专利名称:压(拉)剪组合式负荷传感器的制作方法
压(拉)剪式负荷传感器是一种组合式测力称重传感器，在国际分类中属G01L1／22。本发明是一种新颖的结构，合理的，适用于批量生产的传感器形式。
电阻应变式传感器是当前用于测力与称重系统中的主要传感器形式。目前使用的传感器都是将弹性体材料加工成一定形状的传感器本体，然后再将电阻应变片粘贴于其上并组成电桥及有关的补偿电路。这种方法需要根据不同的测量吨位加工成不同的结构尺寸和形式，即使只需要在敏感部份做精密加工的传感器也得将整个弹性体置于精密加工机床上进行加工、往往因弹性体尺寸过大不得不动用大型精密机床。因而，这种方法不但费工，费时又费料，同时它只适用于单件生产方式。
常用的大负荷传感器的基本结构形式是柱式和筒式。这两种形式的传感器的共同特点是它要求有足夠大的高度直径比，要求底面有较高的加工精度和光洁度，要求加至承载面上的载荷呈均布载荷状态，在一般情况下上述要求往往很难满足，从而使传感器加工周期增长，成本增高，误差增大、安装、维护水平也相应增高。
本发明的传感器解决了上述问题。
本发明的一个目的就是简化大负荷传感器的加工、只需用一般精密机床加工即可获得具有足夠的测量精度。
本发明的另一目的是提供一种新的传感器构成方法，使测量部件标准化，当需要不同吨位及不同形式的传感器时，只需加工一个相应吨位及尺寸的弹性体及标准剪切销即可。
弹性体包括底座、承载体及支撑体三部份。底座将支撑体和承载体连成一体。承载体分成加载区和变形区两部份。剪切销按与外加载荷轴线垂直的方向嵌入支撑体与承载体加载区的同轴孔中。支撑体的作用就是作为剪切销的支点。
当被测载荷作用于承载体上时，承载体的变形部份产生相应的弹性变形，此变形使剪切销的一端跟随作相应的位移另一端保持不变。销一端的位移使销产生弯曲变形和剪切变形。此剪切变形由粘贴在销的两侧面与销轴线成45°和135°的电阻应变片所检测，并通过电阻应变片组成的测量电桥将其变换成对应于被测载荷的电信号输出。对于大吨位大尺寸的传感器可以用多个剪切销来实现。
在变形区底部沿变形区轴线挖去一部份材料使变形区成为一中空的筒形截面。改变筒形截面的截面积可以在不改变弹性体尺寸的条件下在一定范围内改变传感器的承载能力。同时，改变此截面还可以调节传感器灵敏度以使传感器灵敏度规格化。
这种传感器构成方法旣可以将弹性体做成柱式、梁式也可以做成筒式。
为了进一步了解本发明，请参阅下列附图及说明。
图1.本发明传感器实体的最简单结构。
图2.图1中的弹性体部份沿A－A向剖视图。
图3.图1中的剪切销图4.为图3中剪切销沿B－B向的剖视图图5.为单承载点具有两个剪切销的传感器图6.为承载体为圆柱形的传感器顶示图。
图1画出了本发明最简单单剪切销式传感器。它是由承载体1，支撑体3及将支撑体和承载体连在一起的底座2。带有盲孔6及6′(6′未画表示出)的剪切销4嵌装在图2中孔9及10中。承载体上端面有一加载点5，被测载荷垂直地加于加载点5上。加载点5为一具有一定深度及直径的孔11。它可以通过圆柱、球等装置与外部施加载荷设备相耦合，在拉式工作状态时它可用于安装拉杆。在底座上有两个固定螺孔13和14，其中14可以做固定传感器用也可做拉式传感器安装拉杆用。
由图2可以看出承载体被加工成矩形或方形，它被分成两部份加载区和变形区。加载区包括加载孔11及孔底部份材料12。变形区在加载区下部与加载轴线同轴，它是由底座部份向上打孔7形成筒形截面，其筒壁为8。此筒壁8的截面积远小于加载区的截面积。当被测载荷加至加载点上，通过材料16传递到筒壁8上，筒壁8在被测载荷作用下产生弹性变形。此弹性变形使整个承载体向下或上(拉载荷时)发生位移，其结果是孔9和孔10的轴线将发生相应的错位，此错位对于剪切销就是一剪切变形。
剪切销的结构如图3所示。它是一个被分成三部份的园柱体，即固定端15，测量区16和承载端17。承载端17和固定端15是在园柱体的两端与加载轴线平行的两侧各车削去一部份材料形成如图4中虚线23所示的形状。测量区在柱的中部，在此区域在与加载轴线平行的两侧向柱的轴线方向并垂直于加载轴线各挖去一部份材料形成两个盲孔6，6′，盲孔底部剩余的材料和盲孔上下沿形成一工字形载面。盲孔底部材料即为工字的腹板22，如图4所示。电阻应变片18，19和20，21分两组分别按与销轴线成45°和135°对称地分布于中性层的两侧。在腹板22上有一孔23将盲孔6′中的电阻应变片引线引至盲孔6以组成测量电桥。测量电桥的引线是通过穿过固定端或承载端的孔24引至销的尾端。当外力使承载端向下发生位移时，电阻应变片18及21受拉应力，19及20受压应力，当电桥一个对角线接激励E及另一对角线接电表时，电桥即有一对应于被测载荷的电信号输出。
图5为将两个图1所示的传感器在承载体的加载轴线处对接成一体，形成一双剪切梁式传感器。孔28穿过承载体16它是用来将一侧销上的电阻应变片引至另一销，组成电桥后引至传感器外。
图6为利用本发明1使用四个剪切销组成的轮辐式传感器。其基本原理如图1及图5的阐述。其中轮毂29作为传感器的承载体，轮圈30作为支撑体。在轮圈的外周安装剪切销的部位有一环绕外圈的槽31，各剪切销中电阻应变片的引出线在此槽中组成电桥。有一环形的带材32焊接在外圈圆周上将槽31封住。
权利要求
1.一种传感器，弹性体上贴有电阻应变片，其特征是a)底座、支撑体和承载体由一块弹性材料加工成一体，b)剪切销两端分别固定于支撑体和承载体上与被测载荷作用轴线垂直的同轴孔中。
2.如权利要求
1所述装置，其特征是底座上的支撑体为一个、两个或环状，并支撑体与承载体保持一定距离。
3.如权利要求
1或2所述的装置，其特征是承载体顶部有一加载区，其上有一凹孔，承载体下部有一变形区，它是从传感器底面沿加载轴线向上打孔形成。
4.如权利要求
1所述的剪切销，其特征是在加载及固定端的侧面平行于加载轴线、垂直于销轴线切去两块材料形成一上、下面为弧性的矩形截面。
5.如权利要求
1或4所述的剪切销，其特征是加载、固定端之间的测量区直径略小于两端的外径，在测量区的中部侧面垂直于加载轴线及销轴线的方向相对地挖两个盲孔，形成工字形截面，
6.如权利要求
1或4所述的剪切销，其特征是在工字截面的腹板两侧各粘贴两片电阻应变片，电阻应变片对称于销中性层并分别与销轴线成45°及135°。
7.如权利要求
5所述的剪切销，其特征是在工字形截面的腹板两侧各粘贴两片电阻应变片，电阻应变片对称于销中性层，并分别与销轴线成45°及135°。
专利摘要
压(拉)剪组合式负荷传感器是由本体及剪切销两部份组成。本体是在一块弹性体上加工成底座、承载体及支撑体三部份。在支撑及承载体上有一组同轴孔，剪切销两端分别嵌在支撑及承载体的孔中。剪切销粘贴有电阻应变片，用来检测在被测载荷作用下承载体产生的弹性变形。本传感器适用于精密大负荷测量。
文档编号G01L1/20GK85201086SQ85201086
公开日1986年4月9日 申请日期1985年4月26日
发明者王志正 申请人:北京钢铁学院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan