專利名稱：稱重用傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳感器的制作方法，特別是指一種稱重用傳感器的制作方法，應(yīng)用復(fù)合材料以及金屬結(jié)構(gòu)加以制成。
背景技術(shù)：
一般常用傳感器的彈性體是利用整塊金屬切削加工而成，不但原料損耗頗大，同時加工時間也長，整個制造的過程復(fù)雜且穩(wěn)定性差。且在使用金屬制造彈性體的過程中，由于必須使用整塊金屬進行切削，因此在成形的過程中會有最后所制成的傳感器精度受到彈性體加工精度的影響，同時每次加工所造成的結(jié)果都因不同的加工條件而有相當(dāng)程度的不同，特別是在傳感器上的應(yīng)用，精度多在二千分之一以上至一萬五千分之一之間，因此加工精度的微小誤差將對傳感器的特性有重大影響。其中，常用傳感器的制作流程如圖一所示，該常用制作方法除步驟煩雜外，還因為金屬切塊無法一體成型，所以必需將金屬塊由機械來回加工15～20次，彈性體才得以成型。
由引可見，上述常用方式仍有諸多缺點，實非一良善的設(shè)計，而亟待加以改良。
本案發(fā)明人鑒于上述常用方式所衍生的各項缺點，乃亟思加以改良創(chuàng)新，并經(jīng)多年苦心孤詣潛心研究后，終于成功研發(fā)完成本件稱重用傳感器的制作方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的即在于提供一種稱重用傳感器的制作方法，由高分子復(fù)合材料與金屬結(jié)合而成，能大幅減少原料的損耗、成形時間極短，且提高傳感器的穩(wěn)定性。
本發(fā)明的次一目的在于提供一種稱重用傳感器的制作方法，由高分子復(fù)合材料的彈性體，提高了一般常用傳感器的精密度。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種稱重用傳感器的制作方法，減化傳感器于制作時所產(chǎn)生的繁雜步驟、程序，以及誤差。
可達成上述發(fā)明目的的稱重用傳感器的制作方法，將金屬加以切片，經(jīng)由機械加工處理后，使用超音波清洗，再將金屬置入模型槽，并注入高分子復(fù)合材料成形，經(jīng)最后測試檢驗等步驟后即完成。
本發(fā)明所提供的稱重用傳感器的制作方法，與前述引證案及其他常用技術(shù)相互比較時，更具有下列優(yōu)點1.本發(fā)明提供一種稱重用傳感器的制作方法，由高分子復(fù)合材料與金屬結(jié)合而成，能大幅減少原料的損耗、成形時間極短，且提高傳感器的穩(wěn)定性。
2.本發(fā)明提供一種稱重用傳感器的制作方法，由高分子復(fù)合材料的彈性體，提高了一般常用傳感器的精密度。
3.本發(fā)明提供一種稱重用傳感器的制作方法，減化了傳感器于制作時所產(chǎn)生的繁雜步驟、程序，以及誤差，并加快了生產(chǎn)的速度。


請參閱以下有關(guān)本發(fā)明一較佳實施例的詳細說明及其附圖，將可進一步了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及其目的功效；有關(guān)該實施例的附圖為圖1為常用傳感器的制作流程圖；圖2為稱重用傳感器的受力示意圖；圖3為稱重用傳感器的惠斯換電橋的電路圖；圖4為本發(fā)明稱重用傳感器的制作方法的流程圖；圖5(a)為本發(fā)明稱重用傳感器的制作方法的第一實施例示意圖；以及圖5(b)為本發(fā)明稱重用傳感器的制作方法的第二實施例示意圖。
圖中的1為金屬切片，10為調(diào)整焊線，11為測試檢驗，12為包裝成型，2為彈性體表面機械加工，3為表面陽極處理，4為表面噴沙，5為超音波清洗，6為預(yù)設(shè)彈性體的晶片位置，7為晶片固定，8為將彈性體置入模型槽，9為注入高分子材料成型。
具體實施例方式
請參閱圖2及圖3所示，在傳感器結(jié)構(gòu)中，彈性體為主要的受力元，其工作特性便如同彈簧一般，在于其受力之后會產(chǎn)生形變，而變形量與的力成簡單正比的關(guān)系(虎克定律)，并于受力消失時，能立即回復(fù)至原先的狀態(tài)；而傳感器基本作用如下面式中所述依據(jù)歐姆定律V＝IR，因此I＝V/R，在惠斯登電橋中I1＝Vext/(R1+R2)I2＝Vext/(R3+R4)故Va＝I1R2＝VextR2/(R1+R2)
且Vb＝I1R4＝VextR4/(R3+R4)因此Vsignal＝Va-Vb＝VextR2/(R1+R2)-VextR4/(R3+R4)＝Vext(R2/(R1+R2)-R4/(R3+R4))于是Vsignal/Vext＝(R2/(R1+R2)-R4/(R3+R4))＝O/P由于在傳感器中Vext是由系統(tǒng)提供的，且一般多為固定的，因此由上式中看出如要提高傳感器的精度，則Vsingal是決定的因素。然而Vsingal卻與惠斯登電橋中各電橋上的阻值變化呈一相關(guān)ΔRR=KΔll=Kϵ]]>上式中的ε便是彈性體的應(yīng)變，但是比例常數(shù)K又有以下的關(guān)系式K＝P/EA。式中的P是所施應(yīng)力或是荷重；E是楊氏系數(shù)，與彈性體的材質(zhì)相關(guān)；而A是彈性體的截面積，與彈性體的設(shè)計有關(guān)。因此在相同的應(yīng)變狀況下，比例常數(shù)K愈大，則精度愈高；但若在相同比例常數(shù)的情況中，則應(yīng)變量ε愈大，傳感器的精度也愈高。
雖然整個傳感器的原理如上面所敘述的，但是它有一個限制不能超過彈性體的彈性上限，也就是不能產(chǎn)生塑性形變?；旧显趥鞲衅鞯膽?yīng)用中，以金屬制成的彈性體形變量約僅為全長的萬分之一或更少，以確保如此少的形變量不會超過其彈性上限；但是這樣一來，對于金屬材料而言其可使用的形變區(qū)便相對高分子復(fù)合材料小了許多。一般使用金屬與高分子復(fù)合材料所制成的傳感器，其可使用的彈性區(qū)間可到達全長的一千分之一或是以上，因此在其它條件相同的情況下，使用金屬與高分子復(fù)合材料為彈性體的傳感器的精度可比傳統(tǒng)以金屬制成的彈性體所生產(chǎn)出的傳感器提高十倍以上。
相較于一般高分子材料，金屬具有以下特性強度與韌性適中、導(dǎo)熱性良好、可使用溫度范圍高、導(dǎo)電率高、耐疲勞性良好、抗蠕變性佳、耐磨耗性與可加工性優(yōu)越等優(yōu)點；但同樣相對于高分子材料，金屬也有密度大、不耐腐蝕、耐候性不良、無法電氣絕緣、難以制成一些特殊結(jié)構(gòu)及成本較高等缺點。
特別在稱重用的傳感器應(yīng)用方面，金屬材料有關(guān)于密度大、不耐腐蝕、耐候性不良、無法電氣絕緣的缺點一直是其在諸多應(yīng)用上的限制?；诮饘俚膹椥泽w有以上幾個不良點，于是本案嘗試以復(fù)合材料來加以克服。使用復(fù)合材料的好處不但可以兼有金屬與高分子的優(yōu)點，也可以彌補其相互的缺點。
雖然復(fù)合材料有以上的各項優(yōu)點，但是在傳感器的應(yīng)用上，熱膨脹系數(shù)的匹配也是一項極為重要的因素。由于彈性體的作用在于完整而迅速的將所感受到的外力傳遞到由應(yīng)變計所組成的惠斯登電橋中，因此在由得答案材料所制成的彈性體中其不同組成物件的熱膨脹系數(shù)便成為一項極為重要的指標(biāo)。由于在配合使用上的方便，因此我們將整個彈性體的熱膨脹系數(shù)設(shè)定在5～30PPM/℃。
在使用金屬與復(fù)合材料所制成的復(fù)合式彈性體中，為了使支撐部份的復(fù)合材料上所承受的力或是重量能完整的傳遞至感應(yīng)部份的金屬上，因此金屬部份可能會以梁式或是框式的結(jié)構(gòu)埋入或是嵌入兩側(cè)的復(fù)合材料中，如圖5(a)及圖5(b)所示。
請參閱圖4所示，本發(fā)明所提供稱重用傳感器的制作方法，主要包括下列步驟步驟一先將金屬切片1成彈性體形狀步驟二彈性體表面機械加工2步驟三彈性體表面陽極處理3步驟四彈性體表面噴沙4步驟五超音波清洗5步驟六預(yù)設(shè)彈性體的晶片位置6步驟七晶片固定7步驟八將彈性體置入模型槽8步驟九注入高分子材料成型9步驟十調(diào)整焊線10步驟十一測試檢驗11步驟十二包裝成型12由上述制作方法的步驟流程后，即可將傳感器加以制作完成(請參閱圖5(a)及圖5(b)的示意圖)。
上列詳細說明是針對本發(fā)明的一可行實施例具體說明，惟該實施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所為的等效實施或變更，例如等變化的等效性實施例，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。
權(quán)利要求
1.一種稱重用傳感器的制作方法，其特征是它包括下列步驟步驟一金屬切片；步驟二彈性體表面機械加工；步驟三彈性體表面陽極處理；步驟四彈性體表面噴沙；步驟五超音波清洗；步驟六預(yù)設(shè)彈性體的晶片位置；步驟七晶片固定；步驟八將彈性體置入模型槽；步驟九注入高分子材料成型；步驟十調(diào)整焊線；步驟十一測試檢驗；步驟十二包裝成型；由上述制作方法的步驟流程后，即可將傳感器加以制作完成。
全文摘要
一種稱重用傳感器的制作方法，使用由四片或是四的倍數(shù)個電阻式金屬感應(yīng)膜(應(yīng)變計)所形成的惠斯登電橋間各應(yīng)變計由于所感知的應(yīng)變不同產(chǎn)生形變，以致于應(yīng)變計的電阻發(fā)生變化，造成原本平衡的惠斯登電橋的輸出因應(yīng)變計的電阻變化而有相對變異的現(xiàn)象；并利用復(fù)合材料與金屬相互結(jié)合，以制成該傳感器。
文檔編號G01G3/08GK1435680SQ0210911
公開日2003年8月13日 申請日期2002年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月30日
發(fā)明者高飛鷂 申請人:高飛鷂