专利名称：多轴力传感器过载保护装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及传感器技术，更具体地说是涉及机器人实际作业中多轴力传感器的过载保护装置。
背景技术：
多轴力传感器的过载保护直接关系到多轴力传感器的安全及其实际应用，一直以来是备受关注的焦点问题，但迄今没有一个较好的解决方法。由美国LOARD公司生产的多轴力传器，其过载保护方法较难保证设计精度，要保证过载保护的可靠性，过载保护装置本身必然会对多轴力传感器在正常线性工作状态下的载荷范围产生耦合干扰。由中科院合肥智能所、东南大学和哈尔滨工业大学联合研制的SAFMS系列多轴力传感器，采用螺钉方式来实现过载保护，但也较难保证间隙精度和过载装置的强度及刚度，要保证过载保护的可靠性，必然要减小多轴力传感器的额定工作载荷，因而大大限制了多轴力传感器的使用效果和应用场合。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种简便、可靠、不影响多轴力传感器在线性工作状况下的载荷范围的多轴力传感器过载保护装置。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是本发明的结构特点是在弹性体的支承平台端面上，固定设置上端盖和下端盖，所述上端盖、下端盖与支承平台呈“工”形；另有位于上端盖与下端盖之间、分别对上端盖及下端盖形成轴向限位的限位凸台，其间有轴向限位间隙δ1；限位凸台以其上固定设置的限位销与对应位置处上端盖及下端盖上的限位销孔径向间隙配合，其间有限位侧隙δ2，限位销与支承平台的轴线平行。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在1、本发明可以对受到三个轴向力和三个轴向力矩作用的多轴力传感器产生正反向、对称过载保护。其中包括通过上端盖、下端盖与限位凸台的配合对受到力Fz、力矩Mx与My的过载作用产生保护；通过上端盖、下端盖上的限位销孔与限位销的配合对受到力Fx、Fy、力矩Mz的过载作用产生保护。
2、本发明装置保护元件形状简单，制造工艺性好，易于保证尺寸与形位公差较高的精高，使间隙δ1、侧隙δ2满足设计要求。
3、本发明装置可以通过将限位销孔及对应设置的限位销在圆周上的均布，从而保证传感器过载时的接触刚度，使得过载保护更为可靠，传感器的工作载荷范围更大，有效地解决了过载装置对多轴力传感器在正常线性工作状态下的载荷范围产生的耦合干扰问题。使多轴力传感器能够在多种环境和工况下安全工作，满足机器人在正常和恶劣环境下作的需求。
附图
为本发明结构示意图。
具体实施例方式参见附图，本实施例是在弹性体2的支承平台3的端面上，固定设置上端盖6和下端盖7，上端盖6、下端盖7与支承平台3呈“工”字形，上端盖6、下端盖7与支承平台3之间以螺钉联结。
另有位于上端盖6与下端盖7之间、分别对上端盖6及下端盖7形成轴向限位的限位凸台4，其间有轴向限位间隙δ1。
限位凸台4以其上固定设置的限位销5与对应位置处上端盖6及下端盖7上的限位销孔8径向间隙配合，其间有限位侧隙δ2，限位销5与支承平台3的轴线相平行。
具体实施中，限位销5是以过盈配合固定装配在限位凸台4的通孔中。限位凸台4固联在壳体1的内侧壁上，也可以是壳体1内侧壁向内延伸的凸出部分。限位销孔8及对应设置的销位销5在圆周上均布。
通过分析与实验，分别获得传感器的弹性体2在线性工作范围内受到三维力Fx、Fy、Fz与三维力矩Mx、My、Mz作用时，上端盖6、下端盖7及限位销孔8所产生的最大位移；根据规定的安全系数得到相应的最大安全位移。利用Fx、Fy和Mz所决定的三个最大安全位移中的最小值来制定限位销5与限位销孔8之间的配合间隙δ1；利用Fz和Mx、My所决定的三个最大安全位移中的最小值来制定上端盖6、下端盖7与限位凸台4的两侧隙δ2。最佳间隙δ1、侧隙δ2的制定，不仅确保了过载保护的可靠性，而且不会造成过载装置对传感器在正常线性工作状态下的载荷范围产生耦合干扰。
本实施例中，弹性体2是多轴力传感器的主体部分，弹性体2为梁式结构，由支承平台3成射状予以支承，其外端支承在壳体1上。上端盖6是与外界工作部件相连的部分，底座9为安装传感器的联结部分，由螺钉固定连接在壳体1上。传感器受到各种力通过端盖及支承平台作用在弹性体2上产生相应的应变，导致弹性体2上应变片的电阻发生变化。
当工作载荷增大时，间隙δ1、侧隙δ2随之减小；当工作载荷超出额定载荷后，间隙δ1、侧隙δ2消失，由于限位凸台4及限位销孔8的阻挡限位，产生过载保护之作用。
权利要求
1.多轴力传感器过载保护装置，其特征是在弹性体(2)的支承平台(3)端面上，固定设置上端盖(6)和下端盖(7)，上端盖(6)、下端盖(7)与支承平台(3)呈“工”形；另有位于上端盖(6)与下端盖(7)之间、分别对上端盖(6)及下端盖(7)形成轴向限位的限位凸台(4)，其间有轴向限位间隙61；限位凸台(4)以其上固定设置的限位销(5)与对应位置处上端盖6及下端盖(7)上的限位销孔(8)径向间隙配合，其间有限位侧隙δ2，限位销(5)与支承平台(3)的轴线平行。
2.根据权利要求1所述的多轴力传感器过载保护装置，其特征是所述限位凸台(4)固联在壳体(1)的内侧壁上。
3.根据权利要求1所述的多轴力传感器过载保护装置，其特征是所述限位销孔(8)及对应设置的销位销(5)在圆周上均布。
全文摘要
多轴力传感器过载保护装置，其特征是在弹性体的支承平台端面上，固定设置上、下端盖，上、下端盖与支承平台呈“工”形；另有位于上、下端盖之间、分别对上、下端盖形成轴向限位的限位凸台，其间有轴向限位间隙δ
文档编号B25J13/08GK1538156SQ0311325
公开日2004年10月20日 申请日期2003年4月17日 优先权日2003年4月17日
发明者刘正士, 王勇, 陆益民, 葛运建, 何凯, 郑红梅 申请人:合肥工业大学