CN210123320U - 一种三维力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三维力传感器，包括X向弹性体、Y向弹性体、Z向弹性体、保护罩、传感头和保护罩底座，X向弹性体上设置有X向应变片，Y向弹性体上设置有Y向应变片，Z向弹性体上设置有Z向应变片，保护罩套接在X向弹性体、Y向弹性体和Z向弹性体外，电缆接头安装在保护罩上，所述电缆接头上连接有传感器连接线；本实用新型的尺寸小，分别设置有用于对应X、Y、Z三个方向的X向弹性体、Y向弹性体以及Z向弹性体，能够更准确地测量出三个方向的受力情况；X向弹性体、Y向弹性体和Z向弹性体均为双孔平行梁结构，这种结构线性精度好，可以达到高精度等级，提高传感器的精度。

Description

一种三维力传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器领域，特别涉及一种三维力传感器。

背景技术

工业机器人很多情况需要用到三维力传感器，目前三维力传感器精度比较低，结构不够紧凑而且结构尺寸比较大，对于工业机器人来说，都希望精度高尺寸小，因此要设计一种体积小精度高的三维力传感器。

实用新型内容

本实用新型提供一种三维力传感器，可以解决现有技术中三维力传感器存在的尺寸大、精度低的问题。

一种三维力传感器，包括：

X向弹性体，其上固定设置有X向应变片；

Y向弹性体，其上固定设置有Y向应变片，所述Y向弹性体连接在所述X向弹性体的下侧；

Z向弹性体，其上固定设置有Z向应变片，所述Z向弹性体连接在所述Y向弹性体的下侧；

保护罩，其套接在所述X向弹性体、所述Y向弹性体和所述Z向弹性体外；

电缆接头，其安装在所述保护罩上，所述电缆接头上螺纹连接有传感器连接线；

传感头，其连接在所述X向弹性体的上侧；以及

保护罩底座，其固定连接在所述Z向弹性体的下侧，所述保护罩连接在所述保护罩底座上。

较佳的，所述X向弹性体、所述Y向弹性体和所述Z向弹性体均为双孔平行梁结构、且分别对应X、Y、Z三个方向的力。

较佳的，所述X向弹性体的两侧均固定设置有所述X向应变片，所述Y向弹性体的两侧固定设置有所述Y向应变片，所述Z向弹性体的顶部固定设置有四个所述Z向应变片。

较佳的，所述Z向弹性体为十字结构，所述Y向弹性体连接在所述Z向弹性体的中心位置处，四个所述Z向应变片周向且均匀地设置在所述Z向弹性体上。

较佳的，所述保护罩的直径为18mm、高度为20mm。

较佳的，所述保护罩上设置有三个所述电缆接头，三个所述电缆接头分别与所述X向应变片、所述Y向应变片以及所述Z向应变片电连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的尺寸小，分别设置有用于对应X、Y、Z三个方向的X向弹性体、Y向弹性体以及Z向弹性体，能够更准确地测量出三个方向的受力情况；

X向弹性体、Y向弹性体和Z向弹性体均为双孔平行梁结构，这种结构线性精度好，可以达到高精度等级，提高传感器的精度；

设置有保护罩来保护三个弹性体，提高使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的剖视图；

图3为本实用新型的俯视图；

图4为本实用新型的图3的A-A处剖视图；

图5为本实用新型的弹性体的结构示意图。

附图标记说明：

1-X向弹性体，2-Y向弹性体，3-Z向弹性体，4-X向应变片，5-Y向应变片，6-Z向应变片，7-保护罩，8-电缆接头，9-传感器连接线，10-传感头，11-保护罩底座，12-连接块。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1至图5所示，本实用新型实施例提供的一种三维力传感器，包括：

X向弹性体1，其上固定设置有X向应变片4；

Y向弹性体2，其上固定设置有Y向应变片5，所述Y向弹性体2连接在所述X向弹性体1的下侧；

Z向弹性体3，其上固定设置有Z向应变片6，所述Z向弹性体3连接在所述Y向弹性体2的下侧；

X向应变片4贴在X向弹性体1的应力集中处，Y向应变片5贴在Y向弹性体2的应力集中处，Z向应变片6贴在Z向弹性体3的应力集中处；

如图5所示，X向应变片4贴在X向弹性体1的底部，Y向应变片5贴在Y向弹性体2的底部，Z向应变片6贴在Z向弹性体3的顶部、且靠近连接块12的位置处；

X向弹性体1和Y向弹性体2之间设置有连接块12，连接块12将X向弹性体1和Y向弹性体2隔开，避免X向弹性体1和Y向弹性体2之间的应力干涉，从而能够传输出精确且准确的受力信息；

Y向弹性体2和Z向弹性体3之间也设置有连接块12；

保护罩7，其套接在所述X向弹性体1、所述Y向弹性体2和所述Z向弹性体3外，保护罩7起到保护作用；

电缆接头8，其安装在所述保护罩7上，所述电缆接头8上螺纹连接有传感器连接线9，电缆接头8可以通过传感器连接线9与机器人的控制器电连接，也可以通过无线传输模块与机器人的控制器通信连接；

传感头10，其连接在所述X向弹性体1的上侧，传感头10的一部分位于保护罩7外；以及

保护罩底座11，其固定连接在所述Z向弹性体3的下侧，所述保护罩7连接在所述保护罩底座11上，保护罩7和保护罩底座11可以通过激光焊接连接在一起；

所述X向弹性体1、所述Y向弹性体2和所述Z向弹性体3均为双孔平行梁结构、且分别对应X、Y、Z三个方向的力；

弹性体对应每个方向设计成三个相对应受力的双孔平型梁，X向弹性体1、所述Y向弹性体2和所述Z向弹性体3的方向均不相同；市面上的三维力传感器使用两个弹性体，需要后续硬件软件进行解析分成三个受力信息再传递至控制器，而本实用新型的三个独立的弹性体较之这种两个弹性体能够更快更准确的给机器人传达受力信息；

进一步的，所述X向弹性体1的两侧均固定设置有所述X向应变片4，所述Y向弹性体2的两侧固定设置有所述Y向应变片5，所述Z向弹性体3的顶部固定设置有四个所述Z向应变片6。

进一步的，所述Z向弹性体3为十字结构，所述Y向弹性体2连接在所述Z向弹性体3的中心位置处，四个所述Z向应变片6周向且均匀地设置在所述Z向弹性体3上。

进一步的，所述保护罩7的直径为18mm、高度为20mm，尺寸小且双孔平行梁的精度高，受较小力也能够产生形变，从而适合用于机器人的精确需求。

进一步的，所述保护罩7上设置有三个所述电缆接头8，三个所述电缆接头8分别与所述X向应变片4、所述Y向应变片5以及所述Z向应变片6电连接，三个电缆接头8分别用于传输三个方向上的受力数据信息，更加清晰。

工作原理：当传感器受到力时，位于最上方的X向弹性体1受到来自X方向上的力而产生形变并挤压X向应变片4，使得X向应变片4的电阻值发生变化，位于中间的Y向弹性体2受到来自Y方向上的力而产生形变并挤压Y向应变片5，使得Y向应变片5的电阻值发生变化，位于最下方的Z向弹性体3受到来自Z方向上的力而产生形变并挤压Z向应变片6，使得Z向应变片6的电阻值发生变化，电缆接头8和传感器连接线9将X向应变片4、Y向应变片5和Z向应变片6这三个电阻应变片的电阻变化量输出，即得到具体受力的数值。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种三维力传感器，其特征在于，包括：

X向弹性体，其上固定设置有X向应变片；

Y向弹性体，其上固定设置有Y向应变片，所述Y向弹性体连接在所述X向弹性体的下侧；

Z向弹性体，其上固定设置有Z向应变片，所述Z向弹性体连接在所述Y向弹性体的下侧；

保护罩，其套接在所述X向弹性体、所述Y向弹性体和所述Z向弹性体外；

电缆接头，其安装在所述保护罩上，所述电缆接头上螺纹连接有传感器连接线；

传感头，其连接在所述X向弹性体的上侧；以及

保护罩底座，其固定连接在所述Z向弹性体的下侧，所述保护罩连接在所述保护罩底座上。

2.如权利要求1所述的一种三维力传感器，其特征在于，所述X向弹性体、所述Y向弹性体和所述Z向弹性体均为双孔平梁式结构。

3.如权利要求1所述的一种三维力传感器，其特征在于，所述X向弹性体、所述Y向弹性体和所述Z向弹性体均为双孔平行梁结构、且分别对应X、Y、Z三个方向的力。

4.如权利要求2所述的一种三维力传感器，其特征在于，所述X向弹性体的两侧均固定设置有所述X向应变片，所述Y向弹性体的两侧固定设置有所述Y向应变片，所述Z向弹性体的顶部固定设置有四个所述Z向应变片。

5.如权利要求4所述的一种三维力传感器，其特征在于，所述Z向弹性体为十字结构，所述Y向弹性体连接在所述Z向弹性体的中心位置处，四个所述Z向应变片周向且均匀地设置在所述Z向弹性体上。

6.如权利要求1所述的一种三维力传感器，其特征在于，所述保护罩的直径为18mm、高度为20mm。

7.如权利要求1所述的一种三维力传感器，其特征在于，所述保护罩上设置有三个所述电缆接头，三个所述电缆接头分别与所述X向应变片、所述Y向应变片以及所述Z向应变片电连接。

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