淺談稱(chēng)重傳感器的制造工藝
什么是稱(chēng)重傳感器?
稱(chēng)重傳感器是一種稱(chēng)量重量的裝置，但是它與普通的稱(chēng)重器不一樣，它是將物體的重量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過(guò)電信號(hào)向人們顯示物體重量的一種稱(chēng)重器。稱(chēng)重傳感器的使用要充分考慮使用環(huán)境是否適合，不良的使用環(huán)境會(huì)影響它的工作。
稱(chēng)重傳感器的工作原理和組成材料：
1：稱(chēng)重傳感器原理：
由一個(gè)或多個(gè)能在受力后產(chǎn)生形變的彈性體，和能感應(yīng)這個(gè)形變量的電阻應(yīng)變片組成的電橋電路（如惠斯登電橋），以及能把電阻應(yīng)變片固定粘貼在彈性體上并能傳導(dǎo)應(yīng)變量的粘合劑和保護(hù)電子電路的密封膠等三大部分組成稱(chēng)重傳感器。
2：稱(chēng)重傳感器的材料：
（1）彈性體的材料：
稱(chēng)重傳感器彈性體材料，一般選用金屬材質(zhì)，可選用的材質(zhì)大部分為鋁合金材質(zhì)、合金鋼材質(zhì)及不銹鋼材質(zhì)。合金材質(zhì)既有剛度保證形變一致及形變恢復(fù)，又有良好的耐候防腐性能。彈性體的主要要求就是能夠精確傳遞受力信息并保持在相同受力時(shí)的形變一致性和完全復(fù)位性。
（2）應(yīng)變片及電阻元件材料：
電阻應(yīng)變片的組成復(fù)雜，是復(fù)合型制造產(chǎn)品，應(yīng)變片的基材和應(yīng)變銅質(zhì)的組合千變?nèi)f化，根據(jù)其應(yīng)變要求，目前，大約有近千種產(chǎn)品。一般，基材采用高分子薄膜材料，應(yīng)變材質(zhì)為高純度康銅?；纳系目点~通過(guò)光學(xué)處理后刻蝕不同感應(yīng)形變的電阻柵絲。因此，電阻應(yīng)變片的品質(zhì)不僅與基材材質(zhì)和復(fù)合的金屬純度有關(guān)，而且與復(fù)合工藝、刻蝕技術(shù)及工藝、刻蝕化學(xué)材料及后處理工藝和材料等等因素相關(guān)。
（3）密封膠的材質(zhì)：
在焊接技術(shù)及設(shè)備不充分的稱(chēng)重傳感器初期階段，均采用專(zhuān)用硅橡膠密封膠系列。硅橡膠具有長(zhǎng)期化學(xué)穩(wěn)定性，因此，防腐、防潮、耐老化、絕緣等各項(xiàng)性能優(yōu)異，長(zhǎng)期以來(lái)一直是所有密封膠的首選產(chǎn)品。
（4）貼片粘合劑的材質(zhì)：
電阻應(yīng)變片貼片用粘合劑主要采用雙組分高分子環(huán)氧系列粘合劑，高分子化學(xué)產(chǎn)品的性能與各個(gè)組分的物理及化學(xué)指標(biāo)密切相關(guān)，如純度、分子鏈的結(jié)構(gòu)和大小、儲(chǔ)存時(shí)間、組分的配比、分子改性、混合方式、混合熟化使用時(shí)間、固化時(shí)間、固化溫度、助劑及百分比等因素。
稱(chēng)重傳感器的應(yīng)用：
稱(chēng)重傳感器其實(shí)在稱(chēng)重領(lǐng)域應(yīng)用很廣泛，重量太大難以稱(chēng)量的物體很多都可以用稱(chēng)重傳感器來(lái)稱(chēng)量。例如對(duì)高速公路上的卡車(chē)進(jìn)行稱(chēng)量，現(xiàn)在高速公路上都會(huì)建有一個(gè)稱(chēng)重橋，稱(chēng)重橋上安裝稱(chēng)重傳感器，這樣只要卡車(chē)行駛到稱(chēng)重橋上就可以對(duì)其進(jìn)行稱(chēng)重，檢測(cè)它是否存在超重問(wèn)題，這樣既使稱(chēng)重工作變得簡(jiǎn)單，也不會(huì)影響其他車(chē)輛通行。隨著科技的發(fā)展，稱(chēng)重傳感器也在不斷改善，相信它的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)越來(lái)越廣。
稱(chēng)重傳感器的制造工藝
稱(chēng)重傳感器內(nèi)部將金屬電阻應(yīng)變片粘貼在金屬稱(chēng)重梁上，將電阻應(yīng)變片的物理形變，轉(zhuǎn)換為可進(jìn)行測(cè)量和讀取的電信號(hào)。金屬電阻應(yīng)變片組成測(cè)量橋路，利用金屬電阻絲在張力作用下伸長(zhǎng)變細(xì)，電阻增加或減小，即金屬電阻隨所受應(yīng)變而變化的效應(yīng)而制成的。下面我們來(lái)了解一下稱(chēng)重傳感器的制作工藝。
1.彈性元件的金屬材料對(duì)稱(chēng)重傳感器的綜合性能和長(zhǎng)期穩(wěn)定性起著關(guān)鍵作用。應(yīng)選擇強(qiáng)度極限和彈性極限高、彈性模量時(shí)間和溫度穩(wěn)定性好、彈性滯后小、加工和熱處理引起的殘余應(yīng)力小的材料。有數(shù)據(jù)表明，只要淬火后材料的塑性好，加工熱處理后的殘余應(yīng)力就會(huì)小。要特別注意彈性模量隨時(shí)間的穩(wěn)定性，要求材料的彈性模量在稱(chēng)重傳感器的使用壽命期間不會(huì)發(fā)生變化。
2.應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器在制造過(guò)程中的工作原理和整體結(jié)構(gòu)決定了生產(chǎn)過(guò)程中有些工序必須人工操作，人為因素對(duì)稱(chēng)重傳感器的質(zhì)量影響很大。因此，需要制定科學(xué)、合理、可重復(fù)的制造工藝，增加計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)或半自動(dòng)工藝，最大限度地減少人為因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。
3.稱(chēng)重傳感器的彈性元件、殼體、膜片、上壓頭和下壓墊的設(shè)計(jì)必須保證加載后結(jié)構(gòu)中不發(fā)生性能波動(dòng)，或者性能波動(dòng)很小。因此，在稱(chēng)重傳感器的設(shè)計(jì)中，應(yīng)變區(qū)的應(yīng)力應(yīng)盡可能單一均勻；貼片位置優(yōu)選是平的；在結(jié)構(gòu)上保證有一定的抵抗偏心荷載和側(cè)向荷載的能力；安裝力遠(yuǎn)離應(yīng)變區(qū)，測(cè)量時(shí)應(yīng)避免承重點(diǎn)位移。雖然稱(chēng)重傳感器是一種組裝產(chǎn)品，但為了保證最佳的技術(shù)性能和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，它盡可能設(shè)計(jì)成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。
4.加工和熱處理過(guò)程在彈性元件的加工過(guò)程中，不均勻的表面變形會(huì)產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。切削量越大，殘余應(yīng)力越大，磨削產(chǎn)生的殘余應(yīng)力最大。因此，需要制定合理的加工工藝，指定合適的切削參數(shù)。在熱處理過(guò)程中，由于冷卻溫度不均勻和金屬材料的相變，在芯層和表層產(chǎn)生不同方向的殘余應(yīng)力，芯層產(chǎn)生拉應(yīng)力，表層產(chǎn)生壓應(yīng)力。必須采用回火工藝產(chǎn)生相反方向的應(yīng)力，抵消殘余應(yīng)力，減少殘余應(yīng)力的影響。
5.電路補(bǔ)償和調(diào)整應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器屬于組裝和制造，貼片組裝和橋接后形成產(chǎn)品。由于不可避免的內(nèi)部缺陷和外部環(huán)境條件的影響，稱(chēng)重傳感器的一些性能指標(biāo)不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，因此必須進(jìn)行各種電路補(bǔ)償和調(diào)整，以提高稱(chēng)重傳感器本身的穩(wěn)定性和對(duì)外部環(huán)境條件的穩(wěn)定性。完善而精細(xì)的電路補(bǔ)償技術(shù)是提高稱(chēng)重傳感器穩(wěn)定性的重要環(huán)節(jié)。
6.保護(hù)和密封保護(hù)和密封是稱(chēng)重傳感器制造過(guò)程中的關(guān)鍵工序，是稱(chēng)重傳感器能夠承受客觀環(huán)境和感性環(huán)境的影響，穩(wěn)定可靠工作的根本保證。如果保護(hù)性密封不好，連接到彈性元件上。電阻應(yīng)變片和應(yīng)變膠層都會(huì)吸收空氣中的水分，產(chǎn)生塑化，導(dǎo)致粘接強(qiáng)度和剛度下降，導(dǎo)致零點(diǎn)漂移和輸出不規(guī)則變化，直至稱(chēng)重傳感器失效。因此，有效的保護(hù)密封是稱(chēng)重傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的根本保證，否則，所有的技術(shù)成果都將付諸東流。除了處理上述因素外，提高稱(chēng)重傳感器穩(wěn)定性最重要的途徑是采取各種技術(shù)措施和工藝手段，模擬使用條件，進(jìn)行有效的人工老化試驗(yàn)，盡可能釋放殘余應(yīng)力，使其性能波動(dòng)最小化。
傳感器的重要作用：
近年來(lái)傳感器技術(shù)得到迅猛發(fā)展，同時(shí)技術(shù)也更為成熟完善，這推動(dòng)著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展。傳感器技術(shù)的革新和進(jìn)步，勢(shì)必會(huì)為機(jī)器人和其它自動(dòng)化行業(yè)帶來(lái)革新和進(jìn)步。因?yàn)闄C(jī)器人很多功能都是依靠傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這將使自動(dòng)化更加智能化。傳感器是自動(dòng)化設(shè)備的重要部件，智能傳感器可應(yīng)用于SmartCar、機(jī)器人等，可將其感應(yīng)到的狀況，利用人工智能辨識(shí)，透過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置回饋反應(yīng)的系統(tǒng)。
制造業(yè)自動(dòng)化自進(jìn)入自動(dòng)化領(lǐng)域以來(lái)，在工業(yè)機(jī)器人和機(jī)械手中就大量應(yīng)用到智能傳感器，并以先進(jìn)的技術(shù)實(shí)力占領(lǐng)市場(chǎng)，據(jù)悉隨著機(jī)器人的需求產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，傳感器在機(jī)器人上的應(yīng)用將越來(lái)越廣市場(chǎng)空間也將越來(lái)越大，反過(guò)來(lái)傳感器的技術(shù)進(jìn)步也將推動(dòng)自動(dòng)化向更智能方向發(fā)展。新一代智能傳感器將成為工業(yè)自動(dòng)化的心臟。
“智能工廠”是指在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上，利用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)和設(shè)備監(jiān)控技術(shù)加強(qiáng)信息管理和服務(wù)，清楚掌握產(chǎn)銷(xiāo)流程、提高生產(chǎn)過(guò)程的可控性、減少生產(chǎn)線上人工的干預(yù)、即時(shí)正確地采集生產(chǎn)線數(shù)據(jù)，以及合理的生產(chǎn)計(jì)畫(huà)編排與生產(chǎn)進(jìn)度。智能工廠可實(shí)現(xiàn)的技術(shù)包括無(wú)線感測(cè)、控制系統(tǒng)網(wǎng)路化和工業(yè)通信無(wú)線化等稱(chēng)重傳感器。對(duì)某些產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行快速直接測(cè)量并在線控制。而融合智能技術(shù)的傳感器將可以很好的解決上述問(wèn)題。
