CN108225622B - 一种三维力传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三维力传感器，包括中空环形的测力结构主体、分别设置在测力结构主体两端面上的第一盖板和第二盖板，其中第一盖板和第二盖板通过螺栓固定在测力结构主体的两端面上，在测力结构主体内设有中心柱，在中心柱和测力结构主体内壁之间径向设有对称的至少四个方梁，在每个方梁的四个表面上分别铺设有应变片。本发明的优点是：灵敏度高，维间耦合串扰小，可消除安装影响，回零特性好。

Description

一种三维力传感器
技术领域
本发明涉及传感器相关技术领域，尤其是涉及一种三维力传感器。
背景技术
多维力传感器目前广泛用于航空航天、智能制造、智能机器人等领域。应变式多维力传感器的结构和应变片桥路设计的好坏与否，直接影响到其性能，特别是对消除维间串扰和安装影响、提高测量精度起到关键作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种灵敏度高、维间串扰小的三维力传感器。
本发明的技术解决方案是：一种三维力传感器，包括中空环形的测力结构主体、分别设置在测力结构主体两端面上的第一盖板和第二盖板，其中第一盖板和第二盖板通过螺栓固定在测力结构主体的两端面上，在测力结构主体内设有中心柱，在中心柱和测力结构主体内壁之间径向设有对称的至少四个方梁，在每个方梁的四个表面上分别铺设有应变片。
测力结构主体中空，内设径向的至少四个方梁，有利于精确测量不同方向的应变力，通过方梁四个表面上的应变片组成三个惠斯通全桥，分别测量三维方向上的扭矩变化，每个维度的测量由不同方梁上的多个应变片实现，减少维间的串扰，提高了测量的精度，第一盖板和第二盖板分别固定在测力结构主体两端面上，可以起到密封作用，同时可以向测力结构主体传递扭矩，整个结构简单，测量灵敏度高。
所述方梁为U形梁。U形部在受力时变形更大，应变更集中，有利于进一步提高测量的灵敏度和精度。
在所述测力结构主体的一个端面上设有若干个盲槽，在盲槽和所述第二盖板之间设有滚珠。第二盖板通过滚珠与测力结构主体的端面接触，在安装盖板时，可以通过滚珠的转动将应力消除，可明显减少安装紧固力对传感器的影响，提高回零特性。
在第一盖板和第二盖板上设有螺孔接口。方便将传感器安装在其它设备上。
本发明的优点是：灵敏度高，维间耦合串扰小，可消除安装影响，回零特性好。
附图说明
附图1为本发明实施例的结构***示意图；
附图2为本发明实施例中测力结构主体的正面结构示意图；
附图3为本发明实施例中测力结构主体的背面结构示意图；
1、测力结构主体，2、第一盖板，3、第二盖板，4、中心柱，5、方梁，6、应变片，7、盲槽，8、滚珠，9、螺孔接口，10、螺栓。
具体实施方式
实施例：
参阅图1-3，一种三维力传感器，包括中空环形的测力结构主体1、分别设置在测力结构1主体两端面上的第一盖板2和第二盖板3，其中第一盖板1和第二盖板2通过螺栓10固定在测力结构主体1的两端面上，在测力结构主体1内设有中心柱4，在中心柱4和测力结构主体1内壁之间径向设有对称的四个U形方梁5，在每个方梁5的四个表面上分别铺设有应变片6。在测力结构主体1的一个端面上设有若干个盲槽7，在盲槽7和第二盖板3之间设有滚珠8。在第一盖板2上设有螺孔接口9。
测力结构主体1中空，中心柱4与测力结构主体1内壁之间径向设置的四个对称的U形方梁5，有利于精确测量不同方向的应变力，且通过设置在方梁5四个表面上的应变片6组成三个惠斯通全桥，分别测量三维方向上的扭矩变化，每个维度的测量由不同方梁上的多个应变片实现，减少维间的串扰，提高了测量的精度，第一盖板2和第二盖板3分别固定在测力结构主体1两端面上，可以起到密封作用，同时可以向测力结构主体1传递扭矩，整个结构简单，测量灵敏度高。
本实施例中，在测力结构主体1内对称设置了四个方梁，为提高精度，在结构主体空间允许的情况下啊，还可以设置对称的五个、六个、八个方梁，这样的测量精度更高。方梁5为U形梁，其U形部在受力时变形更大，应变更集中，有利于进一步提高测量的灵敏度和精度。
第二盖板3通过滚珠8与测力结构主体1的端面接触，在安装盖板时，可以通过滚珠的转动将应力消除，可明显减少安装紧固力对传感器的影响，提高回零特性。
上列详细说明是针对本发明之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (3)

1.一种三维力传感器，其特征在于：包括中空环形的测力结构主体、分别设置在测力结构主体两端面上的第一盖板和第二盖板，其中第一盖板和第二盖板通过螺栓固定在测力结构主体的两端面上，在测力结构主体内设有中心柱，在中心柱和测力结构主体内壁之间径向设有对称的至少四个方梁，在每个方梁的四个表面上分别铺设有应变片，所述方梁为U形梁,且U形臂两端分别设有连接用的水平段。
2.根据权利要求1所述的一种三维力传感器，其特征在于：在所述测力结构主体的一个端面上设有若干个盲槽，在盲槽和所述第二盖板之间设有滚珠。
3.根据权利要求2所述的一种三维力传感器，其特征在于：在第一盖板和第二盖板上设有螺孔接口。
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