專利名稱：便于安裝的穿孔梁力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)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(shè)置在穿孔梁上的力傳感器。
現(xiàn)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(jī)理如

圖1所示。它利用S性彈性體T的側(cè)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(nèi)壁貼有應(yīng)變片B。當(dāng)彈性體T受力時(shí)，圓形孔洞K一個(gè)45°方向受力向內(nèi)縮小應(yīng)變，圓形孔洞K另一相互垂直的45°方向受力向外延伸應(yīng)變，因此應(yīng)變片B發(fā)生應(yīng)變。應(yīng)變片B形變必然引起其上的電阻導(dǎo)電材質(zhì)的電壓變化，通過計(jì)量電壓的變化得以測(cè)出壓力大小。但由于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(zhuǎn)換、A/D轉(zhuǎn)換等電路，使產(chǎn)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(hào)，大大簡(jiǎn)化后續(xù)電路，低功耗的傳感器可以使用直流電池供電。但現(xiàn)有的石英諧振器型傳感器結(jié)構(gòu)件較多，用于電子計(jì)價(jià)秤時(shí)，都需附加加載機(jī)構(gòu)，這樣一方面增加了材料成本，另一方面引進(jìn)了機(jī)械的誤差，而且安裝使用也極不方便，生產(chǎn)制造復(fù)雜。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種便于安裝的穿孔梁力傳感器，其將石英諧振部件直接設(shè)置在穿孔梁彈性體上，組成力傳感裝置，它輸出頻率信號(hào)，可使后續(xù)處理電路簡(jiǎn)單，生產(chǎn)加工方便，安裝操作簡(jiǎn)化，并且能夠產(chǎn)生預(yù)緊力。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種便于安裝的穿孔梁力傳感器，它包括開設(shè)孔洞的彈性體，孔洞內(nèi)設(shè)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(cè)的砧塊中組成，砧塊上下方設(shè)有擋蓋，石英晶片底部支架上的電極穿過一個(gè)擋蓋伸出。
所述的石英晶片可為圓形或方形。
所述的孔洞內(nèi)設(shè)有內(nèi)壁為錐面的內(nèi)孔，內(nèi)孔兩端與外孔形成臺(tái)階。
所述的砧塊與錐面內(nèi)孔的貼合面也為錐形面，錐度與錐面內(nèi)孔的內(nèi)壁相同所述的擋蓋與砧塊隔離設(shè)置，擋蓋放置在臺(tái)階上，擋蓋周圍一圈與孔洞內(nèi)壁由軟性密封膠密封粘和，擋蓋與孔洞內(nèi)壁的臺(tái)階之間設(shè)有彈性墊圈。
所述的彈性體上可開設(shè)圓弧槽。
所述的圓弧槽可為一個(gè)以上，并且可開設(shè)在彈性體上的兩側(cè)。
所述的孔洞可為一個(gè)以上，孔洞內(nèi)可設(shè)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(shè)置。
所述的多個(gè)孔洞之間可開設(shè)通槽。
根據(jù)上述技術(shù)方案分析可知，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理，安裝方便，傳感器能夠輸出頻率信號(hào)，所以可大大簡(jiǎn)化處理電路結(jié)構(gòu)，而且其能夠方便地產(chǎn)生預(yù)緊力，測(cè)量靈敏度高，又具有溫度補(bǔ)償功能。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方案對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)及彈性體受力形變?cè)硎疽鈭D；圖2為本實(shí)用新型石英諧振部件結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型帶有石英諧振部件一個(gè)孔洞實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型分別帶有石英諧振部件的兩個(gè)臨近孔洞實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖5為本實(shí)用新型分別帶有石英諧振部件的兩個(gè)分開設(shè)置孔洞實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實(shí)用新型分別帶有石英諧振部件的兩個(gè)分開設(shè)置孔洞并且孔洞之間開設(shè)通槽的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本實(shí)用新型從中間對(duì)開設(shè)兩個(gè)孔洞的彈性體加力的受力分解示意圖；圖8為本實(shí)用新型兩個(gè)分開設(shè)置孔洞中石英諧振部件設(shè)置方向相互垂直的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本實(shí)用新型三個(gè)分開設(shè)置孔洞中其中兩個(gè)設(shè)有石英諧振部件設(shè)置的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
參見圖2、3，本實(shí)用新型為一種力傳感器，它包括中間開設(shè)孔洞2的彈性體1，孔洞2內(nèi)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(cè)的砧塊5中組成，砧塊5上下方設(shè)有擋蓋6，石英晶片4底部支架7上的電極8穿過一個(gè)擋蓋伸出。石英晶片4可為圓形或方形?？锥?內(nèi)設(shè)有內(nèi)壁為錐面的內(nèi)孔2，內(nèi)孔2兩端與外孔1形成臺(tái)階。砧塊5與錐面內(nèi)孔2的貼合面也為錐形面，錐度與錐面內(nèi)孔2的內(nèi)壁相同。當(dāng)彈性體1受力時(shí)，發(fā)生形變，孔洞一個(gè)45°方向受力向內(nèi)縮小形變，石英晶片4受向內(nèi)的擠壓力而改變晶體振蕩頻率，通過其上的電極7發(fā)出變化的頻率信號(hào)，再通過簡(jiǎn)單的接收電路處理至顯示部件，而完成力傳感過程。
為便于安裝，并為補(bǔ)償加工尺寸帶來的誤差，降低生產(chǎn)成本，對(duì)石英晶片4實(shí)施預(yù)緊力并方便安裝，孔洞1內(nèi)設(shè)有內(nèi)壁為錐面的內(nèi)孔2，砧塊5與錐面內(nèi)孔2的貼合面也為錐形面，錐度與錐面內(nèi)孔2的內(nèi)壁相同，便于放入石英諧振部件3，放入后，砧塊自行向下，可其錐形面的錐度與內(nèi)孔的內(nèi)壁向貼合而進(jìn)一步卡緊，從而對(duì)石英諧振部件3產(chǎn)生預(yù)緊力，保證石英晶片4頻率的變化能夠?qū)崟r(shí)隨彈性體1受力變化，準(zhǔn)確地將信號(hào)傳遞出來。
另外，為了進(jìn)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(shè)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(shè)在凸臺(tái)9內(nèi)壁上，擋蓋6與砧塊5隔離設(shè)置，擋蓋6放置在孔洞2與圓錐體凸臺(tái)9形成的臺(tái)階上，擋蓋6周圍一圈與孔洞2內(nèi)壁用軟性密封膠11密封粘和，擋蓋6與孔洞2內(nèi)壁的臺(tái)階之間設(shè)有彈性墊圈10。這樣當(dāng)彈性體1受力產(chǎn)生微應(yīng)變時(shí)，由于彈性墊圈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(jì)彈性體1上力集中作用在石英晶片4上，所以這種結(jié)構(gòu)既提高了傳感精度，又解決了石英晶片4的密封問題。
為調(diào)節(jié)傳感器的靈敏度，修正四角誤差，可在彈性體1上可開設(shè)圓弧槽12。圓弧槽12可為一個(gè)以上，可開設(shè)在彈性體1的兩側(cè)。通過開設(shè)圓弧槽12對(duì)彈性體1進(jìn)行靈敏度調(diào)節(jié)，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(shí)用新型的一個(gè)彈性體1上開設(shè)兩個(gè)孔洞2、2’，每個(gè)孔洞均分別設(shè)置安裝石英諧振部件3、3’，并且根據(jù)需要孔洞可臨近或遠(yuǎn)離設(shè)置。在一個(gè)彈性體1上安裝兩個(gè)或兩個(gè)以上石英諧振部件3測(cè)量點(diǎn)增多，因此不僅能夠進(jìn)一步提高測(cè)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(duì)傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償。同樣，孔洞可為三個(gè)以上，結(jié)構(gòu)與機(jī)理與兩個(gè)的相雷同，因此不再贅述。
另外，圖6為本實(shí)用新型彈性體上的兩個(gè)孔洞2、2’之間開設(shè)有通槽13的結(jié)構(gòu)示意圖，可提高測(cè)量精度。其他作用與上述相同。
參見圖7，為本實(shí)用新型從中間對(duì)開設(shè)兩個(gè)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(shí)用新型兩個(gè)分開設(shè)置孔洞2、2’中石英諧振部件3、3’設(shè)置方向相互垂直的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。從圖中不難看出，當(dāng)在彈性體的孔洞2、2’中間施力時(shí)，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(shè)置應(yīng)與應(yīng)力方向相對(duì)應(yīng)，以保證正確傳感力。
圖9為本實(shí)用新型另一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖，其彈性體上開設(shè)有三個(gè)分開設(shè)置孔洞中，其中兩個(gè)孔洞2、2’內(nèi)設(shè)有石英諧振部件3、3’，中間孔洞2”沒有設(shè)置石英諧振部件3，這樣可提高計(jì)量精度。
權(quán)利要求1.一種便于安裝的穿孔梁力傳感器，它包括開設(shè)孔洞的彈性體，孔洞內(nèi)設(shè)有傳感裝置，其特征在于所述的傳感裝置為石英諧振部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便于安裝的穿孔梁力傳感器，其特征在于所述的石英諧振部件由石英晶片卡固在兩側(cè)的砧塊中組成，砧塊上下方設(shè)有擋蓋，石英晶片底部支架上的電極穿過一個(gè)擋蓋伸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的便于安裝的穿孔梁力傳感器，其特征在于所述的石英晶片可為圓形或方形。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的便于安裝的穿孔梁力傳感器，其特征在于所述的孔洞內(nèi)設(shè)有內(nèi)壁為錐面的內(nèi)孔，內(nèi)孔兩端與外孔形成臺(tái)階。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的便于安裝的穿孔梁力傳感器，其特征在于所述的砧塊與錐面內(nèi)孔的貼合面也為錐形面，錐度與錐面內(nèi)孔的內(nèi)壁相同
6.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的便于安裝的穿孔梁力傳感器，其特征在于所述的擋蓋與砧塊隔離設(shè)置，擋蓋放置在臺(tái)階上，擋蓋周圍一圈與孔洞內(nèi)壁由軟性密封膠密封粘和，擋蓋與孔洞內(nèi)壁的臺(tái)階之間設(shè)有彈性墊圈。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便于安裝的穿孔梁力傳感器，其特征在于所述的彈性體上可開設(shè)圓弧槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求8所述的便于安裝的穿孔梁力傳感器，其特征在于所述的圓弧槽可為一個(gè)以上，并且可開設(shè)在彈性體上的兩側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便于安裝的穿孔梁力傳感器，其特征在于所述的孔洞可為一個(gè)以上，孔洞內(nèi)可設(shè)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(shè)置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的便于安裝的穿孔梁力傳感器，其特征在于所述的多個(gè)孔洞之間可開設(shè)通槽。
專利摘要一種便于安裝的穿孔梁力傳感器,它包括開設(shè)孔洞的彈性體,孔洞內(nèi)設(shè)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(cè)的砧塊中組成,砧塊上下方設(shè)有擋蓋,石英晶片底部支架上的電極穿過一個(gè)擋蓋伸出,砧塊與錐面內(nèi)孔的貼合面也為錐形面,錐度與錐面內(nèi)孔的內(nèi)壁相同。本實(shí)用新型將石英諧振部件直接設(shè)置在穿孔梁彈性體上,組成力傳感裝置,它輸出頻率信號(hào),可使后續(xù)處理電路簡(jiǎn)單,生產(chǎn)加工方便,安裝操作簡(jiǎn)化,成本降低。
文檔編號(hào)G01L1/10GK2401884SQ9925500
公開日2000年10月18日 申請(qǐng)日期1999年11月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月23日
發(fā)明者陳玉鵬 申請(qǐng)人:陳玉鵬