一种六维力传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及传感器设计制造领域，特别是涉及一种适用于工业机器人动力学性能检测的六维力传感器。
【背景技术】
[0002]六维力传感器能同时检测三维空间的全力信息，即三个力分量和三个力矩分量。广泛应用于精密装配、自动磨削、轮廓跟踪、双手协调、零力示教等作业中，在智能机器人、航空航天、机械加工及汽车等行业中有极为重要的应用。
[0003]在六维力传感器设计中，力敏元件的结构布局及电阻应变片的粘贴形式在很大程度上决定了所设计传感器的精度、灵敏度及刚度等性能指标。因此，设计出合理可行的力敏元件并采用合适的贴片方式已显得尤为关键。近些年来，关于六维力传感器研宄的相关专利已陆续发布，虽然这些专利具有一定优点，但也存在一些缺点。
[0004]专利CN223308Y中公开了一种由盘体结构和筒体结构相结合的一体化六维力/力矩传感器，该传感器具有易于加工、灵敏度高等优点，但其结构本身存在一定程度的力耦合，无法实现完全解耦，传力过程不稳定。专利ZL99102421.4公开了一种基于弹性球铰的并联机构六维力传感器，采用弹性球铰代替普通球铰，消除了普通球铰存在的间隙和摩擦；专利ZL200810054666.x公开了一种具有六分支的弹性铰并联6-UPUR六维测力平台，使得该类传感器可比弹性球铰传感器承受更大的载荷。可以发现，上述结构也存在着占用空间较大、结构不紧凑、传力不均匀的缺点。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种六维力传感器，该传感器能够检测三维空间力和力矩。
[0006]本实用新型的目的是通过这样的技术方案实现的，一种六维力传感器，包括内部设有镂空空间的筒体42，筒体下部中心向上突出形成一圆台44，圆台上部四周每隔90°布设一弹性梁43，4个弹性梁构成十字梁，每个弹性梁靠近筒体的端部通过弹性球铰46连接一侧梁45，所述侧梁的两端固定于筒体内表面上，远离弹性梁的侧梁的侧面与筒体内表面具有一定空隙；所述筒体内还设置有加载台，该加载台通过弹性球铰与十字梁连接；每个弹性梁的四个面上靠近圆台的表面布置一个应变片；每个侧梁的四个面上靠近弹性球铰的表面布置一个应变片。
[0007]进一步，每个侧梁与筒体连接处设置有凹槽49，侧梁的两端与凹槽的槽壁固定连接。
[0008]进一步，所述加载台包括位于中心的圆形结构和沿圆形结构向外延伸出的4个传力支脚47，每个传力支脚末端的下部均有与其一体的短圆柱体48，每个圆柱体通过弹性球铰与侧梁连接。
[0009]进一步，所述圆形结构中心设置有一圆形通孔。
[0010]进一步，每个传力支脚上设置有一个螺纹通孔。
[0011]由于采用上述技术方案，本实用新型具有如下的优点:
[0012]本实用新型采用新的加载传力方式及紧凑的结构形式，可实现加载传力过程的稳定均匀，明显提高弹性梁的应变灵敏度，结构解耦性好；同时结构的小巧紧凑也大大提高了整体刚性，各侧面力敏元件在设计尺寸减小的同时也大幅提高了测量精度。可用于工业机器人关键力学性能检测。
【附图说明】
[0013]为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中:
[0014]图1为本实用新型的外形结构示意图；
[0015]图2为加载台外形结构示意图；
[0016]图3为圆台及十字梁的结构外形示意图；
[0017]图4为侧梁和十字梁上电阻应变片粘贴示意图。
【具体实施方式】
[0018]为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述。
[0019]如图1?3所示，一种六维力传感器，包括筒体41、圆台42、十字梁、侧梁45、加载台44、弹性球铰46、应变片几个关键部分。除了弹性球铰连接的加载台外，其余部分采用整体式结构。传感器的整体外观由筒体的外部曲面体现出来，筒体上下表面平行、周边表面由平面和圆弧曲面交接组成，筒体内部有镂空空间，布有其他部分结构。
[0020]所述圆台由筒体下部中心向上突出形成，圆台和筒体具有相同的中心轴线，圆台直径小于筒体内径，其高度不超过筒体高度的1/2。圆台上部四周每隔90°布设一弹性梁43，4个弹性梁构成十字梁，十字梁和圆台亦为一体化结构。
[0021]每个弹性梁末端通过弹性球铰连接一个侧梁，相对的两个侧梁相互平行。每个侧梁与筒体连接处设置有凹槽49，侧梁的两端与凹槽的槽壁固定连接，远离弹性梁的侧梁的侧面与筒体内表面具有一定空隙。所述筒体内还设置有加载台，所述加载台用于力或力矩的加载，该加载台通过弹性球铰与十字梁连接；每个弹性梁的四个面上靠近圆台的表面布置一个应变片；每个侧梁的四个面上靠近弹性球铰的表面布置一个应变片。
[0022]在本实施例中，加载台包括位于中心为圆形结构和沿圆弧边向外均匀延伸出4个传力支脚47，每个传力支脚下部均有与其一体的短圆柱体48，4个螺纹通孔和I个圆形通孔均匀分布在加载台上。加载台和筒体亦处为同轴线结构，加载台上表面略高于筒体上表面，加载台每侧支脚下面的短圆柱体位于相应侧梁中部上表面上方，并由弹性球铰和侧梁连接，实现传力功能。
[0023]如图1、图2所示，加载台中心为圆形并沿圆弧边向外均匀延伸出4个传力支脚，每个传力支脚下部均有与其一体的短圆柱体，4个螺纹通孔和I个圆形通孔均匀分布在加载台上。相比传统集中加载力(矩)的方式，此种加载方式可将集中力(矩)分散到四个传力支脚上，经短圆柱体传递到十字梁和侧梁的交接处，传力稳定性较好，同时加载台的形状也有利于传力的均匀性。
[0024]如图1、图3所示，圆台上部四周均匀分布4个十字弹性梁，圆台下部和筒体为一体。此种结构将以往圆台的加载功能变换为承载十字梁的功能，十字梁的受力也由十字梁的中心处变换为十字梁的4侧端部，保证十字梁的受力更为均匀、应变度更为灵敏。
[0025]如图1、图4所示，本实用新型结构中8个弹性球铰起着连接不同部分的作用，其中4个弹性球铰连接着十字梁和侧梁，4个弹性球铰