CN204241151U - 紧凑型钢丝张力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种紧凑型钢丝张力传感器，包括弹性体、盖板、压块和连接螺杆，弹性体为一个近“山”字形的构件，构件的下梁平面为薄壁弹性梁，在弹性梁的下表面处粘贴有电阻应变敏感单元，在弹性体的左、中、右立面壁台上各开有一个钢丝固定凹槽，在弹性体中部立面壁台开有螺杆连接孔；盖板焊接在弹性体的下部，压块位于弹性体中部立面壁台的上方，在压块上开有螺杆连接孔，连接螺杆的一端分别依次穿过压块和弹性体上所开的螺杆连接孔后固定在弹性体上，另一端作为拉力的一个施力端。本实用新型具有体积小、质量轻、量程大等优点，适用于工业机器内部小空间范围内的钢丝张力测量，从而拓展了张力传感器的应用范围。

Description

紧凑型钢丝张力传感器

技术领域

本实用新型属于电子感测衡器技术领域,涉及一种张力传感器，尤其涉及一种尺寸小、质量轻、量程大、可靠性高的紧凑型钢丝张力传感器。

背景技术

现有技术中，常见钢丝张力传感器都采用轴台式、穿轴式或悬臂式等结构，主要适用于制药、纺织等工业领域，但它们均存在有体积大、安装复杂、可靠性不高的问题，且质量都在几百克以上，无法应用于空间尺寸有限的特殊场合，如在小型机电设备内部进行钢丝张力精确测试的工作需求，亦不能解决智能机械内部力敏感知的难题。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决现有传感器产品难以在局部空间内进行钢丝张力测量的难题，提供一种体积小、质量轻、安装方便、量程大、可靠性高的紧凑型钢丝张力传感器。

本实用新型技术方案如下：

一种紧凑型钢丝张力传感器，包括弹性体、盖板、压块和连接螺杆，所述的弹性体为一个由左、中、右立面壁台和下梁平面一体组成的前后向视面呈近“山”字形的构件，构件的下梁平面为薄壁弹性梁，在弹性梁的下表面处粘贴有电阻应变敏感单元，在弹性体的左、中、右立面壁台的上部中心位置处各开有一个用于固定待测钢丝的钢丝固定凹槽(U型槽)，在弹性体中部立面壁台开有螺杆连接孔；所述的盖板固定连装在弹性体的下部，盖板与弹性体之间具有间隙；所述的压块位于弹性体中部立面壁台的上方，在压块上开有螺杆连接孔；连接螺杆的一端分别依次穿过压块和弹性体上所开的螺杆连接孔后固定在弹性体上，另一端作为拉力的一个施力端。

上述紧凑型钢丝张力传感器中，电阻应变敏感单元为聚酰亚胺电阻应变敏感单元

上述紧凑型钢丝张力传感器中，电阻应变敏感单元由内层的聚酰亚胺膜和外层的康铜箔组成。

上述紧凑型钢丝张力传感器中，弹性梁的宽度为22mm～26mm，厚度为2mm～4mm。

上述紧凑型钢丝张力传感器中，弹性梁的宽为22mm、24mm或26mm，厚度为2mm、3mm或4mm。

上述紧凑型钢丝张力传感器中，弹性体和盖板通过激光焊接在一起。

上述紧凑型钢丝张力传感器中，弹性体、盖板和压块的制作材料均为17-4PH不锈钢。

上述紧凑型钢丝张力传感器中，传感器信号电缆位于盖板中心，小孔引出，引出线选用AF屏蔽绝缘导线，连接处用环氧胶固封。

本实用新型实际用于对钢丝张力测量时，首先将待测钢丝装放在弹性体的左、中、右立面壁台上所开的各钢丝固定凹槽中，再通过压块和连接螺杆的共同作用，使钢丝形成一个V字形(参见附图1)，将钢丝张力施加在弹性体的薄壁弹性梁上，弹性梁感知张力信号后，通过使力敏弹性体产品的微量形变，从而使得整个张力传感器通过电阻应变敏感单元输出与张力信号精密线性相关的毫伏级线性电压。

与现有技术相比，本实用新型具有以下的优点和技术效果。

1、本实用新型通过电阻应变效应，采用将应变敏感电阻粘贴在薄片弹性梁上的工艺，并采用盖板和弹性体激光焊接的方式对传感器进行保护，减小了产品本体尺寸，降低了重量，使产品的结构简单、安装灵活方便，同时增大了量程大，提高了精度，利于传感器在恶劣环境下使用，适用于工业机器内部小空间范围内的钢丝张力测量，解决了智能机械内部力敏感知的难题，从而拓展了张力传感器在局部环境内力学量测量的应用范围。经实际实验使用，该传感器长、宽、高分别小于等于48mm、26mm、30mm，重量低于100克，量程大于6kN，结构组成简单可靠。

2、本实用新型的弹性体上设置了对称梁结构的弹性梁，电阻应变敏感单元粘贴在弹性梁上，优化了系统的结构，使得其可用于小尺寸、大量程的应力处理，且不同的传感器测量量程可通过改变弹性梁的厚度和宽度调节，具有广泛的适用性。

3、本实用新型的弹性体两端和压块均设置了钢丝固定凹槽(U型槽)，一方面保证了待测钢丝与传感器的紧密连接，同时U型槽对钢丝又起到限位作用，可防止钢丝从传感器上脱离，保证了传感器的测量准确性。

4、本实用新型的电阻应变敏感单元采用聚酰亚胺膜基底+康铜箔制成，全封闭结构，温度自补偿，灵敏系数高，使用温度范围宽，既提高了产品行业，也简化了操作工序，降低了成本。

附图说明

图1为本实用新型一个具体实施例的结构示意图。

图2为本实用新型结构的俯视向示意图。

附图标记如下：1－弹性体，1a－弹性梁，2－盖板，3－压块；4－连接螺杆，5－应变敏感单元，6－待测钢丝。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型内容做进一步说明，但本实用新型的实际制作结构并不仅限于下述的实施例。

参见附图，本实用新型所述的紧凑型钢丝张力传感器包括弹性体1、盖板2、压块3和连接螺杆4，其制作材料均为17-4PH不锈钢。弹性体1为一个由左、中、右立面壁台和下梁平面一体组成的构件，其前后向视面呈近“山”字形(图1)。弹性体1的下梁平面即弹性梁1a，在弹性梁1a的下表面外露的应变区上贴有聚酰亚胺电阻应变敏感单元5，电阻应变敏感单元5由内层的聚酰亚胺膜和外层的康铜箔组成，其内含有一组惠斯通电桥电路，可将力信号转换为电信号。在弹性体1的左、中、右立面壁台的上部中心位置处各开有一个钢丝固定凹槽，待测钢丝6穿过钢丝固定凹槽后，通过压块2压固在传感器弹性体上，形成V形导力结构(V形夹角155～162°)，结构尺寸与传感器精度合理优化，这样在无需任何外在固定基座情况下，即可进行钢丝张力测量，在弹性体1中部立面壁台的前后侧各开有一个螺杆连接孔。盖板2通过激光焊接方式连装在弹性体1的下部，盖板2与弹性体1之间具有间隙，可有效保护传感器电测电路，传感器信号电缆位于盖板中心，小孔引出，引出线选用AF屏蔽绝缘导线，连接处用环氧胶固封。压块3位于弹性体1中部立面壁台的上方，在压块3上也前后侧各开有一个分别与弹性体1上螺杆连接孔相对应的螺杆连接孔。两根连接螺杆4的一端分别依次穿过压块3和弹性体1上对应的一组螺杆连接孔后固定在弹性体1上，由于连接螺杆4与压块3及弹性体1采用了螺纹连接方式，使钢丝安装和拆卸简易；连接螺杆4的一端作为拉力的一个施力端。该传感器的最大尺寸包络为48×26×30(mm)，重量仅100克，量程大于6kN。

上述实施例结构中，弹性梁1a的宽度为22mm～26mm，厚度为2mm～4mm，设置在弹性体下部，其中优选弹性梁5的宽为26mm，厚度为3mm。实施结果表明，当梁宽26mm，厚3mm时，可制成量程为6kN的张力传感器，稍大或小量程的传感器可通过相应改变弹性梁的宽度和厚度实现。

Claims (7)

1.一种紧凑型钢丝张力传感器，其特征在于：包括弹性体(1)、盖板(2)、压块(3)和连接螺杆(4)，所述的弹性体(1)为一个由左、中、右立面壁台和下梁平面一体组成的前后向视面呈近“山”字形的构件，构件的下梁平面为薄壁弹性梁(1a)，在弹性梁(1a)的下表面处粘贴有电阻应变敏感单元(5)，在弹性体(1)的左、中、右立面壁台的上部中心位置处各开有一个钢丝固定凹槽，在弹性体(1)中部立面壁台开有螺杆连接孔；所述的盖板(2)固定连装在弹性体(1)的下部，盖板(2)与弹性体(1)之间具有间隙；所述的压块(3)位于弹性体(1)中部立面壁台的上方，在压块(3)上开有螺杆连接孔；连接螺杆(4)的一端分别依次穿过压块(3)和弹性体(1)上所开的螺杆连接孔后固定在弹性体(1)上，另一端作为拉力的一个施力端。

2.根据权利要求1所述的紧凑型钢丝张力传感器，其特征在于：所述的电阻应变敏感单元(5)为聚酰亚胺电阻应变敏感单元。

3.根据权利要求1或2所述的紧凑型钢丝张力传感器，其特征在于：所述的电阻应变敏感单元(5)由内层的聚酰亚胺膜和外层的康铜箔组成。

4.根据权利要求1所述的紧凑型钢丝张力传感器，其特征在于：所述的弹性梁(1a)的宽度为22mm～26mm，厚度为2mm～4mm。

5.根据权利要求1或4所述的紧凑型钢丝张力传感器，其特征在于：所述的弹性梁(1a)的宽为22mm、24mm或26mm，厚度为2mm、3mm或4mm。

6.根据权利要求1所述的紧凑型钢丝张力传感器，其特征在于：所述的弹性体(1)和盖板(2)通过激光焊接在一起。

7.根据权利要求1所述的紧凑型钢丝张力传感器，其特征在于：所述的弹性体(1)、盖板(2)和压块(3)的制作材料均为17-4PH不锈钢。