CN102607676A

CN102607676A - 多柱式压向力传感器

Info

Publication number: CN102607676A
Application number: CN2012100734928A
Authority: CN
Inventors: 王小岗; 张志刚; 刘鹏; 孙莉; 贺俊; 董宏利; 张树进; 刘哲; 李俊华; 肖博; 刘璐
Original assignee: Zhonghang Electronic Measuring Instruments Co Ltd
Current assignee: Zhonghang Electronic Measuring Instruments Co Ltd
Priority date: 2012-03-09
Filing date: 2012-03-09
Publication date: 2012-07-25

Abstract

本发明公开了一种多柱式压向力传感器，包括弹性体、传力钢球、承载压头和弹性体与承载压头之间装配传力钢球的圆缺形凹口，柱式弹性体是一个整体构件，中间应变区内排列有多根相同的支柱，支柱的截面形状为正多边形或圆形，支柱的截面外接圆直径与支柱高度的比值为1∶0.8～1∶3.5；钢球半径与圆缺形凹口半径的比值为1/3～1/1.1。本发明综合了柱式和双剪切梁式两种传感器的构造特点，并将弹性体设计为多柱式结构，其优点体现在：1.容量大，体积小、安装方便、复位能力强；2.灵敏度高、测试精度高；3.抗侧向力和抗冲击力强，工作性能优良且稳定，使用寿命长。

Description

多柱式压向力传感器

技术领域

本发明涉及一种柱式压向力传感器，特别涉及的是一种多柱式压向力传感器。

背景技术

压向力传感器是对载荷进行精确测量的一种敏感元件，它广泛适用于电子汽车衡、轨道衡、电子平台秤、料斗秤等各类电子称重设备中。压向力传感器主要有柱式和双剪梁式。柱式传感器具有测试精度高、对称性好、称重容量大、体积小等优点，但是这种传感器的输出灵敏度受承载点的位置变化影响大，测量的精度和可靠性不高，再由于它的结构主体是不倒翁形式，故其安装工艺复杂；双剪梁式传感器具有复位能力强、安装方便等优点，但是这种传感器的结构复杂，测量范围小，静态性能受弯曲应力影响较大，稳定性较低。

发明内容

本发明的目的在于尽力克服现有压向力传感器的缺陷，提出一种集柱式和双剪梁式传感器的优点为一体的多柱式压向力传感器。

实现上述目的的技术方案是：一种多柱式压向力传感器，包括底座、弹性体、传力钢球、承载压头，弹性体上端面和承载压头下端面各有一个相同形状的圆缺形凹口，传力钢球装配在两个对应的圆缺形凹口内，所述柱式弹性体是一个整体构件，中间应变区内有多根相同的支柱，支柱的截面形状为正多边形或圆形，支柱的截面外接圆直径与支柱高度的比值为1∶0.8～1∶3.5，所有支柱均匀间隔、相互平行、竖向排列在弹性体的上下两个端头之间；所述钢球半径与所述圆缺形凹口半径的比值为1/3～1/1.1。

所述底座与弹性体的底部固连。

所述应变区内的支柱不少于三根，不多于十六根。

作为上述技术的优选方案，所述支柱的截面外接圆直径与支柱高度的比值为1∶1.5～1∶2.5。

作为上述技术的优选方案，所述钢球半径与所述圆缺形凹口半径的比值为1/2.5～1/1.5。

作为上述技术的更为优选的案，所述支柱的截面外接圆直径与支柱高度的比值为1∶1.8～1∶2.2。

作为上述技术的更为优选的案，所述钢球半径与所述圆缺形凹口半径的比值为1/2.2～1/1.6。

本发明综合了柱式和双剪切梁式两种传感器的构造特点，将弹性体、钢球和承载压头三个主要部件结合在一起，并且将弹性体的应变区设计为多根支柱结构，还确定了支柱的截面外接圆直径与其高度的规范比值和钢球半径与圆缺形凹口半径的规范比值，其优点体现在：1.容量大，体积小、安装方便、复位能力强；2.灵敏度高、测试精度高；3.抗侧向力和抗冲击力强，工作性能优良且稳定，使用寿命长。

附图说明

图1是本发明一个实施例的整体构造示意图。

图2是图1中沿A-A线剖视图。

图中：1.底座，2.弹性体，3.支柱，4.外壳，5.传力钢球，6.承压头，7.圆缺形凹口。

具体实施方式

下面结合实施例/附图对本发明作进一步说明。

如图1、2所示，本发明多柱式压向力传感包括底座1、弹性体2、传力钢球5、承载压头6，弹性体2上端面和承载压头6下端面各有一个相同形状的圆缺形凹口7，传力钢球5装配在两个对应的圆缺形凹口内7，钢球半径与所述圆缺形凹口半径的比值为1/3～1/1.1，优选比值为1/2.5～1/1.5，最优选比值为1/2.2～1/1.6。柱式弹性体2是一个整体构件，它的中间应变区内有多根相同的支柱3，支柱的截面外接圆直径与支柱高度的比值为1∶0.8～1∶3.5，优选比值为1∶1.5～1∶2.5，最优选比值为1∶1.8～1∶2.2，应变区内的这种支柱应不少于三根，不多于十六根，支柱3的截面形状为正多边形或圆形，所有支柱3均匀间隔、相互平行、竖向排列在弹性体2上下两个端头之间的应变区内内，每根支柱表面粘贴有1-2个应变计，所有应变计串联组成惠斯通电桥并与外部信号装置链接，底座1与弹性体2的底部固连。为了清楚显示本发明构造，在本实施例中只显示了四根支柱，支柱的截面形状仅选择为正方形，但这并非是对本发明的限定。

这种多柱式结构，即弹性体应变区内的多根支柱能够对压头上微弱变化做出感应，使传感器灵敏度大幅度提高；各支柱受力均匀，抗侧向和抗偏载能力强；单个支柱截面积较小，弹性体热处理容易，每个支柱的固有线性误差减小，能使传感器的测量精度大幅度提高。

在本发明中，底座1与弹性体2的底部固连，即采取焊接方式将底座1与弹性体2的底部固连在一起，使两者成为一体化结构，解决了螺栓装配的强度低、位置偏移、容易松动的问题。

在本发明中，把立柱的截面外接圆直径与立柱高度的比值规范在1∶0.8～1∶3.5范围时，可保证传感器抗偏载和抗侧向力足够强，且能提高传感器的综合精度，传感器通过线性补偿最低综合精度可达0.05％F.S，工作性能优良且稳定；当钢球半径与圆缺形凹口半径的比值为1/3～1/1.1时，钢球不仅能够有效缓解传感器所受到的横向冲击力，避免传感器受损，而且钢球能够快速复位，自动调节好承载点，使传感器的测试精度、可靠性和稳定性不受影响。

优选方案中确定的支柱截面外接圆直径与支柱高度的比值为1∶1.5～1∶2.5，这是传感器抗偏载、抗侧向力和综合精度能够达到更好的比值范围，在此比值范围内，传感器通过线性补偿最低综合精度可达0.02％F.S。

优选方案中确定钢球半径与所述圆缺形凹口半径的比值为1/2.5～1/1.5，这样的优选方案使钢球在圆缺形凹口内滚动更灵活，调节承载点的能力更好，当传感器受到横向冲击力时，钢球起到的缓解作用更强，自身的复位能力更好。

当支柱截面外接圆直径与支柱高度的比值为1∶1.8～1∶2.2时，传感器通过线性补偿最低综合精度可达0.01％F.S。

当钢球半径与圆缺形凹口半径的比值为1/2.2～1/1.6时，钢球在圆缺形凹口内滚动最灵活，调节承载点的能力最好，对横向冲击力缓解作用最强，自身的复位能力最好。

Claims

1.一种多柱式压向力传感器，包括底座、弹性体、传力钢球、承载压头，弹性体上端面和承载压头下端面各有一个相同形状的圆缺形凹口，传力钢球装配在两个对应的圆缺形凹口内，其特征在于：所述柱式弹性体是一个整体构件，中间应变区内有多根相同的支柱，支柱的截面形状为正多边形或圆形，支柱的截面外接圆直径与支柱高度的比值为1∶0.8～1∶3.5，所有支柱均匀间隔、相互平行、竖向排列在弹性体的上下两个端头之间；所述钢球半径与所述圆缺形凹口半径的比值为1/3～1/1.1。

2.按照权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述应变区内的支柱不少于三根，不多于十六根。

3.按照权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述支柱的截面外接圆直径与支柱高度的比值为1∶1.5～1∶2.5。

4.按照权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述支柱的截面外接圆直径与支柱高度的比值为1∶1.8～1∶2.2。

5.按照权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述钢球半径与所述圆缺形凹口半径的比值为1/2.5～1/1.5。

6.按照权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述钢球半径与所述圆缺形凹口半径的比值为1/2.2～1/1.6。

7.按照权利要求1至6任何一项权利要求所述的传感器，其特征在于：所述底座与弹性体的底部固连。