[实用新型]一种轮辐式并联压电六维力传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及本实用新型属于传感器及其测控领域，特别涉及一种轮辐式并联压电六维力传感器。

背景技术

目前，压电式六维力传感器是一种利用智能压电材料作为力敏元件的动态测力形式。压电效应理论与应用基础研究一直是压电学科研究的核心问题。压电传感器的主要特点是其有很高的固有频率，特别适合动态测量，压电式测量是唯一满足高固有频率要求的测量技术。压电式六维力传感器一般需要多组石英晶组分别检测六维广义力，石英晶组的合理布置是传感器设计的关键，而如何克服传感器各向载荷间的相互干扰是提高压电传感器测量精度的有效途径。

中国专利CN1263259公开的整体预紧平台式六维力传感器，其结构是在传统斯图尔特平台结构的上、下平台之间，增设一个中间预紧支路，利用该预紧支路拉紧上、下平台，对传感器进行整体预紧，同时预紧各球副，消除间隙，提高传感器的整体刚度，然而整个结构通过中间预紧支路预紧封闭，所需预紧力较大，且预紧支路结构较为复杂，很难保证其只承受沿轴线方向的作用力，使得测量精度受到影响。

专利CN101013054“差动式压电六维力传感器”和CN101750173A“一种压电式六维力传感器”中，在传力机构上安装八个或两个多维压电式力传感器，外力信息通过传力机构直接施加在各个传感器上，避免了弹性体对传感器的影响，无维间耦合，工艺简单，但这类六维力传感器对各个传感器的安装精度要求高，对同型号传感器的一致性也要求较高。

专利CN101149300中公开了一种压电式六维大力传感器，该结构传感器可以实现大量程六维力动态测量，它采用斯图尔特结构，存在解耦困难的问题，体积大，且对安装要求精度很高。专利CN101149299中公开了一种三维力整体组装式六维测力传感器，该结构传感器结构简单、调整安装方便，能测量空间六维大力，但是结构复杂，解耦困难。

专利CN101149301“大力值压电石英多分量力传感器”、CN202153166U“一种并联式压电六维大力传感器”和CN101793574A“可调分载比压电式六维力传感器及其测试方法”中，均是采用4组压电石英晶片作为力敏元件，可以实现大量程载荷动态测量，但是力和力矩之间存在耦合，力敏元件既用来测力，也用来测力矩，虽然可以经过计算软件进行解耦计算，但是不能够实现对空间力进行直接解耦，尤其在测量大量程载荷时，体积和重量较大，加工成本也较高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种轮辐式并联压电六维力传感器，技术性能好，工作可靠，易于安装和维修，便于推广使用的耦合系数小、灵敏度高、強解耦、高刚性、大测量量程的轮辐式并联压电六维力传感器。

本实用新型采用如下技术手段实现实用新型目的：

一种轮辐式并联压电六维力传感器，包括上盖（1）和下盖（3），其特征是：所述上盖（1）的上盖下表面（a）上开有圆环形上盖凹槽（c），所述下盖（3）的下盖上表面（a’）上开有与所述上盖凹槽（c）对称的下盖凹槽（c’），所述上盖下表面（a）上开有对称的导线孔（14），所述下盖上表面（a’）上开有对称的导线孔（15），所述上盖上同圆均布有八组轮辐一（12），所述每个轮辐一（12）下表面上开有方形凹槽二（d），所述下盖（3）上同圆均布有八组轮辐二（13），所述每个轮辐二（13）上表面上开有与所述凹槽二（d）对称的凹槽三（d’），所述每个凹槽三（d’）上表面都放置有力敏元件（2），所述力敏元件（2）的上表面与凹槽二（d）表面接触，所述每个导线孔（14）中都安装有空心螺钉（4），所述上盖（1）和下盖（3）分别对称设置有4个同圆均布的螺钉孔一（8），4个预紧螺钉一（6）穿过螺钉孔一（8）将所述上盖（1）、力敏元件（2）、下盖（3）安装在一起。

作为对本技术方案的进一步限定，所述凹槽二（d）表面（e）上开有8个同圆均布螺钉孔二（10），所述凹槽三（d′）上表面（e′）上开有8个同圆均布通孔（17），用8个预紧螺钉（7）通过通孔（17）将力敏元件（2）施加预紧力。

作为对本技术方案的进一步限定，所述上盖（1）的上表面（b）上开有4个螺纹孔一（9），用于安装固定被测件，所述下盖（3）的下表面（b′）上开有螺纹孔二（11），用于安装固定传感器，所述上盖（1）的内壁（g）和下盖（3）的内壁（g′）起到分载和保护作用，通过调节内壁（g）、（g′）的厚度可实现不同的分载比。