具有過載保護(hù)功能的力傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種具有過載保護(hù)功能的力傳感器，包括彈性本體和罩在彈性本體上的封裝殼體構(gòu)成，所述彈性本體包括上平臺(tái)、位于上平臺(tái)下方的下平臺(tái)、位于下平臺(tái)下方的走線臺(tái)以及連接在所述上平臺(tái)和所述下平臺(tái)之間的彈性柱，所述封裝殼體具有頂蓋和從頂蓋邊緣向下延伸的裙部，所述頂蓋與所述上平臺(tái)連接，所述下平臺(tái)的周面上沿周向間隔分布有至少兩個(gè)過載保護(hù)孔，所述裙部?jī)?nèi)壁具有突出伸入所述過載保護(hù)孔的過載保護(hù)栓，所述過載保護(hù)栓與所述過載保護(hù)孔之間具有形成過載行程的間隙。本實(shí)用新型的力傳感器具有過載保護(hù)的功能，可以避免彈性本體受到大于量程的力或力矩而遭到不可恢復(fù)的損壞。
【專利說明】
具有過載保護(hù)功能的力傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于力傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種六維力傳感器?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]六維力傳感器能夠測(cè)量三維空間的全力信息，廣泛應(yīng)用于智能機(jī)器人、自動(dòng)控制、 航空航天、仿生運(yùn)動(dòng)等研究領(lǐng)域，在工業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。
[0003]在六維力傳感器研究中，力敏元件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是力與力矩傳感器的核心關(guān)鍵問題。
[0004]國外學(xué)者科爾(Keer)和奴因(Nguyen)以及法瑞西(Ferraresi)等人提出并研究了斯帝瓦特(Stewart)結(jié)構(gòu)六維力傳感器，但是由于他沿用真實(shí)的球鉸作為力傳感器的運(yùn)動(dòng)副，從而限制了它的應(yīng)用范圍，很難用于機(jī)械人手腕上。國內(nèi)也有一些學(xué)者研究六維力傳感器，北大的陳濱探討了斯帝瓦特平臺(tái)結(jié)構(gòu)六維力傳感器的設(shè)計(jì)方法。雖然國內(nèi)外學(xué)者提出并研究了多種六維力傳感器的結(jié)構(gòu)，并有多種有關(guān)專利技術(shù)，例如:六自由度力與力矩傳感器(中國專利:CN2165435Y)，機(jī)器人用六維力與力矩傳感器(中國專利:CN2066134U)，但是這些技術(shù)存在的主要問題是有的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、有的尺寸大、有的剛度低、有的靈敏度低、有的標(biāo)定困難、有的制造成本高等。而國內(nèi)研究的力傳感器大都采用國外已有的結(jié)構(gòu)。[〇〇〇5]為此，燕山大學(xué)發(fā)明了一種具有彈性鉸鏈六維力與力矩傳感器(中國發(fā)明專利: CN1229915A)，這種傳感器的力敏元件是上平臺(tái)和下平臺(tái)由6個(gè)彈性體和12個(gè)彈性鉸鏈相連接而成，它是一次加工成型，實(shí)現(xiàn)了力敏元件非組裝結(jié)構(gòu)，從而使得斯帝瓦特結(jié)構(gòu)微型化， 具有尺寸小、制造成本低、剛度好、誤差小、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于機(jī)器人手腕、手指上和其它使用微型力與力矩傳感器的場(chǎng)合。
[0006]但是在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，六維力傳感器會(huì)由于受力或受力矩過大導(dǎo)致?lián)p壞。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有過載保護(hù)功能的力傳感器，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案:
[0009]—種具有過載保護(hù)功能的力傳感器，包括彈性本體和罩在彈性本體上的封裝殼體構(gòu)成，所述彈性本體包括上平臺(tái)、位于上平臺(tái)下方的下平臺(tái)、位于下平臺(tái)下方的走線臺(tái)以及連接在所述上平臺(tái)和所述下平臺(tái)之間的彈性柱，所述封裝殼體具有頂蓋和從頂蓋邊緣向下延伸的裙部，所述頂蓋與所述上平臺(tái)連接，其特征在于:所述下平臺(tái)的周面上沿周向間隔分布有至少兩個(gè)過載保護(hù)孔，所述裙部?jī)?nèi)壁具有突出伸入所述過載保護(hù)孔的過載保護(hù)栓，所述過載保護(hù)栓與所述過載保護(hù)孔之間具有形成過載行程的間隙。
[0010]在本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式中，所述下平臺(tái)的周面上沿周向均勻間隔分布有六個(gè)過載保護(hù)孔，所述裙部?jī)?nèi)壁也相應(yīng)具有六個(gè)沿周向均勻間隔分布的位于各個(gè)所述過載保護(hù)孔中的過載保護(hù)栓。
[0011]在本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式中，所述過載保護(hù)孔為圓孔，所述過載保護(hù)栓為過載保護(hù)螺栓，所述過載保護(hù)螺栓的直徑小于圓孔的直徑;所述封裝殼體周面上具有螺紋孔，所述過載保護(hù)螺栓從所述下平臺(tái)的外部緊固在所述螺紋孔中并伸入所述過載保護(hù)孔中。
[0012]所述彈性柱有六個(gè)，呈對(duì)稱的stewart并聯(lián)結(jié)構(gòu)的形式位于所述上平臺(tái)和所述下平臺(tái)之間。
[0013]所述彈性柱的上端和下端分別通過圓弧形狀的柔性鉸鏈與所述上平臺(tái)和所述下平臺(tái)連接。
[0014]所述頂蓋的中心具有封裝連接定位槽，頂蓋的四周具有執(zhí)行器連接孔。
[0015]在本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，由于在下平臺(tái)上設(shè)置有過載保護(hù)孔，且在封裝殼體的裙部設(shè)置有伸入過載保護(hù)孔中的過載保護(hù)栓，過載保護(hù)栓與過載保護(hù)孔之間具有形成過載行程的間隙。當(dāng)傳感器的封裝殼體受到的力或力矩大于其量程時(shí)，過載保護(hù)栓與彈性本體的過載保護(hù)孔的內(nèi)壁接觸，產(chǎn)生過載保護(hù)力或力矩，避免彈性本體受到大于量程的力或力矩而遭到不可恢復(fù)的損壞。過載保護(hù)的倍數(shù)可通過調(diào)節(jié)過載保護(hù)栓與過載保護(hù)孔的直徑差實(shí)現(xiàn)，直徑差越大，過載保護(hù)倍數(shù)越大。[〇〇16]因此，采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的力傳感器具有過載保護(hù)的功能，可以避免彈性本體受到大于量程的力或力矩而遭到不可恢復(fù)的損壞?！靖綀D說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0018]圖1為實(shí)施例1的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為實(shí)施例1的俯視圖；
[0020]圖2-1為圖2中D-D向剖面示意圖；[0021 ]圖3為彈性本體的結(jié)構(gòu)示意圖；[〇〇22]圖4為封裝殼體的結(jié)構(gòu)示意圖；【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1所示，本實(shí)用新型的具有過載保護(hù)功能的力傳感器，包括彈性本體100和罩在所述彈性本體1〇〇上的封裝殼體200。
[0024]結(jié)合圖3所示，彈性本體100為整體為圓臺(tái)形狀，為一體加工而成，包括上平臺(tái)1、下平臺(tái)2、六個(gè)彈性柱6、走線臺(tái)4、彈性鉸鏈7。上平臺(tái)1和下平臺(tái)2均為圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)，上平臺(tái)1和下平臺(tái)2的外緣直徑相同，走線臺(tái)4的外緣直徑大于下平臺(tái)2的外緣直徑使得下平臺(tái)2和走線臺(tái)4之間形成臺(tái)階結(jié)構(gòu)。六個(gè)彈性柱6呈對(duì)稱的stewart并聯(lián)結(jié)構(gòu)的形式位于上平臺(tái)1和下平臺(tái)2之間，連接柱6的上端和下端分別通過圓弧形的彈性鉸鏈7與上平臺(tái)1和下平臺(tái)2進(jìn)行連接。
[0025]上平臺(tái)1的端面上沿圓周方向均勻間隔分布有6個(gè)封裝連接螺紋孔5。下平臺(tái)2的周面上沿圓周方向均勻間隔分布有6個(gè)過載保護(hù)孔8,過載保護(hù)孔8為圓形孔。走線臺(tái)4的周面上還設(shè)有與下平臺(tái)2內(nèi)部連通的信號(hào)線孔3。[〇〇26]結(jié)合圖4所示，封裝殼體200也為圓臺(tái)形狀，由頂蓋210和裙部220構(gòu)成，頂蓋210的中心具有封裝連接定位槽11，頂蓋210的端面環(huán)繞封裝連接定位槽11在同一圓周均勻間隔分布有六個(gè)執(zhí)行器連接孔10和沉頭螺紋孔9,執(zhí)行器連接孔10和沉頭螺紋孔9交替布置。 [〇〇27]再如圖2、圖2-1所示，封裝殼體200罩在彈性本體100上，在沉頭螺紋孔9和封裝連接螺紋孔5內(nèi)設(shè)置螺釘使得頂蓋210和上平臺(tái)1連接在一起，裙部220向下延伸接近走線臺(tái)4， 裙部220的下端面和走線臺(tái)4的上表面之間具有間隙。結(jié)合圖4,裙部封裝殼體200的裙部220 的周面上對(duì)應(yīng)過載保護(hù)孔8也沿圓周方向均勻間隔分布有六個(gè)過載保護(hù)螺紋孔12。過載保護(hù)螺栓121從下平臺(tái)2的外部緊固在過載保護(hù)螺紋孔12中，該過載保護(hù)螺紋121的直徑小于過載保護(hù)孔8的直徑并伸入過載保護(hù)孔8中，這樣，過載保護(hù)螺栓121就形成了突出裙部220 內(nèi)壁并伸入過載保護(hù)孔8中的過載保護(hù)栓，過載保護(hù)螺紋121和過載保護(hù)孔8之間的間隙就形成過載行程。[〇〇28]由于在下平臺(tái)2上設(shè)置有過載保護(hù)孔8,且在封裝殼體200的裙部220設(shè)置有伸入過載保護(hù)孔8中的過載保護(hù)栓，過載保護(hù)栓與過載保護(hù)孔8之間具有形成過載行程的間隙。當(dāng)傳感器的封裝殼體受到的力或力矩大于其量程時(shí)，過載保護(hù)栓與彈性本體的過載保護(hù)孔的內(nèi)壁接觸，產(chǎn)生過載保護(hù)力或力矩，避免彈性本體受到大于量程的力或力矩而遭到不可恢復(fù)的損壞。過載保護(hù)的倍數(shù)可通過調(diào)節(jié)過載保護(hù)栓與過載保護(hù)孔的直徑差實(shí)現(xiàn)，直徑差越大，過載保護(hù)倍數(shù)越大。采用六對(duì)過載保護(hù)孔和過載保護(hù)栓，任何一個(gè)方向出現(xiàn)過載情況均可以起到保護(hù)作用。采用圓孔和螺栓作為過載保護(hù)孔和過載保護(hù)栓具有加工方便，保護(hù)控制精準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)。
[0029]通過上述詳細(xì)描述，可以看出本實(shí)用新型的具有過載保護(hù)功能的力傳感器具有過載保護(hù)的功能，可以避免彈性本體受到大于量程的力或力矩而遭到不可恢復(fù)的損壞。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有過載保護(hù)功能的力傳感器，包括彈性本體和罩在彈性本體上的封裝殼體構(gòu) 成，所述彈性本體包括上平臺(tái)、位于上平臺(tái)下方的下平臺(tái)、位于下平臺(tái)下方的走線臺(tái)以及連 接在所述上平臺(tái)和所述下平臺(tái)之間的彈性柱，所述封裝殼體具有頂蓋和從頂蓋邊緣向下延 伸的裙部，所述頂蓋與所述上平臺(tái)連接，其特征在于:所述下平臺(tái)的周面上沿周向間隔分布 有至少兩個(gè)過載保護(hù)孔，所述裙部?jī)?nèi)壁具有突出伸入所述過載保護(hù)孔的過載保護(hù)栓，所述 過載保護(hù)栓與所述過載保護(hù)孔之間具有形成過載行程的間隙。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有過載保護(hù)功能的力傳感器，其特征在于:所述下平臺(tái)的周 面上沿周向均勻間隔分布有六個(gè)過載保護(hù)孔，所述裙部?jī)?nèi)壁也相應(yīng)具有六個(gè)沿周向均勻間 隔分布的位于各個(gè)所述過載保護(hù)孔中的過載保護(hù)栓。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有過載保護(hù)功能的力傳感器，其特征在于:所述過載保護(hù)孔 為圓孔，所述過載保護(hù)栓為過載保護(hù)螺栓，所述過載保護(hù)螺栓的直徑小于圓孔的直徑;所述 下平臺(tái)周面上具有過載保護(hù)孔，所述過載保護(hù)螺栓從所述下平臺(tái)的外部緊固在所述螺紋孔 中并伸入所述過載保護(hù)孔中。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有過載保護(hù)功能的力傳感器，其特征在于:所述彈性柱有六 個(gè)，呈對(duì)稱的stewart并聯(lián)結(jié)構(gòu)的形式位于所述上平臺(tái)和所述下平臺(tái)之間。5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的具有過載保護(hù)功能的力傳感器，其特征在于:所述彈性柱 的上端和下端分別通過圓弧形狀的柔性鉸鏈與所述上平臺(tái)和所述下平臺(tái)連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有過載保護(hù)功能的力傳感器，其特征在于:所述頂蓋的中心 具有封裝連接定位槽，頂蓋的四周具有執(zhí)行器連接孔。
【文檔編號(hào)】G01L5/16GK205580648SQ201620217896
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年3月18日
【發(fā)明人】繆云潔, 高峰, 何俊, 金振林
【申請(qǐng)人】安徽銳聰機(jī)器人有限公司