CN210346954U - 一种一体式三维力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一体式三维力传感器，包括弹性主体和电阻应变片；所述弹性主体包括上端面、应变梁和下端面，上、下端面由应变梁连接；所述电阻应变片设置有三组，分别为电阻应变片组x、电阻应变片组y和电阻应变片组z；所述电阻应变片组z粘贴于所述应变梁，其贴面平行于Z轴；所述电阻应变片组x粘贴于所述应变梁，其贴面垂直于X轴；所述电阻应变片组y粘贴于所述应变梁，其贴面垂直于Y轴。本实用新型设计的一体三维力传感器具有结构简单、成本低、精度高、测量范围广、使用寿命长、安装方便等优点。

Description

一种一体式三维力传感器

技术领域

本实用新型属于传感器技术领域，具体涉及一种一体式三维力传感器。

背景技术

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。电阻式传感器是将被测量，如位移、形变、力、加速度、湿度、温度等这些物理量转换式成电阻值这样的一种器件，主要有电阻应变式、压阻式、热电阻、热敏、气敏、湿敏等电阻式传感器件。目前国内电阻应变式传感器产品普遍存在可靠性不高，性能精度较差，在全球传感器行业的竞争中处于劣势。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种一体式三维力传感器，以解决上述背景技术中低载荷的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种一体式三维力传感器，包括弹性主体和电阻应变片；所述弹性主体包括上端面、应变梁和下端面，上端面和下端面由应变梁连接，应变梁设置有四个，其形状为长方体，四个应变梁的设置方位呈正四方体状；所述电阻应变片设置有三组，分别为电阻应变片组x、电阻应变片组y和电阻应变片组z；所述电阻应变片组z粘贴于所述应变梁，其贴面平行于Z轴；所述电阻应变片组x粘贴于所述应变梁，其贴面垂直于X轴；所述电阻应变片组y粘贴于所述应变梁，其贴面垂直于Y轴；所述电阻应变片组x与所述电阻应变片组y相邻粘贴在四个所述应变梁；所述电阻应变片组x和所述电阻应变片组y在每一个所述应变梁均粘贴有两片，其粘贴面互为对立面，且每一个粘贴面相对于所述下端面的中心呈对称关系；相应地，所述电阻应变片组z在每一个所述应变梁均粘贴有四片，其粘贴面互为对立面，在每个粘贴面横、竖粘贴两片，其粘贴面与所述电阻应变片组x、电阻应变片组y不在相同平面。

进一步地，所述电阻应变片组z粘贴于每一个所述应变梁长度的中心位置；所述电阻应变片组x粘贴于每一个所述应变梁靠近所述下端面的位置；所述电阻应变片组y粘贴于每一个所述应变梁靠近所述下端面的位置。

进一步地，所述上端面设置有等分的上固定孔，对应地，所述下端面设置有等分的下固定孔。

进一步地，所述弹性主体材料采用航空铝合金7075-T651一体成型。

本实用新型设计的一体三维力传感器具有结构简单、成本低、精度高、测量范围广、使用寿命长、安装方便等优点。主体材料采用航空铝合金7075-T651一体加工成型，表面硬质阳极化处理，具有强度高、抗腐蚀性能强、机械性能好，传感器能在恶劣条件下工作，结构方面易于实现小型化、整体化和品种多样化。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的主视图；

图3为本实用新型的右视图；

图中：1-上固定孔、2-上端面、3-应变梁、4-电阻应变片组x、5-下固定孔、6-下端面、7-电阻应变片组z、8-电阻应变片组y。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

三维力传感器是一种可以同时测量三个方向上的力的分量的传感器。三维力传感器通过弹性体的结构设计与电阻应变片的合理贴片布局来实现传感器输出的稳定性。主要用于机器人制造、自动化设备、智能控制自动控制设备、智能机器、材料检测设备、材料受力状态分析、零部件工作过程受力分析等场合。

请参阅图1-3，一种一体式三维力传感器，包括弹性主体和电阻应变片；所述弹性主体包括上端面2、应变梁3和下端面6，上端面2和下端面6由应变梁3连接，应变梁3设置有四个，其形状为长方体，四个应变梁3的设置方位呈正四方体状；所述电阻应变片设置有三组，分别为电阻应变片组x4、电阻应变片组y8和电阻应变片组z7；所述电阻应变片组z7粘贴于所述应变梁3，其贴面平行于Z轴；所述电阻应变片组x4粘贴于所述应变梁3，其贴面垂直于X轴；所述电阻应变片组y8粘贴于所述应变梁3，其贴面垂直于Y轴；所述电阻应变片组x4与所述电阻应变片组y8相邻粘贴在四个所述应变梁3；所述电阻应变片组x4和所述电阻应变片组y8在每一个所述应变梁3均粘贴有两片，其粘贴面互为对立面，且每一个粘贴面相对于所述下端面6的中心呈对称关系；相应地，所述电阻应变片组z7在每一个所述应变梁3均粘贴有四片，其粘贴面互为对立面，在每个粘贴面横、竖粘贴两片，其粘贴面与所述电阻应变片组x4、电阻应变片组y8不在相同平面。所述电阻应变片组z7粘贴于每一个所述应变梁3长度的中心位置；所述电阻应变片组x4粘贴于每一个所述应变梁3靠近所述下端面6的位置；所述电阻应变片组y8粘贴于每一个所述应变梁3靠近所述下端面6的位置。所述上端面2设置有等分的上固定孔1，对应地，所述下端面6设置有等分的下固定孔5。所述弹性主体材料采用航空铝合金7075-T651一体成型。

一体式三维力传感器通过上下安装面螺钉和定位销固定在被测物体上，当被测物体受力，弹性主体应变梁就会受力弹性变形，使应变梁产生应变量，粘贴在应变梁上的电阻应变片将被测物体的受力大小由弹性应变量转化为电阻变化，在通过惠斯顿电桥电路将电阻变化转化为电压输出，通过显示仪表将得到电压输出，最后经过数据分析处理生成被测物体受力的大小和方向。电阻应变片组Z（采用横竖粘贴应变片组桥，贴面平行于Z向）用于测量Z向受力，电阻应变片组X（贴面垂直于X向）用于测量X向受力，电阻应变片组Y（贴面垂直于Y向）用于测量Y向受力。

本实用新型设计的一体三维力传感器具有结构简单、成本低、精度高、测量范围广、使用寿命长、安装方便等优点。主体材料采用航空铝合金7075-T651一体加工成型，表面硬质阳极化处理，具有强度高、抗腐蚀性能强、机械性能好，传感器能在恶劣条件下工作，结构方面易于实现小型化、整体化和品种多样化。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种一体式三维力传感器，其特征在于：包括弹性主体和电阻应变片；所述弹性主体包括上端面（2）、应变梁（3）和下端面（6），上端面（2）和下端面（6）由应变梁（3）连接，应变梁（3）设置有四个，其形状为长方体，四个应变梁（3）的设置方位呈正四方体状；所述电阻应变片设置有三组，分别为电阻应变片组x（4）、电阻应变片组y（8）和电阻应变片组z（7）；所述电阻应变片组z（7）粘贴于所述应变梁（3），其贴面平行于Z轴；所述电阻应变片组x（4）粘贴于所述应变梁（3），其贴面垂直于X轴；所述电阻应变片组y（8）粘贴于所述应变梁（3），其贴面垂直于Y轴；所述电阻应变片组x（4）与所述电阻应变片组y（8）相邻粘贴在四个所述应变梁（3）；所述电阻应变片组x（4）和所述电阻应变片组y（8）在每一个所述应变梁（3）均粘贴有两片，其粘贴面互为对立面，且每一个粘贴面相对于所述下端面（6）的中心呈对称关系；相应地，所述电阻应变片组z（7）在每一个所述应变梁（3）均粘贴有四片，其粘贴面互为对立面，在每个粘贴面横、竖粘贴两片，其粘贴面与所述电阻应变片组x（4）、电阻应变片组y（8）不在相同平面。

2.根据权利要求1所述的一体式三维力传感器，其特征在于：所述电阻应变片组z（7）粘贴于每一个所述应变梁（3）长度的中心位置；所述电阻应变片组x（4）粘贴于每一个所述应变梁（3）靠近所述下端面（6）的位置；所述电阻应变片组y（8）粘贴于每一个所述应变梁（3）靠近所述下端面（6）的位置。

3.根据权利要求2所述的一体式三维力传感器，其特征在于：所述上端面（2）设置有等分的上固定孔（1），对应地，所述下端面（6）设置有等分的下固定孔（5）。

4.根据权利要求1所述的一体式三维力传感器，其特征在于：所述弹性主体材料采用航空铝合金7075-T651一体成型。

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