[其他]多量程測力傳感器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85104807
• 申請日: 1985-06-24
• 公開（公告）號: CN85104807B
• 公開（公告）日: 1986-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣作民;付英;宋文敏;孫杰;張國春;孫和義;崔永春;莊志濤
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22
• 代理公司: 航天工業(yè)部專利事務(wù)所
• 代理人: 容敦璋

一種電阻應(yīng)變式多量程測力傳感器，它可 以用于靜態(tài)力或動態(tài)力的測量；用于測量制動 轉(zhuǎn)矩、拖曳轉(zhuǎn)矩、拉力、壓縮力、推力等等。

目前，國內(nèi)外有把兩個不同量程的單量程 測力傳感器串接起來實現(xiàn)雙量程測量的方法 (JP-A-57147025)，見圖1。也有把單 個測力彈性體組合起來裝配成多量程測力傳感 器實現(xiàn)多量程測量(JP-A-5991327、 US-A-4282762、SU-A-732704)，見 圖2、3、4。它們和單量程測力傳感器相比， 可以實現(xiàn)多量程力值的測量，并在一定程度上 提高了測力傳感器低量程區(qū)段的測量精度。但 由于這些應(yīng)變式測力傳感器都是采用了分離體 結(jié)構(gòu)的測力彈性體，采用組合的辦法。因此， 無論從加工工藝、裝配調(diào)整工藝的保證，以及 傳感器精度的提高，應(yīng)用范圍的擴大等方面都 受到一定的限制。特別是要想增加多量程的量 程數(shù)目時，也就是在全量程范圍內(nèi)想再增加分 區(qū)段的數(shù)目時，在結(jié)構(gòu)上將更加復(fù)雜，實現(xiàn)起 來就非常困難。在一個彈性體上制成不同彈性 應(yīng)變區(qū)的技術(shù)，僅發(fā)現(xiàn)披露在日本專利申請 JP-A-5912326，見圖5。

本發(fā)明的目的之一是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、 工藝性能好、體積小、重量較輕、剛性好、精 度高、應(yīng)用范圍廣的用于測量制動轉(zhuǎn)矩、拖曳 轉(zhuǎn)矩、拉力、壓縮力、推力的多量程應(yīng)變式測 力傳感器。本發(fā)明的另一個目的是在滿足上述 條件下提供一個可以在垂直方向到水平方向的 90度范圍內(nèi)任意位置安裝使用而不需其他輔助 構(gòu)件的多量程測力傳感器。本發(fā)明的再一個目 的是提供一種每一個量程都是從零開始，并在 全量程范圍內(nèi)分區(qū)段地連續(xù)進行不失測量精度 的多量程測力傳感器。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：測力傳感器除了具 有一個承力壓頭和底盤外，還有一個輪輻式工 字形一體結(jié)構(gòu)的復(fù)合彈性體，它由上下兩個不 同幾何尺寸的輪輻形狀體，中間用柱體(實心 或空心的)沿三者的軸線連成一體的復(fù)合彈性 體構(gòu)成。也可以由上面是一個輪輻形狀體和下 面兩個在同一個平面上、同軸心的輪輻形狀體， 在上下輪輻形狀體之間用柱體沿它們的軸線相 連成一體的復(fù)合彈性體構(gòu)成。這兩種結(jié)構(gòu)形式 的復(fù)合彈性體上分別有三個或四個剛性不同、 固有頻率不同的應(yīng)變區(qū)，因此，可以有三個或 四個量程的輸出。顯然，只要經(jīng)過工藝上的局 部放寬和結(jié)構(gòu)上的舍取，則可以作為雙量程測 力傳感器使用。

本發(fā)明中與復(fù)合彈性體相聯(lián)接的承力壓頭 和底盤是輔助復(fù)合彈性體承受作用力的零件， 同時用它與復(fù)合彈性體形成多量程間的轉(zhuǎn)換間 隙(同時也是過載保護間隙)。這些間隙的大 小是依據(jù)復(fù)合彈性體受作用力后產(chǎn)生的變形精 確計算而得到的，因而可以使得兩個或三個較 低量程的應(yīng)變部位在承受預(yù)定載荷后立即得到 準(zhǔn)確的量程轉(zhuǎn)換和可靠的過載保護。

復(fù)合彈性體依靠輪轂把本身各受力作用部 位剛性的連結(jié)成一體，同時由于輪轂的中間部 位也是傳感器測量高量程力值的應(yīng)變區(qū)，所以 它無論設(shè)計成柱狀實體還是空心柱體都有很高 的強度和剛度，足以保持復(fù)合彈性體上各應(yīng)變 區(qū)在工作過程中的可靠性和穩(wěn)定性。

本傳感器可根據(jù)設(shè)計需要：在復(fù)合彈性體 的各個應(yīng)變區(qū)相應(yīng)的部位粘貼電阻應(yīng)變片，并 組成測量電橋組，以構(gòu)成受彎曲應(yīng)力、剪應(yīng)力、 壓(或拉)應(yīng)力等多量程的應(yīng)變式測力傳感器。

本發(fā)明在結(jié)構(gòu)形式上采用了輪輻式工字形 一體結(jié)構(gòu)的復(fù)合彈性體，通過使這種彈性體本 身結(jié)構(gòu)的伸長、縮短，以及輪輻的增減和延伸 可獲得多個應(yīng)變區(qū)，從而根據(jù)需要很方便的設(shè) 計成三量程或四量程的測力傳感器，而避免了 分離體結(jié)溝彈性體在增加量程數(shù)時隨之帶來的 輔助零件隨單個彈性體數(shù)目成3-4倍增多。

第二，從性能上看，由于本發(fā)明的彈性體 是輪輻式工字形的一體結(jié)構(gòu)形式，可以保持輪 輻應(yīng)變梁和柱式應(yīng)變區(qū)(輪轂)在工作過程中 的可靠性和穩(wěn)定性，使它具有較強的抗偏載和 抗側(cè)向力的特點。它和分離體結(jié)構(gòu)的復(fù)合彈性 體相比，無須增加任何滑動-滾動摩擦的運動 導(dǎo)軌副或輔助支持構(gòu)件和聯(lián)接件，以及任何不 合理的，可能給傳感器的非線性度、滯后、不 重復(fù)度等主要技術(shù)指標(biāo)帶來不利影響的支撐、 聯(lián)接、接觸平面、接觸點等，使得傳感器產(chǎn)生 誤差的因素大大減少。也就是說，可以提高多 量程測力傳感器的精度。

第三，由于上述二個因素，使得本發(fā)明的多 量程測力傳感器可以在垂直方向到水平方向90 度范圍內(nèi)任意安裝使用，從而擴大了應(yīng)用范圍。