一种应变式三维力传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种应变式三维力传感器，包括弹性体和设置在所述弹性体上部的上部支撑板，所述弹性体下部与上部支撑板之间设置有将弹性体的主体部分容纳其中的外壳，所述弹性体上设置有分别用于测量X轴、Y轴、Z轴受力的平行梁结构、单孔梁结构及圆环结构，所述外壳设置有三个分别电性连通所述平行梁结构、单孔梁结构、圆环结构的接插件母头。该种应变式三维力传感器具有结构简单、加工容易、测量精度高、维间不会产生串扰等现有产品所具备的优点。

Strain type three-dimensional force sensor

The utility model discloses a strain type three-dimensional force sensor, which comprises an elastic body and a support plate in the upper part of the elastic body, there will be the main part of the elastic body containing shell is arranged between the elastic body of the lower and upper support plate, the elastic body is provided respectively for measuring X and Y axis and Z axis force of parallel beam, single beam structure and ring structure, which is provided with a connector female head three are electrically connected with the parallel beam, single hole beam structure, ring structure. The strain type three-dimensional force sensor has the advantages of simple structure, easy processing, high measuring precision and no crosstalk between the dimensions.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种力传感器，特别是一种应变式三维力传感器。
技术介绍
应变式三维力传感器测力信息丰富，能检测空间三维力(Fx、Fy、Fz)。随着工业自动化进程的加快及普及，高精度加工设备、机械手、机器人等自动化机械设备发展也是日益迅速，而这些设备的发展对于多维力传感器的需求也是日益增多，此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。对于应变式三维力传感器的研究器核心问题是传感器弹性体的设计。关于三维力传感器的研究，已形成多种专利技术。然而，现有的技术方案普遍存在结构复杂、加工难度大、生产成本高、传感器的精度不高、传感器维间力相互窜扰等技术缺陷。上述的种种缺陷严重影响了本领域进一步推广应用。有鉴于此，本技术的目的在于提供一种新的技术方案以解决现存的技术问题。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本技术提供一种应变式三维力传感器，解决了现有同类型传感器存在的结构复杂、加工难度大、精度不高、三维力容易出现窜扰等技术缺陷。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种应变式三维力传感器，包括弹性体和设置在所述弹性体上部的上部支撑板，所述弹性体下部与上部支撑板之间设置有将弹性体的主体部分容纳其中的外壳，所述弹性体上设置有分别用于测量X轴、Y轴、Z轴受力的平行梁结构、单孔梁结构及圆环结构，所述外壳设置有三个分别电性连通所述平行梁结构、单孔梁结构、圆环结构的接插件母头。作为上述技术方案的改进，所述弹性体上设置有同径双孔交叉结构，所述弹性体在同径双孔交叉结构的外壁面上设置有四片组成惠斯通电桥的应变片，所述同径双孔交叉结构及其应变片组构成上述的平行梁结构。作为上述技术方案的进一步改进，所述同径双孔交叉结构包括两个孔径相同的同径通孔，所述两同径通孔相互连通。作为上述技术方案的进一步改进，所述弹性体上设置有变径双孔交叉结构，所述弹性体在变径双孔交叉结构的小径孔的外壁处设有组成电桥的四片应变片，所述变径双孔交叉结构及其应变片组构成上述的单孔梁结构。作为上述技术方案的进一步改进，所述弹性体在变径双孔交叉结构的大径孔的外壁向外延伸有平台结构，所述平台结构上设有四片组成电桥的应变片，所述平台结构及其应变片组构成上述的圆环结构。作为上述技术方案的进一步改进，所述变径双孔交叉结构包括小径孔和大径孔，所述小径孔和大径孔相互连通并组构成为所述的变径双孔交叉结构。作为上述技术方案的进一步改进，所述弹性体包括底部支撑板、上部支撑块和设置在所述底部支撑板与上部支撑块之间的中部支撑柱，所述平行梁结构、单孔梁结构及圆环结构均设置在所述的中部支撑柱上，所述外壳设置在所述底部支撑板与上部支撑板之间。作为上述技术方案的进一步改进，所述中部支撑柱与上部支撑块之间设置有弧形过度结构。作为上述技术方案的进一步改进，所述上部支撑板通过螺钉固定在弹性体的上部支撑块上，所述外壳与弹性体焊接固定连接。作为上述技术方案的进一步改进，还包括与所述接插件母头配合的接插件公头，所述接插件公头连接有电缆信号线。本技术的有益效果是：本技术提供了一种应变式三维力传感器，该传感器在弹性体上设置有平行梁结构、单孔梁结构、圆环结构分别对每个维度的力进行测量，各维度之间的信号单独测量，相互之间不会出现串扰，传感器的测量精度高；另外，整个传感器从结构上进行了优化，整个结构更为简单，加工方便，可有效降低生产成本。该种应变式三维力传感器解决了现有同类型传感器存在的结构复杂、加工难度大、精度不高、三维力容易出现窜扰等技术缺陷。附图说明下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。图1是本技术的主视图；图2是本技术的俯视图；图3是本技术中弹性体的左视图；图4是本技术中弹性体的俯视图；图5是本技术中弹性体的仰视图。具体实施方式以下将结合实施例和附图对本技术的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本技术的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本技术保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本技术创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合，参照图1-5。一种应变式三维力传感器，包括弹性体1和设置在所述弹性体1上部的上部支撑板2，所述弹性体1下部与上部支撑板2之间设置有将弹性体1的主体部分容纳其中的外壳3，所述上部支撑板2上设置有安装孔22，所述弹性体1包括底部支撑板101、上部支撑块102和设置在所述底部支撑板101与上部支撑块102之间的中部支撑柱103，所述中部支撑柱103与上部支撑块102之间设置有弧形过度结构104。所述外壳3设置在所述底部支撑板101与上部支撑板2之间，所述弹性体1上设置有分别用于测量X轴、Y轴、Z轴受力的平行梁结构、单孔梁结构及圆环结构，所述平行梁结构、单孔梁结构及圆环结构均设置在所述的中部支撑柱103上。优选地，所述弹性体1上设置有同径双孔交叉结构11，所述同径双孔交叉结构11包括两个孔径相同的同径通孔111，所述两同径通孔111相互连通，所述弹性体1在同径双孔交叉结构11的外壁面上设置有四片组成惠斯通电桥的应变片，所述同径双孔交叉结构11及其应变片组构成上述的平行梁结构；所述弹性体1上设置有变径双孔交叉结构12，所述变径双孔交叉结构12包括小径孔121和大径孔122，所述小径孔121和大径孔122相互连通并组构成为所述的变径双孔交叉结构12，所述弹性体1在变径双孔交叉结构12的小径孔121的外壁处设有组成电桥的四片应变片，所述变径双孔交叉结构12及其应变片组构成上述的单孔梁结构；所述弹性体1在变径双孔交叉结构12的大径孔122的外壁向外延伸有平台结构13，所述平台结构13上设有四片组成电桥的应变片，所述平台结构13及其应变片组构成上述的圆环结构。整个弹性体1上工贴装有12片应变片，每四片应变片组成一个电桥，每一个电桥用于测量一个维度的受力情况，三个电桥分别通过一个接插件母头4输出信号，相互独立互不影响，可解决现有产品中普遍存在的串扰现象。优选地，所述上部支撑板2通过螺钉21固定在弹性体1的上部支撑块102上，所述上部支撑块102上设置有对应的螺钉孔105。所述螺钉21所述外壳3与弹性体1焊接固定连接。弹性体1的底部支撑板101上设置有用于固定安装的底部安装孔106。所述外壳3设置有三个分别电性连通所述平行梁结构、单孔梁结构、圆环结构的接插件母头4，还包括与所述接插件母头4配合的接插件公头5，所述接插件公头5连接有电缆信号线6，所述接插件公头5可插接在接插头母头4，以上是对本技术的较佳实施进行了具体说明，但本技术创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本技术精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应变式三维力传感器，其特征在于：包括弹性体(1)和设置在所述弹性体(1)上部的上部支撑板(2)，所述弹性体(1)下部与上部支撑板(2)之间设置有将弹性体(1)的主体部分容纳其中的外壳(3)，所述弹性体(1)上设置有分别用于测量X轴、Y轴、Z轴受力的平行梁结构、单孔梁结构及圆环结构，所述外壳(3)设置有三个分别电性连通所述平行梁结构、单孔梁结构、圆环结构的接插件母头(4)。

【技术特征摘要】
1.一种应变式三维力传感器，其特征在于：包括弹性体(1)和设置在所述弹性体(1)上部的上部支撑板(2)，所述弹性体(1)下部与上部支撑板(2)之间设置有将弹性体(1)的主体部分容纳其中的外壳(3)，所述弹性体(1)上设置有分别用于测量X轴、Y轴、Z轴受力的平行梁结构、单孔梁结构及圆环结构，所述外壳(3)设置有三个分别电性连通所述平行梁结构、单孔梁结构、圆环结构的接插件母头(4)。2.根据权利要求1所述的一种应变式三维力传感器，其特征在于：所述弹性体(1)上设置有同径双孔交叉结构(11)，所述弹性体(1)在同径双孔交叉结构(11)的外壁面上设置有四片组成惠斯通电桥的应变片，所述同径双孔交叉结构(11)及其应变片组构成上述的平行梁结构。3.根据权利要求2所述的一种应变式三维力传感器，其特征在于：所述同径双孔交叉结构(11)包括两个孔径相同的同径通孔(111)，所述两同径通孔(111)相互连通。4.根据权利要求1所述的一种应变式三维力传感器，其特征在于：所述弹性体(1)上设置有变径双孔交叉结构(12)，所述弹性体(1)在变径双孔交叉结构(12)的小径孔(121)的外壁处设有组成电桥的四片应变片，所述变径双孔交叉结构(12)及其应变片组构成上述的单孔梁结构。5.根据权利要求4所述的一种应变式三维力传感器，其特征在于：所述弹性体(1)在变径双孔交叉结构(12)的大径孔(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈力，袁武，
申请(专利权)人：泰科思深圳传感器有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44