[发明专利]一种六维力传感装置

说明书

本发明涉及一种六维力传感装置，包括与支持部件相连的第一部件，传递六维力的刚性第二部件，将第一部件和第二部件的相对面压力变化转化为数字信号的感应单元。现有技术中应用应变片和弹性梁的六维力传感装置存在以下问题：(1)应变片存在形变极限，大量程情况下，灵敏度低；采用粘贴形式固定应变片，粘贴用胶长时间服役会粘度下降甚至脱落；(2)弹性梁易发生塑性形变，使传感器失灵。本发明提供一种六维力传感装置，采用磁流变弹性体代替应变片，与接触面过盈配合，刚性梁代替弹性梁；磁流变弹性体的基体为橡胶，极难损坏且灵敏度更高，避免了使用粘贴用胶；刚性梁代替弹性梁，有效的防止了梁的塑性变形，解决了现有技术问题。

技术领域

本发明涉及传感装置技术领域，具体的，是一种六维力传感装置。

背景技术

现有的六维力传感装置内部多使用弹性梁和应变片，通过在外部荷载作用下结构变形的最大区域粘贴应变片，通过采集应变片的电压数据，最终得出六维力传感器的力和力矩的数据。现有技术存在以下问题：1、应变片形变量存在极限，容易损坏；在大量程的情况下，灵敏度低；2、六维力传感器采用弹性变形梁，梁受力后产生形变，应变片通过感知梁的形变，感知力和力矩的大小，但是弹性变形梁易发生塑性形变；3、传统六维力传感装置在弹性梁上粘贴应变片，应变片粘贴用胶在长时间服役下会发生脱落且粘度下降。因此，有必要基于现有技术中应用应变片和弹性梁的六维力传感装置进行改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种六维力传感装置，采用磁流变弹性体代替应变片，磁流变弹性体的基体为橡胶，相对于应变片，难损坏且灵敏度更高；以刚性梁代替弹性变形梁，有效的防止了梁的塑性变形；磁流变弹性体与接触面均为过盈配合，相对于传统六维力传感装置在弹性梁上粘贴应变片的形式，解决了应变片粘贴用胶在长时间服役下发生脱落、粘度下降，应变片感应失灵的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种六维力传感装置，包括与支持部件相连的第一部件，传递六维力的第二部件，第二部件为刚体，以及用于将第一部件和第二部件的相对面压力变化转化为数字信号的感应单元(5)，感应单元(5)通过磁流变弹性体将相对面压力变化转化为电信号。本发明采用磁流变弹性体作为感应单元代替传统应变片，磁流变弹性体的基体为橡胶，极难损坏且灵敏度更高；本发明以刚性梁代替弹性梁，有效的防止了梁的塑性变形。

作为一种优选的技术方案，第一部件包括与支持部件相连的传感器底座(1)、与传感器底座(1)一体化成型的过载保护台(2)，与传感器底座(1)相连的壳体(7)，过载保护台(2)上设有凸台(14)，凸台(14)上设有第二凹槽(15)，过载保护台(2)具有保护传感器底座(1)的功能，凸台(14)上设有第二凹槽(15)可用于固定感应单元(5)。

作为一种优选的技术方案，第二部件包括十字梁结构，十字梁结构包括下层十字梁(3)与上层十字梁(4)，且相互交错配合，一体化成型，采用该结构的梁，可合理的将六维力转变为感应单元(5)所受的压力，有利于数据采集以及后期的数据处理。

作为一种优选的技术方案，上层十字梁(4)与下层十字梁(3)呈45度角相互交错，下层十字梁(3)由X向梁(31)和Y向梁(32)正交组成，上层十字梁(4)上表面设置第一凹槽(10)，采用该结构的梁，可更加合理的将六维力转变为感应单元(5)所受的压力，有利于数据采集以及后期的数据处理，第一凹槽(10)可用于固定感应单元(5)，避免感应单元(5)发生偏移。

作为一种优选的技术方案，第二部件包括传力轴(6)与连接板(8)，传力轴(6)与连接板(8)一体化成型，可使六维力从连接板(8)传递到传力轴(6)过程中不发生损耗。

作为一种优选的技术方案，传感器底座(1)与壳体(7)之间有第二弹性垫片(13)，可在减震的同时防止元器件之间的磨损。