軸銷傳感器及其應用

一、概述

20世紀90年代以來，某些電子衡器的總體設計開始脫離傳統的零部件組裝式結構，向著多樣化、個性化的方向發展，其中一個主要的發展趨勢就是承載器與稱重傳感器合二為一的集成化結構。此時，承載器就是一個技術性能完全符合要求的專用稱重傳感器，或者說稱重傳感器本身就是一個整體型承載器。電子吊秤、行車電子秤所用的軸銷傳感器就是這種結構的典型代表。

二、結構與特點

軸銷傳感器實際上就是一根承受剪力作用的空心截面圓軸，雙剪型電阻應變計粘貼在中心孔內凹槽中心的位置上，有兩種組橋測量方式，即兩個凹槽處的雙剪型電阻應變計共同組成一個惠斯通電橋，或分別組成惠斯通電橋再并聯進行測量。軸銷剪切式稱重傳感器結構簡圖如圖1所示。

軸銷傳感器具有如下特點：

1.彈性元件為一整體空心截面圓軸，結構緊湊，幾何外形簡單，容易加工出很高的尺寸和形位精度；

2.空心截面具有很強的抗扭轉、抗彎曲能力，并且軸銷中性軸處的應力***大；

3.當空心截面軸銷承受垂直和水平彎曲時，彎矩為零的截面在同一截面；

4.當設計較大容量的軸銷傳感器時，中心孔也較大，雙剪型電陰應變計可以粘貼在孔內，即得到很好的保護又可以實施抽真空充惰性氣體密封工藝；

5.與相關承力部件組裝容易，使用方便。

軸銷傳感器的缺點是生產工藝難度大，需要較多的專用工具與裝備。

三、受力分析與理論計算

軸銷傳感器可以簡化為兩端簡支中間受一集中載荷爾蒙P作用的空心截面梁，其力學模型和空心截面如圖2所示。軸銷傳感器的輸出受很多因素影響，主要有軸銷中心孔的直徑d，凹槽的***小直徑D，負銷與支撐之間的間隙，支撐的硬度和雙剪型電阻應變計的尺寸等，在結構設計與計算時應認清相互的關系，作到尺寸選擇***佳化以保證軸銷傳感器性能波動***小。

四、制造工藝

軸銷結構與其它結構稱重傳感器的制造工藝完全相同，只是由于雙剪型電阻應變計粘貼在深孔內，需要購置和設計專用的噴砂處理、劃線貼片、加壓固化工具和裝備。

五、檢測與應用技術

由于軸銷傳感器本身就是一個整體彈性元件，即沒有保護外殼又沒有加載壓頭和承載底座，因此在測試與標定時，應該采用與實際安裝使用時相同的邊界支撐，***就是同一個支撐。

近年來，軸銷傳感器主要應用于電子吊秤領域，與U形吊環配合，組裝成數量式或無線傳輸式電子吊秤***為多見。由于軸銷直接與吊環和吊鉤裝配，不但省去了結構復雜的承載殼體，而且還可提高裝配精度，保證了稱量準確度。吊鉤同樣可以設計成360度旋轉型，此種集成化結構的電子吊秤示意圖如圖3所示。

軸銷傳感器的輸出受很多因素影響，主要有軸銷中心孔的直徑d，凹槽的***小直徑D，負銷與支撐之間的間隙，支撐的硬度和雙剪型電阻應變計的尺寸等，在結構設計與計算時應認清相互的關系，作到尺寸選擇***佳化以保證軸銷傳感器性能波動***小。

四、制造工藝

軸銷結構與其它結構稱重傳感器的制造工藝完全相同，只是由于雙剪型電阻應變計粘貼在深孔內，需要購置和設計專用的噴砂處理、劃線貼片、加壓固化工具和裝備。

五、檢測與應用技術

由于軸銷傳感器本身就是一個整體彈性元件，即沒有保護外殼又沒有加載壓頭和承載底座，因此在測試與標定時，應該采用與實際安裝使用時相同的邊界支撐，***就是同一個支撐。

近年來，軸銷傳感器主要應用于電子吊秤領域，與U形吊環配合，組裝成數量式或無線傳輸式電子吊秤***為多見。由于軸銷直接與吊環和吊鉤裝配，不但省去了結構復雜的承載殼體，而且還可提高裝配精度，保證了稱量準確度。吊鉤同樣可以設計成360度旋轉型，此種集成化結構的電子吊秤示意圖如圖3所示。

六、結語

軸銷傳感器體現了電子衡器小型化、模塊化、集成化、智能化的發展方向，是續集成化稱重板、稱重軌、稱重梁后又一個研發熱點，在國外已批量生產，應用比較廣泛。國外軸銷傳感器的發展與應用動向，值得我國稱重傳感器生產企業研究、借鑒，只要解決個別制造工藝問題，就完全可以研制出具有我國工礦企業應用特點的軸銷傳感器及其配套的電子吊秤、行車電子秤。