CN102538919B - 一种测力传感器结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种测力传感器结构，包括一显示仪、一下承压板、一由三个在圆周上呈120°排布的传感器构成的传感器组、一位于传感器组上方的上承压板、一架设于传感器组上的均压板，以及三个分别对应设于三个传感器上方且位于该均压板与上承压板之间的推力关节轴承；所述下承压板、上承压板和均压板均为圆形。本发明解决了现有的测力传感器容易因上承压板工作变形、被测物体对中误差而导致测力传感器的检测示值产生偏差的问题。

Description

一种测力传感器结构

【技术领域】

本发明涉及一种测力传感器结构。

【背景技术】

测力传感器是一种在受到外力作用后，粘贴在弹性体的应变片随之产生形变引起电阻变化，电阻变化使组成的惠斯登电桥失去平衡输出一个与外力成线性正比变化的电量电信号的装置。测力传感器广泛应用于冶金、制药、化工、石油等领域，测力称重系统。测力传感器通常由复数个小量程的传感器组合而成一种大量程的测力传感器。

现有的测力传感器100'结构如图1所示，主要包括一下承压板1'、一由复数个沿圆周方向均匀布设的传感器21'构成的传感器组2'和一上承压板3'，每所述传感器21’均具有彼此浮动连接的一弹性体211'和一对中调节压头212'。当此测力传感器100'承受载荷F'时，其力F'将分布作用于三个弹性体211'的正上方，三个弹性体211'感应三个力的大小并集合反馈到与此测力传感器100'相连的显示仪（未图示）上，然后显示仪（未图示）显示测力传感器100'所承受的载荷。若旋转该测力传感器100'或重新安装后再施加载荷F'，分布作用于三个弹性体211'上的载荷大小和位置跟之前的状态不一致，三个弹性体211'感应三个力的大小并集合反馈到显示仪（未图示）上的示值跟之前就会有差异，即测力传感器100'的旋转效应不好。此外，当测力传感器100'受到一较大的力时，上承压板会变形。因而，现有的测力传感器100'结构，容易因上承压板3'工作变形、被测物体（未图示）对中误差产生偏心载荷、倾斜载荷问题，而导致测力传感器100'的检测示值产生偏差。

目前的双托盘天平结构均为罗伯威尔（Roberval）机构，罗伯威尔机构的原理如图2所示，在罗伯威尔机构中，横杆AB、A′B′与纵杆AA′、BB′、支柱EE′铰链连接，组成两个相等的平行四边形AA'E′E和EE′B′B。当大小相等的力P、P′分别作用于左右横臂上时，对支柱EE′来说，即使作用的位置不对称，也能水平地平衡。原因是无论AB如何倾斜，AA′、BB′都与支柱EE′平行，从EE′的左侧来看，当将与纵杆AA′的距离为d的力P作用于横臂上时，就有一个与P大小相等、方向相同的力作用于A和A′点；同时，有一个值为P·d的转矩作用于纵杆AA′，从而在A点将杠杆拉向左侧，而在A′点将杠杆推向右侧。但由于杠杆受到EE′点的限制，在A、A′上将分别产生大小相等、方向相反的反作用力f、f′，从而形成一个与P·d相等的反向转矩f·s（或f'·s），其中s为f和f′之间的距离，结果P·d转矩被f·s（或f′·s）转矩所平衡，最后，在A、A′上只有与P大小相等方向相同的力起作用，而与P在横臂上的作用位置d无关。同理，EE′右侧的受力情况也完全相同。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于提供一种测力传感器结构，提高了检测示值的准确性。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种测力传感器结构，包括一显示仪、一下承压板、一由三个在圆周上呈120°排布的传感器构成的传感器组、一位于传感器组上方的上承压板；所述显示仪与传感器组连接；所述传感器组置于下承压板上，且每所述传感器均与下承压板定位连接，每所述传感器均含有彼此浮动连接的一弹性体211和一对中调节压头212，且该对中调节压头211和弹性体212的纵轴相重合；该测力传感器结构还包括一架设于传感器组上的均压板，及三个分别对应设于三个传感器上方且位于该均压板与上承压板之间的推力关节轴承；每所述传感器均与均压板定位连接，每所述推力关节轴承均与上承压板定位连接，且每所述推力关节轴承均与均压板固定连接，每所述推力关节轴承的纵轴均与对应传感器的纵轴相重合；每所述推力关节轴承均含有相互浮动连接的一球座和一球头，该球座和球头的纵轴相重合；所述下承压板、上承压板和均压板均为圆形。

较佳地，所述球头的底面为一第二曲面，所述球座的上表面设有一与该第二曲面相配合的凹槽。

较佳地，所述球头通过一连接件与上承压板定位连接，所述球座与均压板固定连接。

较佳地，所述上承压板、均压板和下承压板的中央均设置一大小相等的通孔，且上承压板的通孔、均压板的通孔、下承压板的通孔的纵轴重合。

本发明的优点在于：采用三个推力关节轴承与三个传感器相配合，且所述三个推力关节轴承与三个传感器通过均压板承接的结构，解决了现有的测力传感器容易因上承压板工作变形、被测物体对中误差而导致测力传感器的检测示值产生偏差的问题。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。

图1为现有的测力传感器的立体结构示意图。

图2为罗伯威尔机构原理图。

图3为本发明中的测力传感器（除去外壳）的立体结构示意图。

图4为本发明中的推力关节轴承与上承压板、均压板的配合图（其中部分剖视）。

图5为本发明中的测力传感器的俯视图。

图6为本发明中的测力传感器的工作原理图。

【具体实施方式】

所述浮动连接，是指一物体置于另一物体上，两物体之间未通过任何中介加以连接。

请参阅图3，一种测力传感器100结构，包括一显示仪（未图示）、一下承压板1、一由三个在圆周上呈120°排布的传感器21构成的传感器组2、一位于传感器组2上方的上承压板3、一架设于传感器组2上的均压板4、三个分别对应设于三个传感器21上方且位于该均压板4与上承压板3之间的推力关节轴承5；所述下承压板、上承压板和均压板均为圆形。所述显示仪（未图示）与传感器组2连接；所述传感器组2置于下承压板1上，且每所述传感器21均与下承压板1、均压板4定位连接。每所述传感器21均含有彼此浮动连接的一弹性体211和一对中调节压头212；所述弹性体211插设于一壳体213中，且该弹性体211的上表面为一第一曲面2111；所述对中调节压头212与均压板4定位连接，即每所述传感器21均通过相应的对中调节压头212与均压板4定位连接，且该对中调节压头212的底面设有一与所述第一曲面2111相配合的第一凹槽2121；所述对中调节压头211和弹性体212的纵轴相重合。

如图3-4所示，每所述推力关节轴承5均与上承压板3定位连接，且每所述推力关节轴承5均与均压板4固定连接。每所述推力关节轴承5的纵轴均与对应传感器21的纵轴相重合；每所述推力关节轴承5均含有相互浮动连接的一球头51和一球座52；所述球头51通过一连接件6与上承压板3定位连接，且该球头51的底面为一第二曲面511；所述球座52与均压板4固定连接，且该球座52的上表面设有一与该第二曲面511相配合的第二凹槽521；所述球头51和球座52的纵轴相重合。

请再参阅图3，所述上承压板3的上表面设有三个供与其它部件（未图示）定位连接的定位孔31，所述三个定位孔31采用与三个推力关节轴承5相互错开排布的设置。为了在实际使用时方便安装传感器，所述上承压板3、均压板4和下承压板1的中央均还可设有一大小相等的通孔，且上承压板3的通孔7、均压板4的通孔（未图示）、下承压板1的通孔9的纵轴重合，以满足本发明的使用需要。

请再参阅图5，本发明的外表可包覆有一外壳8，以方便使用测力传感器100和保护测力传感器100。

请再参阅图6，图6为本发明的工作原理图，为清楚起见，本文将三个传感器21（见图3）置于同一直线上进行原理描述。为方便描述，在图6中，申请人对某些部件进行用字母符号进行标记，将三个推力关节轴承5（见图3）从右至左依次标记为M、N、R，将对中调节压头212（见图3）从右至左依次标记为M'、N'、R'。图6中，M（推力关节轴承）、N（推力关节轴承）、R（推力关节轴承）、M'（对中调节压头）、N'（对中调节压头）、R'（对中调节压头）、上承压板3和均压板4即构成罗伯威尔机构。由于推力关节轴承5（见图3）中的球头51（见图3）和球座52（见图3）均是曲面接触，对中调节压头212（见图3）与弹性体211（见图3）之间亦为曲面接触，因而M（推力关节轴承）、N（推力关节轴承）、R（推力关节轴承）、M'（对中调节压头）、N'（对中调节压头）、R'（对中调节压头）组成两个相等的平行四边形MM′N′N和NN′R′R。当本发明承受载荷F时，载荷F分布作用于三个弹性体211上方，若载荷F分布不均、不对称或上承压板3变形，导致上承压板3倾斜，则无论上承压板3如何倾斜，MM′、RR′都与NN′平行。当上承压板3上的分布载荷即分力F1处于距离弹性体211为d的位置时，就有一个与F1大小相等方向相同的力作用于M（推力关节轴承）和M′（对中调节压头），此时就有一个数值为F1·d的转矩作用于MM′之间，从而在M处将M（推力关节轴承）拉向右侧，在M′处将M′（对中调节压头）推向左侧，但由于受到NN′（即推力关节轴承N和对中调节压头N'）点的限制，在M（推力关节轴承）和M′（对中调节压头）上将分别产生大小相等、方向相反的反作用力f1、f2，从而形成一个与F1·d相等的数值为f1·s（或f2·s）的反向转矩（s为f1与f2之间的距离），结果F1·d转矩被f1·s（或f2·s）所平衡,最后，在M（推力关节轴承）与M′（对中调节压头）上只有与F1大小相等方向相同的力起作用，而与偏心位置和偏心距离无关，同理，这种情况在N（推力关节轴承）与N'（对中调节压头）上、R（推力关节轴承）与R'（对中调节压头）上也完全相同。因此当对本发明施加一载荷F即作用力F时，不论旋转还是改变本发明的安装状态，显示仪（未图示）显示前后两次的数值差异很小，因而本发明具有良好的旋转效应，即本发明的检测示值复现性良好。

本发明采用三个推力关节轴承5与三个传感器21相配合，且所述三个推力关节轴承5与三个传感器21通过均压板4承接的结构，使本发明能有效降低由于上承压板3工作变形、被测物体（未图示）对中误差产生偏心载荷、倾斜载荷所带来的误差，提高了测力传感器100的检测示值的准确性，解决了目前的测力传感器100'结构容易因上承压板工作变形、被测传感器对中误差所导致的检测示值偏差的问题。

Claims (4)

1.一种测力传感器结构，包括一显示仪、一下承压板、一由三个在圆周上呈120°排布的传感器构成的传感器组、一位于传感器组上方的上承压板；所述显示仪与传感器组连接；所述传感器组置于下承压板上，且每所述传感器均与下承压板定位连接，每所述传感器均含有彼此浮动连接的一弹性体和一对中调节压头，且该对中调节压头和弹性体的纵轴相重合；其特征在于：该测力传感器结构还包括一架设于传感器组上的均压板，及三个分别对应设于三个传感器上方且位于该均压板与上承压板之间的推力关节轴承；每所述传感器均与均压板定位连接，每所述推力关节轴承均与上承压板定位连接，且每所述推力关节轴承均与均压板固定连接，每所述推力关节轴承的纵轴均与对应传感器的纵轴相重合；每所述推力关节轴承均含有相互浮动连接的一球头和一球座，该球头和球座的纵轴相重合；所述下承压板、上承压板和均压板均为圆形。

2.如权利要求1所述的一种测力传感器结构，其特征在于：所述球头的底面为一第二曲面，所述球座的上表面设有一与该第二曲面相配合的凹槽。

3.如权利要求1或2所述的一种测力传感器结构，其特征在于：所述球头通过一连接件与上承压板定位连接，所述球座与均压板固定连接。

4.如权利要求1所述的一种测力传感器结构，其特征在于：所述上承压板、均压板和下承压板的中央均设有一大小相等的通孔，且上承压板的通孔、均压板的通孔、下承压板的通孔的纵轴重合。

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