重載單分量傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于工業(yè)機器人領域，特別涉及一種重載單分量傳感器。
【背景技術】
[0002]單分量應變式測力傳感器，是應變傳感器的一種，目前廣泛運用于工業(yè)機器人領域中承重測試，沖擊力測量，切削力測量，同時也應用于高速與低速風洞中。
[0003]在工業(yè)制造領域，常常面對測量一個單方向沖力或者碰撞瞬間沖擊力的情況，此時單個方向的瞬時力是很大的，普通的單分量傳感器無法承受這樣大的載荷。想要測量出這樣一個力的數(shù)值，必須要有單分量重載傳感器。重載傳感器由于技術難度大，專利CN101813536A中介紹到目前在國際上技術比較成熟的主要有加拿大的Kelk公司和瑞典的ABB公司提供的單分量大載荷傳感器，國內的主要依賴進口產品，且大部分重載設備仍無法實現(xiàn)重載的測量。CN104155050A實用新型專利介紹了一種重載單分量測力計采用鋼管混凝土結構作為承載體，承載體內有兩組電阻應變片，一組豎直地均布在混凝土與鋼管接觸面，另一組有布置在鋼管混凝土的中心部位，應變片的兩端連接有導線，應變片上的導線由傳感器壁上和底端的通孔，連接到外部的設備。以此來實現(xiàn)單分量重載的測量，使用鋼管混凝土作為承載體，承載能力大大增加，與此同時，如此巨大的體積，靈敏度能否保證是最重要的問題。本專利所設計的重載單分量傳感器的設計目的就在于保證單分量傳感器具有大剛度，可以承受重載的同時，提高傳感器的靈敏度。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供了一種高剛度、和高靈敏度和高精度的大重載單分量傳感器。這種傳感器結構不但繼承了單分量應變式傳感器的固有優(yōu)點，而且將現(xiàn)有應變式傳感器的剛度與靈敏度矛盾有效地解決。
[0005]—種重載單分量傳感器，其特征在于包括:由浮動平臺、固定平臺、左側立柱、右側立柱、左剛性梁、右剛性梁及彈性梁組成，整體呈類日字形結構；其中浮動平臺、固定平臺、彈性梁相互平行，左側立柱、右側立柱、左剛性梁、右剛性梁相互平行；左剛性梁、右剛性梁長度相同；上述浮動平臺、固定平臺、左側立柱、右側立柱組成口型框結構；上述左剛性梁位于左側立柱內側并與左側立柱留有縫隙，左剛性梁的第一端與浮動平臺剛性連接；上述右剛性梁位于右側立柱內側并與右側立柱留有縫隙，右剛性梁的第一端與固定平臺剛性連接；上述左剛性梁的第二端和右剛性梁的第二端通過所述彈性梁相連。
[0006]所述的重載單分量傳感器，其特征在于:上述彈性梁的上、下表面，靠近左剛性梁和右剛性梁處分別貼有應變片，上、下表面共貼4片應變片組成惠斯頓電橋。
[0007]本實用新型具有如下優(yōu)點:
[0008]1、結構簡單
[0009]傳感器由口型支撐架，兩剛性桿，和彈性梁剛接成整體，結構簡單、緊湊，易于貼片，且對稱性較好，方便加工和微型化，降低了成本。
[0010]2、靈敏度高
[0011]由于支柱的形變不明顯，當受載荷作用時，口型框架的立柱承受大部分載荷，而兩剛性梁承受小部分載荷，這小部分載荷使得彈性梁產生相對較大的形變，相當于彈性梁的變形對支撐柱的形變進行放大，在彈性梁上貼裝應變片，通過彈性梁的變形反映支撐柱的變形，提高了靈敏度。
[0012]3、剛度大
[0013]由于口型剛性框架，剛性梁及彈性梁三部分均為剛性連接，因為口型框架
[0014]只負責承受載荷，將天平剛度與靈敏度的矛盾巧妙化解，大大提高了傳感器的剛度，使其能夠承受大載荷。
[0015]4、電路簡單
[0016]當承受載荷時，彈性梁的變形可以反應所受載荷大小，通過粘貼在彈性梁上四片應變片組成惠斯頓電橋，通過電橋的電壓輸出來獲得所加載荷的大小。電路非常簡單。
【附圖說明】
[0017]圖1為一種重載單分量傳感器的三維結構示意圖；
[0018]圖2為一種重載單分量傳感器的三視結構示意圖；
[0019]圖中標號名稱:1、浮動平臺，2、固定平臺，3、左側立柱，4、右側立柱，5、左剛性梁，6、右剛性梁，7、彈性梁。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本實用新型做詳細說明:
[0021]參照圖1，本實用新型提供了一種重載單分量傳感器由包括浮動平臺1、固定平臺
2、兩側立柱、剛性梁及彈性梁7組成。其中浮動平臺、固定平臺、兩立柱與兩剛性梁為固接在一起的整體結構，兩側立柱具有高剛度，以承受大部分載荷，彈性梁具有低剛度和高靈敏度，在其上面粘貼應變片，應變片粘貼于彈性梁的上下兩面，兩側靠近直立柱的位置，上下面各兩片，一共四片。使用的測量電橋是惠斯頓電橋，通過四片應變片組成惠斯頓電橋輸出的電壓信號來獲得載荷的大小。
[0022]參照圖1，當承受載荷時，彈性梁的變形可以反應所受載荷大小，通過粘貼在彈性梁上應變片獲得加載載荷的大小。
[0023]參照圖2，彈性梁與立柱之間存在縫隙，減小立柱所受載荷對彈性梁所受載荷的影響。
[0024]該傳感器具有結構簡單、載荷大、靈敏度高、精度高等優(yōu)點，可廣泛用于機械人、風洞測力、沖擊實驗、切削力測量等領域。
【主權項】
1.一種重載單分量傳感器，其特征在于包括: 由浮動平臺(I)、固定平臺(2)、左側立柱(3)、右側立柱(4)、左剛性梁(5)、右剛性梁(6)及彈性梁(7)組成，整體呈類日字形結構；其中浮動平臺(1)、固定平臺(2)、彈性梁(7)相互平行，左側立柱(3)、右側立柱(4)、左剛性梁(5)、右剛性梁(6)相互平行；左剛性梁(5)、右剛性梁(6)長度相同； 上述浮動平臺(I)、固定平臺、左側立柱(3)、右側立柱(4)組成口型框結構； 上述左剛性梁(5)位于左側立柱(3)內側并與左側立柱(3)留有縫隙，左剛性梁(5)的第一端與浮動平臺(I)剛性連接； 上述右剛性梁(6)位于右側立柱(4)內側并與右側立柱(4)留有縫隙，右剛性梁(6)的第一端與固定平臺(2)剛性連接； 上述左剛性梁(5)的第二端和右剛性梁(6)的第二端通過所述彈性梁(7)相連。
【專利摘要】本實用新型涉及一種重載傳感器。它是一種新型的單分量傳感器。包括口型剛性框架，剛性梁及彈性梁構成。連接形成類日字形結構。在彈性梁上粘貼應變片，通過彈性梁的形變放大反應立柱的形變，提高了傳感器的靈敏度和精度，采用這種結構的重載單分量傳感器具有結構簡單、量程大、靈敏度高、精確度高等優(yōu)點，可同時實現(xiàn)傳感器的高剛度和高靈敏度，有效地解決傳統(tǒng)單分量應變式力傳感器的剛度與靈敏度的矛盾。
【IPC分類】G01L5/00, G01L1/04
【公開號】CN204903051
【申請?zhí)枴緾N201520341697
【發(fā)明人】姚裕, 吳洪濤, 陳晨, 王華畢, 劉源, 張凱勇
【申請人】南京航空航天大學
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年5月25日