一種應變式三維力傳感器的製作方法

2023-11-01 15:57:57 2

本實用新型涉及一種力傳感器，特別是一種應變式三維力傳感器。

背景技術：

應變式三維力傳感器測力信息豐富，能檢測空間三維力(Fx、Fy、Fz)。隨著工業自動化進程的加快及普及，高精度加工設備、機械手、機器人等自動化機械設備發展也是日益迅速，而這些設備的發展對於多維力傳感器的需求也是日益增多，此產品適用於機器人製造、自動化設備、智能控制自動控制設備、智能機器、材料檢測設備、材料受力狀態分析、零部件工作過程受力分析等場合。對於應變式三維力傳感器的研究器核心問題是傳感器彈性體的設計。關於三維力傳感器的研究，已形成多種專利技術。

然而，現有的技術方案普遍存在結構複雜、加工難度大、生產成本高、傳感器的精度不高、傳感器維間力相互竄擾等技術缺陷。

上述的種種缺陷嚴重影響了本領域進一步推廣應用。

有鑑於此，本實用新型的目的在於提供一種新的技術方案以解決現存的技術問題。

技術實現要素：

為了克服現有技術的不足，本實用新型提供一種應變式三維力傳感器，解決了現有同類型傳感器存在的結構複雜、加工難度大、精度不高、三維力容易出現竄擾等技術缺陷。

本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是：

一種應變式三維力傳感器，包括彈性體和設置在所述彈性體上部的上部支撐板，所述彈性體下部與上部支撐板之間設置有將彈性體的主體部分容納其中的外殼，所述彈性體上設置有分別用於測量X軸、Y軸、Z軸受力的平行梁結構、單孔梁結構及圓環結構，所述外殼設置有三個分別電性連通所述平行梁結構、單孔梁結構、圓環結構的接插件母頭。

作為上述技術方案的改進，所述彈性體上設置有同徑雙孔交叉結構，所述彈性體在同徑雙孔交叉結構的外壁面上設置有四片組成惠斯通電橋的應變片，所述同徑雙孔交叉結構及其應變片組構成上述的平行梁結構。

作為上述技術方案的進一步改進，所述同徑雙孔交叉結構包括兩個孔徑相同的同徑通孔，所述兩同徑通孔相互連通。

作為上述技術方案的進一步改進，所述彈性體上設置有變徑雙孔交叉結構，所述彈性體在變徑雙孔交叉結構的小徑孔的外壁處設有組成電橋的四片應變片，所述變徑雙孔交叉結構及其應變片組構成上述的單孔梁結構。

作為上述技術方案的進一步改進，所述彈性體在變徑雙孔交叉結構的大徑孔的外壁向外延伸有平臺結構，所述平臺結構上設有四片組成電橋的應變片，所述平臺結構及其應變片組構成上述的圓環結構。

作為上述技術方案的進一步改進，所述變徑雙孔交叉結構包括小徑孔和大徑孔，所述小徑孔和大徑孔相互連通並組構成為所述的變徑雙孔交叉結構。

作為上述技術方案的進一步改進，所述彈性體包括底部支撐板、上部支撐塊和設置在所述底部支撐板與上部支撐塊之間的中部支撐柱，所述平行梁結構、單孔梁結構及圓環結構均設置在所述的中部支撐柱上，所述外殼設置在所述底部支撐板與上部支撐板之間。

作為上述技術方案的進一步改進，所述中部支撐柱與上部支撐塊之間設置有弧形過度結構。

作為上述技術方案的進一步改進，所述上部支撐板通過螺釘固定在彈性體的上部支撐塊上，所述外殼與彈性體焊接固定連接。

作為上述技術方案的進一步改進，還包括與所述接插件母頭配合的接插件公頭，所述接插件公頭連接有電纜信號線。

本實用新型的有益效果是：本實用新型提供了一種應變式三維力傳感器，該傳感器在彈性體上設置有平行梁結構、單孔梁結構、圓環結構分別對每個維度的力進行測量，各維度之間的信號單獨測量，相互之間不會出現串擾，傳感器的測量精度高；另外，整個傳感器從結構上進行了優化，整個結構更為簡單，加工方便，可有效降低生產成本。該種應變式三維力傳感器解決了現有同類型傳感器存在的結構複雜、加工難度大、精度不高、三維力容易出現竄擾等技術缺陷。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

圖1是本實用新型的主視圖；

圖2是本實用新型的俯視圖；

圖3是本實用新型中彈性體的左視圖；

圖4是本實用新型中彈性體的俯視圖；

圖5是本實用新型中彈性體的仰視圖。

具體實施方式

以下將結合實施例和附圖對本實用新型的構思、具體結構及產生的技術效果進行清楚、完整地描述，以充分地理解本實用新型的目的、特徵和效果。顯然，所描述的實施例只是本實用新型的一部分實施例，而不是全部實施例，基於本實用新型的實施例，本領域的技術人員在不付出創造性勞動的前提下所獲得的其他實施例，均屬於本實用新型保護的範圍。另外，專利中涉及到的所有聯接/連接關係，並非單指構件直接相接，而是指可根據具體實施情況，通過添加或減少聯接輔件，來組成更優的聯接結構。本實用新型創造中的各個技術特徵，在不互相矛盾衝突的前提下可以交互組合，參照圖1-5。

一種應變式三維力傳感器，包括彈性體1和設置在所述彈性體1上部的上部支撐板2，所述彈性體1下部與上部支撐板2之間設置有將彈性體1的主體部分容納其中的外殼3，所述上部支撐板2上設置有安裝孔22，所述彈性體1包括底部支撐板101、上部支撐塊102和設置在所述底部支撐板101與上部支撐塊102之間的中部支撐柱103，所述中部支撐柱103與上部支撐塊102之間設置有弧形過度結構104。所述外殼3設置在所述底部支撐板101與上部支撐板2之間，所述彈性體1上設置有分別用於測量X軸、Y軸、Z軸受力的平行梁結構、單孔梁結構及圓環結構，所述平行梁結構、單孔梁結構及圓環結構均設置在所述的中部支撐柱103上。

優選地，所述彈性體1上設置有同徑雙孔交叉結構11，所述同徑雙孔交叉結構11包括兩個孔徑相同的同徑通孔111，所述兩同徑通孔111相互連通，所述彈性體1在同徑雙孔交叉結構11的外壁面上設置有四片組成惠斯通電橋的應變片，所述同徑雙孔交叉結構11及其應變片組構成上述的平行梁結構；所述彈性體1上設置有變徑雙孔交叉結構12，所述變徑雙孔交叉結構12包括小徑孔121和大徑孔122，所述小徑孔121和大徑孔122相互連通並組構成為所述的變徑雙孔交叉結構12，所述彈性體1在變徑雙孔交叉結構12的小徑孔121的外壁處設有組成電橋的四片應變片，所述變徑雙孔交叉結構12及其應變片組構成上述的單孔梁結構；所述彈性體1在變徑雙孔交叉結構12的大徑孔122的外壁向外延伸有平臺結構13，所述平臺結構13上設有四片組成電橋的應變片，所述平臺結構13及其應變片組構成上述的圓環結構。

整個彈性體1上工貼裝有12片應變片，每四片應變片組成一個電橋，每一個電橋用於測量一個維度的受力情況，三個電橋分別通過一個接插件母頭4輸出信號，相互獨立互不影響，可解決現有產品中普遍存在的串擾現象。

優選地，所述上部支撐板2通過螺釘21固定在彈性體1的上部支撐塊102上，所述上部支撐塊102上設置有對應的螺釘孔105。所述螺釘21所述外殼3與彈性體1焊接固定連接。彈性體1的底部支撐板101上設置有用於固定安裝的底部安裝孔106。

所述外殼3設置有三個分別電性連通所述平行梁結構、單孔梁結構、圓環結構的接插件母頭4，還包括與所述接插件母頭4配合的接插件公頭5，所述接插件公頭5連接有電纜信號線6，所述接插件公頭5可插接在接插頭母頭4，

以上是對本實用新型的較佳實施進行了具體說明，但本實用新型創造並不限於所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本實用新型精神的前提下還可做出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權利要求所限定的範圍內。