RU2813092C1 - Group method for manufacturing strain resistor force sensors - Google Patents
Group method for manufacturing strain resistor force sensors Download PDFInfo
- Publication number
- RU2813092C1 RU2813092C1 RU2023125258A RU2023125258A RU2813092C1 RU 2813092 C1 RU2813092 C1 RU 2813092C1 RU 2023125258 A RU2023125258 A RU 2023125258A RU 2023125258 A RU2023125258 A RU 2023125258A RU 2813092 C1 RU2813092 C1 RU 2813092C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- holes
- block
- matrix
- grooves
- fragments
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 claims 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910001006 Constantan Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000010892 electric spark Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии изготовления групповым способом тензорезисторных датчиков силы параллелограммного типа.The invention relates to a technology for manufacturing parallelogram-type strain gauge force sensors using a group method.
Известен способ серийного изготовления тензорезисторных датчиков силы, заключающийся в механической и термической обработки блока заготовок упругих элементов, разделке блока на отдельные упругие элементы и наклейке на их рабочие поверхности дискретных матриц тензорезисторов [1]. Способ технологичен и прост, но не позволяет изготавливать групповым способом датчики с упругими элементами на основе параллелограммных механизмов, состоящих из двух идентичных, монолитно объединенных, параллельно работающих параллелограммов.There is a known method for serial production of strain gauge force sensors, which consists of mechanical and thermal processing of a block of elastic element blanks, cutting the block into individual elastic elements and gluing discrete matrices of strain gauges onto their working surfaces [1]. The method is technologically advanced and simple, but does not allow the group production of sensors with elastic elements based on parallelogram mechanisms consisting of two identical, monolithically combined, parallel operating parallelograms.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является «Групповой способ изготовления тензорезисторных датчиков силы» [2]. Он перспективен во всех отношениях, но требует специального вакуумного оборудования с силозадающим приспособлением внутри камеры, что удорожает процесс изготовления датчиков.The closest in technical essence to the claimed is the “Group method of manufacturing strain-resistive force sensors” [2]. It is promising in all respects, but requires special vacuum equipment with a force-setting device inside the chamber, which increases the cost of the sensor manufacturing process.
Целью изобретения является: возможность изготовления групповым способом тензорезисторных датчиков с упругими элементами на основе параллелограммных механизмов, состоящих из двух работающих параллельно идентичных параллелограммов в монолитном исполнении. Данный способ позволяет создавать в одном цикле изготовления недорогие помехозащищенные от паразитных сил, изгибающих и крутящих моментов стабильные и надежные датчики высокой точности на различные измеряемые усилия.The purpose of the invention is: the possibility of manufacturing in a group method strain gauge sensors with elastic elements based on parallelogram mechanisms, consisting of two identical parallelograms operating in parallel in a monolithic design. This method makes it possible to create, in one manufacturing cycle, inexpensive, noise-immune from parasitic forces, bending and torques, stable and reliable high-precision sensors for various measured forces.
Поставленные цели достигаются тем, что перед изготовлением П-образных пазов, на боковой поверхности блока, с одинаковым шагом перпендикулярно его продольной оси О-О формируют два, четыре и шесть сквозных отверстий одного диаметра, которые по два горизонтальными сквозными пазами объединяют в гантели, длины которых ℓ меньше длины силовводящих узлов ℓ', и первые отверстия изготавливают на одинаковом расстоянии - “в” от линий раздела блока, а вторые - на другом одинаковом расстоянии -“г” от этих линий, при этом два отверстия и один паз расположены по средней линии боковой поверхности, четыре отверстия и два паза расположены на равном расстоянии от этой же линии, а шесть отверстий расположены так, что два отверстия и паз расположены по средней линии боковой поверхности, а четыре отверстия и два паза расположены на одинаковых расстояниях от центрального паза; далее на рабочей поверхности блока перпендикулярно ей с шагом Н формируют идентичные сквозные П-образные пазы, освобождающие балки параллелограммов из монолитного блока и формирующие из монолитного блока заготовок параллелограммные механизмы с силовводящими узлами 3, расположенными внутри параллелограммов; изготавливают матрицу тензорезисторов 4 и по линиям раздела разделяют ее на отдельные идентичные фрагменты 5 так, чтобы внутри каждого находились четыре тензорезистора для формирования мостовой схемы и одновременно сформировалось окно по площади равное площади П-образного паза для освобождения при его наклейке силовводящего узла, устанавливают фрагменты на рабочие поверхности балок так, чтобы продольные оси тензорезисторов совпадали с продольными осями балок, а их центры совпадали с линиями разметки на балках, и в едином цикле наклеивают фрагменты матрицы, после чего блок с одинаковым шагом разделяют на готовые датчики. Таким образом, в каждом датчике формируется параллелограммный механизм, состоящий из двух, симметрично расположенных, одинаковых монолитно объединенных и параллельно работающих параллелограммов. При разделке матрицы на фрагменты тензорезисторы, которые расположены в вырезанных окнах и остатках матрицы, в дальнейшем используют для создания датчиков с упругими элементами любых типов.The goals are achieved by the fact that before the manufacture of U-shaped grooves, on the side surface of the block, with the same step perpendicular to its longitudinal axis O-O, two, four and six through holes of the same diameter are formed, which are combined into dumbbells of two lengths by two horizontal through grooves which ℓ is less than the length of the power supply units ℓ', and the first holes are made at the same distance - “c” from the dividing lines of the block, and the second - at another equal distance - “g” from these lines, with two holes and one groove located along the middle the side surface lines, four holes and two grooves are located at equal distances from the same line, and six holes are located so that two holes and a groove are located along the middle line of the side surface, and four holes and two grooves are located at equal distances from the central groove; then, identical through U-shaped grooves are formed on the working surface of the block, perpendicular to it with a step H, releasing the parallelogram beams from the monolithic block and forming parallelogram mechanisms with power supply units 3 located inside the parallelograms from the monolithic block of blanks; a matrix of strain gauges 4 is made and along the dividing lines they are divided into separate
За один цикл изготовления в зависимости от длины блока заготовок L и шага разделки Н могут быть изготовлены несколько датчиков с монолитным параллелограммным механизмом в каждом.In one manufacturing cycle, depending on the length of the block of blanks L and the cutting step H, several sensors with a monolithic parallelogram mechanism in each can be manufactured.
На Фиг. 1 показана схема группового способа изготовления тензорезисторных датчиков силы с упругими элементами в форме параллелограммных механизмов (вид спереди).In FIG. Figure 1 shows a diagram of a group method for manufacturing strain-resistive force sensors with elastic elements in the form of parallelogram mechanisms (front view).
На Фиг. 2- та же схема (вид сверху).In FIG. 2 - the same diagram (top view).
На Фиг. 3 - матрица тензорезисторов до разделки на отдельные фрагменты.In FIG. 3 - matrix of strain gauges before cutting into separate fragments.
На Фиг. 4 - фрагмент матрицы с окном и четырьмя тензорезисторами.In FIG. 4 - fragment of a matrix with a window and four strain gauges.
На Фиг. 1, 2, 3, 4 использованы следующие обозначения: L - длина блока заготовок упругих элементов; Н - шаг разделки блока на отдельные датчики и шаг разделки П-образных пазов; П - «П»-образные пазы; П1, П2 - параллелограммы; (О-О) - продольная ось симметрии блока заготовок; 1 - первые отверстия диаметром d; 2 - вторые отверстия диаметром d; 3 - силовводящие узлы; 4 - матрица тензорезисторов; 5-фрагмент матрицы с окном; ТР-тензорезисторы; ℓ - длина гантели; ℓ' - длина силовводящего узла; а - расстояния от средины линии боковой поверхности до двух пазов; “б” - расстояния между тремя пазами; в - расстояние от линии разделки блока до центров первых отверстий; г - расстояние от линий раздела блока до центров вторых отверстий; с - средняя линия боковой поверхности; 6 - отверстия для крепления датчиков; 7 - линии раздела матрицы на фрагменты; 8 - линии раздела блока на отдельные датчики.In FIG. 1, 2, 3, 4 the following designations are used: L - length of the block of elastic element blanks; N - step of cutting the block into separate sensors and step of cutting U-shaped grooves; P - “P”-shaped grooves; P1, P2 - parallelograms; (О-О) - longitudinal axis of symmetry of the block of blanks; 1 - first holes with diameter d; 2 - second holes with diameter d; 3 - power supply units; 4 - matrix of strain gauges; 5-fragment of matrix with window; TP strain gauges; ℓ - dumbbell length; ℓ' - length of the power supply unit; a - distances from the middle of the side surface line to two grooves; “b” - distances between three grooves; c - distance from the block cutting line to the centers of the first holes; d - distance from the block dividing lines to the centers of the second holes; c - midline of the lateral surface; 6 - holes for mounting sensors; 7 - lines dividing the matrix into fragments; 8 - lines dividing the block into individual sensors.
Способ реализуется следующим образом: из стали, например, 35ХГСА изготавливают монолитный блок заготовок длиной L, в блоке, одним из известных способов, формируют перпендикулярно боковой поверхности соответственно два, четыре и шесть сквозных отверстия диаметром d, например 5 мм, далее с шагом Н, равным длине упругих элементов, перпендикулярно рабочей поверхности блока по всей ее длине изготавливают, например, электро-искровым методом, сквозные П-образные пазы, формируя из блока монолитно-объединенные параллелограммные механизмы с силовводящими узлами 3, расположенными по центру между балками параллелограммов П1, П2. На изолирующей подложке, например, из полиамидной смолы ПАИ-2И с закрепленной на ней фольгой, например, из константана, изготавливают матрицу тензорезисторов 4 так, чтобы продольные оси тензорезисторов при ее наклейке совпадали с продольными осями балок и находились в зонах максимальных деформаций балок.The method is implemented as follows: from steel, for example, 35KhGSA, a monolithic block of blanks of length L is made, in the block, using one of the known methods, two, four and six through holes with a diameter d, for example 5 mm, are formed perpendicular to the side surface, respectively, then with a step H, equal to the length of the elastic elements, perpendicular to the working surface of the block along its entire length, through U-shaped grooves are made, for example, using the electric spark method, forming from the block monolithic-united parallelogram mechanisms with power supply units 3 located centrally between the parallelogram beams P1, P2 . On an insulating substrate, for example, from polyamide resin PAI-2I with a foil fixed on it, for example, from constantan, a matrix of strain gauges 4 is made so that the longitudinal axes of the strain gauges, when it is glued, coincide with the longitudinal axes of the beams and are located in the zones of maximum deformation of the beams.
В матрице 4 до наклейки при ее разделке на фрагменты, для освобождения силовводящих узлов одновременно формируют окна, по площади равные площади П-образных пазов, а тензорезисторы, которые освобождаются при этом, предварительно разделив их поэлементно, используют по прямому назначению для создания тензорезисторных датчиков. Фрагменты матриц 5 с одинаковым шагом устанавливают на поверхности балок так, чтобы продольные оси тензорезисторов совпадали с продольными осями балок, а их центры совпадали с линиями разметки на балках и в едином цикле наклеивают их на блок заготовок.In the matrix 4, before the sticker, when cutting it into fragments, to release the force-conducting units, windows are simultaneously formed, the area equal to the area of the U-shaped grooves, and the strain gauges, which are released in this case, having previously divided them element by element, are used for their intended purpose to create strain gauge sensors. Fragments of
В сравнении с известными, предлагаемый способ имеет следующие преимущества:In comparison with the known ones, the proposed method has the following advantages:
1. Позволяет упростить технологию изготовления датчиков с монолитными параллелограммными механизмами, так как для его реализации не требуется специальное вакуумное оборудование с силозадающим механизмом внутри камеры, что снижает энергозатраты и соответственно стоимость датчиков.1. Allows us to simplify the manufacturing technology of sensors with monolithic parallelogram mechanisms, since its implementation does not require special vacuum equipment with a force-setting mechanism inside the chamber, which reduces energy consumption and, accordingly, the cost of sensors.
2. Позволяет в едином цикле изготавливать датчики на разные усилия, содержащие монолитные параллелограммные механизмы.2. Allows the production of sensors for different forces, containing monolithic parallelogram mechanisms, in a single cycle.
3. Предложенный способ поддается автоматизации.3. The proposed method can be automated.
Источники информации, принятые при экспертизе:Sources of information accepted during the examination:
1. Авт. Свидетельство СССР №1258169 А, Кл-G01L 1/22, 1984.1. Auto. USSR Certificate No. 1258169 A, Kl-G01L 1/22, 1984.
2. Решение от 28.07.2023 о выдаче патента на изобретение по заявке на «Групповой способ изготовления тензорезисторных датчиков силы» за №2023102341/ 28 (004992).2. Decision dated July 28, 2023 on the grant of a patent for an invention under the application for “Group method for manufacturing strain-resistive force sensors” No. 2023102341/ 28 (004992).
Claims (2)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2813092C1 true RU2813092C1 (en) | 2024-02-06 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1118876A1 (en) * | 1983-06-10 | 1984-10-15 | Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Испытательных Машин,Приборов И Средств Измерения Масс (Никимп) | Method of manufacturing resistance strain gauge force pickups |
SU1198398A1 (en) * | 1984-05-24 | 1985-12-15 | Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Испытательных Машин,Приборов И Средств Измерения Масс | Strain-gauge force transducer |
SU1247693A1 (en) * | 1984-12-06 | 1986-07-30 | Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Испытательных Машин,Приборов И Средств Измерения Масс | Semiconductor measuring device |
RU2803391C1 (en) * | 2023-02-02 | 2023-09-12 | Александр Александрович Цывин | Group method of manufacturing of strain-resistor power sensors |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1118876A1 (en) * | 1983-06-10 | 1984-10-15 | Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Испытательных Машин,Приборов И Средств Измерения Масс (Никимп) | Method of manufacturing resistance strain gauge force pickups |
SU1198398A1 (en) * | 1984-05-24 | 1985-12-15 | Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Испытательных Машин,Приборов И Средств Измерения Масс | Strain-gauge force transducer |
SU1247693A1 (en) * | 1984-12-06 | 1986-07-30 | Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Испытательных Машин,Приборов И Средств Измерения Масс | Semiconductor measuring device |
RU2803391C1 (en) * | 2023-02-02 | 2023-09-12 | Александр Александрович Цывин | Group method of manufacturing of strain-resistor power sensors |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110514341B (en) | Six-dimensional force and torque sensor with fault-tolerant capability for aerospace mechanical arm | |
US11433550B2 (en) | Sensor arrangement for force or torque measurement, and a method for the production thereof | |
US4175428A (en) | Capacitive dynamometer | |
US6892579B2 (en) | Acceleration sensor | |
EP0537347A1 (en) | Acceleration sensor having a self test feature | |
US20150135856A1 (en) | Force torque sensor, force torque sensor frame, and force torque measurement method | |
EP1788371A1 (en) | Load sensor and manufacturing method of the same | |
CN100552910C (en) | A kind of on-line measurement device of multi-layer film basal body structure high-temperature mechanical behavior | |
RU2813092C1 (en) | Group method for manufacturing strain resistor force sensors | |
KR101736941B1 (en) | Measurement device for flexible nozzle system | |
US4140010A (en) | Load test apparatus for hoisting units by means of strain gages | |
RU2815576C1 (en) | Batch-fabrication technique of making strain gauges | |
US5983512A (en) | Reference object for coordinate measuring machines and machine tools | |
US4419902A (en) | Constant strain load cell | |
JPH0329827A (en) | Load cell | |
CN110057481B (en) | Torque transmission measuring device between two shafts based on fiber bragg grating and strain gauge technology | |
US5821431A (en) | Measurement sensor for a linking wrench between two mechanical parts, as well as its manufacturing process | |
CN106441196A (en) | Shaft-hole fit clearance measuring device and method based on friction | |
RU2803391C1 (en) | Group method of manufacturing of strain-resistor power sensors | |
EP1659373B1 (en) | Linear encoder with temperature compensation | |
JPS5942401A (en) | Strain sensor | |
CN112834782A (en) | Distributed mass block structure MEMS piezoresistive acceleration sensor chip | |
JPS6461629A (en) | Power-moment sensor unit and manufacture thereof | |
JPH0341990B2 (en) | ||
CN215766874U (en) | Long and thin beam body deformation measuring device for spraying |