CN220819270U - 一种轻型且高强度的s型力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轻型且高强度的S型力传感器，包括S型传感器弹性体，S型传感器弹性体包括连接部、应变部和受力部，连接部、应变部和受力部沿第一方向依次相连，受力部沿第二方向延伸有固定端，第二方向与所述第一方向相垂直，固定端通过受力螺柱连接有受力块，S型传感器弹性体为钛合金材质。本实用新型的主体结构弹性体选用TC‑4钛合金材质，质量轻且回弹效果好，在满足力传感器强度要求的同时降低了力传感器的质量；本实用新型的受力位置和承载位置不在同一条竖直线上，即连接部的安装孔和受力部的受力块不在同一条竖直线上，对受力产生分力效果，本实用新型的受力块和受力螺柱均匀分摊总受力载荷。

Description

一种轻型且高强度的S型力传感器

技术领域

本实用新型涉及力传感器技术领域，尤其是涉及一种轻型且高强度的S型力传感器。

背景技术

目前市面上的测力传感器普遍采用高强度合金材质来实现传感器的高强度性能，但这导致了传感器普遍自身质量(重量)过高。若应用在对质量有特别要求的领域，这种质量过高的测力传感器是无法胜任的。若测力传感器采用铝合金材质，虽然可以解决质量要求，但其强度性能又无法达到要求。基于此，本申请通过对弹性体的结构设计、材质选择等，实现了一种轻型且高强度的S型力传感器，从而填补了上述对质量、性能都有要求的测力传感器应用的空白。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在解决上述技术缺陷。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种轻型且高强度的S型力传感器，以解决背景技术中所提到的问题，克服现有技术中存在的不足。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种轻型且高强度的S型力传感器，包括S型传感器弹性体，所述S型传感器弹性体包括连接部、应变部和受力部，所述连接部、所述应变部和所述受力部沿第一方向依次相连，所述受力部沿第二方向延伸有固定端，所述第二方向与所述第一方向相垂直，所述固定端通过受力螺柱连接有受力块。

进一步的，所述连接部和所述应变部之间留有第一缝隙，所述应变部和所述受力部留有第二缝隙。

进一步的，所述应变部设有应变仓，所述应变仓内设有若干电阻式应变片。

进一步的，所述电阻式应变片有两个，所述电阻式应变片分别设于所述应变仓的顶面和底面。

进一步的，所述应变仓横向贯穿所述应变部，所述应变部的两侧通过固定螺钉安装有防尘盖板。

进一步的，所述连接部上设有若干安装孔，所述安装孔包括安装固定孔和过线孔。

进一步的，所述受力块上设有工装孔。

进一步的，所述应变部的一侧安装有金属锁线头。

进一步的，所述连接部、所述应变部和所述受力部是一体的。

进一步的，所述S型传感器弹性体为钛合金材质。

因此，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的力传感器的主体结构弹性体选用钛合金材质，钛合金质量轻且回弹效果好，在满足力传感器强度要求的同时降低了力传感器的质量；本实用新型的力传感器的受力位置和承载位置不在同一条竖直线上，即连接部的安装孔和受力部的受力块不在同一条竖直线上，对受力产生分力效果，本实用新型的受力块和受力螺柱均匀分摊总受力载荷。

附图说明

图1是本实用新型传感器的整体结构示意图；

图2是本实用新型传感器去掉防尘盖板后的结构示意图；

图3本实用新型传感器的正视图；

图4本实用新型传感器的右侧视图；

图5本实用新型传感器的左侧视图；

图6本实用新型传感器的俯视图；

图7本实用新型传感器去掉防尘盖板后的正视图；

图8本实用新型传感器的爆炸图。

图中：1、连接部；2、应变部；3、受力部；4、第一缝隙；5、第二缝隙；6、应变仓；7、电阻式应变片；8、受力块；9、受力螺柱；10、第一螺孔；11、安装固定孔；12、过线孔；13、固定螺钉；14、防尘盖板；15、工装孔；16、金属锁线头；17、固定端；18、第二螺孔。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1和图2所示，一种轻型且高强度的S型力传感器，包括S型传感器弹性体，S型传感器弹性体包括连接部1、应变部2和受力部3，连接部1、应变部2和受力部3沿第一方向依次相连，受力部3沿第二方向延伸有固定端17，第二方向与第一方向相垂直，固定端17通过受力螺柱9连接有受力块8，S型传感器弹性体为钛合金材质。

如图3所示，在一个实施例中，定义传感器正视图中应变部2所对应的面为第一侧面，应变部2与第一侧面相对的面为第三侧面，应变部2与金属锁线头16相接的面为第二侧面，应变部2与第二侧面相对的面为第四侧面。

受力部3沿第二方向延伸，即受力部3向与第四侧面垂直的方向延伸并凸出第四侧面，凸出第四侧面的部分形成固定端17，固定端17属于受力部3的一部分，受力部3整体是中空的，且受力部3的底面、受力部3的两个侧面和固定端17的上面均是开口设计。

连接部1沿第二方向延伸，即连接部1向与第二侧面垂直的方向延伸并凸出第二侧面，连接部1整体是中空的，且连接部1的上面、连接部1的两个侧面和连接部1凸出第二侧面部分的底面均是开口设计。

由于连接部1和受力部3分别沿两个相反的方向延伸，使得本实用新型的力传感器整体呈S形。

连接部1和应变部2之间留有第一缝隙4，应变部2和受力部3留有第二缝隙5。

如图3所示，在一个实施例中，连接部1和应变部2之间、应变部2和受力部3之间不是完全直接相连，连接部1和应变部2之间部分相连，应变部2和受力部3之间部分相连，在连接部1和应变部2之间、应变部2和受力部3之间留有一个缝隙。

如图3所示，第一缝隙4和第二缝隙5分别位于传感器弹性体的两侧。具体的，第一缝隙设于第四侧面所在的一侧，第二缝隙设于第二侧面所在的一侧。

第一缝隙4和第二缝隙5是传感器受力形变区的薄弱区，该缝隙的设计可以使传感器正常形变，从而测量的数据准确。

如图2、图7和图8所示，应变部2设有应变仓6，应变仓6内设有若干电阻式应变片7。

电阻式应变片7的数量不做具体限制，电阻式应变片7的数量可以根据传感器实际检测和受力情况进行设置。

在一个实施例中，电阻式应变片7有两个，两个电阻式应变片7分别设于应变仓6的顶面和底面。

在一个实施例中，电阻式应变片7可以有四个，四个电阻式应变片7分别设于应变仓6的顶面、底面以及两个侧面。

如图7所示，应变仓6横向贯穿应变部2，如图1、图4和图5所示，应变部2的两侧通过固定螺钉13安装有防尘盖板14。

在一个实施例中，防尘盖板14的面积大于应变仓6的开口面积，或者说，防尘盖板14的长度大于应变仓6的开口长度，防尘盖板14的宽度大于应变仓6的开口宽度。

固定螺钉13的数量不做具体限制，可以根据实际需要有选择性的进行设置。

在一个实施例中，如图1和图8所示，一个防尘盖板14对应设置两个固定螺钉13，防尘盖板14通过螺钉固定在应变部2的两侧。

在一个实施例中，一个防尘盖板14对应设置四个固定螺钉13，防尘盖板14通过螺钉固定在应变部2的两侧。

如图1、图2、图3、图7和图8所示，连接部1上设有若干安装孔，安装孔包括安装固定孔11和过线孔12。

安装孔的数量、形状和大小不做具体限制。在以下实施例中对安装孔的说明只是作为说明样件，安装孔的数量、大小、形状可随不同装配体进行更改。

在一个实施例中，如图8所示，连接部1是空心的，安装固定孔11有四个，过线孔12有一个，过线孔12的直径大于安装固定孔11的直径，安装固定孔11和过线孔12均是圆形的。

为了S型传感器两边受力均匀，连接部1和受力部3做成空心的更加有利于传感器受力，同时还可以降低传感器的质量。

在一个实施例中，连接部1也可以是实心的，安装固定孔11有四个，过线孔12有一个，过线孔12的直径大于安装固定孔11的直径，安装固定孔11和过线孔12均是圆形的，安装固定孔11和过线孔12贯穿连接部1。

在一个实施例中，连接部1是空心的，安装固定孔11有四个，过线孔12有一个，过线孔12的直径大于安装固定孔11的直径，安装固定孔11和过线孔12均是正方形的。

如图8和图6所示，受力块8上设有工装孔15。此工装孔15是受力块8安装受力吊环用的孔。目的是模拟真实装配后对传感器受力情况而设计的标定工装孔15。

如图8所示，受力块8上设有第一螺孔10，固定端17上对应设有第二螺孔18，受力块8通过第一螺孔10、第二螺孔18和受力螺柱9与固定端17相连接。

受力螺柱9、第一螺孔10、第二螺孔18的数量不做具体限制。

如图8所示，在一个实施例中，受力螺柱9、第一螺孔10、第二螺孔18均有4个。

应变部2的一侧通过线头安装孔安装有金属锁线头16。

具体的，金属锁线头16可以为M12防水弹簧锁线头。

连接部1、应变部2和受力部3是一体的。

S型传感器弹性体是整体加工的，可以保证传感器整体力传导情况，保证传感器精度。

S型传感器弹性体为TC-4钛合金材质。

材质方面S型传感器弹性体选用TC-4钛合金材质，质量轻且回弹效果好，且满足强度要求。

使用时，传感器通过连接部的安装孔安装连接在装配体上，待检测的力作用在受力块上，受力块通过受力螺柱将力传递给S型传感器弹性体，使得S型传感器弹性体发生形变，应变仓内的电阻式应变片检测到S型传感器弹性体的应变并转化成电阻变化，进而转换成所测量的力的大小。

本实用新型的传感器通过一组惠斯通电桥，实现测力要求，电阻式应变片与惠斯通电桥相连，或者说电阻式应变片为惠斯通电桥的一部分，连接线通过金属锁线头引出。材质方面选用TC-4钛合金材质，质量轻且回弹效果好满足强度要求；结构方面通过外形设计，实现受力位置与承载位置不在同一条线上，对受力产生分力效果；传感器增加受力块和受力螺柱均匀分摊总受力载荷。输出端采用M12防水弹簧锁线头输出。

通过实际验证本实用新型的传感器质量比标准合金钢材质轻可降低50％质量，结构强度可做到500％的载荷。可满足轻型且高强度的力传感器要求。

本实用新型通过对传感器弹性体的结构设计、特殊的受力结构布局以及材质选择来实现轻型且高强度的力传感器要求。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本领域技术人员不难理解，本实用新型包括上述说明书的实用新型内容和具体实施方式部分以及附图所示出的各部分的任意组合，限于篇幅并为使说明书简明而没有将这些组合构成的各方案一一描述。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种轻型且高强度的S型力传感器，其特征在于，包括S型传感器弹性体，所述S型传感器弹性体包括连接部、应变部和受力部，所述连接部、所述应变部和所述受力部沿第一方向依次相连，所述受力部沿第二方向延伸有固定端，所述第二方向与所述第一方向相垂直，所述固定端通过受力螺柱连接有受力块。

2.根据权利要求1所述的一种轻型且高强度的S型力传感器，其特征在于，所述连接部和所述应变部之间留有第一缝隙，所述应变部和所述受力部留有第二缝隙。

3.根据权利要求1所述的一种轻型且高强度的S型力传感器，其特征在于，所述应变部设有应变仓，所述应变仓内设有若干电阻式应变片。

4.根据权利要求3所述的一种轻型且高强度的S型力传感器，其特征在于，所述电阻式应变片有两个，所述电阻式应变片分别设于所述应变仓的顶面和底面。

5.根据权利要求3所述的一种轻型且高强度的S型力传感器，其特征在于，所述应变仓横向贯穿所述应变部，所述应变部的两侧通过固定螺钉安装有防尘盖板。

6.根据权利要求1所述的一种轻型且高强度的S型力传感器，其特征在于，所述连接部上设有若干安装孔，所述安装孔包括安装固定孔和过线孔。

7.根据权利要求1所述的一种轻型且高强度的S型力传感器，其特征在于，所述受力块上设有工装孔。

8.根据权利要求1所述的一种轻型且高强度的S型力传感器，其特征在于，所述应变部的一侧安装有金属锁线头。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种轻型且高强度的S型力传感器，其特征在于，所述连接部、所述应变部和所述受力部是一体的。

10.根据权利要求1所述的一种轻型且高强度的S型力传感器，其特征在于，所述S型传感器弹性体为钛合金材质。