CN1119629C - 重量传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一个具有旋转对称的测量弹簧与一个中心的力传递板(1)的结构紧凑的，并能测量校准的重量传感器，其中该力传递板(1)通过第一个管段(2)与一个形变环(3)相连接，该形变环(3)是通过第二个管段(12)与重量传感器的支脚(14)相连的，在第一个管段(2)与形变环(3)之间设有一个环形缺口(4)，后者具有由两个交错的中间过渡半径(R1，R2)所构成的一个槽底，其中径向的内半径(R1)是外半径(R2)的四倍。
Description
本发明涉及一种带有旋转对称的测量弹簧的重量传感器，该测量弹簧具有一个中心的力传递板，通过第一个管段使其与一个携带应变测量元件的形变环相连接，后者同中心地安置于第一个管段与第二个管段之间，其中用一个支脚与该形变环相连，一个环形缺口槽使第一个管段与形变环相分离，该环形缺口至少部分地以槽底中的两个过渡半径，以及基本上与重量传感器的纵轴相平行的侧界壁所环绕。
德国专利文献DE-PS 1268878用多个实施例描述了上述类型的重量传感器，这个实际上未实现的实施方案应该用以表示具有矩形横截面的应变物体。上述原理性描述只是几何学关系，其中与限制管段相一致的环形缺口槽的每个过渡半径互相是一致的，通过仿做的试验模型，表示出不可容忍的滞后作用，后者是不利于用在对测量校准负有责任的重量传感器，尽管可以通过相应的(超)选择参数设计达到对上述滞后作用的降低。然而，这样就会导致庞大尺寸的设计方案与形成消耗更多材料的不利效果。
本发明的任务是制备费用不大成本较低的此类重量传感器，其优点是结构紧凑，并能实现对测量校准负有责任的重量传感器的各项要求。
根据本发明的任务是通过使径向归入内侧壁的过渡半径的值设计成径向朝向外侧壁的过渡半径的值的2-10倍来解决的。
据本发明的解决办法，通过对槽底中超高应力的限制就可以阻止部分塑性的变形，而后者是引起滞后作用的原因。本发明的重量传感器具有紧凑的结构，而且特别能忍受过载作用。这样就可以省略去在德国专利文献DE-PS1268878中所描述的附加的超载锁紧装置。据本发明，可以用不锈钢制造其结构尺寸特别紧凑，效率高又可用于测量校准的重量传感器。通过上述所谓的在槽底中的对超高应力的限制，就可以避免采用工具钢，这样就可以省略用于防腐蚀的附加的外壳。
本发明的实施方案及附图将进一步说明本发明的其它优点。
本发明的附图显示了据本发明的重量传感器的半个剖面。上述整体构成的重量传感器具有中心的力传递板1，其外棱边在轴向向下过渡到具有壁厚a的第一个管段2，该第一个管段2使上述力传递板1与形变环3相连接，该形变环径向围绕第一个管段2，而且也半高地包围住上述力传递板1，在第一个管段2与形变环3之间隔有径向距离，它形成了循环的环形缺口4，在该环形缺口4中具有侧壁5，6。它们与重量传感器的纵向轴7相平行，该环形缺口4的槽底是通过两个交错的过渡半径R1与R2形成的，上述侧壁5与6之间的间距大约是上述壁厚a的一又二分之一，过渡到第一个管段2的过渡半径R1大约是过渡到形变环3的过渡半径R2的八倍。当用四分之一椭圆或复曲线代替上述过渡半径R1时，其中该复曲线是由两个具有共同正切线的交错的半径所组成的，那么它就特别有利于对在这区域的应力分布起作用。
形变环3的上端面具有环形的矩形凹槽8，它是用于容纳一个环形的，置于矩形凹槽8底部上的所用的应变测量片9。
形变环3的下端部的横截面是向下逐渐缩小的截圆锥体。其中在其径向平面方向上有一个环面10，它是用于安置下面的环形的应变测量片11，其位置正好是在环形缺口4的下方。
在形变环3的锥形的外侧表面上的，位于环形缺口4的槽底的轴向高度上，形成了第二个管段12，后者平行于纵轴7向下延伸，上述锥形的外壳22与第二个管段12共同构成大约55°的角度，在平行于纵轴7的第一个管段2的内侧表面与环面10之间形成一个锥状的节段13，后者相对于纵轴7构成约45°的斜棱角。
第二管段12连到重量传感器的支脚14，它构成用于支承第二管截段12的加固制成的环，在其下端面安置了一个设计为弯成圆圈的箍或平表面的循环的力传递面15的重量传感器的支脚14，其半径与第二个管段12的半径相符合。因此，在负载运转时，在重量传感器与基座之间不会出现相对移动，由此对滞后特性会起有利的作用。
该重量传感器的支脚14在其内侧表面上具有一个台阶16，在该板16上固定了具有电子线路的印刷电路板17，在另一个台阶18上加上密封盖19，该盖19与重量传感器的支脚14相焊接。
用另一个环形的密封盖20紧密地固定形变环3的上端部，以保护其中的应变测量片9，为了使应变测量片能与印刷电路板接线，在形变环3中的环形缺口4区域内开有至少一个纵向钻孔，以便用作电缆入孔。在重量传感器的支脚14中的横向钻孔21是用于通入供电电压电缆与输出信号电缆。该重量传感器支脚使第二管段12径向向外突出，其外部尺寸也显示出上部区域的形变环3的外侧表面，随着该锥状外壳的延伸，第二管段12的外径尺寸逐渐缩小，管段12的壁厚与第一个管段2的壁厚相当。通过上述起弹性接头作用的管段2与12，可以确保形变环3的无滞后的形变作用。
当重量传感器中的力传递板1受到负载力F时，该应变测量片9就受到挤压。这时应变测量片11就被拉长，该应变测量片在印刷电路板17上装有一个惠斯顿电桥，其输出信号与加载力F是成比例的。
Claims (7)
1、具有旋转对称的测量弹簧的重量传感器，该测量弹簧具有一个中心的力传递板，该板通过第一个管段与一个携带应变测量元件的形变环相连接，后者同心地放置于第一管段与第二个管段之间，其中有支脚与该形变环相连，第一个管段通过一个环形缺口与形变环相分离，该环形缺口至少是部分地以槽底的两个中间过渡半径，以及与重量传感器的纵轴相平行的侧壁所环绕的，其特征是，径向内侧壁(5)的过渡半径(R1)是径向外侧壁(6)的过渡半径(R2)的2-10倍。
2、如权利要求1的重量传感器，其特征是，每个环形的应变测量片(9，11)是分别安装在轴向上相互避开的形变环(3)的端面上，其中面向支脚(14)的应变测量片(11)的环直径比面向受力传递板(1)的应变测量片(9)的环直径更小些。
3、如权利要求1或2的重量传感器，其特征是，上述过渡半径(R1，R2)是直接相互交错的。
4、如权利要求1或2的重量传感器，其特征是，上述径向内侧壁的过渡半径(R1)比第一个管段(2)的壁厚(a)尺寸更大些。
5、如权利要求1或2的重量传感器，其特征是，面向支脚(14)的应变测量片(11)的环直径小于或等于环形缺口(4)的直径。
6、如权利要求1或2的重量传感器，其特征是，该支脚(14)具有一个确定的环形的力传递表面(15)，其直径与第二个管段(12)的直径相符合。
7、如权利要求6的重量传感器，其特征是，该力传递表面(15)具有倒圆的外形。
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