CN112284498A - 一种一体柱式传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及传感器技术领域，尤其是指一种一体柱式传感器，包括外筒、弹性体、底座、主压头以及密封组件，主压头、弹性体以及底座依次连接，外筒的顶部通过密封组件与主压头密封连接，弹性体上装设有应变感应件；弹性体的上下两端均为球形弧面，弹性体的底部装设有第一限位组件，弹性体的顶部装设有第二限位组件；第一限位组件用于限制弹性体的摇摆角度；弹性体和外筒均与第二限位组件连接，第二限位组件用于限制弹性体的旋转。本发明提供的一种一体柱式传感器，使弹性体既能万向摇摆，并且在摇摆以及形变后可以准确复位，从而有效提高一体柱式传感器的检测精度。

Description

一种一体柱式传感器

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其是指一种一体柱式传感器。

背景技术

称重传感器是电子称重计量设备中的核心部件，它被广泛应用于电子汽车衡、汽车检测线、轨道衡等各类电子称重设备中。它一般由弹性元件、电阻应变计和惠斯通电桥电路组成。当外界的重物施加一个力作用于传感器压头上时，弹性元件就会发生塑性变形，特别是应变区域内的部分更加的敏感，此时，粘贴在应变区域上的应变片就会感受到来自弹性元件的塑性变形产生的应变，并采集到应变所产生的应力，使之本身的电阻值发生变化，并通过惠斯通电桥电路，使之转换成电压的变化，从面将重物的质量信号转换为可测量的电信号，通过传感器外面的仪表采集这个输出信号，转换成我们直观可识别的重量信息。

称重传感器有双盲孔桥式梁、柱式等结构形式。桥式梁中心受力而产生弯曲变形后势必会引起梁两端的绕曲，造成不规则的阻滞作用，严重地影响到称重传感器应变曲线的线性、重复性和滞后性等技术性能。而柱式传感器，在形变后，会有一个弹性复位的功能，从而可以减少形变的测量的误差，精度相对于桥式梁传感器高。

现有技术中的柱式传感器，一般为在压头和底座之间设置一弹性体，再通过外壳将弹性体保护起来，弹性体在变形后虽然具有一定的复位功能，但是，还是会出现弹性体歪斜而出现形变复位不准确的情况，最终影响到应变片感应的形变的精度。

发明内容

本发明针对现有技术的问题提供一种一体柱式传感器，设置第一限位组件和第二限位组件，使弹性体既能万向摇摆，并且在摇摆以及形变后可以准确复位，从而有效提高一体柱式传感器的检测精度。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种一体柱式传感器，包括外筒、弹性体、底座、主压头以及密封组件，所述主压头、弹性体以及底座依次连接，所述外筒的底部固定于底座，外筒的顶部通过密封组件与主压头密封连接，所述弹性体安装于外筒内，所述弹性体上装设有应变感应件，所述应变感应件与外部设备信号连接；所述弹性体的上下两端均为球形弧面，所述弹性体的底部装设有第一限位组件，弹性体的顶部装设有第二限位组件；所述第一限位组件用于限制弹性体的摇摆角度；所述弹性体和所述外筒均与所述第二限位组件连接，所述第二限位组件用于限制弹性体的旋转。

优选的，所述第一限位组件包括限位圈以及O型圈，所述限位圈装设于所述外筒和弹性体之间，所述限位圈上开设有第一限位槽，所述弹性体上开设有第二限位槽，所述O型圈装配于第一限位槽和第二限位槽之间。

优选的，所述外筒设置有第三限位槽，所述限位圈靠近外筒的一侧装配于所述第三限位槽中，所述限位圈靠近弹性体的一侧设置有第一弧面，所述第一弧面位于所述第一限位槽的上方。

优选的，所述第一限位组件还包括第一防转件，所述弹性体开设有第一限位孔，所述底座上开设有第二限位孔，所述第一防转件的上下两端分别装配于第一限位孔和第二限位孔中。

优选的，所述第二限位组件包括防转块以及第二防转件，所述弹性体的上端开设有至少一个用于装配所述防转块的防转槽，所述主压头开设有第三限位孔，所述第二防转件穿设所述防转块后装配于所述第三限位孔中；所述第二限位组件还包括橡胶垫，所述橡胶垫位于所述防转槽内并且橡胶垫的下端与所述防转块抵触；所述防转槽的形状为开口向下的“U”型，所述橡胶垫的形状为与防转槽的形状配合的拱形。

优选的，所述密封组件包括密封套，所述密封套的上下两端分别与所述外筒的外壁以及主压头的外壁抵触。

优选的，所述密封套包括相互连接的第一密封环以及第二密封环，所述外筒的上端向上凸设有第一凸环，所述主压头的外壁凸设有第二凸环，所述第一密封环套设于所述主压头的外壁并与所述第二凸环抵触，第一密封环与主压头通过硫化固定形成一体式，所述第二密封环套设于所述第一凸环的外壁，所述第二密封环与第一凸环通过硫化固定形成一体式。

优选的，所述密封组件还包括金属圈以及保护套，所述金属圈套设于所述第二密封环的外壁，所述保护套的形状与所述密封套相匹配，所述保护套的上下两端分别套设于第一密封环的外壁以及金属圈的外壁；所述第一凸环设置有密封环形槽，所述第二密封环凸设有密封圈，所述密封圈装配于所述密封环形槽中。

优选的，所述一体柱式传感器还包括辅助压头，所述辅助压头的下端开设有开口朝下的安装槽，所述安装槽的开口处向内凸设有卡环；所述主压头的上端开设有若干卡槽，所述卡槽内装设有挂销，所述挂销的一端装设于所述卡槽内，挂销的另一端凸出卡槽外；所述主压头的上端装配于所述安装槽内，所述挂销限位于安装槽内并且挂销用于与所述卡环抵触。

优选的，所述弹性体包括中段圆柱体以及对称设置于中段圆柱体的上端和下端的上圆柱体和下圆柱体；所述中段圆柱体中设有盲孔腹板，盲孔腹板的两侧分别贴有所述应变感应件；所述盲孔腹板上还贴有温度感应件；在上圆柱体和下圆柱体的外端面分别设有一直径略大于上圆柱体和下圆柱体直径的凸缘，该凸缘的外端面为所述的球形弧面；所述底座的上端面向下凹设形成凹槽，所述外筒的底部向下凸设有第三凸环，所述凹槽的侧壁与所述第三凸环的侧壁抵触。

本发明的有益效果：

本发明提供的一种一体柱式传感器，弹性体在受力后产生塑性形变，由弹性体上的应变感应件进行形变数据检测，并传输到外部的设备上处理，从而进行重量的测量；

弹性体限位在主压头以及底座之间，并且弹性体的上下端面均为球形弧面，再配合第二限位组件限制弹性体的旋转，使得弹性体可以做不倒翁的动作，实现弹性体的万向摇摆；

同时，由第一限位组件对弹性体进行径向限位，从而保证弹性体受力后可以在底座上设置的间隙内万向摇摆一定的角度，进而使弹性体可以更准确的复位。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的截面图。

图3为本发明的弹性件的结构示意图。

图4为本发明的弹性件的截面图。

图5为本发明的限位圈的结构示意图。

图6为本发明的限位圈的截面图。

图7为本发明的底座的结构示意图。

图8为本发明的密封套的结构示意图。

图9为本发明的外筒的结构示意图。

图10为本发明的外筒和密封套分解后的截面图。

图11为本发明的主压头的结构示意图。

图12为本发明的辅助压头的结构示意图。

图13为本发明的橡胶垫的结构示意图。

在图1至图13中的附图标记包括：

1-外筒，11-第三限位槽，12-第一凸环，13-第三凸环，2-弹性体，21-球形弧面，22-中段圆柱体，23-上圆柱体，24-下圆柱体，3-底座，31-凹槽，4-主压头，41-第二凸环，42-卡槽，43-挂销，51-密封套，52-第一密封环，53-第二密封环，54-金属圈，55-保护套，56-密封环形槽，57-密封圈，6-应变感应件，7-第一限位组件，71-限位圈，72-O型圈，73-第一限位槽，74-第二限位槽，75-第一弧面，76-第一防转件，77-第一限位孔，78-第二限位孔，8-第二限位组件，81-防转块，82-第二防转件，83-防转槽，84-第三限位孔，85-橡胶垫，9-辅助压头，91-安装槽，92-卡环，10-温度感应件。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。以下结合附图对本发明进行详细的描述。

本实施例提供的一种一体柱式传感器，如图1、图2、图3、图5以及图6，包括外筒1、弹性体2、底座3、主压头4以及密封组件，所述主压头4、弹性体2以及底座3依次连接，所述外筒1的底部固定于底座3，外筒1的顶部通过密封组件与主压头4密封连接，所述弹性体2安装于外筒1内，所述弹性体2上装设有应变感应件6，所述应变感应件6与外部设备信号连接；所述弹性体2的上下两端均为球形弧面21，所述弹性体2的底部装设有第一限位组件7，弹性体2的顶部装设有第二限位组件8；所述第一限位组件7用于限制弹性体2的摇摆角度；所述弹性体2和所述外筒1均与所述第二限位组件8连接，所述第二限位组件8用于限制弹性体2的旋转。优选的，所述第一限位组件7包括限位圈71以及O型圈72，所述限位圈71装设于所述外筒1和弹性体2之间，所述限位圈71上开设有第一限位槽73，所述弹性体2上开设有第二限位槽74，所述O型圈72装配于第一限位槽73和第二限位槽74之间。

具体地，弹性体2在受力后产生塑性形变，由弹性体2上的应变感应件6进行形变数据检测，并传输到外部的设备上处理，从而进行重量的测量。弹性体2限位在主压头4以及底座3之间，并且弹性体2的上下端面均为球形弧面21，再配合第二限位组件8限制弹性体2的旋转，使得弹性体2可以做不倒翁的动作，实现弹性体2的万向摇摆以及自复位功能；同时，弹性体2是做不倒翁式的摇摆动作，所以由第一限位组件7对弹性体2进行径向限位，即对弹性体2的摇摆角度进行限位，第一限位组件7的限位圈71为扁平的环状，限位圈71套设于弹性体2的下端外壁，实际上，限位圈71与弹性体2之间存在一定的间隙，保证弹性体2可以摇摆，再设置O型圈72，O型圈72设置于弹性体2和限位圈71之间，对弹性体2的摇摆进行径向限位，从而保证弹性体2受力后可以在底座3上设置的间隙内万向摇摆一定的角度，进而使弹性体2可以更准确的复位。实际上，弹性体2摇摆多少角度范围是由焊接在底座3上的外筒1设定好的间隙尺寸而定。另外，本实施例的密封组件将主压头4与外筒1密封连接，使得本实施例的一体柱式传感器具有良好的密封性，可以有效避免外界的因素的干扰影响传感器的测量精度。

进一步的，如图5、图9以及图10，本实施例的外筒1设置有第三限位槽11，所述限位圈71靠近外筒1的一侧装配于所述第三限位槽11中，所述限位圈71靠近弹性体2的一侧设置有第一弧面75，所述第一弧面75位于所述第一限位槽73的上方。

具体地，将限位圈71安装在第三限位槽11中，可以防止限位圈71移位影响弹性体2的摇摆。而限位圈71上设置第一弧面75，可以减少对弹性体2摇摆时的限位，在一定程度上增加弹性体2摇摆的范围，从而可以提高本实施例的一体柱式传感器的测量范围。

更进一步的，如图2、图4以及图7，本实施例的第一限位组件7还包括第一防转件76，所述弹性体2开设有第一限位孔77，所述底座3上开设有第二限位孔78，所述第一防转件76的上下两端分别装配于第一限位孔77和第二限位孔78中。

具体地，通过第一防转件76来防止弹性体2旋转，避免出现弹性旋转错位后不能正确复位的情况，保证弹性体2只做不倒翁式的万向摇摆动作。

本实施例提供的一种一体柱式传感器，如图2、图3、图11以及图13，所述第二限位组件8包括防转块81以及第二防转件82，所述弹性体2的上端开设有至少一个用于装配所述防转块81的防转槽83，所述主压头4开设有第三限位孔84，所述第二防转件82穿设所述防转块81后装配于所述第三限位孔84中。进一步的，第二限位组件8还包括橡胶垫85，所述橡胶垫85位于所述防转槽83内并且橡胶垫85的下端与所述防转块81抵触；所述防转槽83的形状为开口向下的“U”型，所述橡胶垫85的形状为与防转槽83的形状配合的拱形。

具体地，第二限位组件8的一个功能是限制弹性体2的旋转，将防转块81限位于防转槽83中，再由第二防转件82穿设防转块81后装配于第三限位孔84中，从而将弹性体2与主压头4之间限位，防止弹性体2出现旋转的情况，弹性体2上可以设置若干组第二限位组件8。接着，在“U”型的防转槽83内设置一个橡胶垫85，橡胶垫85为拱形，弹性体2摇摆时，橡胶垫85与防转槽83转动连接，因而可以保证弹性体2的摇摆功能，并且对于弹性体2的摇摆进行限位作用，控制弹性体2在设定的角度内进行摇摆。

本实施例提供的一种一体柱式传感器，如图2、图8以及图10，本实施例所述密封组件包括密封套51，所述密封套51的上下两端分别与所述外筒1的外壁以及主压头4的外壁抵触，进一步的，所述密封套51包括相互连接的第一密封环52以及第二密封环53，所述外筒1的上端向上凸设有第一凸环12，所述主压头4的外壁凸设有第二凸环41，所述第一密封环52套设于所述主压头4的外壁并与所述第二凸环41抵触，第一密封环52与主压头4通过硫化固定形成一体式，所述第二密封环53套设于所述第一凸环12的外壁，所述第二密封环53与第一凸环12通过硫化固定形成一体式。

具体地，为了保证良好的密封性，压头硫化了密封套51与弹性体2上端柔性连接，使底座3、弹性体2、压头连成了一个整体，保持了不倒翁柱式传感器弹性体2的受力后的万向摇摆和自复位功能，既让柱式传感器的安装应用和普通桥式传感器相同，同时保持了柱式传感器的精度属性，该结构让有精度优势的柱式传感器降低了成本，并且，密封套51的形状如图8所示，可以直接将密封套51套上压头和外筒1上，安装维护方更快捷，再经由硫化来实现密封套51与主压头4和外筒1的柔性密封连接，使得本实施既有良好的气密性，也保证弹性体2具有万向摇摆以及复位功能，从而有效提高本实施例的一体柱式传感器的测量精度。

更进一步的，如图2和图10，本实施例的密封组件还包括金属圈54以及保护套55，所述金属圈54套设于所述第二密封环53的外壁，所述保护套55的形状与所述密封套51相匹配，所述保护套55的上下两端分别套设于第一密封环52的外壁以及金属圈54的外壁；所述第一凸环12设置有密封环形槽56，所述第二密封环53凸设有密封圈57，所述密封圈57装配于所述密封环形槽56中。

具体地，在密封套51的外周再套设一个金属圈54，例如使用钢圈，来增加密封套51与外筒1之间连接紧密度，从而提高密封圈57与外筒1之间的气密性。再设置保护套55可以保护密封套51的安全，防止密封套51被损坏，影响气密性以及传感器的一体性。

本实施例提供的一种一体柱式传感器，如图2、图11以及图12，所述一体柱式传感器还包括辅助压头9，所述辅助压头9的下端开设有开口朝下的安装槽91，所述安装槽91的开口处向内凸设有卡环92；所述主压头4的上端开设有若干卡槽42，所述卡槽42内装设有挂销43，所述挂销43的一端装设于所述卡槽42内，挂销43的另一端凸出卡槽42外；所述主压头4的上端装配于所述安装槽91内，所述挂销43限位于安装槽91内并且挂销43用于与所述卡环92抵触。

具体地，辅助压头9用于与称体连接，再通过与本实施例的主压头4连接，保证称体在吊装时传感器始终与称体连接。本实施例的主压头4与辅助压头9之间的连接方式为：将主压头4装配到辅助压头9上的安装槽91内，由主压头4上的挂销43与安装槽91开口处的卡环92卡接，从而将主压头4限位在安装槽91内，实现辅助压头9与主压头4的连接，并且该连接结构简单，易于安装。另外，实际上也可以在主压头4上开设一圈环形槽，再将卡环92装配到环形槽中，也可以将主压头4限位在安装槽91中。

本实施例提供的一种一体柱式传感器，如图2至图4，所述弹性体2包括中段圆柱体22以及对称设置于中段圆柱体22的上端和下端的上圆柱体23和下圆柱体24；所述中段圆柱体22中设有盲孔腹板(附图中未示出)，盲孔腹板的两侧分别贴有所述应变感应件6；所述盲孔腹板上还贴有温度感应件10；在上圆柱体23和下圆柱体24的外端面分别设有一直径略大于上圆柱体23和下圆柱体24直径的凸缘，该凸缘的外端面为所述的球形弧面21；如图7和图9，所述底座3的上端面向下凹设形成凹槽31，所述外筒1的底部向下凸设有第三凸环13，所述凹槽31的侧壁与所述第三凸环13的侧壁抵触。

具体地，本实施例的弹性体2的形状有助于实现不倒翁式的万向摇摆功能以及自复位功能，弹性体2上的应变感应件6为电阻式应变片或者可以实现相同测量功能的应变片，温度感应件10可以为温度片等可以检测温度的感应件，应变感应件6用于检测弹性体2的形变，温度感应件10用于检测弹性体2在工作过程中的温度。另外，在外筒1上设置第三凸环13，可以使外筒1与底座3插接，便于拆装。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种一体柱式传感器，其特征在于：包括外筒、弹性体、底座、主压头以及密封组件，所述主压头、弹性体以及底座依次连接，所述外筒的底部固定于底座，外筒的顶部通过密封组件与主压头密封连接，所述弹性体安装于外筒内，所述弹性体上装设有应变感应件，所述应变感应件与外部设备信号连接；

所述弹性体的上下两端均为球形弧面，所述弹性体的底部装设有第一限位组件，弹性体的顶部装设有第二限位组件；

所述第一限位组件用于限制弹性体的摇摆角度；

所述弹性体和所述外筒均与所述第二限位组件连接，所述第二限位组件用于限制弹性体的旋转。

2.根据权利要求1所述一种一体柱式传感器，其特征在于：所述第一限位组件包括限位圈以及O型圈，所述限位圈装设于所述外筒和弹性体之间，所述限位圈上开设有第一限位槽，所述弹性体上开设有第二限位槽，所述O型圈装配于第一限位槽和第二限位槽之间。

3.根据权利要求2所述一种一体柱式传感器，其特征在于：所述外筒设置有第三限位槽，所述限位圈靠近外筒的一侧装配于所述第三限位槽中，所述限位圈靠近弹性体的一侧设置有第一弧面，所述第一弧面位于所述第一限位槽的上方。

4.根据权利要求1所述一种一体柱式传感器，其特征在于：所述第一限位组件还包括第一防转件，所述弹性体开设有第一限位孔，所述底座上开设有第二限位孔，所述第一防转件的上下两端分别装配于第一限位孔和第二限位孔中。

5.根据权利要求1所述一种一体柱式传感器，其特征在于：所述第二限位组件包括防转块以及第二防转件，所述弹性体的上端开设有至少一个用于装配所述防转块的防转槽，所述主压头开设有第三限位孔，所述第二防转件穿设所述防转块后装配于所述第三限位孔中；

所述第二限位组件还包括橡胶垫，所述橡胶垫位于所述防转槽内并且橡胶垫的下端与所述防转块抵触；所述防转槽的形状为开口向下的“U”型，所述橡胶垫的形状为与防转槽的形状配合的拱形。

6.根据权利要求1所述一种一体柱式传感器，其特征在于：所述密封组件包括密封套，所述密封套的上下两端分别与所述外筒的外壁以及主压头的外壁抵触。

7.根据权利要求6所述一种一体柱式传感器，其特征在于：所述密封套包括相互连接的第一密封环以及第二密封环，所述外筒的上端向上凸设有第一凸环，所述主压头的外壁凸设有第二凸环，所述第一密封环套设于所述主压头的外壁并与所述第二凸环抵触，第一密封环与主压头通过硫化固定形成一体式，所述第二密封环套设于所述第一凸环的外壁，所述第二密封环与第一凸环通过硫化固定形成一体式。

8.根据权利要求7所述一种一体柱式传感器，其特征在于：所述密封组件还包括金属圈以及保护套，所述金属圈套设于所述第二密封环的外壁，所述保护套的形状与所述密封套相匹配，所述保护套的上下两端分别套设于第一密封环的外壁以及金属圈的外壁；

所述第一凸环设置有密封环形槽，所述第二密封环凸设有密封圈，所述密封圈装配于所述密封环形槽中。

9.根据权利要求1所述一种一体柱式传感器，其特征在于：所述一体柱式传感器还包括辅助压头，所述辅助压头的下端开设有开口朝下的安装槽，所述安装槽的开口处向内凸设有卡环；

所述主压头的上端开设有若干卡槽，所述卡槽内装设有挂销，所述挂销的一端装设于所述卡槽内，挂销的另一端凸出卡槽外；

所述主压头的上端装配于所述安装槽内，所述挂销限位于安装槽内并且挂销用于与所述卡环抵触。

10.根据权利要求1所述一种一体柱式传感器，其特征在于：所述弹性体包括中段圆柱体以及对称设置于中段圆柱体的上端和下端的上圆柱体和下圆柱体；

所述中段圆柱体中设有盲孔腹板，盲孔腹板的两侧分别贴有所述应变感应件；所述盲孔腹板上还贴有温度感应件；

在上圆柱体和下圆柱体的外端面分别设有一直径略大于上圆柱体和下圆柱体直径的凸缘，该凸缘的外端面为所述的球形弧面；

所述底座的上端面向下凹设形成凹槽，所述外筒的底部向下凸设有第三凸环，所述凹槽的侧壁与所述第三凸环的侧壁抵触。

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