[发明专利]力传感器的弹性梁、力传感器的感应组件及力传感器

说明书

本发明涉及一种力传感器的弹性梁、力传感器的感应组件及力传感器。该弹性梁是由左侧面、右侧面、前表面、后表面、上表面和下表面所组成的实心六面体。左侧面和右侧面皆为矩形，前表面朝自前向后方向的正投影面、后表面朝自后向前方向的正投影面、上表面朝自上而下方向的正投影面和下表面朝自下而上方向的的正投影面为全等的轴对称图形，其由首尾依次相连的长直底边、第一圆弧侧边、短直顶边和第二圆弧侧边组成。该弹性梁能够在保证其具有较好的刚度、稳定性和承载能力的前提下解决应力集中面难以增加的问题，保证在该弹性梁上对应每个应力集中面的区域可以贴上更多的应变片，由此提高力传感器的检测精度。

技术领域

本发明属于力传感器技术领域，具体涉及一种力传感器的弹性梁、力传感器的感应组件及力传感器。

背景技术

力传感器是一种检测反馈力值大小的敏感器件,市场上主流的力传感器多为应变式传感器,主要由弹性梁构成的弹性梁、应变片和处理模块组成。弹性梁是力传感器直接感知力值大小的结构单元，决定力传感器的响应速度、承载能力和灵敏度。

现有的力传感器的弹性梁常选为矩形梁，其仅具有一个位于中心的应力集中面，严重制约了应变片的贴片数量及最佳位置(即与应力集中面相交)。为了解决这一问题，现有技术常在矩形的弹性梁上增加孔或槽，用来将弹性梁在承受力后的应力集中面分散开，以保证可以在该弹性梁上对应每个应力集中面的区域贴上更多的应变片，由此提高力传感器的检测精度。虽然这种弹性梁可以提高力传感器的检测精度，但在该弹性梁上增加孔或槽会大幅降低弹性梁的刚度、稳定性和承载能力。

发明内容

为了解决上述全部或部分问题，本发明目的在于提供一种力传感器的弹性梁、力传感器的感应组件(包括该弹性梁)及包括该感应组件的力传感器，其中该弹性梁能够在保证其具有较好的刚度、稳定性和承载能力的前提下解决应力集中面个数难以增加的问题，保证在该弹性梁上对应每个应力集中面的区域可以贴上更多的应变片，由此提高力传感器的检测精度。

根据本发明的第一方面，提供了一种力传感器的弹性梁。该弹性梁是由左侧面、右侧面、前表面、后表面、上表面和下表面所组成的实心六面体，其中，所述左侧面和右侧面皆为矩形，且所述左侧面和右侧面同时与二者几何中点的连线相垂直，所述前表面朝自前向后方向的正投影面、后表面朝自后向前方向的正投影面、上表面朝自上而下方向的正投影面和下表面朝自下而上方向的的正投影面为全等的轴对称图形，所述轴对称图形由首尾依次相连的长直底边、第一圆弧侧边、短直顶边和第二圆弧侧边组成，所述第一圆弧侧边和第二圆弧侧边在平行所述短直顶边的方向上的最短间距小于所述所述短直顶边的长度。

进一步地，所述左侧面和右侧面为全等的长方形，其中所述左侧面的长边沿着上下方向延伸而其短边沿着前后方向延伸，所述右侧面的长边沿着前后方向延伸而其短边沿着上下方向延伸。

进一步地，所述前表面和上表面相交处的弧线、所述上表面和后表面相交处的弧线、所述后表面和下表面相交处的弧线以及所述下表面和前表面相交处的弧线的曲率范围均为：

其中ρ为所述弧线的曲率，单位为mm^-1；[τ]为所述弹性梁的许用剪切强度，单位为Mpa；F为所述力传感器的所测力的量程，单位为N；

所述左侧面的长度的取值范围为：

其中l为所述左侧面的长度，单位为mm；[τ]为所述弹性梁的许用剪切强度，单位为Mpa；F为所述力传感器的所测力的量程，单位为N；

所述左侧面宽度的取值范围为：

其中k为所述左侧面的宽度，单位为mm；[τ]为所述弹性梁的许用剪切强度，单位为Mpa；F为所述力传感器的所测力的量程，单位为N。

进一步地，所述弹性梁的材料为钢、铜或铝合金。