[发明专利]一种六维力传感器

说明书

本发明提供了一种六维力传感器，属于传感器技术领域。它解决了现有的传感器量程较小的问题。本六维力传感器，包括呈筒状的外圈、设置在外圈内的中心轴台以及连接中心轴台和外圈的若干个弹性梁，所述弹性梁的上表面与中心轴台的上表面齐平，中心轴台的上表面开设有螺纹孔，六维力传感器还包括有设置在外圈内并位于中心轴台的上方的加载盖，加载盖的下表面具有与中心轴台相抵靠的凸台，加载盖与中心轴台固定连接，加载盖的上表面开设有连接孔。本结构提高传感器的量程以及维修的便利性。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，特别是一种六维力传感器。

背景技术

多维力与力矩传感器是机电控制系统中一类非常重要的机械量测量传感器，它是保证精密装配、精密操作、精密控制以及人机交互控制的基础元件，也是机器人完成接触性作业任务的保障，如空间探测技术、空间机械手力控制、工业机器人、水下机器人遥控操作等都需要大量程高精度多维力与力矩传感器。六维力传感器大多包括有外壳体和设置在外壳体内的传感器主体，传感器主体包括加载台和外圈，加载台位于外圈内，加载台与外圈之间均通过弹性梁连接，每根弹性梁的外侧壁上均设置有应变片，电路板设置在外壳体内并固定在加载台的下表面，应变片与电路板电连接，使用过程中，加载台通过紧固件与工具固定连接，工具动作后力施加在加载台上，使得弹性梁发生形变，进而使应变片阻值变化，并通过电路板转化成电压信号用于检测力的大小。

例如，中国专利网公开了一种用于测量大型机械臂大力和小力矩的六维力与力矩传感器【授权公告号：CN103076131A】，它包括中心轴、力敏元件、底座和应变片元件，力敏元件固定连接在底座上，中心轴穿过力敏元件和底座，力敏元件包括四根弹性主梁、四根弹性副梁、呈正八角形的中心轴台、四个固定台、四个主浮动梁和四个副浮动梁。传感器是通过中心轴台安装到工具上的，为了避免应变片与工具接触，参考该专利的说明书附图可知，弹性梁的上表面与中心轴台的上表面有一定的高度差，这种结构使得传感器在使用过程中，弹性梁的四个侧壁均与中心轴台的外侧壁垂直，弹性梁的侧壁与中心轴台的外侧壁之间具有四个交界处，使用时弹性梁上的最大应力集中在弹性梁的上侧壁与中心轴台的外侧壁之间的交界处，使得弹性梁与中心轴台连接的一端受力性能较差，容易发生断裂损坏，导致量程较小，并且当弹性梁与中心轴台连接的一端发生断裂后，整个传感器就报废，用户对传感器的使用成本较高。除此之外，由于弹性梁与中心轴台一般都是一体成型的，即弹性梁与中心轴台是在同一块金属块上加工出来的，上述的弹性梁与中心轴台的结构不方便加工制造。

为了方便弹性梁与中心轴台的加工制造，中国专利网还公开了一种六维力传感器【授权公告号：CN208704938U】，它包括内圈结构、外圈结构以及均匀分布在内圈和外圈结构之间的若干测量梁，测量梁包括四个臂面，分别为上臂面、下臂面、左臂面和右臂面，臂面上均设有应变片。参照该专利的说明书附图可知，测量梁的上表面与内圈的上表面是齐平的，方便测量梁与内圈的加工制造，但是由于传感器是通过内圈固定在工具上的，应变片容易与工具发生触碰，形成安装干涉，另外，使用时测量梁上的最大应力集中在测量梁与外圈的交界处，导致量程较小。除此之外，以上公开的两个传感器使用时力都是直接作用在中心轴台或内圈上的，容易对中心轴台或内圈造成损坏，一旦中心轴台或内圈损坏后是不可修复的，整个传感器就直接报废。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种六维力传感器，本发明所要解决的技术问题是：如何提高传感器的量程以及维修的便利性。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种六维力传感器，包括呈筒状的外圈、设置在外圈内的中心轴台以及连接中心轴台和外圈的若干个弹性梁，所述弹性梁的上表面与中心轴台的上表面齐平，所述中心轴台的上表面开设有螺纹孔，其特征在于，所述六维力传感器还包括有设置在外圈内并位于中心轴台的上方的加载盖，所述加载盖的下表面具有与中心轴台相抵靠的凸台，所述加载盖与中心轴台固定连接，所述加载盖的上表面开设有连接孔。