CN110017924A - 六分力传感器 - Google Patents
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- G01L5/161—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force using variations in ohmic resistance
Abstract
本发明提供了一种六分力传感器，包括传感器组件，所述传感器组件包括四个多孔梁和一个正方形的中心安装块，所述中心安装块的每条侧边分别通过两个平行设置的横梁与一个所述多孔梁连接，相邻两个所述多孔梁通过固定筋连接，且所述固定筋的上下表面高于所述多孔梁的上下表面，所述多孔梁及所述横梁上均设置有应变片。本发明在XY方向受力时，由于周边联接的固定筋的刚度和Z轴的横梁的刚度远远大于多孔梁在所在方向的刚度，因此X和Y方向的受力其串扰很小，从而提高了测量的精度。
Description
技术领域
本发明涉及传感器领域，特别涉及一种六分力传感器。
背景技术
在自动化行业，随着工业机器人的大量使用，特别是在有要求的场合，对力值的控制和检测要求比较严格的场合，或者说对力控有要求的场合，六分力传感器的使用越来越广，在立体空间范围内，机器人的手臂要感知三个方向的力值，及三个方向的力矩，并通过终端控制，确保手臂能正确保证所要求的操作不出问题，并符合要求。但是，现有技术中六分力传感器的受力会产生串扰，从而影响了测量的精度和准确性。
发明内容
本发明提供了一种六分力传感器，以解决上述技术问题。
为解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种六分力传感器，包括传感器组件，所述传感器组件包括四个多孔梁和一个正方形的中心安装块，所述中心安装块的每条侧边分别通过两个平行设置的横梁与一个所述多孔梁连接，相邻两个所述多孔梁通过固定筋连接，且所述固定筋的上下表面高于所述多孔梁的上下表面，所述多孔梁及所述横梁上均设置有应变片。
优选地，所述固定筋的中部形成有用于加工的通孔。
优选地，所述横梁上的应变片贴在所述横梁侧面的两边。
优选地，所述多孔梁上的应变片贴在所述多孔梁的腹梁上。
优选地，所述六分力传感器还包括外壳、上盖座和下盖座，所述传感器组件安装在所述外壳的安装通孔中，所述上盖座通过第一螺钉与所述中心安装块连接，所述下盖座通过第二螺钉与所述固定筋连接。
优选地，所述传感器组件一体成型。
优选地，每个所述多孔梁由两个双孔梁连接而成。
优选地，所述六分力传感器还包括接线盒，所述接线盒与所述外壳连接。
优选地，所述接线盒上安装有航空接头。
优选地，所述多孔梁平行于与该所述多孔梁对应的所述中心安装块的侧边，所述固定筋呈弧形。
由于采用了上述技术方案，本发明在XY方向受力时，由于周边联接的固定筋的刚度和Z轴的横梁的刚度远远大于多孔梁在所在方向的刚度，因此X和Y 方向的受力其串扰很小，从而提高了测量的精度。
附图说明
图1示意性地示出了本发明中的传感器组件的立体图一；
图2示意性地示出了本发明中的传感器组件的主视图；
图3示意性地示出了图2的侧视图；
图4示意性地示出了图2的后视图；
图5示意性地示出了图4的A-A剖视图；
图6示意性地示出了本发明中的传感器组件的立体图二；
图7示意性地示出了本发明的主视图；
图8示意性地示出了图7的仰视图；
图9示意性地示出了图7的俯视图；
图10示意性地示出了图7的B-B剖视图。
图中附图标记：1、多孔梁；2、中心安装块；3、横梁；4、固定筋；5、通孔；6、外壳；7、上盖座；8、下盖座；9、第一螺钉；10、第二螺钉；11、双孔梁；12、接线盒；13、航空接头；14、传感器组件。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
本发明的一个方面，提供了一种六分力传感器，包括传感器组件14，所述传感器组件14包括四个多孔梁1和一个正方形的中心安装块2，所述中心安装块2的每条侧边分别通过两个平行设置的横梁3与一个所述多孔梁1连接，相邻两个所述多孔梁1通过固定筋4连接，且所述固定筋4的上下表面高于所述多孔梁1的上下表面，所述多孔梁1及所述横梁3上均设置有应变片。
如图1所示，四个多孔梁1分别分布于XY所在平面，且相互垂直地布置。固定筋4的刚度远远大于多孔梁1的刚度，固定筋4突出于多孔梁4的表面，从而形成为支脚。
由于采用了上述技术方案，本发明在XY方向受力时，由于周边联接的固定筋4的刚度和Z轴的横梁3的刚度远远大于多孔梁1在所在方向的刚度，因此X 和Y方向的受力其串扰很小，从而提高了测量的精度。
优选地，所述固定筋4的中部形成有用于加工的通孔5。通过通孔5可以便于在一体成型的情况下，对两个横梁3之间的间隙进行加工。
优选地，所述横梁3上的应变片贴在所述横梁3侧面的两边。
优选地，所述多孔梁1上的应变片贴在所述多孔梁1的腹梁上。
优选地，所述六分力传感器还包括外壳6、上盖座7和下盖座8，所述传感器组件14安装在所述外壳6的安装通孔中，所述上盖座7通过第一螺钉9与所述中心安装块2连接，所述下盖座8通过第二螺钉10与所述固定筋4连接。外围的力值通过上盖座7作用在传感器上，中间做成中心安装块2的目的是防止传感器在受到扭力时上盖和弹性体之间发生扭转滑移。
优选地，所述传感器组件14一体成型。
优选地，每个所述多孔梁1由两个双孔梁11连接而成。
优选地，所述六分力传感器还包括接线盒12，所述接线盒12与所述外壳6 连接。
优选地，所述接线盒12上安装有航空接头13。
优选地，所述多孔梁1平行于与该所述多孔梁1对应的所述中心安装块2 的侧边，所述固定筋4呈弧形。
下面，对本发明进行更加详细的说明。
在空间力的作用下，单方向的力作用在传感器上，通过本发明设定的坐标系，把力值按照方向和角度同时分解到X，Y，Z的方向，当不同的方向受力后会得到相应的信号输出。
本发明中的X，Y方向采用平行梁式结构，其抗侧向力强对所在方向的力值敏感，对其他方向的力不敏感，极大的改善了不同维度间的力值串扰问题；Z轴同样是采用上下平行梁结构，即四条腹梁上下平行结构,加工是按照互相交叉的线切割槽完成分离状态。
在X方向上，两组与X轴向垂直的双孔梁作为受力梁，我们在该梁上取得X 方向上的应变值，在Y方向上也是如此。Z向力值的检测可采用以下两种方法： (1)在横梁3上下面两端贴片检测Z轴上的力值，(2)在侧面中间位置贴剪切片。
Mz方向的扭矩，是在横梁3侧面两边贴片，取最大应变值；Mx方向的扭矩的受力应变计是在Y方向上的多孔梁1上，上下两边的应变计组成电桥；My方向的扭矩的受力应变计是在X方向上的多孔梁1上，上下两边的应变计组成电桥。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种六分力传感器，其特征在于，包括传感器组件(14)，所述传感器组件(14)包括四个多孔梁(1)和一个正方形的所述中心安装块(2)，所述中心安装块(2)的每条侧边分别通过两个平行设置的横梁(3)与一个所述多孔梁(1)连接，相邻两个所述多孔梁(1)通过固定筋(4)连接，且所述固定筋(4)的上下表面高于所述多孔梁(1)的上下表面，所述多孔梁(1)及所述横梁(3)上均设置有应变片。
2.根据权利要求1所述的六分力传感器，其特征在于，所述固定筋(4)的中部形成有用于加工的通孔(5)。
3.根据权利要求1所述的六分力传感器，其特征在于，所述横梁(3)上的应变片贴在所述横梁(3)侧面的两边。
4.根据权利要求1所述的六分力传感器，其特征在于，所述多孔梁(1)上的应变片贴在所述多孔梁(1)的腹梁上。
5.根据权利要求1所述的六分力传感器，其特征在于，所述六分力传感器还包括外壳(6)、上盖座(7)和下盖座(8)，所述传感器组件(14)安装在所述外壳(6)的安装通孔中，所述上盖座(7)通过第一螺钉(9)与所述中心安装块(2)连接，所述下盖座(8)通过第二螺钉(10)与所述固定筋(4)连接。
6.根据权利要求1所述的六分力传感器，其特征在于，所述传感器组件(14)一体成型。
7.根据权利要求6所述的六分力传感器，其特征在于，每个所述多孔梁(1)由两个双孔梁(11)连接而成。
8.根据权利要求5所述的六分力传感器，其特征在于，所述六分力传感器还包括接线盒(12)，所述接线盒(12)与所述外壳(6)连接。
9.根据权利要求8所述的六分力传感器，其特征在于，所述接线盒(12)上安装有航空接头(13)。
10.根据权利要求1所述的六分力传感器，其特征在于，所述多孔梁(1)平行于与该所述多孔梁(1)对应的所述中心安装块(2)的侧边，所述固定筋(4)呈弧形。
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2019
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