CN1243224C - 探针式组合压力传感器 - Google Patents
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Abstract
一种探针式组合压力传感器。属于传感器领域。本发明包括：探针、切向力悬臂梁弹性体、滚珠、预紧螺栓、正向力悬臂梁弹性体、粘贴式电阻应变计，其连接关系为：探针穿过切向力悬臂梁弹性体后与正向力悬臂梁弹性体通过滚珠点接触，滚珠与预紧螺栓相对固定于正向力悬臂梁弹性体，切向力悬臂梁弹性体通过探针与预紧螺栓相对固定于模具工件内，正向力悬臂梁弹性体通过螺丝固定于模具工件上，在正向力悬臂梁弹性体以及切向力悬臂梁弹性体上都贴有粘贴式电阻应变计。本发明能精确、高效地测量板料拉深成形过程中摩擦系数，同时具有体积小，可以实现多点测量的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种压力传感器，特别是一种探针式组合压力传感器。属于传感器领域。
背景技术
在科学研究以及工程应用当中，常常需要同时测量出某个位置的正向力以及切向力并由此计算出摩擦系数，尤其是在板料拉深成形过程中，摩擦系数是影响板料成形性能的一个重要因素，然而在已有的技术中，压力传感器或是只能用于测量正向力，或是只能用于测量切向力，但不能同时测量出正向力以及切向力，没有一个有效的手段可以同时测量出正向力以及切向力并由此计算出摩擦系数，给进一步的数据分析带来了很大的不便。
经文献检索发现，中国专利号：95200216.7，名称为：一种橡胶滚筒与物料间摩擦系数的检测装置，该专利技术使用砝码作为正向压力测量工具，结合位移测量装置测出位移，进而计算得出一个平均的动摩擦系数。但该装置只能测量出一个面上的平均动摩擦系数且结构复杂、体积大，不能适应于需要同时测量多个点的动摩擦系数、工作空间较小、结构紧凑的场合。在进一步的检索中，尚未发现与本发明相同或者相类似的报道。
发明内容
本发明的目的在于克服上述的不足和缺陷，提供一种能精确、高效地测量板料拉深成形过程中摩擦系数的探针式组合压力传感器，使其既可以准确地测量出摩擦系数，又具有体积小，可以实现多点测量的特点。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：探针、切向力悬臂梁弹性体、滚珠、预紧螺栓、正向力悬臂梁弹性体、粘贴式电阻应变计，其连接关系为：探针穿过切向力悬臂梁弹性体后与正向力悬臂梁弹性体通过滚珠点接触，滚珠与预紧螺栓相对固定于正向力悬臂梁弹性体，切向力悬臂梁弹性体通过探针与预紧螺栓相对固定于模具工件内，正向力悬臂梁弹性体通过螺丝固定于模具工件上，在正向力悬臂梁弹性体以及切向力悬臂梁弹性体上都贴有粘贴式电阻应变计。
本发明采用探针来传递压力，将正向力传递给正向力悬臂梁弹性体，切向力传递给切向力悬臂梁弹性体，悬臂梁弹性体相应的产生变形，在正向力悬臂梁弹性体以及切向力悬臂梁弹性体上都贴有粘贴式电阻应变计，根据悬臂梁弹性体产生的微量变形输出电信号，分别测量出正向力以及切向力，进而可以计算出该测量点的摩擦系数。
本发明还使用了滚珠式正向力测量方式，克服了力的方向性的影响，保证了测量结果的精确性。预紧螺栓用于调节测量时的预紧力，可调整探针的灵敏度。本发明所使用探针的头部尺寸小于等于3mm，可以在一个面上布置多个摩擦系数测量点，实现了多点测量。为系统工作空间较小时，需要在多个测量点上同时测量出摩擦系数这类问题给出了一个有效的解决方式。正向力悬臂梁弹性体的底部采用了细牙螺纹(螺距为0.5mm)，可微调探针的头部的伸出程度，以此来调节传感器的灵敏度。采取了双层悬臂梁结构，克服了常见的单层悬臂梁结构体刚度不够的缺点，同时又保证了不至于为了克服刚度不足而采取增加悬臂梁弹性体厚度时而导致的灵敏度下降问题。
本发明不光能够采集到拉深时板料上某点区域内(不大于10mm2)的实时摩擦系数，而且也可以由此来计算出整体的平均动摩擦系数。
本发明的特点是灵敏度高、抗干扰能力强、传感器元件少、体积小、价格便宜，适用范围广，特别适用于系统工作空间较小又需要在多个测量点上同时测量出正向力和切向力的场合。本发明已经在板料拉深成形过程中得到了很好的应用。实践表明：使用效果良好，测量精度、灵敏性高，且其抗干扰能力强，经济实效。
附图说明
图1本发明结构示意图
具体实施方式
如图1所示，本发明包括：探针1、切向力悬臂梁弹性体2、滚珠3、预紧螺栓4、正向力悬臂梁弹性体5、粘贴式电阻应变计6，其连接关系为：探针1穿过切向力悬臂梁弹性体2后与正向力悬臂梁弹性体5通过滚珠3点接触，滚珠3与预紧螺栓4相对固定于正向力悬臂梁弹性体5，切向力悬臂梁弹性体2通过探针1与预紧螺栓4相对固定于模具工件7内，正向力悬臂梁弹性体5通过螺丝固定于模具工件7上，在正向力悬臂梁弹性体5以及切向力悬臂梁弹性体2上都贴有粘贴式电阻应变计6。
采用小型的探针1传递形变，探针1的头部尺寸小于3mm，正向力悬臂梁弹性体5的底部采用了细牙螺纹，螺距为0.5mm，可微调探针的头部的伸出程度。
探针1和测量点接触，将切向力传递给切向力悬臂梁弹性体2，正向力传递给正向力悬臂梁弹性体3，在正向力悬臂梁弹性体以及切向力悬臂梁弹性体上都贴有粘贴式电阻应变计6，根据悬臂梁弹性体产生的微量变形输出电信号，分别测量出正向力以及切向力，进而可以计算出该测量点的摩擦系数。滚珠3能消除测量时力的方向性的影响，用于确保测量时的准确性。预紧螺栓4用于调节测量时的预紧力，可调整探针的灵敏度。
Claims (3)
1、一种探针式组合压力传感器，包括：滚珠(3)、预紧螺栓(4)、粘贴式电阻应变计(6)，其特征在于，还包括：探针(1)、切向力悬臂梁弹性体(2)、正向力悬臂梁弹性体(5)，探针(1)穿过切向力悬臂梁弹性体(2)后与正向力悬臂梁弹性体(5)通过滚珠(3)点接触，滚珠(3)与预紧螺栓(4)相对固定于正向力悬臂梁弹性体(5)，切向力悬臂梁弹性体(2)通过探针(1)与预紧螺栓(4)相对固定于模具工件(7)内，正向力悬臂梁弹性体(5)通过螺丝固定于模具工件(7)上，在正向力悬臂梁弹性体(5)以及切向力悬臂梁弹性体(2)上都贴有粘贴式电阻应变计(6)。
2、根据权利要求1所述的探针式组合压力传感器，其特征是，采用小型的探针(1)传递形变，探针(1)的头部尺寸小于等于3mm。
3、根据权利要求1所述的探针式组合压力传感器，其特征是，正向力悬臂梁弹性体(5)的底部采用了细牙螺纹，螺距为0.5mm，微调探针头部的伸出程度。
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