[发明专利]基于柔性平行四边形机构的两级力分辨率的力传感器

摘要

本发明公开了一种基于柔性平行四边形机构的两级力分辨率的力传感器，该力传感器包括有基板、上盖板、光栅尺位移传感器、探头和光栅尺安装板。光栅尺位移传感器安装在上盖板的长凹槽内；上盖板通过四周的螺钉固定在基板上，且上盖板左右与基板左右之间存在有间隙；探头一端穿过基板的前板面的通孔后安装在基板的末端平台的螺纹孔内。本发明基板采用电火花线切割的方式加工出两组柔性平行四边形直线运动机构。该两组柔性机构对称布置是为了保证了中间平台的高精度直线运动，即减小了机构的寄生误差。同时，作为力传感器的敏感结构件，基板采用一个零件，不需要进行装配，从而有效地避免了传统力传感器由于装配带来的摩擦、间隙等问题。本发明的传感器能有效地实现两级力分辨率，这是传统力传感器无法实现的。

主权项

一种基于柔性平行四边形机构的两级力分辨率的力传感器，其特征在于：该力传感器包括有基板(1)、上盖板(2)、光栅尺位移传感器(3)、探头(4)和光栅尺安装板(5)；基板(1)的上板面(1F)的中心设有凹槽(1G)，该凹槽(1G)用于放置光栅尺安装板(5)；基板(1)的上板面(1F)的四周设有螺纹孔(1E)，该螺纹孔(1E)用于实现上盖板(2)与基板(1)的安装；基板(1)的前板面(1C)上设有A通孔(1D)，该A通孔(1D)用于探头(4)的一端穿过；基板(1)的上板面(1F)上采用线切割技术切割有第一切缝(11)、第二切缝(12)、第三切缝(13)、第四切缝(14)、第五切缝(15)和第六切缝(16)；第一切缝(11)的下切边(11C)上设有第一限位凸起(11A)，第一切缝(11)的上切边(11D)上设有第二限位凸起(11B)；第四切缝(14)的下切边(14C)上设有第三限位凸起(14A)，第四切缝(14)的上切边(14D)上设有第四限位凸起(14B)；第五切缝(15)的一端与第二切缝(12)的上切边之间为第一柔性板簧(15A)；第五切缝(15)的一端与第一切缝(11)的上切边11D之间为第二柔性板簧(15B)；第五切缝(15)的另一端与第三切缝(13)的上切边之间为第三柔性板簧(15C)；第五切缝(15)的另一端与第四切缝(14)的上切边(14D)之间为第四柔性板簧(15D)；第六切缝(16)的一端与第二切缝(12)的下切边之间为第五柔性板簧(16A)；第六切缝(16)的一端与第一切缝(11)的下切边(11C)之间为第六柔性板簧(16B)；第六切缝(16)的另一端与第三切缝(13)的下切边之间为第七柔性板簧(16C)；第六切缝(16)的另一端与第四切缝(14)的下切边(14C)之间为第八柔性板簧(16D)；第一切缝(11)、第四切缝(14)、第五切缝15和第六切缝16将基板(1)分割成中间平台(17)；第二切缝(12)、第三切缝(13)、第五切缝(15)和第六切缝(16)将基板(1)分割成末端平台(18)；上盖板(2)的上板面上设有长凹槽(21)，该长凹槽(21)内设有B通孔(22)、B螺纹孔(26)；所述长凹槽(21)用于安装光栅尺位移传感器(3)，且光栅尺位移传感器(3)的敏感端(3B)穿过B通孔(22)；所述B螺纹孔(26)用于螺钉穿过，该螺钉穿过B螺纹孔(26)用于实现将光栅尺位移传感器(3)安装在上盖板(2)的长凹槽(21)内；上盖板(2)的下板面上设有前凸台体(24)和后凸台体(25)，前凸台体(24)和后凸台体(25)上分别设有C通孔(23)，该C通孔(23)用于螺钉穿过；所述螺 钉穿过C通孔(23)后螺纹连接在基板(1)的螺纹孔(1E)中，从而实现将上盖板(2)与基板(1)的安装；光栅尺位移传感器(3)的光栅尺(3A)安装在光栅尺安装板(5)上，传感器(3)的敏感端(3B)穿过上盖板(2)的长凹槽(21)上的B通孔(22)后，用于读取光栅尺(3A)上的位移量；探头(4)的螺纹端(4A)螺纹连接在末端平台(18)的一端的螺纹孔(18A)内。