氣膜承載壓差傳感器的製作方法

2023-05-27 03:54:56 2

專利名稱：氣膜承載壓差傳感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種採用氣膜承載並氣膜壓差放大檢測原理工作的傳感器，特別是涉及具有一定柔性的氣膜承載同時通過反饋氣膜壓差放大作用原理來檢測力及作用部位的氣動傳感器。
背景技術：
機械手所抓取的工件，相對於機械手而言有硬性和軟性工件之分。對於硬性工件採用比較柔性的機械手爪，例如廣為使用的氣缸驅動的機械爪來抓取金屬工件，其設計上常採用位置開關控制方式，使得用硬性工件限位機械爪抓取方式來抓取工件就不會損壞所抓取的硬性物品，這是解決工件揉性抓取的方式之一。但對於軟性工件(如雞蛋，水果等)的不損壞抓取，如採用平開或鷹嘴式氣爪，其使用的一種方案是採用較大揉性的氣動爪抓取並在抓取的同時檢測工件所受的力，同時按照力控的要求來控制抓取工件。然而，目前還沒有滿足上述功能的氣動傳感器產品提供給市場。

發明內容
本發明的目的在於提供一種氣膜承載壓差傳感器，該發明與傳統的噴射式、背壓式、反射式及超聲波式等氣動傳感器不同，前者一般僅僅用來檢測位移量或者工件的有無，而本發明採用氣膜承載，並同時利用氣膜壓差放大原理來檢測氣膜工作平面壓差接觸信號，進而通過分析壓差信號的分布規律，得出檢測物體作用於傳感器外板部位及其作用力的大小。該發明可用於小強度或軟性接觸工件不破壞抓取及接觸力的檢測。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是在上、下外板6之間設置內板7，上、下外板6由調整螺栓12剛性相連；內板7的一個側面密封端蓋10上安裝氣源進氣接頭11，內板7的上、下兩個面上排布有對稱的噴嘴組8和氣壓檢測噴嘴組9，氣壓檢測噴嘴組9通過連接管1與壓力檢測管接頭3連接，壓力檢測管接頭3安裝在壓管接頭端蓋2上，由壓管接頭端蓋2、密封端蓋10、內板7及密封圈5構成密封腔室，使內板7和相對應的上、下外板6之間形成兩個對應的氣膜間隙；內板7的上下外表面形狀與上、下外板6的內表面形狀相同；上、下外板6的外表面為平面，也可以是曲面。
氣源系統15為氣膜承載壓差傳感器部件13提供壓縮空氣，壓縮空氣的壓力一般為0.2-0.7Mpa，壓力檢測管接頭3與信號採集轉換及計算機信號處理系統14的接口相連接。


圖1氣膜承載壓差傳感器結構示意圖；圖2氣膜承載壓差傳感器A-A剖視圖；圖3氣膜承載壓差傳感器C向結構示意圖；圖4氣膜承載壓差傳感器測試系統示意圖。
在圖1、圖2中，1.連接管，2.壓管接頭端蓋，3.壓力檢測管接頭，4.螺釘，5.密封圈，6.上、下外板，7.內板，8.噴嘴組，9.氣壓檢測噴嘴組，10.密封端蓋，11.氣源進氣接頭，12.調整螺栓。在圖4中，13.氣膜承載壓差傳感器部件，14.信號採集轉換及計算機信號處理系統，15.氣源系統。
具體實施例方式
氣膜承載壓差傳感器，包括氣源進氣接頭11、內板7、上、下外板6、氣源系統15和信號採集轉換及計算機信號處理系統14組成，內板7上裝有通入壓縮空氣的氣源進氣接頭11，它由密封端蓋10安裝在內板7的一個側面上，由氣源進氣接頭11導入的壓縮空氣由孔道導入到內板7的空腔內，並經由噴嘴組8導入到上、下兩塊外板6和內板7的上下兩個接觸面形成的氣膜間隙之中，並由四邊的間隙排放到大氣中；內板7上下兩個面上還排布有對稱的氣壓檢測噴嘴組9，氣壓檢測噴嘴9通過連接管1連接到壓力檢測管3上，壓力檢測管3排布在壓管接頭端蓋2上該端蓋安裝在內板7的另外一個側面；每兩個上下對應的氣壓檢測噴嘴組9，通過壓力檢測管3在內板7的外部連接到信號採集轉換及計算機信號處理系統的接口上，形成壓差檢測信號組。
工作時，待測工件作用於外板6的某個部位，使該處的間隙減小，壓力增加。由於上、下外板6相連的調整螺栓12的剛性連接作用，會使得另一塊外板6和內板7形成的氣膜間隙增大，壓力減小，由此形成壓差信號，並且該差壓信號會起到放大檢測壓力信號一倍的作用。實驗已經證明該壓差信號在一定的載荷範圍內於載荷成正比例，因此，標定好壓差和載荷以後，通過檢測作用於某個氣壓檢測噴嘴組9上的壓差即可感應出作用於外板6上某個部位的載荷大小。由於氣壓檢測噴嘴組9在內板上布置的是多組，構成了平面壓差檢測場。因此通過分析平面壓差檢測場所形成的壓差信號的分布規律，即可分析出所檢測物體作用於外板的哪個部位及其作用力的大小。本發明檢測所接觸物體的施加力，由於其採用了氣膜承載及提出的兼有放大作用的氣膜壓差測微原理，其氣膜的剛度和氣膜間隙可以通過調整氣源壓力及連接兩塊外板6的調整螺栓12來調整，因此，該發明可應用於小強度或軟性工件不破壞接觸力的檢測及軟性工件的抓取機械手。
權利要求
1.一種氣膜承載壓差傳感器，包括氣源進氣接頭(11)、內板(7)、上、下外板(6)、氣源系統(15)和信號採集轉換及計算機信號處理系統(14)組成，其特徵是內板(7)置於上、下外板(6)之間，上、下外板(6)由調整螺栓(12)剛性相連；內板(7)的一個側面密封端蓋(10)上安裝氣源進氣接頭(11)，內板(7)的上下兩個面上排布有對稱的噴嘴組(8)和氣壓檢測噴嘴組(9)，氣壓檢測噴嘴組(9)通過連接管(1)與壓力檢測管接頭(3)連接，壓力檢測管接頭(3)安裝在壓管接頭端蓋(2)上，由壓管接頭端蓋(2)、密封端蓋(10)、內板(7)及密封圈(5)構成密封腔室，內板(7)和相對應的上、下外板(6)之間形成兩個對應的氣膜間隙；壓力檢測管接頭(3)與信號採集轉換及計算機信號處理系統(14)相連。
2.根據權利要求1所述的氣膜承載壓差傳感器，其特徵是內板(7)的上下外表面形狀與上、下外板(6)的內表面形狀相同。
3.根據權利要求1或2所述的氣膜承載壓差傳感器，其特徵是上、下外板(6)的外表面為平面，也可以是曲面。
全文摘要
本發明涉及一種採用氣膜承載並採用氣膜壓差放大檢測原理工作的傳感器。在上、下外板(6)之間設置內板(7)，內板(7)的一個側面密封端蓋(10)上安裝氣源進氣接頭(11)，內板(7)的上、下兩個面上排布有對稱的噴嘴組(8)和氣壓檢測噴嘴組(9)，氣壓檢測噴嘴組(9)通過連接管(1)與壓力檢測管接頭(3)連接，由壓管接頭端蓋(2)、密封端蓋(10)、內板(7)及密封圈(5)構成密封腔室，使內板(7)和相對應的上、下外板(6)之間形成兩個對應的氣膜間隙，壓力檢測管接頭(3)與信號採集轉換及計算機信號處理系統(14)相連。該傳感器可應用於小強度或軟性工件不破壞接觸力的檢測及軟性工件的抓取機械手。
文檔編號G01L1/02GK1648624SQ20051005404
公開日2005年8月3日 申請日期2005年3月5日 優先權日2005年3月5日
發明者孫旭光 申請人:燕山大學