CN203551068U

CN203551068U - 柱式称重传感器

Info

Publication number: CN203551068U
Application number: CN201320672438.5U
Authority: CN
Inventors: 伍德常
Original assignee: DONGGUAN HUALANHAI ELECTRONICS CO LTD
Current assignee: Guangdong South China Sea Electronic Measuring Technology Co ltd
Priority date: 2013-10-28
Filing date: 2013-10-28
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2023-10-28

Abstract

本实用新型公开了一种柱式称重传感器，旨在解决柱式弹性体易倾倒，压头、柱式弹性体和底座的不好对中，需配置限位装置的问题。它包括一在感应区贴有应变片的柱式弹性体和一桶形外壳，柱式弹性体的上下两端均为球形弧面，应变片通过数据线与电路板以及电缆线连接，其特征是还有：一底座，该底座的中心设有一向上凸起的垫块，底座与桶形外壳的下端固定在一起；一压头，该压头为一分为上下两部的扁柱形，其下部的横截面外廓尺寸略小于桶形外壳的横截面内廓尺寸；上述的压头装在桶形外壳的顶部，柱式弹性体装在桶形外壳内，且设置于压头和垫块之间。它适用于装在大型电子称重计量设备中。

Description

柱式称重传感器

技术领域

本实用新型涉及一种传感器，尤其是一种称重传感器。

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。其中双盲孔桥式梁称重传感器的典型结构如图12a和图12b所示，包括压头70C、钢球230、球窝罩220、桥式梁结构的弹性体30C和底座10C；弹性体30C设计有左右对称分布的双盲孔应变区，应变区内贴有应变片40C；弹性体30C的两端采用螺栓210与底座10C紧固连接，这种连接方式当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。并且，下雨时钢球和球窝罩之间容易形成积水，当气温较低时形成结冰，或者在球窝里面堆积泥沙等杂物，导致钢球不能活动，影响传感器的正常使用。

柱式称重传感器以其结构简单紧凑，刚度大，固有频率高，动态响应快等特点而应用于大型电子衡器中。柱式称重传感器的典型结构如专利号为201120213485.4，公告号，CN202141511U，发明名称为“柱式传感器”所公开。其结构如图14所示，包括一在感应区贴有应变片40D的柱式弹性体30D和一内腔适当大于柱式弹性30D外廓尺寸的桶形外壳20D，其中柱式弹性体30D的上下两端均为球形弧面，应变片40D通过数据线160D与电路板以及电缆线150D连接；桶形外壳20D的两端分别由一弹性封盖60D封死，柱式弹性体30D的上下两段分别穿过弹性封盖60D芯部的孔外露。

此称重传感器存在的问题是：1、由于压头70D和底座10D与称重传感器分离，称重设备在称重的过程中经常会受到晃动的影响，使柱式弹性体受到侧向力或扭力，而该柱式弹性体不具备抵抗较大侧向力的功能，因此容易引起柱式称重传感器的水平移动或颠覆倾倒，进而导致称重失败；2、装配柱式称重传感器过程中，压头70D与底座10D必须放置在同一条垂直线上，且与柱式弹性体的中心线对齐，否则会影响测量数据的准确性；3、采用该种传感器的称重设备，要求配备的秤台刚性、强度足够大，同时设置有严格的限位装置，保证柱式弹性体在较小的范围内活动，这就大大增加了称重设备的成本。

发明内容

本实用新型的目的是克服的上述缺陷，而提供一种不需要配备大刚性、大强度的称台和严格的限位装置，压头、柱式弹性体和底座为一整体结构，因此可以自动对中，并且柱式弹性体在受到侧向力或扭力的情况下不易倾倒的、低成本柱式称重传感器。

本实用新型进一步的目的是除了达到上述目的外，还可以使压头、柱式弹性体和底座在受到侧向力或扭力的情况下可以自动复位，并且能够在雨季、冬天和风沙等恶劣环境中使用的柱式称重传感器。

为了实现上述的第一个目的，可以采用以下的技术方案：本方案的柱式称重传感器与现有技术一样包括在一感应区贴有应变片的柱式弹性体和一桶形外壳，其中柱式弹性体的上下两端均为球形弧面，应变片通过数据线与电路板以及电缆线连接，其改进是还有：

一底座，该底座包括一法兰盘，其中心设有一向上凸起的垫块，底座与桶形外壳的下端固定在一起；

一压头，该压头分为上下两部的柱形，其下部的横截面外廓尺寸略小于桶形外壳的横截面内廓尺寸，即可被容纳于桶形外壳内；

上述的压头装在桶形外壳的顶部，柱式弹性体装在桶形外壳内，且设置于压头和垫块之间。

为了实现上述的第二个目的，可以采用以下的技术方案：本方案的柱式称重传感器在上述技术方案结构的基础上，进一步限定为：

所述的柱式弹性体包括：一中段圆柱体，该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的应变片；在该中段圆柱体的上面和下面分别设置有一相互对称的上圆柱体和下圆柱体；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；

所述的压头为一扁圆柱压头，该扁圆柱压头外圆的中部设有一凹槽I，该凹槽I将扁圆柱压头分割成所述的上下两部，其下端面的芯部设有一向上凹陷的圆柱形浅凹窝I，该浅凹窝I的直径与上述柱式弹性体中的上圆柱体中的凸缘直径相配合；另外还有，

一密封圈，该密封圈包括内胶圈和外胶圈，在内外胶圈之间由一连接部连接，该连接部在内外胶圈之间形成至少一圈向下凸起的凹槽II，该密封圈装配在扁圆柱压头的下部外；

所述的桶形外壳为一圆筒形外壳，该圆筒形外壳的内径略大于上述密封圈中的连接部之外廓直径；该圆筒形外壳上端的外圆上制有一段阳螺纹，圆筒形外壳的侧壁上还设有一穿线孔；另外还有，

一外壳盖，该外壳盖包括圆形的顶盖和连接在顶盖外缘向下的侧边，在侧边的内圆上制有与上述圆筒形外壳上端阳螺纹相配合的阴螺纹；在顶盖的中心设有一直径略大于上述扁圆柱压头直径的圆孔；

所述的底座中的法兰盘是方形或圆形的法兰盘，在该法兰盘的中心设有所述的向上凸起的垫块，该垫块为一圆垫块，该圆垫块的上端面还设有一向下凹陷的圆柱形浅凹窝II，该浅凹窝II的直径与上述柱式弹性体中的下圆柱体中的凸缘直径相配合；该底座与圆桶形外壳的下端用焊接或螺纹连接的方式固定在一起；

上述的柱式弹性体装在圆桶形外壳内，其下端的凸缘位于圆桶形外壳中的圆垫块之圆柱形浅凹窝II中，压头装在柱式弹性体的上端，其中的浅凹窝I扣在柱式弹性体上端的凸缘外，外壳盖与圆桶形外壳用螺纹连接装配在一起，并将密封圈中的外胶圈压紧在圆桶形外壳的上端面，压头的上部位于外壳盖顶面之上方。

本实用新型的有益效果是：

1、由于本实用新型中的压头、柱式弹性体和底座为一整体结构，并且柱式弹性体的两端面为一球形弧面，因此可以自动对中，并且柱式弹性体在受到侧向力或扭力的情况下不易倾倒；

2、本实用新型的第二种技术方案中由于柱式弹性体的上下两端分别设置有一直径略大于上圆柱体和下圆柱体直径的凸缘，并且该凸缘的直径分别与压头中的圆柱形浅凹窝I和底座中的圆垫块里的圆柱形浅凹窝II之直径相配合，使传感器在装配中让压头、柱式弹性体和底座中的圆垫块更容易自动对中；

并且，由于压头的扁圆柱之下部外设置有一密封圈，该密封圈中的连接部位于压头和外壳间的空隙内，即保持了柱式弹性体在受到侧向力时的适当位移，又限制了其位移的幅度，使柱式弹性体不易倾倒，并且密封圈的弹性帮助柱式弹性体的自动复位，保证了测量的准确性；

同时，外壳盖与外壳用螺纹连接装配在一起，并将该密封圈中的外胶圈压紧在外壳的上端面，使雨水、风沙难以侵入到外壳的内部，使本实用新型的传感器能够在雨季、冬季以及风沙等恶劣环境中正常使用；

3、由于以上的结构设计，使本实用新型的柱式传感器不需要配备大刚性、大强度的称台和严格的限位装置，从而大大降低了其成本，便于大范围的推广使用。

为了使本实用新型便于理解和更加清晰，下面通过附图和实施例对其作进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构纵剖面示意图。

图2a是本实用新型实施例2的结构纵剖面示意图；图2b是图2a的A-A剖视示意图。

图3a是图2a中的柱式弹性体之主视示意图；图3b是图3a的B-B剖面示意图；图3c是图3a的仰视示意图。

图4a是图2a中的底座之主视示意图；图4b是图4a的C-C剖视示意图。

图5是图2a中的外壳纵剖面示意图。

图6是图2a中的外壳盖纵剖面示意图。

图7a是图2a中的压头和密封圈装配在一起的之纵剖视示意图；图7b是图7a中的压头之纵剖面示意图；图7c是图7a中的之密封圈的纵剖面示意图。

图8a是图2a中的压头盖和橡胶碗装配在一起的之纵剖视示意图；图8b是图8a中的压头盖之纵剖面示意图；图8c是图8a中的之橡胶碗的纵剖面示意图。

图9a是本实用新型实施例3的结构纵剖面示意图；图9b是图9a的A-A剖视示意图。

图10a是图9a中的底座之主视示意图；图10b是图10a的C-C剖视示意图。

图11是图9a中的圆垫块之纵剖面的示意图。

图12a是图9a中的防转环之主视示意图；图12b是图12a的C-C剖视示意图。

图13a是现有技术中的双盲孔桥式梁称重传感器之主视示意图；图13b是图13a的E-E剖视示意图。

图14是现有技术的柱式称重传感器结构之半剖视示意图。

具体实施方式

实施例1，参看图1。本实施例的柱式称重传感器与现有技术一样，包括一在感应区贴有应变片40的柱式弹性体30E和一桶形外壳20E，其中柱式弹性体30E的上下两端均为球形弧面Q，应变片40通过数据线160与电路板以及电缆线150连接，另外还有：

一底座10E，该底座10E包括一法兰盘11E，其中心设有一向上凸起的垫块12E，底座10E与桶形外壳20的下端固定在一起。

一压头70E，该压头70E为一分为上下两部的扁柱形，其下部71E的横截面外廓尺寸略小于桶形外壳20的横截面内廓尺寸，即可被容纳于桶形外壳20E内；

上述的压头70E装在桶形外壳20的顶部，压头70E的下部71E位于桶形外壳20内，其上部72E位于桶形外壳20的顶面外，柱式弹性体30装在桶形外壳20内，且设置于压头70E和垫块12E之间。

上述的柱式弹性体30E可以是圆柱形，也可以是方柱形或者是横截面为正多边形的柱形；上述的桶形外壳20E可以是圆筒形，也可以是方筒形或者是横截面为正多边形的桶形。

为了方便安装柱式称重传感器，在法兰盘上设有安装称重传感器的一圈多个均布的螺钉孔13E；

实施例2，参看图2a一图8c。本实施例的柱式称重传感器在上述实施例的基础上，其结构进一步限定为：

所述的柱式弹性体30包括(参看图3a和图3b)：一中段圆柱体35，该中段圆柱体33中设有所述的盲孔腹板36，盲孔腹板36的两侧分别贴有所述的应变片40，应变片40通过数据线160与电路板130以及电缆线150连接；在该中段圆柱体33的上面和下面分别设置有一相互对称的上圆柱体32和下圆柱体34；在上圆柱体32和下圆柱体34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31，该凸缘31的外端面为所述的球形弧面Q；

所述的压头70为一扁圆柱压头71(参看图7a和图7b)，该扁圆柱压头71外圆的中部设有一凹槽I712，该凹槽I712将扁圆柱压头71分割成所述的上下两部711和714，其下端面的芯部设有一向上凹陷的圆柱形浅凹窝I713，该浅凹窝I713的直径与上述柱式弹性体30中的上圆柱体32中的凸缘31的直径相配合；另外还有，

一密封圈50(参看图7a和图7c)，该密封圈50包括内胶圈51和外胶圈53，在内外胶圈之间由一连接部54连接，该连接部54在内外胶圈之间形成一圈向下凸起的凹槽II52，该密封圈50装配在扁圆柱压头71的下部714外；

所述的桶形外壳20为一圆筒形外壳21(参看图5和图2a)，该圆筒形外壳21的内径略大于上述密封圈50中的连接部54之外廓直径；该圆筒形外壳21上端的外圆上制有一段阳螺纹23，圆筒形外壳21的侧壁上还设有一穿线孔22；另外还有，

一外壳盖60(参看图6)，该外壳盖60包括圆形的顶盖61和连接在顶盖外缘向下的侧边62，在侧边62的内圆上制有与上述圆筒形外壳20上端阳螺纹23相配合的阴螺纹63；在顶盖61的中心设有一直径略大于上述扁圆柱压头71直径的圆孔64；

所述的底座10A(参看图4a和图4b)中的法兰盘是一方形或圆形的法兰盘11A，在该法兰盘11A的中心设有所述的向上凸起的垫块，该垫块为一圆垫块13A，该圆垫块13A的上端面还设有一向下凹陷的圆柱形浅凹窝II14A，该浅凹窝II14A的直径与上述柱式弹性体30中的下圆柱体34中的凸缘31直径相配合；该底座10A与圆筒形外壳20的下端用焊接或螺纹连接的方式固定在一起；图4b中的圆环形凹槽12A是用于焊接外壳时定位用的。

上述的柱式弹性体30装在圆筒形外壳21内，其下端的凸缘31位于圆筒形外壳21中的圆垫块之圆柱形浅凹窝II14A中，压头70装在柱式弹性体30的上端，其中的浅凹窝I713扣在柱式弹性体30上端的凸缘31外，外壳盖60与圆筒形外壳21用螺纹连接装配在一起，并将密封圈50中的外胶圈53压紧在圆筒形外壳20的上端面，压头70的上部711位于外壳盖60顶面之上方。

为了方便装配，在压头70的下部714之顶面可以设有一止口I715，这样密封圈50中的内胶圈51和连接部54的内侧壁可分别紧套在扁圆柱压头下部714顶面的止口I715和扁圆柱下部714的外圆上。

上述的密封圈50既可以是与压头70的下段714分体紧配合的装配式也可以是与压头71的下段714硫化固定在一起的整体式。

上述的密封圈50中的凹槽II52的横截面可以是“U”字形或者波纹形。为了增加密封圈的抗冲击能力，还可以在密封圈50中的凹槽II52中填充发泡材料。

图2a和图2b中还示出了数据线160将应变片40和电路板130连接起来，再将电路板130和电缆线150连接起来，电路板130中设有惠斯通电桥电路，它靠螺钉120固定在柱式弹性体30的侧面，或者装入接线盒140中。应变片40的周围填充有密封胶170，使应变片与外界的空气隔离，避免应变片吸潮而导致绝缘不良。

进一步地，为了防止柱式弹性体30在使用过程中的转动而影响测量的精度，可以采取下面的措施(参看图2a、图3a、图3b和图12a、图12b)：

在柱式弹性体30中的下圆柱体34外侧面的下端可设有一矩形凹槽35；同时另外还设有一防转环190，该防转环190的外径略大于底座10A中的圆垫块13A的外径，其内径略大于柱式弹性体30中的下圆柱体34的外径，在该防转环190的内圆设有一向内凸起的矩形凸舌191，该凸舌191与上述矩形凹槽35相配合，在防转环190的内外圆之间还设有两个相互对称的小螺钉孔192，并用两个小螺钉180将防转环190压紧在底座10A中的圆垫块13A之上端面，上述矩形凸舌191插在矩形凹槽35中。

更进一步地，为了防止雨水或沙尘通过外壳盖的顶盖中的圆孔侵入压头和密封圈中，可以增设一个压头盖90(参看图2a和图8a-图8c)，该压头盖90包括一直径略大于压头70外径的圆形压盖91，该压盖91的下端面设有一止口II911；还有一倒扣的橡胶碗92，该橡胶碗92的底部设有一圆孔923，其下端碗口922的直径略大于外壳盖60的顶盖上的圆孔64的直径；该橡胶碗92底部的圆孔923紧套在压盖91下端面的止口II911上，压头盖90用螺钉80把合的方式装配在压头70的上端面上，橡胶碗92的下端面压紧在外壳盖60的上端面上。

上述的橡胶碗92可以是与压盖91中的止口II911分体紧配合的装配式，也可以是与压盖91中的止口II911硫化固定在一起的整体式。

实施例3，再参看图9a-图11。本实施例与实施例2的区别仅仅在于将实施例2中的整体式底座10A改变为分体装配式的两个零件即底座10B和圆垫块200。其中圆垫块200的直径与实施例2中的圆垫块13A的直径相同，但比实施例1中的圆垫块13A厚适当的尺寸h；底座10B中的法兰盘是一与实施例2中的方形或圆形的法兰盘11A相同大小的法兰盘11B，并且在该法兰盘11B的中心还设有一向下凹的圆柱形凹窝13B，该凹窝13B的直径与圆垫块200的直径紧配合，其深度为h；该圆垫块200装配到底座10B中即可。

图10a还示出了在该法兰盘11B上设置的安装称重传感器的一圈多个均布的螺钉孔15B。

以上仅为本实用新型之较佳实施例，但其并不限制本实用新型的实施范围，即不偏离本实用新型的权利要求所作之等同变化与修饰，仍应属于本实用新型之保护范围。

Claims

1.一种柱式称重传感器，包括在一感应区贴有应变片的柱式弹性体和一桶形外壳，其中柱式弹性体的上下两端均为球形弧面，应变片通过数据线与电路板以及电缆线连接，其特征是还有：

2.根据权利要求1所述的柱式称重传感器，其特征是：

所述的桶形外壳为一圆筒形外壳，该圆筒形外壳上端的外圆上制有一段阳螺纹，圆筒形外壳的侧壁上还设有一穿线孔；另外还有，

3.根据权利要求1或2所述的柱式称重传感器，其特征是所述的底座中的圆垫块是与法兰盘分体紧配合的装配式。

4.根据权利要求3所述的柱式称重传感器，其特征是所述的密封圈是与压头的下段硫化固定在一起的整体式。

5.根据权利要求4所述的柱式称重传感器，其特征是所述的密封圈中的凹槽II的横截面为“U”字形或波纹形。

6.根据权利要求5所述的柱式称重传感器，其特征是在柱式弹性体中的下圆柱体外侧面的下端还设有一矩形凹槽；同时另外还设有一防转环，该防转环的外径略大于底座中的圆垫块的外径，其内径略大于弹性体中的下圆柱体的外径，在该防转环的内圆设有一向内凸起的矩形凸舌，该凸舌与上述矩形凹槽相配合，在防转环的内外圆之间还设有两个相互对称的小螺钉孔，并用两个小螺钉将防转环压紧在底座中的圆垫块之上端面，上述矩形凸舌插在矩形凹槽中。

7.根据权利要求6所述的柱式称重传感器，其特征是还有一压头盖，该压头盖包括一直径略大于压头外径的圆形压盖，该压盖的下端面设有一止口II；还有一倒扣的橡胶碗，该橡胶碗的底部设有一圆孔，其下端碗口的直径略大于外壳盖的顶盖上的圆孔直径；该橡胶碗底部的圆孔紧套在压盖下端面的止口II上，压头盖用螺钉把合的方式装配在压头的上端面上，橡胶碗的下端面压紧在外壳盖的上端面上。

8.根据权利要求7所述的柱式称重传感器，其特征是所述的橡胶碗是与压盖中的止口II硫化固定在一起的整体式。

9.根据权利要求8所述的柱式称重传感器，其特征是所述的密封圈中的凹槽II中还填充有发泡材料。