專利名稱：整體構(gòu)成的薄型重量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用在重量計(jì)上的重量傳感器，特別是涉及整體構(gòu)成的薄型重量傳感器。
背景技術(shù)：
薄型重量計(jì)因其重量傳感器的厚度受到限制，在使用一個(gè)重量傳感器時(shí)，會(huì)由于負(fù)荷位置的不同而產(chǎn)生測(cè)量值的偏差，即所謂偏置誤差。因此，對(duì)于扁平型重量計(jì)一般采用將載臺(tái)放置于四個(gè)負(fù)荷傳感器上，合計(jì)各傳感器輸出的方法。這種方法要使用多個(gè)傳感器，并要克服各傳感器的輸出不均衡，故成本高。
以體重計(jì)為代表的稱量上限為100kg—200kg的簡(jiǎn)易型重量計(jì)，采用在四個(gè)角部設(shè)置重力點(diǎn)和支點(diǎn)，將重量分散承受，利用杠桿(負(fù)荷傳遞梁)將負(fù)荷集中于一點(diǎn)，使力作用于一個(gè)傳感器上的方式。
這種簡(jiǎn)易薄型重量計(jì)的重力點(diǎn)和支點(diǎn)通常采用刀口支點(diǎn)結(jié)構(gòu)。但是，采用這種刀口支點(diǎn)的重量計(jì)，在結(jié)構(gòu)上總存在不穩(wěn)定性，而且構(gòu)成的零件多，裝配時(shí)費(fèi)工費(fèi)力。因此，以克服先有裝置結(jié)構(gòu)上存在的這種不穩(wěn)定性、減少構(gòu)成的零件數(shù)量及降低組裝工時(shí)為目的，提出了各種有關(guān)使用整體型重量傳感器的薄型重量計(jì)的設(shè)計(jì)方案，其中，支點(diǎn)和重力點(diǎn)的結(jié)構(gòu)采用在成為杠桿的部件的一部分上設(shè)置撓曲的鉸鏈結(jié)會(huì)部，即所謂彈簧彈性支點(diǎn)。
采用這種彈簧彈性支點(diǎn)的先有的整體型重量傳感器，有例如實(shí)公昭61—36891公報(bào)、特開昭64—43729號(hào)公報(bào)、實(shí)公昭62—3697號(hào)公報(bào)及特開昭63—205524號(hào)公報(bào)中所公開的裝置。
由實(shí)公昭61—36891號(hào)公報(bào)所公開的先有的重量計(jì)重量傳感器，其鉸鏈結(jié)合部是利用板簧的撓曲。特別在小稱量的重量計(jì)中，板簧的撓曲應(yīng)力變成負(fù)荷，妨礙負(fù)荷的正確傳遞，給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)不良的影響。
由特開昭64—43729號(hào)公報(bào)中公開的重量計(jì)重量傳感器所代表的傳感器，是利用沖壓機(jī)加工成薄壁狀的彈性部構(gòu)成鉸鏈結(jié)合部，不能對(duì)付因撓曲而產(chǎn)生長(zhǎng)度(水平距離)的變化，撓曲部分的負(fù)荷增大。由實(shí)公昭61—36891號(hào)公報(bào)中公開的傳感器所代表的在上下方設(shè)置平行的槽且裝設(shè)縱型板簧的結(jié)構(gòu)，為了增加板簧的長(zhǎng)度，其母材必須較厚，該厚度成為制作薄型量計(jì)的必備條件，而且成形縱型板簧又需要進(jìn)行特別的加工。實(shí)公昭62—3697號(hào)公報(bào)中公開的傳感器，也存在著同樣的問題。
發(fā)明的概述本發(fā)明的目的在于提供一種薄型重量傳感器，可以克服構(gòu)成先有杠桿式重量計(jì)的支點(diǎn)部的鉸鏈結(jié)合部所存在的缺點(diǎn)，可制成更薄型、精確度更高、價(jià)格更低的重量計(jì)。
本發(fā)明是用于具有基臺(tái)和載臺(tái)的重量計(jì)的薄型重量傳感器，其特征在于具有裝設(shè)于上述基臺(tái)上的外框；與上述載臺(tái)連接的載臺(tái)安裝部件；受感部；以及位于上述外框和上述載臺(tái)安裝部件之間，將施加于上述載臺(tái)上的負(fù)荷通過上述載臺(tái)安裝部件在多個(gè)重力點(diǎn)分散承受，將該負(fù)荷在多個(gè)支點(diǎn)分散支承，并且將該負(fù)荷集中使其作用于受感部，使受感部產(chǎn)生相應(yīng)于該負(fù)荷的應(yīng)變或變形的多個(gè)負(fù)荷傳遞梁；該負(fù)荷傳遞梁分別通過扭轉(zhuǎn)彈簧支點(diǎn)部連接于上述的外框及載臺(tái)安裝部件。
根據(jù)本發(fā)明，除去一片平板的不需要部分，或通過成形加工形成外框、載臺(tái)安裝部件、受感部、負(fù)荷傳遞梁及扭轉(zhuǎn)彈簧支點(diǎn)部的全部構(gòu)件，扭轉(zhuǎn)彈簧支點(diǎn)部是由左右相反方向的平行槽孔所挾持的細(xì)長(zhǎng)針狀構(gòu)件形成，且由于針狀部件的扭轉(zhuǎn)而發(fā)生變形。
根據(jù)本發(fā)明，扭轉(zhuǎn)彈簧支點(diǎn)部的靈敏度比先有的撓曲彈簧支點(diǎn)的靈敏度高許多(數(shù)百倍)，而且由左右相反方向的平行槽孔形成彈簧部，因此，雖然是薄形但可以確保彈簧部的長(zhǎng)度，又可以隨動(dòng)于梁的水平距離的偏移，成為薄形而傳遞損失小的機(jī)構(gòu)。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明的薄型重量傳感器，因以各支點(diǎn)部作為扭轉(zhuǎn)彈簧支點(diǎn)，構(gòu)成傳遞損失極小的力傳遞機(jī)構(gòu)，尤其適用于小稱量的重量計(jì)。另外，上述扭轉(zhuǎn)彈簧支點(diǎn)是利用薄平板的一部分，可將耐負(fù)荷的厚度減小至極限。
又因?yàn)樵O(shè)置有左右相反方向的平行槽而形成扭轉(zhuǎn)彈簧支點(diǎn)，在鉸鏈部加工時(shí)，可同時(shí)且從同一方向進(jìn)行其他部分的加工，不需要進(jìn)行零件的裝配，因此可以降低成本。
下面參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。
附圖的簡(jiǎn)單說明

圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的薄型重量傳感器的俯視圖；圖2是裝入圖1中的薄型重量傳感器的薄型重量計(jì)的示意剖面圖；圖3是本發(fā)明另一實(shí)施例的薄型重量傳感器的俯視圖；圖4是本發(fā)明再一實(shí)施例的薄型重量傳感器的俯視圖；圖5是本發(fā)明其他實(shí)施例的薄型重量傳感器的俯視圖；圖6是裝入圖5中的薄型重量傳感器的薄型重量計(jì)的剖視圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳狀態(tài)首先，在圖1、圖3、圖4及圖5中，畫有斜線的部分表示對(duì)不需要的部分進(jìn)行加工后所留下的各構(gòu)件，或成形后的各構(gòu)件。
圖1表示本發(fā)明的薄型重量傳感器的基本形。本實(shí)施例的薄型重量傳感器由一片矩形平板20構(gòu)成，該平板20被分離成外周部的相互垂直的四個(gè)槽15、15、16、16、，該槽16的端部16B折彎且從相反方向與平行接近的槽15相錯(cuò)開，留下并形成細(xì)長(zhǎng)針狀的部分，只由產(chǎn)生支點(diǎn)作用的4個(gè)第一扭轉(zhuǎn)彈簧支點(diǎn)1、1、1、1連接基臺(tái)安裝用外框7，以及負(fù)荷傳遞部件群。
負(fù)荷傳遞部件群由中央部膨出的2個(gè)內(nèi)部孔17、17分離成朝向相對(duì)的左右2個(gè)杠桿(負(fù)荷傳遞梁)5、5，及平行的前后2個(gè)載臺(tái)安裝部件6、6。杠桿5、5和載臺(tái)安裝部件6、6在第2扭轉(zhuǎn)彈簧支點(diǎn)2處連接，該第2扭轉(zhuǎn)彈簧支點(diǎn)2由槽17A和槽16A之間的細(xì)長(zhǎng)針狀部件構(gòu)成，且起到重力點(diǎn)的作用。上述槽17A從內(nèi)部孔17延伸出，而槽16A從外周的槽16延伸出，與槽17接近且平行，但朝向相反地相互錯(cuò)開。
對(duì)不需要部分的作業(yè)，除了采用沖壓打穿及切削的機(jī)械式去除法之外，也可以采用藥品腐刻的化學(xué)式去除法，或采用放電加工及濺射法等電氣式去除法。此外，也可利用熔融材料或粉末材料的成形，形成所需的形狀。
由中央部膨出的2個(gè)內(nèi)部孔17、17所挾持的中心部，形成寬度較小的受感部4，與分離且彼此相對(duì)的負(fù)荷傳遞梁5、5的前端連接，在該受感部4的兩面上粘貼有應(yīng)變計(jì)10。
在外框7的4個(gè)角部上形成有載臺(tái)安裝用孔9，在載臺(tái)安裝部件6的兩端上形成有載臺(tái)安裝用孔8。圖2是裝入圖1所示薄型重量傳感器20的薄型重量計(jì)的剖視圖，如圖2所示，薄型重量傳感器20與重量計(jì)的基臺(tái)21相距一定空隙且被固定。即，外框7由穿過基臺(tái)安裝用孔9的安裝螺釘?shù)臄Q入被固定在設(shè)置于基臺(tái)21上的間隔物22上。另外，2個(gè)載臺(tái)安裝部件6、6由穿過載臺(tái)安裝用孔8的安裝螺釘?shù)臄Q入被固定在設(shè)置于載臺(tái)23上的間隔物24上。
當(dāng)負(fù)荷施加于載臺(tái)23后，該負(fù)荷被分散于4個(gè)第二扭轉(zhuǎn)彈簧支點(diǎn)2。杠桿5以第2扭轉(zhuǎn)彈簧2作為負(fù)荷點(diǎn)，以第一扭轉(zhuǎn)彈簧支點(diǎn)1為支點(diǎn)成為傾斜，而且在形成前端的受感部4受到負(fù)荷的作用。左右的杠桿5的前端傾傾而下降后，受感部4受到朝向下方凸出的彎曲力的作用，在受感部4的上面產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，在下面產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，粘貼于兩面上的應(yīng)變計(jì)的電阻值產(chǎn)生對(duì)稱的變化，根據(jù)惠斯登電橋法被轉(zhuǎn)換成電量而輸出。
在上述的作用中，由扭轉(zhuǎn)彈簧支點(diǎn)構(gòu)成杠桿5的重力點(diǎn)和支點(diǎn)，因此妨礙杠桿5傾斜的阻力極小，構(gòu)成扭轉(zhuǎn)彈簧支點(diǎn)的針狀部分相應(yīng)于水平距離的位移，載臺(tái)23的負(fù)荷可極準(zhǔn)確地傳遞到作為作用部的受感部4。
圖3是本發(fā)明另一實(shí)施例的薄型重量傳感器的俯視圖。該實(shí)施例的重量傳感器也由一片平板30構(gòu)成，而且與圖1所示實(shí)施例相同的方法構(gòu)成。在本實(shí)施例中，將一方的杠桿在中央分割成2個(gè)副杠桿5B、5B，在前端部延伸至副杠桿5B、5B之間的主扛桿5A的大致中間位置，通過第三扭轉(zhuǎn)彈簧支點(diǎn)3連接有副杠桿5B、5B的一端。另外，在主杠桿5A的前端和外框7之間形成寬度窄的受感部4，在其一面上粘貼應(yīng)變計(jì)10。
圖3的結(jié)構(gòu)與圖1的結(jié)構(gòu)相同，扭轉(zhuǎn)彈簧支點(diǎn)2產(chǎn)生重力點(diǎn)的作用，第一扭轉(zhuǎn)彈簧支點(diǎn)1產(chǎn)生支點(diǎn)的作用，第三扭轉(zhuǎn)彈簧支點(diǎn)3產(chǎn)生第二重力點(diǎn)的作用，副杠桿5B、5B的力被傳遞至主杠桿5，負(fù)荷被集中于主杠桿5A的前端，一端作用于固定在外框7上的受感部4的另一端。
圖3所示的薄型重量傳感器也與圖1的重量傳感器相同，如圖2所示那樣安裝在重量計(jì)中。在這種情況下，當(dāng)有負(fù)荷施加于載臺(tái)23后，根據(jù)上述的作用，主杠桿5A以第一扭轉(zhuǎn)彈簧支點(diǎn)1A為旋轉(zhuǎn)中心傾斜，與受感部4連接的前端下降。因受感部4的一端固定在外框7上，故受到變形為S字形的力的作用，在受感部4的一面上產(chǎn)生壓縮應(yīng)力和拉伸應(yīng)力，在一面上分開粘貼著的應(yīng)變計(jì)10的電阻值變化成為對(duì)稱狀態(tài)，根據(jù)惠斯登電橋法，高效地被轉(zhuǎn)換成電量而輸出。各扭轉(zhuǎn)彈簧支點(diǎn)的作用和效果與圖1所示的結(jié)構(gòu)完全相同。
在圖1中，說明了在兩面上粘貼應(yīng)變計(jì)的例子；在圖3中，說明了在一面上粘貼應(yīng)變計(jì)的例子。但都是相對(duì)的比較，通過選擇重力點(diǎn)、支點(diǎn)和作用點(diǎn)的位置以及應(yīng)變計(jì)的結(jié)構(gòu)，可以設(shè)計(jì)出適合各種目的輸出，這是理所當(dāng)然的。另外，以上示出粘貼應(yīng)變計(jì)的例子，用薄膜或厚膜都可以形成應(yīng)變計(jì)，而只在一面上形成時(shí)特別有效。
圖4是本發(fā)明再一實(shí)施例的薄型重量傳感器的俯視圖。在本實(shí)施例中，受感部4的結(jié)構(gòu)與圖1和圖3的實(shí)施例不同。本實(shí)施例的薄型重量傳感器也利用與圖1和圖3相同的方法，由一片平板40構(gòu)成。但是，在圖4所示的實(shí)施例中，受感部4設(shè)在杠桿5、5的L字形前端部之間。因此，保持水平距離的平行杠桿5、5的前端傾斜而下降時(shí)，受感部4產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，可由在一面上分開粘貼的應(yīng)變計(jì)10產(chǎn)生對(duì)稱的電阻值變化。
圖5是本發(fā)明其它實(shí)施例的薄型重量傳感器的俯視圖。圖6是表示將圖5的重量傳感器裝入重量計(jì)的狀態(tài)的剖視圖。在圖5的實(shí)施例中，作為將受感部的變形轉(zhuǎn)換為電量的機(jī)構(gòu)，采用靜電容量變化的檢測(cè)機(jī)構(gòu)。在平板50的外框7上固定有固定電極11，通過絕緣部件14將臂13安裝在杠桿5A的前端部。在該臂13的前端，在與固定電板11相對(duì)的位置上設(shè)置有可動(dòng)電極12。在這樣的實(shí)施例中，當(dāng)負(fù)荷施加于載臺(tái)18后，杠桿5傾斜，其前端下降，固定電極11與可動(dòng)電極12之間的靜電容量產(chǎn)生變化。
權(quán)利要求
1.薄型重量傳感器，使用于具有基臺(tái)和載臺(tái)的重量計(jì)，其特征在于具有裝設(shè)于上述基臺(tái)上的外框；與上述載臺(tái)連接的載臺(tái)安裝部件；受感部；以及位于上述外框和上述載臺(tái)安裝部件之間，將施加于上述載臺(tái)上的負(fù)荷通過上述載臺(tái)安裝部件在多個(gè)重力點(diǎn)分散承受，將該負(fù)荷在多個(gè)支點(diǎn)分散支承，并且將該負(fù)荷集中使其作用于上述受感部，使受感部產(chǎn)生相應(yīng)于該負(fù)荷的應(yīng)變或變形的多個(gè)負(fù)荷傳遞梁；該負(fù)荷傳遞梁分別通過扭轉(zhuǎn)彈簧支點(diǎn)部連接于上述的外框及載臺(tái)安裝部件。
2.如權(quán)利要求1所述的薄型重量傳感器，其特征在于上述多個(gè)負(fù)荷傳遞梁中的數(shù)個(gè)負(fù)荷傳遞梁也是通過扭轉(zhuǎn)彈簧支點(diǎn)部互相連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的薄型重量傳感器，其特征在于上述扭轉(zhuǎn)彈簧支點(diǎn)部由左右相反方向的平行且接近的槽孔所挾持的細(xì)長(zhǎng)針狀部件形成。
4.如權(quán)利要求1或3所述的薄型重量傳感器，其特征在于重量傳感器由一片平板構(gòu)成，上述的外框、載臺(tái)安裝部件、負(fù)荷傳遞梁、受感部及扭轉(zhuǎn)彈簧支點(diǎn)部通過機(jī)械方式對(duì)上述平板進(jìn)行打穿或切削加工而形成。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的薄型重量傳感器，其特征在于重量傳感器由一片平板構(gòu)成，上述的外框、載臺(tái)安裝部件、負(fù)荷傳遞梁，受感部及扭轉(zhuǎn)彈簧支點(diǎn)部通過化學(xué)的方式對(duì)上述平板進(jìn)行腐刻加工而形成。
6.如權(quán)利要求1或2或3所述的薄型重量傳感器，其特征在于重量傳感器由一片平板構(gòu)成，上述的外框、載臺(tái)安裝部件、負(fù)荷傳遞梁，受感部及扭轉(zhuǎn)彈簧支點(diǎn)部通過電氣方式對(duì)上述平板進(jìn)行放電加工而形成。
7.如權(quán)利要求1或2或3所述的薄型重量傳感器，其特征在于重量傳感器的外框、載臺(tái)安裝部件、負(fù)荷傳遞梁、受感部及扭轉(zhuǎn)彈簧支點(diǎn)部，通過將熔融材料或粉末材料放入模具中成型而構(gòu)成。
全文摘要
一種整體構(gòu)成的薄型重量傳感器，具有裝設(shè)于重量計(jì)基臺(tái)上的外框、與重量計(jì)載臺(tái)連接的載臺(tái)安裝部件、受感部及多根負(fù)荷傳遞梁。該負(fù)荷傳遞梁位于外框和載臺(tái)安裝部件之間，將施加于載臺(tái)上的負(fù)荷通過載臺(tái)安裝部件在多個(gè)重力點(diǎn)分散承受，將該負(fù)荷在多個(gè)支點(diǎn)分散支承，并且將該負(fù)荷集中使其作用于受感部，使受感部產(chǎn)生相應(yīng)于該負(fù)荷的應(yīng)變或變形。上述負(fù)荷傳遞梁分別通過扭轉(zhuǎn)彈簧支點(diǎn)部連接外框及載臺(tái)安裝部件。
文檔編號(hào)G01G3/12GK1129978SQ9519059
公開日1996年8月28日 申請(qǐng)日期1995年2月28日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月17日
發(fā)明者芹沢孝志 申請(qǐng)人:株式會(huì)社百利達(dá)