[实用新型]三自由度防碰撞力传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于传感器设备技术领域，尤其是涉及一种三自由度防碰撞力传感器。

背景技术

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。例如：随着我国机械制造工业的迅速发展，自动焊接技术及自动焊接装备自动焊接小车，焊接机器人等也得到了广泛的应用。特别是自动焊接小车，因为成本相对较低，在长直焊缝等场合得到了广泛的应用，由于焊接小车上装载的焊枪相对成本较高，一般焊接小车上均安装有防碰撞保护设备，但焊缝的不规则变化，容易导致焊枪与被焊接工件发生碰撞的故障，导致焊枪发生变形并损坏，造成较大的损失，而对于自动焊接专机，通常都采用伺服电机驱动，成本较高，如果碰撞力过大，很容易导致伺服驱动及损坏，因此需要研制一种能够有效防止过度碰撞的防碰撞传感器，以确保在焊接过程中发生碰撞时，能及时停止驱动电机，实现对焊枪及驱动电机的有效保护。

例如，中国专利文献公开了一种防碰撞电焊枪[申请号：201220427990.3]，包括电焊枪本体、连接装置和防碰撞装置；连接装置包括机械手连接部和电焊枪连接部，连接装置的机械手连接部上设置有信号线引出孔；防碰撞装置包括传感器探头、传感器电路、信号线和橡胶防护圈；橡胶防护圈为环形中空的橡胶构件；传感器探头和传感器电路设置在橡胶防护圈内的中空部位，传感器探头与传感器电路电连接；传感器电路输出的传感信号通过信号线与机械手的主控电路电连接；防碰撞装置的橡胶防护圈固定安装在连接装置的机械手连接部和电焊枪连接部之间。

上述方案虽然在操作电焊枪要发生意外碰撞时，及时控制机械手停止动作，但上述方案仍然存在着设计不够合理，防碰撞识别区域有限，存在着死角，无法进行多方位的防碰撞识别，适用范围有限。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，结构简单，能够多方位防碰撞的三自由度防碰撞力传感器。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：本三自由度防碰撞力传感器，包括壳体，其特征在于，所述的壳体一端活动穿设有一根力输入轴，该力输入轴的内端位于壳体内，外端穿出壳体外，所述的壳体内设有能沿着壳体轴向伸缩的弹性组件，所述的力输入轴的内端作用在弹性组件上且当力输入轴外端受到作用力时能压缩弹性组件，所述的弹性组件与壳体之间设有当力输入轴在作用力作用下带动弹性组件轴向压缩至设定幅度时能产生触发信号的信号触发机构。

更进一步地说，由于设有信号触发机构，从而能够使弹性组件在产生轴向压缩位移时，通过弹性组件与信号触发机构相配合产生信号，进行多方位的防碰撞监测，有效地消除了在运行中的监测死角，并且使用范围广。显然，力输入轴受到轴向向壳体内作用力时，力输入轴能够带动弹性组件动作；力输入轴受到侧向作用力时，由于力输入轴与弹性组件是相互作用的，两者之间将产生弯矩，从而促进弹性组件动作；力输入轴受到侧向扭转力时，由于力输入轴与弹性组件是相互作用的，两者之间将产生顶升力，从而促进弹性组件动作。

在上述的三自由度防碰撞力传感器中，所述的弹性组件包括导向轴，该导向轴的一端穿设在壳体远离力输入轴一端且与壳体滑动连接，在导向轴的另一端设有导向轴工作部，所述的导向轴上套设有弹簧且弹簧的一端作用在壳体端部另一端作用在导向轴工作部。

更进一步的说，由于设有弹簧，从而能够使导向轴受力位移后复位，防碰撞力大小可以通过更换不同刚度的弹簧实现，不仅可以用于自动焊接设备上对焊枪、驱动电机进行保护，而且还可以用于其它运动系统中进行防碰撞保护，适用范围广。

在上述的三自由度防碰撞力传感器中，所述的力输入轴内端设有输入轴工作部，所述的输入轴工作部和导向轴工作部相对置，在导向轴工作部上设有位于输入轴工作部和导向轴工作部之间且外径小于输入轴工作部和导向轴工作部的圆形凸部，所述的圆形凸部与输入轴工作部和导向轴工作部同轴设置。这种结构有利于促进弯矩产生。

在上述的三自由度防碰撞力传感器中，所述的圆形凸部的下部外缘具有下端小上端大的环形斜面。由于设有环形斜面，从而能够促进弯矩产生，提高工作精度。