一种应变式三维力传感器的制作方法

本实用新型涉及一种力传感器，特别是一种应变式三维力传感器。

背景技术：

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，本实用新型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。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型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。

本实用新型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。

本实用新型的有益效果是：本实用新型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实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的主视图；

图2是本实用新型的俯视图；

图3是本实用新型中弹性体的左视图；

图4是本实用新型中弹性体的俯视图；

图5是本实用新型中弹性体的仰视图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，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，均属于本实用新型保护的范围。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。本实用新型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，

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型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实用新型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。