專(zhuān)利名稱(chēng)：應(yīng)變式多分量力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種力傳感器，特別涉及一種用于多力點(diǎn)同時(shí)測(cè)量的應(yīng)變式多分量力傳感器。
背景技術(shù)：
目前對(duì)黑色金屬、有色金屬或非金屬制品進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)量試驗(yàn)，比較先進(jìn)的是運(yùn)用杯突試驗(yàn)機(jī)以相應(yīng)的恒定力，將試樣夾緊在壓模與墊模之間，并用規(guī)定的球形狀沖頭向試樣施加橫向沖壓力，將試樣壓入壓模內(nèi)，直至試樣出現(xiàn)穿透裂縫為止，此時(shí)沖頭壓入試樣的深度即為試樣的杯突示值。而影響杯突試驗(yàn)結(jié)果的因素主要有試樣夾緊力、沖壓試驗(yàn)力、沖頭位移測(cè)深機(jī)構(gòu)以及沖頭、壓模和墊模的相對(duì)位置誤差。特別是試樣夾緊力，要求四周受力均勻，目前普遍反映杯突試驗(yàn)的試樣裂縫出現(xiàn)在壓模周邊某處，這是夾緊力不均勻而引起，但用于多點(diǎn)靜態(tài)力同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量的裝置目前尚屬空白，因此夾緊力的校準(zhǔn)也一直無(wú)相應(yīng)的手段解決。我國(guó)現(xiàn)行的JJG583-1988杯突試驗(yàn)機(jī)檢定規(guī)程，其檢定方法采用間接檢定方法，也僅僅是依靠單點(diǎn)的力傳感器來(lái)間接地獲取數(shù)據(jù)，由于檢定的部位與使用狀態(tài)不一致，無(wú)法確定其計(jì)量特性，因此導(dǎo)致此檢定規(guī)程的檢測(cè)方法無(wú)法施行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的杯突試驗(yàn)機(jī)的夾緊力的校準(zhǔn)一直無(wú)相應(yīng)的裝置和手段，提供一種應(yīng)變式多分量力傳感器，它能同時(shí)通過(guò)多個(gè)受力點(diǎn)測(cè)量杯突試驗(yàn)機(jī)的夾緊力，解決杯突試驗(yàn)機(jī)的夾緊力的校準(zhǔn)問(wèn)題，并且填補(bǔ)了多點(diǎn)靜態(tài)力同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量的空白。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的所述圓環(huán)形外殼與設(shè)于圓環(huán)形外殼內(nèi)的彈性體的底座連接，彈性體至少有三個(gè)分量部，彈性體各分量部的上端面均設(shè)有一個(gè)凸起的受力點(diǎn)，受力點(diǎn)下方對(duì)稱(chēng)地設(shè)有四個(gè)橫向孔，每一側(cè)的兩個(gè)孔水平并列，對(duì)稱(chēng)的孔之間的彈性體壁兩面的圓心處各貼有一個(gè)電阻應(yīng)變片，每一分量部的電阻應(yīng)變片通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接組成一個(gè)測(cè)量電橋，彈性體各分量部均設(shè)有使分量部形成簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)的條形通孔，條形通孔位于兩個(gè)水平并列的孔的下方。
所述彈性體與底座為整體結(jié)構(gòu)。
所述彈性體的各分量部之間有用于隔離各分量的間隙，該間隙貫穿底座形成穿孔。
所述彈性體的分量部等分360°圓。
所述彈性體的各分量部的長(zhǎng)度相等。
所述彈性體的底座下端有用于定位的圓形臺(tái)階。
所述各分量部的上端面設(shè)置的受力點(diǎn)至彈性體中心的距離相等，受力點(diǎn)對(duì)應(yīng)于對(duì)稱(chēng)的四個(gè)孔之間。
所述對(duì)稱(chēng)的孔之間的彈性體壁在圓周均布有四個(gè)通孔。
由于采用了上述方案，所述圓環(huán)形外殼與設(shè)于圓環(huán)形外殼內(nèi)的彈性體的底座連接，彈性體至少有三個(gè)分量部，彈性體的分量部等分360°圓，各分量部的長(zhǎng)度相等。彈性體各分量部的上端面均設(shè)有一個(gè)凸起的受力點(diǎn)，受力點(diǎn)下方對(duì)稱(chēng)地設(shè)有四個(gè)使彈性體上設(shè)置電阻應(yīng)變片處壁厚減小的橫向孔，每一側(cè)的兩個(gè)孔水平并列，對(duì)稱(chēng)的孔之間的彈性體壁兩面的圓心處各設(shè)一個(gè)電阻應(yīng)變片，每一分量部的四個(gè)電阻應(yīng)變片通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接組成一個(gè)測(cè)量電橋。使本傳感器在測(cè)量杯突試驗(yàn)機(jī)的夾緊力時(shí)，杯突試驗(yàn)機(jī)的夾緊力通過(guò)壓膜和墊模著力于彈性體各分量部上的凸起的受力點(diǎn)，通過(guò)各受力點(diǎn)作用于所對(duì)應(yīng)的分量部彈性體，并通過(guò)由四個(gè)電阻應(yīng)變片組成的測(cè)量電橋同時(shí)從各個(gè)分量部測(cè)得所受力的數(shù)據(jù)，為校準(zhǔn)杯突試驗(yàn)機(jī)的夾緊力提供準(zhǔn)確數(shù)值及受力點(diǎn)的方位。尤其是在彈性體各分量部設(shè)置的凸起的受力點(diǎn)下方，通過(guò)對(duì)稱(chēng)地設(shè)置四個(gè)橫向的孔，以及對(duì)稱(chēng)的孔之間的彈性體壁在圓周均布有四個(gè)通孔，減小彈性體的線(xiàn)性誤差和提高彈性體在壓力作用下的應(yīng)變反應(yīng)的靈敏度。
所述彈性體的各分量部之間有用于隔離各分量的間隙，使測(cè)量時(shí)各分量之間不相互影響，確保從每個(gè)分量測(cè)得準(zhǔn)確的數(shù)值。
所述彈性體各分量部均設(shè)有使分量部形成簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)的條形通孔，各分量部形成簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)，便于變形放大計(jì)算。
所述的彈性體的底座下端有用于定位的圓形臺(tái)階，該底座與套在杯突試驗(yàn)機(jī)的墊模上的用于定位的環(huán)形套滑動(dòng)配合，使本多分量力傳感器旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度進(jìn)行再次測(cè)量時(shí)，其同軸度不變。
所述的彈性體以及其下端的底座為一體加工的整體結(jié)構(gòu)，使彈性體受壓時(shí)只存在受壓部位彈性變形，彈性體不產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使測(cè)量的準(zhǔn)確度和可靠性得到保證。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能對(duì)多個(gè)受力點(diǎn)同時(shí)測(cè)量，而且測(cè)量準(zhǔn)確，性能可靠，并且也可用于對(duì)沖壓力、擠壓力等分布力、多點(diǎn)力的測(cè)量。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1為本發(fā)明的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖2為圖1的A-A向視圖；圖3為本發(fā)明的另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖4為本發(fā)明測(cè)試杯突試驗(yàn)機(jī)時(shí)的位置圖。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖1、圖2，在圓環(huán)形外殼2內(nèi)設(shè)置一個(gè)有四個(gè)分量部的彈性體11，彈性體11的圓形底座3通過(guò)螺栓9緊固連接在圓環(huán)形外殼2上。所述彈性體11的四個(gè)分量部等分360°圓，各分量部的長(zhǎng)度相等，彈性體11的四個(gè)分量部之間有用于隔離各分量的間隙7，該間隙7貫穿底座3形成穿孔。所述彈性體11的圓形底座3下端有用于定位的圓形臺(tái)階，該底座3與彈性體11為一體加工成型的整體結(jié)構(gòu)。所述彈性體11的各分量部的上端面均設(shè)有一個(gè)凸起的受力點(diǎn)1，該受力點(diǎn)1中心位于各分量部的縱對(duì)稱(chēng)平面。受力點(diǎn)1下方對(duì)稱(chēng)地設(shè)有四個(gè)橫向孔5，每一側(cè)的兩個(gè)孔水平并列。各分量部的受力點(diǎn)1至彈性體11中心的距離相等，受力點(diǎn)1對(duì)應(yīng)于對(duì)稱(chēng)的四個(gè)孔5之間。對(duì)稱(chēng)的孔5之間的彈性體壁厚1mm，該彈性體壁兩面的圓心處各貼有一個(gè)電阻應(yīng)變片6，每一分量部的四個(gè)電阻應(yīng)變片6通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接組成一個(gè)測(cè)量電橋。對(duì)稱(chēng)的孔5之間的彈性體壁圓周上均布有四個(gè)小通孔4、10，其中兩個(gè)孔4位于直徑坐標(biāo)X軸上，兩個(gè)孔10位于直徑坐標(biāo)Y軸上。彈性體11的各分量部均設(shè)有使該分量部形成簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)的條形通孔8，條形通孔8位于兩個(gè)水平并列的孔5的下方，條形通孔8的長(zhǎng)度約大于所并列的兩孔的外端之間的距離。由于杯突試驗(yàn)機(jī)上下壓膜之間的距離十分有限，彈性體11的高度≤30mm最適合，而且彈性體的彈性變形也不能過(guò)大，以免改變被測(cè)機(jī)械的原工作狀態(tài)。
參見(jiàn)圖3，本實(shí)施例與上述實(shí)施例比較，除彈性體11為三個(gè)分量部，三個(gè)分量部等分360°圓以外，其余的結(jié)構(gòu)和連接方式均與上述實(shí)施例相同。
本應(yīng)變式多分量力傳感器的彈性體11也可根據(jù)被測(cè)機(jī)械的需要設(shè)置更多的分量部。
參見(jiàn)圖4，用本應(yīng)變式多分量力傳感器測(cè)試杯突試驗(yàn)機(jī)的夾緊力時(shí)，將本應(yīng)變式多分量力傳感器放置在杯突試驗(yàn)機(jī)的壓模12和墊模13之間，使彈性體11的底座3與套在墊模13上的用于定位的環(huán)形套14滑動(dòng)配合。試驗(yàn)時(shí)，杯突試驗(yàn)機(jī)的壓模12下降，壓模12、墊模13之間的夾緊力通過(guò)彈性體11的各分量部的受力點(diǎn)1作用于所對(duì)應(yīng)的分量部彈性體，并通過(guò)由四個(gè)電阻應(yīng)變片組成的測(cè)量電橋同時(shí)從各個(gè)分量部測(cè)得所受力的數(shù)據(jù)，為校準(zhǔn)杯突試驗(yàn)機(jī)的夾緊力提供準(zhǔn)確數(shù)值及受力點(diǎn)的方位。升起壓模12，用于定位的環(huán)形套14位置不變，將本應(yīng)變式多分量力傳感器旋轉(zhuǎn)一定的角度，此時(shí)，各個(gè)受力點(diǎn)1的方位發(fā)生相應(yīng)的變化，降下壓模12再次施加同樣的夾緊力，測(cè)量出該角度下的各個(gè)分量部所受力的數(shù)據(jù)。同理，按此方法依次測(cè)出不同角度下各個(gè)分量部所受的夾緊力，可得出杯突試驗(yàn)機(jī)的夾緊力的不均勻性(方位誤差)，以此為據(jù)，對(duì)杯突試驗(yàn)機(jī)的夾緊力進(jìn)行校正。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)變式多分量力傳感器，包括圓環(huán)形外殼(2)以及電阻應(yīng)變片(6)，其特征在于所述圓環(huán)形外殼(2)與設(shè)于圓環(huán)形外殼(2)內(nèi)的彈性體(11)的底座(3)連接，彈性體(11)至少有三個(gè)分量部，彈性體(11)各分量部的上端面均設(shè)有一個(gè)凸起的受力點(diǎn)(1)，受力點(diǎn)(1)下方對(duì)稱(chēng)地設(shè)有四個(gè)橫向孔(5)，每一側(cè)的兩個(gè)孔水平并列，對(duì)稱(chēng)的孔(5)之間的彈性體壁兩面的圓心處各貼有一個(gè)電阻應(yīng)變片(6)，每一分量部的電阻應(yīng)變片(6)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接組成一個(gè)測(cè)量電橋，彈性體(11)各分量部均設(shè)有使分量部形成簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)的條形通孔(8)，條形通孔(8)位于兩個(gè)水平并列的孔的下方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變式多分量力傳感器，其特征在于所述彈性體(11)與底座(3)為整體結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變式多分量力傳感器，其特征在于所述彈性體(11)的各分量部之間有用于隔離各分量的間隙(7)，該間隙貫穿底座(3)形成穿孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變式多分量力傳感器，其特征在于所述彈性體(11)的分量部等分360°圓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變式多分量力傳感器，其特征在于所述彈性體(11)的各分量部的長(zhǎng)度相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變式多分量力傳感器，其特征在于所述彈性體(11)的底座(3)下端有用于定位的圓形臺(tái)階。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變式多分量力傳感器，其特征在于所述各分量部的上端面設(shè)置的受力點(diǎn)(1)至彈性體(11)中心的距離相等，受力點(diǎn)對(duì)應(yīng)于對(duì)稱(chēng)的四個(gè)孔(5)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變式多分量力傳感器，其特征在于所述對(duì)稱(chēng)的孔(5)之間的彈性體壁在圓周均布有四個(gè)通孔(4、10)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)變式多分量力傳感器，在圓環(huán)形外殼內(nèi)連接一個(gè)至少有三個(gè)分量部的彈性體，彈性體各分量部的上端面均設(shè)有一個(gè)受力點(diǎn)，受力點(diǎn)下方對(duì)稱(chēng)地設(shè)有四個(gè)使彈性體壁厚減小的橫向孔，每一側(cè)的兩個(gè)孔水平并列，對(duì)稱(chēng)的孔之間的彈性體壁兩面的圓心處各貼有一個(gè)電阻應(yīng)變片，每一分量部的電阻應(yīng)變片通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接組成一個(gè)測(cè)量電橋，彈性體各分量部均設(shè)有使分量部形成簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)的條形通孔，條形通孔位于兩個(gè)水平并列的孔的下方。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能對(duì)多個(gè)受力點(diǎn)同時(shí)測(cè)量，而且測(cè)量準(zhǔn)確，性能可靠，并且也可用于對(duì)沖壓力、擠壓力等分布力、多點(diǎn)力的測(cè)量。
文檔編號(hào)G01N3/08GK1916578SQ20051005723
公開(kāi)日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2005年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月19日
發(fā)明者周兆豐, 陳柯行, 曹久大, 葉錦成 申請(qǐng)人:重慶建設(shè)摩托車(chē)股份有限公司