阅读说明：本技术 多分力传感器 (Multi-component force sensor ) 是由 汪星星 王建国 王梦茹 于 2019-12-12 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种多分力传感器,包括：用于测量XY轴方向上的力的第一传感器本体、用于测量Z轴方向上的力和XYZ轴扭矩的第二传感器本体和连接导柱；所述第一传感器本体上形成有两个相互垂直布置的第一梁和第二梁；所述第二传感器本体包括周边固定圆环和四个沿所述周边固定圆环的径向正交设置的横梁,所述连接导柱的下端位于所述周边固定圆环中并通过所述横梁与所述周边固定圆环连接；所述第一梁、第二梁、横梁上均贴有应变计；所述第一传感器本体的上端面为承载平面,所述第一传感器本体的下端与所述连接导柱的上端连接。本发明可以同时进行六轴力的检测,且结构简单、成本低。(The invention provides a multi-component force sensor, comprising: the sensor comprises a first sensor body for measuring force in the XY axis direction, a second sensor body for measuring force in the Z axis direction and XYZ axis torque, and a connecting guide column; the first sensor body is provided with a first beam and a second beam which are vertically arranged; the second sensor body comprises a peripheral fixed ring and four cross beams which are orthogonally arranged along the radial direction of the peripheral fixed ring, and the lower end of the connecting guide column is positioned in the peripheral fixed ring and is connected with the peripheral fixed ring through the cross beams; strain gauges are attached to the first beam, the second beam and the cross beam; the upper end face of the first sensor body is a bearing plane, and the lower end of the first sensor body is connected with the upper end of the connecting guide pillar. The invention can simultaneously detect six-axis force, and has simple structure and low cost.)

多分力传感器

技术领域

本发明涉及力传感器领域，特别涉及一种多分力传感器。

背景技术

在打磨和抛光行业，由于其行业的特殊性，其环境较为恶劣，目前像这个行业越来越多的使用自动抛光打磨机或者是机器人来替代人工作业，但在抛光打磨的过程中，特别是曲面抛光机器手臂大部分是用六轴力传感器来作为在工作过程中对力值进行精确的控制，但传感器是装配在手臂上，其防护非常困难，长期工作对传感器的影响非常大；另外是在抛光过程中很少同时用到六轴的力，一般是用到2-3轴的力比较多，所以从成本控制上来说也是很大的浪费。

发明内容

本发明提供了一种多分力传感器，以解决至少一个上述技术问题。

为解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种多分力传感器，包括：用于测量XY轴方向上的力的第一传感器本体、用于测量Z轴方向上的力和XYZ轴扭矩的第二传感器本体和连接导柱；所述第一传感器本体上形成有两个相互垂直布置的第一梁和第二梁；所述第二传感器本体包括周边固定圆环和四个沿所述周边固定圆环的径向正交设置的横梁，所述连接导柱的下端位于所述周边固定圆环中并通过所述横梁与所述周边固定圆环连接；所述第一梁、第二梁、横梁上均贴有应变计；所述第一传感器本体的上端面为承载平面，所述第一传感器本体的下端与所述连接导柱的上端连接。

优选地，所述第一传感器本体与所述连接导柱为一体成型的圆柱体结构。

优选地，所述第一梁、第二梁沿所述圆柱体结构的延伸方向由上至下依次设置。

优选地，所述圆柱体结构的周向前后两侧形成有第一缺口，两个所述第一缺口之间形成所述第一梁，所述圆柱体结构的周向左右两侧形成有第二缺口，两个所述第二缺口之间形成所述第二梁。

优选地，所述多分力传感器还包括安装底板、外罩和密封盖板，所述密封盖板安装在所述外罩的上端开口处，所述安装底板安装在所述外罩的下端开口处，所述安装底板、外罩和密封盖板之间围成安装空间，所述第一传感器本体、第二传感器本体、连接导柱均设置于所述安装空间中，且所述第二传感器本体与所述安装底板固定连接。

优选地，所述密封盖板上开设有通孔，所述通孔的边缘处形成有外边凹槽，所述第一传感器本体的周向形成有环状密封槽，所述第一传感器本体的上端***所述通孔中，所述多分力传感器还包括密封膜片和压紧组件，所述密封膜片通过所述压紧组件安装在所述外边凹槽及所述环状密封槽处。

优选地，所述压紧组件包括用于将所述密封膜片与所述外边凹槽压紧密封的外圈压紧环、和用于将所述密封膜片与所述环状密封槽压紧密封的内圈压紧环。

优选地，所述密封膜片的外圈设置于所述外边凹槽处并与所述外边凹槽之间采用硅胶涂覆密封，和/或所述密封膜片的外圈设置于所述环状密封槽处并与所述环状密封槽之间采用硅胶涂覆密封。

优选地，所述密封膜片采用波纹膜片式结构。

优选地，所述安装底板上开设有安装孔，所述承载平面上设置有用于安装被抛光的工件或者治具的安装螺孔和/或定位销孔。

由于采用了上述技术方案，本发明可以同时进行六轴力的检测，且结构简单、成本低。

附图说明

图1示意性地示出了本发明的分解图；

图2示意性地示出了本发明的透视图；

图3示意性地示出了本发明的俯视图；

图4示意性地示出了本发明的主视图；

图5示意性地示出了图4的A-A剖视图；

图6示意性地示出了传感器组件的立体图；

图7示意性地示出了传感器组件的主视图；

图8示意性地示出了传感器组件的俯视图。

图中附图标记：1、第一传感器本体；2、第二传感器本体；3、连接导柱；4、周边固定圆环；5、横梁；6、第一梁；7、第二梁；8、承载平面；9、安装底板；10、外罩；11、密封盖板；12、通孔；13、外边凹槽；14、环状密封槽；15、密封膜片；16、外圈压紧环；17、内圈压紧环；18、安装孔；19、防水接线头。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本发明的一个方面，提供了一种多分力传感器，特别是一种动态打磨机专用多分力传感器，用于满足在抛光过程中的力值控制。

该多分力传感器包括：用于测量XY轴方向上的力的第一传感器本体1、用于测量Z轴方向上的力和XYZ轴扭矩的第二传感器本体2和连接导柱3；所述第一传感器本体1上形成有两个相互垂直布置的第一梁6和第二梁7；所述第二传感器本体2包括周边固定圆环4和四个沿所述周边固定圆环4的径向正交设置的横梁5，所述连接导柱3的下端位于所述周边固定圆环4中并通过所述横梁5与所述周边固定圆环4连接；所述第一梁6、第二梁7、横梁5上均贴有应变计；所述第一传感器本体1的上端面为承载平面8，所述第一传感器本体1的下端与所述连接导柱3的上端连接。

优选地，所述第一传感器本体1与所述连接导柱3为一体成型的圆柱体结构。优选地，所述第一梁6、第二梁7沿所述圆柱体结构的延伸方向由上至下依次设置。

本发明中的传感器组件包括第一传感器本体1和第二传感器本体2，两者通过连接导柱3连接。第一传感器本体1主要是测量X、Y轴方向上的力，第二传感器本体2既作为受力的主体，同时也用于测量Z轴方向的力XYZ轴方向扭矩的结构。

对于XY方向的力值检测来说，传感器的受力是通过安装在承载平面8上的治具或者工件传递的，在第一传感器本体1上感应的是X，Y方向上的力值，该力值是通过在第一传感器本体1上互相垂直布置的第一梁6、第二梁7来感应，应变计贴于第一梁6、第二梁7的正中心，由于该两梁垂直布置，互相之间的耦合影响非常小。

对于Z轴方向的力值和Z轴的扭矩来说，第二传感器本体2的周边固定圆环4向内延伸出四个横梁5，并在中间形成一个连接导柱3。连接导柱3与上端的第一传感器本体1连接(整体或分体联接)。这样，当Z轴力和扭矩传递到第二传感器本体2上时，使得四个梁发生弯曲和扭转变形。在弯曲变形时，测量Z轴方向上的力，应变计贴于横梁5的上端面的正中心位置。在扭转变形时，测的是Z轴方向上的扭矩，应变计贴于横梁5侧面两边的正中心位置。

在第二传感器本体2上通过在四个横梁5用不同方式的贴片组合，也可以测的X，Y轴的扭矩，这就组成了同时测量X，Y，Z方向的力和三个方向上的扭矩，从而形成6轴力传感器。

由于采用了上述技术方案，本发明可以同时进行六轴力的检测，且结构简单、成本低。

优选地，所述圆柱体结构的周向前后两侧形成有第一缺口，两个所述第一缺口之间形成所述第一梁6，所述圆柱体结构的周向左右两侧形成有第二缺口，两个所述第二缺口之间形成所述第二梁7。

作为抛光、打磨用的传感器，由于其工作环境的恶劣性，在现场不仅存在震动、冲击力的影响，同时还有粉尘、抛光用的液体，且其腐蚀性很强，如果保护不好就会损坏传感器，降低传感器的使用寿命。为此，优选地，所述多分力传感器还包括安装底板9、外罩10和密封盖板11，所述密封盖板11安装在所述外罩10的上端开口处，所述安装底板9安装在所述外罩10的下端开口处，所述安装底板9、外罩10和密封盖板11之间围成安装空间，所述第一传感器本体1、第二传感器本体2、连接导柱3均设置于所述安装空间中，且所述第二传感器本体2与所述安装底板9固定连接。安装底板9、外罩10在安装时使用密封条和硅胶进行密封。

第一传感器本体1既作为传感器，同时也是加力杆，其密封是非常最重要的，因为在这里要承受动态的打磨力，本发明采用的办法是用波纹膜片式的密封膜片来密封。为此，优选地，所述密封盖板11上开设有通孔12，所述通孔12的边缘处形成有外边凹槽13，所述第一传感器本体1的周向形成有环状密封槽14，所述第一传感器本体1的上端***所述通孔12中，所述多分力传感器还包括密封膜片15和压紧组件，所述密封膜片15通过所述压紧组件安装在所述外边凹槽13及所述环状密封槽14处。优选地，所述密封膜片15采用波纹膜片式结构。

优选地，所述压紧组件包括用于将所述密封膜片15与所述外边凹槽13压紧密封的外圈压紧环16、和用于将所述密封膜片15与所述环状密封槽14压紧密封的内圈压紧环17，然后用外圈压紧环16通过螺钉压紧。

优选地，所述密封膜片15的外圈设置于所述外边凹槽13处并与所述外边凹槽13之间采用硅胶涂覆密封，和/或所述密封膜片15的外圈设置于所述环状密封槽14处并与所述环状密封槽14之间采用硅胶涂覆密封。

当承载平面8上安装的治具受力时，力值通过第一和第二传感器本体上的传感器共同感应，这时膜片只起到隔离的作用，灰尘、磨削液等是被隔离在外面的，因此，使得传感器的防护变得更加可靠而简便。

优选地，所述安装底板9上开设有安装孔18，所述承载平面8上设置有用于安装被抛光的工件或者治具的安装螺孔和/或定位销孔。在安装底板9上共有八个安装孔18，用于固定，在底板上安装有防护用的外罩及作为电器连接的多芯防水接插件19。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。