[發明專利]一種三維組合測力裝置

在審

• 申請號: 201611260497.6
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106595936A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 張英杰;祝濤;李溯
• 申請（專利權）人: 北京盤天新技術有限公司
• 主分類號: G01L5/16
• 分類號: G01L5/16
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司11250
• 代理人: 李旦華

技術領域

本發明涉及測力傳感器技術領域，具體涉及一種三維組合測力裝置。

背景技術

三維力傳感器采用電阻應變原理，也稱應變式三維力傳感器。由彈性元件、電阻應變計和惠斯通電橋電路組成。被稱物體的重量作用在彈性元件上使其變形而產生應變量，粘貼在彈性元件上的電阻應變計將于物體重量成正比的應變量轉化為電阻變化，再通過惠斯通電橋電路將電阻變化轉化為電壓輸出，通過顯示儀表將測得此電壓輸出值，即可完成測量任務。

現有技術中公開了一種三維測力傳感器，包括臺板以及在臺板外側安裝的三個一維傳感器A、B、C，如圖1所示。三個一維傳感器分別沿X軸、Y軸和Z軸方向嵌入在所述圓柱體上。根據胡克定律，圓柱體受力后發生變形，三個一維傳感器分別發生變形，傳感器通過電阻的變化感知變形量x，變形量x與該方向的力F滿足F＝kx(k為常數)，從而計算出沿X軸、Y軸和Z軸方向的力的大小。

在機動車檢測領域，需要將行駛的汽車停在某一固定區域的檢測板上，檢測汽車的在豎直方向、由傳感器B測得的重力(z方向)，在水平方向、由傳感器C測得的制動力(y方向)，以及在水平方向、由傳感器A測得的側滑力(x方向)。

但是，如圖2所示，臺板上表面受力向下壓縮后，由于整體體積不變，使得臺板會向x和y方向膨脹變形，因此，即使在x方向和y方向不受力，但x方向和y方向的傳感器仍會產生信號，即Fx與Fy會受到Fz的影響，此時傳感器得到的三個力之間會發生擾動，發生維間耦合現象，俗稱互擾，導致通過三維測力傳感器得到的數據精度不夠。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中的三維測力傳感器的一維傳感器之間發生維間耦合，影響最終測量精度的缺陷。

為此，本發明提供一種三維組合測力裝置，包括：臺板，為立方體；若干水平傳感器，安裝在所述臺板下方且平行于所述臺板的水平邊長；若干豎直傳感器，垂直安裝在所述臺板下方；具有安裝通孔的水平連接支架，每個所述水平傳感器的兩端分別設置有水平連接支架，所述水平傳感器與所述安裝通孔僅可繞所述安裝通孔的軸線旋轉配合連接，所述水平連接支架與所述臺板固定連接。

所述安裝通孔內固定設置有滾動軸承。

所述安裝通孔的側壁構成所述滾動軸承的外圈，所述滾動軸承的內圈與所述水平傳感器的端部固定配合。

所述的三維組合測力裝置還包括設置在所述豎直傳感器兩端的豎直連接軸承，所述豎直傳感器僅可繞所述豎直連接軸承的軸線旋轉，設置在頂部的豎直連接軸承與所述臺板固定連接。

所述水平傳感器包括與長邊相平行的第一水平傳感器，以及與寬邊相平行的第二水平傳感器。

所述臺板下方固定有與所述臺板相垂直的肋板，所述水平連接支架與所述肋板固定連接。

所述的三維組合測力裝置還包括固定板，設置在所述豎直傳感器下方，設置在底部的豎直連接軸承與所述固定板固定連接。

所述豎直傳感器外側套設有與所述肋板相連接、且與所述臺板垂直連接的護套，所述護套罩扣在所述第一豎直連接軸承上。

所述肋板上連接有限位板，所述固定板上焊接有扣合腔，所述限位板深入所述扣合腔中，用以防止所述臺板與所述固定板之間發生分離。

所述限位板包括：水平部，通過螺釘貼靠固定在所述肋板上；鎖舌，可拆卸的連接在所述水平部上，并深入所述扣合腔內部。

所述豎直傳感器為四個，且均勻分布在所述臺板的四角上。

所述水平連接支架與所述豎直連接軸承均為關節軸承。

本發明技術方案，具有如下優點：

1.本發明提供的三維組合測力裝置，現有技術中，采用貼片法將應變片貼在臺板上，當臺板在任一維度受力后，臺板會發生變形，導致其它兩個維度的應變片發生形變，此時即使其它兩個維度沒有受力，該維度也會有信號輸出，這種情況叫做維間耦合。

采用本發明提供的組合測力裝置，具有安裝通孔的水平連接支架，每個所述水平傳感器的兩端分別設置有水平連接支架，所述水平傳感器與所述安裝通孔僅可繞所述安裝通孔的軸線旋轉配合連接，所述水平連接支架與所述臺板固定連接。當所述臺板受到豎直方向(z軸)方向的力后，此時所述臺板的受力點處會發生向下的運動，但由于x軸和y軸方向的水平傳感器與所述安裝通孔僅可繞所述安裝通孔的軸線旋轉配合連接，使得所述水平傳感器保持穩定，不會受到拉伸或擠壓，因此x軸和y軸的水平傳感器不會發出信號，從而避免了維間耦合情況的發生。