CN110793700B - 一种六轴向组合按压传感器 - Google Patents

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    • G01L5/16—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force

Abstract

本发明公开了一种六轴向组合按压传感器。该六轴向组合按压传感器包括连接法兰、连接轴、压力传感器、弹性元件，连接轴的两端连有连接法兰，连接轴外套有操纵手柄，连接轴的六向中心都设有压力传感器，沿连接轴的轴向还设有与压力传感器呈线性布置的弹性元件，其中每个方向上的弹性元件还以压力传感器为对称中心布置。本发明与传统技术方案不同，一方面通过六轴向的压力传感器使得本发明公开的六轴向组合按压传感器具有较高的自由度，能够适应更复杂、灵活的操作要求，另一方面，通过操纵手柄、弹性元件实现了操控时，操纵手柄的整体平动，可以避免很多误操作，具有很高的应用价值。

Description

一种六轴向组合按压传感器
技术领域
本发明属于通用传感器技术领域，具体涉及一种六轴向组合按压传感器。
背景技术
操作平台、通勤车辆等姿态控制系统中都需要按压传感器的配合。目前，现有的用于姿态控制系统中使用的按压传感器的形式有摇杆电位器、霍尔式操纵杆等，该类产品由三个电位器或霍尔传感器及一个按压开关组成，通过摇杆方式仅能实现三轴向的操作，不能满足更复杂的空间操作的需求。
因此，需要开发一种新型按压传感器，以满足复杂空间操作的需求。
发明内容
为了解决背景技术中提出的技术问题，本发明给出了一种六轴向组合按压传感器。
一种六轴向组合按压传感器，包括连接法兰、连接轴、压力传感器、弹性元件；
沿连接轴的轴向，套有操纵手柄，操纵手柄截面为环形，操纵手柄短于连接轴，连接轴的两端面各连接有一个连接法兰；
压力传感器分为X方向压力传感器、Y方向压力传感器、Z方向压力传感器， X方向压力传感器又分为X1方向压力传感器、X2方向压力传感器，Y方向压力传感器分为Y1方向压力传感器、Y2方向压力传感器，Z方向压力传感器分为 Z1方向压力传感器、Z2方向压力传感器；
X1方向压力传感器与X2方向压力传感器对向设置，Y1方向压力传感器与 Y2方向压力传感器对向设置，Z1方向压力传感器与Z2方向压力传感器对向设置，X1方向压力传感器、X2方向压力传感器、Y1方向压力传感器、Y2方向压力传感器在连接轴中部的周向上均匀布置；X1方向压力传感器、Y1方向压力传感器、Z1方向压力传感器分别为X、Y、Z向的正向，满足右手定则；
X方向压力传感器、Y方向压力传感器与操纵手柄内壁间留有空隙；
Z1方向的压力传感器、Z2方向压力传感器呈环形，外径大于操纵手柄的内径，内壁与连接轴的外表面留有空隙，Z方向传感器沿连接轴的轴向分别套在连接轴两端，底部与操纵手柄端面固连，顶部与连接法兰靠近X方向压力传感器的端面留有空隙；
弹性元件分为X1方向弹性元件、X2方向弹性元件、Y1方向弹性元件、Y2 方向弹性元件；X1方向弹性元件、X2方向弹性元件、Y1方向弹性元件、Y2方向弹性元件各有两个弹性体，沿连接轴的轴向分别与X方向压力传感器、Y方向压力传感器呈线性布置，且分别以X1方向压力传感器、X2方向压力传感器、 Y1方向压力传感器、Y2方向压力传感器为对称中心布置，弹性元体的一端固连在连接轴上，另一端沿连接轴的径向，与操纵手柄的内壁固连。
优选地，所述的连接轴的呈长方体状，X1方向压力传感器、X2方向压力传感器、Y1方向压力传感器、Y2方向压力传感器分别设置于连接轴四个侧面的中心设置。
优选地，所述的弹性体为压缩弹簧。
优选地，连接轴与操纵手柄对应弹簧的位置上，设置有凹槽，压缩弹簧固定在凹槽内。
通过推动操纵手柄在X1、X2、Y1、Y2、Z1、Z2方向作平动，克服弹性元件的弹力移动一定的行程后，X1、X2、Y1、Y2、Z1、Z2方向压力传感器输出模拟量的电压信号，信号幅值与压力成正比，当松开操纵手柄，在弹性元件的弹力作用下，操纵手柄恢复到初始位置，即零位，此时，X1、X2、Y1、Y2、Z1、Z2 方向压力传感器无电压输出。本六轴向组合按压传感器突出的特点在于：具有 6自由度，可以提高操纵效率，能够广泛应用于复杂的操纵环境，另外，操纵手柄并不是简单地设置为六个自由度上各自独立运动的结构，在受力时，操纵手柄呈一个整体作平动，既能够反应操纵手柄所受合力情况，也能够避免人为操作时的误操作。因为当手握住操纵手柄时，由于手掌会将操纵手柄完全握住，当想向某方向施力时，可能会因为控制不当导致其他方向也用力，假如是6自由度方向上独立运动，就可能引发误操作，而操纵手柄平动时，其反应的为其所受的合力的情况，因此，可以避免误操作。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明将六个轴向的压力传感器巧妙结合在一起，使得按压传感器集成了多自由度，可以使安装了按压传感器的设备的操控方式更加灵活高效，同时可以避免误操作，具有很高的应用价值。
附图说明
图1：一种六轴向组合按压传感器示意图；
图2：图1中C-C向示意图；
图3：图1中A-A向示意图；
图4：图3中B-B向示意图。
图中：1.连接法兰、2.连接轴、3.操纵手柄、4.X1方向弹性元件、5.X1 方向压力传感器、6.Z1方向压力传感器、7.X2方向弹性元件、8.X2方向压力传感器、9.Z2方向压力传感器、10.Y1方向弹性元件、11.Y2方向弹性元件、 12.Y1方向压力传感器、13.Y2方向压力传感器。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明进行进一步地解释说明。以下实施例仅是对本发明的解释，并非是对本发明的限定，在本发明基础上进行的简单替换、叠加得到的技术方案均应落入本发明的保护范围。
实施例1
如图1-图4所示，一种六轴向组合按压传感器，包括连接法兰1、连接轴 2、压力传感器、弹性元件；
沿连接轴2的轴向，套有操纵手柄3，操纵手柄3截面为环形，操纵手柄3 短于连接轴2，连接轴2的两端面各连接有一个连接法兰1；
压力传感器分为X方向压力传感器、Y方向压力传感器、Z方向压力传感器，X方向压力传感器又分为X1方向压力传感器5、X2方向压力传感器8，Y方向压力传感器分为Y1方向压力传感器12、Y2方向压力传感器13，Z方向压力传感器分为Z1方向压力传感器6、Z2方向压力传感器9；
X1方向压力传感器5与X2方向压力传感器8对向设置，Y1方向压力传感器12与Y2方向压力传感器13对向设置，Z1方向压力传感器6与Z2方向压力传感器9对向设置，X1方向压力传感器5、X2方向压力传感器8、Y1方向压力传感器12、Y2方向压力传感器13在连接轴2中部的周向上均匀布置；X1 方向压力传感器5、Y1方向压力传感器12、Z1方向压力传感器6分别为X、Y、 Z向的正向，满足右手定则；
X方向压力传感器、Y方向压力传感器与操纵手柄3内壁间留有空隙；
Z1方向的压力传感器、Z2方向压力传感器9呈环形，外径大于操纵手柄3 的内径，内壁与连接轴2的外表面留有空隙，Z方向传感器沿连接轴2的轴向分别套在连接轴2两端，底部与操纵手柄3端面固连，顶部与连接法兰1靠近 X方向压力传感器的端面留有空隙；
弹性元件分为X1方向弹性元件4、X2方向弹性元件7、Y1方向弹性元件 10、Y2方向弹性元件11；X1方向弹性元件4、X2方向弹性元件7、Y1方向弹性元件10、Y2方向弹性元件11各有两个弹性体，沿连接轴2的轴向分别与X 方向压力传感器、Y方向压力传感器呈线性布置，且分别以X1方向压力传感器 5、X2方向压力传感器8、Y1方向压力传感器12、Y2方向压力传感器13为对称中心布置，弹性元体的一端固连在连接轴2上，另一端沿连接轴2的径向，与操纵手柄3的内壁固连。所述的弹性体为压缩弹簧。也可使用弹性垫片替代弹簧。
所述的连接轴2的呈长方体状，X1方向压力传感器5、X2方向压力传感器 8、Y1方向压力传感器12、Y2方向压力传感器13分别设置于连接轴2四个侧面的中心设置，连接轴2与操纵手柄3对应弹簧的位置上，设置有凹槽，压缩弹簧固定在凹槽内。
本实施例公开的六轴向组合按压传感器能够适应更为复杂的操作要求，使操控方式更为灵活高效，同时由于操纵手柄3整体平动，反映的是所受合力的情况，避免了各方向独立运动控制方案易造成的的误操作，因此具有很高的应用价值。

Claims (4)

1.一种六轴向组合按压传感器，其特征在于：包括连接法兰(1)、连接轴(2)、压力传感器、弹性元件；
沿连接轴(2)的轴向，套有操纵手柄(3)，操纵手柄(3)截面为环形，操纵手柄(3)短于连接轴(2)，连接轴(2)的两端面各连接有一个连接法兰(1)；
压力传感器分为X方向压力传感器、Y方向压力传感器、Z方向压力传感器，X方向压力传感器又分为X1方向压力传感器(5)、X2方向压力传感器(8)，Y方向压力传感器分为Y1方向压力传感器(12)、Y2方向压力传感器(13)，Z方向压力传感器分为Z1方向压力传感器(6)、Z2方向压力传感器(9)；
X1方向压力传感器(5)与X2方向压力传感器(8)对向设置，Y1方向压力传感器(12)与Y2方向压力传感器(13)对向设置，Z1方向压力传感器(6)与Z2方向压力传感器(9)对向设置，X1方向压力传感器(5)、X2方向压力传感器(8)、Y1方向压力传感器(12)、Y2方向压力传感器(13)在连接轴(2)中部的周向上均匀布置；X1方向压力传感器(5)、Y1方向压力传感器(12)、Z1方向压力传感器(6)分别为X、Y、Z向的正向，满足右手定则；
X方向压力传感器、Y方向压力传感器与操纵手柄(3)内壁间留有空隙；
Z1方向压力传感器(6)、Z2方向压力传感器(9)呈环形，外径大于操纵手柄(3)的内径，内壁与连接轴(2)的外表面留有空隙，Z方向传感器沿连接轴(2)的轴向分别套在连接轴(2)两端，底部与操纵手柄(3)端面固连，顶部与连接法兰(1)靠近X方向压力传感器的端面留有空隙；
弹性元件分为X1方向弹性元件(4)、X2方向弹性元件(7)、Y1方向弹性元件(10)、Y2方向弹性元件(11)；X1方向弹性元件(4)、X2方向弹性元件(7)、Y1方向弹性元件(10)、Y2方向弹性元件(11)各有两个弹性体，沿连接轴(2)的轴向分别与X方向压力传感器、Y方向压力传感器呈线性布置，且分别以X1方向压力传感器(5)、X2方向压力传感器(8)、Y1方向压力传感器(12)、Y2方向压力传感器(13)为对称中心布置，弹性体的一端固连在连接轴(2)上，另一端沿连接轴(2)的径向，与操纵手柄(3)的内壁固连。
2.如权利要求1所述的一种六轴向组合按压传感器，其特征在于：所述的连接轴(2)的呈长方体状，X1方向压力传感器(5)、X2方向压力传感器(8)、Y1方向压力传感器(12)、Y2方向压力传感器(13)分别设置于连接轴(2)四个侧面的中心设置。
3.如权利要求1所述的一种六轴向组合按压传感器，其特征在于：所述的弹性体为压缩弹簧。
4.如权利要求3所述的一种六轴向组合按压传感器，其特征在于：连接轴(2)与操纵手柄(3)对应弹簧的位置上，设置有凹槽，压缩弹簧固定在凹槽内。
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