CN202720078U - 一种应变式的六维力传感器 - Google Patents

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沈力
胡文辉
姚玉明
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Abstract

本实用新型公开了一种应变式的六维力传感器，包括弹性体、电缆连接头及电缆信号线，其特征在于：所述的弹性体包括传感器支架、位于该支架中间的加载台及位于支架内部并连接该加载台与所述传感器支架的十字梁，该十字梁与所述的传感器支架为一体件且两者之间采用凹槽过渡结构。与现有技术相比，本实用新型的优点在于：首先，该六维力传感器的结构简单，加工方便；其次，由于该六维力传感器的十字梁与外支架一体制作而成并且两者采用凹槽过渡结构，从而在结构上可以实现力的解耦，减轻维间力的串扰问题；再者，贴片结构选择合理，传感器输出精度高。

Description

一种应变式的六维力传感器
技术领域
本实用新型涉及力传感器技术领域，具体是指一种测量空间六维力的应变式传感器。
背景技术
应变式六维力传感器测力信息丰富，能检测空间六维力(Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz)，即检测三维空间（笛卡尔坐标系）的全力信息（三个力分量和三个力矩分量）的传感器。产品适用于机器人制造、自动化设备、智能控制自动控制设备、智能机器、材料检测设备、材料受力状态分析、零部件工作过程受力分析等场合，行业覆盖了机器人、汽车制造、自动化流水线装配、生物力学、航空航天、轻纺工业等领域。对于应变式六维力传感器的研究器核心问题是传感器弹性体的设计，弹性体结构决定着传感器的量程，灵敏度，动态性能。关于六维力传感器的研究，目前已形成多种专利技术，如申请号为200910024143.5（公开号为CN 101672705A）的中国发明专利申请所公开的《一种六维力传感器》，该六维力传感器公开了一种十字弹性梁结构和圆筒型结构相结合的形式，其虽然具有缩小传感器的整体尺寸，消除各种力的相互干扰等优点，但该结构复杂，加工困难，且十字弹性梁结构在壳体内侧，给贴片带来很大的麻烦，另由于浮动梁的存在，维间力的串扰还是不可避免；又如申请号为201010577466.X（公开号为CN102095534A）的中国发明专利申请所公开的《双十字架高灵敏度六维力矩传感器》，该六维力矩传感器通过采用双十字梁结构，虽然可以减轻由于浮动梁的存在带来的维间力的串扰问题，但是双层结构中间相向部分贴片操作困难，易产生制作误差，并且，两十字梁与筒间为非整体件，使用时易造成窜动而带来误差。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，提供一种结构简单、贴片制作方便并能同时减轻维间力的串扰的应变式的六维力传感器。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：该应变式的六维力传感器，包括弹性体、电缆连接头及电缆信号线，其特征在于：所述的弹性体包括传感器支架、位于该支架中间的加载台及位于支架内部并连接该加载台与所述传感器支架的十字梁，该十字梁与所述的传感器支架为一体件且两者之间采用凹槽过渡结构。
优选地，所述的十字梁与传感器支架相连接的部位成型有所述的凹槽，且十字梁的每根梁与传感器支架的连接部位开有两个凹槽。
为了便于应变计安装，所述传感器支架表面具有与所述十字梁的四根梁一一正对的四个平台，上述各平台上分别开有相互平行的上条形通槽和下条形通槽，且所述上条形通槽的下表面与所述十字梁的上表面齐平，所述下条形通槽的上表面与所述十字梁的下表面齐平。安装时，应变计分别粘贴在十字梁的表面与条形通槽之间。
为了使传感器与设备的施力装置相连接，所述加载台的中间开有安装孔。将传感器与施力装置相连接后，力可以传递到传感器上。安装孔一般带有键槽，并且根据使用要求不同可以设计成螺纹孔，安装孔也可以设计成通孔结构。
为了便于将传感器安装在设备上，所述传感器支架的四个角落各设有一个安装平台，所述各安装平台上开有支架安装孔。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：首先，该六维力传感器的结构简单，加工方便；其次，由于该六维力传感器的十字梁与外支架一体制作而成并且两者采用凹槽过渡结构，从而在结构上可以实现力的解耦，减轻维间力的串扰问题；再者，贴片结构选择合理，传感器输出精度高。
附图说明
图1为本实用新型实施例的主视图；
图2为本实用新型实施例的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
如图1和图2所示，本实施例中的应变式六维传感器包括弹性体、可插拔式的电缆连接头2以及电缆信号线3，其中，弹性体包括传感器支架11、位于支架11中间的加载台12及位于支架11内部并连接该加载台12与传感器支架11的十字梁13。为了避免传感器因窜动而带来的误差，以从结构上实现力的解耦，减轻维间力的串扰问题，本实施例中，十字梁13与传感器支架11为一体件并且两者之间采用凹槽131过渡结构，特别地，十字梁13的每根梁与传感器支架11相连接的部位成型两个凹槽131，这样，通过凹槽131过渡结构后，可以减小力维间的耦合效应，从而明显改善传感器的性能。
为了便于应变计安装，在传感器支架11表面具有与十字梁13的四根梁一一正对的四个平台113，各平台113上分别开有相互平行的上条形通槽1141和下条形通槽1142，且上条形通槽1141的下表面与十字梁13的上表面齐平，下条形通槽1142的上表面与十字梁13的下表面齐平。应变计分别粘贴在十字梁13的表面和条形通槽之间，贴片操作较为简单，贴片的制作误差较小，从而使传感器的输出精度较高。本实施例中，应变计采用电阻应变计，共计二十四片，每四片应变计组成一个惠斯通桥路，产生力的信号，每一个桥路产生一种相应的信号，通过六个对应的接头实现传感器各维力的信号分别输出。
在传感器支架11的角落还均布有四个安装平台112，各安装平台112上开有支架安装孔111，该支架安装孔111用于将传感器支架11安装在设备上。此外，加载台12为一个实体硬块结构，在加载台12的中间开有一个带键槽的安装孔121，该安装孔121用于与设备的施力装置连接，使力可以传递到传感器上，根据使用要求，安装孔121可以采用螺纹孔，也可以设计成通孔结构。

Claims (5)

1.一种应变式的六维力传感器，包括弹性体、电缆连接头(2)及电缆信号线(3)，其特征在于：所述的弹性体包括传感器支架(11)、位于该支架(11)中间的加载台(12)及位于支架(11)内部并连接该加载台(12)与所述传感器支架(11)的十字梁(13)，该十字梁(13)与所述的传感器支架(11)为一体件且两者之间采用凹槽(131)过渡结构。
2.根据权利要求1所述的应变式的六维力传感器，其特征在于：所述的十字梁(13)与传感器支架(11)相连接的部位成型有所述的凹槽(131)，且十字梁(13)的每根梁与传感器支架(11)的连接部位开有两个凹槽(131)。
3.根据权利要求1或2所述的应变式的六维力传感器，其特征在于：所述传感器支架(11)表面具有与所述十字梁(13)的四根梁一一对应的四个平台(113)，上述各平台(113)上分别开有相互平行的上条形通槽(1141)和下条形通槽(1142)，且所述上条形通槽(1141)的下表面与所述十字梁(13)的上表面齐平，所述下条形通槽(1142)的上表面与所述十字梁(13)的下表面齐平。
4.根据权利要求1或2所述的应变式的六维力传感器，其特征在于：所述加载台(12)的中间开有安装孔(121)。
5.根据权利要求1或2所述的应变式的六维力传感器，其特征在于：所述传感器支架(11)的四个角落各设有一个安装平台(112)，所述各安装平台(112)上开有支架安装孔(111)。
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