CN105486436A - 圆环状负荷传感器 - Google Patents

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    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
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Abstract

本发明涉及一种圆环状负荷传感器，其具有上压板、下压板和设于二者之间的圆环状金属弹性体，金属弹性体的上、下承压面均为平面，且二者平行，沿金属弹性体圆环半径方向的剖面形状呈工字状，并在工字状竖向肋的中间粘贴有电阻应变片；当圆环状金属弹性体受压时，其工字状竖向肋将产生压缩变形，从而使粘贴在其上的应变片的电阻发生变化，通过测试应变片电阻的变化便可反求作用在本发明上的荷载。本发明的负荷传感器，可通过圆环状金属弹性体圆环直径的大小、工字状竖向肋的高度和厚度的不同组合实现传感器对不同承载力的要求、低高度的要求和不同的测试精度要求。且其结构主要为垂直和水平的回转结构，极其便于加工制造，造价得以大大降低。

Description

圆环状负荷传感器
技术领域
本发明涉及一种负荷传感器。
背景技术
目前，用于测量大荷载的负荷传感器主要有柱状式负荷传感器、轮辐式负荷传感器，也有一种圆环状可接入式负荷传感器。柱状式负荷传感器结构高度高，许多场合无法使用，而且其造价很高；轮辐式负荷传感器加工复杂，虽然结构高度较低，但是与同承载力的柱状式负荷传感器相比，其制造成本更高；现有的一种圆环状可接入式负荷传感器其感受变形的圆环状弹性体断面形状为上下对称的圆锥形，与其相接触的上下压板也相应有一锥型面，圆环状锥型弹性体在上下压板压力作用下，其环向将产生拉伸变形，通过测试圆环状锥型弹性体的拉伸和压缩变形的组合测试作用于其上的荷载。圆环状弹性体和上下压板的锥型面要求完全相接触，配合精度要求很高，锥型面加工相对较为困难，另方面，由于设置了锥形面，增加了传感器的结构高度，重量增加，制造成本也增加。
发明内容
为了改善现有技术的上述缺点，本发明主要目的在于，提供一种圆环状负荷传感器，其具有上压板、下压板和设于二者之间的圆环状金属弹性体，金属弹性体的上、下承压面均为平面，沿金属弹性体圆环半径方向的剖面形状呈工字状，并在工字状竖向肋的中间粘贴有电阻应变片。本发明的金属弹性体不受拉力的作用，使用更加安全，而且不需加工锥面，使得其加工变得更加简单，结构高度也更低，可较大幅度降低制造成本。
为了达到上述目的，本发明提供的主要技术方案包括：
一种圆环状负荷传感器，其具有上压板、下压板和设于二者之间的金属弹性体，以及连接金属弹性体的感测元件，其改进之处在于：圆环状金属弹性体沿其圆环半径方向的剖面形状呈工字状，其上承压面、下承压面均为平面，且二者平行，通过工字状弹性体竖向肋的纯弹性压缩变形实现对负荷的测量。
本发明的一个实施例中，上压板的下表面对应金属弹性体的上承压面的位置设有第一容纳槽，下压板的上表面对应金属弹性体的下承压面的位置设有第二容纳槽。
本发明的一个实施例中，上压板的下表面与金属弹性体的上承压面之间设有第一滑板，下压板的上表面与金属弹性体的下承压面之间设有第二滑板。
本发明的一个实施例中，金属弹性体呈圆环形，沿其圆环半径方向的剖面形状呈工字状，其上承压面、下承压面均为平面，且二者平行。
本发明的一个实施例中，上压板、下压板之间设有密封罩，金属弹性体设于上压板、下压板与密封罩围成的空间中。
密封罩整体呈圆环形，通过螺栓与上压板、下压板固定连接。
上述任一实施例中，感测元件为粘贴于金属弹性体侧壁的电阻应变片，构成电阻应变式负荷传感器。
本发明的一个实施例中，金属弹性体沿其圆环半径方向的剖面形状呈工字型，电阻应变片设于工字型的内侧或外侧腰部。
本发明的一个实施例中，上压板、下压板的中部位置可设有贯穿孔，也可不设贯穿孔。
本发明的有益效果是：本发明的圆环状负荷传感器，由于其金属弹性体呈工字型断面的圆环状、上下表面平行、纯受压，因此，其加工变得简单、结构高度低、重量轻，制造成本得以较大幅度降低。
附图说明
图1是本发明第一实施例A-A位置的局部剖切示意图；
图2是本发明第一实施例B-B位置的局部剖切示意图；
图3是本发明第二实施例C-C位置的局部剖切示意图；
图4是本发明第二实施例D-D位置的局部剖切示意图。
【附图标记说明】
1、上压板，2、滑板，3、金属弹性体，4、电阻应变片，5、密封罩，6、固定螺栓，7、下压板。
具体实施方式
为了更好地解释本发明，下面结合附图通过具体实施例对本发明作进一步描述。
参见图1和图2，本发明第一实施例的圆环状负荷传感器，其具有上压板1、下压板7，设于二者之间的金属弹性体3，以及设于金属弹性体3的电阻应变片4。
其中，上压板1整体呈圆形，其上表面呈平面状，作为负荷传感器的上支承面；其下表面设有环形的第一容纳槽，第一容纳槽的槽底呈平面；其圆形的外缘设有若干垂直或水平的组装孔(本实施例中为6个垂直沉头孔)。
第一容纳槽中设有滑板2作为减摩层，滑板2整体呈圆环形，其上下表面平行，嵌设于第一容纳槽的槽底。
其中，下压板7整体呈圆形，其下表面呈平面状，作为负荷传感器的下支承面；其上表面设有环形的第二容纳槽(组装后与上压板1的第一容纳槽相对应)，第二容纳槽的槽底呈平面(组装后与上压板1的第一容纳槽的槽底平面相平行)；其圆形的外缘设有若干垂直或水平的组装孔(本实施例中为6个垂直沉头孔)。
第二容纳槽中设有滑板2作为减摩层，滑板2整体呈圆环形，其上下表面平行，嵌设于第二容纳槽的槽底。
其中，金属弹性体3整体呈圆环形，圆环的上表面为平面，构成金属弹性体3的上承载面(组装后金属弹性体3的上承载面设于上压板1的第一容纳槽，承载来自于第一容纳槽的槽底平面的作用力)；金属弹性体3的下表面为与上表面平行的平面，构成金属弹性体3的下承载面(组装后金属弹性体3的下承载面设于下压板7的第二容纳槽，将来自于上压板1的作用力施加于第二容纳槽的槽底平面)；若干电阻应变片4设于金属弹性体3的内侧或外侧壁(本实施例中为四个电阻应变片4均布于金属弹性体3的外侧壁)。
优选为，金属弹性体3的上、下承载面分别与第一、第二容纳槽中的滑板2相配合，其中，金属弹性体3的上、下承载面经过表面处理，以减小摩擦力对测量精度的影响。
较佳的，金属弹性体3沿其径向方向的剖面形状呈工字型，电阻应变片4设于工字型的外侧或内侧竖向肋的腰部。
其中，本实施例中的圆环状负荷传感器还具有密封罩5，整体呈圆环形，设于上压板1和下压板7之间，与上下承压板采用螺栓连接；本实施例中，圆环形密封罩5的上、下环面分别设有6个螺纹孔，分别对应上压板1和下压板7的6个沉头孔，通过固定螺栓6将密封罩5与上压板1和下压板7固定连接。
参见图3和图4，本发明第二实施例的圆环状负荷传感器，其与第一实施例的区别仅在于，第一实施例中，上压板1和下压板7为圆形板，第二实施例中，上压板1和下压板7为环形板，即第二者的中部设有贯穿孔。
综上所述，本发明的圆环状负荷传感器，具有上压板、下压板和设于二者之间的圆环状金属弹性体，金属弹性体的上、下承压面均为平面，且二者平行，沿金属弹性体圆环半径方向的剖面形状呈工字状，并在工字状竖向肋的中间粘贴有电阻应变片；当圆环状金属弹性体受压时，其工字状竖向肋将产生压缩变形，从而使粘贴在其上的应变片的电阻发生变化，通过测试应变片电阻的变化便可反求作用在本发明上的荷载。其是通过断面为工字状的圆环形金属弹性体的纯弹性压缩变形实现对负荷的测量，金属弹性体不受拉力的作用，使用更加安全，而且不需加工锥面，使得其加工变得更加简单，结构高度也更低，重量轻，可较大幅度降低制造成本。另外，在上下压板与环状金属弹性体接触面之间还设有减摩层，用以减小上下压板与环状金属弹性体接触面摩擦力对工字状竖向肋的压缩变形的影响，提高传感器的测试精度。本发明的负荷传感器，可通过圆环状金属弹性体圆环直径的大小、工字状竖向肋的高度和厚度的不同组合实现传感器对不同承载力的要求、低高度的要求和不同的测试精度要求。本发明的负荷传感器的结构主要为垂直和水平的回转结构，极其便于加工制造，造价得以大大降低。

Claims (9)

1.一种圆环状负荷传感器，其具有上压板、下压板和设于二者之间的金属弹性体，以及粘贴在金属弹性体上的电阻应变片，其特征在于：
金属弹性体的上承压面、下承压面均为平面，且二者平行。
2.如权利要求1所述的圆环状负荷传感器，其特征在于：
上压板的下表面对应金属弹性体的上承压面的位置设有第一容纳槽；下压板的上表面对应金属弹性体的下承压面的位置设有第二容纳槽。
3.如权利要求1所述的圆环状负荷传感器，其特征在于：
上压板的下表面与金属弹性体的上承压面之间设有第一润滑层；下压板的上表面与金属弹性体的下承压面之间设有第二润滑层。
4.如权利要求1所述的圆环状负荷传感器，其特征在于：金属弹性体整体呈圆环形状。
5.如权利要求1所述的圆环状负荷传感器，其特征在于：上压板、下压板之间设有密封罩，金属弹性体设于上、下压板与密封罩围成的空间中。
6.如权利要求5所述的圆环状负荷传感器，其特征在于：密封罩整体呈圆环形状，其通过螺栓与上压板和下压板连接固定。
7.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的圆环状负荷传感器，其特征在于：电阻应变片设于金属弹性体的侧壁。
8.如权利要求7所述的圆环状负荷传感器，其特征在于：圆环状金属弹性体沿其半径方向的剖面呈工字型，电阻应变片设于工字型的外侧或内侧腰部。
9.如权利要求1所述的圆环状负荷传感器，其特征在于：上压板、下压板的中部位置设有贯穿孔，或者不设贯穿孔。
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