專利名稱：測量徑向力的傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種傳感器，具體而言涉及一種測量轉動的輪子的徑向力的傳感器
O
背景技術：
隨著科技的發(fā)展，機械裝置及設備已經(jīng)逐漸成為人類生活中不可缺少的元素，而 在越來越多的場合，需要對機械中旋轉的元件所受到的徑向力進行測量，從而才能保證這 些機械能夠安全地、更好地服務于人類。在相關技術領域，中國專利公開號CN01488072A公開了一種用于測量徑向力和/ 或軸向力的測量設備，其申請?zhí)枮?1822374. 5，申請人為荷蘭的SKF工程研究中心公司，該 專利申請主要公開一種用于測量軸承上軸向負載和/或徑向負載的測量設備，所述軸承包 括內環(huán)、外環(huán)和所述內外環(huán)之間的多個滾動體。所述測量設備包括傳感器環(huán)，該傳感器環(huán)被 設置得鄰接軸承的內環(huán)或外環(huán)并與它們密切接觸，該傳感器環(huán)的圓周上具有至少一個削弱 部分，至少一個傳感器被設置在所述至少一個削弱部分上。中國專利公開號101191736A還公開了一種旋轉傳感器，其申請?zhí)枮?200710196158.0，申請人為德國的約翰尼斯海登海恩博士股份有限公司，該專利申請包括 有二個組件，它們圍繞軸線相互可旋轉地設置。第一組件包括有探測器裝置；第二組件包括 有代碼盤；具有中心孔的軸、軸肩和具有外表面的連片；環(huán)形體，它具有內表面和操縱機 構；以及構件，它布置在外表面和環(huán)形體的內表面之間。其中代碼盤可以被探測器裝置掃描 用來測定兩個組件相互之間的相對角度位置，無論是在環(huán)形體內表面上的點還是在軸的外 表面上的點至軸線的距離都不同，因此通過操縱機構使環(huán)形體支承在軸肩上，從而通過構 件將一個具有徑向方向分量的力作用在連片上，從而可以使裝入在軸的孔里的機器零件夾 緊住。此外，申請人為清華大學的、申請?zhí)枮?01010100187. 4的專利申請(公開號為 CN101788365A)還公開了一種桿件徑向力測量裝置，其用于對槳桿徑向力進行測量，而且作 用于傳感器上的握力和軸向力不會對徑向力的測量產(chǎn)生影響。但是，上述的專利申請都不適用于測量皮帶對運轉中的帶輪施加的徑向力，上述 用于測量徑向力和/或軸向力的測量設備主要是用于測量軸承上的軸向負載和/或徑向負 載，上述旋轉傳感器主要是用于提高所測量的軸和旋轉傳感器軸之間的夾緊力，而上述桿 件徑向力測量裝置主要是用于對槳桿徑向力進行測量。在針對發(fā)動機附件或正時傳動系統(tǒng)中，通過皮帶或鏈條傳動時，皮帶或鏈條施加 給帶輪或鏈輪一定的徑向力，為了了解帶輪、鏈輪或皮帶在系統(tǒng)運轉過程中的受力情況，需 要對前述徑向力進行測量，而上述的傳感器都無法進行這樣的測量。目前能夠完成這樣的 測量的傳感器主要包括外支撐環(huán)、測量彈性體、內固定環(huán)，該測量彈性體設置在外支撐環(huán)和 內固定環(huán)之間，并且通過在外支撐環(huán)的外圓周上的多個螺栓(一般為三個)而與外支撐環(huán)連 接，該測量彈性體上設置有全橋電路，并且通過固接的方式將外連接件固定在外支撐環(huán)的端緣上，而該全橋電路的信號引線則先焊接到外連接件上的四個端子，然后再與全橋電路 中應變片的各個接腳連接。該傳感器的缺點在于，由于采用通過焊接而將信號引線連接到外連接件上，與外 連接件上的四個端子焊接點連接。這使得抗拉強度較差，無論是信號引線亦或是焊點，在高 速運轉測量中都很容易斷開或斷裂，因此在實際使用時經(jīng)常要接合拉斷的信號引線或重新 焊接焊點，不但給測量操作帶來了不便，更因為多次焊接容易使得焊槍的高溫燙壞傳感器。 此外，這種表面引線焊接的方式，使中間螺栓固定時增加難度，并且在機械加工方面也增加 工時。公開于本實用新型背景技術部分的信息僅僅旨在加深對本實用新型總體背景技 術的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知 的現(xiàn)有技術。

實用新型內容鑒于上述現(xiàn)有技術的缺點，本實用新型的目的是提供一種測量徑向力的傳感器， 其能夠解決現(xiàn)有技術的傳感器引線在高速運轉測量中易斷的問題，避免要經(jīng)常接合拉斷的 信號引線或重新焊接焊點，從而給測量操作帶來便利。為達成上述目的，本實用新型提供一種測量徑向力的傳感器，其包括外支撐環(huán)， 其截面呈圓環(huán)狀；內固定環(huán)，其截面亦呈圓環(huán)狀，且所述內固定環(huán)的直徑小于所述外支撐環(huán) 的直徑；測量彈性體，所述測量彈性體設置在所述外支撐環(huán)和內固定環(huán)之間，并且沿軸向在 所述測量彈性體和外支撐環(huán)的相接處貫穿設置有引線穿孔；測量電路，所述測量電路具有 應變片，并且所述應變片設置在所述測量彈性體上；以及信號弓I線，所述信號弓I線穿過所述 引線穿孔，并與所述應變片電性連接。上述的測量徑向力的傳感器中，所述外支撐環(huán)、所述測量彈性體和所述內固定環(huán) 為一體成型，并且所述外支撐環(huán)、所述測量彈性體和所述內固定環(huán)同軸。上述的測量徑向力的傳感器中，所述外支撐環(huán)的圓周面上設置有外環(huán)貼片孔，所 述內固定環(huán)的圓周面上設置有內環(huán)貼片孔。上述的測量徑向力的傳感器中，所述外環(huán)貼片孔和所述內環(huán)貼片孔各為兩個，并 且彼此相對應地設置。上述的測量徑向力的傳感器中，所述兩個外環(huán)貼片孔和所述兩個內環(huán)貼片孔均相 對于軸心對稱。上述的測量徑向力的傳感器中，所述測量彈性體的一側的外圓周面與所述外支撐 環(huán)的內圓周面連接成為一體，并且所述測量彈性體相對的另一側的內圓周面與所述內固定 環(huán)的外圓周面連接成為一體。上述的測量徑向力的傳感器中，所述內、外環(huán)貼片孔的中心到軸心的連線與所述 引線穿孔的中心到軸心的連線的夾角為90°。上述的測量徑向力的傳感器中，所述測量彈性體的內、外圓周面相對于所述內、外 環(huán)貼片孔的位置設置有應變片置放部。上述的測量徑向力的傳感器中，所述信號引線在穿過所述引線穿孔的部分套設有 保護套。[0020]本實用新型的有益效果是本實用新型由于采用了深埋式的信號引線，所以解決了現(xiàn)有技術的傳感器引線總 是在高速運轉測量中易斷的問題，避免了要經(jīng)常接合拉斷的信號引線或重新焊接焊點，從 而給測量操作帶來了便利，更避免了因為多次焊接導致的使得焊槍的高溫燙壞傳感器。另外，由于本實用新型的傳感器是一體成型的，其結構更加緊湊并且所承受的力 更大，因此其可以測量最小直接50mm輪子的動態(tài)徑向力，以及可以最大測量到8000N的徑 向力。通過說明書附圖以及與附圖一起用于說明本實用新型某些原理的具體實施方式
， 本實用新型所具有的其它特征和優(yōu)點將變得清楚或得以更為具體地說明。

圖1為本實用新型實施方式的立體圖。圖2為本實用新型實施方式的另一個角度的立體圖。圖3為本實用新型的主視圖。圖4為本實用新型的側視圖。圖5為沿圖3中A-A線的橫截面圖。圖6為本實用新型安裝在輪子上時的平面圖。應理解的是，附圖中示出的本實用新型的各個特征可能在一定程度上采用了簡化 的方式進行表示，而不一定是嚴格按照比例繪制的。本文所公開的本實用新型的特定設計 特征，包括例如特定尺寸、定向、位置以及形狀，將部分地根據(jù)具體應用以及使用環(huán)境而決定。在附圖中的附圖標記在全部的幾個附圖中表示本實用新型的相同或等效的部分。
具體實施方式
下面，將詳細說明本實用新型的實施例，其實例顯示在附圖和以下描述中。雖然將 結合示例性的實施例描述本實用新型，但應當理解該描述并非要把本實用新型限制于該示 例性的實施例。相反，本實用新型將不僅覆蓋該示例性的實施例，而且還覆蓋各種替換的、 改變的、等效的和其他實施例，其可包含在所附權利要求所限定的本實用新型的精神和范 圍內。
以下結合附圖對本實用新型的測量徑向力的傳感器進行具體說明。請參考圖1至圖5，本實用新型提供一種測量徑向力的傳感器，其包括外支撐環(huán)1，其截面呈圓環(huán)狀。內固定環(huán)2，其截面亦呈圓環(huán)狀，且內固定環(huán)2的直徑小于外支撐環(huán)1的直徑。測量彈性體3，該測量彈性體3設置在外支撐環(huán)1和內固定環(huán)2之間，并且沿軸向 在測量彈性體3和外支撐環(huán)1的相接處貫穿設置有引線穿孔31。測量電路(圖未示)，該測量電路具有應變片(圖未示)，并且該應變片設置在測量 彈性體3體上；通常來說，應變片可以使用黏貼的方式而貼在測量彈性體3上。信號引線(圖未示)，該信號引線穿過引線穿孔31，并與所述應變片電性連接；在實 際操作中，信號引線在穿過引線穿孔31的部分套設有保護套(圖未示)，并且信號引線穿過
5引線穿孔31后，可以將其焊接在測量彈性體3上，從而使連接更加牢固。在本實用新型的具體實施方式
中，外支撐環(huán)1、測量彈性體3和內固定環(huán)2可以為 一體成型，并且外支撐環(huán)1、測量彈性體3和內固定環(huán)2是同軸設置的。所述的一體成型，可 以設置為測量彈性體3的一側的外圓周面與外支撐環(huán)1的內圓周面連接成為一體(如圖3、 圖5所示)，并且測量彈性體3相對的另一側的內圓周面與內固定環(huán)2的外圓周面連接成為 一體(如圖3、圖5所示)，上述的一體成型是通過電火花加工、線切割加工等方式，而將外支 撐環(huán)1、測量彈性體3和內固定環(huán)2形成為一體。此外，外支撐環(huán)1的圓周面上設置有外環(huán)貼片孔11，內固定環(huán)2的圓周面上設置有 內環(huán)貼片孔21。具體來說，外環(huán)貼片孔11和內環(huán)貼片孔21各為兩個，并且彼此相對應地設 置。所謂的彼此相對應設置是指，外環(huán)貼片孔11的其中一個與內環(huán)貼片孔21的其中一個 相對應地設置(如圖1所示)，而外環(huán)貼片孔11的另一個則與內環(huán)貼片孔21的另一個相對 應地設置(如圖1所示)。并且，上述的兩個外環(huán)貼片孔11和兩個內環(huán)貼片孔21均相對于 軸心對稱。通過設置外環(huán)貼片孔11和內環(huán)貼片孔21，從而可以使得通過內、外環(huán)貼片孔而直 接在測量彈性體3的內、外圓周上黏貼應變片。另外，為了方便地黏貼應變片，還可以在測 量彈性體3的內、外圓周面相對于內、外環(huán)貼片孔的位置設置有應變片置放部32、33。在本實用新型的具體實施方式
中，內、外環(huán)貼片孔11、21的中心到軸心的連線與 引線穿孔31的中心到軸心的連線的夾角為90°。也就是說，參考圖3所示，如果把本實用 新型的傳感器看成一個表盤，穿線孔31可以設置在12點鐘的位置，那么兩對內、外環(huán)貼片 孔11、21則分別設置在9點鐘位置和3點鐘位置，這樣就使得內、外環(huán)貼片孔11、21的中心 到軸心的連線與引線穿孔31的中心到軸心的連線的夾角為90°。本實用新型在使用時，傳感器的安裝方向是固定的，如圖6所示，外支撐環(huán)1的外 圓周套設一個軸承4，而在軸承4的外圓周再套設一個和所要測量的輪子直徑相同的適配 器5，并通過中間螺栓7來鎖緊固定。在旋轉時，皮帶6、適配器5和軸承4是轉動的，而本 實用新型的傳感器本身是不轉動的。皮帶運轉時，會有一個固定方向的對輪子的力(徑向力)，這個力最終經(jīng)由A使測量 彈性體3的B、C處產(chǎn)生形變，應變片通過內、外環(huán)貼片孔貼在B、C處附近的應變片置放部 上，它組成一個應變全橋式電路，電阻的變化與彈性變形成正比。這樣，我們測出模擬電壓 信號就可以得到這個輪子的動態(tài)的徑向力的大小。其中，上述的A處是指測量彈性體3和 內固定環(huán)2 —體連接附近的位置(如圖6所示)，而上述的B、C處是指在測量彈性體3上對 應應變片置放部32、33附近的位置(配合圖6和圖3所示)。本實用新型多用于測量發(fā)動機上由曲軸帶動的輪子的徑向力，因為曲軸會受到發(fā) 動機各次點火沖擊，所以這個徑向力是一個變動的力。如果是電動機帶動的輪子基本上徑 向力是變化很小的，除非負載有改變。本實用新型由于采用了深埋式的信號引線，所以解決了現(xiàn)有技術的傳感器引線總 是在高速運轉測量中易斷的問題，避免了要經(jīng)常接合拉斷的信號引線或重新焊接焊點，從 而給測量操作帶來了便利，更避免了因為多次焊接所導致的焊槍的高溫燙壞傳感器。此外，這種深埋式的信號引線把焊接點留在傳感器反面，帶保護套的線纜從引線 穿孔中引出，引線穿孔中的這段線纜的保護套由專用膠水使之與引線穿孔孔壁緊密結合，
6工作中由保護套來承受拉力，不易使信號引線被拉斷，而且由于空間改變了，固定中間緊固 螺栓時較為方便。另外，由于本實用新型的傳感器是一體成型的，其結構更加緊湊并且所承受的力 更大，因此其可以測量最小直接50mm輪子的動態(tài)徑向力，以及可以最大測量到8000N的徑 向力。上面結合附圖對本實用新型進行了示例性描述，顯然本實用新型的具體實現(xiàn)并不 受上述方式的限制，只要采用了本實用新型的方法構思和技術方案進行的各種改進，或者 未經(jīng)改進將本實用新型的構思和技術方案直接應用于其他場合的，均在本實用新型的保護 范圍之內。
權利要求1.一種測量徑向力的傳感器，其特征在于，包括外支撐環(huán)，其截面呈圓環(huán)狀；內固定環(huán)，其截面亦呈圓環(huán)狀，且所述內固定環(huán)的直徑小于所述外支撐環(huán)的直徑；測量彈性體，所述測量彈性體設置在所述外支撐環(huán)和內固定環(huán)之間，并且沿軸向在所 述測量彈性體和外支撐環(huán)的相接處貫穿設置有引線穿孔；測量電路，所述測量電路具有應變片，并且所述應變片設置在所述測量彈性體上；以及信號引線，所述信號引線穿過所述引線穿孔，并與所述應變片電性連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的測量徑向力的傳感器，其特征在于，所述外支撐環(huán)、所述測量 彈性體和所述內固定環(huán)為一體成型，并且所述外支撐環(huán)、所述測量彈性體和所述內固定環(huán) 同軸。
3.根據(jù)權利要求2所述的測量徑向力的傳感器，其特征在于，所述外支撐環(huán)的圓周面 上設置有外環(huán)貼片孔，所述內固定環(huán)的圓周面上設置有內環(huán)貼片孔。
4.根據(jù)權利要求3所述的測量徑向力的傳感器，其特征在于，所述外環(huán)貼片孔和所述 內環(huán)貼片孔各為兩個，并且彼此相對應地設置。
5.根據(jù)權利要求4所述的測量徑向力的傳感器，其特征在于，所述兩個外環(huán)貼片孔和 所述兩個內環(huán)貼片孔均相對于軸心對稱。
6.根據(jù)權利要求5所述的測量徑向力的傳感器，其特征在于，所述測量彈性體的一側 的外圓周面與所述外支撐環(huán)的內圓周面連接成為一體，并且所述測量彈性體相對的另一側 的內圓周面與所述內固定環(huán)的外圓周面連接成為一體。
7.根據(jù)權利要求6所述的測量徑向力的傳感器，其特征在于，所述內、外環(huán)貼片孔的中 心到軸心的連線與所述引線穿孔的中心到軸心的連線的夾角為90°。
8.根據(jù)權利要求3所述的測量徑向力的傳感器，其特征在于，所述測量彈性體的內、外 圓周面相對于所述內、外環(huán)貼片孔的位置設置有應變片置放部。
9.根據(jù)權利要求1所述的測量徑向力的傳感器，其特征在于，所述信號引線在穿過所 述引線穿孔的部分套設有保護套。
專利摘要本實用新型涉及一種測量徑向力的傳感器，其包括外支撐環(huán)，其截面呈圓環(huán)狀；內固定環(huán)，其截面亦呈圓環(huán)狀，且所述內固定環(huán)的直徑小于所述外支撐環(huán)的直徑；測量彈性體，所述測量彈性體設置在所述外支撐環(huán)和內固定環(huán)之間，并且沿軸向在所述測量彈性體上貫穿設置有引線穿孔；測量電路，所述測量電路具有應變片，并且所述應變片設置在所述測量彈性體上；以及信號引線，所述信號引線穿過所述引線穿孔，并與所述應變片電性連接。本實用新型采用了深埋式的信號引線，解決了現(xiàn)有技術的傳感器引線在高速運轉測量中易斷的問題，避免了要經(jīng)常接合拉斷的信號引線或重新焊接焊點，從而給測量操作帶來了便利，更避免了因為多次焊接導致的焊槍的高溫燙壞傳感器。
文檔編號G01L1/22GK201867274SQ201020628699
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月29日 優(yōu)先權日2010年11月29日
發(fā)明者汪保國 申請人:蓋茨優(yōu)霓塔傳動系統(tǒng)(上海)有限公司