專利名稱：探針式組合壓力傳感器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種壓力傳感器，特別是一種探針式組合壓力傳感器。屬于傳感器領域。
背景技術(shù)：
在科學研究以及工程應用當中，常常需要同時測量出某個位置的正向力以及切向力并由此計算出摩擦系數(shù)，尤其是在板料拉深成形過程中，摩擦系數(shù)是影響板料成形性能的一個重要因素，然而在已有的技術(shù)中，壓力傳感器或是只能用于測量正向力，或是只能用于測量切向力，但不能同時測量出正向力以及切向力，沒有一個有效的手段可以同時測量出正向力以及切向力并由此計算出摩擦系數(shù)，給進一步的數(shù)據(jù)分析帶來了很大的不便。
經(jīng)文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利號95200216.7，名稱為一種橡膠滾筒與物料間摩擦系數(shù)的檢測裝置，該專利技術(shù)使用砝碼作為正向壓力測量工具，結(jié)合位移測量裝置測出位移，進而計算得出一個平均的動摩擦系數(shù)。但該裝置只能測量出一個面上的平均動摩擦系數(shù)且結(jié)構(gòu)復雜、體積大，不能適應于需要同時測量多個點的動摩擦系數(shù)、工作空間較小、結(jié)構(gòu)緊湊的場合。在進一步的檢索中，尚未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明相同或者相類似的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述的不足和缺陷，提供一種能精確、高效地測量板料拉深成形過程中摩擦系數(shù)的探針式組合壓力傳感器，使其既可以準確地測量出摩擦系數(shù)，又具有體積小，可以實現(xiàn)多點測量的特點。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括探針、切向力懸臂梁彈性體、滾珠、預緊螺栓、正向力懸臂梁彈性體、粘貼式電阻應變計，其連接關系為探針穿過切向力懸臂梁彈性體后與正向力懸臂梁彈性體通過滾珠點接觸，滾珠與預緊螺栓相對固定于正向力懸臂梁彈性體，切向力懸臂梁彈性體通過探針與預緊螺栓相對固定于模具工件內(nèi)，正向力懸臂梁彈性體通過螺絲固定于模具工件上，在正向力懸臂梁彈性體以及切向力懸臂梁彈性體上都貼有粘貼式電阻應變計。
本發(fā)明采用探針來傳遞壓力，將正向力傳遞給正向力懸臂梁彈性體，切向力傳遞給切向力懸臂梁彈性體，懸臂梁彈性體相應的產(chǎn)生變形，在正向力懸臂梁彈性體以及切向力懸臂梁彈性體上都貼有粘貼式電阻應變計，根據(jù)懸臂梁彈性體產(chǎn)生的微量變形輸出電信號，分別測量出正向力以及切向力，進而可以計算出該測量點的摩擦系數(shù)。
本發(fā)明還使用了滾珠式正向力測量方式，克服了力的方向性的影響，保證了測量結(jié)果的精確性。預緊螺栓用于調(diào)節(jié)測量時的預緊力，可調(diào)整探針的靈敏度。本發(fā)明所使用探針的頭部尺寸小于等于3mm，可以在一個面上布置多個測量點，實現(xiàn)了多點測量。為系統(tǒng)工作空間較小時，需要在多個測量點上同時測量出摩擦系數(shù)這類問題給出了一個有效的解決方式。底部采用了細牙螺紋(螺距為0.5mm)，可微調(diào)探針的頭部的伸出程度，以此來調(diào)節(jié)傳感器的靈敏度。采取了雙層懸臂梁結(jié)構(gòu)，克服了常見的單層懸臂梁結(jié)構(gòu)體剛度不夠的缺點，同時又保證了不至于為了克服剛度不足而采取增加懸臂梁彈性體厚度時而導致的靈敏度下降問題。
本發(fā)明不光能夠采集到拉深時板料上某點區(qū)域內(nèi)(不大于10mm2)的實時摩擦系數(shù)，而且也可以由此來計算出整體的平均動摩擦系數(shù)。
本發(fā)明的特點是靈敏度高、抗干擾能力強、傳感器元件少、體積小、價格便宜，適用范圍廣，特別適用于系統(tǒng)工作空間較小又需要在多個測量點上同時測量出正向力和切向力的場合。本發(fā)明已經(jīng)在板料拉深成形過程中得到了很好的應用。實踐表明使用效果良好，測量精度、靈敏性高，且其抗干擾能力強，經(jīng)濟實效。


圖1本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖具體實施方式
如圖1所示，本發(fā)明包括探針1、切向力懸臂梁彈性體2、滾珠3、預緊螺栓4、正向力懸臂梁彈性體5、粘貼式電阻應變計6，其連接關系為探針1穿過切向力懸臂梁彈性體2后與正向力懸臂梁彈性體5通過滾珠3點接觸，滾珠3與預緊螺栓4相對固定于正向力懸臂梁彈性體5，切向力懸臂梁彈性體2通過探針1與預緊螺栓4相對固定于模具工件7內(nèi)，正向力懸臂梁彈性體5通過螺絲固定于模具工件7上，在正向力懸臂梁彈性體5以及切向力懸臂梁彈性體2上都貼有粘貼式電阻應變計6。
采用小型的探針1傳遞形變，探針1的頭部尺寸小于3mm，可以在一個面上布置多個測量點。底部采用了細牙螺紋，螺距為0.5mm，可微調(diào)探針的頭部的伸出程度。
探針1和測量點接觸，將切向力傳遞給切向力懸臂梁彈性體2，正向力傳遞給正向力懸臂梁彈性體3，在正向力懸臂梁彈性體以及切向力懸臂梁彈性體上都貼有粘貼式電阻應變計6，根據(jù)懸臂梁彈性體產(chǎn)生的微量變形輸出電信號，分別測量出正向力以及切向力，進而可以計算出該測量點的摩擦系數(shù)。滾珠3能消除測量時力的方向性的影響，用于確保測量時的準確性。預緊螺栓4用于調(diào)節(jié)測量時的預緊力，可調(diào)整探針的靈敏度。
權(quán)利要求
1.一種探針式組合壓力傳感器，包括滾珠(3)、預緊螺栓(4)、粘貼式電阻應變計(6)，其特征在于，還包括探針(1)、切向力懸臂梁彈性體(2)、正向力懸臂梁彈性體(5)，探針(1)穿過切向力懸臂梁彈性體(2)后與正向力懸臂梁彈性體(5)通過滾珠(3)點接觸，滾珠(3)與預緊螺栓(4)相對固定于正向力懸臂梁彈性體(5)，切向力懸臂梁彈性體(2)通過探針(1)與預緊螺栓(4)相對固定于模具工件(7)內(nèi)，正向力懸臂梁彈性體(5)通過螺絲固定于模具工件(7)上，在正向力懸臂梁彈性體(5)以及切向力懸臂梁彈性體(2)上都貼有粘貼式電阻應變計(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針式組合壓力傳感器，其特征是，采用小型的探針(1)傳遞形變，探針(1)的頭部尺寸小于等于3mm，在一個面上布置多個測量點。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針式組合壓力傳感器，其特征是，底部采用了細牙螺紋，螺距為0.5mm，微調(diào)探針頭部的伸出程度。
全文摘要
一種探針式組合壓力傳感器。屬于傳感器領域。本發(fā)明包括探針、切向力懸臂梁彈性體、滾珠、預緊螺栓、正向力懸臂梁彈性體、粘貼式電阻應變計，其連接關系為探針穿過切向力懸臂梁彈性體后與正向力懸臂梁彈性體通過滾珠點接觸，滾珠與預緊螺栓相對固定于正向力懸臂梁彈性體，切向力懸臂梁彈性體通過探針與預緊螺栓相對固定于模具工件內(nèi)，正向力懸臂梁彈性體通過螺絲固定于模具工件上，在正向力懸臂梁彈性體以及切向力懸臂梁彈性體上都貼有粘貼式電阻應變計。本發(fā)明能精確、高效地測量板料拉深成形過程中摩擦系數(shù)，同時具有體積小，可以實現(xiàn)多點測量的特點。
文檔編號G01L1/20GK1556382SQ20031010988
公開日2004年12月22日 申請日期2003年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月30日
發(fā)明者婁臻亮, 吳年盛, 舒世湘, 龔紅英, 朱偉 申請人:上海交通大學