一种线性自补偿称重传感器的制作方法

本实用新型属于称重传感器技术领域，涉及一种下端平面固定型柱式称重传感器，具体涉及一种线性自补偿称重传感器，应用于汽车衡等电子称重设备。

背景技术：

柱式传感器广泛应用于各种汽车衡、轨道衡、轴重秤、料罐秤等各种电子称重设备。普通的衡器用柱式传感器一般都采用双球头摇柱式结构，这种结构有自复位自对心的优点，但在偏斜角度较大时有倾覆的隐患，尤其是长期使用有磨损和锈蚀此情况更加明显，市场主流的柱式传感器有纯柱式和剪柱式两种，纯柱式因自身线性固有缺陷需要用线性补偿片调整线性，而线性补偿片质量难以保证，增加工艺难度的同时增加了质量隐患；剪柱式传感器偏载输出比较敏感，在传感器有角度偏斜时输出会有影响。

经查，现有专利号为CN201320135747.9的中国实用新型专利《一种高精度柱式称重传感器》，包括弹性体和由八个电阻组成的全桥测量电路，其特征在于：还包括用于对所述全桥测量电路进行非线性补偿的补偿电阻，所述补偿电阻串联连接于所述全桥测量电路的电源输入端，所述补偿电阻为半导体电阻并安装于所述弹性体的表面。这种传感器通过增加补偿电阻来对全桥测量电路进行非线性补偿，并不是针对线性补偿，因此还需要对传感器的结构进行改造开发出一种线性自补偿称重传感器。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种结构合理，称重精度高的线性自补偿称重传感器。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种线性自补偿称重传感器，包括下端固定型柱式的弹性体、承载压头及设于弹性体上的应变计，其特征在于：所述弹性体呈圆柱形，弹性体内部采用以中柱为中心、周边对称分布有多个变截面边柱的结构，中柱与边柱之间形成椭圆孔，在中柱外周形成贴片区，应变计粘贴在中柱外周的贴片区内，当弹性体受载时，贴片区整体形变，形变后贴片区仍使椭圆孔保持椭圆形结构。

进一步，所述中柱和变截面边柱是通过在弹性体中部向内对称切割椭圆孔而形成的。

优选，所述变截面边柱为四个，贴片区为4个，应变计为与贴片区对应的4片，分别对称粘贴在中柱的四周。

优选，所述弹性体的上端成型有球窝状的承载面，一承载钢球设置在承载面内，承载压头水平设置于承载钢球的上方，承载压头的下端面中部凹设有与承载钢球的上端配合的弧形凹面，下端为平面式固定结构。

进一步，所述弹性体外环向密封设有金属保护外壳，保护外壳的中部侧面设有出线口，出线口处设有防水连接接头。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：弹性体内部采用中柱和变截面边柱式结构，中柱与边柱之间形成椭圆孔，在中柱外周形成贴片区，当弹性体受载时，贴片区整体形变，形变后贴片区仍使椭圆孔保持椭圆形结构，有效解决了线性不良和偏载输出的问题；弹性体上端承载面采用球窝承载，上面用钢球传力，下端面采用平面结构，以便连接固定底板或承载基础板，避免了传感器在偏斜角度较大时有倾覆的隐患。本实用新型结构设计合理，通过内部优化设计较好地解决柱式传感器因金属泊松比造成的非线性的问题，通过内部中柱四周贴片方式解决偏载输出变化的问题，使得传感器具有线性自补偿功能，大大提高了称量精度高，可用于汽车衡等电子称重设备。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为图1弹性体的结构示意图；

图3为图2沿A-A线的剖视图；

图4为图3沿B-B线的剖视图；

图5为传统纯柱式传感器的受力形变示意图；

图6为图5的横向剖视图；

图7为图2的弹性体受力形变示意图；

图8为图7的横向剖视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1～4所示，一种线性自补偿称重传感器，包括弹性体1、承载钢球2、承载压头3，保护外壳4以及设于弹性体1内的应变计，弹性体1呈圆柱形，弹性体1的中部向内对称切割椭圆孔形成的中心柱和变截面边柱结构，该结构是以中柱11为中心、周边对称分布有4个变截面边柱12，中柱11与边柱12之间形成椭圆孔15，并在中柱11外周形成贴片区13，应变计为对应的四片，分别对称粘贴在中柱11的四周贴片区13内，弹性体1的上端成型有球窝状的承载面14，承载钢球2设置在承载面14内，承载压头3水平设置于承载钢球2的上方，承载压头3的下端面中部凹设有与承载钢球2的上端配合的弧形凹面31，这样采用球窝承载，上面用承载钢球2传力，弹性体底部为平面固定结构，避免了传感器在偏斜角度较大时有倾覆的隐患，使称量更为准确；当弹性体1受载时，贴片区13整体形变，如图7、8所示，形变后贴片区13，使椭圆孔15仍保持椭圆形结构；在弹性体1外环向密封设有金属保护外壳4，保护外壳4起到保护弹性体1的作用，有效解决了传感器在恶劣环境使用容易密封失效的问题，在保护外壳4的中部侧面设有出线口，出线口处设有防水连接接头5，方便将信号通过导线引出，并能有效密封，不影响载荷的传递。

图5、6是传统的纯柱式传感器的受力形变示意图，传感器10在受载时中部应变区圆柱结构受压变形，在力值变化时，对应的截面积会相应变化，如F1＜F2＜F3，则D1＜D2＜D3。因各种不同状态对应的柱体的体积不变，因此传感器应变δ与D²成反比，因此，纯柱式传感器输出存在固有的非线性。

本实施例设计成多柱式结构，贴片区13变形后依然使椭圆孔15为椭圆形，在传感器受载时，贴片区整体形变，形变后贴片区仍使椭圆孔15保持椭圆结构，在椭圆尺寸和材料及整体结构尺寸配合得当情况下可保持椭圆曲率不变，因此，不会有结构性的非线性出现，F与δ成正比例关系。

本实用新型的传感器通过内部优化设计解决柱式传感器因金属泊松比造成的非线性的问题，通过内部多柱式四周贴片方式解决偏载输出变化的问题。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。