專利名稱：S形拉壓式測力傳感器的機械式過載保護裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測力傳感器的過載保護裝置，尤其涉及一種S形拉壓式測力傳感器的機械式過載保護裝置。
背景技術(shù)：
測力傳感器是將力值轉(zhuǎn)換成電壓信號的傳感器，廣泛應(yīng)用于各種測力系統(tǒng)中。采用S形拉壓式測力傳感器作為測力部件的測力儀，由傳感器將作用到傳感器測試軸上的外力轉(zhuǎn)換成電壓信號，然后由測力儀的信號測量電路對該電壓信號進行測量，得到與外力相對應(yīng)的力值并予以顯示。圖I示出了傳統(tǒng)S形拉壓式測力傳感器的局部結(jié)構(gòu)示意圖，如圖I所示，S形拉壓 式測力傳感器的兩端加工有測試軸安裝螺紋孔4和傳感器安裝通孔1，分別用于安裝感受外力的測試軸8和將傳感器固定到安裝座6上；傳感器中部加工有雙孔應(yīng)變區(qū)，在應(yīng)變區(qū)的兩側(cè)面分別貼有兩個電阻應(yīng)變片2，這四個電阻應(yīng)變片2構(gòu)成全橋式“惠斯頓”電橋，將施加在測試軸8的外力轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出。S形測力傳感器的雙孔應(yīng)變區(qū)具有彈性，對傳感器施加作用力(沿測試軸8的推力或拉力)時，雙孔應(yīng)變區(qū)會沿測試軸8的軸線方向發(fā)生形變；如果外力超過傳感器所允許的最大載荷，傳感器將遭受不可恢復(fù)的損壞?，F(xiàn)有的測力儀普遍只采用軟件過載報警，而沒有機械式的過載保護功能。當測量到的力值超過傳感器的允許范圍時，測力儀通過指示燈或蜂鳴器發(fā)出報警信息，提示操作人員降低載荷。測力儀未開啟電源時，軟件過載報警功能就無法起作用；更重要的是，在使用過程中過載情形往往是突然發(fā)生的，操作人員根本沒有時間采取相應(yīng)的措施，使得測力儀在使用過程中極易過載損壞。因此，采用機械式的過載保護裝置才能從根本上解決傳感器的過載保護問題。已申請中國專利、專利號為200610109942. 9的“推拉力計過載保護裝置”提供了一種機械式的傳感器過載保護裝置，該保護裝置和被保護的推拉力計安裝在同一塊底板上，在推力和拉力兩個方向上能對推拉力計的傳感器起到保護作用；但是該保護裝置是一種獨立于推拉力計的“外置式”裝置，外形尺寸大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便于應(yīng)用推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服技術(shù)中的不足，提供一種S形拉壓式測力傳感器的機械式過載保護裝置，其設(shè)置于測力儀的內(nèi)部，從而可有效防止測力儀的S形拉壓式測力傳感器因過載而發(fā)生損壞。為實現(xiàn)上述目的，所述S形拉壓式測力傳感器的機械式過載保護裝置，安裝于安裝底座上的所述傳感器包括基體、電阻應(yīng)變片和測試軸，呈S形的所述基體包括彼此平行排列的第一區(qū)域、裝有電阻應(yīng)變片的第二區(qū)域和裝有測試軸的第三區(qū)域，所述第二區(qū)域位于第一、第三區(qū)域之間；其特點是，所述機械式過載保護裝置包括均凸設(shè)于所述安裝底座上的第一凸塊和第二凸塊，其中，所述第一凸塊位于第二區(qū)域和第三區(qū)域之間，所述第二凸塊位于第三區(qū)域外側(cè)，所述第二凸塊上開設(shè)有使測試軸架于其上的U形槽；并且，所述機械式過載保護裝置還包括在所述測試軸的外壁并沿其周向設(shè)置的凸緣，所述凸緣位于第三區(qū)域與所述第二凸塊之間；當作用在測試軸上的推力逐漸加大時，測試軸位于第二、第三區(qū)域之間的第一端面逐漸靠近并最終抵于所述第一凸塊的面向第三區(qū)域側(cè)的第二端面上；當作用在測試軸上的拉力逐漸加大時，所述凸緣的面向第二凸塊側(cè)的第三端面逐漸靠近并最終抵于所述第二凸塊的面向第三區(qū)域側(cè)的第四端面上；所述第一第二、第三和第四端面均垂直于測試軸的軸線方向。優(yōu)選的是，所述第三區(qū)域上開設(shè)有使所述測試軸安裝于其上的螺紋孔，相對應(yīng)地所述測試軸的外壁上設(shè)置有與所述螺紋孔相匹配的外螺紋，所述測試軸上還設(shè)置有使其固定于第三區(qū)域上的鎖緊螺帽，調(diào)整測試軸的長度和測試軸旋入第三區(qū)域的螺紋孔的深度，再鎖緊所述鎖緊螺帽，可調(diào)整測試軸的第一端面與第一凸塊的第二端面之間的距離，以及可調(diào)整測試軸凸緣的第三端面與第二凸塊的第四端面之間的距離。 本發(fā)明的有益效果在于，所述本發(fā)明提供了一種S形拉壓式測力傳感器的機械式過載保護裝置，無論測力儀是否開機，其都可以保護S形拉壓式測力傳感器免遭過載而損壞；另外，該機械式過載保護裝置的結(jié)構(gòu)簡單，整體設(shè)置于測力儀傳感器安裝座上，屬于內(nèi)置式過載保護結(jié)構(gòu)，極大方便了用戶的使用，便于應(yīng)用推廣。


圖I示出了傳統(tǒng)S拉壓式測力傳感器的局部結(jié)構(gòu)示意圖。圖2示出了本發(fā)明所述的機械式過載保護裝置和S形拉壓式測力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3中的圖3a示出了圖2中所示的傳感器安裝底座的俯視圖。圖3中的圖3b示出了圖3a中所示的傳感器安裝底座的側(cè)視圖。圖4示出了圖2中所示的測試軸的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5示出了 S形拉壓式測力傳感器的機械式過載保護裝置在空載、推力過載和拉力過載三種情況下的狀態(tài)示意圖，其中，圖5a示出了機械式過載保護裝置在S形拉壓式測力傳感器空載情況下的狀態(tài)示意圖；圖5b示出了機械式過載保護裝置在S形拉壓式測力傳感器推力過載情況下的保護狀態(tài)示意圖；圖5c示出了機械式過載保護裝置在S形拉壓式測力傳感器拉力過載情況下的保護狀態(tài)示意圖。圖6示出了在本發(fā)明的一實施例中機械式過載保護裝置和S形拉壓式測力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。如圖2至圖4，以及圖6所示，所述傳感器包括基體3、電阻應(yīng)變片2和測試軸8，呈S形的所述基體3包括彼此平行排列的第一區(qū)域31、第二區(qū)域32和第三區(qū)域33，其中，所述第一區(qū)域31上加工有將傳感器安裝至安裝底座6上的安裝孔I ;位于中間的第二區(qū)域32為應(yīng)變區(qū)，在該第二區(qū)域32的正面加工有相連通的雙孔5，貼于所述第二區(qū)域32兩個側(cè)面的四片電阻應(yīng)變片2相對于該雙孔5兩兩對稱設(shè)置。所述測試軸8安裝于第三區(qū)域33上，具體地，所述第三區(qū)域33上開設(shè)有使所述測試軸8安裝于其上的螺紋孔4，相對應(yīng)地所述測試軸8的外壁上設(shè)置有與所述螺紋孔相匹配的外螺紋，所述測試軸8上還設(shè)置有使其固定于第三區(qū)域33上的鎖緊螺帽81。特別地，所述S形拉壓式測力傳感器的機械式過載保護裝置包括均凸設(shè)于所述安裝底座6上的第一凸塊7和第二凸塊61,所述第一凸塊7和第二凸塊61的材質(zhì),應(yīng)保證在傳感器發(fā)生過載的情況下，能夠承受所施加過載載荷；對于小量程傳感器，使用工程塑料即可，對于大量程傳感器，則應(yīng)使用鋁合金等強度更高的材料。并且，所述第一凸塊7與第二凸塊61與安裝底座6的連接可以通過螺釘安裝，也可以是與安裝底座6是一體成型。其中，所述第一凸塊7位于第二區(qū)域32和第三區(qū)域33之間，所述第二凸塊61位于第三區(qū)域33的右側(cè)，所述第二凸塊61上開設(shè)有使測試軸8架于其上的U形槽611。同時，所述機械式過載保護裝置還包括在所述測試軸8的外壁并沿其周向設(shè)置的凸緣82，當測試軸8安裝于基體3上后，測試軸8的左端面貫穿第三區(qū)域33的螺紋孔4，并伸至第二區(qū)域32和第三區(qū)域33之間，所述凸緣82位于第三區(qū)域33與第二凸塊61之間。從而，當作用在測試軸8上的推力逐漸加大時，測試軸8位于第二區(qū)域32、第三區(qū)域33之間的第一端面83 (即測試軸8的左端面)逐漸靠近并最終抵于所述第一凸塊7的面向第三區(qū)域33側(cè)的第二端面71 (即第一凸塊7的右端面)上；當作用在測試軸8上的拉力逐漸加大時，所述凸緣82的面向第二凸塊61側(cè)的第三端面821 (即凸緣82的右端面)逐漸靠近并最終抵于所述第二凸塊61的面向第三區(qū)域33側(cè)的第四端面612 (即第二凸塊61的左端面)上；所述第一端面83、第二端面71、第三端面821和第四端面612均垂直于測試軸8的軸線方向，以保證作用在測試軸8上的力垂直作用于第一凸塊7或第二凸塊61上。進一步的，所述測試軸8的第一端面83與第一凸塊7的第二端面71之間的距離、以及所述測試軸8的凸緣82的第三端面821與第二凸塊61的第四端面612之間的距離是可以改變的。具體地，調(diào)整測試軸8的長度和測試軸8旋入第三區(qū)域33的螺紋孔的深度，再鎖緊所述鎖緊螺帽81，可調(diào)整測試軸8的第一端面83與第一凸塊7的第二端面71之間的距離，以及可調(diào)整測試軸8的凸緣82的第三端面821與第二凸塊61的第四端面612之間的距離。圖5示出了 S形拉壓式測力傳感器的機械式過載保護裝置在空載、推力過載和拉力過載三種情況下的狀態(tài)示意圖。圖5a示出了拉壓式測力傳感器在S形拉壓式測力傳感器空載(未對測試軸8施加作用力)情況下的狀態(tài)示意圖。當傳感器受到推力作用時，傳感器沿中心線壓縮變形，使得傳感器的測試軸8順著其軸線、沿推力方向發(fā)生位移，測試軸8的第一端面83和第一凸塊7的第二端面71的距離變小。如果推力持續(xù)增大，如圖5b所示，測試軸8的第一端面83就會和第一凸塊7的第二端面71發(fā)生接觸；發(fā)生接觸之后如果推力繼續(xù)增大，推力中的過載載荷就直接作用到第一凸塊7的第二端面71上，通過第一凸塊7再傳遞到傳感器安裝底座6上，傳感器由于第一凸塊7的第二端面71的限制不會進一步發(fā)生壓縮變形，從而實現(xiàn)推力方向的過載保護。
當傳感器受到拉力作用時，傳感器沿中心線拉伸變形，使得傳感器的測試軸8順著其軸線、沿拉力方向發(fā)生位移，測試軸8凸緣82的第三端面821和第二凸塊61的第四端面612的距離變小。如果拉力持續(xù)增大，如圖5c所示，測試軸8凸緣82的第三端面821就會和第二凸塊61的第四端面612發(fā)生接觸；發(fā)生接觸之后如果拉力繼續(xù)增大，拉力的過載載荷就直接作用到第二凸塊61的第四端面612上，再傳遞到傳感器安裝底座6上，傳感器由于第二凸塊61的第四端面612的限制不會進一步發(fā)生拉伸變形，從而實現(xiàn)拉力方向的過載保護。值得說明的是，傳感器在推拉力計下蓋9上的安裝位置是固定的。在進行裝配時，測試軸8的第一端面83與第一凸塊7的第二端面71之間的間隙，以及測試軸8凸緣82的第三端面821與第二凸塊61的第四端面612之間的間隙，均需要進行調(diào)整，以使得當允許的最大載荷(推力或拉力)作用到傳感器的測試軸8上時，間隙正好為零(即正好發(fā)生接觸)。 在擰緊測試軸8的鎖緊螺帽81前，通過調(diào)整測試軸8的長度和測試軸8旋入傳感器上安裝螺孔4的深度，可以調(diào)整測試軸8凸緣82的第三端面821與第二凸塊61的第四端面612之間的間隙；擰緊測試軸8的鎖緊螺帽81之后，通過銼刀打磨測試軸8的第一端面83，可以調(diào)整第一凸塊7的第二端面71與測試軸8的第一端面83之間的間隙。在進行間隙調(diào)整時，需要根據(jù)傳感器所允許的變形量，用不同規(guī)格的厚度塞尺檢查間隙是否合適。完成間隙調(diào)整后，通過螺釘將傳感器安裝到推拉力計下蓋9的安裝座上。當采用所述推拉力計測量推力或拉力時，由于機械式過載保護裝置的作用，傳感器上的測試軸8的位移量將被限制在預(yù)先調(diào)整的間隙量范圍內(nèi)，從而對S形拉壓式測力傳感器起到了過載保護。綜上所述僅為本發(fā)明較佳的實施例，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍。即凡依本發(fā)明申請專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化及修飾，皆應(yīng)屬于本發(fā)明的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求
1.一種S形拉壓式測力傳感器的機械式過載保護裝置，安裝于安裝底座上的所述傳感器包括基體、電阻應(yīng)變片和測試軸，呈S形的所述基體包括彼此平行排列的第一區(qū)域、裝有電阻應(yīng)變片的第二區(qū)域和裝有測試軸的第三區(qū)域，所述第二區(qū)域位于第一、第三區(qū)域之間；其特征在于 所述機械式過載保護裝置包括均凸設(shè)于所述安裝底座上的第一凸塊和第二凸塊，其中，所述第一凸塊位于第二區(qū)域和第三區(qū)域之間，所述第二凸塊位于第三區(qū)域外側(cè)，所述第二凸塊上開設(shè)有使測試軸架于其上的U形槽；并且， 所述機械式過載保護裝置還包括在所述測試軸的外壁并沿其周向設(shè)置的凸緣，所述凸緣位于第三區(qū)域與所述第二凸塊之間； 當作用在測試軸上的推力逐漸加大時，測試軸位于第二、第三區(qū)域之間的第一端面逐漸靠近并最終抵于所述第一凸塊的面向第三區(qū)域側(cè)的第二端面上；當作用在測試軸上的拉力逐漸加大時，所述凸緣的面向第二凸塊側(cè)的第三端面逐漸靠近并最終抵于所述第二凸塊的面向第三區(qū)域側(cè)的第四端面上；所述第一第二、第三和第四端面均垂直于測試軸的軸線方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的S形拉壓式測力傳感器的機械式過載保護裝置，其特征在于所述第三區(qū)域上開設(shè)有使所述測試軸安裝于其上的螺紋孔，相對應(yīng)地所述測試軸的外壁上設(shè)置有與所述螺紋孔相匹配的外螺紋，所述測試軸上還設(shè)置有使其固定于第三區(qū)域上的鎖緊螺帽，調(diào)整測試軸的長度和測試軸旋入第三區(qū)域的螺紋孔的深度，再鎖緊所述鎖緊螺帽，可調(diào)整測試軸的第一端面與第一凸塊的第二端面之間的距離，以及可調(diào)整測試軸凸緣的第三端面與第二凸塊的第四端面之間的距離。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種S形拉壓式測力傳感器的機械式過載保護裝置，S形基體包括平行排列的第一、第二和第三區(qū)域。在傳感器安裝底座上凸設(shè)有位于第二、三區(qū)域間的第一凸塊和位于第三區(qū)域外側(cè)的第二凸塊；在測試軸的外壁沿其周向設(shè)有的凸緣位于第三區(qū)域與第二凸塊間。當推力逐漸加大時，測試軸位于第二、第三區(qū)域間的第一端面逐漸靠近并最終抵于第一凸塊的面向第三區(qū)域側(cè)的第二端面上；當拉力逐漸加大時，凸緣面向第二凸塊側(cè)的第三端面逐漸靠近并最終抵于第二凸塊的面向第三區(qū)域側(cè)的第四端面上。從而無論測力儀是否開機，該機械式過載保護裝置都可保護傳感器免遭過載而損壞；該保護裝置結(jié)構(gòu)簡單，屬于內(nèi)置式結(jié)構(gòu)，極大方便了用戶的使用，便于推廣。
文檔編號G01L1/26GK102914397SQ20121039414
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月17日
發(fā)明者陳志雄 申請人:廣州賽寶計量檢測中心服務(wù)有限公司