[发明专利]一种轴销式三轴测力传感器

说明书

本发明公开了一种轴销式三轴测力传感器，包括轴销、弹性体和应变片组，弹性体密封在轴销两端的盲孔；弹性体包括位于两端的定位圆柱体和设置在中间的应变力检测区；应变力检测区包括两组串联正交设置的平行梁；平行梁的内侧在两端的位置设置了弧形通孔；应变片组包括在平行梁的外侧面正对于弧形通孔所设置的单轴应变片和设置在平行梁内侧，在对应于弧形通孔之间的位置设置的两个温度补偿片，同一平行梁中的4个所述单轴应变片连接为一个惠斯通全桥，并与其中任一所述温度补偿片组成一个半桥。本发明嵌入式弹性体作为应力放大结构，提高了轴销传感器的结构强度和信号灵敏度，降低了应变片的粘贴难度，改善了测量精度和产品互换性。

技术领域

本发明属于轴销式测力传感器领域，具体涉及一种轴销式三轴测力传感器。

背景技术

目前国内外常见的轴销式测力传感器，按照测力原理划分为：剪切应力型和弯曲正应力型，安装测力数量划分为：单轴、双轴、三轴测力传感器，如CN00212676.1，CN201510918130.8、201210554685.5、CN20160951278.6等轴销专利。由于轴销式测力传感器的径向力的测量均需要在轴销内开盲孔或者表面开应力集中槽，以提高受力部位的应力，保证应力测量的灵敏度和精度。但是现有技术中的测力传感器都是以轴销自身作为检测的弹性体，这将导致其直接削弱了轴销自身的强度，导致过载能力差，同时在尺寸较小的轴销内部开盲孔及粘贴应变片操作难度大，在表面应力凹槽内粘贴应变片的方案又会导致应变片防护性能差或缺乏安装空间，特别是应用在挖掘机铲斗位置的轴销，径向载荷冲击大、工况恶劣，现有轴销传感器专利方案难以满足需求。同时传统技术方案在测量径向力及轴向力的时候均采用独立的应变桥路实现不同方向的测力功能，安装应变片数量多。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种轴销式三轴测力传感器。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种轴销式三轴测力传感器，包括轴销、弹性体和应变片组，所述的轴销的端部开设有柱形盲孔，所述的弹性体密封在所述的盲孔中；

所述弹性体包括位于两端的定位圆柱体和设置在中间的应变力检测区；所述应变力检测区包括两组沿弹性体轴向方向顺次设置的平行梁，两组所述平行梁呈正交布置；所述平行梁的内侧在两端的位置设置了垂直于轴向方向的弧形通孔，同一组所述平行梁中处于对应位置的所述弧形通孔位于同一径面；

所述应变片组包括在所述平行梁的外侧面正对于所述弧形通孔所设置的单轴应变片和设置在平行梁内侧，在对应于所述弧形通孔之间的位置设置的两个温度补偿片，同一平行梁中的4个所述单轴应变片连接为一个惠斯通全桥，并与其中任一所述温度补偿片组成一个半桥。

作为本发明的进一步改进，所述平行梁平行于径面方向的宽度等于所述定位圆柱体内接正四边形的边长，所述平行梁的轴向长度大于两个所述弧形通孔底边宽度之和。

作为本发明的进一步改进，所述单轴应变片设置在所述平行梁与所述弹性体轴线平行的中线与所述弧形通孔交点所对应的位置。

作为本发明的进一步改进，两个所述温度补偿片设置在同一平行梁上的内侧，位于两个所述弧形通孔的中间间隙中，对称的设置在平行梁中线的两侧。

作为本发明的进一步改进，所述弧形通孔对应于应变区设置。

作为本发明的进一步改进，在所述的弹性体的轴心位置设有贯穿的穿线通孔。

作为本发明的进一步改进，还包括设置在所述轴销端部的密封盖，所述密封盖的内侧面与所述盲孔内侧面的距离等于所述弹性体的轴长，所述盲孔的内径等于所述定位圆柱体的直径。

作为本发明的进一步改进，采用恒流源对测力传感器供电，所述惠斯通全桥测量的电压对应其中一个方向的径向分力，所述半桥测量的电压信号对应于轴向力。