称重传感器的制作方法

1.本发明涉及一种称重传感器，尤其是，一种电磁力平衡的称重传感器。


背景技术：

2.目前电子天平上常用的电磁力补偿式称重传感器根据使用条件的不同有着不同的结构和量程要求，电磁力补偿式称重传感器的工作原理是利用杠杆原理，使用很小的电磁力平衡比较大的加载力，对于一些结构简单，低量程的称重传感器，单级杠杆的结构即能满足称量的要求，但是对于大量程、体积小的称重传感器，单级杠杆结构往往不能满足要求，需要采用二级杠杆的形式获得大的杠杆比。现有的称重传感器技术的二级杠杆结构往往是采用分离的压铸式结构，称重传感器上的几大部件如承载部，平行导向部，固定部，杠杆分别由压铸成型方式而成，然后通过螺钉等方式连接在一起，整个称重传感器结构复杂，零件繁多，组装时间耗时较长，成本也较高。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中称重传感器结构复杂，零件繁多，组装时间耗时长，成本高的问题，提供了一种称重传感器。
4.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
5.提供了一种称重传感器，包括承载部、固定部、连接所述承载部和固定部的平行导向部和杠杆，其特点是，所述杠杆设置于所述承载部、固定部、平行导向部所组成的空间中，并和所述承载部、固定部、平行导向部之间设置有空隙，所述杠杆包括第一级杠杆和第二级杠杆；
6.所述承载部向所述固定部延伸形成承载部附加部；所述固定部向承载部延伸形成固定部延伸部；所述承载部附加部和固定部延伸部之间设置有空隙；所述杠杆和所述承载部附加部和固定部延伸部之间也设置有空隙；
7.所述第一级杠杆的一端分别和所述承载部附加部和固定部延伸部连接，连接处均为薄片结构；
8.所述第一级杠杆的另一端和第二级杠杆的一端连接，所述第二级杠杆的一端还连接到所述固定部延伸部，连接处也均为薄片结构；
9.所述第二级杠杆的另一端用于连接一磁力系统；
10.所述称重传感器为一体加工成型。
11.本方案中承载部附加部和固定部延伸部之间设置的空隙使得承载部附加部和固定部延伸部相互处于分离状态，而且本方案中空隙的大小，根据杠杆结构设计需求而变化。
12.本方案中承载部附加部和固定部延伸部位于承载部、固定部、平行导向部所组成的空间中，并且配合杠杆结构设计，实现精确的力传递和放大。
13.本方案中的薄片结构是将各个部件连接处利用切削等方式做成类似薄片状，从而实现支点或者实现更好地力传递。
14.利用本方案的设计，承载部加载的力传递到第一级杠杆，并利用第一级杠杆和固定部延伸部形成的支点，第一次放大力，并通过和第二级杠杆的连接传递至第二级杠杆。然后利用第二级杠杆和和固定部延伸部形成的支点，再次放大力，并传递至磁系统，进而利用电磁力平衡原理，使得两级杠杆保持平衡状态，此时通过磁系统产生的力和杠杆的比例关系精准第测量承载部加载的力。
15.本方案中，利用一体化加工技术将在承载部、固定部、连接所述承载部和固定部的平行导向部和杠杆一体成型。从而使传感器整体结构的设计更加紧凑，节省空间。而且一体成型的设计零件种类和数量少，所以加工，装配，物流等成本也更低。
16.进一步地，所述固定部上设置有一开口、槽或者通孔，所述第二级杠杆通过所述开口、槽或者通孔从固定部的一侧延伸到另外一侧。
17.本方案中，将第二级杠杆设计为延伸到固定部的外侧，从而便于杠杆和磁系统的组装。
18.更进一步地，所述固定部在远离承载部的一侧设置有一磁系统安装部。
19.进一步地，所述第二级杠杆另一端连接线圈连接部，线圈连接部安装在磁系统中。
20.本方案中，所述第二级杠杆的一端和安装在磁系统中的线圈连接部连接，从而将磁系统产生的力通过和线圈联动的线圈连接部传递到第二级杠杆，进而保持第一级杠杆和第二级杠杆的力平衡。
21.更进一步地，所述第二级杠杆和所述线圈连接部一体成型。
22.本方案中，第二级杠杆和所述线圈连接部一体成型，从而减少安装零部件的数量。同时也简化了磁系统的结构。
23.进一步地，所述薄片结构是从连接处面向承载部一侧设置至少一个开槽，或者从连接处面向固定部一侧设置至少一个开槽，或者从连接处面向承载部和固定部的两侧上均设置至少一个开槽。
24.进一步地，所述第一级杠杆和承载部附加部的连接处距离所述第一级杠杆和固定部延伸部的连接处的长度小于所述第一级杠杆和第二级杠杆连接处距离所述第一级杠杆和固定部延伸部的连接处的长度；和/或，
25.所述第一级杠杆和第二级杠杆连接处距离所述第二级杠杆和固定部延伸部的连接处的长度小于和第二级杠杆连接的磁系统的重心距离所述第二级杠杆和固定部延伸部的连接处的长度。
26.本方案中通过调整支点两侧杠杆比例，提升二级杠杆的总杠杆比。
27.本发明的积极进步效果在于：
28.本发明的称重传感器结构可以得到较小体积，较大杠杆比的称重传感器，其中集成化一体cnc(computer numerical control,计算机数控)加工形式，使传感器整体结构更加紧凑，节省空间，有效减少零件种类从而减少设计，加工，装配，物流等成本。采用本发明结构可以满足大量程，小尺寸需求的传感器设计要求。
附图说明
29.本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
30.图1为本发明的实施例的称重传感器的示意图。
31.图2为本发明的实施例的称重传感器的立体剖视示意图。
32.图3为本发明的另一实施例的第二杠杆和线圈连接部的示意图。
33.【附图标记】
34.称重传感器
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11
36.承载部主体部
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111
37.承载部附加部
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112
38.固定部
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12
39.固定部本体部
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121
40.第一凹槽
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122
41.安装部
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124
42.第一延伸部
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125
43.第二延伸部
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126
44.上平行导向单元
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131
45.下平行导向单元
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132
46.杠杆
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14
47.第一级杠杆
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141
48.第一级杠杆的一端
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1412
49.第一级杠杆的另一端
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1413
50.第二级杠杆
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142
51.第二级杠杆的一端
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1422
52.第二级杠杆的另一端
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1423
53.线圈连接部
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143
具体实施方式
54.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
55.本发明利用集成化一体cnc加工形式，有效减少零件种类从而减少设计，加工，装配，物流等成本。而且通过称重传感器中的各个部件的连接通过切削方式实现传统簧片的连接和支点的功能，避免组装带来的性能差异和不可靠。
56.下面通过如下所述的实施例，举例说明本发明的实现方式。
57.如图1和图2所示的实施例，本实施例的称重传感器1包括承载部11、固定部12、连接承载部11和固定部12的平行导向部和杠杆14。
58.平行导向部将固定部12与承载部11连接在一起，所述平行导向部包括相互平行的上平行导向单元131和下平行导向单元132，上平行导向单元131和下平行导向单元132的两端分别连接至承载部11和固定部12。其中上平行导向单元131连接承载部11和固定部12的端部削切为薄片结构，薄片结构的功能和现有技术中组装的称重传感器中连接簧片的功能相同，这里就不再赘述。本实施例中利用这种切削成薄片结构的方式，使得称重传感器通过
机加工成型或者压铸配合机加工成型为一体式结构。本实施例中下平行导向单元132连接承载部11和固定部12的端部也同样削切为薄片结构。本实施例中平行导向部、固定部12和承载部11形成一体式结构。
59.本实施例中上平行导向单元131和下平行导向单元132分别连接承载部11和固定部12的两端的端部的截面长度相同。例如上平行导向单元131和下平行导向单元132在承载部11和固定部12之间形成类似长方形的形状。在另一个实施例中类似长方形的形状的上平行导向单元131和和下平行导向单元132上还设置有开口或开孔。在另一个变形例中，上平行导向单元131和和下平行导向单元132上的开口或开孔的数量和形状可以任意调节。
60.在又一个实施例中，当上平行导向单元131分别连接承载部11和固定部12的两端的端部的截面长度不同时，从连接承载部11的端部到连接固定部12的端部的方向上，所述上平行导向单元131的两个边之间的距离渐变地从连接承载部的端部的截面长度转化至连接固定部的端部的截面长度。在一个变形例中下平行导向单元132和上平行导向单元131的形状相同。
61.本实施例中承载部11的承载部主体部111和下平行导向单元132连接的一端沿着下平行导向单元132的方向，向固定部12延伸形成承载部附加部112。如图1和图2所示，本实施例中承载部附加部112位于下平行导向单元132所在平面内形成的凹槽内，所以承载部附加部112的横截面上的面积小于承载部主体部111横截面上的面积。承载部附加部112和杠杆14靠近承载部11的一端通过连接部连接。其中连接部和杠杆14连接的部分也削切为薄片结构，切削的薄片部分实现在承载部附加部112和杠杆14之间的连接簧片的功能。
62.本实施例中，连接部上切削有多个凹槽来调整连接部上的应力，所述领域技术人员可以根据连接部上实际应力的分布来调节凹槽的数量、位置和尺寸。比如在另一个实施例中连接部在面向承载部11的一面上沿着连接部的长度方向均匀分布的设置2-3个相同尺寸的凹槽来调整连接部上的应力。
63.而且各个部件间连接部位处均利用称重传感器的现有加工工艺和要求切削加工为薄片。
64.固定部12的固定部本体部121沿着平行导向部的长度方向，向外延伸用于安装磁系统的安装部124。固定部本体部121和安装部124连接处的上下两侧开设有第一凹槽122和第二凹槽(图中不可见)。
65.固定部12的固定部本体部121还沿着平行导向部的长度方向，向承载部11延伸有第一延伸部125。固定部12的第一延伸部125向杠杆14和承载部11进一步延伸的第二延伸部126。固定部12的第一延伸部125和第二延伸部126位于上平行导向单元131和下平行导向单元132之间，且相互分离。其中第二延伸部126和承载部11之间是分离的，从而在第二延伸部126和承载部11之间形成间隙。
66.上平行导向单元131和固定部12的第一延伸部125和第二延伸部126之间形成的空间距离足够大，如图1和图2所示，从而使得杠杆14可以放置于固定部本体部121、上平行导向单元131和固定部12的第一延伸部125和1第二延伸部126组合形成的空间中。本实施例中这种设置结构使得称重传感器结构紧凑，体积小，加工安装容易，性能更好。
67.本实施例中杠杆14为二级杠杆结构，杠杆14和和承载部附加部112连接在第一级杠杆141的本体部的一端1412，承载部附加部112和端1412的连接处削切为薄片结构，切削
的薄片部分实现在承载部附加部112和杠杆14的第一级杠杆141之间的连接簧片的功能。
68.第一级杠杆141的另一端1413和第二级杠杆142的端1422通过连接部连接，其中连接部削切为薄片结构，切削的薄片部分实现在第一级杠杆141和第二级杠杆之间的连接簧片的功能。
69.第一级杠杆141还通过端1412连接固定部12的第二延伸部126。其中端1412和第二延伸部126的连接处削切为薄片结构，薄片结构的功能和现有技术中组装的称重传感器中支点簧片的功能相同，这里就不再赘述。也就是说切削的薄片结构实现在第一级杠杆141在第二延伸部126上的支点的功能，从而将承载部11加载的力通过具有支点功能的端1412和第二延伸部126的连接处的杠杆作用放大并传递力到第二级杠杆142。
70.其中第二延伸部126和承载部附加部112和第一级杠杆的的连接部之间设置有间隙，所以端1412和第二延伸部126的连接处，和承载部附加部112和端1412的连接处之间也具有间隙。
71.第二级杠杆142的端1422还连接到固定部12的第二延伸部126。其中端1422和第二延伸部126的连接处削切为薄片结构，切削的薄片结构实现在第二级杠杆142在第二延伸部126上的支点的功能。从而将第一级杠杆传递的力通过具有支点功能的端1422和第二延伸部126的连接处的杠杆作用放大并传递力到第二级杠杆142的另一端1423。此后利用电磁力平衡原理，计算在第二级杠杆142的另一端1423收到的电磁力，并进而利用杠杆的放大比例获知承载部11上实际加载的力的大小。
72.其中端1422和第二延伸部126的连接处，第一级杠杆141的端1413和第二级杠杆142的端1422的连接处之间具有间隙。并且端1422和第二延伸部126的连接处相对于第一级杠杆141的端1413和第二级杠杆142的端1422的连接处更加靠近承载部11。
73.也就是说，第一级杠杆和承载部附加部的连接处距离所述第一级杠杆和固定部延伸部的连接处的长度和第一级杠杆和第二级杠杆连接处距离第一级杠杆和固定部延伸部的连接处的长度构成第一级杠杆的杠杆比；第一级杠杆和第二级杠杆连接处距离第二级杠杆和固定部延伸部的连接处的长度与第二级杠杆连接的磁系统的重心距离所述第二级杠杆和固定部延伸部的连接处的长度构成第二级杠杆的杠杆比。通过二级杠杆的联动，杠杆14的总杠杆比为第一级杠杆和第二级杠杆的杠杆比的乘积，所以获得了更大的杠杆比。
74.第二级杠杆142的另一端1423穿过第一凹槽122和位于安装部124的磁系统连接。本实施例的两级杠杆的结构设置使得称重传感器整体结构更加紧凑，节省空间。
75.本实施例中利用切削结构实现各个部件之间的连接和支点，也就是说，本实施例中固定部12、平行导向部、承载部11和杠杆14为一体式结构。在制造过程中通过预先加工出薄片的位置，减少了称重传感器中的零件数量，节约了成本和组装时间。
76.特别是本实施例中第一级杠杆141和第二级杠杆142一体加工成型结构。使得杠杆结构更加紧凑，减少了零件组装的数量。在另一个实施例中，如图3所示，第二级杠杆142和线圈连接部143在端1423连接，并一体成型。本实施例中相对于上述实施例，杠杆和线圈连接部采用一体结构，使得杠杆结构更加紧凑，进一步减少了零件组装的数量。
77.当然，上述实施例中并不限制杠杆14的具体形状，根据实际称重传感器的杠杆容纳空间的形状和杠杆容纳空间的开口形状和大小，所述领域技术人员可以任意的调整杠杆14的形状和大小。
78.上述实施例中称重传感器采用一体式结构，即由整块材料一体加工成型而成，上述一体式结构可以是压铸成型的一体式结构，也可以是机加工成型的一体式结构，或者是压铸配合机加工成型得到的一体式结构。上述实施例的设计实现了有限的尺寸范围内，获得较大的杠杆比，而且集成化一体cnc加工形式，有效减少零件种类从而减少设计，加工，装配，物流等成本。
79.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。