一种六维力传感器的机械与电气装配结构制造技术

本发明专利技术公开一种六维力传感器的机械与电气装配结构，包括机械结构和电气装配结构。机械结构包括受力顶盖、弹性体、基座、底盖。受力顶盖底部呈两层圆柱结构，底部圆柱与弹性体中心凸台的通孔紧密配合，中层圆柱通过四个通孔和弹性体的四个螺纹孔配合固定，顶盖上的三螺纹孔用于连接机械执行末端。电气结构包括电源板、变送器板、组桥板。电源板为变送器板提供电力，变送器用于信号的调理、运算和输送。本发明专利技术将现有技术中用于应变片组桥的端子焊在组桥板上，增加弹性体上应变片粘贴的空间。同时整体结构紧凑，电气设计和机械设计配合度高。在内置信号调理电力的多维力传感器的设计与制造过程中，简化装配的复杂度，缩小尺寸，降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种六维力传感器的机械与电气装配结构
本专利技术属于六维力传感器制造领域，具体涉及力传感器机械与电气装配结构
技术介绍
六维力传感器用于为工业加工现场的执行末端提供力觉信息，提高工业制作过程中的自动化与智能化。多维力传感器可以提供全方面的力觉信息，帮助工业系统更好的感知操作过程中的力觉信息。六维力传感器可以为控制器提供六个维度的力觉信息，其中包括3个维度的正向力，以及3个方向的力矩。而现有市面上的六维力传感器价格昂贵，制造过程复杂，体积较大。需要外置的变送器来完成信号的处理。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种六维力传感器的机械与电气装配结构，包括机械与电气装配结构。本装置结构紧凑，降低了多维力传感器的制造过程和成本。内部自带信号调理电路，简化传感器的安装过程。有利于多维力传感器的普及与应用。增加工业制造领域中智能化，提高生产效率。一种六维力传感器的机械结构，包括受力顶盖、弹性体、传感器基座、传感器底板。所述受力顶盖底部呈两层圆柱，底部圆柱与弹性体的中心凸台的通孔紧密配合，用于力传导。中层的圆柱用于支持弹性和受力顶盖。受力顶盖于中层圆柱通过四个通孔和弹性体的四个螺纹孔配合固定。受力顶盖上的三螺纹孔用于连接机械执行末端。所述弹性体上粘贴有用于测量力/力矩的电阻应变片。弹性体通过轮缘上的孔与传感器基座连接。所述传感器基座通过三个螺纹孔与传感器底板上外侧的三个过孔固定。所述传感器底板上有三个螺纹孔用于与机械执行末端的另一侧连接固定。一种六维力传感器的电气装配结构包括组桥板、变送器板、电源板。所述组桥板上焊有用于将粘贴在弹性体上的应变片组桥的组桥端子，组桥端子通过引线与应变片相连后再通过FFP排线连接到接线端子上，排线的另一端与变送器板的输入端口相连。组桥板通过四个过孔与弹性体凸台的上的四个螺纹孔固定。所述变送器板上的电路用于电桥信号的调理、运算和输送，通过四个过孔与传感器基座腔体的螺纹孔固定。所述电源板上的电路用于为变送器板提供电源需求，FFP排线将电源板上的端子与变送器板上的端子相连。电源板通过三个通孔和传感器底板上内侧的三个过孔通过螺丝和螺帽连接固定。本专利技术的六维力传感器的机械与电气装配结构，具有以下有益的效果：1、本专利技术的六维力传感器的受力顶盖与弹性体直接紧密配合。顶盖上的螺丝孔直接与机械执行末端相连接。有利于加载力的传导，提高力觉测量的实际效果。2、本专利技术的六维力传感器的变送器直接内置在腔体内，简化了传感器的工业现场安装过程。3、本专利技术的六维力传感器内置组桥板，将现有技术中粘贴在弹性体上的组桥端子焊接在组桥板上，在狭小的弹性体上贴应变片提供了更多的贴片面积，提高了贴片的成功率。4、受力顶盖可整体加工，降低机械加工的复杂度，减少整体制造的成本。附图说明图1为本专利技术一实施例的组装状态整体图；图2为本专利技术一实施例的组装状态剖视图；图3为本专利技术一实施例的受力盖板图；图4为本专利技术一实施例的组桥板PCB版图；图5为本专利技术中应变片、组桥板和变送器板间的信号传输关系。具体实施方式如图1所示，一种六维力传感器装置其整体结构从上到下依次为：1受力顶盖，2弹性体，3组桥板，4传感器基座，5变送器板，6电源板，7传感器底板。如图2所示，受力顶盖1上的3个螺纹孔与机械执行末端机构直接连接；受力顶盖1通过4个通孔与弹性体2上的4个螺纹孔用螺丝配合固定；弹性体2上的4个螺纹孔与组桥板3上的4个过孔固定配合；弹性体2上的应变片通过引线与组桥板3上的端子连接；弹性体2通过轮缘上的通孔与传感器基座4上的螺纹孔配合固定；变送器板5上的4过孔和传感器基座4上螺纹孔配合固定。变送器板5通过FFP排线与电源板6连接。传感器底板7的内侧的3个通孔与电源板的3个过孔通过螺丝和螺帽连接固定。传感器底板7外侧的3个通孔与传感器基座4上侧边缘的3个螺纹孔配合固定。传感器底板7上的3个螺纹孔与机械执行末端的另一侧直接配合固定。如图3所示受力顶盖主要由3部分圆柱组成，分别为顶部圆柱8、中部圆柱9、底部圆柱10。顶部圆柱8上有3个螺纹孔，用于直接连接机械执行末端，将机械执行末端受到的力觉信息传导至弹性体上。中部圆柱9用于在弹性体2与顶部圆柱8之间产生间隙。中部圆柱9上和顶部圆柱8上贯通的4个通孔与弹性体2上的4个螺纹孔连接固定。底部圆柱10与弹性体中心凸台上的圆孔紧密配合。如图4所示，其中11表示焊接在组桥板3上的48个用于将粘贴在弹性体2上的24个应变片组桥的组桥端子，12表示接线端子P1。其中组桥端子与接线端子P1通过FFP排线连接后将差分信号传输到变送器板4的的信号输入端。如图5所示，电阻R1、R2、R3、R4首尾串联后，分别通过引线与组桥板上对应的组桥端子相连，构成测量正向力Fx方向的惠斯通电桥。以R1与R2连接的一端作为电桥输入的正极，标记为E+，连接至P1的E+。以R3与R4连接的一端作为电桥输入的负极，标记为E-，连接至P1的E-。以R2与R3连接的一端作为输出的正极，标记为IN1+，连接至P1的IN1+。以R1与R4连接的一端作为输出的负极，标记为IN1-。连接至P1的IN1-。电阻R5、R6、R7、R8首尾串联后，分别通过引线与组桥板上对应的组桥端子相连，构成测量正向力Fy方向的惠斯通电桥。以R5与R6连接的一端作为电桥输入的正极，标记为E+，连接至P1的E+。以R7与R8连接的一端作为电桥输入的负极，标记为E-，连接至P1的E-。以R5与R7连接的一端作为输出的正极，标记为IN2+，连接至P1的IN2+。以R6与R8连接的一端作为输出的负极，标记为IN2-。连接至P1的IN2-。电阻R9、R10、R11、R12首尾串联后，分别通过引线与组桥板上对应的组桥端子相连，构成测量正向力Fz方向的惠斯通电桥。以R9与R10连接的一端作为电桥输入的正极，标记为E+，连接至P1的E+。以R11与R12连接的一端作为电桥输入的负极，标记为E-，连接至P1的E-。以R9与R11连接的一端作为输出的正极，标记为IN3+，连接至P1的IN3+。以R10与R11连接的一端作为输出的负极，标记为IN3-，连接至P1的IN3-。电阻R13、R14、R15、R16首尾串联后，分别通过引线与组桥板上对应的组桥端子相连，构成测量力矩Mx方向的惠斯通电桥。以R13与R14连接的一端作为电桥输入的正极，标记为E+，连接至P1的E+。以R15与R16连接的一端作为电桥输入的负极，标记为E-，连接至P1的E-。以R13与R15连接的一端作为输出的正极，标记为IN4+，连接至P1的IN4+。以R14与R16连接的一端作为输出的负极，标记为IN4-，连接至P1的IN4-。电阻R17、R18、R19、R20首尾串联后，分别通过引线与组桥板上对应的组桥端子相连，构成测量力矩My方向的惠斯通电桥。以R17与R18连接的一端作为电桥输入的正极，标记为E+，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种六维力传感器的机械与电气装配结构，其特征在于：包括受力顶盖(1)，弹性体(2)，组桥板(3)，传感器基座(4)，变送器板(5)，电源板(6)，传感器底板(7)；/n受力顶盖(1)上的3个螺纹孔与机械执行末端机构直接连接；受力顶盖(1)通过4个通孔与弹性体(2)上的4个螺纹孔用螺丝配合固定；弹性体(2)上的4个螺纹孔与组桥板(3)上的4个过孔固定配合；弹性体(2)上的应变片通过引线与组桥板(3)上的端子连接；组桥板(3)上焊有用于将粘贴在弹性体(2)上的电阻应变片组桥的组桥端子与接线端子，其中组桥端子与接线端子通过FFP排线连接后将差分信号传输到变送器板(5)上的信号输入端；弹性体(2)通过轮缘上的通孔与传感器基座(4)上的螺纹孔配合固定；变送器板(5)上的4过孔和传感器基座(4)上螺纹孔配合固定；变送器板(5)通过FFP排线与电源板(6)连接；传感器底板(7)的内侧的3个通孔与电源板的3个过孔通过螺丝和螺帽连接固定；传感器底板(7)外侧的3个通孔与传感器基座(4)上侧边缘的3个螺纹孔配合固定；传感器底板(7)上的3个螺纹孔与机械执行末端的另一侧直接配合固定；/n所述的受力顶盖(1)主要由3部分圆柱组成，分别为顶部圆柱(8)、中部圆柱(9)、底部圆柱(10)；顶部圆柱(8)上有3个螺纹孔，用于直接连接机械执行末端，将机械执行末端受到的力觉信息传导至弹性体上；中部圆柱(9)用于在弹性体(2)与顶部圆柱(8)之间产生间隙；中部圆柱(9)上和顶部圆柱(8)上贯通的4个通孔与弹性体(2)上的4个螺纹孔连接固定；底部圆柱(10)与弹性体(2)中心凸台上的圆孔紧密配合。/n...

【技术特征摘要】
1.一种六维力传感器的机械与电气装配结构，其特征在于：包括受力顶盖(1)，弹性体(2)，组桥板(3)，传感器基座(4)，变送器板(5)，电源板(6)，传感器底板(7)；
受力顶盖(1)上的3个螺纹孔与机械执行末端机构直接连接；受力顶盖(1)通过4个通孔与弹性体(2)上的4个螺纹孔用螺丝配合固定；弹性体(2)上的4个螺纹孔与组桥板(3)上的4个过孔固定配合；弹性体(2)上的应变片通过引线与组桥板(3)上的端子连接；组桥板(3)上焊有用于将粘贴在弹性体(2)上的电阻应变片组桥的组桥端子与接线端子，其中组桥端子与接线端子通过FFP排线连接后将差分信号传输到变送器板(5)上的信号输入端；弹性体(2)通过轮缘上的通孔与传感器基座(4)上的螺纹孔配合固定；变送器板(5)上的4过孔和传感器基座(4)上螺纹孔配合固定；变送器板(5)通过FFP排线与电源板(6)连接；传感器底板(7)的内侧的3个通孔与电源板的3个过孔通过螺丝和螺帽连接固定；传感器底板(7)外侧的3个通孔与传感器基座(4)上侧边缘的3个螺纹孔配合固定；传感器底板(7)上的3个螺纹孔与机械执行末端的另一侧直接配合固定；
所述的受力顶盖(1)主要由3部分圆柱组成，分别为顶部圆柱(8)、中部圆柱(9)、底部圆柱(10)；顶部圆柱(8)上有3个螺纹孔，用于直接连接机械执行末端，将机械执行末端受到的力觉信息传导至弹性体上；中部圆柱(9)用于在弹性体(2)与顶部圆柱(8)之间产生间隙；中部圆柱(9)上和顶部圆柱(8)上贯通的4个通孔与弹性体(2)上的4个螺纹孔连接固定；底部圆柱(10)与弹性体(2)中心凸台上的圆孔紧密配合。


2.如权利要求1所述一种六维力传感器的机械与电气装配结构，其特征在于：所述组桥板(3)上焊有48个用于将粘贴在弹性体(2)上的24个电阻应变片组桥的组桥端子与1个接线端子P1；其中组桥端子与接线端子P1通过FFP排线连接后将差分信号传输到变送器板(5)上的信号输入端；
电阻R1、R2、R3、R4首尾串联后，分别通过引线与组桥板(3)上对应的组桥端子相连，构成测量正向力Fx方向的惠斯通电桥；以R1与R2连接的一端作为电桥输入的正极，标记为E+，连接至P1的E+；以R3与R4连接的一端作为电桥输入的负极，标记为E-，连接至P1的E-；以R2与R3连接的一端作为输出的正极，标记为IN1+，连接至P1的IN1+；以R1与R4连接的一端作为输出的负极，标记为IN1-；连接至P1的IN1-；
电阻R5、R6、R7、R8首尾串联后，分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：高峰，高明煜，林辉品，洪明，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33