一种六维力传感器防护装置

技术领域

本申请属于六维力传感器技术领域，具体涉及一种六维力传感器防护装置。

背景技术

公开号为CN1091252C的中国发明专利，其公开了一种具有弹性铰链六维力与力矩传感器，其具体公开了：力敏元件是上平台(1)和下平台(4)由6个弹性(2)和12个弹性铰链(3)相连接而成，它是一次加工成型的，实现了力敏元件非组装结构，从而使斯帝瓦特(tewart)结构微型化。这种传感器具有尺寸小、制造成本低、刚度好、误差小、灵敏度高等优点，可应用于机器人手腕、手指上和其它使用微型力与力矩传感器的场合中。但是在实际使用过程中，为了避免过载而造成损坏，还需要增加过载防护结构。

公开号为CN105651446A的中国发明专利，其公开了一种六维力传感器，并具体公开了：包括弹性本体和罩在弹性本体上的封装壳体构成，所述弹性本体包括上平台、下平台以及连接在所述上平台和所述下平台之间的弹性柱，所述封装壳体具有顶盖和从顶盖边缘向下延伸的裙部，所述顶盖与所述上平台连接，所述下平台的周面上沿周向间隔分布有至少两个过载保护孔，所述裙部内壁具有突出伸入所述过载保护孔的过载保护栓，所述过载保护栓与所述过载保护孔之间具有形成过载行程的间隙。其公开的六维力传感器虽然具有过载保护的功能，可以避免弹性本体受到大于量程的力或力矩而遭到不可恢复的损坏，但是其提出的是施力外壳上安装的防护装置，其防护可靠性较低。

发明内容

针对上述现有技术的缺点或不足，本申请要解决的技术问题是提供一种六维力传感器防护装置。

为解决上述技术问题，本申请通过以下技术方案来实现：

本申请提出了一种六维力传感器防护装置，包括：动平台、支撑体、应力杆以及过载防护组件，其中，所述动平台与所述支撑体相互平行设置，所述应力杆则安装在所述动平台与所述支撑体之间；所述过载防护组件的第一端与所述支撑体固定连接，所述过载防护组件的第二端与所述动平台活动连接。

进一步地，上述的六维力传感器防护装置，其中，所述过载防护组件包括：第一连接件以及与所述第一连接件连接的第二连接件，其中，所述第一连接件与所述支撑体固定连接，所述第二连接件穿过所述动平台的安装通孔设置并与所述安装通孔具有第一间隙。

进一步地，上述的六维力传感器防护装置，其中，所述第一连接件的外径尺寸大于所述第二连接件的外径尺寸。

进一步地，上述的六维力传感器防护装置，其中，所述过载防护组件还包括：防护垫片，所述防护垫片安装在所述第一连接件和所述第二连接件的连接处。

进一步地，上述的六维力传感器防护装置，其中，所述防护垫片套设在所述第二连接件的外部并与所述第一连接件的顶部接触设置。

进一步地，上述的六维力传感器防护装置，其中，所述第一连接件的顶部与所述动平台的下表面之间具有第二间隙。

进一步地，上述的六维力传感器防护装置，其中，所述第二连接件包括连接部以及与所述连接部连接在一起的柄部，其中，所述柄部的外径尺寸大于所述动平台的安装通孔的直径尺寸。

进一步地，上述的六维力传感器防护装置，其中，所述动平台上设有多个凹槽，所述凹槽的底部设有多个安装通孔；其中，所述第二连接件的顶部所在的平面低于所述动平台的上表面。

进一步地，上述的六维力传感器防护装置，其中，所述应力杆的两端部还分别设有柔性球铰，其中一个柔性球铰还与所述动平台连接，另一个柔性球铰还与所述支撑体连接，在所述应力杆上还贴有应力测量传感器。

进一步地，上述的六维力传感器防护装置，其中，所述过载防护组件的设置数量为多个，其沿周向均匀布设在所述动平台和所述支撑体之间。

与现有技术相比，本申请具有如下技术效果：

本申请通过设置过载防护组件，可以实现六维力、力矩传感器的过载防护，且防护可靠性高；

本申请中，第二连接件穿过动平台的安装通孔设置并与该安装通孔具有第一间隙。其中，上述的第一间隙为动平台在承受过大外部荷载变形时，提供一定的形变空间且可起到一定的防护作用；

本申请中，在第一连接件的顶部与动平台的下表面之间具有第二间隙，第二间隙可为动平台提供纵向方向上的形变空间；由于第一连接件和第二连接件的内嵌螺纹连接方式，其一方面还调节第二间隙的大小，另一方面，第一连接件的顶部还可以形成一纵向方向的限位件，防止因动平台形变过大而造成的损坏等；

本申请应力杆的两端还设有柔性球铰，其通过采用柔性球铰代替真实球铰，可以有效消除传感器的装配应力和装配间隙。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1：本申请六维力传感器防护装置的整体结构示意图；

图2：本申请实施例一六维力传感器防护装置的结构示意图；

图3：本申请实施例二六维力传感器防护装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

如图1和图2所示，在本实施例中，一种六维力传感器防护装置，包括：动平台21、支撑体22、应力杆23以及过载防护组件3，其中，所述动平台21与所述支撑体22相互平行设置，所述应力杆23则安装在所述动平台21与所述支撑体22之间；所述过载防护组件3的第一端与所述支撑体22固定连接，所述过载防护组件3的第二端与所述动平台21活动连接。在本实施例中，通过设置过载防护组件3，可以实现六维力、力矩传感器的过载防护。

其中，在本实施例中，所述过载防护组件3优选地按照竖直方向安装。

本实施例还包括外壳1，其中，所述外壳1安装在所述传感器测量结构2的动平台21上，所述支撑体22可通过连接组件安装在其他设备上。具体地，所述外壳1通过螺丝安装在所述传感器测量结构2的动平台21上，所述支撑体22壳通过如螺丝等连接组件安装在其他设备上。在使用过程中，外载荷传导到所述动平台21上，所述应力杆23上贴有应力测量传感器，通过测量应力杆23应力变化，计算出作业在所述动平台21上的外载荷的力、力矩大小，实现六维力、力矩测量的目的。

其中，所述应力杆23的设置数量为多个，其优选地按照周向均匀布设在所述动平台21和所述支撑体22之间。在本实施例中，所述应力杆23的设置数量以6个为例进行举例说明，但是其并不对本申请的保护范围进行限定。

在本实施例中，所述应力杆23的两端部还分别设有柔性球铰24，其中一个柔性球铰24还与所述动平台21连接，另一个柔性球铰24还与所述支撑体22连接，在所述应力杆23上还贴有应力测量传感器(图中未示意)。其中，所述柔性球铰24优选地采用带圆形凹槽的柔性球铰24结构，本实施例采用柔性球铰24代替真实球铰，可以有效消除传感器的装配应力和装配间隙。

其中，在本实施例中，所述动平台21优选地为环状结构。

为便于批量化加工作业，在本实施例中，所述动平台21、所述支撑体22以及所述应力杆23三部分优选地为一体成型结构。

如图2所示，所述过载防护组件3包括：第一连接件31以及与所述第一连接件31连接的第二连接件33，其中，所述第一连接件31与所述支撑体22固定连接，所述第二连接件33穿过所述动平台21的安装通孔设置并与所述安装通孔具有第一间隙。其中，上述的第一间隙为所述动平台21在承受过大外部荷载变形时，提供一定的形变空间且可起到一定的防护作用。

在本实施例中，所述第一连接件31与所述第二连接件33优选地采用螺纹连接，具体地，所述第一连接件31设置有内螺纹，所述第二连接件33设置有外螺纹，所述第二连接件33内嵌于所述第一连接件31并通过螺纹方式连接；其中，上述的螺纹连接方式可以控制第二间隙的大小，并且上述螺纹连接方式还可方便其安装以及后续的维修更换等作业。

可选地，所述第一连接件31的外径尺寸大于所述第二连接件33的外径尺寸。当然，上述设置，可以为所述动平台21在承受过大外部荷载变形时，提供一纵向方向的形变空间且可调节第二间隙的大小，并且，由于第一连接件31和第二连接件33的内嵌螺纹连接方式，所述第一连接件31的顶部还可以形成一纵向方向的限位件，防止因动平台21形变过程而造成的损坏等。

进一步地，在本实施例中，所述过载防护组件3还包括：防护垫片32，所述防护垫片32安装在所述第一连接件31和所述第二连接件33的连接处。所述防护垫片32可起到一定的防护效果，避免因所述动平台21在承受过大外部荷载变形时，而对过载防护组件3造成损坏等。

优选地，所述防护垫片32套设在所述第二连接件33的外部并与所述第一连接件31的顶部接触设置。

所述第一连接件31的顶部与所述动平台21的下表面之间具有第二间隙。所述第二间隙可为所述动平台21提供纵向方向上的形变空间。

进一步地，在本实施例中，当设置有上述防护垫片32时，所述防护垫片32与所述动平台21的下表面之间具有第三间隙。同样地，所述第三间隙可为所述动平台21提供纵向方向上的形变空间。

所述防护垫片32套设在所述第二连接件33的外部并与所述第一连接件31的顶部接触设置。

还需要说明地是，在本实施例中，所述第二连接件33包括连接部以及与所述连接部连接在一起的柄部，所述连接部还与所述第一连接件31连接，其中，所述柄部的外径尺寸大于所述动平台21的安装通孔的直径尺寸。具体地，所述柄部可起到上限位的作用，防止第二连接件33从所述安装通孔中发生脱离等情况，具有一定的安全防护效果。

其中，在本实施例中，上述的第一间隙、第二间隙和/或第三间隙共同配合，使得所述过载防护组件3可以实现六维力、力矩传感器的过载防护，且防护可靠性高。

所述动平台21上设有多个凹槽，所述凹槽的底部设有多个安装通孔；其中，所述第二连接件33的顶部所在的平面低于所述动平台21的上表面。通过上述设置，使得所述过载防护组件3的安装并不对影响现有结构的外部特征，也不会影响其与其他设备或组件的安装等，产品适配性较强。

所述过载防护组件3的设置数量为多个，其沿周向均匀布设在所述动平台21和所述支撑体22之间。通过上述布设，所述过载防护组件3可均分散所述动平台21在承受过大外部荷载所发生的变形等。

正常工装时，上述过载防护组件3和动平台21之间因为具有合适间隙而没有接触，当所述动平台21在承受过大外部载荷变形时，会触顶碰到第二连接件33和防护垫片32，从而起到防护的作用。

实施例二

如图3所示，本实施例与实施例一的区别在于，可将上述的第一连接件31和上述传感器测量结构加工制造时一体化加工出来，并保留其与所述动平台21之间合适的第二间隙，使用时将第二连接件33与第一连接件31通过防护螺丝固定即可。其他技术特征见上文实施例一描述，这里不再赘述。

或者，本实施例可将上述的第一连接件31、防护垫片32以及上述传感器测量结构加工制造时一体化加工出来，并保留其与所述动平台21之间合适的第三间隙，使用时将第二连接件33与第一连接件31通过防护螺丝固定即可。其他技术特征见上文实施例一描述，这里不再赘述。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限定，参照较佳实施例对本申请进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范围，均应涵盖在本申请的权利要求范围内。