一种新型应变式压扭二维力传感器的制作方法

本发明涉及传感器的技术领域，尤其是一种新型应变式压扭二维力传感器。

背景技术：

在工业自动化潮流的快速发展下，现如今越来越多的领域实现了自动化装配技术，如3c行业的自动螺丝拧紧系统、手表自动装配机的出现，瓶装饮料、酒类的自动化装配。但在这些装配中往往存在一问题，在自动螺丝拧紧系统中，需要拧紧的螺丝大小不一样，所需的扭紧力及往下的压力也不一样，如果是小号螺丝，扭紧力过大会出现滑丝现象，往下的压力过大会压坏所产品，所以要一种可以精准控制压力、扭力输出的传感器来解决以上问题，提高生产效力、产品质量、以及将产品不良率降低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种新型应变式压扭二维力传感器，旨在解决现有技术中缺乏一种性能较佳的可实时测量压力和扭力的传感器的问题。

本发明是这样实现的，一种新型应变式压扭二维力传感器，包括弹性元件，所述弹性元件包括从上至下依序间隔布置的上法兰盘、中间法兰盘及下法兰盘；所述上法兰盘、中间法兰盘以及下法兰盘都水平布置；所述上法兰盘与所述中间法兰盘之间设置有四个纵向布置的扭力应变梁，所述中间法兰盘与所述下法兰盘之间设置有t型梁，所述t型梁包括纵向延伸的纵梁以及水平延伸的横梁，所述横梁具有水平延伸的通槽；四个所述扭力应变梁分别对应粘贴有电阻应变计r1、电阻应变计r2、电阻应变计r3以及电阻应变计r4,所述电阻应变计r1、电阻应变计r2、电阻应变计r3以及电阻应变计r4构成了扭力测量惠斯通电桥；所述横梁上粘贴有电阻应变计r5、电阻应变计r6、电阻应变计r7以及电阻应变计r8，所述电阻应变计r5、电阻应变计r6、电阻应变计r7以及电阻应变计r8构成了压力测量惠斯通电桥。

进一步地，所述纵梁的顶部与中间法兰盘连接，所述横梁的顶部与所述纵梁的底部连接，所述横梁的底部与所述下法兰盘连接。

进一步地，所述电阻应变计r1的第一端耦接于电源正极，所述电阻应变计r4的第一端耦接于所述电阻应变计r1的第二端，所述电阻应变计r4的第二端耦接于电源负极，所述电阻应变计r2的第一端耦接于电阻应变计r1的第一端，所述电阻应变计r3的第一端耦接于所述电阻应变计r2的第二端，所述电阻应变计r3的第二端耦接于电源负极。

进一步地，所述电阻应变计r5的第一端耦接于电源正极，所述电阻应变计r8的第一端耦接于所述电阻应变计r5的第二端，所述电阻应变计r8的第二端耦接于电源负极，所述电阻应变计r6的第一端耦接于电阻应变计r5的第一端，所述电阻应变计r7的第一端耦接于所述电阻应变计r6的第二端，所述电阻应变计r7的第二端耦接于电源负极。

进一步地，所述弹性元件外周套设有用于保护所述弹性元件的套筒。

进一步地，所述下法兰盘的上端面的外缘设置有环形限位切口，所述环形限位切口用于固定放置所述套筒并对所述套筒进行限位。

进一步地，四个所述扭力应变梁与中间法兰盘的中心为中心均匀间隔环绕布置。

进一步地，所述上法兰盘设置有多个用于将所述传感器安装固定至指定位置的第一螺纹孔。

进一步地，所述下法兰盘设置有多个用于将所述传感器安装固定至指定位置的第二螺纹孔。

与现有技术相比，本发明提供的一种新型应变式压扭二维力传感器，由于压力测量采用t型梁加双孔平行梁结构设计，抗偏心载荷、侧向载荷能力强，改善动态和静态应用性能。由于扭力测量采用四个扭力梁结构设计，承载能力强、可做大小量程，精度高、可靠性好。传感器整体采用三级法兰盘加四个平行扭力梁加t型梁的结构设计，结构简单、紧凑，安装、拆卸方便，节省安装空间，能够满足自动螺丝拧紧系统、手表自动装配机、瓶盖自动装配系统等领域的力值控制，从而提高生产效率、降低产品不良率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种新型应变式压扭二维力传感器的立体示意图；

图2是本发明实施例提供的一种新型应变式压扭二维力传感器的分解示意图；

图3是本发明实施例提供的扭力测量惠斯通电桥的电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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发明和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

参照图1-3所示，为本发明提供较佳实施例。

一种新型应变式压扭二维力传感器，包括弹性元件，所述弹性元件包括从上至下依序间隔布置的上法兰盘、中间法兰盘及下法兰盘；所述上法兰盘、中间法兰盘以及下法兰盘都水平布置；所述上法兰盘与所述中间法兰盘之间设置有四个纵向布置的扭力应变梁，所述中间法兰盘与所述下法兰盘之间设置有t型梁，所述t型梁包括纵向延伸的纵梁以及水平延伸的横梁，所述横梁具有水平延伸的通槽；四个所述扭力应变梁分别对应粘贴有电阻应变计r1、电阻应变计r2、电阻应变计r3以及电阻应变计r4,所述电阻应变计r1、电阻应变计r2、电阻应变计r3以及电阻应变计r4构成了扭力测量惠斯通电桥；所述横梁上粘贴有电阻应变计r5、电阻应变计r6、电阻应变计r7以及电阻应变计r8，所述电阻应变计r5、电阻应变计r6、电阻应变计r7以及电阻应变计r8构成了压力测量惠斯通电桥。

上述提供的一种新型应变式压扭二维力传感器，电阻应变计r1、电阻应变计r2、电阻应变计r3以及电阻应变计r4贴在扭力应变梁上，当有扭力时，扭力应变梁上的电阻应变计的电阻发生变化，通过扭力测量惠斯通电桥完成扭力值的测量；电阻应变计r5、电阻应变计r6、电阻应变计r7以及电阻应变计r8贴在横梁上，当有压力时，横梁上的电阻应变计的电阻发生变化，通过压力测量惠斯通电桥完成压力值的测量，可实现实时测量扭力和压力；弹性元件采用三级法兰盘加四个平行扭力梁加t型梁的结构设计，结构简单、紧凑，安装、拆卸方便；扭力测量采用四个扭力梁的结构设计，承载能力强、可做大小量程，精度高、可造性好；压力测量采用t型梁结构设计，结构简单、紧凑，节省空间、精度高、可靠性好。

本发明提供的一种新型应变式压扭二维力传感器，由于压力测量采用t型梁加双孔平行梁结构设计，抗偏心载荷、侧向载荷能力强，改善动态和静态应用性能。由于扭力测量采用四个扭力梁结构设计，承载能力强、可做大小量程，精度高、可靠性好。传感器整体采用三级法兰盘加四个平行扭力梁加t型梁的结构设计，结构简单、紧凑，安装、拆卸方便，节省安装空间，能够满足自动螺丝拧紧系统、手表自动装配机、瓶盖自动装配系统等领域的力值控制，从而提高生产效率、降低产品不良率。

具体地，所述纵梁的顶部与中间法兰盘连接，所述横梁的顶部与所述纵梁的底部连接，所述横梁的底部与所述下法兰盘连接；这样，横梁设置在纵梁下方，使得纵梁承载的重量更少，整个结构的稳定性更强，承载力更强。

再者，所述电阻应变计r1的第一端耦接于电源正极，所述电阻应变计r4的第一端耦接于所述电阻应变计r1的第二端，所述电阻应变计r4的第二端耦接于电源负极，所述电阻应变计r2的第一端耦接于电阻应变计r1的第一端，所述电阻应变计r3的第一端耦接于所述电阻应变计r2的第二端，所述电阻应变计r3的第二端耦接于电源负极；当上法兰盘受扭力时电阻应变计r1、电阻应变计r3电阻增大，电阻应变计r2、电阻应变计r4电阻减小，若此时电桥供电为u，则输出电压u0，从而将扭力转换成可测量的电压信号，实现扭力值的测量。

同样地，所述电阻应变计r5的第一端耦接于电源正极，所述电阻应变计r8的第一端耦接于所述电阻应变计r5的第二端，所述电阻应变计r8的第二端耦接于电源负极，所述电阻应变计r6的第一端耦接于电阻应变计r5的第一端，所述电阻应变计r7的第一端耦接于所述电阻应变计r6的第二端，所述电阻应变计r7的第二端耦接于电源负极；当上法兰盘受压力时，r5、r7电阻增大，r6、r8电阻减小，若此时电桥供电为u3，则输出电压u4，从而将压力转换成可测量的电压信号，实现压力值的测量。

本实施例中，所述弹性元件外周套设有用于保护所述弹性元件的套筒。

再者，所述下法兰盘的上端面的外缘设置有环形限位切口，所述环形限位切口用于固定放置所述套筒并对所述套筒进行限位；这样，便于套筒的安装固定，套筒采用激光焊接的方式安装固定在下法兰盘上。

具体地，四个所述扭力应变梁与中间法兰盘的中心为中心均匀间隔环绕布置；这样的布置方式能够保证压力平稳的传递，抗偏载能力强。

进一步地，所述上法兰盘设置有多个用于将所述传感器安装固定至指定位置的第一螺纹孔。

再者，所述下法兰盘设置有多个用于将所述传感器安装固定至指定位置的第二螺纹孔。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。