具有改善的变形行为的杆状力传感器的制造方法_2

文档序号:9829746阅读:来源:国知局
横向应变的各两个前 方和后方应变传感器的对称布置能够实现:补偿其测量结果的由所述应变传感器的偏心布 置决定的偏差。
[0032] 根据权利要求9,变形体相对于通过中心纵轴线和中心横轴线构成的第一平面对 称地构造。此外,变形体至少在前方长形凹部、后方长形凹部以及缺口所位于的区域中也相 对于与中心横轴线正交地延伸的并且包括中心纵轴线的第二平面对称地构造并且相对于 所述中间平面对称地构造。
[0033] 变形体的相对于完全占主要的部分对称的构型有利于所述变形体的对称变形。
[0034] 根据权利要求10,变形体由钢、钛、铝或铍铜组成。
[0035] 所述金属具有能够实现变形体的期望的变形行为的材料特性并且尤其横向收缩 数值。
【附图说明】
[0036] 以下根据实施例结合示意图进一步阐明本发明。附图示出:
[0037]图la、lb和lc:根据第一实施例的力传感器101;
[0038]图2a、2b和2c:根据第二实施例的力传感器201;
[0039]图3a、3b和3c:根据第三实施例的力传感器301;
[0040]图4a、4b和4c:根据第四实施例的力传感器401;以及 [0041 ] 图5a、5b和5c:根据第五实施例的力传感器501。
【具体实施方式】
[0042]图la示出根据第一实施例的力传感器101的前视图,图lb示出力传感器101的剖面 K-K,图lc示出力传感器101的透视图。
[0043]力传感器101包括杆状变形体102,所述杆状变形体由材料一一例如钢、钛、铝或铍 铜制成。所述杆状变形体可以由具有圆形、方形或其他横剖面的杆加工出,例如由一块圆钢 或矩形钢加工出。随后的描述从以下出发:变形体基于圆柱形杆并且自身具有与在视图中 所示出那样的圆柱形基本形状。然而,其他变型方案也是可能的,其中变形体102也可以具 有比以下描述的侧更多的侧。
[0044] 变形体102具有中心纵轴线L,所述中心纵轴线在图la中示出的前视图中垂直地延 伸。所述变形体也具有第一中心横轴线Q1,所述第一中心横轴线与中心纵轴线L正交地布置 并且在图la中示出的前视图中水平地延伸。在图la中示出的前视图中,变形体102的与中心 纵轴线L和第一中心横轴线Q1正交地布置的第二中心横轴线Q2延伸到视图平面中并且在图 lb中示出。中心纵轴线L以及两个中心横轴线Q1和Q2都延伸经过一个共同的交点S并且分别 彼此正交。它们构成三个平面,所述三个平面同样分别彼此正交地延伸。力传感器101和所 述力传感器的变形体102主要相对于通过中心纵轴线L以及两个中心横轴线Q1和Q2构成的 或撑开的三个平面中的每一个平面对称,这在以下详细阐述。
[0045] 变形体102具有前侧103,所述前侧在图la中示出的前视图中在前面示出。所述变 形体也具有在示图中不完全可见的后侧104,所述后侧在图lb中至少在横剖面中示出。所述 后侧与在图la中示出的前侧103对称并且在前视图中看起来与前侧一样。换言之,如果其设 置有其他参考标记,则在图la中也可以在前视图中示出后侧104。变形体102还具有在图la 中位于左边的左侧105、在图la中位于右边的右侧106、在图la中位于上边的上端侧107以及 在图la中位于下边的下端侧108。
[0046] 上端侧107和下端侧108分别构成力导入面,通过所述力导入面可以导入待测量的 力F或相应的反作用力。上端侧107和下端侧108优选是球形的并且相对于中心纵轴线L定心 地构造。上端侧107或下端侧108但例如也可以平地构造。不仅上端侧107而且下端侧108也 可以平地构造。
[0047] 如在图lb中所说明的并且在图lc中好地识别出的那样,在从圆柱形杆加工出变形 体102时,所述变形体基于所述圆柱形杆,在其在纵向上的中间区域中在前面并且在后面磨 损材料,从而前侧103和后侧104在所述中间区域中分别平坦化地或平地构造。在变形体102 的上端部和下端部上分别保留圆柱形的基本形状,然而直径以多级变化,对此以下更详细 阐述。
[0048] 如特别在图la和图lc中好地可见的那样,变形体102在其前侧103上具有前方长形 凹部109,所述前方长形凹部以变形体102的延伸经过上端侧107和下端侧108的中心纵轴线 L的方向在前侧103的平坦化区域中延伸。所述前方长形凹部在其上端部和其下端部上与前 侦打〇3的平坦化区域的边缘还具有显著的间距,而所述前方长形凹部在其左端部和其右端 部上在其边缘近前结束。换言之,前方长形凹部109的主轴线在中心纵轴线L的方向上延伸, 而其副轴线在第一中心横轴线Q1的方向上延伸,其中其主顶点构成其上端和下端以及其副 顶点构成其左端和右端。
[0049] 在后侧104上,变形体102具有后方长形凹部110,所述后方长形凹部在附图中不完 全可见,但是在图lb中至少在横剖面中示出。所述后方长形凹部与前方长形凹部109相对 置,具有与所述前方长形凹部的形状相同的形状并且位于后侧104的平坦化区域中。换言 之,如果后方长形凹部设有其他参考标记,则在图la和lc中也能够示出后方长形凹部110。
[0050] 两个长形凹部109和110分别位于变形体102中间,即位于中心纵轴线L、从左侧105 延伸到右侧106的第一中心横轴线Q1与从前侧103延伸到后侧104的第二中心横轴线Q2之间 的交点S的区域中。准确地说,两个长形凹部109和110分别相对于交点S定心地布置。长形凹 部109和110中的每一个优选椭圆形地构造。然而,其他长形的形状、例如长孔形或以下结合 第五实施例所描述的形状也是可能的。
[0051] 如在图lb中好地识别出的那样,在前方长形凹部109与后方长形凹部110之间保留 中间接片111,如以下详细阐述的那样将应变传感器应用于所述中间接片上。前方长形凹部 109的下端部上的基面和后方长形凹部110的下端部上的基面优选平面平行,所述基面分别 构成中间接片111的一侧。
[0052] 长形凹部109和110的深度以及因此在其之间保留的中间接片111的厚度d在以下 方面选择:力传感器101设计用于何种额定载荷。第一实施例从相对低的例如7500kg的额定 载荷出发,从而中间接片111的厚度d在该情形中是相对小的。在更高的额定载荷时,厚度d 相应地更大,以便满足对变形体102的稳定性的随后更高的要求。
[0053] 在图lb中示出的力传感器101的剖面K-K中,阴影地示出变形体102的材料横剖面 A。力传感器101的剖面K-K并且因此变形体102的材料横剖面A在变形体102或力传感器101 的与中心纵轴线L正交地延伸的并且包括第一中心横轴线Q1的中间平面中延伸。材料横剖 面A的面积以下称作材料横剖面面积。
[0054] 位于左边的直线或左边第一直线Gl(其在图lb中通过虚线示出)在剖面K-K的在图 lb中位于左边的区域中延伸经过前方长形凹部109的左边缘以及后方长形凹部110的左边 缘或者是这些边缘的延长部。前方长形凹部109的左边缘和后方长形凹部110的左边缘分别 涉及长形凹部朝变形体102的左侧105的边缘。
[0055] 位于右边的直线或右边第二直线G2(其在图lb中同样通过虚线示出)在剖面K-K的 在图lb中位于右边的区域中延伸经过前方长形凹部109的右边缘以及后方长形凹部110的 右边缘或者是这些边缘的延长部。前方长形凹部109的右边缘和后方长形凹部110的右边缘 分别涉及长形凹部朝变形体102的右侧106的边缘。
[0056] 材料横剖面A的位于左边的部分区域或左边第一部分区域B1是材料横剖面A的以 下部分区域:该部分区域在图lb中在左边位于左边第一直线G1旁并且延伸至变形体102或 材料横剖面A的左边缘。换言之,左边第一部分区域B1从左边第一直线G1朝变形体102的左 侦U105延伸至材料横剖面A的边缘。左边第一部分区域B1的面积以下称作第一部分区域面 积。
[0057] 材料横剖面A的位于右边的部分区域或右边第二部分区域B2是材料横剖面A的以 下区域:该区域在图lb中在右边位于右边第二直线G2旁并且延伸至变形体102或材料横剖 面A的右边缘。换言之,右边第二部分区域B2从右边第二直线G2朝变形体102的右侧106延伸 至材料横剖面A的边缘。右边第二部分区域B2的面积以下称作第二部分区域面积。
[0058]材料横剖面A和其两个部分区域B1和B2彼此成特定的大小比例。准确地说,材料横 剖面面积与由第一部分区域面积和第二部分区域面积的和之间的比例处于1.56与2.15之 间、即不小于1.56且不大于2.15。
[0059] 如在图la和图1 c中好地识别出的那样,变形体102在其左侧105上具有位于第一中 心横轴线Q1上方的左上凹槽或缺口 112和位于第一中心横轴线Q1下方的左下凹槽或缺口 113。此外,在变形体102的右侧106上设有位于第一中心横轴线Q1上方并且与左上缺口 112 相对置的右上凹槽或缺口 114和位于第一中心横轴线Q1下方并且与左下缺口 113相对置的 右下凹槽或缺口 115。也可以提出每个侧具有多于两个缺口的变型方案。
[0060] 左缺口 112和113与第一中心横轴线Q1或与通过所述第一中心横轴线和第二中心 横轴线Q2构成的平面都具有相同的间距,即所述左缺口相
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