一种组合式力传感器的制作方法

1.本实用新型属于力传感器技术领域，尤其涉及一种组合式力传感器。


背景技术：

2.随着机械工业自动化及智能化的迅猛发展，一些生产线、测试领域均需不同形式的力传感器进行监测，以降低产品不良率，提高质量及生产效率。
3.目前，力传感器主要有拉/压力传感器、扭力传感器及多维力传感器等。若一款传感器可以随意拆分及组合，实现不同形式的测力功能，大大提高了传感器的适用性，同时降低了用户的应用成本。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种组合式力传感器，旨在解决背景技术中提出的问题。
5.本实用新型实施例是这样实现的，一种组合式力传感器，该组合式力传感器包括扭力传感器以及可插接固定在所述扭力传感器的一端的压力传感器；
6.所述扭力传感器包括第一弹性体以及插接在所述第一弹性体的两端的法兰，所述第一弹性体上设置有用于测量扭力信号的第一测量电桥；
7.所述压力传感器包括可插接在第一弹性体远离所述法兰一端的第二弹性体，所述第二弹性体上设置有用于测量压力信号的第二测量电桥。
8.优选的，所述第一弹性体为中空圆柱结构，所述第一测量电桥包括四组呈环形阵列分布在所述第一弹性体外壁上的第一应变片，四组所述第一应变片构成惠斯顿全桥电路。
9.优选的，所述第二弹性体为圆盘结构，所述第二弹性体远离所述第一弹性体的一端开设有与所述第二弹性体同轴的容槽；所述第二测量电桥包括四个第二应变片，四个所述第二应变片呈等角度交替分布在所述容槽的内沿和外沿位置处，四个所述第二应变片构成惠斯顿全桥电路。
10.优选的，所述第一应变片为双联应变片，所述第二应变片为单轴应变片。
11.优选的，所述第一弹性体的两端均具有榫槽，所述法兰和所述第二弹性体对应所述第一弹性体的一端中心位置处均设置有与榫槽配合的榫头。
12.优选的，所述第一弹性体的外侧套设有外壳。
13.优选的，所述第二弹性体上固定设置有用于将所述容槽密封的密封片。
14.优选的，所述第二弹性体和外壳上均开设导线出线口。
15.该组合式力传感器结构简单、使用方便，能够有效地根据不同应用场景实现压力传感器、扭力传感器及压扭二维力传感器不同形式的应用需求，提高了产品的适用性，且确保了产品精度的同时，降低了加工难度及制造成本。
附图说明
16.图1是一种组合式力传感器的结构示意图；
17.图2是一种组合式力传感器中扭力传感器的结构示意图；
18.图3是一种组合式力传感器中压力传感器的结构示意图；
19.图4是一种组合式力传感器中第一弹性体的横截面结构示意图；
20.图5是一种组合式力传感器中第一测量电桥的电路原理图；
21.图6是一种组合式力传感器中第二弹性体的俯视结构示意图；
22.图7是一种组合式力传感器中第二测量电桥的电路原理图。
具体实施方式
23.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
24.本实用新型提供一种组合式力传感器，如图1所示，该组合式力传感器包括扭力传感器以及可插接固定在所述扭力传感器的一端的压力传感器。
25.如图2、图4和图5所示，所述扭力传感器包括第一弹性体1以及插接在所述第一弹性体1的两端的法兰2，所述第一弹性体1上设置有用于测量扭力信号的第一测量电桥；所述第一弹性体1为中空圆柱结构，所述第一测量电桥包括四组呈环形阵列分布在所述第一弹性体1外壁上的第一应变片11，所述第一应变片11为双联应变片，四组第一应变片11共有8个应变片，分别为r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8；其中，r1和r2、r3和r4、r5和r6、r7和r8分别为四组第一应变片11；其中，r1与r7串联、r2与r8串联、r3和r5串联、r4和r6串联，r1、r2、r3、r4构成惠斯顿全桥电路。
26.如图3、图6和图7所示，所述压力传感器包括可插接在第一弹性体1远离所述法兰2一端的第二弹性体3，所述第二弹性体3上设置有用于测量压力信号的第二测量电桥；所述第二弹性体3为圆盘结构，所述第二弹性体3远离所述第一弹性体1的一端开设有与所述第二弹性体3同轴的容槽31；所述第二测量电桥包括四个第二应变片32，所述第二应变片32为单轴应变片，四个所述第二应变片32呈等角度交替分布在所述容槽31的内沿和外沿位置处，四个第二应变片32分别为r9、r10、r11和r12；r9、r10、r11和r12构成惠斯顿全桥电路。
27.进一步的，为方便压力传感器与扭力传感器的组合拆装，所述第一弹性体1的两端均具有榫槽，所述法兰2和所述第二弹性体3对应所述第一弹性体1的一端中心位置处均设置有与榫槽配合的榫头。
28.在仅需进行压力检测的应用场景中，可将压力传感器从扭力传感器上取下，将压力传感器安装在被测装置上，当第二弹性体3受到轴向压力时，第二弹性体3发生形变，通过第二应变片32检测第二弹性体3的形变信号，从而实现压力信号的检测；
29.相同的，在仅需进行扭力检测的应用场景中，可将第二弹性体3看似为连接盘，或将其取下更换为法兰2，将扭力传感器通过法兰2安装在被测装置上，当受到旋转扭力时，第一弹性体1发生形变，通过第一应变片11检测第一弹性体1的形变信号，从而实现扭力信号的检测；
30.另外，在需要检测压扭二维力的应用场景中，将压力传感器插接在扭力传感器上，
通过法兰2和压力传感器上的第二弹性体3将该组合式力传感器安装在被测装置上，实现压力信号和扭力信号的检测。
31.该组合式力传感器兼具压力信号、扭力信号的检测功能，能够根据需求选择组合或拆分使用，根据不同应用场景实现压力传感器、扭力传感器以及压扭二维力不同形式的应用需求，提高了产品的适用性，确保了产品精度的同时，降低了加工难度以及制造成本。
32.在一个实施例中，所述第一弹性体1的外侧套设有外壳12。
33.在本实施例中，第一弹性体1靠近法兰2的一端外壁上设置螺纹孔，确定外壳12的安装位置，将外壳12沿第一弹性体1远离法兰2的一端向靠近法兰2的一端套在第一弹性体1的外侧，使用对应规格螺钉将外壳固定于传感器上，起到保护弹性体的作用。
34.需要说明的是，外壳与弹性体之间为非接触状态，存在间隙，当传感器为受力状态，弹性体发生形变，不会因为外壳的阻挡，导致弹性体形变量失真，导致传感器读数偏差。
35.在一个实施例中，所述第二弹性体3上固定设置有用于将所述容槽31密封的密封片33。
36.在本实施例中，通过在容槽31的端口设置密封片33，从而有效地将第二应变片32封盖在容槽31内，从而对第二应变片32进行防护。
37.进一步的，为了方便压力信号和扭力信号传输，所述第二弹性体3和外壳(12)的上均开设导线出线口。
38.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。