一种三维组合测力装置的制作方法

本实用新型涉及测力传感器技术领域，具体涉及一种三维组合测力装置。

背景技术：

三维力传感器采用电阻应变原理，也称应变式三维力传感器。由弹性元件、电阻应变计和惠斯通电桥电路组成。被称物体的重量作用在弹性元件上使其变形而产生应变量，粘贴在弹性元件上的电阻应变计将于物体重量成正比的应变量转化为电阻变化，再通过惠斯通电桥电路将电阻变化转化为电压输出，通过显示仪表将测得此电压输出值，即可完成测量任务。

现有技术中公开了一种三维测力传感器，包括台板以及在台板外侧安装的三个一维传感器A、B、C，如图1所示。三个一维传感器分别沿X轴、Y轴和Z轴方向嵌入在所述圆柱体上。根据胡克定律，圆柱体受力后发生变形，三个一维传感器分别发生变形，传感器通过电阻的变化感知变形量x，变形量x与该方向的力F满足F＝kx(k为常数)，从而计算出沿X轴、Y轴和Z轴方向的力的大小。

在机动车检测领域，需要将行驶的汽车停在某一固定区域的检测板上，检测汽车的在竖直方向、由传感器B测得的重力(z方向)，在水平方向、由传感器C测得的制动力(y方向)，以及在水平方向、由传感器A测得的侧滑力(x方向)。

但是，如图2所示，台板上表面受力向下压缩后，由于整体体积不变，使得台板会向x和y方向膨胀变形，因此，即使在x方向和y方向不受力，但x方向和y方向的传感器仍会产生信号，即Fx与Fy会受到Fz的影响，此时传感器得到的三个力之间会发生扰动，发生维间耦合现象，俗称互扰，导致通过三维测力传感器得到的数据精度不够。

技术实现要素：

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的三维测力传感器的一维传感器之间发生维间耦合，影响最终测量精度的缺陷。

为此，本实用新型提供一种三维组合测力装置，包括：台板，为立方体；若干水平传感器，安装在所述台板下方且平行于所述台板的水平边长；若干竖直传感器，垂直安装在所述台板下方；具有安装通孔的水平连接支架，每个所述水平传感器的两端分别设置有水平连接支架，所述水平传感器与所述安装通孔仅可绕所述安装通孔的轴线旋转配合连接，所述水平连接支架与所述台板固定连接。

所述安装通孔内固定设置有滚动轴承。

所述安装通孔的侧壁构成所述滚动轴承的外圈，所述滚动轴承的内圈与所述水平传感器的端部固定配合。

所述的三维组合测力装置还包括设置在所述竖直传感器两端的竖直连接轴承，所述竖直传感器仅可绕所述竖直连接轴承的轴线旋转，设置在顶部的竖直连接轴承与所述台板固定连接。

所述水平传感器包括与长边相平行的第一水平传感器，以及与宽边相平行的第二水平传感器。

所述台板下方固定有与所述台板相垂直的肋板，所述水平连接支架与所述肋板固定连接。

所述的三维组合测力装置还包括固定板，设置在所述竖直传感器下方，设置在底部的竖直连接轴承与所述固定板固定连接。

所述竖直传感器外侧套设有与所述肋板相连接、且与所述台板垂直连接的护套，所述护套罩扣在所述第一竖直连接轴承上。

所述肋板上连接有限位板，所述固定板上焊接有扣合腔，所述限位板深入所述扣合腔中，用以防止所述台板与所述固定板之间发生分离。

所述限位板包括：水平部，通过螺钉贴靠固定在所述肋板上；锁舌，可拆卸的连接在所述水平部上，并深入所述扣合腔内部。

所述竖直传感器为四个，且均匀分布在所述台板的四角上。

所述水平连接支架与所述竖直连接轴承均为关节轴承。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的三维组合测力装置，现有技术中，采用贴片法将应变片贴在台板上，当台板在任一维度受力后，台板会发生变形，导致其它两个维度的应变片发生形变，此时即使其它两个维度没有受力，该维度也会有信号输出，这种情况叫做维间耦合。

采用本实用新型提供的组合测力装置，具有安装通孔的水平连接支架，每个所述水平传感器的两端分别设置有水平连接支架，所述水平传感器与所述安装通孔仅可绕所述安装通孔的轴线旋转配合连接，所述水平连接支架与所述台板固定连接。当所述台板受到竖直方向(z轴)方向的力后，此时所述台板的受力点处会发生向下的运动，但由于x轴和y轴方向的水平传感器与所述安装通孔仅可绕所述安装通孔的轴线旋转配合连接，使得所述水平传感器保持稳定，不会受到拉伸或挤压，因此x轴和y轴的水平传感器不会发出信号，从而避免了维间耦合情况的发生。

2.本实用新型提供的三维组合测力装置，所述的三维组合测力装置还包括设置在所述竖直传感器两端的竖直连接轴承，所述竖直传感器仅可绕所述竖直连接轴承的轴线旋转，设置在顶部的竖直连接轴承与所述台板固定连接。

通过所述竖直连接轴承，可以化解所述台板沿水平方向的形变，使得竖直传感器只能监测位于竖直方向的力，有利于提高测量精度，减小甚至消除维间耦合或互扰。

3.本实用新型提供的三维组合测力装置，所述肋板上连接有限位板，所述固定板上焊接有扣合腔，所述限位板深入所述扣合腔中，用以防止所述台板与所述固定板之间发生分离。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型背景技术中提及的现有技术的应变片与台板之间的连接示意图；

图2为本实用新型背景技术中提及的发生维间耦合时所述台板的变形示意图；

图3为本实用新型提供的所述三维组合测力装置的俯视图；

图4为本实用新型提供的所述三维组合测力装置的主视图；

图5为本实用新型提供的所述三维组合测力装置中所述竖直连接轴承与所述竖直传感器的连接示意图；

图6为本实用新型提供的所述三维组合测力装置中所述限位板与所述扣合腔之间的结构示意图。

附图标记说明：

1-台板；2-竖直传感器；3-竖直连接轴承；5-第一水平传感器；6-第二水平传感器；7-肋板；8-水平连接支架；9-固定板；10-护套；11-限位板；111-水平部；112-锁舌；12-扣合腔。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种三维组合测力装置，如图1和2所示，包括：台板1，为立方体；若干水平传感器，安装在所述台板1下方且平行于所述台板1的水平边长；若干竖直传感器2，垂直安装在所述台板1下方；具有安装通孔的水平连接支架8，每个所述水平传感器的两端分别设置有水平连接支架8，所述水平传感器与所述安装通孔仅可绕所述安装通孔的轴线旋转配合连接，所述水平连接支架8与所述台板1固定连接。具体地，所述台板1下方固定有与所述台板1相垂直的肋板7，所述水平连接支架8与所述肋板7固定连接。

采用本实施例提供的组合测力装置，具有安装通孔的水平连接支架8，每个所述水平传感器的两端分别设置有水平连接支架8，所述水平传感器与所述安装通孔仅可绕所述安装通孔的轴线旋转配合连接，所述水平连接支架8与所述台板1固定连接。当所述台板1受到竖直方向(z轴)方向的力后，此时所述台板1的受力点处会发生向下的运动，但由于x轴和y轴方向的水平传感器与所述安装通孔仅可绕所述安装通孔的轴线旋转配合连接，此时台板1在竖直方向的形变将被水平连接支架8吸收，使得所述水平传感器保持稳定，不会受到拉伸或挤压，因此x轴和y轴的水平传感器不会发出信号，从而避免了维间耦合情况的发生。

相同的道理，当台板1的x轴受到作用力时，y轴和z轴的不会收x轴进行方向力的扰动。

同时，如图5所示，本实施例提供的所述的三维组合测力装置还包括设置在所述竖直传感器2两端的竖直连接轴承3，所述竖直传感器2仅可绕所述竖直连接轴承3的轴线旋转，设置在顶部的竖直连接轴承3与所述台板1固定连接。

通过所述竖直连接轴承3，可以化解所述台板1沿水平方向的形变，使得竖直传感器2只能监测位于竖直方向的力，有利于提高测量精度，减小甚至消除维间耦合。

具体地，如图4所示，所述安装通孔内固定设置有滚动轴承。所述安装通孔的侧壁构成所述滚动轴承的外圈，所述滚动轴承的内圈与所述水平传感器的端部固定配合。

本实施例中，所述水平传感器包括与长边相平行的第一水平传感器5，以及与宽边相平行的第二水平传感器6。

具体地，在机动车检测领域，需要将行驶的汽车停在某一固定区域的检测板上，检测汽车的在竖直方向的重力、在水平方向的制动力以及在水平方向与制动力方向垂直的侧滑力。

在本实施例中，通过第一水平传感器5测得机动车的制动力，通过第二水平传感器6测得机动车的侧滑力。通过所述竖直传感器2测得机动车的重力。且这三个力之间的耦合效应较低。

本实施例中，所述的三维组合测力装置还包括固定板9，设置在所述竖直传感器2下方，设置在底部的竖直连接轴承3与所述固定板9固定连接。

所述固定板9浇铸在混凝土中，或者与地面相连接。同时，所述竖直传感器2外侧套设有与所述肋板7相连接、且与所述台板1垂直连接的护套10，所述护套10罩扣在所述第一竖直连接轴承3上。

如图6所示，为了使所述台板1与所述固定板9连为一体，在本实施例中，所述肋板7上连接有限位板11，所述固定板9上焊接有扣合腔12，所述限位板11深入所述扣合腔12中，用以防止所述台板1与所述固定板9之间发生分离。

具体地，所述限位板11包括：水平部111，通过螺钉贴靠固定在所述肋板7上；锁舌112，可拆卸的连接在所述水平部111上，并深入所述扣合腔12内部。

本实施例中，所述竖直传感器2为四个，且均匀分布在所述台板1的四角上。所述第一水平传感器5为两个，设置在机动车的车轮位置。所述第二水平传感器6为一个，设置在两个第一传感器之间。但是，所述第一水平传感器5和所述第二水平传感器6的数量绝不限于本实施例提供的个数，可以根据三维组合测力装置的使用环境进行加减。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上做出的，其中所述水平连接支架8与所述竖直连接轴承3均为关节轴承。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。