CN102680149B - 轴向力传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轴向力传感器，包括弹性体，所述弹性体为平板型，板面中间有一个过轴通孔，周边有多个螺栓过孔，整体形状近似于法兰盘的垫片，在弹性体正反两个板面上各有一个直径基本相等且与过轴通孔同心的环形应力槽，应力槽靠近过轴通孔，应力槽中贴附有电阻应变计，电阻应变计组成惠斯通平衡电桥与外部电器连接。这种传感器高度低，体积小，形同垫片一样，可方便地安装在设备的施力轴和连接轴端法兰盘或受力部件之间，很稳固，不易损坏，抗侧向和抗偏载能力很强；当传感器受到轴向载荷时，应力槽以内的弹性体局部会产生有效变形，即可灵敏且准确地检测出轴向力值。

Description

轴向力传感器
技术领域
本发明涉及一种力传感器，特别是一种安装在轴与轴、轴与受力部件之间用于检测轴向力的传感器。
背景技术
在工业控制中，设备的施力轴与连接轴或受力部件之间通常采用法兰盘形式连接，对两者之间的轴向力检测基本上都采用力传感器来完成。然而，现有技术中能使用的力传感器只有柱式、轮辐式、筒式和剪切梁式，这几种类型传感器虽然能够用来检测轴向力的大小，但它们存在的问题是1.体积大，受安装空间限制，安装难度大；2.在承受较大预紧力的状况下，传感器的检测稳定性能降低；3.安装在连接点之后，传感器自身会充当施力轴与连接轴或受力部件所形成的连接整体中的一部分，在连接整体需要有较大预紧力作用下，传感器的安全系数随预紧力的增大而降低，再由于抗偏载能力差，传感器极易损坏，一旦传感器出现异常或损坏，就会直接影响连接整体的安全性，破坏连接整体的完整性。
发明内容
本发明的任务在于解决现有技术所存在的上述问题，提出一种轴向力传感器，它能方便地安装在施力轴与连接轴或受力部件之间，不妨碍连接整体的安全性、完整性，且能对轴向力值做出准确地检测。
完成上述任务的技术方案是：一种轴向力传感器，包括弹性体，所述弹性体为平板型，板面中间有一个过轴通孔，周边有多个螺栓过孔，整体形状近似于法兰盘的垫片，在弹性体正反两个板面上各有一个直径基本相等且与过轴通孔同心的环形应力槽，应力槽靠近过轴通孔，应力槽中贴附有电阻应变计，电阻应变计组成惠斯通平衡电桥通过电缆线与外部电器连接。
上述方案中，应力槽至过轴通孔范围内的弹性体有正反两个端面，正向端面齐平或略高于弹性体平板的正平面，反向端面略低于弹性体平板的反平面。
所述弹性体的板面外沿为方形或圆形。
所述弹性体为闭环型。
所述弹性体也可以为开口型，即弹性体上有一个开口。
本发明轴向力传感器安装在于其适配的施力轴端与连接轴端的法兰盘之间，或施力轴端法兰盘与受力部件之间，受力部件既可以是实心结构，也可以是盲孔结构，还可以是轴套。
本发明的优点在于：1.传感器高度低，体积小，形同垫片一样，用螺钉或螺栓能够方便地安装在设备的施力轴端法兰盘和连接轴端法兰盘或受力部件之间，不影响原连接结构的完整性和安全性，而且传感器的两个面与相关部件形成紧密接触，很稳固，不易损坏，抗侧向和抗偏载能力很强；2.在较大预紧力下，应力槽外围的弹性体与法兰盘近似于刚性连接，不会产生变形，使传感器的输出信号与预紧力的大小没有关系，而当传感器受到轴向载荷时，应力槽以内的弹性体局部会产生有效变形，即可灵敏且准确地检测出轴向力值。
附图说明
图1是本发明一个实施例的立体示意图。
图2是图1所示实施例的正面示意图。
图3是图2中沿A-A线的剖视图。
图4是图2中I局部放大图。
图5是图3中II局部放大图。
图6是图3中II局部为另一种结构的放大图。
图7是本发明第二个实施例的立体示意图。
图8是本发明第三个实施例的立体示意图。
图9是本发明第四个实施例的立体示意图。
图10是本发明传感器的第一个安装例示意图。
图11是本发明传感器的第二个安装例示意图。
图12是本发明传感器的第三个安装例示意图。
图13是本发明传感器的第四个安装例示意图。
图中：1.弹性体，2.过轴通孔，3.应力槽，4.电阻应变计，5.电缆线，6.螺栓过孔，7.开口，8.受力部件，9.传感器，10.施力轴端法兰盘，11.连接轴端法兰盘，12.螺栓，13.施力轴，14.连接轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1-5所示，本发明轴向力传感器，包括弹性体1，弹性体1为平板型，板面中间有一个过轴通孔2，周边均布有多个螺栓过孔6，整体形状近似于法兰盘的垫片，在弹性体1的正向板面上靠近轴通孔2有一个环形的应力槽3，在弹性体1的反向板面上也有一个环形的应力槽3，正反两个应力槽3直径相等且与轴通孔2同心，应力槽3中贴附有电阻应变计4，所有的电阻应变计4组成惠斯通平衡电桥通过电缆线5与外部电器连接。
如图3、5所示，应力槽3至过轴通孔2范围内的弹性体有正反两个端面，正向端面略高于弹性体1平板的正平面，反向端面略低于弹性体1平板的反平面。
应力槽3至过轴通孔2范围内的弹性体也可以是另一种形式，即正向端面齐平于弹性体1平板的正平面，反向端面略低于弹性体1平板的反平面，如图6所示。
本发明轴向力传感器有多种类型，它们的基本构造相同，例如图1、7所示的外方形和图8、9所示的外圆形；方形的有闭环型(如图7所示)和开口型(如图1所示)两种，圆形的也有闭环型(如图9所示)和开口型(如图8所示)两种，开口型是在指弹性体1上有一个开口7。
如图10-13所示，本发明轴向力传感器9安装在于其适配的施力轴端法兰盘10与连接轴端法兰盘11之间(如图13所示)，或安装在施力轴端法兰盘10与受力部件8之间(如图10-12所示)。受力部件8既可以是实心结构(如图10所示)，也可以是盲孔结构(如图11所示)，还可以是轴套(如图12所示)。
传感器9定位后用螺栓12紧固即可，此时，应力槽外围的弹性体与法兰盘近似于刚性连接，不会产生变形。当施力轴13对连接轴13或受力部件8产生轴向力时，轴向力通过施力轴端法兰盘10作用在传感器9上，此时，应力槽3以内的弹性体会产生有效变形，电阻应变计4就发生阻值变化并通过惠斯通电桥和电缆线5输出电信号，轴向力值即可被准确地检出。

Claims (4)

1.一种轴向力传感器，包括弹性体，弹性体为平板型，板面中间有一个过轴通孔，周边有多个螺栓过孔，整体形状与法兰盘的垫片形状相同，在弹性体正反两个板面上各有一个直径基本相等且与过轴通孔同心的环形应力槽，应力槽靠近过轴通孔，应力槽中贴附有电阻应变计，电阻应变计组成惠斯通平衡电桥通过电缆线与外部电器连接，其特征在于：所述应力槽至过轴通孔范围内的弹性体有正反两个端面，正向端面齐平或高于弹性体平板的正平面，反向端面低于弹性体平板的反平面。
2.按照权利要求1所述的轴向力传感器，其特征在于：所述弹性体的板面外沿为方形或圆形。
3.按照权利要求1所述的轴向力传感器，其特征在于：所述弹性体为闭环型。
4.按照权利要求1所述的轴向力传感器，其特征在于：所述弹性体为开口型。
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