便於安裝的穿孔梁力傳感器的製作方法
2023-05-18 12:22:56 2
專利名稱：便於安裝的穿孔梁力傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種力傳感器，尤其是一種將石英諧振部件直接設置在穿孔梁上的力傳感器。
現有的傳感力的傳感器各式各樣，其中一種傳感器的本體為S性彈性體，其傳感基本機理如
圖1所示。它利用S性彈性體T的側邊感受力，將力F傳遞到彈性體T中部的圓形孔洞K，圓形孔洞K內壁貼有應變片B。當彈性體T受力時，圓形孔洞K一個45°方向受力向內縮小應變，圓形孔洞K另一相互垂直的45°方向受力向外延伸應變，因此應變片B發生應變。應變片B形變必然引起其上的電阻導電材質的電壓變化，通過計量電壓的變化得以測出壓力大小。但由於這種傳感器的輸出為模擬電壓，加上功耗大，為此電子秤需配置電源濾波器、交直流轉換、A/D轉換等電路，使產品成本高，攜帶不方便。而石英諧振式稱重傳感器能夠輸出頻率信號，大大簡化後續電路，低功耗的傳感器可以使用直流電池供電。但現有的石英諧振器型傳感器結構件較多，用於電子計價秤時，都需附加加載機構，這樣一方面增加了材料成本，另一方面引進了機械的誤差，而且安裝使用也極不方便，生產製造複雜。
本實用新型的目的在於提供一種便於安裝的穿孔梁力傳感器，其將石英諧振部件直接設置在穿孔梁彈性體上，組成力傳感裝置，它輸出頻率信號，可使後續處理電路簡單，生產加工方便，安裝操作簡化，並且能夠產生預緊力。
本實用新型的目的是這樣實現的一種便於安裝的穿孔梁力傳感器，它包括開設孔洞的彈性體，孔洞內設有傳感裝置，所述的傳感裝置為石英諧振部件所述的石英諧振部件由石英晶片卡固在兩側的砧塊中組成，砧塊上下方設有擋蓋，石英晶片底部支架上的電極穿過一個擋蓋伸出。
所述的石英晶片可為圓形或方形。
所述的孔洞內設有內壁為錐面的內孔，內孔兩端與外孔形成臺階。
所述的砧塊與錐面內孔的貼合面也為錐形面，錐度與錐面內孔的內壁相同所述的擋蓋與砧塊隔離設置，擋蓋放置在臺階上，擋蓋周圍一圈與孔洞內壁由軟性密封膠密封粘和，擋蓋與孔洞內壁的臺階之間設有彈性墊圈。
所述的彈性體上可開設圓弧槽。
所述的圓弧槽可為一個以上，並且可開設在彈性體上的兩側。
所述的孔洞可為一個以上，孔洞內可設有石英諧振部件，石英諧振部件放置方向可為相互平行或相互垂直狀設置。
所述的多個孔洞之間可開設通槽。
根據上述技術方案分析可知，本實用新型結構合理，安裝方便，傳感器能夠輸出頻率信號，所以可大大簡化處理電路結構，而且其能夠方便地產生預緊力，測量靈敏度高，又具有溫度補償功能。
以下結合附圖和具體實施方案對本實用新型做進一步的詳細說明。
圖1為現有技術結構及彈性體受力形變原理示意圖；圖2為本實用新型石英諧振部件結構示意圖；圖3為本實用新型帶有石英諧振部件一個孔洞實施例結構示意圖；圖4為本實用新型分別帶有石英諧振部件的兩個臨近孔洞實施例結構示意圖5為本實用新型分別帶有石英諧振部件的兩個分開設置孔洞實施例結構示意圖；圖6為本實用新型分別帶有石英諧振部件的兩個分開設置孔洞並且孔洞之間開設通槽的實施例結構示意圖；圖7為本實用新型從中間對開設兩個孔洞的彈性體加力的受力分解示意圖；圖8為本實用新型兩個分開設置孔洞中石英諧振部件設置方向相互垂直的實施例結構示意圖；圖9為本實用新型三個分開設置孔洞中其中兩個設有石英諧振部件設置的實施例結構示意圖。
參見圖2、3，本實用新型為一種力傳感器，它包括中間開設孔洞2的彈性體1，孔洞2內的傳感裝置為石英諧振部件3。石英諧振部件3由石英晶片4卡固在兩側的砧塊5中組成，砧塊5上下方設有擋蓋6，石英晶片4底部支架7上的電極8穿過一個擋蓋伸出。石英晶片4可為圓形或方形。孔洞1內設有內壁為錐面的內孔2，內孔2兩端與外孔1形成臺階。砧塊5與錐面內孔2的貼合面也為錐形面，錐度與錐面內孔2的內壁相同。當彈性體1受力時，發生形變，孔洞一個45°方向受力向內縮小形變，石英晶片4受向內的擠壓力而改變晶體振蕩頻率，通過其上的電極7發出變化的頻率信號，再通過簡單的接收電路處理至顯示部件，而完成力傳感過程。
為便於安裝，並為補償加工尺寸帶來的誤差，降低生產成本，對石英晶片4實施預緊力並方便安裝，孔洞1內設有內壁為錐面的內孔2，砧塊5與錐面內孔2的貼合面也為錐形面，錐度與錐面內孔2的內壁相同，便於放入石英諧振部件3，放入後，砧塊自行向下，可其錐形面的錐度與內孔的內壁向貼合而進一步卡緊，從而對石英諧振部件3產生預緊力，保證石英晶片4頻率的變化能夠實時隨彈性體1受力變化，準確地將信號傳遞出來。
另外，為了進一步提高精度，保證彈性體1上的受力全部傳遞到石英晶片4上，將彈性體1、擋蓋6與石英諧振部件3設為軟性接觸，因此彈性體1、擋蓋6與石英諧振部件3不是直接的硬性連接。砧塊5可卡固貼合設在凸臺9內壁上，擋蓋6與砧塊5隔離設置，擋蓋6放置在孔洞2與圓錐體凸臺9形成的臺階上，擋蓋6周圍一圈與孔洞2內壁用軟性密封膠11密封粘和，擋蓋6與孔洞2內壁的臺階之間設有彈性墊圈10。這樣當彈性體1受力產生微應變時，由於彈性墊圈10和軟性密封膠11的作用，擋蓋6上反作用力較小，可忽略不計彈性體1上力集中作用在石英晶片4上，所以這種結構既提高了傳感精度，又解決了石英晶片4的密封問題。
為調節傳感器的靈敏度，修正四角誤差，可在彈性體1上可開設圓弧槽12。圓弧槽12可為一個以上，可開設在彈性體1的兩側。通過開設圓弧槽12對彈性體1進行靈敏度調節，可用來改變傳感器的量程和修正四角平衡誤差。
圖4、圖5分別為本實用新型的一個彈性體1上開設兩個孔洞2、2』，每個孔洞均分別設置安裝石英諧振部件3、3』，並且根據需要孔洞可臨近或遠離設置。在一個彈性體1上安裝兩個或兩個以上石英諧振部件3測量點增多，因此不僅能夠進一步提高測量分辨力，還可消除石英諧振部件3的溫度漂移的影響，從而對傳感器進行溫度補償。同樣，孔洞可為三個以上，結構與機理與兩個的相雷同，因此不再贅述。
另外，圖6為本實用新型彈性體上的兩個孔洞2、2』之間開設有通槽13的結構示意圖，可提高測量精度。其他作用與上述相同。
參見圖7，為本實用新型從中間對開設兩個孔洞的彈性體加力的受力分解示意圖，圖8為分解承受這種中間施力，本實用新型兩個分開設置孔洞2、2』中石英諧振部件3、3』設置方向相互垂直的實施例結構示意圖。從圖中不難看出，當在彈性體的孔洞2、2』中間施力時，力的分布為與水平呈45度角、且相互垂直，因此石英諧振部件3、3』的設置應與應力方向相對應，以保證正確傳感力。
圖9為本實用新型另一實施例結構示意圖，其彈性體上開設有三個分開設置孔洞中，其中兩個孔洞2、2』內設有石英諧振部件3、3』，中間孔洞2」沒有設置石英諧振部件3，這樣可提高計量精度。
權利要求1.一種便於安裝的穿孔梁力傳感器，它包括開設孔洞的彈性體，孔洞內設有傳感裝置，其特徵在於所述的傳感裝置為石英諧振部件。
2.根據權利要求1所述的便於安裝的穿孔梁力傳感器，其特徵在於所述的石英諧振部件由石英晶片卡固在兩側的砧塊中組成，砧塊上下方設有擋蓋，石英晶片底部支架上的電極穿過一個擋蓋伸出。
3.根據權利要求2所述的便於安裝的穿孔梁力傳感器，其特徵在於所述的石英晶片可為圓形或方形。
4.根據權利要求2所述的便於安裝的穿孔梁力傳感器，其特徵在於所述的孔洞內設有內壁為錐面的內孔，內孔兩端與外孔形成臺階。
5.根據權利要求1或4所述的便於安裝的穿孔梁力傳感器，其特徵在於所述的砧塊與錐面內孔的貼合面也為錐形面，錐度與錐面內孔的內壁相同
6.根據權利要求2或4所述的便於安裝的穿孔梁力傳感器，其特徵在於所述的擋蓋與砧塊隔離設置，擋蓋放置在臺階上，擋蓋周圍一圈與孔洞內壁由軟性密封膠密封粘和，擋蓋與孔洞內壁的臺階之間設有彈性墊圈。
7.根據權利要求1所述的便於安裝的穿孔梁力傳感器，其特徵在於所述的彈性體上可開設圓弧槽。
8.根據權利要求8所述的便於安裝的穿孔梁力傳感器，其特徵在於所述的圓弧槽可為一個以上，並且可開設在彈性體上的兩側。
9.根據權利要求1所述的便於安裝的穿孔梁力傳感器，其特徵在於所述的孔洞可為一個以上，孔洞內可設有石英諧振部件，石英諧振部件放置方向可為相互平行或相互垂直狀設置。
10.根據權利要求9所述的便於安裝的穿孔梁力傳感器，其特徵在於所述的多個孔洞之間可開設通槽。
專利摘要一種便於安裝的穿孔梁力傳感器,它包括開設孔洞的彈性體,孔洞內設有傳感裝置,所述的傳感裝置為石英諧振部件。石英諧振部件由石英晶片卡固在兩側的砧塊中組成,砧塊上下方設有擋蓋,石英晶片底部支架上的電極穿過一個擋蓋伸出,砧塊與錐面內孔的貼合面也為錐形面,錐度與錐面內孔的內壁相同。本實用新型將石英諧振部件直接設置在穿孔梁彈性體上,組成力傳感裝置,它輸出頻率信號,可使後續處理電路簡單,生產加工方便,安裝操作簡化,成本降低。
文檔編號G01L1/10GK2401884SQ9925500
公開日2000年10月18日 申請日期1999年11月23日 優先權日1999年11月23日
發明者陳玉鵬 申請人:陳玉鵬