[發明專利]具有改善的變形行為的桿狀力傳感器

有效

• 申請號: 201480053094.7
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN105593656B
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: A·耶格爾;H-R·威爾;W·施拉赫特爾
• 申請（專利權）人: 霍廷格-鮑德溫測量技術設備公司
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22;G01G3/14
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 曾立

本發明涉及一種力傳感器，其用于測量壓力和/或拉力，其具有：桿狀變形體，該桿狀變形體至少具有前側(103)、后側(104)、左側(105)、右側(106)、上端側以及下端側；并且具有至少四個應變傳感器(117，121)，所述應變傳感器安裝在變形體上并且設置用于測量變形體的縱向應變和橫向應變。在前側(103)上在變形體的中心縱軸線與中心橫軸線(Q1)之間的交點(S)的區域中設有前方長形凹部(109)。與所述前方長形凹部(109)相對置地在后側上設有后方長形凹部(110)。在左側(105)上，至少一個左上缺口設置在中心橫軸線(Q1)上方，至少一個左下缺口設置在中心橫軸線(Q1)下方。與左側上的所述缺口分別相對置地，在右側(106)上設置至少一個右上缺口和至少一個右下缺口。材料橫剖面在與中心縱軸線正交地延伸的并且包括中心橫軸線(Q1)的中間平面中的面積與材料橫剖面的第一部分區域的面積和材料橫剖面的第二部分區域的面積的和的比例不小于1.56且不大于2.15。

技術領域

本發明涉及一種桿狀力傳感器，其變形行為比已知的桿狀力傳感器更好。

背景技術

已知以下桿狀力傳感器：其中分別借助在桿狀測量體或變形體上安裝的應變傳感器檢測變形體的縱向應變和橫向應變。隨后，可以由通過應變傳感器產生的電信號來求取待測量的力。如果其設置用于構造天平，則所述力傳感器也稱作稱重單元

在所述類型的桿狀力傳感器中需要耗費的調整，所述調整也稱作旋轉調整。由此，在變形體或應變傳感器中應當抵抗由制造決定的公差并且使力傳感器對側方影響或橫向力影響不敏感并且因此對力導入方面的變化不敏感。

旋轉調整如下實施。桿狀力傳感器的一端夾緊在保持裝置中。力傳感器通過加載裝置負載在其另一端上。所述過程在保持裝置連同已夾緊的力傳感器相應轉動90°之后再重復三次。由力傳感器在不同轉動位置處的測量值推斷出是否需要調整。如果是這樣，則再次多次轉動力傳感器并且進行通過材料磨損的機械調整和/或進行電調整。替代地，調整也可以通過以下實施：不使力傳感器轉動，而使負載裝置轉動。在該情形中，對于機械調整需要多個材料磨損裝置或可轉動的材料磨損裝置。

旋轉調整需要越來越多的轉動和負載。因此，旋轉調整的實施是耗費的。

在EP 0 800 064 B1闡述了一種上述類型的桿狀力傳感器并且描述了對于所述力傳感器進行的旋轉調整。在DE 44 16 442 A1中詳細描述了所述旋轉調整。

甚至在所述旋轉調整之后，由于以下效應存在測量結果的錯誤的危險。如果通過在變形體的端側端部上的力導入面將力相對于桿狀構造的變形體的縱軸線不完全同軸地導入和/或附加的橫向力起作用，則變形體在橫向于縱軸線的方向上不均勻地、即單側地變形。換言之，變形體向一側傾斜并且相對于其縱軸線非同軸地變形，由此力線不再以期望的方式延伸。這導致測量結果的錯誤。

除旋轉調整以外，例如也還進行溫度調整，從而在上述類型的已知的桿狀力傳感器中總共采取多個調整措施。

由GB 2 162 322 A也已知一種具有圓柱形壓縮體的桿狀力傳感器，待檢測的力作用在該壓縮體的端面上。所述桿狀力傳感器具有兩個相對于力方向縱向定向的并且彼此相對置的長孔，所述長孔的基面構成接片，施加到相對于力方向縱向以及橫向布置的應變測量條帶上。接片在力方向上在應變測量條帶前方和后方分別具有連續的孔。由兩個孔決定地，在力的作用時力線在側方在兩個孔旁延伸經過。由此，應變測量條帶所位于的、壓縮體中間的力線分布也越來越不均勻。兩個孔的直徑越大以及它們與應變測量條帶的間距越小，則越少的力線延伸經過接片的位于應變測量條帶之間的區域。力傳感器的靈敏度可以通過加深和/或擴展兩個長孔的方式增大。通過增大兩個孔的直徑可以減小所述靈敏度。

在GB 2 162 322 A中所描述的力傳感器通過材料磨損影響測量行為，以便增大具有線性特征曲線的測量范圍。在此，通過加深和/或擴展兩個長孔的方式來增大力傳感器的靈敏度，通過增大兩個孔的直徑的方式來減小力傳感器的靈敏度。因此，應當借助線性特征曲線非常準確地調節測量范圍。這是迭代且耗費的過程。