CN111780836B - 应变桥、包含应变桥的弹性变量测量单元及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于称重技术领域，特别是涉及应变桥、包含应变桥的弹性变量测量单元及其安装方法，包括至少两个应变桥和一个负载台配合形成弹性变量的测量单元；多个所述的应变桥之间通过第一固定部和第二固定部的连接组成闭合形状；所述负载台均匀的设有多个相同连接端，连接端上下两端面上分别设有对称的连接轴，连接轴接近连接端的端部，且连接轴高于所在端面。多个所述连接端分别位于每个连接腔内，上下对称的连接轴分别位于连接腔上下内壁对称的连接孔内。通过传感器对应变桥的形变进行转换计算，准确的对物体进行称重，而且解决了偏载称重的误差。

Description

应变桥、包含应变桥的弹性变量测量单元及其安装方法

技术领域

本发明属于称重技术领域，特别是涉及应变桥、包含应变桥的弹性变量测量单元及其安装方法。

背景技术

目前，我们市面上的称重传感器，基本上被秤物体要放在称重传感器载物台的正上方，这样才能准确称重。如果物体超出载物台或者放偏时，就会严重的影响称重的准确性。

而且随着我们国家的智能化快速发展，很多涉及到批量化的操作时，都使用了人工智能设备或者自动化装置，例如机械手等。通过智能化装置对物体进行抓取，放置，需要对抓取再放置到称重装置上对物体进行称重，然后称重完毕后再拿下来。这样操作不但浪费时间，增加了设备的重复运转次数，缩短了设备的寿命，增加了成本，而且在抓取放置到称重装置上，有可能是物体体积超出载物台的最大范围，这样很容易引起数据的准确性。

目前，现有技术中的很多称重量器是多次使用后或者在一定的使用时间后都要进行校准，而且校准比较繁琐，费事实力。

发明内容

1．要解决的技术问题

本发明目的针对现有技术中存在的问题：

本发明的第一目的是提供一种应变桥，相邻的两个应变桥之间通过第一固定部和第二固定部进行连接，多个应变桥连接可以连接成一个封闭的形状，将物体放在封闭形状正上方就可以对物体进行称重。

本发明的第二目的是提供一种应变桥、包含应变桥的弹性变量测量单元，通过应变桥与负载台的相互配合，实现了在运转过程中就可以称重，而且解决了偏载引起的称重误差。

本发明的第三目的是提供了一种应变桥、包含应变桥的弹性变量的测量单元的安装方法，结构简单，安装方便。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种应变桥，包括应变部、第一固定部和第二固定部；所述第一固定部位于应变部的左端，第二固定部位于应变部的右端；所述第一固定部上端面与应变部上端面相平；所述第二固定部下端面与应变部下端面相平；第一固定部的下端面与第二固定部的上端面共面；第一固定部的下端面到应变部下端面与第二固定部上端面到应变部上端面的距离相同；第一固定部的下端面到第一固定部的上端面的距离 等于 第二固定部的下端面到第二固定部上端面的距离；所述应变部内设有连接腔；位于所述连接腔的上下内壁分别设有对称的连接孔和弧形槽，连接孔的轴线到应变部的前端表面的距离 等于 连接孔的轴线到应变部的后端表面的距离；所述弧形槽分别位于连接腔四个角处，且位于上下内壁上，其中弧形槽一端与一角连接；所述连接孔分别位于上下内壁的中心处；第一固定部和第二固定部端面均设有固定孔；第一固定部的固定孔的轴线、第二固定部的固定孔的轴线、应变部的连接孔的轴线，三者共面；第一固定部的固定孔的轴线到应变部的连接孔的轴线的距离等于第二固定部的固定孔的轴线到应变部的连接孔的轴线的距离。

一种弹性变量测量单元，包含以上所述的应变桥，至少两个应变桥和一个负载台配合形成弹性变量的测量单元；所述负载台均匀的设有多个相同连接端，连接端上下两端面上分别设有对称的连接轴，连接轴接近连接端的端部，且连接轴高于所在端面。

优选地，多个所述的应变桥之间通过第一固定部和第二固定部的连接组成闭合形状；且第一固定部的下端面与第二固定部上端面贴合，第一固定部和第二固定部通过螺钉固定。

优选地，应变桥的数量为四个，分别是第一应变桥、第二应变桥、第三应变桥、第四应变桥；第一应变桥的第二固定部与第二应变桥的第一固定部共轴，第一应变桥的第二固定部的上端面与第二应变桥的第一固定部的下端面共面；第二应变桥的第二固定部与第三应变桥的第一固定部共轴，第二应变桥的第二固定部的上端面与第三应变桥的第一固定部的下端面共面；第三应变桥的第二固定部与第四应变桥的第一固定部共轴，第三应变桥的第二固定部的上端面与第四应变桥的第一固定部的下端面共面；第四应变桥的第二固定部与第一应变桥的第一固定部共轴，第四应变桥的第二固定部的上端面与第一应变桥的第一固定部的下端面共面。

优选地，多个所述连接端分别位于每个连接腔内，上下对称的连接轴分别位于连接腔上下内壁对称的连接孔内。

优选地，所述连接端的数量与应变桥的个数相匹配，连接端的宽度小于连接腔的宽度。

优选地，所述负载台中间端面上设有固定孔。

优选地，所述应变桥的材质为具有一定弹性的钢材，位于所述应变桥的应变部的上端面上安装有形变传感器。

一种弹性变量测量单元的安装方法，所述安装方法包括以下步骤：

S1：对工人进行技术和安全交底；

S2：材料进场，安装准备，机具齐全；

S3：将每个连接端放入连接腔内，通过弧形槽将连接轴放入连接孔内。

S4：负载台的连接端放入连接腔后，将相邻的应变桥之间通过第一固定部与第二固定部固定在工作区的平台上，且每个应变桥的连接部与工作平台的下端面贴合。

S5：将机械手臂或测量平台通过负载台端面上的固定孔进行固定，负载台上端面与机械手臂或测量平台下部的安装端面贴合。

3．有益效果

一、应变桥、包含应变桥的弹性变量测量单元及其安装方法，通过相邻两个应变桥的第一固定部和第二固定部连接，可以将多个应变桥连接成封闭形状，将物体放在多个应变桥连接成封闭形状的正上方进行称重。

二、应变桥、包含应变桥的弹性变量测量单元及其安装方法，将多个应变桥与负载台的连接，通过机械手或者称重台与负载台上端面固定，不但可以对正载状态的物体进行精确称重，还可以解决偏载物体的精确称重。

三、应变桥、包含应变桥的弹性变量测量单元及其安装方法，可以解决目前智能化设备在对物体进行流转的同时进行精确称重。不但节省了时间，而且降低了设备本省重复操作造成的磨损，在一定程度上延长了设备的使用寿命。将该偏载的称重装置安装在设备底端，可以实现流转的同时进行称重。

四、应变桥、包含应变桥的弹性变量测量单元及其安装方法，可以根据智能化设备的形状进行定制，结构简单，安装方便，而且成本较低。

附图说明

图1 本发明的结构示意图；

图2 本发明的负载台的结构示意图；

图3 本发明的应变桥的结构示意图；

图4 本发明的应变桥局部剖视图；

图5 本发明的正载状态负载示意图；

图6 本发明的偏载状态示意图；

图中，1、应变桥；11、应变部，111、连接腔，112、连接孔，113、弧形槽，12、第一固定部，13、第二固定部；

2、负载台；21、连接端，211、连接轴；

3、测量平台；

4、机械手。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。

如图1-6所示，一种应变桥，包括应变部11、第一固定部12和第二固定部13。其中，第一固定部12位于应变部11的左端，第二固定部13位于应变部11的右端，并且第一固定部12上端面与应变部11上端面相平，第二固定部13下端面与应变部11下端面相平，在第一固定部12和第二固定部13上设有贯穿的固定孔。第一固定部12的下端面与第二固定部13的上端面共面，第一固定部12的下端面到应变部11下端面与第二固定部13上端面到应变部11上端面的距离相同，第一固定部12的下端面到第一固定部12的上端面的距离 等于 第二固定部13的下端面到第二固定部13上端面的距离。

应变部11内设有连接腔111，位于连接腔111的上部内壁和下部内壁分别设有对称的连接孔112和弧形槽113。其中，连接腔111内有四个角，弧形槽113有四个，连接腔111上部内壁和下部内壁各有两个弧形槽113，每个弧形槽113的其中一端与一个角相连。

连接孔112分别位于连接腔111的上内壁和下内壁，连接孔112为盲孔，且位于中心位置，连接孔112的轴线到应变部11的前端表面的距离 等于 连接孔112的轴线到应变部11的后端表面的距离。连接孔112所在面为平面，弧形槽113分别位于连接孔112两侧，且关于连接孔112中心对称。第一固定部12的固定孔的轴线、第二固定部13的固定孔的轴线、应变部11的连接孔112的轴线，三者共面，第一固定部12的固定孔的轴线到应变部11的连接孔112的轴线的距离等于第二固定部13的固定孔的轴线到应变部11的连接孔112的轴线的距离。

多个应变桥1之间通过第一固定部12和第二固定部12的连接组成闭合形状，且第一固定12的下端面与第二固定部13上端面贴合，通过螺钉与第一固定部12和第二固定部13上的固定孔，将两个相邻的应变桥1进行固定。可以在多个应变桥1组成的封闭形状上部放置一块载物板，将物料堆积在载物板上，通过形变传感器对应变桥1的形变信息收集转换，可以实现物体正载状态下的称重。

本方案中应变桥的数量为四个，分别是第一应变桥、第二应变桥、第三应变桥、第四应变桥；第一应变桥的第二固定部13与第二应变桥的第一固定部12共轴，第一应变桥的第二固定部13的上端面与第二应变桥的第一固定部12的下端面共面，第二应变桥的第二固定部13与第三应变桥的第一固定部12共轴，第二应变桥的第二固定部13的上端面与第三应变桥的第一固定部12的下端面共面。第三应变桥的第二固定部13与第四应变桥的第一固定部12共轴，第三应变桥的第二固定部13的上端面与第四应变桥的第一固定部12的下端面共面。第四应变桥的第二固定部13与第一应变桥的第一固定部12共轴，第四应变桥的第二固定部13的上端面与第一应变桥的第一固定部12的下端面共面。

一种包含上述应变桥的弹性变量测量单元，至少两个应变桥1和一个负载台2配合形成弹性变量的测量单元。其中，负载台2外侧面均匀的设有多个相同连接端21，在每个连接端21的上下两端面上，分别设有对称的连接轴211，连接轴211接近连接端21的端部，且连接轴211高于所在端面。在负载台2中间端面上设有可以与机械手或者测量平台可以固定连接的固定孔。

具体的，多个连接端21分别位于应变桥1的每个连接腔111内，上下对称的连接轴211分别位于连接腔111上下内壁对称的连接孔112内。而且，连接端21的数量与应变桥1的个数相匹配，为了是连接端21可以放入连接腔111内，连接端21的宽度要小于连接腔111的宽度，将连接轴211放入连接孔112内，连接轴211的上下端面分别与连接孔112的底端接触。

具体的，应变桥1的材质为具有一定弹性的钢材，通过外力的作用下可以发生一定的弹性形变，而且在应变桥1的应变部11的上端面上安装有形变传感器，利用形变传感器可以测量应变桥1的形变量，可以通过传感器转换为信号的输出，通过控制端进行换算，得出精确的数值。

一种弹性变量测量单元的安装方法，所述安装方法包括以下步骤：

S1：对工人进行技术和安全交底；

S2：材料进场，安装准备，机具齐全；

S3：按照图纸将负载台2的每个连接端21放入应变桥1的连接腔11内，由于连接端21上下两端设有的对称的连接轴211高于连接端21的端面，所以通过弧形槽113将连接端21放入连接腔11内，然后通过设备施加一定的力经过弧形槽113将连接轴211倒入到连接孔112内，连接轴211的上下端面分别与上部和下部连接孔112盲孔端面贴合。

S4：负载台2的连接端21放入连接腔111后，将相邻的应变桥1之间通过螺栓将第一固定部12与第二固定部13固定在工作区的平台上，且每个应变桥1的连接部11与工作平台的下端面贴合，达到稳定状态。

在使用时，当被称重物处于测量台正上方时，通过负载台2的连接端21对多个应变桥1的连接腔111内产生的压力，使应变桥1发生形变，通过所有形变传感器测得的值进行求和，就可以计算出负载重量。当负载处于偏载状态时，通过杠杆原理，以离物体最近的应变桥1为支点，最近的应变桥1受向下的变形，距离最远端的应变桥1在负载台2的作用下受向上的变形。通过形变传感器对应变桥1的形变进行换算，最终准确的计算出负载的重量。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种应变桥，其特征在于，包括应变部（11）、第一固定部（12）和第二固定部（13）；

所述第一固定部（12）位于应变部（11）的左端，第二固定部（13）位于应变部（11）的右端；

所述第一固定部（12）上端面与应变部（11）上端面相平；

所述第二固定部（13）下端面与应变部（11）下端面相平；

第一固定部（12）的下端面与第二固定部（13）的上端面共面；

第一固定部（12）的下端面到应变部（11）下端面与第二固定部（13）上端面到应变部（11）上端面的距离相同；

第一固定部（12）的下端面到第一固定部（12）的上端面的距离等于第二固定部（13）的下端面到第二固定部（13）上端面的距离；

所述应变部（11）内设有连接腔（111）；

位于所述连接腔（111）的上下内壁分别设有对称的连接孔（112）和弧形槽（113），连接孔（112）的轴线到应变部（11）的前端表面的距离等于连接孔（112）的轴线到应变部（11）的后端表面的距离；

所述弧形槽（113）分别位于连接腔（111）四个角处，且位于上下内壁上，其中弧形槽（113）一端与一角连接；

所述连接孔（112）分别位于上下内壁的中心处；

第一固定部（12）和第二固定部（13）端面均设有固定孔；第一固定部（12）的固定孔的轴线、第二固定部（13）的固定孔的轴线、应变部（11）的连接孔（112）的轴线，三者共面；第一固定部（12）的固定孔的轴线到应变部（11）的连接孔（112）的轴线的距离等于第二固定部（13）的固定孔的轴线到应变部（11）的连接孔（112）的轴线的距离；

通过相邻两个应变桥的第一固定部和第二固定部连接，可以将多个应变桥连接成封闭形状。

2.一种弹性变量测量单元，其特征在于：包含权利要求1所述的应变桥，四个应变桥（1）和一个负载台（2）配合形成弹性变量的测量单元；

所述负载台（2）均匀的设有多个相同连接端（21），连接端（21）上下两端面上分别设有对称的连接轴（211），连接轴（211）接近连接端（21）的端部，且连接轴（211）高于所在端面；

所述的应变桥（1）之间通过第一固定部（12）和第二固定部（13）的连接组成闭合形状；且第一固定部（12）的下端面与第二固定部（13）上端面贴合，第一固定部（12）和第二固定部（13）通过螺钉固定；

应变桥的数量为四个，分别是第一应变桥、第二应变桥、第三应变桥、第四应变桥；第一应变桥的第二固定部（13）与第二应变桥的第一固定部（12）共轴，第一应变桥的第二固定部（13）的上端面与第二应变桥的第一固定部（12）的下端面共面；

第二应变桥的第二固定部（13）与第三应变桥的第一固定部（12）共轴，第二应变桥的第二固定部（13）的上端面与第三应变桥的第一固定部（12）的下端面共面；

第三应变桥的第二固定部（13）与第四应变桥的第一固定部（12）共轴，第三应变桥的第二固定部（13）的上端面与第四应变桥的第一固定部（12）的下端面共面；

第四应变桥的第二固定部（13）与第一应变桥的第一固定部（12）共轴，第四应变桥的第二固定部（13）的上端面与第一应变桥的第一固定部（12）的下端面共面；

位于所述应变桥（1）的应变部（11）的上端面上安装有形变传感器；

多个所述连接端（21）分别位于每个连接腔（111）内。

3.如权利要求2所述的一种弹性变量测量单元，其特征在于：上下对称的连接轴（211）分别位于连接腔（111）上下内壁对称的连接孔（112）内。

4.如权利要求2所述的一种弹性变量测量单元，其特征在于：所述连接端（21）的数量与应变桥（1）的个数相匹配，连接端（21）的宽度小于连接腔（111）的宽度。

5.如权利要求2所述的一种弹性变量测量单元，其特征在于：所述负载台（2）中间端面上设有固定孔。

6.如权利要求2所述的一种弹性变量测量单元，其特征在于：所述应变桥（1）的材质为具有一定弹性的钢材。

7.根据权利要求2-6任一项所述的一种弹性变量测量单元的安装方法，其特征在于：所述安装方法包括以下步骤：

S1：对工人进行技术和安全交底；

S2：材料进场，安装准备，机具齐全；

S3：将每个连接端（21）放入连接腔（111）内，通过弧形槽（113）将连接轴（211）放入连接孔（112）内；

S4：负载台（2）的连接端（21）放入连接腔（111）后，将相邻的应变桥（1）之间通过第一固定部（12）与第二固定部（13）固定在工作区的平台上，且每个应变桥的应变部（11）与工作平台的下端面贴合；

S5：将机械手臂或测量平台通过负载台（2）端面上的固定孔进行固定，负载台（2）上端面与机械手臂或测量平台下部的安装端面贴合。

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