本實(shí)用新型涉及一種力傳感器，特別是一種應(yīng)變式三維力傳感器。

背景技術(shù)：

應(yīng)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(yè)自動化進(jìn)程的加快及普及，高精度加工設(shè)備、機(jī)械手、機(jī)器人等自動化機(jī)械設(shè)備發(fā)展也是日益迅速，而這些設(shè)備的發(fā)展對于多維力傳感器的需求也是日益增多，此產(chǎn)品適用于機(jī)器人制造、自動化設(shè)備、智能控制自動控制設(shè)備、智能機(jī)器、材料檢測設(shè)備、材料受力狀態(tài)分析、零部件工作過程受力分析等場合。對于應(yīng)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(shè)計。關(guān)于三維力傳感器的研究，已形成多種專利技術(shù)。

然而，現(xiàn)有的技術(shù)方案普遍存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工難度大、生產(chǎn)成本高、傳感器的精度不高、傳感器維間力相互竄擾等技術(shù)缺陷。

上述的種種缺陷嚴(yán)重影響了本領(lǐng)域進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種新的技術(shù)方案以解決現(xiàn)存的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種應(yīng)變式三維力傳感器，解決了現(xiàn)有同類型傳感器存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工難度大、精度不高、三維力容易出現(xiàn)竄擾等技術(shù)缺陷。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種應(yīng)變式三維力傳感器，包括彈性體和設(shè)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(shè)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(shè)置有分別用于測量X軸、Y軸、Z軸受力的平行梁結(jié)構(gòu)、單孔梁結(jié)構(gòu)及圓環(huán)結(jié)構(gòu)，所述外殼設(shè)置有三個分別電性連通所述平行梁結(jié)構(gòu)、單孔梁結(jié)構(gòu)、圓環(huán)結(jié)構(gòu)的接插件母頭。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述彈性體上設(shè)置有同徑雙孔交叉結(jié)構(gòu)，所述彈性體在同徑雙孔交叉結(jié)構(gòu)的外壁面上設(shè)置有四片組成惠斯通電橋的應(yīng)變片，所述同徑雙孔交叉結(jié)構(gòu)及其應(yīng)變片組構(gòu)成上述的平行梁結(jié)構(gòu)。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述同徑雙孔交叉結(jié)構(gòu)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(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述彈性體上設(shè)置有變徑雙孔交叉結(jié)構(gòu)，所述彈性體在變徑雙孔交叉結(jié)構(gòu)的小徑孔的外壁處設(shè)有組成電橋的四片應(yīng)變片，所述變徑雙孔交叉結(jié)構(gòu)及其應(yīng)變片組構(gòu)成上述的單孔梁結(jié)構(gòu)。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述彈性體在變徑雙孔交叉結(jié)構(gòu)的大徑孔的外壁向外延伸有平臺結(jié)構(gòu)，所述平臺結(jié)構(gòu)上設(shè)有四片組成電橋的應(yīng)變片，所述平臺結(jié)構(gòu)及其應(yīng)變片組構(gòu)成上述的圓環(huán)結(jié)構(gòu)。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述變徑雙孔交叉結(jié)構(gòu)包括小徑孔和大徑孔，所述小徑孔和大徑孔相互連通并組構(gòu)成為所述的變徑雙孔交叉結(jié)構(gòu)。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述彈性體包括底部支撐板、上部支撐塊和設(shè)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(jié)構(gòu)、單孔梁結(jié)構(gòu)及圓環(huán)結(jié)構(gòu)均設(shè)置在所述的中部支撐柱上，所述外殼設(shè)置在所述底部支撐板與上部支撐板之間。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述中部支撐柱與上部支撐塊之間設(shè)置有弧形過度結(jié)構(gòu)。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，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(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，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(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型提供了一種應(yīng)變式三維力傳感器，該傳感器在彈性體上設(shè)置有平行梁結(jié)構(gòu)、單孔梁結(jié)構(gòu)、圓環(huán)結(jié)構(gòu)分別對每個維度的力進(jìn)行測量，各維度之間的信號單獨(dú)測量，相互之間不會出現(xiàn)串?dāng)_，傳感器的測量精度高；另外，整個傳感器從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了優(yōu)化，整個結(jié)構(gòu)更為簡單，加工方便，可有效降低生產(chǎn)成本。該種應(yīng)變式三維力傳感器解決了現(xiàn)有同類型傳感器存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工難度大、精度不高、三維力容易出現(xiàn)竄擾等技術(shù)缺陷。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。

圖1是本實(shí)用新型的主視圖；

圖2是本實(shí)用新型的俯視圖；

圖3是本實(shí)用新型中彈性體的左視圖；

圖4是本實(shí)用新型中彈性體的俯視圖；

圖5是本實(shí)用新型中彈性體的仰視圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合實(shí)施例和附圖對本實(shí)用新型的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果進(jìn)行清楚、完整地描述，以充分地理解本實(shí)用新型的目的、特征和效果。顯然，所描述的實(shí)施例只是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例，基于本實(shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的其他實(shí)施例，均屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。另外，專利中涉及到的所有聯(lián)接/連接關(guān)系，并非單指構(gòu)件直接相接，而是指可根據(jù)具體實(shí)施情況，通過添加或減少聯(lián)接輔件，來組成更優(yōu)的聯(lián)接結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型創(chuàng)造中的各個技術(shù)特征，在不互相矛盾沖突的前提下可以交互組合，參照圖1-5。

一種應(yīng)變式三維力傳感器，包括彈性體1和設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)置有弧形過度結(jié)構(gòu)104。所述外殼3設(shè)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(shè)置有分別用于測量X軸、Y軸、Z軸受力的平行梁結(jié)構(gòu)、單孔梁結(jié)構(gòu)及圓環(huán)結(jié)構(gòu)，所述平行梁結(jié)構(gòu)、單孔梁結(jié)構(gòu)及圓環(huán)結(jié)構(gòu)均設(shè)置在所述的中部支撐柱103上。

優(yōu)選地，所述彈性體1上設(shè)置有同徑雙孔交叉結(jié)構(gòu)11，所述同徑雙孔交叉結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)11的外壁面上設(shè)置有四片組成惠斯通電橋的應(yīng)變片，所述同徑雙孔交叉結(jié)構(gòu)11及其應(yīng)變片組構(gòu)成上述的平行梁結(jié)構(gòu)；所述彈性體1上設(shè)置有變徑雙孔交叉結(jié)構(gòu)12，所述變徑雙孔交叉結(jié)構(gòu)12包括小徑孔121和大徑孔122，所述小徑孔121和大徑孔122相互連通并組構(gòu)成為所述的變徑雙孔交叉結(jié)構(gòu)12，所述彈性體1在變徑雙孔交叉結(jié)構(gòu)12的小徑孔121的外壁處設(shè)有組成電橋的四片應(yīng)變片，所述變徑雙孔交叉結(jié)構(gòu)12及其應(yīng)變片組構(gòu)成上述的單孔梁結(jié)構(gòu)；所述彈性體1在變徑雙孔交叉結(jié)構(gòu)12的大徑孔122的外壁向外延伸有平臺結(jié)構(gòu)13，所述平臺結(jié)構(gòu)13上設(shè)有四片組成電橋的應(yīng)變片，所述平臺結(jié)構(gòu)13及其應(yīng)變片組構(gòu)成上述的圓環(huán)結(jié)構(gòu)。

整個彈性體1上工貼裝有12片應(yīng)變片，每四片應(yīng)變片組成一個電橋，每一個電橋用于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(dú)立互不影響，可解決現(xiàn)有產(chǎn)品中普遍存在的串?dāng)_現(xiàn)象。

優(yōu)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(shè)置有對應(yīng)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(shè)置有用于固定安裝的底部安裝孔106。

所述外殼3設(shè)置有三個分別電性連通所述平行梁結(jié)構(gòu)、單孔梁結(jié)構(gòu)、圓環(huán)結(jié)構(gòu)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(shí)用新型的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說明，但本實(shí)用新型創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本實(shí)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(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。