹性体内装有应变计元件，应变计元件所接的导线通出于弹性体外，在弹性体的中部开有一贯通的联接孔，联接孔的两侧各有一组以上的应变计元件。该实用新型在使用时与载荷承重端能可靠联接，从而避免二者间产生位移，保证称重精度，它可广泛用于散装水泥罐的称重以及电子轨道衡、浅坑基或无坑基式电子汽车衡、天车秤以及各种电子地上衡等测力称重系统中。中国专利CN1161743公开一种负荷传感器基板及负荷传感器，其强度高、测定精度高，而且结构简单。包括用金属制的圆板，在该圆板上，设有以圆板中心为交点的正交轴为对称线的四个小孔，同时还在相邻的小孔之间，设置感度方向与正交轴方向一致的应变片。另外，负荷传感器基板固定设置在销的凹部内，并通过塞将凹部上部封住、与销结合成一体。
发明内容
本发明的目的是提供一种可应用于狭小空间和环境恶劣的场所，抗侧向力干扰能力强，负荷吨位大的负荷传感器。为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下本发明设有受力弹性本体、应变计组和底盖；受力弹性本体设有中心通孔，中心通孔为上大下小阶梯式的中心通孔，受力弹性本体由上至下依次设有受力平台、力导向柱和阶梯式的基座，受力平台、力导向柱和基座为同轴设置；受力平台设有环状受力平面，中心通孔的台阶面设有沿力导向柱内壁底部向下延伸的第一环状力导向角；基座为二层阶梯式基座，基座上层表面设有沿力导向柱外壁底部周边向下延伸的第一环状力导向槽，基座下层表面设有沿基座上层外壁底部周边向下延伸的环状应力隔离槽，基座底部设有环状凹槽，环状凹槽底部设有环状应力释放槽，环状凹槽底部设有环形贴片面，环状凹槽侧壁上设有与基座下层外周连通的引线孔；应变计组设于环形贴片面上，应变计组的引线经引线孔外接测量电路或应变仪；底盖设于基座底面，底盖与受力弹性本体固连。 所述受力弹性本体优选为40CrNiMoA或0Crl7Ni4Cu4Nb。
所述第一环状力导向角最好为契状环形力导向角。所述第一环状力导向角旁最好还设有第二环状力导向角，所述第二环状力导向角最好为契形环状力导向角。所述第一环状力导向槽旁最好还设有第二环状力导向槽，所述环状力导向槽最好为契形环状力导向角。所述环状凹槽外侧壁底部最好还设有环状拉伸槽，所述环状凹槽内侧壁底部最好还设有环状压缩槽，环状拉伸槽最好为契形环状拉伸槽，环状压缩槽最好也为契形环状压缩槽。所述底盖最好设有定位孔。底盖最好通过高强度螺栓与受力弹性本体固连。所述环状应力释放槽最好为环状凹弧形应力释放槽。所述应变计可为电阻式应变计，所述应变计下方最好设有环状密封板，环状密封板固于所述基座底部的环状凹槽中。所述环形贴片面最好设有内环贴片平面和外环贴片平面，所述应变计组的应变计数量最好为如片(η为非0自然数)，应变计可设于内环贴片平面和/或外环贴片平面上。与现有技术比较，本发明具有如下突出优点当力作用在受力弹性本体的受力平台上时，力会沿着力导向柱，配合力导向槽和力导向角，准确地传递到下部的基座上。由于基座设有环状拉伸槽和压缩槽，以及环状应力释放槽，这样使设于内环贴片平面上和外环贴片平面上的应变计位置为应变响应最为灵敏的位置。当受力弹性本体自身发生形变时，设于外环贴片平面上的应变计为拉伸状态，设于内环贴片平面上的应变计为压缩状态，同时应力隔离槽还能有效的保护应力的隔离，可有效隔离对于基座的侧向力，保证正向压力完全作用于贴有应变计的内环贴片平面和外环贴片平面上。通过应变计与外部应变仪或应变测量电路相连接，即可测量出各应变计位置的应变差，从而测量出构件受力状况。由于环境温度的变化不会影响到应变差，所以本发明传感器对温度变化不敏感，测量结果基本不受环境温度的影响。为了使本发明的传感器更能满足防水和气密的要求，可以对其进行更彻底的密封，可在应变计下方所设的环状密封板处采用硅胶将应变计和线路全部密封，在接合处封涂树脂，保证密封效果。另外，本发明能显著提高负载能力，量程能满足loot以上，同时高度可以显著降，非常适合于工业上狭小空间位置的安装。由于传感器内部的各应变测试点对于侧向力不敏感，因此在使用中对侧向力的干扰有很强的抑制能力，克服了以往传感器易受侧向力干扰的缺点。该传感器可适用于各种大吨位的测力及称重，可在潮湿，盐雾，甚至水下等恶劣环境中工作。
图1为本发明实施例的结构示意图。图2为图1去掉底盖后的仰视结构示意图。
参见图1和2，本发明实施例设有受力弹性本体1、应变片组(8片应变计21组成) 和底盖3。受力弹性本体1设有中心通孔13、14和11，中心通孔13、14和11为上大下小阶梯式的同轴中心通孔。受力弹性本体1由上至下依次设有同轴的受力平台11、力导向柱12 和阶梯式的基座10。受力平台11设有环状受力平面111，中心通孔13的底面设有沿力导向柱12内壁底部斜向下延伸的第一环状力导向角131和位于第一环状力导向角131旁的第二环状力导向角132，第一环状力导向角131为方向朝外的契形环状力导向角，第二环状力导向角132为方向朝内的契形环状力导向角。基座10为二层阶梯式基座，基座10上层表面设有沿力导向柱12外壁底部周边向下延伸的第一环状力导向槽101和位于第一环状力导向槽101旁的第二环状力导向槽102，第一环状力导向槽101为方向朝内的契形环状力导向槽，第二环状力导向槽102为方向朝外的契形环状力导向槽。基座10下层表面设有沿基座10上层外壁底部周边向下延伸的环状应力隔离槽103，环状应力隔离槽103采用矩形环状凹槽。基座10底部设有环状凹槽100，环状凹槽100底部设有环状应力释放槽104， 环状应力释放槽104为环状凹弧形应力释放槽。环状凹槽100底部设有内环贴片平面BC 和外环贴片平面AD，环状凹槽100侧壁上设有与基座10下层外周壁连通的引线孔105。在所述内环贴片平面BC上和外环贴片平面AD上均等间距设4片应变计21 (间隔90度)，内环贴片平面BC上的4片应变计21与外环贴片平面AD上的4片应变计21 —一对应同相位角。应变计组的引线(图中未画出)经引线孔105外接测量电路或应变仪。环状凹槽100 外侧壁底部还设有环状拉伸槽106，环状拉伸槽106为方向朝外的契形环状拉伸槽，环状凹槽100内侧壁底部还设有环状压缩槽107。环状压缩槽107为方向朝内的契形环状拉伸槽。 底盖3设于基座10底面，底盖3为圆环式底盖，底盖3设有中心孔31和4个定位孔32，通过高强度螺栓(图中未画出)穿过底盖中心孔31和受力弹性本体1中心孔11、14和13，将底盖3与受力弹性本体1固连。受力弹性本体为40CrNiMoA(或为0Crl7Ni4Cu4Nb)。为了使传感器更能满足防水和气密的要求，在各应变计21下方设有环状密封板(图中未画出)， 环状密封板固于环状凹槽100内，采用硅胶将应变计和线路全部密封，在环状密封板与环状凹槽100接合处封涂树脂，这样可切实保证密封效果。本实施例是一种电阻应变式的负荷传感器(力传感器)，基座10下层外径为沈5讓，受力弹性本体1高度为88mm。环状受力平面111内径为114mm，外径为136mm，环状受力平面111凸起1mm。底盖3内径为80mm，外径为175mm。在外力作用下，各片应变计的应变值通过测量电路将以电压信号的形式输出，通过信号电缆与显示仪表相连。使用时，当力作用在受力弹性本体1的受力平台11上时，力会沿着力导向柱12，配合力导向槽101和102及力导向角131和132，准确地传递到下部的基座10上。由于基座 10设有拉伸槽106、压缩槽107和应力释放槽104，这样使设于内环贴片平面BC上和外环贴片平面AD上的应变计位置为应变响应最为灵敏的位置。当受力弹性本体1自身发生形变时，设于外环贴片平面AD上的4个应变计21为拉伸状态，设于内环贴片平面BC上的4个应变计21为压缩状态，同时应力隔离槽104还能有效的保护应力的隔离，可有效隔离对于基座10的侧向力，保证正向压力完全作用于贴有应变计的内环贴片平面BC和外环贴片平面AD上。通过应变计21与外部应变仪或应变测量电路相连接，即可测量出各应变计21所处位置的应变差，从而测量出构件受力状况。由于环境温度的变化不会影响到应变差，所以本发明传感器对温度变化不敏感。本发明的量程能达IOOt以上。 本实施例的应变片组的应变计数量为8片，即应变计数量为如片(η为2)，原则上来说，应变计数量越多测量精度越高。应变计也可均贴在内环贴片平面BC或外环贴片平面 AD上(数量仍为如片)，但应选择不同结构的应变计(如一半为径向、一半为切向的应变计)。
权利要求
1.一种负荷传感器，包括受力弹性本体、应变计组和底盖；其特征在于受力弹性本体设有中心通孔，中心通孔为上大下小阶梯式的中心通孔，受力弹性本体由上至下依次设有受力平台、力导向柱和阶梯式的基座，受力平台、力导向柱和基座为同轴设置；受力平台设有环状受力平面，中心通孔的台阶面设有沿力导向柱内壁底部向下延伸的第一环状力导向角；基座为二层阶梯式基座，基座上层表面设有沿力导向柱外壁底部周边向下延伸的第一环状力导向槽，基座下层表面设有沿基座上层外壁底部周边向下延伸的环状应力隔离槽， 基座底部设有环状凹槽，环状凹槽底部设有环状应力释放槽，环状凹槽底部设有环形贴片面，环状凹槽侧壁上设有与基座下层外周连通的引线孔；应变计组设于环形贴片面上，应变计组的引线经引线孔外接测量电路或应变仪；底盖设于基座底面，底盖与受力弹性本体固连。
2.如权利要求1所述的一种负荷传感器，其特征在于所述受力弹性本体为40CrMMOA 或0Crl7Ni4Cu4Nb。
3.如权利要求1所述的一种负荷传感器，其特征在于所述第一环状力导向角为契状环形力导向角。
4.如权利要求1所述的一种负荷传感器，其特征在于所述第一环状力导向角旁设有第二环状力导向角，第二环状力导向角为契形环状力导向角。
5.如权利要求1所述的一种负荷传感器，其特征在于所述第一环状力导向槽旁设有第二环状力导向槽，所述第二环状力导向槽为契形环状力导向角。
6.如权利要求1所述的一种负荷传感器，其特征在于所述环状凹槽外侧壁底部设有环状拉伸槽，所述环状凹槽内侧壁底部设有环状压缩槽；环状拉伸槽为契形环状拉伸槽，环状压缩槽为契形环状压缩槽。
7.如权利要求1所述的一种负荷传感器，其特征在于所述环状应力释放槽为环状凹弧形应力释放槽。
8.如权利要求1所述的一种负荷传感器，其特征在于所述应变计下方设有环状密封板，环状密封板固于所述基座底部的环状凹槽中。
9.如权利要求1所述的一种负荷传感器，其特征在于所述环形贴片面设有内环贴片平面和外环贴片平面，所述应变计组的应变计数量为如片，η为非0自然数，各应变计设于内环贴片平面和/或外环贴片平面上。
10.如权利要求1或9所述的一种负荷传感器，其特征在于所述应变计为电阻式应变计。
全文摘要
一种负荷传感器，涉及传感器。设有受力弹性本体、应变计组和底盖；受力弹性本体设有中心通孔，受力弹性本体由上至下设受力平台、力导向柱和阶梯式的基座，三者同轴设置；受力平台设有环状受力平面，中心通孔的台阶面设沿力导向柱内壁底部向下延伸的第一环状力导向角；基座为二层阶梯式基座，基座上层表面设有沿力导向柱外壁底部周边向下延伸的第一环状力导向槽，基座下层表面设有沿基座上层外壁底部周边向下延伸的环状应力隔离槽，基座底部设有环状凹槽，环状凹槽底部设有环状应力释放槽，环状凹槽底部设有环形贴片面，环状凹槽侧壁上设有与基座下层外周连通的引线孔；应变计组设于环形贴片面上，应变计组的引线经引线孔外接测量电路或应变仪。
文档编号G01G3/13GK102410864SQ20111021247
公开日2012年4月11日 申请日期2011年7月27日 优先权日2011年7月27日
发明者徐光源, 徐天宝, 陈梅红 申请人:莆田市力天量控有限公司