CN1111013A - 冲击载荷传感器 - Google Patents

Abstract

一种冲击载荷传感器有一个设于壳体内并由弹 簧或弹性结构支承的可动构件，将可动构件随施加于 其上的过量冲击载荷的移动转换成电连接或电分 离。这种电连接或电分离表示出有超过弹簧或弹性 构件的弹力的冲击载荷作用在可动构件上。这种冲 击载荷传感器的结构简单，并可用以可靠地探测出， 例如吸震件的吸震能力的降低。

Description

本发明涉及一种用于探测吸震件的吸震能力是否正常地发挥作用的冲击载荷传感器。

吸震件用来吸收在机器、装置或类似物中的一个构件碰撞另一个构件时所产生的冲击的能量。具体地说，吸震件在机器、装置或类似物上的可移动件撞击另一构件时，根据弹簧的弹力，气体的气压力或类似的作用力吸收所产生的冲击的能量。通过对冲击能量进行吸收，吸震件便防止冲击传至其它元件，从而保护机器、装置或类似物免受损坏。

所制造的机器、装置或类似物具有多个部件或元件，它们的机械强度及特性是根据吸震件正常工作的假设而确定的。如果吸震件的吸震能力降低，那么吸震件便不能在冲击一个物体时充分地吸收所产生的能量。当这种情况发生时，机器、装置或类似物因所受到的冲击超过机器、装置或类似物的元件的预定机械强度和特性而趋于断裂或失灵。

一种解决方案可以是在机器、装置或类似物的可移动构件上安装一个加速传感器，用以探测吸震件的吸震能力的降低。但是，加速传感器并不实用，因为它的费用过高，增加了装有这种传感器的机器、装置或类似物的制造成本。

本发明的一个目的在于提供一种冲击载荷传感器，它是一种简单的机构，能以低的成本制造并能可靠地探测到吸震件的吸震能力的降低。

本发明的另一个目的在于提供一种传感器，它用于探测安装于机器、装置或类似物中的吸震件的吸震能力是否正常地发挥作用。

本发明的再一个目的是提供一个传感器，它通过探测吸震件的吸震能力是否正常地发挥作用而防止与吸震件相关联的机器、装置或类似物断裂或失灵，从而保护机器、装置或类似物不受损坏。

根据本发明，提供了一种冲击载荷传感器，它包括一个具有适合于安装在一个装置上的固定表面的壳体，一对装在壳体上的接线端，以及一个具有预定重量的可动构件，该可动构件由导电材料制造并设置在壳体中，随着所施加的冲击载荷超过预定的水平而移动，以使接线端彼此电连接或电分离，由此生成一个信号。

在参照以举例的方式表明本发明的较佳实施例的附图时进行的下述描述可以使本发明的上述及其它目的、特性和优点更加明了，图中：

图1是根据本发明的第一实施例的冲击载荷传感器的垂直剖视图;

图2是根据本发明的第二实施例的冲击载荷传感器的垂直剖视图;

图3是根据本发明的第三实施例的冲击载荷传感器的垂直剖视图;以及

图4是表示其上安装有可能是图1，2或3中所示冲击载荷传感器的工件进给装置的平面图。

如图1所示，根据本发明的第一实施例的冲击载荷传感器10包括一传感器主体16，一固定体20和一对接线端22，24，其中的传感器主体16有一个限定在其侧板上的螺纹孔12和一个也在侧板上限定且与螺纹孔12相对的空腔14;固定体20固定在传感器主体16上并封闭空腔14，该固定体有一个背向传感器主体16的固定表面18，用于将传感器固定到一个装置上;而一对接线端22，24分别位于固定体20的相应的两个相对外侧上且彼此绝缘，相互分开。传感器主体16和固定体20由诸如合成树脂等的电绝缘材料制成并相互连接成一个壳体。

冲击载荷传感器10也包括一个安装在空腔14中的弹簧26，一个具有一预定重量的可动构件28，一个调整螺钉30和一个锁紧螺母32，其中，可动构件设置在空腔14内，它通常由弹簧26推动，从而在由箭头X1所标出的方向上沿X轴移动，用以使接线端22，24彼此电连接;调整螺钉30穿过螺纹孔12并具有一个头部，将该头部设置成一个位于空腔14中的弹簧座并使其保持与弹簧26的接合，用以通过旋转调整螺钉30来调整弹簧26的弹力;锁紧螺母32拧在传感器主体16外侧的调整螺钉30上，用以使调整螺钉30保持在其旋转位置上。可动构件28由例如金属的导电材料制成。

固定体20在其表面上有一对彼此隔开的金属片34a，34b，它们与固定表面18相对，并且通常保持与可动构件28接触。金属片34a，34b通过相应的导线36a，36b与相应的接线端22，24电连接。

下面参考图1和4描述图1所示冲击载荷传感器10的操作。

如图4所示，例如工件进给装置40的机器或装置有一个吸震件44，用以吸收由沿与图1所示X-轴相同的X-轴可动的滑动架46产生的震动或冲击。冲击载荷传感器10由一个例如粘接剂，螺钉或类似物的固定装置安装在工件进给装置40的端板42a上。具体地说，为了使冲击载荷传感器10能够探测出在由箭头X2表示的方向上沿X-轴的载荷F（包括施加在一个物体上的动能），将固定表面18沿垂直于X-轴延伸的Y-轴放置。

下面详细地描述工件进给装置40。如图4所示，工件进给装置40主要地包括一个用于沿X-轴移动滑动架46的第一驱动器48和一个用于沿垂直于X-轴的Y-轴移动滑动架50的第二驱动器52。第二驱动器52通过一块固定板63安装在滑动架46的上表面上。在滑动架50的一端上装有一个具有一对可沿由箭头示出的方向移动的臂52a，52b，用以夹取工件（未示出）的卡盘54。第一和第二驱动器48，52既可以包括液压缸，它根据从其中的部件供出的加压流体移动滑动架46，50;也可以包括电动机，它根据从其中的动力供应件提供的电流移动滑动架46，50的。

第一驱动器48有一个长的底座55;安装在底座55上，用以在长底座55的纵向上沿X-轴移动的滑动架46;一对安装在底座55上并沿底座55的纵向延伸以沿X-轴引导滑动板46的平行杆56a，56b;以及一对止动块58a，58b，所述止动块分别安装在底座55的两端上并与杆56a，56b的两端连接，用以接合滑动架46，从而限制滑动架46的移动范围。吸震件44安装在止动块58a内，用以在滑动板46撞击止动块58a时吸收所产生的冲击。端板42a固定在止动块58a的一个外表面上。

第二驱动器52有一个长的底座62，一个安装在底座62上用以在长底座62的纵向上沿Y-轴移动的滑动架50，一对安装在底座62上并沿底座62纵向延伸用以沿Y-轴引导滑动架50的平行杆64a，64b，以及一块止动板66，该止动板安装在底座62的一端并与杆64a，64b的端部连接，用以接合滑动架50，以限制滑动架50在由箭头Y1指出的方向上的位移。吸震件68安装在滑动架50的一端上，用以在滑动架50撞击止动板66时吸收沿Y1方向所产生的载荷。

在冲击载荷传感器10已经安装在工件进给装置40上之后，用螺丝刀的锥头转动调整螺钉30以调整用于推动可动构件28的弹簧26的弹力。当弹簧26的弹力如此调整时，就有可能从范围较宽的载荷值中选择由冲击载荷传感器10所探测的载荷F。弹簧26的弹力可以在将冲击载荷传感器10装到工件进给装置40上之前进行调整。此后，在接线端22，24之间连接动力供应（未示出）并将其打开。

当吸震件44的吸震能力正常地发挥作用时，弹簧26此时的弹力大于滑动架46撞击止动块58a时沿X2方向施加的载荷F。因此，可动构件28在弹簧26的弹力作用下仍然位于固定体20上并由此与固定体20保持接触。这样，由可导电的材料制成的可动构件28与金属片34a，34b电连接，并由此使接线端22，24通过可动构件28而彼此电连接。

如果吸震件44的吸震能力降低并失效，则在滑动架46撞击止动块58a时，吸震件44不能完全地吸收此时所产生的冲击。因此，当滑动架46撞击止动块58a时，沿方向X2作用在固定表面18上的载荷F变得过大，足以克服弹簧26目前的弹力。在滑动架46与止动块58a以撞击的方式接合时，可动构件28沿方向X2被推离固定体20，使接线端22，24彼此电分离。此时，冲击载荷传感器10通过导线69向控制器（未示出）发出一个信号。控制器探测到这个信号，并停止工件进给装置40的运行，同时发出一个信号给警报系统或发光元件，以向操作人员指出吸震件44的失灵。

另一种方案是，控制器可以对从冲击载荷传感器10发出的信号计数，并在达到一预定的读数时输出一个信号，以关闭工件进给装置40。

图2表示根据本发明的第二实施例的冲击载荷传感器。

该冲击载荷传感器70包括一个在其一侧上具有一固定表面72的传感器主体74;设置在限定于传感器主体74上的腔76中的第一和第二弹簧78，79;一个具有预定的重量且插入第一和第二弹簧78，79之间的环形可动构件80;一个具有一在腔76中设置成弹簧座的头部并保持与第二弹簧79接触的调整螺钉82，用以在调整螺钉82转动时调整第一和第二弹簧78，79的弹力，以及一个拧在传感器主体74外部的调整螺钉82上的锁紧螺母84，它用来使调整螺钉82保持在其旋转位置上。

腔76有一个位于第一和第二弹簧78，79之间的环形的阶梯形壁86，在第一和第二弹簧78，79的弹力作用下，环形的可动构件80通常坐在环形的阶梯形壁86上。一对彼此隔开的金属片88a，88b装在环形的阶梯形壁86上并通常保持与环形的可动构件80接触。金属片88a，88b通过各自的导线90a，90b与一对安装在传感器主体74外侧上的接线端92，94连接。环形构件96环绕传感器主体74设置且靠近可动构件80，该构件用以与可动构件80一致地移动。可动构件80由例如金属的导电材料制成，环形构件96和可动构件80之一或两者都可以用磁性材料制造。

下面描述根据第二实施例的冲击载荷传感器70的运行。该冲击载荷传感器70装在图4所示的的工件进给装置40上，工件进给装置40的结构和操作与上述已描述过的相同，下文将不再对此进行详细地描述。

冲击载荷传感器70装在固定于止动块58b上的端板42b上，而在止动块58b中装有一吸震件60。固定表面72沿垂直于X-轴延伸的Y-轴设置。

此后，用螺丝刀的锥尖转动调整螺钉82以调整第一和第二弹簧78，79的弹力，该弹力推动可动构件80并保持可动构件80坐在阶梯形壁86上。接着，在接线端92，94之间连接动力供应（未示出）并将动力供应打开。

当吸震件60的吸震能力正常地发挥作用时，由第一和第二弹簧78，79支承的可动构件80位于阶梯形壁86上并与金属片88a，88b保持电接触。接线端92，94通过可动构件80而彼此电连接。

如果吸震件60的吸震能力降低并失灵，当滑动架46撞击止动块58b时，吸震件60就不能充分地吸收此时所产生的冲击。因此，当滑动架46撞击止动块58b时，沿X1方向施加到固定表面72上的载荷F变得过大，足以克服第二弹簧79现有的弹力。在滑动架46与止动块58b撞击接合时，可动构件80沿方向X1被推离阶梯形壁86，使接线端92，94彼此电分离。此时，冲击载荷传感器70给控制器发出一个信号。控制器探测到这个信号，停止工件进给装置40的工作并向报警系统或发光元件发送一个信号，以向操作人员指示吸震件60失灵。

当可动构件80移动时，环形构件96也在磁力的作用下与可动构件协调地移动。环形构件96的这个移动可使操作者目测到吸震件60的失效。当控制器在环形构件96没有移动的情况下收到冲击载荷传感器70发出的一个信号时，操作人员可以由于，举例来说，导线90a，90b的分离或可动构件80和金属片88a，88b之间的接触失败而识别某些传感器的故障。

图3表示根据本发明的第三实施例的冲击载荷传感器100。

冲击载荷传感器100包括一个由绝缘材料制成的传感器主体110，该传感器主体包括一个具有一固定表面102的第一块104和一个具有一螺纹孔106的第二块108;以及一个具有预定的重量且由插入第一和第二块104，108之间的导板112支承的可动构件114。第一和第二块104，108可以由导电材料制成，而导板112可以由电绝缘的材料制造。

可动构件114包括一个可在由箭头指出的方向上摆动的摆动体116，一个从摆动体116开始延伸并由导板112支承的支承臂118以及一个与支承臂118连接并拧入限定于第二块108上的螺纹孔106中的螺钉120。可动构件114由例如弹簧钠的导电材料制造，而至少是支承臂118是由柔性材料制造的。螺钉120由一个保持抵靠着第二块108的状态的锁紧螺母121保持在适当的位置上。摆动体116和由导板112支承的支承臂118的长度可以在螺钉120绕其自身的轴线转动时进行调整。

一对彼此隔开的接线端122，124安装在传感器主体110的外侧表面上。具体地说，接线端122设置在第二块108的外侧表面上并通过导线126与设置在第二块108内环绕螺纹孔106的金属块128电连接。接线端124设置在第一块104的外侧表面上并通过导线130与一个设置在第一块104的内壁表面上的金属环132电连接。

根据第三实施例的冲击载荷传感器100如下操作：

冲击载荷传感器100装在图4所示的工件进给装置40中，该工件进给装置40的结构和操作与上述描述相同，下面不再对此进行详细地描述。冲击载荷传感器100装在可与滑动架50接合的止动板66上。固定表面102基本上平行于Y轴，沿滑动架50移动的方向，这样当冲击载荷传感器100沿方向Y1移动，与止动板66撞击式的接合时，冲击载荷传感器100能探测到所施加的载荷F。

用螺丝刀的锥头转动螺钉120，以将长度A调整成一个适当的值。在接线端122，124之间连接动力供应（未示出），并打开该动力供应。

当吸震件68的吸震能力正常地发挥作用时，吸震件68可以有效地减弱冲击，而通过支承臂118由导板112支承的摆动体116则不与环132接触。此时，接线端122，124彼此电分离。

如果吸震件68的吸震能力降低并失灵，在滑动架50沿杆64a，64b在方向Y1上撞击止动块66时，吸震件68便不能充分地吸收所产生的震动。因此，当滑动架50撞击止动块66时，沿平行于方向Y1的方向施加到固定表面101上的载荷F就变得过大。当滑动架50与止动块66以撞击的方式接合时，摆动体116沿箭头指示的方向，即箭头Y1，Y2的方向绕由导板112支承的支承臂118的部分摆动。此时，摆动体116与环132接触，由此使接线端122，124彼此相互电连接。现在，冲击载荷传感器100向控制器发出一个信号。控制器探测到这个信号，确定吸震件68的吸震能力是降低或失效，并发出一个关闭工件进给装置40的信号。

尽管已经示出并详细地描述了本发明的某些较佳实施例，但是应该明白，在不背离所附权利要求书的范围的前题下可以进行各种变化及改进。

Claims (9)

1、一种冲击载荷传感器，包括：

一个具有适合于安装在一装置上的安装表面的壳体；

一对安装在所述壳体上的接线端，以及

一个具有预定重量的可动构件，该可动构件由导电材料制成并装在所述壳体内，随所施加的冲击载荷超过一预定的水平而移动，从而使所述接线端彼此电连接或电分离，由此而形成一个信号。

2、根据权利要求1所述的冲击载荷传感器，其特征在于，所述冲击载荷传感器用于根据所述信号探测安装在所述装置上的吸震件的吸震能力是否正常地发挥作用。

3、根据权利要求1或2所述的冲击载荷传感器，其特征在于，还包括一个设置在所述壳体内的弹簧，所述可动构件由所述弹簧支承，产生抵抗所述弹簧的弹力的位移，以使所述接线端彼此间相互电连接或电分离，从而发出所述信号。

4、根据权利要求1至3中任何一项所述的冲击载荷传感器，其特征在于，还包括用于调整作用力，从而在弹簧的弹力作用下使所述可动构件保持与所述接线端接触的载荷调整装置，所述的载荷调整装置包括一个支承在所述壳体上的调整螺钉。

5、根据权利要求1或2所述的冲击载荷传感器，其特征在于，还包括用于调整所述可动构件的整体的末端部分的位置的载荷调整装置。

6、根据权利要求1所述的冲击载荷传感器，其特征在于，所述固定表面基本上垂直于或平行于所述冲击载荷施加的方向。

7、根据权利要求1所述的冲击载荷传感器，其特征在于，还包括一个设置在所述壳体外部的移动构件，用于以与所述可动构件一致的方式移动，所述移动构件和/或所述可动构件由磁性材料制成。

8、根据权利要求1所述的冲击载荷传感器，其特征在于，所述壳体由电绝缘材料制成。

9、根据权利要求8所述的冲击载荷传感器，其特征在于，所述壳体有一个在其内限定的空间，所述可动构件就放置在所述空间内，所述接线端暴露在所述空间内，由此可使所述可动构件与所述接线端接触。

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