起重計量用位移-電感式載荷傳感器的製作方法

2023-05-15 22:05:41

專利名稱：起重計量用位移-電感式載荷傳感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種傳感器，尤其是一種能實時測量起重量的重量傳感器， 具體地說是一種起重計量用位移-電感式載荷傳感器。
背景技術：
眾所周知，在起重設備起吊重物時，常常依靠開關型起重量限制器進行 安全保護，當起吊重重量超過起重設備的額定起重量時，起重量限制器切斷 電路停止起吊，而起吊過程中不知起重量的準確數值。有時使用造價昂貴的 電子秤稱量起吊重量，如每臺配置，則開支昂貴,且電子秤不能適應各種建設 工地髒、溼、亂、差的環境，易損壞；亦有使用電子式拉力傳感器的，但其 需要在傳感器旁設置一套電子信號放大、轉換設備，既需要向電子傳感器提 供工作電源，又要將電子傳感器的輸出信號進行放大，確保遠程傳輸後信號 不致衰減至過弱，導致測量系統結構複雜，且電子設備也不能承受建設工地 的惡劣環境，工作可靠性過低。

發明內容
本發明的目的是針對建築工地起吊過程中重量控制和顯示難的問題，設 計一種機電集成度高、結構簡單、體積小、價格適中、可在建築工地惡劣環 境下工作的起重計量用位移-電感式載荷傳感器。
本發明的技術方案是
一種起重計量用位移-電感式載荷傳感器，包括殼體8、電路板2、拉支座
11和隔離板6等，隔離板6固定安裝在殼體8中並將殼體8的內腔分隔成上 下兩部分，電路板2安裝在殼體8的上腔中，而殼體8的下腔中安裝有壓軸9、 大彈簧7和傳感軸24，其特徵是所述的傳感軸24包括套管19、伸縮頂杆20、 磁芯15、導向杆14、小彈簧13、線圈架23、上次級線圈16、初級線圈17、 下次級線圈18，上端蓋12與隔離板6相連，導向杆14、磁芯15、伸縮頂杆
420安裝在線圈架23內，彈簧13安裝在導向杆14的上端，伸縮頂杆20的下 端伸出導向端蓋22，伸縮頂杆20與安裝在壓軸9下端面上的調節螺釘10相 te，磁芯15嵌裝在導向杆14、伸縮頂杆20上，線圈架23套裝在導向杆14、 磁芯15、伸縮頂杆20外並定位在套管19中，上次級線圈16、初級線圈17、 下次級線圈18纏繞在線圈架23內對應的線槽中；壓軸9套裝在套管22外， 大彈簧7套裝在壓軸9外，大彈簧7的下端支頂在殼體8的內腔端壁上，上 端頂撐在壓軸9臺階面的下端面上，壓軸9的下端伸出殼體8以螺紋與拉支 座11相連。
所述的殼體8的上端通過螺紋連接上蓋1，上蓋1上連接有起重吊耳。
所述的套管19的上端通過螺紋端蓋12與隔離板6以螺紋連接，螺紋端 蓋12通過螺釘21與套管19相連。
所述的套管19的下端上安裝有導向端蓋22，兩者之間通過螺釘21相連， 伸縮頂杆20的下端伸出導向端蓋22與調節螺釘10相抵。
所述的線圈架23上設有三個線槽，所述的初級線圈17的纏繞在中間線 槽內，上次級線圈16和下次級線圈18的導線旋向相反，且上次級線圈16和 下次級線圈18的進線端相連。
所述在電路板2與隔離板6之間安裝有絕緣墊圈5。
所述的大彈簧7為碟形彈簧，小彈簧13為螺旋彈簧。
本發明的有益效果
本發明可將起重時吊鉤承受的實時拉力轉化為磁芯的線形位移，線圈組 將位移量線形轉換為一定強度的電感信號輸出，供單板機等專用儀器顯示、 分析、發出指令。當吊重重量正常時，儀器可顯示起吊重量，當吊重超過起 重設備的額定起重量時，儀器可向起重設備發出指令切斷電路停止起吊，起 安全保護作用，因此具有安裝可靠，線性好、計量準確的優點。
本發明將電子信號放大轉換線路板設置在傳感器內部，實現了機電集成 一體化，具有較強的屏蔽措施，抗幹擾能力強，並可適應建設工地髒、溼、 亂、差的環境
本發明結構簡單、成本低廉、工作可靠性高。同時具有測量精度高、結構緊湊、耗電低、轉換線路板內藏、抗撞擊的優點。


圖1是本發明的傳感器的結構示意圖。
圖2是本發明的傳感軸的結構示意圖。
圖3是本發明工作於空載狀態時的結構示意圖。
圖4是本發明工作於滿載狀態時的結構示意圖。
圖中1、上蓋，2、電路板，3、螺栓，4、壓圈，5、墊圈，6、隔離板， 7、大彈簧，8、殼體，9、壓軸，10、調節螺釘，11、拉支座，12、螺紋端蓋， 13、小彈簧，14、導向杆，15、磁芯，16、上次級線圈，17、初級線圈，18、 下次級線圈，19、套管，20、伸縮頂杆，21、螺釘，22、導向端蓋，23、線 圈架，24、傳感軸，出線襯環25。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。
如圖1、 2所示。
一種起重計量用位移-電感式載荷傳感器，殼體8、電路板2、拉支座11 和隔離板6，隔離板6通過螺栓3固定安裝在殼體8中並將殼體8的內腔分隔 成上下兩部分，電路板2安裝在殼體8的上腔中、隔離板6的上部，兩者之 間安裝有絕緣用的墊圈5，而殼體8的下腔中安裝有壓軸9、大彈簧7 (由兩 個碟形彈簧相對安裝而成)和傳感軸24，所述的傳感軸24包括套管19、導 向杆14、磁芯15、小彈簧13、線圈架23、上次級線圈16、初級線圈17、下 次級線圈18，如圖2所示，套管19的上端安裝有螺紋端蓋12，螺紋端蓋12 通過固定螺釘21與套管19的上端相連，螺紋端蓋12旋裝在隔離板6上，導 向杆14安裝在套管19中，小彈簧13 (可採用螺紋彈簧)安裝在導向杆14的 上端，其上端與螺紋端蓋12的內底面相抵，其下端與導向杆14上的臺階面 或類似的凸臺、擋板相連，導向杆14的下端連接有一端伸出套管19的伸縮 頂杆20，伸縮頂杆20與安裝在壓軸9下端面上的調節螺釘10相抵，套管19 的下端安裝一個導向端蓋22，伸縮頂杆20從導向端蓋22上的導向孔中伸出 套管19，而導向端蓋22可通過固定螺釘21與套管19相連。磁芯15嵌裝在導向杆14上，線圈架23套裝在導向杆14上嵌裝有磁芯15的位置並定位在 套管19中不能移動，初級線圈17和上次級線圈16、下次級線圈18安裝在線 圈架23上對應的線槽中；其中上次級線圈16、下次級線圈18對稱設置在初 級線圈17的兩邊，兩個線圈巻繞方向相反，且上次級線圈16和下次級線圈 18的進線端相連。壓軸9套裝在套管19上，大彈簧7套裝在壓軸9上，大彈 簧7的下端支頂在殼體8的內腔端壁上，上端頂撐在壓軸9臺階面的下端面， 壓軸9的下端伸出殼體8並與拉支座11相連。如圖1所示。具體實施時，殼 體8的上端可為帶底結構，也可焊接或通過螺紋連接有一個上蓋1，在上蓋1 上設置有起重吊耳。 詳述如下
圖1是本發明實施例的位移-電感式載荷傳感器的縱向剖面圖。圖1所示 的位移-電感式載荷傳感器的外形可在工廠中按指定形狀製造，它主要包括上 蓋l、電路板2、隔離板6、壓軸9、大彈簧7、殼體8、調節螺釘IO、拉支座 11、螺紋端蓋12、套管19、伸縮頂杆20等。先按設計匝數、旋向將初級線 圈17巻繞在線圈架23的中間線槽內，初繞端、末繞端構成電源輸入端，再 按設計匝數互為反向地將上次級線圈16、下次級線圈18分別巻繞在線圈架 23兩側的線槽內，且兩個次級線圈的兩個初繞端相互連接、兩個末繞端構成 感應電壓輸出端，線圈架23安裝在套管19內；小彈簧13的上端支頂在螺紋 端蓋12內，下端支頂在導向杆14的上端。導向杆14的中端段嵌裝有磁芯15。 螺釘21將螺紋端蓋12、導向端蓋22分別固定在套管19兩端。為避免潤滑油 對電子線路產生影響，採用隔離板6分隔以大彈簧7為核心的下腔及以電路 板2為核心的上腔。下腔內按承載設計值正、反向成組安裝大彈簧7，壓軸9 穿過大彈簧7的中孔、殼體8的中孔後，上端的臺階壓在大彈簧7凸緣的中 央，下端的螺紋旋合安裝在拉支座11上。螺紋端蓋12的螺紋旋合安裝在隔 離板6上，套管19插在壓軸9的空腔內，伸縮頂杆20下端穿出導向端蓋22 後頂住調節螺釘10。隔離板6用固定螺釘21固定在殼體8上。上腔內用螺栓 3將電路板2、壓圈4安裝在隔離板6上，墊圈5用以架空電路板2，保證其 背面的焊點不致接觸隔離板6而短路。初級線圈17的電源輸入端、次級線圈的感應電壓輸出端穿過螺紋端蓋12後與電路板2上相應的插座聯接；從電路 板2引出的電源、通訊組合線穿出殼體9側面的出線襯環25,作為本傳感器 與中央檢測控制儀器的能源、信息通道。上蓋1通過內螺紋與殼體9上端的 外螺紋旋合連接為一體，即完成本發明的組裝。 本發明的工作過程為-
向初級線圈17輸送指定波形的交變電流I。，使其產生交變磁場，磁力線 穿過磁芯15及三個線圈外形構成閉合磁路，如圖3。在上蓋l、拉支座ll上 施加拉載荷P時，拉支座11通過壓軸9下壓大彈簧7，使大彈簧7產生相應 的變形量Az，拉支座11、壓軸9、調節螺釘10同時也產生位移Az，如圖4 所示。因螺紋端蓋12將套管19、線圈架23、導向端蓋22固定在隔離板6上， 小彈簧13的推力使伸縮頂杆20始終頂緊調節螺釘10。轉動調節螺釘10可調 節磁芯15相對於初級線圈17的初始位置。當拉支座11、壓軸9、調節螺釘 10承受拉載荷P並產生向下的線性位移Az時，導向杆14、磁芯15與伸縮頂 杆20隨調節螺釘10相對線圈架23向下位移Az，上次級線圈16、下次級線 圈18切割閉合磁路的磁力線而分別產生各自的感應電壓Va、 V22，因兩個次級 線圈的巻繞方向相反且初繞端連接，使L、 Va的方向相反；鐵芯18產生位移 Az後相對兩個次級線圈的距離可能不相等，使兩個次級線圈中產生的感應電 壓L、 V22大小不等、方向相反，相加後的感應電壓數值V2隨位移數值A,成正
比變化，並生成在次級線圈的輸出端上。適當設計大彈簧、線圈、磁芯的幾 何與物理參數，可使拉載荷P、位移Az、感應電壓V2的數值之間呈線性關係。 因螺紋端蓋12、導向杆14、套管19、線圈架23、固定螺釘21、導向端蓋22、 伸縮頂杆20均採用非導磁材料製造，使上述位移-感應電壓的轉化過程在由 一個非導磁材料構成的磁屏蔽環境內進行，該環境可防止外來磁場的影響， 確保傳感器的位移-感應電壓轉化精度及測量精度。
本發明未涉及部分如電氣控制部分(包括電路板)均與現有技術相同或 可採用現有技術加以實現。
權利要求
1、一種起重計量用位移-電感式載荷傳感器，包括殼體(8)、電路板(2)、拉支座(11)和隔離板(6)等，隔離板(6)固定安裝在殼體(8)中並將殼體(8)的內腔分隔成上下兩部分，電路板(2)安裝在殼體(8)的上腔中，而殼體(8)的下腔中安裝有壓軸(9)、大彈簧(7)和傳感軸(24)，其特徵是所述的傳感軸(24)包括套管(19)、伸縮頂杆(20)、磁芯(15)、導向杆(14)、小彈簧(13)、線圈架(23)、上次級線圈(16)、初級線圈(17)、下次級線圈(18)，上端蓋(12)與隔離板(6)相連，導向杆(14)、磁芯(15)、伸縮頂杆(20)安裝在線圈架(23)內，彈簧(13)安裝在導向杆(14)的上端，伸縮頂杆(20)的下端伸出導向端蓋(22)，伸縮頂杆(20)與安裝在壓軸(9)下端面上的調節螺釘(10)相抵，磁芯(15)嵌裝在導向杆(14)、伸縮頂杆(20)上，線圈架(23)套裝在導向杆(14)、磁芯(15)、伸縮頂杆(20)外並定位在套管(19)中，上次級線圈(16)、初級線圈(17)、下次級線圈(18)纏繞在線圈架(23)內對應的線槽中；壓軸(9)套裝在套管(22)外，大彈簧(7)套裝在壓軸(9)外，大彈簧(7)的下端支頂在殼體(8)的內腔端壁上，上端頂撐在壓軸(9)臺階面的下端面上，壓軸(9)的下端伸出殼體(8)以螺紋與拉支座(11)相連。
2、 根據權利要求1所述的起重計量用位移-電感式載荷傳感器，其特徵是所述 的殼體(8)的上端通過螺紋連接上蓋(1)，上蓋(1)上連接有起重吊耳。
3、 根據權利要求1所述的起重計量用位移-電感式載荷傳感器，其特徵是所述 的套管(19)的上端通過螺紋端蓋(12)與隔離板(6)以螺紋連接，螺紋端 蓋(12)通過螺釘(21)與套管(19)相連。
4、 根據權利要求1所述的起重計量用位移-電感式載荷傳感器，其特徵是所述 的套管(19)的下端上安裝有導向端蓋(22)，兩者之間通過固定螺釘(21) 相連，伸縮頂杆(20)的下端伸出導向端蓋(22)與調節螺釘(10)相抵。
5、 根據權利要求1所述的起重計量用位移-電感式載荷傳感器，其特徵是所述 的線圈架(23)上設有三個線槽，所述的初級線圈(17)的巻繞在中間線槽內，上次級線圈(16)和下次級線圈(18)的導線旋向相反，且上次級線圈 (16)和下次級線圈(18)的進線端相連。
6、 根據權利要求1所述的起重計量用位移-電感式載荷傳感器，其特徵是所述 在電路板(2)與隔離板(6)之間安裝有絕緣墊圈(5)。
7、 根據權利要求1所述的起重計量用位移-電感式載荷傳感器，其特徵是所述 的大彈簧(7)為碟形彈簧，小彈簧(13)為螺旋彈簧。
全文摘要
一種起重計量用位移-電感式載荷傳感器，含殼體(8)、電路板(2)等，隔離板(6)固定安裝在殼體(8)中並將殼體(8)的內腔分隔成上下兩部分，電路板(2)安裝在殼體(8)的上腔中，而殼體(8)的下腔中安裝有壓軸(9)、大彈簧(7)和傳感軸(24)，其特徵是所述的傳感軸(24)包括套管(19)、導向杆(14)、磁芯(15)、小彈簧(13)、線圈架(23)、初級線圈(17)、上次級線圈(16)、下次級線圈(18)，套管(19)的上端與隔離板(6)相連，壓軸(9)套裝在套管(19)上，大彈簧(7)套裝在壓軸(9)上，大彈簧(7)的一端與殼體(8)的內腔端壁相抵，另一端與壓軸(9)上端的臺階面相抵，壓軸(9)的下端伸出殼體(8)外並與拉支座(11)相連。本發明具有測量精度高、結構緊湊、耗電低、轉換線路板內藏、抗撞擊的優點。
文檔編號G01G19/00GK101476928SQ200910024518
公開日2009年7月8日 申請日期2009年2月19日 優先權日2009年2月19日
發明者劉永剛, 明 李 申請人:江蘇省建築科學研究院有限公司;江蘇康斯維信建築節能技術有限公司