用于手操作的或氣動的壓力機的力傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種力傳感器(1)，其具有中央軸線(A)和外直徑DA，用以測量在手操作的或氣動的壓力機(2)中軸向出現(xiàn)的力(F)。力傳感器(1)包括在螺栓(3)與螺母(4)之間預夾緊的壓電式力測量環(huán)(5)，力測量環(huán)具有插頭接口(6)，其中，螺母(4)具有內(nèi)端面(7)，內(nèi)端面具有帶內(nèi)螺紋(9)的第一孔(8)，第一孔具有第一直徑(D1)。此外，螺栓(3)具有連續(xù)的孔(28)以及頭部(11)以及空心膨脹螺釘(12)，空心膨脹螺釘具有內(nèi)直徑(DI)和前側(cè)的外螺紋(13)，空心膨脹螺釘貫穿力測量環(huán)(5)并嵌入到螺母(4)的內(nèi)螺紋(9)中。根據(jù)本發(fā)明，螺母(4)或頭部(11)具有第二孔(14)，第二孔具有比空心膨脹螺釘(12)的內(nèi)直徑(DI)更小的第二直徑(D2)，其中，第二孔(14)的直徑(D2)至少為已提到的外直徑(DA)的四分之一并且第二孔(14)的長度(L)至少與其直徑(D2)一樣長，并且其中，第二孔(14)的內(nèi)壁(15)被設計為用于滑動配合的定中心收納部。
【專利說明】
用于手操作的或氣動的壓力機的力傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種力傳感器，其具有下部的環(huán)狀支承面和上部的環(huán)狀支承面以及外直徑DA，所述力傳感器用以測量在手操作的或氣動的壓力機中軸向出現(xiàn)的力，該力傳感器包括在螺栓與螺母之間預夾緊的壓電式力測量環(huán)，該力測量環(huán)具有插頭接口，其中，螺母具有帶內(nèi)螺紋的第一孔，該第一孔具有第一直徑，并且其中，螺栓具有頭部以及空心膨脹螺釘，該空心膨脹螺釘具有內(nèi)直SD1并具有前側(cè)的外螺紋，該空心膨脹螺釘貫穿力測量環(huán)并嵌入螺母的內(nèi)螺紋。
【背景技術(shù)】
[0002]上述類型的力傳感器被用于各種各樣的目的并例如以壓力傳感器(英文=PressForce Sensor)的名字被銷售。
[0003]例如，在EP1590641中描述了這種力傳感器。作為現(xiàn)有技術(shù)在該處給出的測量傳感器由商用力傳感器構(gòu)成，該商用力傳感器夾緊在螺栓與螺母之間，其中，不僅螺栓而且螺母在其外側(cè)上具有中央螺紋孔用以安置工件。這種實施方式需要非常大的結(jié)構(gòu)高度。
[0004]作為關(guān)于結(jié)構(gòu)高度被改進的實施方式，在同一文獻中描述了一種裝置，在該裝置中，傳感器被設計為直接集成在螺栓中。為了固定到毗鄰的工件上，要么設置連續(xù)的中央孔，設置多個較小的螺紋孔在螺栓和螺母的前側(cè)的外表面上，要么設置具有縮進部的中央孔，該縮進部作為內(nèi)支承面用于被引導穿過該孔的固定螺釘?shù)穆葆旑^。具有集成傳感器的實施方式雖然要求較低的結(jié)構(gòu)高度，但是總體上比具有單獨傳感器的實施方式更貴，因為不能使用傳統(tǒng)的傳感器。
[0005]例如，使用這種力傳感器以能夠測量由手操作的或氣動的壓力機所施加的力。因為這種壓力機的行程由系統(tǒng)造成地不是非常高，所以插入到其中的力傳感器例如在最高60kN的手動壓力機中不應高于50mm。此外重要的是，在力傳感器的兩個在外的端側(cè)上的收納裝置可容易地匹配壓力機生產(chǎn)商的預先規(guī)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是描述一種前述類型的具有中央軸線的力傳感器，該力傳感器用于測量最高60kN的在手操作的或氣動的壓力機中軸向出現(xiàn)的力，該力傳感器具有較低的結(jié)構(gòu)高度，但總體上在生產(chǎn)中更有利。此外，還應能測量最高10kN、優(yōu)選地甚至最高18kN的拉力。
[0007]本發(fā)明的目的由根據(jù)本發(fā)明的具有第一個權(quán)利要求的特征的力傳感器實現(xiàn)。在獨立權(quán)利要求4中描述了替代方案。在從屬權(quán)利要求中描述了其他的有優(yōu)勢的實施方式。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，螺母具有第二孔，該第二孔具有比空心膨脹螺釘?shù)膬?nèi)直徑D1更小的第二直徑，該第二孔貫穿螺母，其中，第二孔的直徑至少為外直徑的四分之一。此外，第二孔的長度至少與其直徑一樣長。此外，根據(jù)本發(fā)明，第二孔的內(nèi)表面被設計為用于滑動配合的定中心收納部。
[0009]在替代的實施方式中，螺栓和螺母的設置被交換，其中，具有所有已描述特征的第二孔于是被設計在螺栓的頭部中。
[0010]力傳感器的外直徑Da基本上等于螺母的外直徑，螺母的外直徑又基本上與力測量環(huán)的外直徑和螺栓的外直徑同樣大。
[0011]這種裝置在生產(chǎn)中是有利的，因為可使用傳統(tǒng)的力測量環(huán)。作為例子，建議Kistler Instrumente AG公司的9040A型傳感器。
[0012]由此減少了結(jié)構(gòu)高度，其方法是，在螺母中或在螺栓的頭部中設計用于安置夾緊工具的裝置，該裝置的形式為用于滑動配合的定中心收納部。該裝置例如在直徑14mm的情況下被制造具有允差H7 0/+0.018，由此確保了具有最小游隙的滑動配合H7/g6。由此，設有相應的收納螺栓的工具可設置在期望的定中心收納部中并利用該工具的收納螺栓以定中心方式插入力傳感器中。可借助從外部可接近的無頭螺釘來實現(xiàn)固定。因此，工具的裝配和拆卸非常容易。此外，該裝配總是確保了定中心地且防翻倒地收納所述工具。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，收納螺栓可設計成長形并可深入地伸入到螺栓中，因為空心膨脹螺釘具有比第二孔更大的內(nèi)直徑。特別地，收納螺栓還可完全穿透力傳感器并視需要而定地橋接所述力測量，而無需為此移除力傳感器。于是，僅路徑測量被執(zhí)行。
【附圖說明】
[0014]下面參照附圖詳細說明本發(fā)明。其中:
[0015]圖1在橫截面中示出了根據(jù)本發(fā)明的力傳感器的示意圖；
[0016]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的力傳感器的示意圖，該力傳感器具有安置在其上的收納螺栓和夾緊螺栓；
[0017]圖3在示意圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的力傳感器的替代實施方式，該力傳感器具有安置在其上的收納螺栓和夾緊螺栓。
[0018]圖4示出了具有根據(jù)本發(fā)明的力傳感器的手動壓力機的示意圖。
【具體實施方式】
[0019]圖1示出力傳感器I，該力傳感器具有外直徑Da和中央軸線A，其用以測量在根據(jù)圖4的手操作的或氣動的壓力機2中軸向出現(xiàn)的力F，該力傳感器各具有下部和上部的環(huán)狀支承面10，10 ‘。該力傳感器包括在螺栓3與螺母4之間預夾緊的壓電式力測量環(huán)5，該力測量環(huán)具有插頭接口 6。外直徑Da在螺母4的區(qū)域中基本上與在螺栓3和力測量環(huán)5的區(qū)域中同樣大。
[0020]螺母4具有內(nèi)端面7，該內(nèi)端面具有帶有內(nèi)螺紋9的第一孔8，該第一孔具有第一直徑Dl。此外，根據(jù)第一實施方式，該螺母具有下部的環(huán)狀支承面10。螺栓3具有頭部11以及在中央孔28中具有空心膨脹螺釘12，該空心膨脹螺釘具有內(nèi)直徑D1。此外，空心膨脹螺釘12具有前側(cè)的外螺紋13，該空心膨脹螺釘貫穿力測量環(huán)5并嵌入到螺母4的內(nèi)螺紋9中。根據(jù)本發(fā)明，在根據(jù)本發(fā)明的第一設計方案中，螺母4具有第二孔14，該第二孔具有比空心膨脹螺釘12的內(nèi)直徑0〗更小的第二直徑D2，該第二孔貫穿螺母4，其中，第二孔的直徑D2至少為已提到的外直徑Da的四分之一并且第二孔14的長度L至少與其直徑D2—樣長。此外，第二孔的內(nèi)壁15被設計為用于滑動配合H7/g6的、具有品質(zhì)H7的定中心收納部15。
[0021]在圖3中示出根據(jù)本發(fā)明的替代設計方案。與根據(jù)本發(fā)明的第一變型方案相反，螺母4和螺栓3的取向交換:螺栓3的頭部11現(xiàn)在具有下部的環(huán)狀支承面10并還具有第二孔14，該第二孔具有所有已提到的特征、特別是具有用于滑動配合的內(nèi)壁15上的定中心收納部并具有所有已提到的尺寸及這些尺寸的比例。
[0022]壓電式力測量環(huán)5是按照現(xiàn)有技術(shù)的商用傳感器。該傳感器包括殼體16，該殼體具有在其中在膜片17之下裝入并預夾緊的壓電式測量元件18以及具有插頭接口 6。
[0023]在優(yōu)選的實施方式中，螺母4在第一孔8中靠近端面7同樣地具有內(nèi)表面19，該內(nèi)表面被設計為用于滑動配合H7/g6的、具有品質(zhì)H7的定中心收納部19。此外，螺栓3具有引導區(qū)域20，該引導區(qū)域銜接外螺紋13、面向頭部11，該引導區(qū)域至少與螺紋13—樣寬并且靠近內(nèi)端面7以定中心方式被收納到第一孔8的定中心收納部19中，如從圖1中能看到的那樣。由此確保了螺栓3與螺母4之間的定中心。已證實，單獨通過螺栓3與螺母4之間的螺紋連接所實現(xiàn)的定中心不滿足這些要求。
[0024]在組裝時，力測量環(huán)5優(yōu)選地借助從外部作用在力測量環(huán)5上的定中心輔助件，相應地利用外部定中心，圍繞螺栓3的空心膨脹螺釘12定中心地并隨后通過在螺紋9、13上擰緊螺母4在預夾緊條件下被固定在螺栓3與螺母4之間。因此，省略在空心膨脹螺釘12與力測量環(huán)5之間裝入定中心套筒的必要性。
[0025]特別已證實為有優(yōu)勢的是，在力測量環(huán)5與螺栓3的頭部11之間設置滑動盤21，該滑動盤通過所述預夾緊固定。該滑動盤21可實現(xiàn)在利用螺母4為了施加所述預夾緊而互相夾緊期間，頭部11的和力測量環(huán)5的這兩個表面之間的滑動，并因此可實現(xiàn)防止壓電式力測量環(huán)5材料中的力矩延遲。
[0026]根據(jù)本發(fā)明，可沿徑向在空心膨脹螺釘12與力測量環(huán)之間設置環(huán)狀間隙26(見圖3)，而無需在此在空心膨脹螺釘與力測量環(huán)之間設置定中心套筒。環(huán)狀間隙26可因此占據(jù)空心膨脹螺釘12與力測量環(huán)5之間的整個空間。所述外部定中心可通過力測量環(huán)5和頭部11的外部側(cè)表面實現(xiàn)。由此，該裝置再次被簡化并且在生產(chǎn)中較有利。
[0027]因為螺母4的或頭部11的第二孔14的直徑D2小于空心膨脹螺釘?shù)膬?nèi)直徑D1，所以確保了收納螺栓32可被收納在第二孔14中，該收納螺栓比第二孔長得多，如圖2中能看到的那樣。
[0028]此外，螺母4或頭部11可在第二孔14的中間區(qū)域中具有從外部直至內(nèi)壁15的徑向孔22，該徑向孔具有內(nèi)螺紋23，在該徑向孔中插入無頭螺釘24。通過擰緊無頭螺釘可固定收納螺栓32，如圖2中能看到的那樣。
[0029]此外，從圖2和圖3可見，第二孔14中的定中心收納部15必須至少設計在內(nèi)壁15的兩個端部區(qū)域中。第二孔14的中間區(qū)域通常不需用于定中心，因為無頭螺釘24優(yōu)選地作用在該處并且收納螺栓32在該區(qū)域中具有錐形外表面，以便與無頭螺釘24—起確保對所插入的收納螺栓32的支持。但是，兩個端部區(qū)域15a和15b的區(qū)域中的定中心收納部15特別是提供了防翻倒部，并甚至由此引起了良好的定中心。重要的是，第二孔14的長度L和特別是包括兩個區(qū)域15a、15b的定中心收納部15的長度以及所述兩個區(qū)域相對彼此的間距是長的、特別是至少與外直徑Da—樣長以及優(yōu)選是力傳感器I的軸向總高度的至少20%。
[0030]特別地，螺母4可靠近內(nèi)端面7具有伸出部27。該伸出部27用作針對所述外部定中心的限界部，以及根據(jù)圖2用作可安置在螺母4上的寬的環(huán)29的止動部，在該環(huán)上設置相應的設施30用以確定軸向路徑。因此，實現(xiàn)力-路徑測量。
[0031]特別地，中央孔在力傳感器I中是連續(xù)的。這種設置可實現(xiàn)力傳感器I的橋接，而不必為此拆卸該力傳感器。特別當存在用于路徑測量的設施時，則可繼續(xù)進行這些測量，而不會發(fā)生由于力測量環(huán)5的力分流。
[0032]在力傳感器I的靠近上部的環(huán)狀支承面10‘的孔中，視實施方式變型方案而定地在螺栓3的頭部11中或螺母4中可安置內(nèi)螺紋25 ο該內(nèi)螺紋允許靠近上部的支承面10 ‘安置夾緊軸頸31，用于將力傳感器I容易地適配或固定在壓力機2上，如圖4中所示那樣。該孔特別可以是空心膨脹螺釘12的孔28或螺母4中的另一孔8‘，該另一孔穿透該螺母。
[0033]因為在使用時總是還出現(xiàn)拉力，所以根據(jù)本發(fā)明的力傳感器I或力測量環(huán)5還必須可負載拉力。根據(jù)本發(fā)明的力傳感器可負載最高60kN的壓力和/或最高1kN的拉力。這造成，螺栓3與螺母4之間的所述預夾緊相應很高。另一方面，力傳感器I必須相應牢固地安置到夾緊軸頸31以及收納螺栓32上。
[0034]在附圖中，力測量環(huán)5設有膜片17，該膜片朝螺母4方向取向。但還可實現(xiàn)為，將力測量環(huán)5旋轉(zhuǎn)180°，使得該力測量環(huán)以其膜片17對著螺栓3或滑動盤21取向。
[0035]與根據(jù)圖1-3的實施方式關(guān)聯(lián)地所描述的所有優(yōu)選的實施方式可同樣地利用根據(jù)本發(fā)明的、根據(jù)圖3的力傳感器I來執(zhí)行。附圖標記分別具有用于說明本發(fā)明的相同意義。
[0036]附圖標記列表
[0037]I力傳感器
[0038]2壓力機
[0039]3 螺栓
[0040]4 螺母[0041 ] 5力測量環(huán)
[0042]6插頭接口
[0043]7內(nèi)端面
[0044]8 (螺母的)第一孔
[0045]8‘(螺母中的)另一孔
[0046]9螺母的內(nèi)螺紋
[0047]10 10 ‘ 支承面
[0048]11 頭部
[0049]12空心膨脹螺釘
[0050]13外螺紋
[0051]14 第二孔
[0052]15內(nèi)壁、定中心收納部
[0053]15a, 15b內(nèi)壁的區(qū)域、定中心區(qū)域
[0054]16 殼體
[0055]17 膜片
[0056]18壓電式測量元件
[0057]19內(nèi)表面、定中心收納部
[0058]20引導區(qū)域
[0059]21滑動盤
[0060]22徑向孔
[0061]23用于無頭螺釘?shù)膬?nèi)螺紋
[0062]24無頭螺釘
[0063]25螺栓內(nèi)螺紋
[0064]26環(huán)狀間隙
[0065]27伸出部
[0066]28孔(在空心膨脹螺釘中)
[0067]29 環(huán)
[0068]30 設施
[0069]31夾緊軸頸
[0070]32收納螺栓
[0071]A 軸線
[0072]F 力
[0073]Dl 直徑(內(nèi))
[0074]Da外直徑
[0075]D2較小的直徑(內(nèi))
[0076]L 長度
[0077]Di空心膨脹螺釘?shù)膬?nèi)直徑
【主權(quán)項】
1.一種力傳感器，其具有中央軸線(A)、下部的環(huán)狀支承面和上部的環(huán)狀支承面(10，10‘)以及外直徑Da，所述力傳感器用以測量在手操作的或氣動的壓力機(2)中軸向出現(xiàn)的力(F)，所述力傳感器包括在螺栓(3)與螺母(4)之間預夾緊的壓電式力測量環(huán)(5)，所述力測量環(huán)具有插頭接口(6)，其中，所述螺母(4)具有內(nèi)端面(7)和所述下部的環(huán)狀支承面(10)，所述內(nèi)端面具有帶內(nèi)螺紋(9)的第一孔(8)，所述第一孔具有第一直徑(Dl)，并且其中，所述螺栓(3)具有連續(xù)的孔(28)以及具有帶所述上部的環(huán)狀支承面(10‘)的頭部(11)以及具有空心膨脹螺釘(12)，所述空心膨脹螺釘具有內(nèi)直徑(D1)并具有前側(cè)的外螺紋(13)，所述空心膨脹螺釘貫穿所述力測量環(huán)(5)并嵌入到所述螺母(4)的內(nèi)螺紋(9)中，其特征在于，所述螺母(4)具有第二孔(14)，所述第二孔具有比所述空心膨脹螺釘(12)的內(nèi)直徑(D1)更小的第二直徑(D2)，所述第二孔朝向下部的支承面(10)貫穿所述螺母(4)，其中，所述第二孔(14)的直徑(D2)至少為已提到的外直徑(Da)的四分之一并且所述第二孔(14)的長度(L)至少與其直徑(D2)—樣長，并且其中，所述第二孔(14)的內(nèi)壁(15)被設計為用于滑動配合的定中心收納部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的力傳感器，其特征在于，在所述頭部(11)中，在所述孔(28)中朝向上部的支承面(10‘)安置內(nèi)螺紋(25)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的力傳感器，其特征在于，所述螺母(4)在所述第二孔(14)的中間區(qū)域中具有從外部直至所述內(nèi)壁(15)的徑向孔(22)，所述徑向孔具有內(nèi)螺紋(23)，在所述徑向孔中插入無頭螺釘(24)。4.一種力傳感器，其具有中央軸線(A)、下部的環(huán)狀支承面和上部的環(huán)狀支承面(10，10‘)以及外直徑Da，所述力傳感器用以測量在手操作的或氣動的壓力機(2)中軸向出現(xiàn)的力(F)，所述力傳感器包括在螺栓(3)與螺母(4)之間預夾緊的壓電式力測量環(huán)(5)，所述力測量環(huán)具有插頭接口(6)，其中，所述螺母(4)具有內(nèi)端面(7)和所述上部的環(huán)狀支承面(10‘)，所述內(nèi)端面具有帶內(nèi)螺紋(9)的第一孔(8)，所述第一孔具有第一直徑(Dl)，并且其中，所述螺栓(3)具有連續(xù)的孔(28)以及具有帶所述下部的環(huán)狀支承面(10)的頭部(11)以及具有空心膨脹螺釘(12)，所述空心膨脹螺釘具有內(nèi)直徑(D1)并具有前側(cè)的外螺紋(13)，所述空心膨脹螺釘貫穿所述力測量環(huán)(5)并嵌入到所述螺母(4)的內(nèi)螺紋(9)中，其特征在于，所述頭部(11)具有第二孔(14)，所述第二孔具有比所述空心膨脹螺釘(12)的內(nèi)直徑(D1)更小的第二直徑(D2)，所述第二孔朝向下部的支承面(10)貫穿所述螺栓(3)，其中，所述第二孔(14)的直徑(D2)至少為已提到的外直徑(Da)的四分之一并且所述第二孔(14)的長度(L)至少與其直徑(D2)—樣長，并且其中，所述第二孔(14)的內(nèi)壁(15)被設計為用于滑動配合的定中心收納部。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的力傳感器，其特征在于，所述螺母(4)具有連續(xù)的孔(8‘)，在該連續(xù)的孔中朝向上部的支承面(10‘)安置內(nèi)螺紋(25)。6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的力傳感器，其特征在于，所述頭部(11)在所述第二孔(14)的中間區(qū)域中具有從外部直至所述內(nèi)壁(15)的徑向孔(22)，所述徑向孔具有內(nèi)螺紋(23)，在所述徑向孔中插入無頭螺釘(24)。7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的力傳感器，其特征在于，所述螺母(4)在所述第一孔(8)中靠近所述端面(7)同樣地具有內(nèi)表面(19)，所述內(nèi)表面被設計為用于滑動配合的定中心收納部(19)，并且所述螺栓(3)具有引導區(qū)域(20)，所述引導區(qū)域銜接所述外螺紋(13)、面向所述頭部(11)，所述引導區(qū)域至少與所述外螺紋(13)—樣寬并且靠近所述內(nèi)端面以定中心方式被收納到所述第一孔(8)的定中心收納部(19)中。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的力傳感器，其特征在于，在所述力測量環(huán)(5)與所述螺栓(3)的頭部(11)之間設置有滑動盤(21)，并且通過所述預夾緊來固定所述滑動盤。9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的力傳感器，其特征在于，沿徑向在所述空心膨脹螺釘(12)與所述力測量環(huán)(5)之間設置有環(huán)狀間隙(26)。10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的力傳感器，其特征在于，所述螺母(4)靠近所述內(nèi)端面(7)具有伸出部(27)。11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的力傳感器，其特征在于，所述力傳感器能負載最高60kN的壓力。12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的力傳感器，其特征在于，所述力傳感器能負載最高1kN的拉力。
【文檔編號】G01L5/00GK105829846SQ201480069589
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年12月15日
【發(fā)明人】A·萊曼
【申請人】基斯特勒控股公司